CN1556907A - 锥形空气过滤器 - Google Patents

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Abstract

空气管道系统包括设于圆柱形空气管道内的锥形织物过滤器(22)。在一些实施例中，过滤器和空气管道均为可膨胀的。织物套环(40)和一对拉链不仅允许能够容易地取下过滤器以进行清洁，而且可允许空气管道系统在取下过滤器时继续操作。褶部(60)可为过滤器提供更大的表面积，褶部以交错的模式相互连接，以阻止所述过滤器过度膨胀。

Description

锥形空气过滤器
技术领域
本发明大体上涉及一种空气过滤器，更具体地涉及一种用于空气管道中的织物过滤器。
背景技术
在管道系统中使用风扇或鼓风机来使空气在建筑物的房间或区域内循环流动。鼓风机通常经过回流空气管道将空气从房间内抽出，然后通过供给空气管道使空气回到房间中。为了加热或冷却空气，鼓风机还可迫使或抽吸空气使其流经热交换器。
为了帮助防止灰尘聚集在热交换器、鼓风机和管道系统上，通常在回流空气管道的下游端安装传统的过滤器。在除尘非常重要的地方如所谓的净室或居住者患有灰尘过敏症的建筑物中使用更细小且更致密的过滤器。令人遗憾的是，细滤器通常产生了较高的压力降，这降低了空气流量。为了减小这一压力降，可通过多种方式来增大过滤器的有效截面积，例如增加过滤器的褶部、以与管道形成一定的角度来安装过滤器，或者将过滤器形成为沿长度方向延伸到空气管道中的细长袋体。
在美国专利2853154、3151962、3195296、3204391、3204392、3396517和3538686中公开了沿空气流动方向伸长的过滤器的一些例子。当在回流空气管道中的鼓风机的上游处安装这种过滤器时，在鼓风机和过滤器安装到管道上的地方之间需要有一段较大的距离，这仅是因为过滤器具有一定的长度。在许多情况下，这是很难或无法完成的，这是因为在管道系统中存在着弯曲或弯头。而且，由于经常安装在建筑物的墙内或地板与天花板之间，因此许多管道系统通常是不可进入的。因此，回流空气管道中的过滤器通常安装成紧邻于鼓风机，这就阻止了细长过滤器的使用或至少是显著地限制了其长度。
另一方面，如果细长空气过滤器安装在供给空气管道中，那么过滤器对防止灰尘聚集在鼓风机和热交换器上几乎不起作用，这是因为灰尘通常源自于室内。在过滤器安装在供给空气管道中的情况下，来自室内的灰尘会在到达过滤器之前就穿过鼓风机和热交换器。
而且，如果在具有柔性织物壁的大致圆柱形管道中安装现有设计的细长过滤器的话，过滤器的非锥形形状会使管道的织物因气流速度的不均匀模式而产生颤动。如果细长过滤器的外部和圆柱形织物管道的内部之间的气流截面积在圆周上不均匀的话，如同在圆柱形管道内设有平边过滤器一样，那么就会存在着较高速度的局部区域。而且，速度沿织物管道长度的急剧变化也会导致织物产生颤动。
发明内容
在一些实施例中，空气管道系统包括设于圆柱形管道内的锥形过滤器。
在一些实施例中，空气管道系统包括带有褶部的可膨胀的锥形过滤器。
在一些实施例中，褶部与交错模式的连接点互连，从而防止过滤器向外过度地翻腾。
在一些实施例中，空气管道系统包括设于上游预滤器和更致密的下游锥形过滤器之间的鼓风机和热交换器。
在一些实施例中，在可膨胀的织物空气管道中设置了可膨胀的织物过滤器。
在一些实施例中，空气管道的织物壁是可透气。
在一些实施例中，无论细长过滤器是否连接到管道上都可保持织物空气管道的完整性。
在一些实施例中，采用拉链将细长过滤器可释放地连接到织物空气管道上。
在一些实施例中，多个锥形过滤器具有相同的长径比，即使过滤器对各种直径的空气管道来说具有不同的直径时也是如此。
附图说明
图1是设有织物空气管道和锥形织物过滤器的空气管道系统的剖开视图。
图2是设有相对较刚硬的空气管道和锥形织物过滤器的空气管道系统的剖开视图。
图3是与图1类似，但其织物管道和过滤器处于收缩状态。
图4是用于图1所示空气管道系统中的过滤器的透视图。
图5是图1所示供给空气管道和锥形过滤器的特写图。
图6与图5类似，但其中取下了过滤器且供给空气管道的两个部分拉合在一起。
图7与图4类似，但其显示了褶状的织物锥形过滤器。
图8是沿图7中线8-8的剖视图。
图9显示了多个锥形空气过滤器中的一个。
图10与图9类似，但显示了具有相同长径比的一个更大的过滤器。
具体实施方式
图1所示的空气处理系统10用于加热或冷却建筑物14的区域12。为了完成这一目的，系统10包括鼓风机16、热交换器18、预滤器20、更细小且更致密的可膨胀的过滤器22、供给空气管道24以及回流空气管道26。热交换器18示意性地示出，以表示任何可加热或冷却空气的装置，例如通过电阻或与另一流体如制冷剂、水或乙二醇的传热来进行加热或冷却空气的装置。外壳28封住了系统10的一个或多个部件。
在操作中，鼓风机16将空气30从区域12中经回流空气管道26并经过预滤器20抽出，该预滤器20可以是本领域的技术人员已知的任何传统的过滤器。预滤器20可用于捕获空气中的较大尘粒，否则这些尘粒会聚集在热交换器18和鼓风机16上。预滤器20还有助于防止较大尘粒快速地堵住供给空气管道24中的更致密的过滤器22。
在空气流过预滤器20之后，鼓风机16抽吸空气使之穿过热交换器18。然后鼓风机16经可膨胀的过滤器22和供给空气管道24排出空气，并通过供气管道24中的微孔或其它开口将空气排到区域12中。采用相对更细小的过滤器22来除去能够通过预滤器20的更小的尘粒。在一些实施例中，过滤器22的织物材料由美国明尼苏达州St.Paul的3M公司提供，其在150-300cfm/ft2下且静态压力降为0.2英寸水柱时具有80-90％的标准颗粒去除效率。
锥形织物过滤器如过滤器22可安装在多种类型的管道中。供给空气管道可由金属板或其它一些较刚硬的材料制成，如同图2所示供给空气管道32中的锥形过滤器22’一样，或者由柔性织物34制成，如同管道24一样。在采用金属空气管道时，调风器36提供了用于将空气排放到区域12中的一个或多个开口。作为调风器36的替代或附加，空气管道24的织物可以是透气的和/或设有可将空气排放到区域12中的切口或排放口38。在美国专利5655963和5769708中公开了织物空气管道24的例子，这些专利通过引用结合于本文中。
在图1的例子中，管道24的织物壁在因鼓风机16的排气压力而膨胀时具有大致圆柱形或管形的形状。然而，当区域12的加热或制冷需求已令人满意时，可以关闭鼓风机16，这就使过滤器22收缩，使得管道24的织物壁相对松弛地悬挂，如图3所示。一些织物空气管道具有刚性框架，其有助于将管道的织物壁保持在大致管状的形状，即使在鼓风机不运转时也是如此。这种框架支撑的管道也属于本发明的范围内。
过滤器22可以多种方式安装在空气管道(金属管道或织物管道，供给管道或回流管道)中。在一个现有的优选实施例中，由织物或其它一些材料制成的套环40将过滤器22连接到织物空气管道24的第一部分24a和第二部分24b上。再来看图4，过滤器22的基体44处的织物边缘42缝在或以其它方式连接在套环40的内部。套环40包括两个拉链半体46和48，它们可与供给空气管道24上的相配合的拉链半体50和52可释放地互锁住，如图5所示。拉链半体46和50构成了第一拉链54，而拉链半体48和52构成了第二拉链56。拉链54和56允许将过滤器22暂时性地从管道24中取出，以便清洁或更换过滤器。如果过滤器22要取出一段较长的时间，可以将拉链半体50和52拉合到一起以重新构成连续的供给空气管道，如图6所示。
为了减小由过滤器22所产生的压力降和延长需要清洁过滤器之间的时间，过滤器22应为细长的以便提供空气从中穿过的较大表面积。这通过使过滤器22在膨胀时具有大致锥形的形状(即其大部分轮廓或外形符合锥体的形状)来实现。在一些实施例中，过滤器22为锥体的形状(即其基本上所有轮廓或外形符合锥体的形状)。
为了帮助防止管道24b的织物壁产生颤动，过滤器22的外部和管道24b的内部之间的空气的速度和流动方向应尽可能合理地保持顺畅。这可通过将锥形过滤器安装到圆柱形管道内以形成其环形截面积从过滤器22的上游端到下游端逐渐增大的气流路径。
为了给锥形过滤器提供更大的表面积，过滤器58可具有褶状织物壁，如图7和8所示。褶部大致沿长度方向延伸，各褶部与其相邻的两个褶部以不连续点的交错模式相连。例如，中央褶部60处于第一褶部62和第二褶部64之间。中央褶部60具有中央峰点60’，其分别在褶部62和64的第一峰点62’和第二峰点64’之间盘旋前进。中央峰点60’在点66，68和70处与第一峰点62’相连。中央峰点60’还在点72，74和76处与第二峰点64’相连。连接点的交错模式阻止了鼓风机的排气压力使褶部产生颤振，并可将过滤器58保持在大致锥形的形状。
为了提供多个可为给定面积的过滤器材料提供相同流率而与管道直径无关的锥形过滤器，各过滤器的长径比应相同。例如在图9中，第一管道80中的过滤器78具有沿锥形过滤器78的基部所测得的24英寸的直径82，并具有沿从基部84的中心86到过滤器78的顶点88所测得的120英寸的长度94。类似的，在图10中，较大的管道92中的过滤器90具有48英寸的直径96和240英寸的长度98，这样，过滤器78和90均具有为5的长径比(120/24＝5，并且240/48＝5)。
虽然在上文中参考了一个优选实施例来介绍本发明，然而本领域的技术人员应当理解，在本发明的范围内可对其进行各种修改。因此，本发明的范围由所附权利要求来确定。

Claims (43)

1.一种用于传送和过滤空气流的空气管道系统，包括：
适于传送空气流的空气管道；和
可膨胀的过滤器，其在膨胀时具有大致锥形的形状，并且横穿过所述空气管道，使得穿过所述空气管道的基本上整个空气流也穿过所述可膨胀的过滤器。
2.根据权利要求1所述的空气管道系统，其特征在于，所述可膨胀的过滤器为锥体的形状。
3.根据权利要求1所述的空气管道系统，其特征在于，所述系统还包括将所述可膨胀的过滤器与所述空气管道相连的第一拉链。
4.根据权利要求3所述的空气管道系统，其特征在于，所述系统还包括将所述可膨胀的过滤器与所述空气管道相连的第二拉链。
5.根据权利要求1所述的空气管道系统，其特征在于，所述系统还包括与所述可膨胀的过滤器相连的可拆式套环，所述空气管道包括所述可拆式套环夹在其中的上游管道和下游管道。
6.根据权利要求1所述的空气管道系统，其特征在于，如果所述可膨胀的过滤器从所述空气管道上脱开，那么所述上游管道可与所述下游管道相连。
7.根据权利要求1所述的空气管道系统，其特征在于，所述可膨胀的过滤器包括多个褶部，它们相互连接以限制所述可膨胀的过滤器可以翻腾的程度。
8.根据权利要求7所述的空气管道系统，其特征在于，所述多个褶部包括具有第一峰点的第一褶部、具有第二峰点的第二褶部，以及具有中央峰点并处于所述第一褶部和第二褶部之间的中央褶部，所述中央褶部分别在第一点和第二点处连接到所述第一峰点和第二峰点上，所述第一点与第二点间隔开。
9.根据权利要求1所述的空气管道系统，其特征在于，所述系统还包括鼓风机和预滤器，所述鼓风机相对于所述空气流的流动方向而言处于所述预滤器的下游和所述可膨胀的过滤器的上游。
10.根据权利要求9所述的空气管道系统，其特征在于，所述预滤器比所述可膨胀的过滤器更疏松。
11.根据权利要求1所述的空气管道系统，其特征在于，所述系统还包括热交换器和预滤器，所述热交换器相对于所述空气流的流动方向而言处于所述预滤器的下游和所述可膨胀的过滤器的上游。
12.根据权利要求11所述的空气管道系统，其特征在于，所述预滤器比所述可膨胀的过滤器更疏松。
13.根据权利要求1所述的空气管道系统，其特征在于，所述空气管道包括柔性织物。
14.根据权利要求13所述的空气管道系统，其特征在于，所述柔性织物是疏松的。
15.根据权利要求1所述的空气管道系统，其特征在于，所述空气管道为基本上圆柱形。
16.根据权利要求1所述的空气管道系统，其特征在于，所述空气管道形成了多个排气口。
17.一种用于传送和过滤空气流的空气管道系统，包括：
适于传送空气流的上游管道；
适于传送空气流的柔性的下游管道；
位于所述上游管道和下游管道之间的套环；和
与所述套环相连并适于过滤所述空气流的过滤器，其中所述过滤器是大致锥形的。
18.根据权利要求17所述的空气管道，其特征在于，所述套环是柔性的。
19.根据权利要求17所述的空气管道，其特征在于，所述系统还包括将所述套环与所述上游管道和柔性的下游管道中的至少一个相连的第一拉链。
20.根据权利要求19所述的空气管道，其特征在于，所述系统还包括将所述套环与所述上游管道相连的第二拉链，这样所述第一拉链可将所述套环与所述柔性的下游管道相连。
21.根据权利要求17所述的空气管道系统，其特征在于，如果所述套环从所述上游管道和柔性的下游管道上脱开，那么所述上游管道可与所述柔性的下游管道相连。
22.根据权利要求17所述的空气管道系统，其特征在于，所述过滤器包括多个褶部，它们相互连接以限制所述过滤器可以翻腾的程度。
23.根据权利要求22所述的空气管道系统，其特征在于，所述多个褶部包括具有第一峰点的第一褶部、具有第二峰点的第二褶部，以及具有中央峰点并处于所述第一褶部和第二褶部之间的中央褶部，所述中央褶部分别在第一点和第二点处连接到所述第一峰点和第二峰点上，所述第一点与第二点间隔开。
24.根据权利要求17所述的空气管道系统，其特征在于，所述系统还包括鼓风机和预滤器，所述鼓风机相对于所述空气流的流动方向而言处于所述预滤器的下游和所述过滤器的上游。
25.根据权利要求24所述的空气管道系统，其特征在于，所述预滤器比所述过滤器更疏松。
26.根据权利要求1所述的空气管道系统，其特征在于，所述系统还包括热交换器和预滤器，所述热交换器相对于所述空气流的流动方向而言处于所述预滤器的下游和所述过滤器的上游。
27.根据权利要求26所述的空气管道系统，其特征在于，所述预滤器比所述过滤器更疏松。
28.根据权利要求17所述的空气管道系统，其特征在于，所述柔性的下游管道由疏松材料制成。
29.根据权利要求17所述的空气管道系统，其特征在于，所述柔性的下游管道为基本上圆柱形。
30.根据权利要求17所述的空气管道系统，其特征在于，所述柔性的下游管道形成了多个排气口。
31.一种用于传送和过滤从上游运动到下游的空气流的空气管道系统，包括：
预滤器；
处于所述预滤器下游的鼓风机；
处于所述鼓风机下游的可膨胀的过滤器；和
处于所述可膨胀的过滤器下游的第一空气管道。
32.根据权利要求31所述的空气管道系统，其特征在于，所述系统还包括将所述可膨胀的过滤器与所述第一空气管道相连的第一拉链。
33.根据权利要求3所述的空气管道系统，其特征在于，所述系统还包括：
处于所述第一空气管道上游和所述鼓风机下游的第二空气管道；和
将所述可膨胀的过滤器与所述第一空气管道相连的第二拉链。
34.根据权利要求33所述的空气管道系统，其特征在于，所述系统还包括设于所述第一空气管道和第二空气管道之间并与所述可膨胀的过滤器相连的可拆式套环。
35.根据权利要求31所述的空气管道系统，其特征在于，所述可膨胀的过滤器包括多个褶部，它们相互连接以限制所述可膨胀的过滤器可以翻腾的程度。
36.根据权利要求35所述的空气管道系统，其特征在于，所述多个褶部包括具有第一峰点的第一褶部、具有第二峰点的第二褶部，以及具有中央峰点并处于所述第一褶部和第二褶部之间的中央褶部，所述中央褶部分别在第一点和第二点处连接到所述第一峰点和第二峰点上，所述第一点与第二点间隔开。
37.根据权利要求31所述的空气管道系统，其特征在于，所述预滤器比所述可膨胀的过滤器更疏松。
38.根据权利要求31所述的空气管道系统，其特征在于，所述预滤器比所述可膨胀的过滤器更疏松。
39.根据权利要求31所述的空气管道系统，其特征在于，所述第一空气管道包括柔性织物。
40.根据权利要求39所述的空气管道系统，其特征在于，所述柔性织物是疏松的。
41.根据权利要求31所述的空气管道系统，其特征在于，所述第一空气管道为基本上圆柱形。
42.根据权利要求31所述的空气管道系统，其特征在于，所述第一空气管道形成了多个排气口。
43.一种用于生产多个锥形过滤器的方法，包括：
为所述多个过滤器的各个锥形过滤器提供均等直径的圆形基部；
为所述多个过滤器的各个锥形过滤器提供均等的长度，其中所述均等长度从所述圆形基部的中心延伸到各个锥形过滤器的顶点；和
为所述多个过滤器的各个锥形过滤器设置相同的长径比。
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