SE509405C2

SE509405C2 - Filters for separating particles from air

Info

Publication number: SE509405C2
Application number: SE9702033A
Authority: SE
Inventors: Andreas Von Glehn
Original assignee: Freshman Ab
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1999-01-25
Also published as: WO1998053914A1; AU7793198A; EP0983120A1; SE9702033D0; SE9702033L; JP2002501433A

Abstract

A filter for separating particles from air comprises a set of elongated, flexible elements (6) of electrostatically chargeable material, said filter being intended to operate in a duct (3) through which flowing air is passing in order to continuously bring said elements to move relative to each other and thus generate static electricity having the task of attracting even microscopically small particles in the air. The filter comprises one or more partitions (11) that divide the set of elements into several partial sets (6', 6'', 6''') and thus said duct into several partial ducts that each is completely filled up by the elements of the individual partial set of elements.

Description

15 20 25 30 509 405 i 2 ker eller obefintlig. Outfyllda tomrum förekommer redan i ver- tikala eller stående luftkanaler, men särskilt uttalat blir detta fenomen då luftkanalen skall orienteras horisontellt. I det sistnämnda fallet packas de flexibla elementen av sin egen tyngd ihop i riktning mot kanalens bottenomràde samtidigt som det översta partiet i kanalen kommer att helt sakna flexibla dylika element, åtminstone utmed större delen av elementsatsens längd. 15 20 25 30 509 405 in 2 ker or non-existent. Unfilled voids already occur in vertical or standing air ducts, but this phenomenon becomes particularly pronounced when the air duct is to be oriented horizontally. In the latter case, the flexible elements of their own weight are packed together in the direction of the bottom area of the channel, while the upper part of the channel will be completely devoid of flexible such elements, at least along most of the length of the element set.

JE.. E 1.3 Föreliggande uppfinning tar sikte på att komma till rätta med ovan relaterade problem vid tidigare kända filter och skapa ett förbättrat filter. Ett grundläggande syfte med upp- finningen är sålunda att skapa ett med flexibla och elektrosta- tiskt laddningsbara element arbetande filter som ger en i huvudsak likformig filtreringsverkan i hela det kanalutrymme som upptas av elementsatsen. Ett ytterligare syfte är att skapa ett filter som är konstruktivt enkelt och därmed billigt att tillverka.JE .. E 1.3 The present invention aims at solving the above-related problems with prior art filters and creating an improved filter. A basic object of the invention is thus to create a filter working with flexible and electrostatically rechargeable elements which gives a substantially uniform filtering effect in the entire channel space occupied by the element set. An additional purpose is to create a filter that is constructively simple and thus cheap to manufacture.

Enligt uppfinningen nås ovannämnda syften medelst de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del.According to the invention, the above-mentioned objects are achieved by means of the features stated in the characterizing part of claim 1.

KQ1L_h§5krivning av bifogade ritningar På ritningarna är: Fig l en perspektivisk sprängvy illustrerande de olika detal- jer som ingår i de uppfinningsenliga filtret, Fig 2 en partiell sidovy illustrerande hurusom ett antal flex- ibla, partikelattraherande element är fästa på en bäran- de skiva, Fig 3 ett i horisontellt läge visat luftreningsaggregat i vil- ket ingår två filter enligt uppfinningen, och Fig 4-6 ändvyer visande luftkanaler med olika tvärsnitt.KQ1L_h§5writing of attached drawings In the drawings: Fig. 1 is an exploded perspective view illustrating the various details included in the filter according to the invention, Fig. 2 a partial side view illustrating how a number of flexible, particle-attracting elements are attached to a load-bearing disc, Fig. 3 shows an air purification assembly shown in horizontal position, which includes two filters according to the invention, and Figs. 4-6 end view showing air ducts with different cross-sections.

Detalierad beskrivning av föredragna utföranden av uonfinningen Pâ ritningarna betecknar 1 generellt ett i enlighet med uppfinningen utfört filter vilket i det visade exemplet är av- sett att inrymmas i ett rör 2 som avgränsar en kanal 3 genom vilken luft kan passera, närmare bestämt i riktning uppifrån och nedåt på ritningen. I det givna exemplet har röret 2 poly- 10 20 25 30 35 gi i 509 405 gonal, närmare bestämt rektangulär tvärsnittsform i det att detsamma avgränsas av två relativt breda huvudväggar 4, 4' och två smalare sidoväggar 5, 5'.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION In the drawings, 1 generally denotes a filter made in accordance with the invention which in the example shown is intended to be accommodated in a pipe 2 delimiting a duct 3 through which air can pass, more precisely in the direction from above and down on the drawing. In the example given, the tube 2 has polygonal in 509 405 gonal, more specifically rectangular cross-sectional shape in that it is delimited by two relatively wide main walls 4, 4 'and two narrower side walls 5, 5'.

Filtret 1 inbegriper en mångfald långsmala, flexibla eller sladdriga element 6 som vid ändar hålls samman i en gemensam, luftgenomsläppande stomenhet 7 av styv karaktär, vil- ken sträcker sig tvärs rörets 2 längdaxel och väsentligen helt avskär rörtvârsnittet. Elementen 6 kan ha formen av trådar, remsor, fibrer, fiberliknande organ eller kombinationer härav. Åtminstone vissa av dessa element och lämpligen alla består av ett material som låter sig laddas elektrostatiskt då elementen sätts i rörelse relativt varandra. De laddningsbara elementen kan vara av ett och samma material som har endast en polaritet, men det är även tänkbart att använda två olika materialtyper med olika polaritet, t ex ett första material med starkt posi- tiv laddning och ett andra material med starkt negativ ladd- ning. Det förstnämnda materialet kan exempelvis vara valt ur gruppen ull, bomull eller liknande, medan det andra materialet kan utgöras av en plastpolymer, såsom polypropylen. Det är vidare möjligt att använda trådar eller element av typen elek- tretfibrer, ävensom metallfibrer, t ex kopparfibrer. Karakte- ristiskt för de aktiva elementen är att desamma genererar sta- tisk elektricitet då de försätts i rörelse, närmare bestämt till följd av dels det faktum att elementen gnids mot varandra, dels att friktion uppstår mellan elementen och passerande luft.The filter 1 comprises a plurality of elongate, flexible or slack elements 6 which are held together at ends in a common, air-permeable body unit 7 of rigid character, which extends across the longitudinal axis of the pipe 2 and substantially completely cuts off the pipe cross-section. The elements 6 may be in the form of threads, strips, fibers, fiber-like members or combinations thereof. At least some of these elements and preferably all of them consist of a material which can be charged electrostatically when the elements are set in motion relative to each other. The rechargeable elements may be of one and the same material having only one polarity, but it is also conceivable to use two different types of material with different polarity, for example a first material with a strongly positive charge and a second material with a strong negative charge. ning. The former material may, for example, be selected from the group of wool, cotton or the like, while the second material may be a plastic polymer, such as polypropylene. It is also possible to use wires or elements of the type electrical fibers, as well as metal fibers, for example copper fibers. A characteristic of the active elements is that they generate static electricity when they are set in motion, more precisely as a result of the fact that the elements rub against each other and that friction arises between the elements and passing air.

Den sammanhàllande och bärande stomenheten 7 kan i prak- tiken förverkligas på många olika sätt. Väsentligt är dock att stomenheten, som helt avskär rörtvärsnittet, förmår fördela den ankommande luften likformigt i ett plan tvärs kanalens längdut- sträckning. Av detta skäl bör stomenheten inbegripa en mångfald små, enskilda delpassager genom vilka luften kan passera i smärre delströmmar. Härvid bör stomenheten och delpassagerna i denna ha åtminstone viss axiell utsträckning, t ex inom området 5-50, lämpligen 10-30 mm. I det givna exemplet är stomenheten 7 sammansatt av en mångfald enskilda lâdenheter 8 bestående av två långsidoväggar 9 och ett flertal mellan dessa sig Sträck- ande mellanväggar 10 mellan vilka avgränsas pipartade celler med begränsad tvärsnittsarea, t ex inom området 1-16 mmz.The cohesive and load-bearing frame unit 7 can in practice be realized in many different ways. It is important, however, that the body unit, which completely cuts off the pipe cross-section, is able to distribute the incoming air uniformly in a plane across the longitudinal extent of the duct. For this reason, the body unit should include a plurality of small, individual sub-passages through which the air can pass in smaller sub-streams. In this case, the body unit and the sub-passages therein should have at least some axial extent, for example in the range 5-50, preferably 10-30 mm. In the example given, the body unit 7 is composed of a plurality of individual drawer units 8 consisting of two longitudinal side walls 9 and a plurality between them. Stretching partitions 10 between which pipette-shaped cells with a limited cross-sectional area are delimited, for example in the range 1-16 mmz.

W U 20 25 30 35 509 405 2.W U 20 25 30 35 509 405 2.

Så långt det uppfinningsenliga filtret hittills beskri- vits är detsamma i allt väsentligt tidigare känt genom SE 9302117-8.As far as the filter according to the invention has been described so far, the same is essentially previously known from SE 9302117-8.

Nytt och karakteristiskt för filtret enligt föreliggande uppfinning är att detsamma innefattar ett flertal skiljeväggar ll som delar satsen av flexibla element i ett flertal delsatser 6', 6", 6"5 etc, och därmed huvudkanalen 3 i ett flertal del- kanaler 3', 3", 3"2 Nu hänvisas till fig 2 som illustrerar hurusom ett antal etc (se även fig 3). flexibla element 6 är med sina övre ändar applicerade på mot- satta sidor av ett undre parti av en tunn skiva 12. I praktiken kan elementen 6 förbindas med skivan genom limning. Såsom fram- går av fig 2 faller de ned i ett ymnigt elementsvall som inled- ningsvis har en bredd vilken är påtagligt större än ládenheter- nas 8 tjocklek. Ehuru elementen 6 visas fastsatta pà båda sidor av skivan 12 är det även möjligt att applicera element enbart på en sida av densamma. Den enskilda skivan 12 insätts mellan närbelägna ládenheter och förenas med dessa, företrädesvis genom limning, varvid ládenheterna jämte mellanliggande skivor samfällt bildar den formstyva stomenheten 7. Genom att skivorna 12 har större höjd än ládenheterna 8 kommer skivorna att skjuta ned ett stycke från den sammansatta stomenheten 7. Luft som passerar stomenheten fördelas väsentligen jämnt i de enskilda fack 13 som bildas mellan närbelägna skivor 12 i och med att varje genom en ládenhet 8 passerande luftström uppdelas i ytterst fina delströmmar förmedelst mellanväggarna 10.New and characteristic of the filter according to the present invention is that it comprises a plurality of partitions 11 which divide the set of flexible elements into a plurality of sub-sets 6 ', 6 ", 6" 5, etc., and thus the main channel 3 into a plurality of sub-channels 3'. 3 ", 3" 2 Reference is now made to Fig. 2 which illustrates how a number etc (see also Fig. 3). flexible elements 6 are applied with their upper ends to opposite sides of a lower portion of a thin disc 12. In practice, the elements 6 can be connected to the disc by gluing. As can be seen from Fig. 2, they fall into an abundant element wall which initially has a width which is markedly greater than the thickness of the loading units 8. Although the elements 6 are shown fixed on both sides of the disc 12, it is also possible to apply elements only on one side thereof. The individual disc 12 is inserted between adjacent loading units and joined to them, preferably by gluing, the loading units together with intermediate discs jointly forming the rigid frame unit 7. Because the discs 12 have a greater height than the loading units 8, the discs will slide down a distance from the composite frame unit. 7. Air passing through the body unit is distributed substantially evenly in the individual compartments 13 formed between adjacent discs 12 in that each air stream passing through a loading unit 8 is divided into extremely fine partial streams by means of the partitions 10.

Skiljeväggarna 11 insätts pà lämpliga inbördes avstånd, t ex med fem ládenheter 8 mellan desamma. Även skiljeväggarna 11 förenas fördelaktigast med närbelägna ládenheter förmedelst limning. I praktiken bör skiljeväggarna 11 ha en sådan längd att deras fria ändar lokaliseras i ungefär samma tvärsnittsplan som elementens 6 fria ändar. Dock kan i praktiken förekomma máttavvikelser mellan nämnda fria ändar. I praktiken föredras att utföra skiljeväggarna (liksom röret 2) av ett luftogenom- trängligt material, t ex plast. Förutsatt att skiljeväggarna ges tillräcklig formstyvhet är det emellertid även tänkbart att utföra desamma luftgenomträngliga, t ex i form av galler. I synnerhet då filtren är avsedda att orienteras horisontellt i aktivt tillstånd kan mellan skiljevägggarnas fria ändar anord- 10 15 20 25 35 s 509 405 nas distanselement, t ex i form av en ram, som säkerställer parallellitet mellan skiljeväggarna även om väggarna skulle vara något böjliga.The partitions 11 are inserted at suitable mutual distances, for example with five charging units 8 between them. The partitions 11 are also most advantageously combined with nearby charging units by means of gluing. In practice, the partitions 11 should be of such a length that their free ends are located in approximately the same cross-sectional plane as the free ends of the elements 6. In practice, however, there may be deviations in dimension between said free ends. In practice, it is preferred to make the partitions (like the pipe 2) of an air-permeable material, eg plastic. However, provided that the partitions are given sufficient dimensional rigidity, it is also conceivable to make them air-permeable, for example in the form of gratings. Particularly when the filters are intended to be oriented horizontally in the active state, spacer elements can be arranged between the free ends of the partitions, for example in the form of a frame, which ensures parallelism between the partitions even if the walls are slightly flexible. .

I fig 3 visas hurusom tvâ filter 1 är monterade i ett gemensamt, kanalbildande rör 2. Då luft införes via kanalens vänstra ände, t ex med hjälp av en tryckande fläkt, passerar luften först genom de enskilda cellerna i stomenhetens 7 olika lådenheter och därefter genom de delkanaler 3', 3", 3'" som ät- skiljs förmedelst skiljeväggarna ll. Genom att dessa delkanaler har begränsad höjd eller vidd säkerställs att de olika delsat- serna av flexibla element som ingàr i varje delkanal väsentli- gen helt utfyller denna. Även om den enskilda delsatsen av ele- ment inledningsvis skulle tendera att sjunka ihop något då filtret är inaktivt, kommer den begränsade mängden element att fladdra upp då luft försätts i rörelse genom kanalen och på så sätt fylla ut den begränsade volym som avgränsas mellan skilje- väggarna. Betraktat över hela kanaltvärsnittet säkerställs så- lunda en total utfyllnad som medför att de olika luftdelström- marna kommer att sakna tjuvluftflöden. Med andra ord kommer luften att, på ett likformigt sätt under hela sin passage mel- lan inlopp och utlopp, stryka utmed de partikeluppfàngande ele- menten utmed hela dessas längd. Med andra ord säkerställs en effektiv rening av all den luft som passerar filtret.Fig. 3 shows how two filters 1 are mounted in a common, duct-forming tube 2. When air is introduced via the left end of the duct, for example by means of a pressure fan, the air first passes through the individual cells in the different drawer units 7 and then through the subchannels 3 ', 3 ", 3'" which are separated by means of the partitions ll. Because these subchannels have a limited height or width, it is ensured that the various subsets of flexible elements that are included in each subchannel substantially completely complement it. Although the individual subset of elements would initially tend to collapse slightly when the filter is inactive, the limited amount of elements will flutter up as air is set in motion through the duct, thus filling in the limited volume bounded between separators. the walls. Viewed over the entire duct cross-section, a total filling is thus ensured, which means that the various air sub-streams will have no compressed air flows. In other words, the air will, in a uniform manner throughout its passage between the inlet and outlet, strike along the particle-capturing elements along their entire length. In other words, efficient purification of all the air passing through the filter is ensured.

I fig 4 illustreras hurusom första och andra skiljeväg- gar l1', ll" kan vara anordnade i vinkel, företrädesvis rät vinkel mot varandra för att avgränsa flera enskilda delkanaler i vart och ett av två i vinkel mot varandra orienterade plan. I utförandet enligt fig 4 har de enskilda delkanalerna rektangu- lär tvärsnittsform. I fig 5 visas hurusom delkanalerna ävenle- des kan ha kvadratisk tvärsnittsform. I fig 6 slutligen åskåd- liggörs hurusom även ett rör 2 med cirkelrund tvärsnittsform låter sig uppdelas i enskilda delkanaler. Även i detta fall in- begriper filtret icke blott ett antal inbördes parallella, åt- skilda skiljeväggar utan även en i rät vinkel mot dessa ori- enterad skiljevägg.Fig. 4 illustrates how first and second partitions 11 ', 11 "can be arranged at an angle, preferably at right angles to each other to delimit several individual sub-channels in each of two planes oriented at an angle to each other. In the embodiment according to fig. Fig. 4 shows the individual sub-channels rectangular cross-sectional shape Fig. 5 shows how the sub-channels can also have a square cross-sectional shape Fig. 6 finally illustrates whether a pipe 2 with a circular cross-sectional shape can also be divided into individual sub-channels. the filter includes not only a number of mutually parallel, separated partitions but also a partition oriented at right angles to these.

TH fr] . E. .TH fr]. E..

Uppfinningen är ej begränsad blott till de beskrivna och på ritningarna visade utförandena. Ehuru de flexibla, partikel- 10 15 509 405 ¿ uppfångande elementen i utförandeexemplen visas fästa med blott sin ena ände vid en bärande och sammanhållande stomenhet är det sålunda möjligt att fästa elementens motsatta ändar vid två åt- skilda stomenheter. Ehuru det uppfinningsenliga filtret beskri- vits och i kraven definierats såsom tillämplig i samband med avskiljning av partiklar ur luft är detsamma även användbart för samma ändamål vid andra gaser än just luft. Det må även på- pekas att den kanal i vilken filtret skall monteras kan vara avgränsad på annat sätt än medelst just ett rör. Istället för plana skiljeväggar kan även användas väggar med annan godtyck- lig form. Sålunda är det exempelvis tänkbart att inuti ett yttre rör eller skal med exempelvis cirkelrund tvärsnittsform anordna en eller flera invändiga skiljeväggar med cirkelrund (eller eventuellt polygonal) tvärsnittsform, mellan vilka ut- bildas tvärsnittsvis ringformiga delkanaler. Härvid är det även tänkbart att indela dessa ringformiga delkanaler i ett flertal mindre delkanaler medelst radiella skiljeväggar.The invention is not limited only to the embodiments described and shown in the drawings. Thus, although the flexible particle trapping elements in the embodiments are shown attached with only one end to a supporting and cohesive body unit, it is thus possible to attach the opposite ends of the elements to two separate body units. Although the filter according to the invention has been described and defined in the claims as applicable in connection with the separation of particles from air, the same is also useful for the same purpose in gases other than air. It must also be pointed out that the duct in which the filter is to be mounted can be delimited in another way than by means of just one pipe. Instead of flat partitions, walls with another arbitrary shape can also be used. Thus, for example, it is conceivable to arrange inside one outer tube or shell with, for example, a circular cross-sectional shape one or more internal partitions with a circular (or possibly polygonal) cross-sectional shape, between which cross-sectional annular sub-channels are formed. In this case, it is also conceivable to divide these annular sub-channels into a number of smaller sub-channels by means of radial partitions.

Claims

10 15 20 25 e, 509 405

A filter for separating particles from air, comprising a set of long, flexible or fluffy and at the ends interconnected elements (6) of electrostatically rechargeable material, the filter being intended to act in a channel (3) through which flowing air shall penetrate the same in order to continuously during operation cause the elements to move relative to each other and in this way generate static electricity with the task of attracting even microscopically small particles into the air, by the fact that the same comprises one or more partitions (11 ) the element set in several subsets (6 ', 6 ", 6" Û and thus the said channel in several sub-channels (3', 3 ", 3" Û which are each essentially completely filled in by the individual subset of elements. k ä marked as parts to be arranged are in win-

A filter according to claim 1, characterized in that first and second partitions (11 ', 11 ") are spaced apart, preferably at right angles to each other to define several individual sub-channels in each of two planes oriented at an angle to each other.

Filter according to 1 or 2, characterized in that individual flexible elements means (12) between adjacent partitions (11), wherein between adjacent support means (12) for distributing passing air in individual substreams through a cohesive (7) . (6) are applied to the bearing are arranged means (8) landing body unit