CZ300179B6

CZ300179B6 - Vzduchový filtr

Info

Publication number: CZ300179B6
Application number: CZ0307099A
Authority: CZ
Inventors: Hollingsworth@Anthony; Staudenmayer@Oliver; Berkemann@Raplh
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2009-03-04
Also published as: HU9903194D0; PL335475A1; AR021222A1; ATE416834T1; JP2000093719A; HU220657B1; US6387141B1; HUP9903194A3; KR100355057B1; CA2282856A1; TR199902147A3; JP3406254B2; EP0993854B1; KR20000023331A; CA2282856C; DE19843000C2; TR199902147A2; BR9904211B1; PL194536B1; EP0993854A1

Abstract

Vzduchový filtr s hloubkovým filtracním materiálem (2) je tvorený rounem (5), jehož vlákna (6) majíprovázání vytvorená pred adhezním a/nebo kokeznímspojením úpravou pomocí paprsku tlakové kapaliny ze strany (8) cistého vzduchu, pricemž vlákna (6) jsou od strany (7) znecišteného vzduchu k strane (8) cistého vzduchu pribývající merou zhuštená tak,že vytvárejí rozdílne zhuštené oblasti (A, B, C),ve kterých se mohou odlucovat cástecky rozdílné velikosti.

Description

Vynález se týká vzduchového filtru s hloubkovým filtračním materiálem, který' obsahuje netkanou látku, rouno, které má síranu znečištěného vzduch a stranu čistého vzduchu, přičemž je rouno zhotovené z adhezně a/nebo kohczně spojených vláken.

io

Dosavadní stav techniky

Takový vzduchový filtr je znám z DE 44 27 817 C1.

U filtrů s hloubkovým filtračním materiálem se odlučované částečky odlučují převážně ve filtračním materiálu. Protikladem k těmto jsou povrchové filtry; u kterých se částečky převážně hromadí na povrchu filtračního materiálu jako filtrační koláč.

Z DE 25 250 AI je znám materiál vzduchového filtru složený z laminátu ze dvou vrstev netkané látky. Vrstva netkané látky přivrácená k straně čistého vzduchu je zpevněná proudem vody a je složená z vláken o průměrné jemnosti menší než 2,2 dtex. Vrstva netkané látky přivrácená k straně znečištěného vzduchu má v porovnání s touto hrubší vlákna. Obě vrstvy jsou spolu spojené mechanickým jehlováním. Sice má takové filtrační médium lepší účinnost než čistě mechanicky jehlovaná netkaná látka. Nevýhodou však je, že se při laminování jehlováním vytvoří i ve vrstvě čistého vzduchu dírky od jehel, které se negativně projevují při účinnosti filtru na malé částice.

Netkané látky se osvědčily jako filtrační materiály pro vzduchové filtry a zaručují vynikající filtrační vlastnosti. Avšak známé filtrační materiály nesplňují všechna přání na stabilitu a tuhost filtračního materiálu. Ty jsou jednak důležité při výrobě vzduchových filtrů, aby se daly vyrobit so plisované případně do záhybů skládané filtry s odpovídajícím velkým povrchem filtru. Tuhost je však také velmi důležitá pro funkci filtru, aby se zabránilo nadměrné deformaci filtračního materiálu během provozu. Deformace by způsobila dosednutí filtračního materiálu, následkem čeho by se zvýšil tlakový rozdíl a snížila životnost vzduchového filtru.

Podstata vynálezu

Je úkolem vynálezu uvést vzduchový filtr ze zvláště tuhého filtračního materiálu.

io Tento úkol jc u vzduchového filtru úvodem uvedeného druhu řešen tím. že vlákna mají provázání zhotovená před adhezním a/nebo kohezním spojením pomocí proudů kapalin směrem od strany čistého vzduchu a že proudem kapaliny přibývá zhuštění vláken od strany znečištěného vzduchu směrem k straně čistého vzduchu tak, že se vytvářejí rozdílně zhuštěné oblasti, ve kterých se odlučují částečky rozdílné velikosti.

Působení proudem kapaliny se může provádět zejména vysokotlakým vodním proudem, jak je to známé z výroby netkaných látek. Přesné zaostřenými proudy vysokotlaké vody pronikajícími netkanou látkou, rounem, a narážejícími na vodopropustný podklad se vlákna zakličkují. Vlákna zachycená proudy vody mají pak smyčkovitý tvar. Přitom jc podle vynálezu energie proudu, ίο určená hmotností kapaliny za jednotku doby a tlakem kapaliny, stanovená tak, že narůstá zhuštění vláken od strany znečištěného vzduchu k straně čistého vzduchu. Tím vznikají zhuštěné oblasti, ve kterých se mohou odlučovat částečky rozdílné velikosti.

- 1 CZ 300179 B6

Od strany čistého vzduchu, společné s adhezní a/nebo kohezní vazbou vláken, proudem kapaliny provedená úprava, vytváří rouno překvapivě vysoké tuhostí, které má současné vynikající filtrační vlastnosti. Je to překvapivé, protože sc používá vysokotlaký vodní proud při výrobě netkaných látek za tím účelem, aby se vyrobila rouna s měkkým textilním omakem. Další výhodou je, že úpravou proudem kapalíny docílené 5 mm a menší tloušťky filtračního materiálu jsou vhodné pro vzduchový filtr a přídavné kalandrování muže býti zbytečné. Navíc se mohou redukovat výrobní náklady, protože se mohou i při jednovrstvém rounu jednou jedinou výrobní operací vyrábět rozdílně zahuštěné oblasti.

io Výhodně se předvídá, že vlákna mají zakličkování vytvořená před adhezním a/nebo kohezním spojením proudem kapaliny, ze strany znečištěného vzduchu. Přídavným tryskáním kapaliny ze strany znečištěného vzduchu, které se přednostně provádí jinou energií tryskání než tryskání kapalinou ze strany čistého vzduchu, se může získal zvláště pevný hloubkový filtrační materiál.

is Podle výhodného provedení se předvídá, že vlákna mají titr 0,05 až 50 dtex.

Další zlepšení filtračních vlastností se docílí tím, že vlákna obsahují hrubá vlákna a jemná vlákna. přičemž titr hrubých vláken leží minimálně o faktor 6 nad titrem jemných vláken. Vzduchový filtr tak může například míti jemná vlákna s titrem přibližně 1 dtex a hrubá vlákna s titrem při30 bližně 6 dtex a více.

Ve vzduchovém filtru se pak mohou odlučovat zvláště male částečky, jsou-li jemná vlákna aspoň částečně tvořená štěpnými vlákny. Štěpná vlákna jsou relativné hrubá vícckoniponcnlní vlákna v obvyklých litrech vláken schopných mykání, která sc dají jednoduše zpracovávat. Rozštěpením ?5 štěpných vláken vznikají srovnatelně jemná vlákna. Tímto způsobem se mohou obvyklými metodami vytvářet plošné útvary s mikrovláknovými strukturami.

Výroba vzduchového filtru se zvláště zjednoduší, jsou-li štěpná vlákna vyrobená štěpením vlákna proudem kapaliny.

Zvláště dobrá schopnost ukládat prach ve filtračním materiálu se docílí tím, že hustota média rouna ve směru proudění progresivně narůstá. Vzduchový filtr se následkem toho vyznačuje na straně znečištěného vzduchu malou hustotu vláken a velkými póry filtru. V této oblasti se zachycují větší odlučované částečky. Směrem ke straně čistého vzduchu vzduchového filtru narůstá hustota vláken progresivně; odpovídajícím způsobem jsou tam vlákny vytvořené menší póry. Menší k odloučení určené částečky nejdříve prostupují na straně znečištěného vzduchu ležící oblastí s malou hustotou vláken a odlučují se pak v oblasti s vyšší hustotou vláken. Tím se docílí, že se filtr může plnit v celé tloušťce filtračního materiálu odloučenými částečkami. Následkem toho se dá dosáhnout vysoká životnost filtru a trvale nízká tlaková ztráta po celou dobu Život40 nosti filtru.

V dalším rozpracování vynálezu se předvídá, že rouno má minimálně jednu první k straně znečištěného vzduchu přivrácenou vrstvu vláken a jednu druhou vrstvu vláken přivrácenou k straně čistého vzduchu.

Výroba se zvláště zjednoduší tím, že aspoň jedna vrstva vláken je v podstatě vytvořená z předem zpevněné vrstvy rouna a že aspoň jedna druhá vrstva vláken je tvořená v podstatě pavučinou nanesenou na vrstvu rouna, přičemž jsou pavučina a vrstva vláken spolu spojené proudem kapaliny.

Zvláště dobré filtrační vlastnosti se docílí tím. je-li pavučinou tvořená vrstva vláken uspořádaná u vrstvy rouna na straně čistého vzduchu.

Zvláště malé částečky se mohou odlučovat do filtru, obsahuje-li pavučinou tvořená vrstva vláken štěpením vyrobená vlákna.

V dalším rozpracování vynálezu se předvídá, že vrstva vláken přivrácená k straně znečištěného vzduchu obsahuje větší podíl hrubých vláken než vrstva vláken přivrácená k straně čistého vzduchu. Pro vyšší podíl hrubých vláken na straně znečištěného vzduchu se tam vytvářejí větší póry. Přitom se také může předvídat, že hrubá vlákna jsou obsažená výlučně ve vrstvě vláken přivrácené ke straně znečištěného vzduchu.

Další zlepšení filtračních vlastností se docílí tím, že se vlákna elektrostaticky nabijí. To se může prováděl zvláště úpravou na elektrct například úpravou korónou.

Kohezní spojení vláken se může zvláště výhodným způsobem uskutečnit otavením částí vláken.

Adhezní spojení se může uskutečnit zvláště jednoduše slepením vláken pojivém. Přednostně se používají dvoupoly měrová vazná vlákna.

Zvláště výrobní náklady vzduchového filtru se sníží tím, že je filtrační materiál upraven proudem kapaliny v celém svém průřezu.

Zvláště velký povrch filtru se docílí tím, ze je hloubkový filtrační materiál plisován.

Přehled obrázků na výkresech

Předmět vynálezu bude v následném pomocí výkresu dále ozřejměn, Ukazují;

Obr. I vzduchový filtr podle vynálezu, obr. 2 schematické znázornění průřezu filtračním materiálem podle prvního příkladu provedení, obr. 3 schematické znázornění průřezu filtračním materiálem podle druhého příkladu provedení, obr. 4 průřez štěpným vláknem.

Příklady provedení vynálezu

Obr. I ukazuje jako filtrační kazetu provedený vynálezecký vzduchový filtr U Obsahuje filtrační materiál 2. plisovaný paralelně k boční hraně, filtrační materiál 2 je dokola olemován těsnicím proužkem 3.

filtrační materiál 2 tvoří na obr. 2 znázorněné rouno 5. 'loto jc zhotovené ze syntetických vláken 6 s litrem od 0,05 do 50 dtex a může se vyrobit (například mykáním) pomocí mykacích strojů. Úpravou vysokotlakou vodou se vytvořilo v rounu 5 provázání vláken 6.

Rouno 5 obsahuje ve směru proudění R oblasti A, B. C rozdílných vlastností, které umožňují odloučení částeček rozdílných velikostí v rozdílných oblastech A, B, C. Rozdílné vlastnosti oblastí A. B, C se ve způsobu provedení znázorněném na obr. 2 docílí tím, žc hustota vláken ve směru proudění R progresivně narůstá od strany 7 znečištěného vzduchu k straně 8 čistého vzduchu. Nárůst hustoty vláken se dosahuje tím. že rouno 5 je ze strany 8 čistého vzduchu podrobeno úpravě proudem vody. Takovou jednostrannou úpravou proudem vody se vlákna 6 rouna 5 na straně 8 čistého vzduchu zahustí silněji než na od proudu vody odvrácené straně 7 znečištěného vzduchu, případně straně přítoku. Proto je hustota vláken v oblasti A přivrácené k straně 7 zne- 4 CZ 300179 B6 čištěného vzduchu menší než ve střední oblastí B a tam opět menší než v oblasti C. přivrácené k straně 8 čistého vzduchu. Odpovídajícím způsobem narůstá velikost vlákny 6 ohraničených meziprostor nebo pórů rouna 5 od oblasti A směrem k oblasti C. Následkem toho mohou býli za provozu větší částečky odloučené v oblasti A vzduchového filtru, menší částečky v oblastí B a nejjemnější částečky v oblasti C.

Vlákna 6 rouna 5 se po úpravě proudem kapaliny adhezně a/nebo kohezně spojí. Kohezní spojení se může uskutečnit svařením, při kterém vlákna 6 zvýšenou teplotou po nějakou dobu změknou a sousedící vlákna 6 se na bodech doteku, případně tlakem, spojí. Adhezní spojení se může uskuio tečnit slepením vláken pojivém. Toto se může přimíchat použitím tak zvaných vazných vláken již před zhotovením rouna. Spojení pak probíhá například termickou úpravou, při které změkne plášť vazných vláken a spojí sousedící vlákna 6 místné mezi sebou. Adhezní spojení muže vzniknout také použitím tekutého polymerového pojivá. které se následnou tepelnou úpravou vylvrdí.

Obr. 3 ukazuje další příklad provedení rouna 5. Vlákna 6 vykazují hrubá vlákna 6’ a jemná vlákna 6\ přičemž leží titr hrubých vláken o faktor 6 nad jemnými vlákny. Oblasti A'. (V rouna 5 s rozdílnými vlastnostmi ve směru proudění R se docílí tím, že se předvídají minimálně dvě vrstvy vláken s rozdílným složením vláken. Straně znečištěného vzduchu 7 přivrácená vrstva vláken, uspořádaná v oblastí A\ má větší podíl hrubých vláken 6' než vrstva vláken přivrácená k straně čistého vzduchu 8. uspořádaná v oblasti ΓΓ. Hmotnostní poměr jemných vláken k hrubým vláknům v rounu přitom činí 5 k 95 až 40 k 60. Proudem kapaliny se vytvářejí provázaní vláken 6'. 6S která spojí vrstvy vláken.

Pro zlepšení odlučování částeček mohou býti vlákna elektricky nabitá. To se může provádět

2? ú pra vou n a c I cktret zej mé n a ko ró novou ú p ra vo u.

Jemná vlákna 6 mohou aspoň částečně tvořit štěpná vlákna 9. Schematický průřez takovým štěpným vláknem 9 je znázorněn na obr. 4. Znázorněné štěpné vlákno 9 má první z prvního polymeru zhotovenou komponentu JO a druhou, z druhého polymeru vytvořenou komponentu JJ. U příkla50 du provedení znázorněném na obr. 4 je vytvořeno osm segmentu z komponenty Π), přičemž je mezi segmenty uspořádaná ve tvaru vrstev komponenta J_L Při štěpení nebo štípání štěpného vlákna 9 vytváří osin komponentů JO jedno z na obr. 2, 3 znázorněných vláken 6 případně 6. Titr štípáním štěpného vlákna 9 zhotoveného jemného vlákna 62 může dosahovat dolů až k 0,05 dtex. Neštepené štěpné vlákno 9 je zřetelné hrubší a může se proto zpracovávat jednoduše tím. že sc k rounu 5 přimíchá. Rozštípání štěpného vlákna 9 se provádí tlakem působícím na štěpné vlákno 9 pří úpravě proudem vody.

Výhody vynálezeckého vzduchového filtru a způsob jeho výroby budou v následném objasněné dvěma příklady.

Příklad l

Rouno v příkladu l má hmotnost hmoty 300 g/nr a tloušťku (měřeno podle DIN 53855) 3 mm.

Je vyrobeno z mykaného střižového vlákna. Složení vláken činí 40% 0,9 dtex, 10% 6.7 dtex polyesterového vlákna a 50% 2,2 dtex polyesterového bikomponentního vlákna. Provázání vláken se vytváří jednostranným prouděním vody o tlaku mezi 5 MPa až I0 MPa. tj. 50 až 100 bary. Pak se rouno suší v nalavovaeí peci a aktivováním vazných vláken sc spojí.

so Toto rouno má tuhost v podélném směru 120 Nmm² (měřeno při ohybovém úhlu 20° podle DIN 53350). Ta jc přibližně třikrát vyšší než u rouna stejného složení, hmotnosti a tloušťky, které však bylo vyrobeno bez úpravy proudem kapaliny.

-4C'Z 300179 B6

Příklad 2

Rouno v příkladu 2 má hmotnost hmoty 170g/m² a tloušťku (měřenou podle DIN 53855) 5 0.9 mm. Toto rouno jc zhotoveno ze dvou pavučin z mykaného střižového vlákna. Složení vláken první pavučiny, která má 17% celkové váhy, obsahuje 50% polyolefmového štěpného vlákna s 2,2 dtex (neštěpené) a 50% polypropylenového vlákna s 6.7 dtex. Složení vláken druhé pavučiny obsahuje 100 % 36 dtex -ového polyolefmového bikomponentního vlákna. Spojení pavučin propojením v nich obsažených vláken se docílí proudem vody o vodním tlaku mezi 5 PPa až ta 15 MPa, tj. 50 až 150 bary, bezprostředně následujícím sušením v natavovací peci a aktivováním vazných vláken. /. toho vznikající struktura rouna vykazuje stálý úbytek jemných vláken od strany jemných vláken ke straně hrubých vláken.

Struktura rouna má ohy bovou tuhost, ve směru zhotovování, 38.0 Nmrn“ (měřeno při ohybovém 15 úhlu 20° podle DIN 53350). Ta je třikrál vyšší než u srovnávaného materiálu stejné hmotnosti a tloušťky, který je složen ze tří v různých pracovních úkonech zhotovených vrstev, které byly vyrobené kalandrováním bez úpravy proudem kapaliny.

Následným elektrostatickým nabitím struktury rouna se dociluje filtrační výkon, který' dosahuje 20 o 78 % větší propustnost vzduchu (podle DIN 53887) než rovněž cletrostaticky upravené třívrstvé srovnávané filtrační médium, při shodném jemném odlučování (podle RN 143) a shodných schopnostech ukládání prachu

Claims

3o 1. Vzduchový filtr s hloubkovým filtračním materiálem (2). obsahujícím stranu znečištěného vzduchu (7) a stranu čistého vzduchu (8) vykazující rouno (5). přičemž je rouno (5) vytvořené z.adhezně a/nebo koheznč spojených vláken (6). vyznačující se tím. že vlákna vykazuj í provázání vytvořená před adhezním a/nebo kohezním spojením proudem kapaliny ze strany čistého vzduchu (8) a že proudem kapaliny narůstá zhuštění vláken (6) od strany znečištěného

55 vzduchu (7) k straně čistého vzduchu (8) tak, že se vytvářejí různě zhuštěné oblasti (Λ, B, C), ve kterých jsou odlučitelné částice rozdílné velikosti.
2. Vzduchový flitr podle nároku 1, vyznačující se tím, že vlákna (6) vykazují provázání. vytvořená před adhezním a/nebo kohezním spojením proudem kapaliny směrem od straio ny znečištěného vzduchu (7).
3. Vzduchový filtr podle nároku 1 nebo 2. vyznačující se tím, žc vlákna (6) mají titr od 0.05 do 50 dtex.

45
4. Vzduchový flitr podle jednoho z nároků I až 3, v y / n a č u j í c í se tím, že vlákna (6) obsahují hrubá vlákna (6’) a jemná vlákna (6). přičemž titr hrubých vláken leží o faktor 6 nad titrem jemných vláken (6).
5. Vzduchový filtr podle nároku 4, vyznačující se tím, že jemná vlákna (6) jsou

50 aspoň částečně vytvořená štěpením štěpných vláken (9).
6. Vzduchový flitr podle nároku 5, vyznačující se tím, že štěpná vlákna (9)jsou štěpená při úpravě proudem kapaliny.

- 5 CZ 300179 36
7. Vzduchový filtr podle jednoho z nároku l až 6. vyznačující se tím. že hustota média rouna (5) progresivně narůstá ve směru proudění (R).
8. Vzduchový filtr podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že rouno (5) má minimálně první, straně znečištěného vzduchu (.7) přivrácenou vrstvu vláken (A’) a druhou, straně čistého vzduchu (8) přivrácenou vrstvu vláken (B').
9. Vzduchový filtr podle nároku 8, vyznačující se tím, že nejméně jedna z vrstev vláken (A', B') je tvořená v podstatě z předem zhotovené vrstvy rouna a že nejméně jedna druhá vrstva vláken je tvořená v podstatě z pavučiny nanesené na vrstvu rouna, přičemž jsou pavučina a vrstva rouna spolu spojené proudem kapaliny.
10. Vzduchový filtr podle nároku 9, vyznačující sc tím. že pavučinou vytvořená vrstva vláken je uspořádaná na straně čistého vzduchu (8) vrstvy rouna.
11. Vzduchový filtr podle nároku 9 nebo 10, vyznačující sc tím, že pavučinou vytvořená vrstva vláken obsahuje štěpná vlákna.
12. Vzduchový filtr podle jednoho z nároků 7 až 1 1, vyznačující se tím. že první, straně znečištěného vzduchu (7) přivrácená vrstva (A’) obsahuje větší podíl hrubých vláken (6') než druhá vrstva vláken (’B’) přivrácená k straně čistého vzduchu (8).
13. Vzduchový filtr podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že vlákna (6) jsou elektrostaticky nabitá.
14. Vzduchový filtr podle jednoho z nároků 1 až 13, vyznačující sc tím. že kc koheznímu spojení vláken dochází svařením vláken (6).
15. Vzduchový filtr podle jednoho z nároků l až 14, vyznačující se tím, že k adheznímu spojení vláken dochází slepením vláken pojivém.
16. Vzduchový filtr podle jednoho z nároků I až 15, vyznačující se tím, že filtrační materiál je v celém svém průřezu upraven proudem kapaliny.
17. Vzduchový filtr podle jednoho z nároků 1 až 16, vyznačující se tím, že hloubkový filtrační materiál je plisovaný.