分离外框的管式空气过滤器(上)

分离外框的管式空气过滤器是空气调节和空气净化系统中用作末级过滤手段，清除进风或排风中的细微灰尘和细菌，具有亚高效以上过滤效率的空气过滤器（根据建工出版社1978年出版的我国的《空气洁净技术措施》首次建议，对粒径为0.3μm的微粒，计数效率在90％～99.9％之间的过滤器为亚高效过滤器，阻力在15mm水柱以下，以区别于效率在99.91％以上阻力在25mm水柱以下的高效过滤器）。
自从50年代美国出现商用高效空气过滤器（HEPA）以来，国内外滤纸型（静电型除外）亚高效以上效率过滤器，主要直至全部采用玻璃纤维滤纸，折褶形结构，见图1。
图中1：过滤器边框，常用木质（厚15mm），也有铁或铝制；2、2′：封胶，其中2为各折滤纸开口端的封胶，有涂胶、灌胶、插胶等做法，最易从此漏泄，2′为滤纸的起始端和终止端用胶贴于边框内表面上；3：分隔板；4、滤纸；5、封头纸，防止分隔板把滤纸划破。
图2为这种过滤器透视图。
图中标示的数字说明同上。
以上参见国外有关空气净化的书和刊物，例如日本1981年才一ム社版《空气清净ハンドブク》。
国内自从《空气洁净技术措施》提出亚高效过滤器以来，曾出现两种模仿高效过滤器折褶形结构的亚高效过滤器，即
ZKL（棉短绒纤维滤纸），484×484×220（mm）每小时1000m3风量，钠焰法效率（国标）（和上述计数法效率相当）＞90％，阻力98Pa（10mm水柱）；
GZH（玻璃纤维滤纸），484×484×220（mm），每小时1000m3风量，钠焰法效率≥95％，阻力118Pa（12mm水柱）。以上引自建工出版社1983年出版《空气调节设计手册》。
但以上亚高效过滤器性能不稳定，所以据最新出版的由洁净技术学会《洁净技术》编辑部编的《洁净技术》设备专利，1985年№1上收载的也只剩下玻璃纤维纸的一种，性能也变为：钠焰法效率90％，阻力176.4Pa（18mm水柱）。以上高效过滤器每台200元左右，亚高效每台160元。
分离外框的管式空气过滤器就是在结构上和滤料上和上述几十年未变的玻璃纤维折褶形结构不同，是更经济实用利于普及的新型空气过滤器。
根据理论计算（见建工出版社1983年版《空气洁净技术原理》），像10万级（每升空气中含有≥0.5μm的尘粒，不大于3500粒）的低级洁净环境（适用于化纤，一部分卫生制药精密机械部门，电算机房等）用95％计数效率的过滤器就够了，重要的是阻力要特别低（好配用低噪声小风机），价钱便宜，最好不像折褶形那样用完就扔。本实用新型的目的就是要大幅度降低过滤器阻力，较多地降低成本和运行费用。
本实用新型的内容是：
①用低阻丙纶纤维滤纸
②把滤纸做成管形滤芯
③用塑料帽塞把滤管压紧在打孔的底板上
以上即构成过滤器本体。
④在本体外加上分离式外框（也可以加固定外框），
⑤把亚高效或高效滤料与中效或粗效滤料结合在一起；不增加体积，而起两种过滤器的作用。
以上①～④为Ⅰ型所采用，⑤还为Ⅱ型所采用。
图3为上述Ⅰ型过滤器，左部为过滤器本体，由底板（塑料板是用模具压制的带凹槽的板以减轻重量，也可用五合板。板上有几百个孔）和几百个滤管构成，滤管被塑料帽塞塞紧于底板上，图中只画出一部分滤管。右部为滤管塞于底板上的细部。滤管烫边应与帽塞上起支撑用翼片垂直。
图中6：底板；7：帽塞；8：滤管；9：翼片；13：滤管烫边。
图4为上述塑料帽塞和翼片结构，右部为滤管两边用烫焊烫出接缝的示意。
图中标示的数字说明同上。
图5是过滤器本体加外框的情况，上部的外框作为保护框，下部的外框做成通常用的扩散型风口，这样在过滤器下面不需再装风口，换过滤器芯子时也不要更换该风口。
图中10：外框，木制或铁皮制；11：风口形外框，带扩散气流用的孔；其他数字说明同前。
图6是Ⅱ型过滤器滤管塞于底板上的细部，右部为中效或粗效滤料自然卷。
图中12：中效或粗效滤料；其他数字说明同前。
对于以上所述本实用新型内容分述如下：
①滤料：用低阻丙纶纤维滤纸代替玻璃纤维滤纸。99.99％的玻璃纤维滤纸，在标准比速（0.06l／min.cm2）下阻力约49Pa（5mm水柱），而同样效率的丙纶纤维滤纸在同样比速下阻力约0.8～0.9mm水柱；99.9％左右的玻璃纤维滤纸，上述阻力约4mm水柱，而同样的丙纶纤维滤纸阻力约0.5～0.6mm水柱。这种纸带静电强，更有利于捕捉小粒子。这种纸可以用热压烫焊，而玻璃纤维滤纸则不可能。这种纸较玻璃纤维纸便宜一些。
②滤芯形式：用热压烫焊的方法把滤纸做成直径约20～30mm，长度一般在220mm以内（高效过滤器的厚度）的管形滤芯。工艺比折摺、胶封简单得多。滤管的特点是比袋子细得多，数量多得多，这就使过滤面积比袋子结构大得多。对于阻力虽小但软而不好折摺封胶并且是单张成型的丙纶纤维纸来说，只有采用管形结构，才能全部实现前面讲到的目的。
③滤管固定方法：用塑料帽塞把滤管一只只压紧在底板上的几百个孔眼中。塑料帽塞模压成型，底板也可以模压成平面型或凹凸型。帽塞上带单片翼片，起支撑滤管的作用。因此整个过滤器就是一块底板加上若干可以更换的滤管。
④外框形式：外框可以做成固定的，也可以做成和底板分离的；分离式外框可以做成只起外框作用的框架，和玻璃纤维滤纸高效过滤器一样（见图5上部），也可以做成扩散形风口，则兼有保护外框和风口两种作用（见图5下部）。
以上即构成Ⅰ型结构。
⑤Ⅱ型做法：高效过滤器和亚高效过滤器前面都应设前置预过滤器，一般为中效过滤器。本实用新型若用3mm厚长丝无纺布卷成自然卷，塞入丙纶纤维滤纸做的滤管中，上部止于帽塞下端，下部离滤管底有一点距离，否则要把滤管撑破。这种无纺布卷即起到中效过滤器的作用，又可代替帽塞上的单翼片起支撑作用，故而也就简化了帽塞。这就是Ⅱ型结构。
对Ⅰ型亚高效过滤器试验结果表明，在截面积为484mm×484mm，厚度为220mm，和风量为1000m3／h这些标准条件下：
①效率：钠焰法95％至99％，相当于计重效率100％；
②阻力：5～6mm水柱
③对大肠杆菌过滤效率为99.9％以上，对大气菌过滤效率几为100％。
本实用新型和现有技术相比具有的特点是：
①阻力小。虽然滤管总面积约为折摺形滤纸总面积的30％多，但所用滤纸阻力只有玻璃纤维滤纸的1／7～1／8，所以整个滤料阻力比折摺形小得多。同时本实用新型的结构阻力也要比带分隔板的折摺形小。对于1000m3／h风量的标准型过滤器，本实用新型结构阻力实验证明不超过1.5mm水柱，而折摺形的达7～15mm水柱。因此本实用新型比相应效率的折摺形阻力可降低1／2～3／4，可以适应小风机的不高的压头。因为一般小风机压头只有25～35mm水柱，按常规应考虑粗、中、高（亚高）三级过滤器的1倍阻力来选用风机，其中粗效过滤器初阻力约4～7mm水柱，显然是不行的。对于被大量应用的局部净化设备，都配有小风机，往往为压头不足所困扰。另外，随着人和生产的对洁净的要求普遍提高，在空调器上要加装亚高效或高效过滤器（例如电子计算机房过去即使安空调器，但无净化措施，所以空调结果，在灰尘方面比不空调还脏），而空调器的出口余压很小，使选用过滤器困难很大。有了本实用新型的过滤器，就可以满足这一要求了。
②不用胶封，既有利于降低成本，又利于防漏。由于在滤纸折摺端大面积胶封很难封严，所以过滤器本身在此处的渗漏者很多。安好以后检漏和堵漏都很困难；如果在滤纸表面特别是折摺内部的表面破了，除了破得很小的还可修补外，只好抛弃整个过滤器。试验表明，本实用新型滤管烫边后很结实，撕不开。每只过滤器可省2公斤左右的密封胶。由于帽塞和孔眼皆是模具冲压成型，可以做到很好的配合，所以试验表明帽塞只要一般压紧即可密封，在帽沿又涂上两遍油漆，或者拨松帽塞对测定结果都无影响。说明密封满足要求。

③结构、工艺简单，成本低。整个过滤器就是一块底板加上若干滤管。外框如仅作为保护、安装用框架，则除第一次购买时可连框购进，以后只需换带滤管的底板；对于安装维护力量强的单位甚至可以自换滤管，连底板都不再买。外框如做成风口，还可为使用单位省去另购风口的钱。底板除第一次模具费外，因有几百个孔，所以材料消耗很低，成本也就降低了。三百余只帽塞目前若小批量生产每个约6分钱，大批量时还可降低20％以上；滤纸需4m2多一些，大约14元。加上不用胶，无分隔板，所以整个Ⅰ型亚高效过滤器在目前小批量生产时只需卖90元（外框另卖20余元）。Ⅰ型高效过滤器最多比此贵10元。而亚高效和中效结合在一起的Ⅱ型只比Ⅰ型多花十余元成本，而省去了一只中效过滤器的费用。

原文来源：//jqmianyi120.com/