SE450552B

SE450552B - AIR CLEANER

Info

Publication number: SE450552B
Application number: SE8101143A
Authority: SE
Inventors: S P Witchell
Original assignee: Engineering Components Ltd
Priority date: 1980-02-23
Filing date: 1981-02-20
Publication date: 1987-07-06
Also published as: DE3106614A1; FR2476499A1; AU6750381A; GB2070969B; SE8101143L; FR2476499B1; ZA811041B; DE3106614C2; JPS56158120A; GB2070969A; AU538226B2; JPS6340126B2

Description

15 20 25 30 40 450 552 i 2 resulterar i en stor yta men en som utnyttjas dåligt på grund av att väggarna bildande vecken, speciellt deras radiellt inre områden, är alltför nära varandra. 15 2 25 30 40 450 552 in 2 results in a large area but one which is poorly utilized because the folds forming the walls, especially their radially inner areas, are too close to each other.

Då luftrenarinneslutníngens diameter reduceras (för en given genommatning), visar sig problem med ökat tryckfall och ökade lufthastigheter runt elementet, beroende på den asymmetriska dammfördelningen över elementets yta. Det ökade tryckfallet är det allvarligaste problemet, speciellt där den första öppningen i inneslutningen är tangentiellt riktad.As the diameter of the air cleaner enclosure is reduced (for a given throughput), problems arise with increased pressure drop and increased air velocities around the element, due to the asymmetric dust distribution over the surface of the element. The increased pressure drop is the most serious problem, especially where the first opening in the enclosure is tangentially directed.

Enligt uppfinningen, i en luftrenare av det ovan angivna . slaget användande ett veckat pappersfilterelement i form av en stympad kon monterat i en rörformig luftrenarinneslutning med en första öppning axíellt med inneslutningen stående i förbindelse med elementets insida vid konens relativt vida ände och en andra öppning i inneslutningens cylindriska vägg stående i förbindelse med konens utsida i närheten av dess relativt smala ände, är elementets axel lutad relativt luft- renarinneslutningens axel bort från den andra öppningen, var- vid det radiella spelet mellan filterelementet och nämnda öpp- ning är ökat för ett givet filterelement utan ökning av inne- slutningens storlek. _ Företrädesvis används den andra öppningen som inloppet till luftrenaren och utloppet är den axiella öppningen stående i förbindelse med elementets insida. Detta arrangemang resul- terar i bättre utnyttjande av den totala ytan hos det veckade papperet bildande elementet, eftersom den yttre ytan hos det senare är lättare tillgängligt för damm, speciellt vad avser bottnarna hos vecken.According to the invention, in an air purifier of the above. the type using a pleated paper filter element in the form of a truncated cone mounted in a tubular air cleaner enclosure having a first opening axially with the enclosure communicating with the inside of the element at the relatively wide end of the cone and a second opening in the cylindrical wall of the enclosure communicating of its relatively narrow end, the axis of the element is inclined relative to the axis of the air cleaner enclosure away from the second opening, whereby the radial clearance between the filter element and said opening is increased for a given filter element without increasing the size of the enclosure. Preferably, the second opening is used as the inlet to the air purifier and the outlet is the axial opening communicating with the inside of the element. This arrangement results in better utilization of the total surface of the folded paper forming element, since the outer surface of the latter is more easily accessible to dust, especially with respect to the bottoms of the folds.

Det har observerats att modifieringen enligt uppfinningen först och främst resulterar i ett avsevärt reducerat tryckfall över filterelementet, Den ger också bättre (jämnare) fördel- ning av damm över papperets totala yta, tillsammans med redu- cerade lufthastigheter runt elementet, men dessa senare två effekter har något mindre betydelse. För ett givet element och en given inneslutníngsstorlek (längd och diameter) och vid en standardiserad volymsgenommatning, är resultatet en ökning av elementets användbara livslängd. Detta är betydelsefullt där fysiska hinder förhindrar användandet av en inneslutning med större diameter. Givetvis kan, där så är lämpligt, en något större genommatning erhållas för samma livslängd hos ele- 10 15 20 25 30 35 40 3 u A D 4501552 mentet.It has been observed that the modification according to the invention first and foremost results in a considerably reduced pressure drop across the filter element. It also gives better (more even) distribution of dust over the total surface of the paper, together with reduced air velocities around the element, but these latter two effects has slightly less significance. For a given element and a given containment size (length and diameter) and with a standardized volume throughput, the result is an increase in the useful life of the element. This is significant where physical barriers prevent the use of a larger diameter enclosure. Of course, where appropriate, a slightly larger throughput can be obtained for the same life of the element. 10 15 20 25 30 35 40 3 u A D 4501552.

Enligt föreliggande uppfinning kan den önskade lutningen' av filterelementets axel uppnås på åtminstone två sätt. För det första kan motstående ändar hos filterelementet vara an- ordnade att ligga i parallella plan som är i en vinkel till normalen till elementets axel. För det andra kan ändväggarnas delar hos inneslutningen själva vara utformade att mottaga och placera ett normalt symmetriskt element i en ställning med Q lutande axel. Detta föredrages eftersom det avsevärt förenklar elementets framställning.According to the present invention, the desired inclination of the axis of the filter element can be achieved in at least two ways. First, opposite ends of the filter element may be arranged to lie in parallel planes which are at an angle to the normal to the axis of the element. Second, the parts of the end walls of the enclosure themselves may be designed to receive and place a normally symmetrical element in a position with a Q inclined axis. This is preferred because it considerably simplifies the fabrication of the element.

Filterelementet kan också vara i form av två stympat ko- niska elementdelar av veckat papper sammansatta i delvis för- skjutet förhållande med sina överlappade ändar förbundna med -en ogenomtränglig del för att förhindra läckage genom det ring- formiga utrymmet mellan dem. En sådan utformning beskrivs senare, med hänvisning till figur 3. Det föredragna visade arrange- manget kräver att de två stympat koniska elementdelarna har en gemensam axel som är lutad relativt inneslutningens axel, så- som beskrívits ovan.The filter element may also be in the form of two truncated conical element parts of pleated paper assembled in a partially offset relationship with their overlapped ends connected to an impermeable part to prevent leakage through the annular space between them. Such a design will be described later, with reference to Figure 3. The preferred arrangement shown requires that the two frustoconical member portions have a common axis that is inclined relative to the axis of the enclosure, as described above.

Uppfinningen beskrivs nu medelst utföringsexempel och med hänvisning till de åtföljande ritningarna, där fig. 1 är ett schematiskt längdsnítt av en form av luftrenaren enligt upp- finningen, fig. 2 är ett schematiskt längdsnitt av en annan, föredragen utformning av uppfinningen och fig. 3 visar en annan utformning av uppfinningen.The invention is now described by means of exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a schematic longitudinal section of a form of the air purifier according to the invention, Fig. 2 is a schematic longitudinal section of another, preferred embodiment of the invention and Fig. 3 shows another embodiment of the invention.

Arrangemangen i figurerna 1 och 2 beskrivs först och efter- som lika delar i de båda figurerna motsvarar varandra, används samma hänvisningssiffror så långt som är möjligt. Enligt figu- rerna innefattar ett luftfilter en cylindrisk inneslutning med en radiell öppning 1 i den cylindriska väggen 2 och en axíell öppning 3 i en ändvägg, 4. Den andra änden är till- sluten av ett löstagbart lock 5 som ger tillgång till ett filterelcment installerat i inneslutningen. Sättet för fast- sättning av locket 5 tillhör inte föreliggande uppfinning och behöver inte beskrivas närmare. Filterelementet bildas av ett veckat pappersfiltermedium 7 uppburet av inre resp. yttre rör 8, 9, av perforerad metall. Ändarna av vecken och rören är tillslutna i ändkåpor 10, 11. Kåpan 11 är försedd med en van- lig ringformig yttre packning 12 som hindrar förbindelse mellan insidan och utsidan av elementet (annat än genom filtcrmedíet). 10 15 20 25 35 4 450 552 Kåpan 10 innefattar en central bländplatta 13, som tjänar samma ändamål som packningen 12.The arrangements in Figures 1 and 2 are described first and since equal parts in the two figures correspond to each other, the same reference numerals are used as far as possible. According to the figures, an air filter comprises a cylindrical enclosure with a radial opening 1 in the cylindrical wall 2 and an axial opening 3 in an end wall, 4. The other end is closed by a detachable lid 5 which provides access to a filter element installed in the enclosure. The method of attaching the lid 5 does not belong to the present invention and need not be described in more detail. The filter element is formed by a pleated paper filter medium 7 supported by internal resp. outer tubes 8, 9, of perforated metal. The ends of the folds and the tubes are closed in end caps 10, 11. The cap 11 is provided with an ordinary annular outer gasket 12 which prevents connection between the inside and the outside of the element (other than through the filter medium). The cover 10 comprises a central aperture plate 13, which serves the same purpose as the gasket 12.

Enligt figur 1 är filterelementet 6 huvudsakligen stympat koniskt, men ändarna ligger i parallella plan vilka är i en -liten vinkel till normalen till konens axel. Elementet är in- stallerat i ínneslutningen så att en sida av det ligger huvud- sakligen parallellt med inneslutningens vägg motsatt den a radiella öppningen 1. Detta tvingar elementets axel att lutas något i förhållande till inneslutningens axel och det radiella spelet mellan öppningen 1 och filterelementets yttre perfore- rade metallstödrör 9 är därigenom ökat.According to Figure 1, the filter element 6 is substantially frustoconical, but the ends lie in parallel planes which are at a slight angle to the normal to the axis of the cone. The element is installed in the enclosure so that one side of it lies substantially parallel to the wall of the enclosure opposite the radial opening 1. This forces the axis of the element to be inclined slightly relative to the axis of the enclosure and the radial clearance between the opening 1 and the outer element of the filter element. perforated metal support tubes 9 are thereby increased.

Figur 2 visar en stympat koniskt filterelement installerat i en inneslutning i vilken ändväggen 4 och locket 5 själva är anordnade i parallella plan vilka är lutande i förhållande till normalen till inneslutningens axel. Effekten är exakt densamma som i figur 1, men filterelementet självt är symmetriskt, d.v.s. konventionellt, med sina ändar liggande i plan huvud- sakligen vinkelräta mot konens axel. Detta arrangemang har den fördelen att enbart inneslutningen behöver ändras, medan luft- renaren i figur 1 kräver ett speciellt element, som måste in- stalleras korrekt. Elementet i figur 1 installeras automatiskt i korrekt läge, utan möjlighet till monteringsfel, fastän det kräver noggrannhet vid återsättandet av locket 5. Det senare kan vara fastkilat vid inneslutningen för att garantera korrekt passning. Med hänsyn till den relativa lättheten vid framställningen av elementet visat i figur 2, föredrages denna utformning framför den i figur 1. Såsom nämnts tidigare är den första öppningen i inneslutningen företrädesvis ínloppet till luftrenaren och den axiella öppningen är företrädesvis utloppet, eftersom denna utformning resulterar i det bästa möjliga utnyttjandet av ytan hos papperet i elementet.Figure 2 shows a frustoconical filter element installed in an enclosure in which the end wall 4 and the lid 5 themselves are arranged in parallel planes which are inclined in relation to the normal to the axis of the enclosure. The effect is exactly the same as in Figure 1, but the filter element itself is symmetrical, i.e. conventionally, with its ends lying in a plane substantially perpendicular to the axis of the cone. This arrangement has the advantage that only the enclosure needs to be changed, while the air purifier in figure 1 requires a special element, which must be installed correctly. The element in figure 1 is installed automatically in the correct position, without the possibility of mounting errors, although it requires accuracy when replacing the cover 5. The latter can be wedged at the enclosure to ensure correct fit. In view of the relative ease of manufacture of the element shown in Figure 2, this design is preferred to that of Figure 1. As mentioned earlier, the first opening in the enclosure is preferably the inlet to the air purifier and the axial opening is preferably the outlet, as this design results in the best possible use of the surface of the paper in the element.

En luftrenare av typen enligt figur 2 tillverkades och jämfördes med en liknande, konventionell luftrenare i vilken elementets axel inte var lutande i förhållande till inneslut- ningens axel. Luftrenarna var annars likadana, med följande ungefärliga dimensioner.An air purifier of the type according to Figure 2 was manufactured and compared with a similar, conventional air purifier in which the axis of the element was not inclined relative to the axis of the enclosure. The air purifiers were otherwise similar, with the following approximate dimensions.

Inneslutningens längd 47 cm Antal veck 160 Veckdjup 3.8 cm Inneslutníngens dia- Normal kapacitet meter 22 cm 46 cm 17 mS/mm Elementets längd . ía-...éuﬂ-naang-ﬂsh 10 15 20 25 30 35 40 ~ 450 552 s Varje element hade en ytterdiameter, vid sin relativt vida ände, på Zl cm. Dess relativt smala ände hade en ytter- diameter på 18 cm. Både inloppet till och utloppet från inne- slutningen var något mindre än 13 cm i diameter.Length of the enclosure 47 cm Number of folds 160 Fold depth 3.8 cm Diameter of the enclosure- Normal capacity meters 22 cm 46 cm 17 mS / mm Length of the element. ía -... éu ﬂ- naang- ﬂ sh 10 15 20 25 30 35 40 ~ 450 552 s Each element had an outer diameter, at its relatively wide end, of Zl cm. Its relatively narrow end had an outer diameter of 18 cm. Both the inlet to and the outlet from the enclosure were slightly smaller than 13 cm in diameter.

Vid test med den givna genommatningen var tryckfallet över den konventionella luftrenaren nära 120 mm vattenpelare, men över luftrenaren enligt uppfinningen var det bara ungefär 80 mm vattenpelare. Detta var en mycket betydelsefull sänkning för en relativt liten ändring i luftrenarens geometri.In tests with the given throughput, the pressure drop across the conventional air purifier was close to 120 mm water column, but over the air purifier according to the invention there were only about 80 mm water column. This was a very significant reduction for a relatively small change in the geometry of the air purifier.

Det ínses att den första öppningen i inneslutningen bör ha en diameter ungefär lika med innerdiametern hos det filter- element som angränsar till nämnda öppning för att erhålla ett minimalt tryckfall över luftrenaren. På samma sätt bör den andra öppningen även ha åtminstone samma diameter. g I figur 3 visas en luftrenare som innefattar en cylin- drisk inneslutning med en radíell öppning 20 i den cylindriska väggen 2] och en axiell öppning 22 i ena ändväggen 23. Den motsatta änden är tillsluten av ett löstagbart lock 24 som ger åtkomst till ett filterelement installerat inuti inne- slutningen. Detaljerna för fastsättning av locket vid inne- slutningen ingår inte i föreliggande uppfinning och diskuteras därför inte i närmare detalj. Filterelementet har två stympat koniska delar 25 resp. 26 av veckat papper, vardera uppburna av inre och yttre rör av perforerad metall (icke visade), exakt såsom beskrivits tidigare i samband med figurerna 1 och 2. Delarna är sammansatta i delvis förskjutet förhållande med sina överlappade ändar förbundna med en ogenomtränglig del 27 för att förhindra läckage genom det ringformiga ut- rymmet mellan delarna. Delarnas ändar tillsammans med deras stödrör är tätade i ändkåpor 28, 29, 30 resp. 31. Kåpan 28 har en ringformig tätande packning 32 runt den axiella öpp- ningen Z2. Kåpan 31 innesluter en central blindplatta 33 för att tillsluta elementets ände. Delarna är båda i form av en stympad.kon och de har en gemensam axel som är lutad relativt ínneslutningens axel. Detta uppnås med hjälp av utformningen av ínncslutníngens ändväggar, vilka är anordnade att ligga i parallella plan med en vinkel till normalen till inneslut- ningens axel. Detta möjliggör att filterelementet kan vara symmetriskt, vilket är den enklaste formen att tillverka.It is understood that the first opening in the enclosure should have a diameter approximately equal to the inner diameter of the filter element adjacent to said opening in order to obtain a minimum pressure drop across the air purifier. In the same way, the second opening should also have at least the same diameter. Figure 3 shows an air purifier comprising a cylindrical enclosure with a radial opening 20 in the cylindrical wall 2] and an axial opening 22 in one end wall 23. The opposite end is closed by a detachable lid 24 which provides access to a filter elements installed inside the enclosure. The details of attaching the lid to the enclosure are not included in the present invention and are therefore not discussed in further detail. The filter element has two frustoconical parts 25 resp. 26 of pleated paper, each supported by inner and outer tubes of perforated metal (not shown), exactly as previously described in connection with Figures 1 and 2. The parts are assembled in partially offset relationship with their overlapped ends connected to an impermeable part 27 for to prevent leakage through the annular space between the parts. The ends of the parts together with their support pipes are sealed in end caps 28, 29, 30 resp. 31. The housing 28 has an annular sealing gasket 32 around the axial opening Z2. The housing 31 encloses a central blind plate 33 to close the end of the element. The parts are both in the form of a truncated cone and they have a common axis which is inclined relative to the axis of the enclosure. This is achieved by means of the design of the end walls of the enclosure, which are arranged to lie in parallel planes at an angle to the normal to the axis of the enclosure. This enables the filter element to be symmetrical, which is the simplest form to manufacture.

Utformningen enligt figur 3 åstadkommer inte bara en stor 10 15 20 ...w- ...w ....._..,- 450 552 6 mängd filterpapper för en given axiell dimension för inne- slutningen, utan även veckens avstånd i de individuella elementdelarna kan optimeras, för att göra bästa möjliga användning av den tillgängliga extra pappersytan.The design according to Figure 3 provides not only a large amount of filter paper for a given axial dimension of the enclosure, but also the distance of the folds. in the individual element parts can be optimized, to make the best possible use of the available extra paper surface.

Trots att de föregående utformningarna uppvisar ett radiellt inlopp till inneslutningen, är uppfinningen även effektiv med ett tangentiellt inlopp. Faktum är att uppfinning- en har betydelsefulla fördelar i samband med ett tangentiellt inlopp, eftersom den är användbar för minskning av ett problem orsakat av det senare. Detta är att virveln (runt elementet) orsakad av ett tangentiellt inlopp inte omvandlas till ett statiskt tryck på utsidan av elementet. Det upplöses istället gradvis runt elementet, resulterande i en ökning av tryck- fallet av storleksordningen upp till 20%, typiskt 25 mm vattenpelare. Lutning av elementets axel motverkar denna för- lust, genom begränsning av flödet runt elementet och orsakande en stoppande effekt på luftens rörelse..Although the foregoing designs have a radial inlet to the enclosure, the invention is also effective with a tangential inlet. In fact, the invention has significant advantages associated with a tangential inlet, as it is useful for reducing a problem caused by the latter. This is because the vortex (around the element) caused by a tangential inlet is not converted into a static pressure on the outside of the element. Instead, it dissolves gradually around the element, resulting in an increase in the pressure drop of the order of up to 20%, typically a 25 mm water column. Tilting the shaft of the element counteracts this loss, by limiting the flow around the element and causing a stopping effect on the movement of the air.

Användandet av ett tangentiellt inlopp är ofta önskvärt av utseendeskäl. Det möjliggör ofta att ett snyggare rörverk kan användas, t.ex. längs bakväggen på en fordonshytt. Genom användande av principerna hos föreliggande uppfinning kan ett tangentiellt inlopp användas i fall där det annars skulle bi- dra till oacceptabel luftrenarfunktion. ..».........._.__.-_., ._..........._...._. _ /ÜﬁThe use of a tangential inlet is often desirable for appearance reasons. It often makes it possible for a nicer pipe system to be used, e.g. along the rear wall of a vehicle cab. By applying the principles of the present invention, a tangential inlet can be used in cases where it would otherwise contribute to unacceptable air purifier function. .. ».........._.__.-_., ._..........._...._. _ / Ü ﬁ

Claims

10 15 20 25 30 35 40 450 5.52 Patent claims

1. Air purifiers of a kind using a pleated paper filter element <7; 25, 26) in the form of a frustoconical mounted in a tubular enclosure <2; 21) with a first opening <3; 22) axial with the enclosure and communicating with the inside of the element at the relatively wide end <11; 28) at the cone and a second opening <1; 20) in the cylindrical wall of the indoor outlet <2; 21) communicating with the outside of the element <7; 25, 26) near its relatively narrow end <10; 30, 31), elementets <7; 25, 26) axis is sloping relative to the enclosure <2; 21) shaft away from the second opening <1; k ä n n e t e c k n a d of 20) whereby the radial play between the Eilter element <7; 25, 26) and the second opening <1; 20) is increased for a given filter element without increasing the inclusions <2; 21) size.

Air purifier according to claim 1, characterized in that the second opening <1; 20) is, in use, the inlet and the axial opening <3; 22) is the outlet.

Air purifier according to claim 1 or 2, characterized by the element <7; 25, 26) axis is provided by making opposite ends (10, 11; 28, 30, 29, 31) of the element lying in that the relative slope of filter-parallel planes which are not perpendicular to the axis of the element.

Air purifier according to claim 1 or 2, characterized in that the element <7) axis is achieved by the design of the relative inclination of the end wall parts <4, 5) of the filter closure, which are arranged to lie in parallel planes such as are not perpendicular to the axis of the enclosure <2) but which are perpendicular to the filter element (7) axis Cfig. 2) feel n- when this is installed in the enclosure.

Air purifier according to any one of claims 1-4, characterized in that the element is in the form of two truncated conical parts (25, 26) assembled in a partially forearm relationship with its overlapping ends (29, 30) connected to an impermeable part ( 27) whereby leakage through the annular space between the parts is prevented.

Air purifier according to any one of claims 1-5, characterized in that the first opening (3; 22) in the inner outlet (2; 21) has a diameter substantially equal to the inner diameter of the element <7 ; 25) adjacent thereto.

Air purifier according to one of Claims 1 to 6, t e c k n a d tangential to the enclosure (2; 21). k ä n n e- of the fact that the second opening <1; 20) is directed _ ..._.......-. ., ._-_ ~ q-- .._ _ -.._,. _. _ _.._ .., .. d. _.