RU2072249C1

RU2072249C1 - Fine air filter based on fibrous materials

Info

Publication number: RU2072249C1
Authority: RU
Inventors: Борис Малкиэлевич Зеликсон
Original assignee: Борис Малкиэлевич Зеликсон
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 1997-01-27

Abstract

FIELD: air filtering equipment. SUBSTANCE: filter unit with a set of flat and undulated filter elements containing central undulated section formed by a group of parallel passages for air inlet and outlet, also flat frontal panels located over its length and adjacent to it at side of air inlet and outlet, and two side sections adjacent to undulated section and filter unit over their width. Side sections are located in undulated filter elements in planes which are at right or obtuse angle in relation to planes of flat frontal panels. Length of side sections equal to or larger than total width of central undulated section and flat frontal panels, width of side sections is equal to or larger than double height of central undulated section. Adjacent parts of flat and undulated filter elements are unsplitably connected to each other with forming continuous hermetic side walls of filter unit. Filter module contains filter unit basing on set of flat and undulated filter elements, housing components made as flat strips and their length is equal to length of filter elements and width is equal to or larger than width of filter elements in unit, and they are hermetically attached to outer side of filter unit in planes parallel to planes of flat frontal panels of filter elements in unit. Filter contains filter module based on unit and housing components and fastening parts in the form of connecting flanges or protruding blade strips or closed grooves for sealant. Filter modules in a group are hermetically connected to each other and have common fastening parts located over perimeter of filter. Filter can have several modules located so that planes of flat filter elements in unit of adjacent modules are interperpendicular. EFFECT: high efficiency. 13 cl, 57 dwg

Description

Группа изобретений относится к области изготовления фильтровального оборудования, изготовляемого на основе волокнистых материалов, преимущественно из минеральных волокон (например, стекловолокна), и может быть использована при производстве фильтров преимущественно тонкой очистки воздуха (ФТОВ), применяемых в радиоэлектронной, атомной, химической, медицинской, фармацевтической, биотехнологической промышленности, а также при изготовлении фильтров другого назначения, например, предназначенных для предварительной очистки технологических газов или жидкостей. The group of inventions relates to the manufacture of filtering equipment made on the basis of fibrous materials, mainly from mineral fibers (for example, fiberglass), and can be used in the manufacture of filters mainly for fine air purification (FTOW) used in electronic, nuclear, chemical, medical, pharmaceutical, biotechnological industry, as well as in the manufacture of filters for other purposes, for example, intended for pre-treatment of technological FIR gases or liquids.

В настоящее время для современных высокочистых и прецизионных технологий требуются чистые производственные помещения (ЧПП), где используют ФТОВ типа НЕРА и ULPA со степенью очистки воздуха 99,99% и более, задерживающие частицы размером 0,5-0,3-0,1 мкм и менее, изготавливаемые обычно из специальных сортов стеклобумаги [1]
Наиболее перспективными для тонкой очистки воздуха являются фильтры, изготовленные из стекловолоконных рельефных фильтрующих элементов (ФЭ), так как они обладают более развитой поверхностью фильтрования, по сравнению с фильтрами, изготавливаемыми из гладкого бумажного фильтровального материала, и не требуют сепараторов, изготовляемых обычно из металлической фольги или полимерных материалов.Currently, modern high-purity and precision technologies require clean production facilities (NWP), where FTOVs of the HEPA and ULPA type are used with an air purification degree of 99.99% or more, trapping particles with a size of 0.5-0.3-0.1 microns and less, usually made from special grades of glass paper [1]
The most promising for fine air purification are filters made of fiberglass embossed filter elements (FE), since they have a more developed filter surface than filters made from smooth paper filter material and do not require separators, usually made of metal foil or polymeric materials.

Но фильтры этого типа, как и все выполненные из гладкого бумажного материала, обладают рядом недостатков функционального, технологического и эксплуатационного характера. Так, характерные для всех этих конструкций две стенки из герметика между фильтровальным модулем и корпусом существенно снижают как надежность фильтрации, так и технологичность сборки, а само наличие корпуса и герметика повышает материалоемкость фильтра, его вес, усложняют условия монтажа и затрудняют создание ламинарного потока на стыке соседних фильтров из-за существенно суммарной толщины корпуса и стенки из герметика. But filters of this type, like all made of smooth paper material, have a number of disadvantages of a functional, technological and operational nature. So, the two sealant walls between the filter module and the housing, characteristic of all these structures, significantly reduce both the reliability of the filtration and the manufacturability of the assembly, and the presence of the housing and sealant increases the filter's material consumption, its weight, complicate the installation conditions and make it difficult to create a laminar flow at the junction neighboring filters due to the substantially total thickness of the housing and the wall of the sealant.

Значительная материалоемкость, приходящая на корпус, герметик, сепараторы в несколько раз (5-8) превосходят по массе расход фильтровального материала, составляя существенную часть стоимости фильтра. Операции заливки герметика между модулем и корпусом длительна, трудоемка, слабо поддается механизации и автоматизации. Significant material consumption coming to the housing, sealant, separators several times (5-8) exceed the mass flow rate of the filter material, making up a significant part of the cost of the filter. The operation of filling the sealant between the module and the housing is lengthy, time-consuming, poorly mechanized and automated.

Таким образом возникает изобретательская задача, призванная разрешить техническое противоречие, состоящее в том, что для повышения надежности герметизации и надежности фильтра нужно увеличивать слой герметика и толщину стенок корпуса, а для снижения материалоемкости, усиления ламинарности воздушного потока на стыке фильтров необходимо уменьшать количество герметика и снижать материалоемкость корпуса. Thus, an inventive task arises, aimed at resolving a technical contradiction, consisting in the fact that to increase the sealing reliability and filter reliability, it is necessary to increase the sealant layer and the wall thickness of the housing, and to reduce the material consumption, to increase the laminarity of the air flow at the filter junction, it is necessary to reduce the amount of sealant and housing material consumption.

Эта задача в заявленном изобретении решается путем устранения из конструкции фильтра-прототипа стенки-герметика и корпуса традиционного исполнения за счет внесения изменений в конструкцию фильтрующего элемента, фильтрующего блока, фильтрующего модуля и самого фильтра, которые принимают на себя функциональную нагрузку измененных (устраненных) в прототипе элементов конструкции фильтра. This problem in the claimed invention is solved by eliminating the design of the filter prototype of the wall sealant and the housing of the traditional design by making changes to the design of the filter element, filter unit, filter module and the filter itself, which take on the functional load of the changed (removed) in the prototype filter design elements.

Известен фильтр Gambriger Filter Corp. (США) [2] содержащий фильтрующий модуль, образуемый зигзагообразным рядом рельефных панелей, которые соединены между собой с помощью чередующихся складок. Каждая из панелей имеет несколько распорных ребер, выступающих в направлении, поперечном направлению складок, изготовленных заодно с фильтрующим материалом путем отгибания (тиснения) от плоскости панелей. Known filter Gambriger Filter Corp. (USA) [2] containing a filter module formed by a zigzag row of embossed panels that are interconnected by alternating folds. Each of the panels has several spacer ribs protruding in the direction transverse to the direction of the folds made integrally with the filter material by bending (stamping) from the plane of the panels.

Недостатками данной конструкции фильтрующего модуля и фильтра на его основе является необходимость дополнительной герметизации боковых сторон фильтрующих элементов и необходимость изготовления выступающих распорных ребер путем их выдавливания из плоскости полотна фильтрующего материала, что может вызывать нарушение его целостности и образование разрывов, что в свою очередь резко снижает их надежность функционирования и обуславливает их малую пригодность для тонкой очистки воздуха. The disadvantages of this design of the filter module and the filter based on it are the need for additional sealing of the sides of the filter elements and the need to manufacture protruding spacer ribs by squeezing them from the plane of the filter material web, which can cause a violation of its integrity and the formation of gaps, which in turn sharply reduces them reliability of functioning and determines their low suitability for fine air purification.

Известен фильтр Aleksander G. Neher [4] включающий изготовленные из сплошной ленты фильтрующего материала чередующиеся плоские и гофрированные панели, которые складывают в единый блок по линиям сгибов, идущим между плоскими панелями и вертикальными полями гофрированных панелей. Недостатками данной конструкции фильтрующего блока является низкая надежность функционирования, обусловленная необходимостью значительной деформации фильтрующего материала на рельефных панелях, что приводит к нарушению целостности материала и его разрывам по вершинам рельефа, а также необходимость отдельной герметизации блока в корпусе фильтра. The well-known Aleksander G. Neher filter [4] includes alternating flat and corrugated panels made of a continuous band of filtering material, which are folded into a single unit along the fold lines between the flat panels and the vertical fields of the corrugated panels. The disadvantages of this design of the filtering unit is the low reliability of operation, due to the need for significant deformation of the filtering material on the relief panels, which leads to a violation of the integrity of the material and its breaks along the tops of the relief, as well as the need for a separate sealing of the block in the filter housing.

Известен фильтр для очистки воздуха фирмы Gambridge Filter Corp. США [5] Данный фильтр содержит фильтрующий блок (фильтрующий модуль), который состоит из одинаково отформированных рельефных фильтрующих элементов (фиг.1), изготовленных из фильтрующего материала, уложенных в стопу и зафиксированных в корпусе коробчатого типа. Фильтрующие элементы повернуты на 180^oC через один вокруг оси, совпадающей с линией подвода и отвода воздуха. При этом каждый фильтрующий элемент имеет плоские фронтальные краевые участки, расположенные со стороны подвода и отвода воздуха, ряд одинаковых V-образных гофрированных участков, приводящих от одного плоского краевого участка от другого, а также боковые участки, примыкающие к гофрированным участкам и расположенными в плоскости одного из фронтального краевых участков (фиг.1). Нижняя сторона этих элементов покрывается связующим веществом для обеспечения горячей вулканизации при дальнейшей сборке.Known filter for air purification company Gambridge Filter Corp. USA [5] This filter contains a filter unit (filter module), which consists of identically shaped relief filter elements (Fig. 1) made of filter material, stacked in a pile and fixed in a box-type case. The filter elements are rotated 180 ^o C through one around an axis that coincides with the line of supply and exhaust air. In addition, each filter element has flat frontal edge sections located on the air supply and exhaust side, a series of identical V-shaped corrugated sections leading from one flat edge section from another, and also side sections adjacent to the corrugated sections and located in the plane of one from the frontal edge sections (figure 1). The underside of these elements is coated with a binder to provide hot vulcanization during further assembly.

Существенным недостатком данной конструкции фильтрующих элементов является необходимость изготовления специального корпуса и выполнения герметизации элементов внутри корпуса с помощью герметика. Известно, что до 70% дефектов фильтров проявляется именно в контурах герметизации. A significant drawback of this design of the filter elements is the need to manufacture a special housing and perform sealing elements inside the housing using sealant. It is known that up to 70% of filter defects are manifested precisely in the sealing contours.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению (прототипом) является фильтр фирмы Mine Safety Appliances Co. (США) [6] в котором фильтрующий блок выполнен из фильтрующих элементов, состоящих из одной рифленой, содержащей плоские краевые участки со стороны входа и выхода воздуха, и двух, закрепленных к краевым участкам рифленой панели, плоских панелей, каждая из которых простирается на ширину меньшую полной ширины, но большую середины ширины рифленой панели. Из таких фильтрующих элементов набирается стопа необходимой высоты, которую затем уплотняют простым сжатием, получая таким образом фильтрующий блок, который устанавливают в корпус фильтра, затем герметизируют блок в корпусе путем заливки герметиком боковых сторон и получают фильтр. The closest in technical essence and the achieved technical result to the claimed invention (prototype) is a filter by Mine Safety Appliances Co. (USA) [6] in which the filter unit is made of filter elements consisting of one grooved one containing flat edge sections on the air inlet and outlet sides, and two flat panels fixed to the edge sections of the grooved panel, each of which extends over a width smaller than the full width, but larger than the middle of the width of the corrugated panel. From such filter elements, a stack of the required height is collected, which is then compressed by simple compression, thereby obtaining a filter block that is installed in the filter housing, then the block is sealed in the housing by filling the sides with sealant and obtain a filter.

Недостатком конструкции данного фильтрующего блока и фильтра на его основе являются необходимость дополнительной герметизации боковых каналов воздуха, а также недостаточная надежность герметизации методом прижатия на выступах рельефа плоских панелей, что делает фильтрующие блоки данной конструкции непригодными для фильтров тонкой очистки воздуха. The drawback of the design of this filter unit and the filter based on it is the need for additional sealing of the lateral air channels, as well as the insufficient reliability of sealing by pressing flat panels on the reliefs of the relief, which makes the filter blocks of this design unsuitable for fine air filters.

Целью изобретения (требуемым техническим результатом) является повышение технологичности изготовления фильтрующих блоков, фильтрующих модулей и соответственно фильтров на их основе преимущественно для тонкой очистки воздуха путем снижения материалоемкости и трудоемкости их изготовления при одновременном повышении надежности функционирования за счет повышения герметичности каналов воздуха, защищенности фильтровального материала от механических повреждений и повышения конструктивной жесткости блоков, модулей и фильтров. The aim of the invention (the required technical result) is to increase the manufacturability of the manufacture of filter blocks, filter modules and, accordingly, filters based on them mainly for thin air purification by reducing the material consumption and the complexity of their manufacture while improving the reliability of operation by increasing the tightness of the air channels, the protection of the filter material from mechanical damage and increase the structural rigidity of blocks, modules and filters.

Поставленная цель (требуемый технический результат) достигается тем, что в фильтрующем блоке для фильтра очистки воздуха, содержащем набор чередующихся, образующих две группы параллельных каналов воздуха, фильтрующих элементов, одни из которых выполнены плоскими, а другие рельефными, причем рельефные фильтрующие элементы содержат центральный рельефный участок, образованный группой параллельных каналов подвода и отвода воздуха, и плоские фронтальные панели, расположенные по длине рельефного участка и примыкающие к нему со стороны подвода и отвода воздуха, согласно изобpетению рельефные фильтрующие элементы содержат два боковых участка, пpимыкающих к рельефному участку и фронтальным панелям по их ширине расположенных в плоскостях, которые находятся под прямым или тупым углом по отношению к плоскостям фронтальных панелей, причем длина боковых участков равна или больше суммарной ширины рельефного участка и фронтальных панелей, ширина боковых участков равна или больше высоты рельефного участка, при этом плоские фильтрующие элементы также содержат дополнительные плоские боковые участки, которые выполнены и расположены аналогично боковым участками рельефных фильтрующих элементов, а сопрягаемые части плоских фронтальных панелей и боковых участков смежных плоских и рельефных фильтрующих элементов неразъемно соединены друг с другом, например, посредством сварки или склеивания. The goal (the required technical result) is achieved by the fact that in the filtering unit for the air purification filter, containing a set of alternating, forming two groups of parallel air channels, filter elements, some of which are flat and others relief, and relief filter elements contain a central relief a section formed by a group of parallel air supply and exhaust channels and flat frontal panels located along the length of the relief section and adjacent to it from the side under ode and air exhaust, according to the invention, the relief filter elements contain two side sections adjacent to the relief section and the front panels along their widths located in planes that are at right or obtuse angles to the planes of the front panels, the length of the side sections being equal to or greater the total width of the relief section and the front panels, the width of the side sections is equal to or greater than the height of the relief section, while the flat filter elements also contain additional flat s side portions which are constructed and arranged similarly to side portions of the filter elements in relief, and the coupling parts planar front and side panels adjacent flat portions and embossed filter elements are integrally connected to each other, for example by welding or gluing.

Кроме этого, в фильтрующем блоке боковые участки рельефных фильтрующих элементов и соответствующие сопрягаемые части плоских фильтрующих элементов неразъемно соединены друг с другом с образованием сплошных герметичных боковых стенок фильтрующего блока. In addition, in the filtering unit, the side portions of the relief filtering elements and the corresponding mating parts of the flat filtering elements are inseparably connected to each other with the formation of continuous sealed side walls of the filtering unit.

Кроме этого, в фильтрующем блоке боковые участки и/или плоские фронтальные панели рельефных фильтрующих элементов и/или соответствующие части плоских фильтрующих панелей импрегнированы термопластичным или иным, обладающим адгезивными и закрепляющими свойствами материалом, например, полимерным клеем-расплавом, или содержат термопласт. In addition, in the filtering unit, the side sections and / or flat frontal panels of the relief filtering elements and / or the corresponding parts of the flat filtering panels are impregnated with thermoplastic or other material having adhesive and fixing properties, for example, hot melt adhesive, or contain a thermoplastic.

Кроме этого, в фильтрующем блоке боковые участки рельефных фильтрующих элементов и/или соответствующие элементы плоских фильтрующих элементов неразъемно соединены друг с другом с образованием сплошных герметичных боковых стенов фильтрующего блока и выступающих со стороны подвода и/или отвода воздуха за внешние края фронтальных панелей пластин. In addition, in the filtering unit, the lateral portions of the relief filtering elements and / or the corresponding elements of the flat filtering elements are inseparably connected to each other with the formation of continuous sealed side walls of the filtering unit and protruding from the inlet and / or exhaust side of the outer edges of the front panels of the plates.

Кроме этого, в фильтрующем блоке плоские фронтальные панели рельефных фильтрующих элементов и смежные с ними части плоских фильтрующих элементов неразъемно соединены друг с другом с образованием расположенных со стороны подвода и/или со стороны отвода воздуха ребер жесткости. In addition, in the filtering unit, the flat front panels of the relief filtering elements and adjacent parts of the flat filtering elements are inseparably connected to each other with the formation of stiffening ribs located on the inlet and / or on the air outlet side.

Кроме того, в фильтрующем блоке рельеф центральных участков соседних фильтрующих элементов выполнен симметричным относительно плоскости сопрягаемого с ними плоского фильтрующего элемента. In addition, in the filtering unit, the relief of the central sections of adjacent filtering elements is made symmetrical with respect to the plane of the flat filtering element mating with them.

Кроме того, фильтрующий блок содержит фильтрующие элементы переменной длины, величина которой изменяется по заданному закону, например, по линейному. In addition, the filter unit contains filter elements of variable length, the value of which varies according to a given law, for example, linear.

Поставленная цель достигается также тем, что в фильтрующем модуле, содержащем фильтрующий блок на основе набора рельефных и плоских фильтрующих элементов и корпусные элементы, согласно изобpетению фильтрующий блок выполнен описанной выше конструкции, а корпусные элементы выполнены в виде плоских пластин, длина которых равна длине фильтрующих элементов и ширина равна или больше ширины фильтрующих элементов в фильтрующем блоке и которые герметично прикреплены с наружной стороны к фильтрующему блоку в плоскостях параллельных плоскостям фронтальных панелей фильтрующих элементов в фильтровальном блоке. This goal is also achieved by the fact that in the filter module containing a filter unit based on a set of embossed and flat filter elements and housing elements, according to the invention, the filter unit is made of the above construction, and housing elements are made in the form of flat plates, the length of which is equal to the length of the filter elements and the width is equal to or greater than the width of the filter elements in the filter block and which are hermetically attached from the outside to the filter block in planes parallel to the planes the front panels of the filter elements in the filter unit.

Кроме этого, фильтрующий модуль содержит дополнительные корпусные элементы в виде плоских пластин, герметично прикрепленных к боковым стенкам фильтрующего блока, высота которых соответствует высоте фильтрующего блока, а ширина которого равна или больше ширины фильтрующих элементов в фильтрующем блоке. In addition, the filter module contains additional housing elements in the form of flat plates hermetically attached to the side walls of the filter block, the height of which corresponds to the height of the filter block, and whose width is equal to or greater than the width of the filter elements in the filter block.

Поставленная цель достигается также тем, что в фильтре преимущественно для тонкой очистки воздуха, содержащем фильтрующий модуль на основе фильтрующего блока и корпусных элементов и средства монтажа фильтра к вентиляционной системе согласно изобpетению фильтрующий модуль выполнен описанной конструкции, а средства монтажа выполнены в виде присоединительных фланцев или в виде выступающих ножевых пластин или в виде замкнутых желобов для герметика. This goal is also achieved by the fact that the filter is mainly for fine purification of air, containing a filter module based on the filter block and housing elements and means for mounting the filter to the ventilation system according to the invention, the filter module is made of the described construction, and the mounting means are made in the form of connecting flanges or in the form of protruding knife plates or in the form of closed gutters for sealant.

Кроме этого, фильтр содержит группу фильтрующих модулей, герметично соединенных друг с другом и имеющих единое расположенное по периметру фильтра средство монтажа фильтра к вентиляционной системе. In addition, the filter contains a group of filter modules hermetically connected to each other and having a single means for mounting the filter to the ventilation system located along the perimeter of the filter.

Кроме этого, фильтр содержит несколько фильтрующих модулей, расположенных так, что плоскости фильтрующих элементов в фильтровальных блоках смежных фильтрующих модулей взаимно перпендикулярны. In addition, the filter contains several filter modules arranged so that the planes of the filter elements in the filter blocks of adjacent filter modules are mutually perpendicular.

Кроме этого, фильтр содержит дополнительные средства монтажа, выполненные, например, в виде резьбовых шпилек, анкерных болтов или плоских серег, герметично закрепленных в стыках между фильтрующими модулями. In addition, the filter contains additional mounting means, made, for example, in the form of threaded rods, anchor bolts or flat earrings, tightly fixed in the joints between the filter modules.

По сравнению с прототипом группа изобретений содержит новую совокупность существенных признаков, поэтому изобретения группы соответствуют требованиям критерия "новизны". Compared with the prototype, the group of inventions contains a new set of essential features, therefore, the inventions of the group meet the requirements of the criterion of "novelty."

Некоторые отдельные существенные признаки изобретений известны, однако, в изобретениях они проявляют новые свойства и в совокупности с другими существенными признаками позволяют достичь нового технического результата. Some of the individual essential features of the inventions are known, however, in the inventions they exhibit new properties and, together with other essential features, make it possible to achieve a new technical result.

Совокупность общих и частных существенных признаков изобретений обеспечивает возможность достижения цели изобретений (требуемого технического результата), а именно повышение технологичности изготовления фильтрующих блоков, фильтрующих модулей и соответственно фильтров на их основе преимущественно для тонкой очистки воздуха путем снижения материалоемкости и трудоемкости их изготовления при одновременном повышении надежности функционирования за счет повышения герметичности каналов воздуха, защищенности фильтровального материала от механических повреждений и повышения конструктивной жесткости фильтрующих блоков, фильтрующих модулей и фильтров. The combination of general and private essential features of inventions provides the opportunity to achieve the goal of inventions (the required technical result), namely, improving the manufacturability of the manufacture of filter units, filter modules and, accordingly, filters based on them mainly for fine air purification by reducing the material consumption and the complexity of their manufacture while increasing reliability functioning by increasing the tightness of the air channels, the security of the filter material and from mechanical damage and increasing the structural rigidity of the filter blocks, filter modules and filters.

Некоторые отдельные признаки группы изобретений известны, однако в изобретениях они проявляют новые свойства и в совокупности c другими существенными признаками позволяют достичь нового технического результата. При этом совокупности общих и отличительных существенных признаков изобретений, позволяющих достичь требуемого технического результата среди известных в науке и технике решений в области фильтровальной техники в объеме проведенного нами поиска, не обнаружено. Поэтому можно утверждать, что изобретение соответствует требованиям критерия "изобретательского уровня", так как заявленные отличительные признаки изобретений не следуют явным образом из современного уровня развития науки и фильтровальной техники. Some individual features of the group of inventions are known, however, in the inventions they exhibit new properties and, together with other essential features, make it possible to achieve a new technical result. At the same time, the totality of common and distinctive essential features of the inventions that made it possible to achieve the required technical result among the solutions known in science and technology in the field of filtering technology in the volume of our search was not found. Therefore, it can be argued that the invention meets the requirements of the criterion of "inventive step", since the claimed distinguishing features of the inventions do not follow explicitly from the current level of development of science and filtering technology.

Совокупность общих и частных существенных признаков группы изобретений обеспечивает возможность достижения цели изобретений (требуемого технического результата), а именно повышения технологичности изготовления фильтрующих элементов преимущественно для фильтров тонкой очистки воздуха при одновременном повышении надежности и эффективности их функционирования, а также повышения их защищенности от механических повреждений. The combination of general and private essential features of the group of inventions provides the opportunity to achieve the goal of inventions (the required technical result), namely, to increase the manufacturability of the manufacture of filter elements mainly for fine filters of air while improving the reliability and efficiency of their functioning, as well as increasing their protection against mechanical damage.

Действительно, предварительное изготовление отдельных дискретных фильтрующих элементов методом намыва из стекловолоконной суспензии позволяет реализовать изоморфность структуры (идентичность морфологической структуры) фильтровального материала стенок каналов воздуха, а именно обеспечить равнотолщинность материала, его одинаковую плотность и одинаковое аэродинамическое сопротивление фильтрации во всех точках поверхности фильтрования воздуха. Indeed, the preliminary manufacture of individual discrete filtering elements by washing from a fiberglass suspension allows one to realize the isomorphism of the structure (identity of the morphological structure) of the filter material of the walls of the air channels, namely, to ensure equal thickness of the material, its equal density and the same aerodynamic filtering resistance at all points of the air filtering surface.

Последующее неразъемное соединение сопрягаемых участков фильтрующих элементов с формированием ребер жесткости и герметичных боковых стенок, образованных неразъемным соединением сопрягаемых боковых участков фильтрующих участков, позволяет, при одновременном повышении герметичности соединения фильтрующих элементов, существенно повысить жесткость конструкции фильтрующего блока (фильтрующего модуля, фильтра) и защищенность фильтровального материала от механических повреждений. Такое решение дает возможность полностью исключить традиционный жесткий корпус и стенку-герметик, что существенно уменьшает материалоемкость фильтров и повышает технологичность их изготовления. The subsequent one-piece connection of the mating sections of the filtering elements with the formation of stiffeners and sealed side walls formed by the one-piece connection of the mating side sections of the filtering sections allows, while increasing the tightness of the connection of the filtering elements, to significantly increase the rigidity of the filter unit (filter module, filter) and the filter material from mechanical damage. Such a solution makes it possible to completely eliminate the traditional rigid casing and wall sealant, which significantly reduces the material consumption of the filters and increases the manufacturability of their manufacture.

Кроме этого, разделение технологии изготовления фильтров на отдельные стадии изготовления фильтрующих элементов, изготовления фильтрующих блоков, фильтрующих модулей и фильтров очистки воздуха позволяет резко расширить возможность выпуска разнообразных по конструктивному исполнению и назначению фильтров, например, фильтров в форме трапециевидных призм или иных, отличных от традиционной формы фильтров в виде параллелепипеда, а также фильтров с разнообразными средствами монтажа в вентиляционной системе. In addition, the separation of filter manufacturing technology into separate stages of manufacturing filter elements, manufacturing of filter blocks, filter modules and air purification filters allows you to dramatically expand the possibility of producing filters that are diverse in design and purpose, for example, filters in the form of trapezoidal prisms or other than traditional forms of filters in the form of a parallelepiped, as well as filters with various means of installation in the ventilation system.

Таким образом, конструкция предлагаемого фильтрующего элемента позволяет не только существенно снизить материалоемкость и трудоемкость изготовления фильтров тонкой очистки воздуха (повысить технологичность изготовления), повысить их эффективность функционирования и защищенность от механических повреждений, но и осуществить реализацию изобретения промышленным способом. Поэтому можно утверждать, что изобретение соответствует требованиям критерия "промышленной применимости", а также то, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они необходимы и достаточны для достижения цели изобретения (требуемого технического результата). Thus, the design of the proposed filter element allows not only to significantly reduce the material consumption and the complexity of manufacturing filters for fine air purification (to increase the manufacturability of manufacturing), to increase their efficiency and protection from mechanical damage, but also to implement the invention in an industrial way. Therefore, it can be argued that the invention meets the requirements of the criterion of "industrial applicability", and also that all the general and particular features of the invention are essential, since each of them is necessary, and together they are necessary and sufficient to achieve the purpose of the invention (the required technical result) )

Кроме этого анализ совокупности существенных признаков изобретений группы и достигаемого при их использовании результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь между изобретениями группы и предназначенность фильтрующего блока непосредственно для изготовления фильтрующих модулей, а модулей непосредственно для изготовления фильтров. Это позволяет объединить три изобретения в одной заявке. In addition, the analysis of the set of essential features of the inventions of the group and the result achieved by using them shows the presence of a single inventive concept, the close and inextricable connection between the inventions of the group and the intended use of the filter unit directly for the manufacture of filter modules, and modules directly for the manufacture of filters. This allows you to combine the three inventions in one application.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
На фиг. 1 изображен общий вид известного по патенту-прототипу [6] варианта конструктивного исполнения рельефного фильтрующего элемента, содержащего центральную рельефную часть и плоские фронтальные панели со стороны подвода и отвода воздуха.The invention is illustrated by drawings:
In FIG. 1 shows a General view of the well-known patent prototype [6] of the embodiment of the embossed filter element containing the central embossed portion and flat front panels on the supply and exhaust sides.

На фиг.2 изображен общий вид предлагаемых рельефного и плоского фильтрующих элементов, предназначенных для изготовления фильтруюих блоков, фильтрующих модулей и фильтров преимущественно тонкой очистки воздуха. Figure 2 shows a General view of the proposed relief and flat filter elements intended for the manufacture of filter blocks, filter modules and filters, mainly fine air purification.

На фиг. 3-15 изображены варианты конструктивного исполнения фильтрующих элементов по изобретению. In FIG. 3-15 illustrate embodiments of the filter elements of the invention.

На фиг. 16-18 изображены варианты компоновки фильтрующих элементов в фильтрующих блоках. In FIG. 16-18 illustrate the layout options of the filter elements in the filter blocks.

На фиг.19 изображен вид А фильтрующего блока на фиг.18;
на фиг. 20-22 изображен общий вид фильтрующих модулей (фильтров), изготовленных на основе предлагаемых фильтрующих блоков.On Fig shows a view And the filter unit in Fig;
in FIG. 20-22 shows a General view of the filter modules (filters) made on the basis of the proposed filter blocks.

На фиг.25-29 изображены варианты конструктивного исполнения фильтрующих модулей. In Fig.25-29 depicts the design options of the filter modules.

На фиг. 23-24, 30-35, 36-39, 41, 43, 46, 47 изображены варианты монтажа отдельных фильтрующих модулей в фильтрах. In FIG. 23-24, 30-35, 36-39, 41, 43, 46, 47 illustrate mounting options for individual filter modules in filters.

На фиг. 40, 42, 44 изображены варианты исполнения монтажных скобок для соединения фильтрующих модулей в фильтрах. In FIG. 40, 42, 44 illustrate embodiments of mounting brackets for connecting filter modules in filters.

На фиг.45 изображен вариант крепления фильтра к вентиляционной системе с использованием плоских серег. On Fig depicts the option of attaching the filter to the ventilation system using flat earrings.

На фиг.48-55 изображены сечения средства монтажа фильтров в вентиляционной системе. Figures 48-55 are sectional views of filter mounting means in a ventilation system.

На фиг.56, 57 изображен фильтр, установленный в вентиляционной системе. On Fig, 57 shows a filter installed in the ventilation system.

Фильтрующие блоки (фильтрующие модули, фильтры) содержат рельефные 1 и плоские 2 фильтрующие элементы (фиг.2-15), причем рельефные фильтрующие элементы 1 содержат центральный рельефный участок 3, образованный группой параллельных каналов подвода и отвода воздуха, плоские фронтальные панели 4 и 5, расположенные по длине рельефного участка и примыкающие к нему со сторон подвода и отвода воздуха, и два боковых участка 6, примыкающих к рельефному участку 3 и фронтальным панелям 4, 5 по их ширине. Filtering blocks (filtering modules, filters) contain embossed 1 and flat 2 filtering elements (FIGS. 2-15), and embossing filtering elements 1 contain a central embossed section 3 formed by a group of parallel channels for supplying and discharging air, flat front panels 4 and 5 located along the length of the relief section and adjacent to it from the sides of the air supply and exhaust, and two side sections 6 adjacent to the relief section 3 and the front panels 4, 5 in width.

Боковые участки 6 расположены в плоскостях, которые находятся под прямым или тупым углом по отношению к плоскостям фронтальных панелей 4, 5, длина боковых участков 6 равна или больше суммарной ширины рельефного участка 3 и фронтальных панелей 4, 5, а ширина боковых участков 6 равна или больше удвоенной высоты рельефного участка 3. Плоские фильтрующие элементы 2 также содержат плоские краевые участки 7, расположенные под прямым или тупым углом к основной плоскости элементов. The side sections 6 are located in planes that are at a right or obtuse angle with respect to the planes of the front panels 4, 5, the length of the side sections 6 is equal to or greater than the total width of the relief section 3 and the front panels 4, 5, and the width of the side sections 6 is equal to or more than twice the height of the embossed area 3. Flat filter elements 2 also contain flat edge sections 7 located at a right or obtuse angle to the main plane of the elements.

Фильтрующие элементы изготавливают путем намыва на специальные рельефные формы, причем боковые участки 6 формуют либо одновременно с другими участками фильтрующего элемента в том виде, в каком они используются в фильтрующем модуле (фиг.2, 4-15), либо изготавливают фильтрующие элементы с выступающими в стороны краевыми участками 6а (фиг.3), которые впоследствии загибают с получением требуемой формы краевых участков 6. The filter elements are made by washing on special relief forms, and the side sections 6 are formed either simultaneously with other sections of the filter element in the form in which they are used in the filter module (FIGS. 2, 4-15), or filter elements with protruding side edge sections 6A (figure 3), which are subsequently bent to obtain the desired shape of the edge sections 6.

Выполнение боковых участков 6 фильтрующих элементов длиной большей суммарной ширины рельефного участка 3 и фронтальных панелей 4,5 (фиг.13) позволяет образовывать в фильтрующих блоках (модулях) (фиг.20, 22) выступающие контурные пластины 8, которые в свою очередь упрощают монтаж фильтрующих модулей в фильтрах (фиг.23, 34) и монтаж модулей (фильтров) в вентиляционной системе. The implementation of the side sections 6 of the filter elements with a length greater than the total width of the embossed section 3 and the front panels 4,5 (Fig.13) allows you to form protruding contour plates 8 in the filter blocks (modules) (Fig.20, 22), which in turn simplify installation filtering modules in filters (FIGS. 23, 34) and mounting modules (filters) in a ventilation system.

Выполнение боковых участков 6 шириной, равной или большей высоты рельефа центрального участка позволяет обеспечить соединение с нахлестом друг на друга сопрягаемых боковых участков в герметичных боковых стенках 9 (фиг. 18-20). The implementation of the side sections 6 with a width equal to or greater than the height of the relief of the Central section allows you to connect with overlapping each other mating side sections in sealed side walls 9 (Fig. 18-20).

При этом для повышения герметичности соединения сопрягаемых боковых участков 6 фильтрующих элементов с образованием герметичных боковых стенок 9 в фильтрующих блоках (модулях) один или оба крайних каналы воздуха имеют боковые стенки, плоскость которых совпадает с плоскостями боковых участков 6 (фиг. 2, 3, 5, 13-15, 18). Moreover, to increase the tightness of the connection of the mating side sections 6 of the filter elements with the formation of tight side walls 9 in the filter blocks (modules), one or both extreme air channels have side walls, the plane of which coincides with the planes of the side sections 6 (Fig. 2, 3, 5 , 13-15, 18).

При этом для повышения жесткости фильтрующих блоков (модулей) и предотвращения западания выступов рельефа в смежных впадины рельефа сопрягаемых фильтрующих элементов угол α между направлением каналов, образованных выступами рельефа и краями примыкающих к ним фронтальных панелей больше или меньше 90^oC (фиг.11, 12, соответственно).Moreover, to increase the rigidity of the filtering blocks (modules) and to prevent the protrusions of the relief from falling into adjacent relief cavities of the mating filter elements, the angle α between the direction of the channels formed by the relief protrusions and the edges of the front panels adjacent to them is greater than or less than 90 ^o C (Fig. 11, 12 , respectively).

При этом в фильтрующих элементах 1, 2 боковые участки 6, 7 и/или фронтальные панели 4, 5 импрегнированы термопластичным или иным, обладающим адгезивными свойствами, материалом, например, полимерным клеем-расплавом, что позволяет соединить фильтрующие элементы 1,2 в фильтрующих блоках (модулях) с образованием расположенных со стороны подвода и отвода воздуха ребер жесткости 10 и жестких герметичных боковых стенок 9 (фиг.18-22). Moreover, in the filter elements 1, 2, the side sections 6, 7 and / or the front panels 4, 5 are impregnated with a thermoplastic or other adhesive material, for example, hot melt adhesive, which allows the filter elements 1,2 to be joined in the filter blocks (modules) with the formation of stiffening ribs 10 and rigid, sealed side walls 9 located on the supply and exhaust sides of the air (Figs. 18-22).

При этом для повышения герметичности соединения сопрягаемых участков смежных фильтрующих элементов на боковых участках 6 закреплены дополнительные выступающие со стороны подвода и отвода воздуха полоски 11 (фиг.14, 15) шириной, большей чем высота рельефного участка, выполненные из материала, обладающего адгезивными или термопластичными свойствами, например, полоски стеклобумаги, пропитанной клеем-расплавом или импрегнированной термопластом (фиг. 14, 15). Это позволяет упростить технологию изготовления фильтрующих элементов и упростить их сборку в фильтрующих блоках (модулях). Moreover, to increase the tightness of the connection of the mating sections of adjacent filter elements on the lateral sections 6, additional strips 11 (Figs. 14, 15) protruding from the side of the air supply and exhaust are wider than the height of the relief section made of a material having adhesive or thermoplastic properties , for example, strips of glass paper impregnated with hot melt glue or impregnated with thermoplastic (Fig. 14, 15). This allows us to simplify the manufacturing technology of filter elements and simplify their assembly in filter blocks (modules).

Конструкция фильтрующих элементов 1, 2 обусловлена конструкцией изготовляемых на их основе фильтрующих блоков (модулей) и соответственно фильтров очистки воздуха. Фильтрующие блоки 12 образуются путем набора и неразъемного соединения друг с другом рельефных 1 и плоских 2 фильтрующих элементов (фиг. 16-19). The design of the filtering elements 1, 2 is determined by the design of the filtering blocks (modules) made on their basis and, accordingly, the air purification filters. The filter blocks 12 are formed by a set and one-piece connection with each other embossed 1 and flat 2 filter elements (Fig. 16-19).

Фильтрующие модули 13 получают путем присоединения к боковым стенкам 9 фильтрующих блоков 12 корпусных пластин 14 и 15 с образованием по периметру фильтрующего модуля замкнутого контура 16 (фиг.20-22). The filter modules 13 are obtained by attaching to the side walls 9 of the filter blocks 12 of the housing plates 14 and 15 with the formation of a closed loop 16 around the perimeter of the filter module (Figs. 20-22).

При этом конструктивные особенности фильтрующих элементов позволяют изготавливать (набирать) фильтрующие модули 13 различной формы (фиг.25-29). In this case, the design features of the filtering elements allow to produce (recruit) filtering modules 13 of various shapes (Fig.25-29).

Фильтрующие модули используют либо каждый по отдельности (фиг.20-22) в качестве фильтров, либо несколько отдельных модулей 13 могут быть объединены в фильтр путем неразъемного соединения выступающих стенок контура 16 (фиг. 23-24, 30-35, 46, 47), которые соединяют между собой склеиванием 17 (фиг. 36), сваркой 18 (фиг.37, 39) с образованием ребер жесткости или посредством соединения монтажными скобками 19 (фиг.38, 40-44). Причем для повышения конструктивной жесткости фильтров модули 13 желательно соединять так, чтобы плоскости фильтрующих элементов в сопрягаемых фильтрующих модулях были взаимно перпендикулярны (фиг.24, 30, 32-35, 46, 47). The filter modules are used either individually (Figs. 20-22) as filters, or several individual modules 13 can be combined into a filter by permanently connecting the protruding walls of the circuit 16 (Figs. 23-24, 30-35, 46, 47) which are interconnected by gluing 17 (Fig. 36), welding 18 (Fig. 37, 39) with the formation of stiffeners or by connecting mounting brackets 19 (Fig. 38, 40-44). Moreover, to increase the structural rigidity of the filters, the modules 13 are preferably connected so that the planes of the filter elements in the mating filter modules are mutually perpendicular (Figs. 24, 30, 32-35, 46, 47).

Полученные таким образом фильтры 20 снабжают любыми известными средствами монтажа фильтров в вентиляционной системе. Средства монтажа могут быть выполнены, например, в виде монтажной шпильки 21 с анкерным болтом 22 (фиг. 46-48) или специальных средств монтажа в виде выступающих ножевых пластин 23 (фиг. 53), присоединительных (монтажных) фланцев 24 с герметизирующими прокладками 25 (фиг.52), профилированных коронок 26 (фиг.54, 55), замкнутых желобов для герметика 27, внутри которых располагают герметик 28 (фиг.49-51), которые монтируются к элементам вентиляционной системы 29 (фиг.49-55); или плоских серег 30, которые монтируются к специальным подвескам 31 (фиг. 45). The filters 20 thus obtained are provided with any known means of mounting filters in the ventilation system. Mounting means can be made, for example, in the form of a mounting pin 21 with an anchor bolt 22 (Fig. 46-48) or special mounting means in the form of protruding knife plates 23 (Fig. 53), connecting (mounting) flanges 24 with sealing gaskets 25 (Fig. 52), profiled crowns 26 (Fig. 54, 55), closed grooves for the sealant 27, inside which the sealant 28 (Figs. 49-51) are located, which are mounted to the elements of the ventilation system 29 (Figs. 49-55) ; or flat earrings 30, which are mounted to special pendants 31 (Fig. 45).

Конкретные конструктивные особенности отдельных элементов, вид используемых материалов и особенности средств монтажа и герметизации выбирают в зависимости от назначения фильтра и особенностей его эксплуатации, например, в термостойком или паростойком исполнении. The specific design features of the individual elements, the type of materials used and the features of the mounting and sealing means are selected depending on the purpose of the filter and the features of its operation, for example, in a heat-resistant or steam-resistant design.

Фильтр тонкой очистки воздуха, содержащий фильтрующий модуль на основе фильтрующего блока и корпусных элементов работает следующим образом. A fine air filter containing a filter module based on a filter unit and housing elements operates as follows.

Фильтр тонкой очистки воздуха 20 посредством средств соединения фильтра и присоединительных элементов, выполненных, например, в виде присоединительных фланцев 24 с герметизирующими прокладками 25 герметично монтируют к элементам вентиляционной системы 29 и подают загрязненный воздух (фиг.56, 57). The fine filter of air 20 by means of connecting the filter and connecting elements made, for example, in the form of connecting flanges 24 with sealing gaskets 25 is hermetically mounted to the elements of the ventilation system 29 and contaminated air is supplied (Figs. 56, 57).

Загрязненный воздух попадает в группу параллельных каналов подвода воздуха, образованных выступами рельефа 3 рельефных фильтрующих элементов 1 и плоскими фильтрующими элементами 2 (фиг.16-18), профильтровывается через фильтровальный материал фильтрующих элементов и отводится через соответствующие параллельные каналы отвода воздуха. The contaminated air falls into the group of parallel air supply channels formed by the projections of the relief 3 of the relief filter elements 1 and flat filter elements 2 (Figs. 16-18), is filtered through the filter material of the filter elements and discharged through the corresponding parallel air exhaust channels.

Конструкция фильтрующего модуля вследствие выполнения симметричных друг другу каналов воздуха позволяет подавать воздух с любой или двух сторон фильтра, поэтому стороны подвода и отвода воздуха определяются способом присоединения фильтра к вентиляционной системе и устройством средств присоединения. The design of the filter module due to the execution of air channels symmetrical to each other allows air to be supplied from either or both sides of the filter, so the sides of the air inlet and outlet are determined by the method of connecting the filter to the ventilation system and the device of the connection means.

Общая схема подвода загрязненного и отвода очищенного воздуха представлена на фиг.56 и 57. A general diagram of the supply of contaminated and the removal of purified air is presented in Figs. 56 and 57.

Использование изобретения позволяет изготавливать фильтры тонкой очистки воздуха или чистых производственных помещений класса 10 и менее по стандарту США F-209 В. The use of the invention allows the manufacture of fine filters for air or clean industrial premises of class 10 or less according to US standard F-209 B.

Экономический эффект от использования изобретения может быть получен как за счет организации промышленного выпуска остродефицитных, не производящихся в настоящее время в СССР, высококачественных фильтров тонкой очистки воздуха, так и за счет экономического эффекта от использования этих фильтров в промышленности, например, за счет увеличения процента выхода качественных изделий, получаемых в ЧПП микроэлектронной промышленности. The economic effect of using the invention can be obtained both by organizing the industrial production of severely deficient, currently not produced in the USSR, high-quality fine filters for air purification, and by the economic effect of using these filters in industry, for example, by increasing the percentage of output high-quality products obtained in the NWP of the microelectronic industry.

Claims

1. The filtering unit, comprising a set of alternating and forming two groups of parallel air channels of the filter elements, one of which is made flat and the other relief, and the relief filter elements contain a central relief section formed by a group of parallel channels for supplying and discharging air, and flat front panels located along the length of the relief section and adjacent to it from the side of the supply and exhaust air, characterized in that the unit is equipped with side sections attached to the relief the area and the front panels of the relief elements along their width and located in planes at a right or obtuse angle to the planes of the front panels, the length of the side sections is equal to or greater than the total width of the relief section and the front panels, and the width of the side sections is equal to or greater than the height of the relief section while the unit is equipped with additional flat side sections attached to the flat filter elements, and the mating parts of the flat and embossed filter elements are inextricably connected bottom on the other by welding or gluing.

2. The block according to claim 1, characterized in that the side portions of the relief filter elements and the additional sections of the flat filter elements are inseparably connected to each other and form continuous sealed side walls of the filter unit.

3. The block according to claims 1 and 2, characterized in that the side sections and / or flat frontal panels of the relief filtering elements and / or the corresponding parts of the flat filtering elements are impregnated with thermoplastic or other material with adhesive and fixing properties, for example, polymer glue -melt, or contain thermoplastics.

4. The block according to claims 1 to 3, characterized in that the lateral sections of adjacent filtering elements are inseparably connected to each other and form continuous sealed side walls of the block, protruding from the side of the supply and / or exhaust air outside the outer edges of the front panels of the plates.

5. The block according to claims 1 to 4, characterized in that the flat front panels of the relief filtering elements and adjacent parts of the flat filtering elements are inseparably connected to each other and form stiffening ribs located on the side of the supply and / or exhaust air.

6. The block according to claims 1 to 5, characterized in that the relief of the central sections of adjacent filter elements is made symmetrical with respect to the plane of the flat filter element mating with it.

7. The block according to claims 1 to 5, characterized in that it contains filter elements of variable length.

8. A filter module comprising a filter unit from a set of embossed and flat filter elements and housing elements, characterized in that the housing elements are made in the form of flat plates whose length is equal to the length of the filter elements and the width is equal to or greater than the width of the filter elements sealed with the outer side to the filter unit in planes parallel to the planes of the front panels of the filter elements.

9. The module of claim 8, characterized in that it is equipped with additional housing elements made in the form of flat plates hermetically attached to the side walls of the filter unit, the height of which corresponds to the height of the filter unit, and the width is equal to or greater than the width of the filter elements.

10. Filter for air purification, comprising a filter module from a filter unit and housing elements and means for mounting the filter to the ventilation system, characterized in that the mounting means are made in the form of connecting flanges, or protruding knife plates, or closed gutters for sealant.

11. The filter according to claim 10, characterized in that it is made of a group of filter modules sealed to each other and having mounting means located around the perimeter of the filter.

12. The filter according to claims 10 and 11, characterized in that it is made from a group of filter modules, the planes of the filter elements of which in adjacent modules are mutually perpendicular.

13. The filter according to PP.10 and 11, characterized in that it is equipped with additional mounting means, made in the form of threaded rods with anchor bolts or flat earrings, tightly fixed in the joints between the filter modules.