RU2762132C1 - Electrostatic filtration apparatus and electrostatic charging unit - Google Patents
Electrostatic filtration apparatus and electrostatic charging unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762132C1 RU2762132C1 RU2020140896A RU2020140896A RU2762132C1 RU 2762132 C1 RU2762132 C1 RU 2762132C1 RU 2020140896 A RU2020140896 A RU 2020140896A RU 2020140896 A RU2020140896 A RU 2020140896A RU 2762132 C1 RU2762132 C1 RU 2762132C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrostatic
- electrodes
- charging unit
- filter
- grounded
- Prior art date
Links
- 238000007786 electrostatic charging Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 claims description 40
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 11
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 claims description 10
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 9
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 71
- 238000004887 air purification Methods 0.000 abstract description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 10
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 5
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 abstract description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 37
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 25
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 14
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 13
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 6
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 6
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 3
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 3
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000005653 Brownian motion process Effects 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- TXVHTIQJNYSSKO-UHFFFAOYSA-N benzo[e]pyrene Chemical class C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC4=CC=C1C2=C34 TXVHTIQJNYSSKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005537 brownian motion Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004332 deodorization Methods 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 239000006196 drop Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000004924 electrostatic deposition Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
- B01D35/06—Filters making use of electricity or magnetism
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
- B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
- B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
Abstract
Description
Область примененияApplication area
[0001] Изобретение относится к области вентиляции, преимущественно к установкам газоочистки в системах приточно-вытяжной вентиляции, позволяющей одновременно отфильтровывать частицы, инактивировать (уничтожать) все типы микроорганизмов, очищать воздух от запахов и вредных газов. [0001] The invention relates to the field of ventilation, mainly to gas cleaning installations in supply and exhaust ventilation systems, which allows simultaneously filtering out particles, inactivating (destroying) all types of microorganisms, and purifying the air from odors and harmful gases.
Уровень техникиState of the art
[0002] Обеспечение требуемого качества воздуха с точки зрения его загрязнённости аэрозолями (капли жидкостей, пыль, порошки и т.п.) в т.ч. субмикронного размера является необходимым условием как в промышленности, так и в медицине и быту. Для этого применяют фильтры, основанные на различных физических подходах. Одним из таких подходов является метод электростатической фильтрации. В основе метода электростатической очистки воздуха от аэрозольных частиц лежит способность данных аэрозолей осаждаться на какой-либо поверхности под действием электростатических сил. Для создания электростатических сил необходимо придать аэрозольной частице электрический заряд и поместить её в электрическое поле. [0002] Ensuring the required air quality in terms of its contamination with aerosols (liquid drops, dust, powders, etc.) incl. submicron size is a prerequisite both in industry and in medicine and everyday life. For this, filters are used based on different physical approaches. One such approach is the electrostatic filtration method. The method of electrostatic air cleaning from aerosol particles is based on the ability of these aerosols to be deposited on any surface under the action of electrostatic forces. To create electrostatic forces, it is necessary to give an aerosol particle an electric charge and place it in an electric field.
[0003] Существует множество подходов позволяющих передать аэрозольной частице электрический заряд, однако наибольшее распространение получил метод зарядки в коронном разряде. Для создания коронного разряда используют электроды специальной геометрии, которые позволяют сформировать электрическое поле со значениями его напряженности выше некоторой пороговой величины, необходимой для формирования коронного разряда. Коронный разряд характеризуется генерацией большого количества свободных электронов и ионов в промежутке между электродами при напряжённости электрического поля выше некоторой пороговой величины. При помещении аэрозольной частицы в такое электрическое поле часть электронов или ионов сталкиваются с такой частицей, тем самым придавая ей электрический заряд. По мере накопления частицей электрического заряда, увеличивается электростатическая сила, действующая на неё, что и вызывает дрейф частицы в направлении противоимённо заряженного электрода. При столкновении такой частицы с поверхностью электрода происходит её прилипание к ней, чем и обеспечивается её удаление из воздуха. При продувании воздуха через подобную систему можно обеспечить его очистку от аэрозольных загрязнителей. [0003] There are many approaches to transfer an electrical charge to an aerosol particle, however, the most widely used method of charging in a corona discharge. To create a corona discharge, electrodes of special geometry are used, which make it possible to form an electric field with values of its strength above a certain threshold value necessary for the formation of a corona discharge. A corona discharge is characterized by the generation of a large number of free electrons and ions in the gap between the electrodes at an electric field strength above a certain threshold value. When an aerosol particle is placed in such an electric field, some of the electrons or ions collide with such a particle, thereby giving it an electric charge. As the particle accumulates an electric charge, the electrostatic force acting on it increases, which causes the particle to drift in the direction of the oppositely charged electrode. When such a particle collides with the electrode surface, it sticks to it, which ensures its removal from the air. When air is blown through such a system, it can be cleaned of aerosol contaminants.
[0004] С практической точки зрения существует большое количество различных реализаций фильтров, основанных на данном подходе. Так, например, в простейшей концепции фильтром является сама система электродов. Фильтрация воздуха на таком фильтре происходит согласно описанному выше принципу. Однако, для обеспечения высокой эффективности фильтрации необходимо чтобы за время протекания воздуха через фильтр, все частицы загрязнителя успели продрейфовать к электродам. Это в свою очередь накладывает ограничения на размеры фильтра, скорость потока воздуха, форму электродов и напряжение необходимое для работы фильтра. Зачастую удовлетворить все эти требования в рамках единой конструкции невозможно, поэтому применяются и альтернативные походы. Например, использование двух секций фильтра, где сначала происходит зарядка аэрозольных частиц в коронном разряде, после чего частицы попадают в область с электродами другой геометрии, обеспечивающих более эффективное осаждение частиц. Как правило подобные участки фильтра изготавливаются в виде набора плоскопараллельных пластин с чередующимся потенциалом, образуя подобие конденсатора. Использование такой схемы позволяет создавать однородное электрическое поле в промежутке между пластинами в большом объеме, что обеспечивает высокую эффективность данной схемы. При этом вся конструкция может быть выполнена как в виде единого блока, где совмещены секции для электростатической зарядки аэрозолей и их осаждения, так и в раздельном виде, когда секция электростатической зарядки и осаждения является отдельными узлами. Основными преимуществами подобных фильтров являются низкое аэродинамическое сопротивление, высокая ёмкость, возможность чистки фильтра без снижения эффективности отчистки, низкое энергопотребление и широкий диапазон рабочих условий. Эффективность фильтрации подобных систем как правило находится в пределах от 90 до 99%. [0004] From a practical point of view, there are a large number of different filter implementations based on this approach. So, for example, in the simplest concept, the filter is the electrode system itself. Air filtration on such a filter takes place according to the principle described above. However, to ensure high filtration efficiency, it is necessary that during the flow of air through the filter, all particles of the pollutant have time to drift to the electrodes. This in turn imposes restrictions on the size of the filter, the air flow rate, the shape of the electrodes and the voltage required for the filter to operate. It is often impossible to satisfy all these requirements within the framework of a single design, therefore, alternative approaches are also used. For example, the use of two filter sections, where the aerosol particles are first charged in a corona discharge, after which the particles fall into the area with electrodes of a different geometry, which ensure more efficient particle deposition. Typically, these filter sections are made in the form of a set of plane-parallel plates with alternating potential, forming a kind of capacitor. The use of such a scheme makes it possible to create a uniform electric field in the gap between the plates in a large volume, which ensures the high efficiency of this scheme. In this case, the entire structure can be made both in the form of a single block, where sections for electrostatic charging of aerosols and their deposition are combined, and in a separate form, when the section for electrostatic charging and deposition is separate units. The main advantages of such filters are low aerodynamic resistance, high capacity, the ability to clean the filter without reducing the cleaning efficiency, low energy consumption and a wide range of operating conditions. The filtration efficiency of such systems usually ranges from 90 to 99%.
[0005] Из уровня техники известно техническое решение RU179145U1 (2018.02.15) «Электростатический фильтр для очистки воздуха». [0005] The technical solution RU179145U1 (2018.02.15) "Electrostatic filter for air purification" is known from the prior art.
[0006] Полезная модель относится к электрическим очистителям воздуха и может быть использована для улавливания пыли, аэрозоли, дымов для приточных вентиляционных систем, для очистки технологических газовоздушных выбросов в атмосферу. [0006] The utility model relates to electric air purifiers and can be used for capturing dust, aerosols, fumes for supply ventilation systems, for cleaning process gas-air emissions into the atmosphere.
[0007] Технической задачей заявленной полезной модели является упрощение конструкции электростатического фильтра, сохранив высокую степень очистки воздуха, а также снижение энергоемкости и эксплуатационных затрат, повышение эффективности утилизации уловленных частиц. [0007] The technical problem of the claimed utility model is to simplify the design of the electrostatic filter, while maintaining a high degree of air purification, as well as reducing energy consumption and operating costs, and increasing the efficiency of recycling trapped particles.
[0008] Поставленная задача решается тем, что в электростатическом фильтре, содержащем заключенные в корпус ионизационную камеру, состоящую из секций, включающих коронирующие и установленные параллельно воздушному потоку некоронирующие электроды, равноудаленные от коронирующих электродов, и осадительную камеру с фильтрами, состоящими из расположенных параллельно друг другу пластин, внесены изменения: [0008] The problem is solved by the fact that in an electrostatic filter containing an ionization chamber enclosed in a housing, consisting of sections including corona-forming electrodes installed parallel to the air flow, equidistant from the corona electrodes, and a collecting chamber with filters consisting of parallel to each other friend plates, changes were made:
[0009] - коронирующие электроды выполнены из сетки, которая навита на стержень в виде ершика; [0009] - the corona electrodes are made of a mesh that is wound on a rod in the form of a brush;
[0010] - некоронирующие электроды имеют форму цилиндра; [0010] - noncorroding electrodes are cylindrical;
[0011] - фильтры осадительной камеры выполнены из пластин из волокнистого микропористого диэлектрического материала, размещенного в кассету, причем расстояние между кассетами выбирается в пределах 50-200 мм. [0011] - the filters of the settling chamber are made of plates of fibrous microporous dielectric material placed in the cassette, and the distance between the cassettes is selected within the range of 50-200 mm.
[0012] К недостаткам описанного технического решения можно отнести то, что в качестве коронирующих электродов применяется сложная конструкция с навитой на стержень сеткой, которая неизбежно будет загрязнятся без возможности её очистки «на месте» и как следствие необходимости её замены. Помимо этого, некоронирующие электроды имеют форму цилиндра, что с одной стороны немного повышает эффективность очистки, но приводит к усиленному загрязнению ионизационной камеры и существенному снижению межсервисного интервала. Кроме того, применение произвольных диэлектрических волокнистых материалов (минеральная вата или дорнит) не позволяет достичь высокой эффективности фильтрации, из-за неоптимального размера волокна, пористости материала и наличия неоднородностей. Помимо этого, отсутствие в конструкции прибора сорбционных фильтров неизбежно приведёт к выбросу озона (из-за работы ионизационной камеры) в окружающую среду в концентрациях выше норм ПДК, что потребует установки дополнительных фильтрующих систем. Таким образом, данное техническое решение имеет сложное конструктивное исполнение, что затрудняет техническое обслуживание прибора. Так же за счёт конструктивных особенностей осадительной камеры данный прибор не не позволит получить класс очистки от аэрозолей более H12. [0012] The disadvantages of the described technical solution include the fact that a complex structure with a mesh wound on a rod is used as corona electrodes, which will inevitably get dirty without the possibility of cleaning it "in place" and as a consequence of the need to replace it. In addition, the noncorroding electrodes are cylindrical, which, on the one hand, slightly increases the cleaning efficiency, but leads to increased contamination of the ionization chamber and a significant reduction in the service interval. In addition, the use of arbitrary dielectric fibrous materials (rock wool or dornite) does not allow achieving high filtration efficiency, due to non-optimal fiber size, porosity of the material and the presence of inhomogeneities. In addition, the absence of sorption filters in the design of the device will inevitably lead to the release of ozone (due to the operation of the ionization chamber) into the environment in concentrations above the MPC standards, which will require the installation of additional filtering systems. Thus, this technical solution has a complex design, which complicates the maintenance of the device. Also, due to the design features of the settling chamber, this device will not allow obtaining an aerosol cleaning class of more than H12.
[0013] Из уровня техники известно техническое решение RU2480244 (2013.04.27) «Устройство очистки воздуха». Изобретение относится к области очистки и стерилизации воздуха бытовых, хозяйственных и производственных помещений, а именно к устройствам для стерилизации, дезодорации и очистке воздуха от вирусов, бактерий, паров и аэрозолей органических и неорганических соединений, в том числе диоксинов, бензпиренов, фуранов, оксида углерода, аммиака и озона. Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение эффективности стерилизации и фильтрации воздуха или газа, уменьшение образования озона. Заявленный результат достигается тем, что устройство очистки воздуха, включающее механический фильтр, источник УФ-облучения, металлические электростатический и фотокаталитический фильтры, осадитель электростатического фильтра из диэлектрического материала, адсорбционно-каталитический фильтр, дополнительно содержит сорбционный фильтр, осадитель электростатического фильтра, электростатический и фотокаталитический фильтры собраны между собой в единый комбинированный многослойный элемент, каждый слой которого изготовлен из высокопористого материала с нанесенным на его поверхность фотокаталитическим наноструктурированным покрытием, при этом электростатический и фотокаталитический фильтры, между которыми размещен осадитель, выполнены из пенометалла, а источник УФ-облучения расположен непосредственно вблизи электростатического фильтра. [0013] The technical solution RU2480244 (2013.04.27) "Air purification device" is known from the prior art. The invention relates to the field of purification and sterilization of air of household, utility and industrial premises, namely to devices for sterilization, deodorization and purification of air from viruses, bacteria, vapors and aerosols of organic and inorganic compounds, including dioxins, benzpyrenes, furans, carbon monoxide , ammonia and ozone. The technical result to which the invention is directed is to increase the efficiency of sterilization and filtration of air or gas, and to reduce the formation of ozone. The claimed result is achieved in that the air purification device, including a mechanical filter, a UV source, metal electrostatic and photocatalytic filters, an electrostatic filter precipitator made of dielectric material, an adsorption-catalytic filter, additionally contains a sorption filter, an electrostatic filter precipitator, electrostatic and photocatalytic filters collected together into a single combined multilayer element, each layer of which is made of a highly porous material with a photocatalytic nanostructured coating applied to its surface, while the electrostatic and photocatalytic filters, between which the precipitator is placed, are made of foam metal, and the UV radiation source is located directly near the electrostatic filter.
[0014] Данное техническое решение имеет следующие недостатки:отсутствует блок электростатической зарядки аэрозолей, что исключает электростатическую зарядку аэрозолей и как следствие - снижается качество очистки воздуха; использование фотокаталитического метода очистки который обладает очень ограниченной эффективностью, в особенности при высоких концентрациях загрязнителя, что в свою очередь приводит нерациональному использованию внутреннего пространства прибора, увеличивая его габарит, и существенно повышает электропотребление прибора. [0014] This technical solution has the following disadvantages: there is no unit for electrostatic charging of aerosols, which excludes electrostatic charging of aerosols and, as a consequence, the quality of air purification decreases; the use of a photocatalytic cleaning method, which has a very limited efficiency, especially at high concentrations of pollutants, which in turn leads to an irrational use of the internal space of the device, increasing its size, and significantly increases the power consumption of the device.
[0015] Так же из уровня техники известен электрофильтр WO2019224427 (2019.11.28). Изобретение относится к электрофильтру, в котором электрофильтр содержит неметаллический электростатический фильтр и блок зарядки частиц. Блок зарядки частиц содержит одно или несколько коронирующих игольчатых зарядных устройств, расположенных на расстоянии друг от друга, при этом каждое из игольчатых зарядных устройств имеет наконечник; направляющую поверхность для окружения каждой из одной или нескольких игл. зарядные устройства; при этом малая мощность предназначена для использования для формирования широкого электрического поля между концом зарядного устройства коронной иглы и окружающей направляющей поверхностью для ионизации частиц газового потока, проходящего через сформированное широкое электрическое поле. Изобретение также относится к устройству подачи воздуха, содержащему электрофильтр. [0015] An electrostatic precipitator WO2019224427 (2019.11.28) is also known from the prior art. The invention relates to an electrostatic precipitator, in which the electrostatic precipitator contains a non-metallic electrostatic filter and a particle charging unit. The particle charging unit contains one or more corona needle chargers spaced apart from each other, each of the needle chargers having a tip; a guide surface for surrounding each of the one or more needles. charging device; the low power is intended to be used to generate a wide electric field between the end of the crown needle charger and the surrounding guide surface for ionizing particles of the gas flow passing through the formed wide electric field. The invention also relates to an air supply device comprising an electrostatic precipitator.
[0016] К недостаткам такого электрофильтра можно отнести: использование игольчатого высоковольтного электрода для электростатической зарядки аэрозолей, позволяющий работать при низкой плотности тока что с одной стороны уменьшает выбросы озона, с другой стороны существенно снижает эффективность очистки, в особенности при высоких концентрациях пыли. [0016] The disadvantages of such an electrostatic precipitator include: the use of a high-voltage needle electrode for electrostatic charging of aerosols, which allows operation at a low current density, which, on the one hand, reduces ozone emissions, and on the other hand, significantly reduces the cleaning efficiency, especially at high dust concentrations.
[0017] Кроме того, из области техники известно техническое решение US2017341087 (2017.11.30) «Электростатический осадитель». [0017] In addition, the technical solution US2017341087 (2017.11.30) "Electrostatic precipitator" is known in the art.
[0018] Описанный электростатический осадитель, позволяющий сделать зарядное устройство тонким, подавляя при этом образование озона. Электростатический осадитель включает в себя зарядное устройство снабженное высоковольтным электродом получающим высокое напряжение от схемы генерирования высокого напряжения и противоположным электродом, обращенного к электроду высокого напряжения и получающий опорное напряжение от схемы высокого напряжения, и сконфигурирован для зарядки взвешенных частиц путем создания разряда между высоковольтным электродом и противоэлектродом; и пылесборник, расположенный на стороне выхода из направления воздушного потока зарядного устройства и сконфигурированный для сбора взвешенных частиц, заряженных зарядным устройством. [0018] The disclosed electrostatic precipitator for thinning the charger while suppressing the generation of ozone. The electrostatic precipitator includes a charger provided with a high voltage electrode receiving high voltage from the high voltage generating circuit and a counter electrode facing the high voltage electrode and receiving a reference voltage from the high voltage circuit, and is configured to charge suspended particles by creating a discharge between the high voltage electrode and the counter electrode ; and a dust collector located on the downstream side of the air flow direction of the charger and configured to collect suspended particles charged by the charger.
[0019] Его основным недостатком является сложное конструктивное исполнение, обусловленное использованием пилообразных плоских высоковольтных электродов, применение в конструкции вторичных (вспомогательных) высоковольтных электродов и применение покрытий с высоким удельным электрическим сопротивлением на нулевых электродах. [0019] Its main disadvantage is the complex design due to the use of sawtooth flat high-voltage electrodes, the use of secondary (auxiliary) high-voltage electrodes in the design and the use of coatings with high electrical resistivity on the zero electrodes.
[0020] Так же известен электрофильтр по патенту US4431434 (A) (1984.02.14). Усовершенствованный электрофильтр для удаления частиц с высоким удельным сопротивлением из газового потока. Электрофильтр включает в себя зарядную секцию, имеющую множество коронирующих электродов и полые трубчатые коллекторные электроды. Эти электроды расположены параллельно, поочередно в одной плоскости, которая расположена перпендикулярно потоку газа. Электроды подключены к источнику высокого напряжения, при этом создается тонкое сильноточное электрическое поле, которое электрически заряжает присутствующие частицы. Жидкость для регулирования температуры проходит через коллекторные электроды, чтобы контролировать температуру собранных частиц, чтобы поддерживать удельное сопротивление частиц в диапазоне, в котором обратная ионизация не происходит. Благодаря размеру и геометрии секции зарядного устройства и контролю температуры слоя частиц можно поддерживать чрезвычайно высокое напряжение и сильноточное электрическое поле. Коллекторная секция может быть расположена на расстоянии ниже по потоку от зарядной секции. Коллекторная секция имеет ряд расположенных на одинаковом расстоянии параллельных пластин, которые расположены параллельно потоку газа. Чередующиеся пластины подключены к источнику высокого напряжения, который создает поле высокой напряженности между пластинами для притяжения и сбора оставшихся заряженных частиц в потоке газа. [0020] The electrostatic precipitator is also known according to the patent US4431434 (A) (1984.02.14). An advanced electrostatic precipitator to remove high resistivity particles from the gas stream. The electrostatic precipitator includes a charging section having a plurality of discharge electrodes and hollow tubular collector electrodes. These electrodes are located in parallel, alternately in one plane, which is perpendicular to the gas flow. The electrodes are connected to a high voltage source, which creates a thin, high current electric field that electrically charges the particles present. Temperature control fluid is passed through collector electrodes to control the temperature of the collected particles in order to maintain the resistivity of the particles in a range in which reverse ionization does not occur. Due to the size and geometry of the charger section and the temperature control of the particle bed, extremely high voltage and high current electric field can be maintained. The manifold section can be located downstream of the charging section. The manifold section has a series of equally spaced parallel plates that are parallel to the gas flow. The alternating plates are connected to a high voltage source that creates a high tension field between the plates to attract and collect the remaining charged particles in the gas stream.
[0021] Недостатки данного технического решения заключаются в сложном конструктивном исполнении прибора, обусловленным тем, что зарядитель прибора состоит из рамы с высоковольтными электродами и рамы нулевых электродов, а рамы электродов изготовлены из стальных труб, внутри которых пропускается вода с нужной температурой для охлаждения/нагревания. Высоковольтные электроды, прикреплённые к раме, могут быть изготовлены из проволоки, труб либо стержней. В качестве нулевых электродов выступают трубы рамы. Использование труб в конструкции минимизирует количество острых углов и позволяет увеличить рабочее напряжение и токи зарядителя. Так же помимо сложной, громоздкой конструкции данное техническое решение не решает проблему очистки воздуха от аэрозолей и мельчайших частиц субмикронного размера, т.к. пластины фильтра-осадителя изготавливаются из листового метала и имеют установленные по периметру пластин трубы для уменьшения напряжённости электрического поля по краям пластины и повышения рабочего напряжения. [0021] The disadvantages of this technical solution lie in the complex design of the device, due to the fact that the charger of the device consists of a frame with high-voltage electrodes and a frame of zero electrodes, and the electrode frames are made of steel pipes, inside which water is passed at the required temperature for cooling / heating ... The high voltage electrodes attached to the frame can be made of wire, pipes, or rods. The frame pipes act as zero electrodes. The use of pipes in the design minimizes the number of sharp corners and allows the operating voltage and currents of the charger to be increased. Also, in addition to a complex, bulky design, this technical solution does not solve the problem of air purification from aerosols and the smallest particles of submicron size, because The plates of the precipitating filter are made of sheet metal and have pipes installed along the perimeter of the plates to reduce the electric field strength at the edges of the plate and increase the operating voltage.
Краткое описание Short description
[0022] Задачей заявленного изобретения является тонкая отчистка воздуха с эффективностью более 99% при сниженном аэродинамическом сопротивлении и упрощении конструкции. [0022] the Objective of the claimed invention is a fine air purification with an efficiency of more than 99% with reduced aerodynamic resistance and simplified design.
[0023] Технический результат заключается в повышении эффективности очистки воздуха с одновременным упрощением конструкции и повышением ее надежности. [0023] The technical result consists in increasing the efficiency of air purification while simplifying the design and increasing its reliability.
[0024] Поставленная задача решается, и технический результат достигается в изобретении за счёт системы электростатической фильтрации, включающей: блок электростатической зарядки, электрофильтр, расположенный после блока электростатической зарядки, блок фильтров, который может содержать различные фильтры в зависимости от производственных задач и пожеланий заказчика, расположенный после электрофильтра и включающий, по крайней мере, один HEPA-фильтр (High Efficiency Particulate Air или High Efficiency Particulate Arrestance – англ.; высокоэффективное удержание частиц – рус.), при этом, блок электростатической зарядки включает, по крайней мере, заземлённые электроды и коронирующие электроды, при этом коронирующие электроды выполнены в виде металлической нити установленной на изолированной основе и натянутой вдоль заземлённых электродов, а электрофильтр включает несущую раму внутри, которой установлен набор высоковольтных и заземленных пластин-электродов. [0024] The problem is solved, and the technical result is achieved in the invention due to an electrostatic filtration system, including: an electrostatic charging unit, an electrostatic precipitator located after the electrostatic charging unit, a filter unit that may contain various filters depending on production tasks and the wishes of the customer, downstream of the electrostatic precipitator and comprising at least one HEPA-filter (High Efficiency particulate Air or High Efficiency particulate Arrestance - Engl .; highly efficient particle retention - ru.), thus, the electrostatic charging unit includes at least grounded electrodes and corona electrodes, while the corona electrodes are made in the form of a metal thread installed on an insulated base and stretched along the grounded electrodes, and the electrostatic precipitator includes a support frame inside, which contains a set of high-voltage and grounded electrode plates.
[0025] Возможно выполнение устройства электростатической фильтрации содержащей дополнительно префильтр расположенный, перед блоком электростатической зарядки. [0025] It is possible to implement an electrostatic filtration device further comprising a pre-filter located in front of the electrostatic charging unit.
[0026] Возможно выполнение устройства электростатической фильтрации содержащей дополнительно блок автоматики, обеспечивающий включение/выключение, управление элементами электростатической фильтрации и её узлами. [0026] It is possible to implement an electrostatic filtration device, which additionally contains an automation unit that provides on / off, control of electrostatic filtration elements and its nodes.
[0027] Возможен вариант выполнения устройства электростатической фильтрации, в которой высоковольтные и заземленные пластины-электроды электрофильтра распложены поочередно. [0027] A possible embodiment of the electrostatic filtration device, in which the high-voltage and grounded plate-electrodes of the electrostatic precipitator are arranged alternately.
[0028] Возможен вариант выполнения устройства электростатической фильтрации, в которой HEPA-фильтр выполнен в виде полого цилиндра из полимерного волокнистого материала с хаотичным расположением волокон. [0028] A possible embodiment of the electrostatic filtration device, in which the HEPA filter is made in the form of a hollow cylinder made of polymeric fibrous material with a random arrangement of fibers.
[0029] Возможен вариант выполнения устройства электростатической фильтрации, в которой снаружи HEPA-фильтра размещен дополнительный адсорбционно-каталитический фильтр, при этом адсорбционно-каталитический фильтр может быть выполнен в виде двух полых цилиндров из полимерного волокнистого материала с хаотичным расположением волокон, между цилиндрами (обкладками) помещен сорбент. [0029] An embodiment of the electrostatic filtration device is possible, in which an additional adsorption-catalytic filter is located outside the HEPA filter, while the adsorption-catalytic filter can be made in the form of two hollow cylinders made of polymeric fibrous material with a random arrangement of fibers, between the cylinders (plates ) the sorbent is placed.
[0030] Технический результат достигается в изобретении за счет блока электростатической зарядки, являющегося частью вышеописанного устройства, включающего, по крайней мере, заземлённые электроды и коронирующие электроды, при этом коронирующие электроды выполнены в виде металлической нити установленной на изолированной основе и натянутой вдоль заземлённых электродов. [0030] The technical result is achieved in the invention due to an electrostatic charging unit, which is part of the above-described device, including at least grounded electrodes and corona electrodes, wherein the corona electrodes are made in the form of a metal thread installed on an insulated base and stretched along the grounded electrodes.
[0031] При этом, возможен вариант выполнения блока электростатической зарядки, в котором качестве металлической нити (коронирующий электрод) используется вольфрамовая нить. [0031] In this case, an embodiment of the electrostatic charging unit is possible in which a tungsten filament is used as a metal thread (corona electrode).
[0032] Возможен вариант выполнения блока электростатической зарядки, в котором заземлённые электроды выполнены в виде набора параллельно расположенных пластин. [0032] A possible embodiment of the electrostatic charging unit, in which the grounded electrodes are made in the form of a set of parallel plates.
[0033] Возможен вариант выполнения блока электростатической зарядки, в котором высота заземлённых электродов составляет 45-55 миллиметров. [0033] A possible embodiment of the electrostatic charging unit, in which the height of the grounded electrodes is 45-55 millimeters.
[0034] Возможен вариант выполнения блока электростатической зарядки, в котором расстояние между заземлёнными и коронирующими электродами 16 -17 миллиметров. [0034] An embodiment of the electrostatic charging unit is possible, in which the distance between the grounded and corona electrodes is 16 -17 millimeters.
Описание рисунков Description of figures
[0035] Объект притязаний по настоящей заявке описан по пунктам и чётко заявлен (описан) в формуле изобретения. Упомянутые выше задачи, признаки и преимущества изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания, в сочетании с прилагаемыми чертежами. Заявленное изобретение поясняется следующими фигурами: [0035] The object of the claims of the present application is described by the items and is clearly stated (described) in the claims. The foregoing objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. The claimed invention is illustrated by the following figures:
[0036] на фигуре 1 изображена устройство электростатической фильтрации; [0036] Figure 1 depicts an electrostatic filtration device;
[0037] на фигуре 2 изображен блок электростатической зарядки; [0037] Figure 2 illustrates an electrostatic charging unit;
[0038] на фигуре 3 изображен общий вид электрофильтра. [0038] Figure 3 is a general view of an electrostatic precipitator.
[0039] Позиция 100 – устройство электростатической фильтрации; [0039] Item 100 - electrostatic filtration device;
[0040] Позиция 110 – блок электростатической зарядки; [0040]
[0041] Позиция 111 – коронирующие электроды; [0041] Position 111 - discharge electrodes;
[0042] Позиция 112 – заземлённые электроды; [0042] Position 112 - grounded electrodes;
[0043] Позиция 113 – рама блока электростатической зарядки; [0043] Item 113 — electrostatic charging unit frame;
[0044] Позиция 120 – электрофильтр; [0044] Position 120 - electrostatic precipitator;
[0045] Позиция 121 – высоковольтные пластины-электроды электрофильтра; [0045] Item 121 - high-voltage plate-electrodes of the electrostatic precipitator;
[0046] Позиция 122 – заземленные пластины-электроды электрофильтра; [0046] Item 122 - grounded plate-electrodes of the electrostatic precipitator;
[0047] Позиция 123 – несущая рама электрофильтра; [0047] Position 123 - supporting frame of the electrostatic precipitator;
[0048] Позиция 130 – блок фильтров; [0048] Position 130 - filter bank;
[0049] Позиция 131 – адсорбционно-каталитический фильтр [0049] Item 131 - adsorption catalytic filter
[0050] Позиция 132 –HEPA-фильтр [0050] Item 132 - HEPA filter
[0051] Позиция 140 – префильтр; [0051] Position 140 - prefilter;
[0052] Позиция 150 – блок автоматики; [0052] Position 150 - automation unit;
Подробное описание изобретения Detailed description of the invention
[0053] В приведенном ниже подробном описании изобретения, приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. [0053] In the following detailed description of the invention, numerous implementation details are set forth to provide a thorough understanding of the present invention. However, it is obvious to those skilled in the art how the present invention can be used with or without these implementation details.
[0054] На фигуре 1 изображено устройство электростатической фильтрации 100, которое включает: [0054] Figure 1 depicts an
[0055] блок электростатической зарядки 110, представляющий из себя раму 113 с установленными на нее заземлёнными электродами 112 и коронирующими электродами 111, выполненные в виде металлической нити установленной на изолированной основе и натянутой вдоль заземлённых электродов 112. Рама блока электростатической зарядки 113 выполнена металлической, наиболее предпочтительный вариант - выполнение рамы из алюминия. Заземлённые электроды 112 могут быть выполнены в виде набора (ряда) металлических заземленных пластин, как правило используется алюминий (т.к. этот материал наиболее технологичен в производстве и устойчив в коррозии) (см.фиг.2). Коронирующие электроды 111 выполнены в виде металлических нитей из любого металла с высокими значениями пределов текучести и прочности, а так же высокой устойчивости к коррозии, например титан, ниобий, молибден, тантал, вольфрам и рений, наиболее предпочтительный вариант, используемый в заявленном изобретении – это вольфрам, толщина нити, как правило, составляет 0,2 мм, но в зависимости от применяемого материала и решаемых производственных задач толщина может меняться. Высота заземлённых электродов 112 (металлических пластин) зависит от масштабов устройства, в стандартных бытовых или промышленных приборах, используемых в помещениях, может составлять 45-55 миллиметров, такие параметры высоты обусловлены тем, что если пластины меньше 45 миллиметров, то частицы недостаточно долго находятся в поле и следовательно, не получают заряд, а значит будет плохая эффективность фильтрации (осаждение заряженных частиц на фильтрах (электрофильтр 120 и блок-фильтров 130). Если высота заземлённых электродов 112 (металлических пластин) больше 55 миллиметров, то поле будет недостаточно плотным, что так же уменьшит эффективность фильтрации. Таким образом, экспериментально была подобрана высота пластин 112 сорок пять – пятьдесят пять (45-55) миллиметров. Следует отметить, что наиболее часто используемый вариант высоты пластин 112: пятьдесят (50) миллиметров и именно такая высота является оптимальной и эффективной с точки зрения достижения заявленного технического результата, но следует отметить, что в зависимости от условий эксплуатации и пожеланий заказчика, а так же от решения конкретных производственных задач высота пластин 112 может меняться и выходить за пределы заявленного диапазона (45-55 мм). Расстояние между заземлёнными (металлические пластины) 112 и коронирующими (металлические (вольфрамовые) нити) 111 электродами составляет 16-17 миллиметров, именно такой диапазон расстояния обеспечивает наиболее высокую плотность поля, что приводит к достаточно эффективной зарядке частиц. Если расстояние увеличивать, что эффективность будет уменьшаться. Если расстояние уменьшать, то блок электростатической зарядки 110 будет пробивать (будет искра, дуга между коронирующими 111 и заземлёнными 112 электродами). При этом, наиболее часто используемый вариант расстояния составляет 16,5 миллиметров именно такое расстояние способствует максимально эффективному достижению заявленного технического результата. [0055] an
[0056] Функционирование блока электростатической зарядки 110 происходит следующим образом: к коронирующим электродам 111 подается высокое напряжение (как правило - до 12 кВ), таким образом, коронирующий электрод 111 и заземленный электрод 112 между собой создают электростатическое поле, пролетая через которое частицы (мелкие частицы дисперсной фазы, такие как твёрдые частицы пыли сажи и мельчайшие жидкие частицы, то есть аэрозоли и биоаэрозоли в т.ч. частицы субмикронного размера) получают заряд, кроме того, блок электростатической зарядки 110 продуцирует озон из, поступающего в него вместе с воздушным потоком, кислорода, таким образом, за счет озона, продуцируемого из кислорода блоком 110 в бактерицидных концентрациях, обеспечивается инактивация вирусов, бактерий, а также спор плесневых грибов. Описанное конструктивное исполнение блока электростатической зарядки 110 позволяет обеспечить минимальный перепад давления в блоке 110, минимальный габарит и модульность конструкция позволяет легко масштабировать устройство, увеличивать длину и ширину блока электростатической зарядки 110. Можно использовать несколько блоков электростатической зарядки 110 в ряд и подряд. Можно из большого количества собирать различные системы/устройства для приборов разной производительности (конструкция имеет длину 50 или 100 мм.) так же подобное конструктивное исполнение обеспечивает минимизацию количества деталей, простоту сборки (нити легко натягиваются, плоские пластины легки в производстве), при сервисном обслуживании есть свободный доступ ко всей поверхности пластин и нитям, до них легко дотянутся и протереть. Таким образом, обеспечивается технический результат заключающийся в повышении эффективности очистки воздуха с одновременным упрощением конструкции и решается задача, заключающаяся в тонкой отчистки воздуха с эффективностью более 99% при сниженном аэродинамическом сопротивлении и упрощении конструкции; [0056] The operation of the
[0057] Электрофильтр 120, располагается сразу после блока электростатической зарядки 110. Общий вид электрофильтра 120 представлен на фигуре 3. Электрофильтр 120 состоит из несущей рамы 123, в которую установлен набор высоковольтных 121 и заземленных 122 пластин-электродов. Конструкция электрофильтра сделана таким образом чтобы, высоковольтные и заземленные пластины-электроды чередовались друг с другом, обеспечивая однородное электрическое поле внутри фильтра 120 без промежутков, что обеспечивает осаждение электрически заряженных частиц (частицы дисперсной фазы, такие как твёрдые частицы пыли сажи и мельчайшие жидкие частицы, то есть аэрозоли и биоаэрозоли в т.ч. частицы субмикронного размера). Несущая рама 123 электрофильтра 120 выполнена металлической, наиболее предпочтительный вариант - выполнение рамы из алюминия. Высоковольтные 121 и заземленные 122 пластины-электроды выполнены из металла, преимущественно используется алюминий. [0057]
[0058] Использование алюминия обеспечивает технологичность производства и устойчивость к коррозии, а следовательно увеличивается, срок службы и качество работы (в т.ч. фильтрации), а так же снижается вес электрофильтра, что упрощает проведение сервисного обслуживания. т.к. этот материал обладает технологичностью при производстве и устойчив к коррозии, кроме того позволяет уменьшить вес конструкции обеспечивая тем самым мобильность всей установки. Однако достижение заявленного технического результата возможно при применении иного металла с низкокорозийными свойствами. [0058] The use of aluminum provides manufacturability of production and resistance to corrosion, and therefore increases the service life and quality of work (including filtration), as well as reduces the weight of the electrostatic precipitator, which simplifies maintenance. since this material is manufacturable and resistant to corrosion, in addition, it allows to reduce the weight of the structure, thereby ensuring the mobility of the entire installation. However, the achievement of the claimed technical result is possible when using a different metal with low corrosion properties.
[0059] Расположение электрофильтра 120 после блока электростатической зарядки 110 и при этом, перед блоком фильтров 130 обеспечивает своеобразную предварительную фильтрацию забирая на себя часть загрязнений в виде заряженных в блоке электростатической зарядки 110 частиц и тем самым снижая нагрузку на блок фильтров 130 и увеличивая их срок службы и увеличивая качество фильтрации, а следовательно повышается и эффективность очистки воздуха с одновременным упрощением конструкции; [0059] The location of the
[0060] блок фильтров 130 располагается после электрофильтра 120 и включает, по крайней мере, один HEPA-фильтр 132, при этом, HEPA-фильтр 132 может быть выполнен в виде полого цилиндра из полимерного волокнистого материала с хаотичным расположением волокон, кроме того блок фильтров может содержать адсорбционно-каталитический фильтр 131,который может быть выполнен в виде двух полых цилиндров (обкладок) из полимерного волокнистого материала с хаотичным расположением волокон разного диаметра расположенных коаксиально друг другу с пространством между ними, заполненным сорбентом (не показано на рисунке). HEPA-фильтр может быть изготовлен методом экструзии из полипропиленового волокна, которое наматывается на цилиндрическую оснастку. Такая технология позволяет обеспечить максимальную площадь фильтра 132, таким образом, уменьшая воздушную нагрузку (скорость воздуха) на фильтр, и как следствие этого повышая эффективность фильтрации и существенно снижая аэродинамическое сопротивление фильтра (перепад давления). В качестве материала изготовления возможно использование любого полимерного волокнистого материала, например из полипропилена, полиэтилена или полиуретана, таким образом обеспечивается высокая устойчивость по отношению к внешним агрессивным факторам, к биологическому воздействию (плесень, грибок и пр.), так же, такой материал токсически безопасный – не выделяет вредных веществ, кроме того, такой материал обладает низкой гидроскопичностью (поглащает мало влаги), что так же способствует повышению эффективности фильтрации воздуха в установке обеззараживателя-очистителя воздуха. Выполнение HEPA-фильтра 132 в виде полого цилиндра является наиболее предпочтительным вариантом исполнения, так как приводит к дополнительному уменьшению воздушной нагрузки на фильтр, и как следствие этого повышает эффективность фильтрации и существенно снижет аэродинамическое сопротивление фильтра (перепад давления). Однако, технический результат может достигаться и фильтрами другой формы и конструкции, например конусной или в форме параллелепипеда. Снаружи HEPA-фильтра 132 может быть расположен адсорбционно-каталитический фильтр 131, который может быть выполнен в виде двух полых цилиндров (обкладок) из полимерного волокнистого материала с хаотичным расположением волокон разного диаметра расположенных коаксиально друг другу с пространством между ними заполненным сорбентом. В качестве которого может использоваться активированный уголь или любой другой сорбент, образуя с внутренним HEPA-фильтром конструкцию «матрёшка». Таким образом, конструкция адсорбционно-каталитического фильтра является наиболее рациональной, т.к. позволяет увеличить объём сорбента в фильтре без увеличения габарита установки, что увеличивает ёмкость фильтров к газообразным загрязнителям. Помимо этого, используемая конструкция обеспечивает низкие трудозатраты на проведение сервисного обслуживания (в т.ч. замена фильтров). [0060] the
[0061] В устройстве для сильно загрязненных помещений может применяться префильтр 140, который задерживает крупную пыль и препятствует попаданию внутрь прибора грязи, пуха, шерсти с поступающим из вне потоком воздуха. В качестве префильтра, как правило используется фильтр грубой очистки класса G3 G4, что увеличивает срок службы блока электростатической зарядки 110. А так же уменьшает нагрузку на электрофильтр 120 и блок фильтров 130 и повышает эффективность фильтрации с одновременным упрощением конструкции. Такой фильтр не является обязательным, поскольку очистка от крупной пыли и загрязнений может осуществляться самостоятельно другим устройством. [0061] In a device for highly polluted rooms, a pre-filter 140 can be used, which retains coarse dust and prevents dirt, fluff, wool from entering the device with an air flow coming from the outside. As a prefilter, as a rule, a coarse filter of G3 G4 class is used, which increases the service life of the
[0062] Блок автоматики 150 служит для включения/выключения устройства электростатической фильтрации 100, а так же для управления элементами устройства и её узлами и обеспечивает бесперебойную работу как отдельных её узлов, так и всего устройства в целом, обеспечивая тем самым бесперебойную фильтрацию воздуха при одновременном упрощением конструкции устройства. [0062] The
[0063] Устройство электростатической фильтрации 100 функционирует следующим образом: загрязнённый воздух, содержащий в себе различные загрязнители (крупную пыль, грязь, пух, шерсть, а так же мелкие частицы дисперсной фазы, такие как твёрдые частицы пыли сажи и мельчайшие жидкие частицы, то есть аэрозоли и биоаэрозоли), поступая в устройство электростатической фильтрации 100 проходит через префильтр 140, следует отметить, что это не является обязательным этапом и имеет необходимость только в случае сильно загрязненного воздуха, содержащего крупные загрязнители. Префильтр150 задерживает крупную пыль и препятствует попаданию внутрь прибора грязи, пуха, шерсти и т.п., кроме того префильтр 150 упорядочивает поток воздуха. Далее, пройдя через префильтр 150, либо сразу без данного этапа, поток воздуха очищенный от крупных загрязнителей и упорядоченный поступает в блок электростатической зарядки 110. Подается высокое напряжение к коронирующим электродам 111 (как правило - до 12 кВ), например это может быть выполнено при помощи блока автоматики 150, который подаёт команду на подачу напряжения электродам 111, таким образом, коронирующий электрод 111 и заземленный электрод 112 между собой создают электростатическое поле, пролетая через которое частицы (мелкие частицы дисперсной фазы, такие как твёрдые частицы пыли сажи и мельчайшие жидкие частицы, то есть аэрозоли и биоаэрозоли в т.ч. частицы субмикронного размера) получают заряд, кроме того, блок электростатической зарядки 110 продуцирует озон из, поступающего в него вместе с воздушным потоком, кислорода, таким образом, за счет озона, продуцируемого из кислорода блоком 110 в бактерицидных концентрациях, обеспечивается инактивация вирусов, бактерий, а также спор плесневых грибов. [0063] The
[0064] Конструктивные особенности блока электростатической зарядки 110, заключающиеся в том, что блок электростатической зарядки 110 содержит, по крайней мере, коронирующие электроды 111 и заземлённые электроды 112, где коронирующие электроды 111 выполнены в виде металлической нити, установленной на изолированной основе и натянутой вдоль заземлённых электродов 112 позволяет достичь заявленный технический результат, заключающийся в повышении эффективности очистки воздуха с одновременным упрощением конструкции. Кроме того, благодаря оптимально подобранному расположению, размеру и материалов заземлённых и коронирующих электродов обеспечивает минимальное аэродинамическое сопротивление, то есть значительно уменьшается перепад давления при достаточно эффективной зарядке частиц, что способствует еще большему повышению эффективности очистки воздуха с одновременным упрощением конструкции и решает задачу по отчистке воздуха с эффективностью более 99% при сниженном аэродинамическом сопротивлении и упрощении конструкции. После прохождения блока электростатической зарядки 110 поток воздуха несущий в себе заряженные частицы (мелкие частицы дисперсной фазы, такие как твёрдые частицы пыли сажи и мельчайшие жидкие частицы, то есть аэрозоли и биоаэрозоли в т.ч. частицы субмикронного размера) проходит через электрофильтр 120, на пластинах электрофильтра осаживается крупнодисперсная фракция частиц, таким образом электрофильтр снижает нагрузку на блок фильтров 130 и увеличивая их срок службы и увеличивая качество фильтрации, а следовательно повышается и эффективность очистки воздуха с одновременным упрощением конструкции. Далее воздух значительно очищенный от загрязнений, в виде заряженных частиц дисперсной фазы, таких как твёрдые частицы пыли сажи и мельчайшие жидкие частицы, то есть аэрозоли и биоаэрозоли в т.ч. частицы субмикронного размера, поступает в блок фильтров, где первоначальное улавливание аэрозольных частиц происходит под действием классических механизмов фильтрации, то есть HEPA-фильтр благодаря хаотичному расположению волокон чисто механически улавливает частицы. Однако по мере накопления электрически заряженных частиц в фильтре, в нём происходит увеличение напряженности электрического поля, что приводит к наведению диполей в самом материале фильтра. В результате внутри HEPA-фильтра 132 формируется электрическое поле, сложной и во многом случайной геометрической конфигурации. Как следствие, электрически заряженные аэрозольные частицы по мере протекания через такой фильтр испытывают разнонаправленные и переменные по амплитуде электростатические силы. Это в свою очередь вносит существенные колебания в траекторию движения частиц внутри HEPA-фильтра 132 аналогично диффузионному механизму осаждения. Однако в отличии от диффузионного механизма, который по сути является броуновским движением частиц и вносит основной вклад в удержание частиц с размерами менее 0,1 мкм, колебания, вносимые электростатическими силами, оказывают существенное воздействие и на частицы размером более 0,1 мкм. Эффективность очистки воздуха таким фильтром увеличивается по мере накопления электрического заряда, но до тех пор, пока скорость естественного стекания и уноса электрических зарядов не выровняется со скоростью накопления заряда от аэрозольных частиц. Таким образом, подобная конструкция позволяет обеспечить осаждение частиц в HEPA-фильтре 132 не только благодаря механическому осаждению частиц в волокнах HEPA-фильтра, но и благодаря коронному разряду, генерируемому в блоке электростатической зарядке. [0064] Structural features of the
[0065] Благодаря описанным выше базовым конструктивным особенностям устройства электростатической фильтрации 100 и блока электростатической зарядки 110, а именно, особенностям, заключающимся в том, что устройство электростатической фильтрации 100 содержит, по крайней мере, блок электростатической зарядки 110, электрофильтр 120, расположенный после блока электростатической зарядки 110, блок фильтров 130, расположенный после электрофильтра и включающий, по крайней мере, один HEPA-фильтр 132, при этом, блок электростатической зарядки 110 включает, по крайней мере, коронирующие электроды 111 и заземлённые электроды 112 и, при этом коронирующие электроды 111 выполнены в виде металлической нити, установленной на изолированной основе и натянутой вдоль заземлённых электродов 112; электрофильтр включает несущую раму 123, внутри которой установлен набор высоковольтных 121 и заземленных 122 пластин-электродов, а так же благодаря описанному механизму фильтрации, решается задача заявленного изобретения, заключающаяся в тонкой отчистке воздуха с эффективностью более 99% при сниженном аэродинамическом сопротивлении и упрощении конструкции, а также обеспечивается технический результат, заключающийся в повышении эффективности очистки воздуха с одновременным упрощением конструкции устройства. [0065] Due to the above-described basic design features of the
[0066] Ещё более эффективному решению поставленной задачи (тонкая отчистка воздуха с эффективностью более 99% при сниженном аэродинамическом сопротивлении и упрощении конструкции) и достижению заявленного технического результата (повышение эффективности очистки воздуха с одновременным упрощением конструкции) способствуют конструктивные особенности, заключающиеся в оптимально подобранном расположению, размеру и материалов элементов и улов устройства электростатической фильтрации 100 и блока электростатической зарядки 110, компоновки и конструкции блока фильтров. [0066] An even more effective solution to the task (fine air purification with an efficiency of more than 99% with a reduced aerodynamic resistance and simplification of the design) and the achievement of the declared technical result (an increase in the efficiency of air purification with a simultaneous simplification of the design) is facilitated by design features consisting in an optimally selected arrangement , the size and materials of the elements and the catch of the
[0067] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники. [0067] In the present application materials, a preferred disclosure of the implementation of the claimed technical solution is presented, which should not be used as limiting other, particular embodiments of its implementation, which do not go beyond the scope of the claimed scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.
Claims (20)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140896A RU2762132C1 (en) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | Electrostatic filtration apparatus and electrostatic charging unit |
PCT/RU2020/000778 WO2022039620A1 (en) | 2020-12-11 | 2020-12-29 | Electrostatic filtration device and electrostatic charging unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140896A RU2762132C1 (en) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | Electrostatic filtration apparatus and electrostatic charging unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2762132C1 true RU2762132C1 (en) | 2021-12-16 |
Family
ID=79175299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020140896A RU2762132C1 (en) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | Electrostatic filtration apparatus and electrostatic charging unit |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2762132C1 (en) |
WO (1) | WO2022039620A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2790421C1 (en) * | 2022-06-30 | 2023-02-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тион Инжиниринг" | Electrostatic air cleaning device and method for its application |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU618056A3 (en) * | 1972-03-24 | 1978-07-30 | Силаниз Корпорейшн (Фирма) | Nonwoven fibre filter |
US4509958A (en) * | 1981-10-12 | 1985-04-09 | Senichi Masuda | High-efficiency electrostatic filter device |
JPS6475053A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-20 | Hitachi Ltd | Electrostatic precipitator |
US5230723A (en) * | 1990-11-14 | 1993-07-27 | Abatement Technologies | Portable filtration unit |
RU2111797C1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-05-27 | Василий Григорьевич Переяславский | Filter cell for electrostatic precipitator |
RU2340360C2 (en) * | 2003-10-27 | 2008-12-10 | Херманнус Герхардус Мария СИЛДЕРХЭЙС | Method and device for air cleaning, system of air conditioning |
RU125894U1 (en) * | 2012-07-30 | 2013-03-20 | Закрытое акционерное общество "Аэросервис" | ELECTROSTATIC FILTER FOR AIR CLEANING |
RU2480244C2 (en) * | 2011-05-30 | 2013-04-27 | Закрытое акционерное общество "ЭКАТ" | Air cleaner |
RU130516U1 (en) * | 2012-09-10 | 2013-07-27 | Закрытое акционерное общество "Аэросервис" | COMBINED AIR CLEANING DEVICE |
RU179145U1 (en) * | 2018-02-15 | 2018-04-28 | Валентин Юрьевич Цыпкин | Electrostatic air filter |
-
2020
- 2020-12-11 RU RU2020140896A patent/RU2762132C1/en active
- 2020-12-29 WO PCT/RU2020/000778 patent/WO2022039620A1/en active Application Filing
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU618056A3 (en) * | 1972-03-24 | 1978-07-30 | Силаниз Корпорейшн (Фирма) | Nonwoven fibre filter |
US4509958A (en) * | 1981-10-12 | 1985-04-09 | Senichi Masuda | High-efficiency electrostatic filter device |
JPS6475053A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-20 | Hitachi Ltd | Electrostatic precipitator |
US5230723A (en) * | 1990-11-14 | 1993-07-27 | Abatement Technologies | Portable filtration unit |
RU2111797C1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-05-27 | Василий Григорьевич Переяславский | Filter cell for electrostatic precipitator |
RU2340360C2 (en) * | 2003-10-27 | 2008-12-10 | Херманнус Герхардус Мария СИЛДЕРХЭЙС | Method and device for air cleaning, system of air conditioning |
RU2480244C2 (en) * | 2011-05-30 | 2013-04-27 | Закрытое акционерное общество "ЭКАТ" | Air cleaner |
RU125894U1 (en) * | 2012-07-30 | 2013-03-20 | Закрытое акционерное общество "Аэросервис" | ELECTROSTATIC FILTER FOR AIR CLEANING |
RU130516U1 (en) * | 2012-09-10 | 2013-07-27 | Закрытое акционерное общество "Аэросервис" | COMBINED AIR CLEANING DEVICE |
RU179145U1 (en) * | 2018-02-15 | 2018-04-28 | Валентин Юрьевич Цыпкин | Electrostatic air filter |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2790421C1 (en) * | 2022-06-30 | 2023-02-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тион Инжиниринг" | Electrostatic air cleaning device and method for its application |
RU226514U1 (en) * | 2023-09-05 | 2024-06-06 | Акционерное общество "Улан-Удэнское приборостроительное производственное объединение" | AUTOMATIC ELECTROSTATIC FILTER |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022039620A1 (en) | 2022-02-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3711145B2 (en) | Electrostatic air filter | |
US20090151567A1 (en) | Space efficient hybrid air purifier | |
JP2017070949A (en) | Electronic air purifier, its associated system, and method therefor | |
RU2386469C1 (en) | Improved filtering material for air purifier based on material polarised with electric field | |
US20210276021A1 (en) | Filter Media For Active Field Polarized Media Air Cleaner | |
CA2624603A1 (en) | Contaminant extraction systems, methods and apparatuses | |
WO1995033570A9 (en) | Electrostatic fibrous filter | |
CN100355459C (en) | Static reinforced nano photocatalytic air disinfection and clarification device | |
RU179145U1 (en) | Electrostatic air filter | |
FI102732B (en) | Fluid cleaner | |
US20190358646A1 (en) | Apparatus and method for purification of air | |
EP1871529A2 (en) | Rigid electrode ionization for packed bed scrubbers | |
CN114345554A (en) | Corrugated filter media for polarized air purifier | |
KR101993644B1 (en) | Air Purifying Module | |
HU231152B1 (en) | Air purification equipment assembled from filter modules and method for purifying air containing nanometer-sized pollutant particles | |
RU2762132C1 (en) | Electrostatic filtration apparatus and electrostatic charging unit | |
US11673147B2 (en) | Air purification system | |
KR100774484B1 (en) | Air cleaner with electrostatic film and air conditioning system including the same | |
RU2731700C1 (en) | Filtration unit and filtration element included therein | |
US20120103184A1 (en) | Electrostatic filtration system | |
KR20050051119A (en) | Dust collecting filter using barrier discharging | |
US20230058655A1 (en) | Air purifier with self-sustaining properties | |
RU198658U1 (en) | Air filtration device | |
EP3866982A1 (en) | Particle collector | |
RU2790421C1 (en) | Electrostatic air cleaning device and method for its application |