专利名称：改进的有效场极化介质空气净化器的制作方法
技术领域：
本发明大致涉及空气净化系统，具体涉及一种空气净化器，该类型的空气净化器使用静电场来极化介质和极化颗粒，以提高介质上的颗粒收集效率。
背景技术：
静电吸引的原理被使用了多年以增强污染物从气流中的去除。空气静电净化器主要分为三类静电沉淀器、无源静电过滤器(passive electrostatic filter)和有效场极化介质空气净化器(active field polarized media air cleaner)，这些空气静电净化器有时以不同的名称为人所知。静电沉淀器使颗粒带电，然后将该颗粒捕获到带相反电荷和/或接地的收集板上。无源静电过滤器(也被称为驻极体(electret))使用介质(或不同介质的组合)， 该介质(或不同介质的组合)通过一些处理和/或固有性质的组合而具有静电电荷。进入带静电电荷的过滤介质中的颗粒被吸引到具有相反静电电荷的带电过滤材料上。有效场极化介质空气净化器使用由两个电极之间的电压差产生的静电场。介电的过滤介质被放置在两个电极之间的静电场中。介电材料是电绝缘体或者对电流具有高阻抗并且仍能存储电能的物质。介电材料可以将施加在该介电材料内的电场进行集中，因此是一种静电场的有效的支持物。所述静电场将介质纤维和进入的颗粒极化，从而提高所述介质和空气净化器的效率。过滤器的效率是从气流中除去特定粒径的或者一定粒径范围内的颗粒的百分比。另一种静电空气过滤器的设计公开在加拿大专利号为1，272，453的专利中，在该专利中，将一次性矩形滤筒连接到高压电源。该滤筒包括导电内部中心网，该中心网夹设在两个介电的纤维质材料(塑料或玻璃)层之间。该两个介电层则进一步夹设在两个导电材料外网之间。导电内部中心网被施加到高电压，由此在导电内部中心网与两个导电外网之间产生静电场，所述两个导电外网保持在相反电位或接地电位。高压静电场将极化两个介电的纤维层。空气净化器可以安装在各种结构和环境中，作为冷暖风空调(HVAC)系统的一部分，以及安装在独立的空气移动/净化系统中。在小型HVAC系统中(例如住宅和小型商用)，空气净化器面板经常安装在平板结构(垂直于气流)中或者有角度的过滤通道内。在大型系统中，多组空气过滤器通常布置在V型结构中，其中设置多个独立的过滤器以形成垂直于气流轴线的Z型折叠的过滤器
发明内容
本发明包含对有效场极化介质空气净化器的改进。空气动力学(aerodynamic)前罩根据本发明的一方面，有效场极化介质空气净化器的V型结构包括空气动力学前罩，用于连接相邻的有效场极化介质板型空气净化器的前边缘且面向气流。前罩提供了较低形式的气流阻力以降低过滤器静压降(对气流的阻力)。另外，空气动力学前罩的空腔可以将高压电源藏纳在空气动力学前罩内，为电气元件提供保护和绝缘。此外，前罩用作线框，用于高压和低压线在空气净化面板与相邻的空气净化模组之间穿设。后双铰接装置气密性根据本发明的另一方面，有效场极化介质空气净化器的V型结构包括后双铰接装置，用于连接相邻的有效场极化介质空气净化器的后边缘。后双铰接装置在相邻的有效场极化介质空气净化器之间提供有效密封，从而减少了相邻的有效场极化介质空气净化器间的漏气并提高了效率。用于极化介质空气净化器的改进电极根据本发明的另一方面，高压电极由导电型挤出塑料网或者其它类似材料制得， 提供了相当高的工作电压，从而提高了效率。电阻型中心网和可变高压电源根据本发明的另一方面，一个以上的有效场极化介质空气净化器可以共用一个高压电源。以这种方式，如果一个有效场极化介质空气净化器短路，中心网的电阻将限制来自高压电源的电流发生短路，从而允许共用相同电源的其它有效场极化介质空气净化器继续
正常工作。另外，高压电源可以制成可变的，从而可以选择最佳电压以提供最佳静电场而不发生电弧放电。介电的介质支撑框架根据本发明的另一方面，有效场极化介质空气净化器包括介电的介质支撑框架， 其在一侧具有凹槽或者搁架用以保持中心网和/或过滤介质，在另一侧具有突出物以便与保持导电外网的导电保持框架一起建立有效密封。介电的介质支撑框架允许中心网延伸到过滤介质的边缘而不与导电外网或导电保持框架之间发生短路或电弧放电，在整个过滤介质中产生更加均勻的静电场。由介电的介质支撑框架所提供的边框还防止了在中心导电网的边缘发生电晕火花。介电的介质支撑框架与导电的保持框架之间的有效密封减少了导电保持框架与过滤介质边缘之间的空气泄露(漏气)。介电的介质支撑框架能够由刚性或者柔性的塑料材料制造。平直的导电外网为了电极之间更均勻的距离，从而在整个有效场极化介质空气净化器中的更均勻的电场，相比于现有的有效场极化介质空气净化器的柔性外网，导电外网制造为相对来说更加平直。外网的平直性通过使用相比于介电过滤材料相对更加硬质的材料来实现。改进的高压触头现有的有效场极化介质空气净化器中的一个问题是高压探针与中心网接触处的面积。在典型的现有技术中，高压连接是通过使用探针或者夹扣在相对较小的面积上接触中心网(或者电极)而实现。在一些情况下，接触变得不可靠。这种结构的问题是经过一段时间，触点将会在电极上的接触区域发生电弧、火花和腐蚀，使得接触不稳定。随着腐蚀的加剧，将会恶化到不再接触的程度。本发明克服了该问题，通过各种手段保持空气净化器稳固，在电极的更宽的表面上通过盘和/或紧固件覆盖整个连接，使高压触头面积加大。虽然本发明的各种实施方式都是显示了高压触头区域为圆形，但是其它形状同样可行。此外，在高压探针区域容易发生火花电晕和/或电弧放电。为了减少在高压探针接触中心网的区域发生火花和电弧放电，将高压探针封装在高压护套内。
图1是根据本发明的布置在V型结构中的多个有效场极化介质空气净化器面板的立体图。图2是根据本发明的布置在V型结构中的多个有效场极化介质空气净化器过滤器的横截面图。图3是根据本发明的布置在V型结构中的多个有效场极化介质空气净化器过滤器的放大部分的横截面图，显示了将更换的过滤介质插入到下部过滤器保持框架内。图4是根据本发明的布置在V型结构中的多个有效场极化介质空气净化器过滤器的放大部分的横截面图，显示了将更换的过滤介质插入到上部过滤器保持框架内。图5是根据本发明的具有电阻型中心网且共用共同的高压电源的多个有效场极化介质空气净化器过滤器的示意图。图6是前罩的横截面图，该前罩用在根据本发明的布置在V型结构中的堆叠的有效场极化介质空气净化器过滤器的顶部或者底部。图7是根据本发明与图6中的前罩结合使用的铰接部分的横截面图。图8是前罩的横截面图，该前罩与根据本发明的布置在V型结构中的多个有效场极化介质空气净化器过滤器一起使用。图9是根据本发明的第一和第二有效场极化介质空气净化器与前罩的装配图。图10是根据本发明的双铰接装置的第一部分的横截面图。图11是根据本发明的双铰接装置的第二部分的横截面图。图12是根据本发明的第一和第二有效场极化介质空气净化器与双铰接组件的装配图。图13是根据本发明的双铰接组件的装配图。图14是根据本发明的与有效场极化介质空气净化器一起使用的导电保持框架的立体图。图15是根据本发明的与有效场极化介质空气净化器结合使用的保持夹或细长键的立体图。图16是表示根据本发明的介电的介质支撑框架的用途的装配图。图17是表示一种与本发明结合使用的保持夹或细长键的用途的装配横截面图， 保持夹或细长键将导电外网保持在导电保持框架中。图18是根据本发明的介电的介质支撑框架的横截面图。图19是显示根据本发明的高压探针和高压接触网的装配图。图20表示了根据本发明的介电的介质支撑框架的用途。
图21表示了根据本发明的包括高压探针和高压触头护套的硬质导电外网和导电保持框架。图22是装配图，表示了根据本发明第二实施方式的介电的介质支撑框架的用途。图23是装配图，表示了根据本发明第三实施方式的介电的介质支撑框架的用途。
具体实施例方式根据本发明布置在V型结构100中的多个有效场极化介质空气净化器面板(过滤器)显示于图1中。在这里，独立的过滤器面板101可以被称为“面板”、“过滤器”和/或 “空气净化器”。多个有效场极化介质空气净化器101被组织成多个堆叠模组102，每个模组102具有宽度W、高度H和深度D，其可以根据用途进行改变。具体地，图1中的V型结构 100具有8个堆叠模组102，每个模组具有8个独立的有效场极化介质空气净化器，因此共有64个空气净化器。一种典型的有效场极化介质空气净化器显示于图16中。第一纤维质介电材料垫 16A设置在中心网110的上方。中心网110的另一侧是第二介电过滤材料垫16B。通过适当的手段，比如粘结材料121A或者超声波焊接，第一介电过滤材料垫接合到介电的介质支撑框架120上。第一介电过滤材料垫16A的上方是第一导电外网12A。第二介电过滤材料垫16B的下面是第二导电外网12B。通过适当的手段，比如粘结材料121B或者超声波焊接， 第二介电过滤材料垫接合到介电的介质支撑框架120上。第一导电外网12A由第一导电保持框架116A固定。第二导电外网12B由第二导电保持框架116B固定。过滤介质本身包括介电的介质支撑框架120、第一纤维质介电材料垫16A、中心网 110和第二介电过滤材料垫16B。保持过滤介质的过滤器保持框架包括带有第一导电外网 12A的第一导电保持框架116A和带有第二导电外网12B的第二导电保持框架116B。操作中，高压电源108的一端连接到中心网110。高压电源108的另一端连接到第一导电外网12A和第二导电外网12B，其通常保持在接地电位。穿过图16中有效场极化介质空气净化器的介电过滤材料16A和16B的进入空气中的颗粒被其中的电场极化，并被吸附到第一和第二介电过滤材料垫16A、16B上。空气动力学前罩图1中独立模组102的横截面图显示于图2中。每个独立的有效场极化介质空气净化器110A、110B、110C、110D、110E、110F、110G和IlOH固定在V型结构中。在模组 102的前端，有多个罩将每个过滤器固定。具体地，在模组102的顶部和底部具有两个端罩104A和104B。在这两个端罩之间，有三个中间罩106A、106B和106C。罩的空气动力学 (aerodynamic)外形提供了较低的气流阻力，从而降低了过滤器的静态(空气阻力)。中心罩106C的详细图显示于图8中。活动盖107A通过燕尾榫接连接到罩106C 的主体上。活动盖允许电源108C(未按比例显示)的插入。这将电源108C中的电子器件与气流屏蔽开，并使之与外部的过滤器保持框架和系统外壳的接地表面绝缘。此外，中心罩 106C为低压线和高压线在面板或模组之间穿设提供线框或托架。中心罩106C包括第一连接点107B和第二连接点107C。端罩104A的详细图显示于图6中。端件109(显示于图7 中)通过燕尾榫接连接到端罩104A上。在本发明的其它实施方式中，燕尾榫可以是各种形状，比如“L”形或者“T”形，或者作为替换，可以不使用接合突出物，罩可以粘结、螺接或者以其它方式连接到过滤器保持框架上。空气动力学前罩连接到两个有效场极化介质空气净化器的过滤器保持框架上所完成的装配显示于图9中。第一和第二介电过滤材料垫16A、16B和中心网IlOA连接到介电的介质支撑框架120A上。介电的介质支撑框架120A固定在上导电框架116A和下导电框架116B之间。下导电框架116B通过燕尾榫接连接到中心罩106的连接点107B。类似地，第一和第二介电过滤材料垫17A、17B和中心网IlOB连接到介电的介质支撑框架120B上。介电的介质支撑框架120B固定在上导电框架116C和下导电框架116D之间。上导电框架116C通过燕尾榫接连接到中心罩106的连接点107C。中心空气动力学罩106在两个有效场极化介质空气净化器面板上提供了较低的气流阻力。此外，其降低了模组的装配时间。后双较接装置气密件在模组102的后部(图幻，多个双铰接装置固定每个过滤器。每个双铰接装置包括三个铰接件H1、H2和H3。如图3所示，第一铰接件Hl具有连接到上框架112A的第一连接点和连接到下框架112B的第二连接点。铰接件Hl具有枢轴点，允许下框架112B转动离开上框架112A，从而允许将更换的过滤介质插入到有效场极化介质空气净化器IlOG中。类似地，如图4所示，第二铰接件H2具有连接到上框架114A的第一连接点和连接到下框架114B的第二连接点。铰接件H2具有枢轴点，允许上框架114A转动离开下框架 114B，从而允许将更换的过滤介质插入到有效场极化介质空气净化器IlOH中。第三铰接件H3作为连接到第一铰接件Hl的第一连接点和连接到第二铰接件H2 的第二连接点。第三铰接件H3具有第三枢轴点，以便上部的有效场极化介质空气净化器 (112AU12B)能够作为一个单元相对于下部的有效场极化介质空气净化器(114A、114B)转动。在模组102的后部使用双铰接装置为彼此以不同角度安装有效场极化介质空气净化器提供了灵活性。模组102后部的双铰接装置还在过滤器的后部提供了良好的气密性， 与安装独立空气净化器的不同角度无关。通过双铰接装置在过滤器后部提供的有效密封 (positive seal)减少了漏气(blow by)，即部分气流经过了过滤器结构但没有经过过滤介质。本发明的双铰接装置进一步详细显示于图10、11、12和13中。每个铰接件通过塑性挤压成形，包括硬质塑料部分和柔性塑料部分。在图10中，第一铰接件具有第一连接点 140和第二连接点144。第一和第二连接点140、144可以围绕枢轴区144彼此相对转动。相比于枢轴区141更加柔性的材料(通常为塑料)，连接点140、144通常是硬质的塑料或其它材料构件。枢轴区141通常由柔性塑料制成，形成第一和第二连接点140和144围绕其转动的枢轴点。其它材料组合也是可能的，例如金属和橡胶。如图13所示，两个图10所示类型的铰接件用于和第三铰接件组合以形成本发明的双铰接装置。显示为140A的第一个所述铰接件具有枢轴区141A。显示为140B的第二个所述铰接件具有枢轴区141B。图13中的第三铰接件142A(还显示于图11中)具有第一连接点142和第二连接点145，它们围绕枢轴区143彼此相对转动。铰接件142A的第一连接点通过燕尾榫接连接到第一铰接件140A。铰接件142A的第二连接点通过燕尾榫接连接到第二铰接件140B。第一铰接件140A、第二铰接件140B和第三铰接件142A的组装形成本发明的双铰接装置。
图12显示了两个连接到双铰接装置的有效场极化介质空气净化器面板。第一过滤器面板115A的上导电保持框架116A和下导电保持框架116B连接到第一铰接件140A。具体地，第一过滤器面板115A的上导电框架116A通常是一种铝型材(或者其它合适材料)， 其形状形成有燕尾榫接连接到第一铰接件140A的第一连接点。第一过滤器面板115A的下导电框架116B是一种铝型材，其形状形成有燕尾榫接连接到第一铰接件140A的第二连接点。如将在其它地方描述的，框架116A、116B还可以由非导电材料制造。类似地，第二过滤器面板115B的上导电保持框架116C是一种铝型材，其形状形成有燕尾榫接连接到第二铰接件140B的第一连接点。第二过滤器面板115B的下导电保持框架116D是一种铝型材，其形状形成有燕尾榫接连接到第二铰接件140B的第二连接点。因此，第一过滤器面板115A的上导电框架116A和下导电框架116B可以围绕第一铰接件140A的枢轴点141A彼此相对转动。类似地，第二过滤器面板115B的上导电框架 116C和下导电框架116D可以围绕第二铰接件140B的枢轴点141B彼此相对转动。最后，通过使用本发明的双铰接装置，第一过滤器面板115A和第二过滤器面板115B可以围绕第三铰接件142A的枢轴点143彼此相对转动。作为替换，外侧框架部件116々、1168、116(、1160可以由管材或者“1/，形管材构造， 其通过成形、焊接或者以其它方式构造成基本为矩形的框架。然后，外网(图16中的12A、 12B)可以螺接、焊接或者以其它方式固定到该框架部件上。类似地，代替燕尾榫接，铰接装置和罩组件可以螺接、粘结或者以其它方式固定到框架的侧面。此外，上面公开的“燕尾榫” 可以是“T”形或“L”形或其它形状，其能够提供框架部件与前部的铰接装置或者与后部的罩之间的有效连接。改进的电极设计虽然在现有技术中表述了各种各样的透气性材料和栅格(例如用作中心网)，但是没有公开挤出塑料网。挤出塑料网由多种材料制造，其中最常用的是低密度或者高密度聚乙烯。挤出塑料网通常通过向塑料树脂中添加碳或其它物质而制成导电。产生的电导率根据使用的具体配方而可变和可控。还可以使用阻燃剂使材料适合于在有效场极化空气过滤应用中用作中心网电极。业已发现，从制造和操作方面考虑，挤出塑料网材料用作有效场极化介质空气净化器中的电极具有许多优点。挤出塑料网的主要优点来自于网部件的形状和形式(特别是在网孔周围不会形成锐利的边缘形状)。在电极之间使用高压电位时，有多种因素将影响电弧、火花和电晕放电及其发生的尖点。重要因素包括电极部件或纤维的形状、一致性、平直性和间距。锐利边缘、毛刺、纽结、零散的细毛或纤维、尖点等都将促使火花和电晕放电。因为其制造工艺，挤出塑料网基本没有这些缺陷。因此得到的中心网栅格允许最大的操作电压，因此允许最高的场强和最高的过滤效率。特别地，业已发现，由挤出塑料网制成的中心网能具有的操作电压要比渗碳泡沫高出20-30%，比铝网高出40%。虽然在本申请中低密度聚乙烯是一种很好的材料，因为其相当平直，但是基本上不具有尖锐特征(比如锐利边缘、毛刺、纽结、零散的细毛或纤维、尖点等)的其它材料也是适合的。电阻型中心网和各种高压电源图2中所示的空气动力学罩是中空的，每个中间罩106A、106B和106C中具有各自的高压电源108A、108B和108C。这三个高压电源108A、108B和108C由8个有效场极化介质空气净化器110A、110B、110C、110D、110E、110F、110G和IlOH共用。参见图5。应当注意， 可以是一个电源用于HVAC系统中的一个模组或者所有模组中的多个面板或者所有面板， 或者每个面板使用一个电源。目标是要在丰富操作(operational redundancy)与整个系统成本之间建立平衡。因此，本发明的布置是两个或更多个面板共用一个电源，而不会使一个面板对共用相同电源的其它面板的操作产生负面影响。根据本发明的一个方面，每个有效场极化介质空气净化器的中心网是电阻型的而非导电型的。如图5所示，8个有效场极化介质空气净化器110A、110B、110C、110D、110E、 110F、1 IOG和IlOH用电阻符号表示。具体地，高压电源108A连接到3个有效场极化介质空气净化器110A、1 IOB和IlOC的中心网。高压电源108B连接到2个有效场极化介质空气净化器IlOD和IlOE的中心网。最后，高压电源108C连接到3个有效场极化介质空气净化器 110F、1IOG 和 IlOH0在其中一个空气净化器的中心网短路接地的情况下，共用的高压电源与电阻型中心网和有效场极化介质空气净化器的组合使得过滤器仍然能够继续工作。例如，如果过滤器IlOH的中心网短路接地(如短路IlOS所示)，短路IlOS与高压电源之间的中心网部分的剩余电阻将允许高压电源108C继续工作。因此，即使过滤器IlOH的中心网短路接地，连接到相同电源的其它过滤器(即IlOF和110G)将继续工作。在现有技术中，如果中心网强导电，则一个中心网的短路将导致高压电源的电压失效，从而连接到该相同高压电源的所有过滤器都将失效。为了避免一个过滤器的中心网的短路导致其它过滤器失效，现有的过滤器结构要为每个过滤器提供一个电源。电阻型中心电极(网)可以由各种材料制造。例如，挤出塑料网或者渗碳泡沫或网。在本发明的另一实施方式中，中心网可以具有除臭性质，比如渗碳泡沫或网。此外，高压电源108A、108B和108C制造成可变的。S卩，电源108A向有效场极化介质空气净化器110A、110B和IlOC提供的输出电压可调。类似地，电源108B向有效场极化介质空气净化器IlOD和IlOE提供的输出电压可调。以类似的方式，电源108C向有效场极化介质空气净化器110F、1 IOG和IlOH提供的输出电压可调。用于有效场极化介质空气净化器的中心网的高压电位可调可以优化静电场强度。 一般而言，出现电弧之前可能的最高电压是最理想的选择。然而，可能的最高电压取决于多种因素，比如海拔高度和湿度。如果过滤器安装在海平面位置，则较高电压是理想的。相反，在较高的海拔高度则较低电压是理想的。最佳电压还与湿度有关。在干燥气候中，可以为过滤器施加较高电压而不会出现电弧。在出现较高湿度条件的气候中，为防止电弧而采用较低电压是理想的。高压电源108A、108B和108C的可调性允许在合适的海拔高度和气候条件下选择最佳的静电场。此外，电弧电压是材料(带电的电极和介质的材料)的函数。 电源的可变性还允许根据所用的材料对电压进行优化。介电的介质支撑框架根据本发明的介电的介质支撑框架120的横截面图显示于图18中。该介电的介质支撑框架通常通过挤出成形的方式形成，包括垂直凸缘120A和120D。该介电的介质支撑框架120还包括水平凸缘或搁架120C1和120C2。水平凸缘或搁架120C1和120C2形成凹槽122。与凹槽122相反的是突出物124，该突出物124的两侧具有柔性翅片126。图16显示了本发明的介电的介质支撑框架在有效场极化介质空气净化器中的使用。介电的介质支撑框架120的第一功能是允许有效场极化介质空气净化器中的中心网 110 一直延伸到过滤介质的边缘。介电的介质支撑框架120的另一功能是防止向上下导电保持框架116A、116B电弧放电，并减少中心导电网110边缘处的电晕火花。为了实现这些功能，中心网110被固定在介电的支撑框架120的形成凹槽122的搁架120C1、120C2之一上。根据本发明的介电的介质支撑框架120X的一种替换实施方式显示于图22中。代替凹槽，该介电的介质支撑框架120X具有单一的水平凸缘或者搁架120Z。第一介电过滤材料垫16A、中心网110和第二介电过滤材料垫16B置于该搁架120Z上。通过适当的手段，比如粘结材料121X或者超声波焊接，第一介电过滤材料垫连接到该介电的介质支撑框架120上。根据本发明的介电的介质支撑框架120Y的另一种替换实施方式显示于图23中。 在图23中，没有使用粘结材料(图16中的121A和121B，或者图22中的121X)。凹槽122Y 形成为足够大，以便第一介电过滤材料垫16A、中心网110和第二介电过滤材料垫16B定位在该介电的介质支撑框架120Y的凹槽122Y中。作为替换，介电的介质支撑框架(图16中的120)和上下导电保持框架(图16中的116A、116B)的绝缘/导电特性可以颠倒。也就是说，介质支撑框架120可以是导电的 (或者不是完全的绝缘体)，而上下保持框架116A、116B则可以为绝缘体(即介电的或非导电的材料)，或者可以通过在保持框架的接合表面周围设置保持夹套(clip wrap)或者为其提供绝缘材料而使其绝缘。对于后者，介质支撑框架120可以省略夹设在非导电和/或绝缘的上下保持框架116A和116B之间的中心网110。介电的介质支撑框架的第二功能是在上导电保持框架116A与下导电保持框架 116B之间形成有效密封。对于后一个目的，介电的介质支撑框架的突出物IM和柔性翅片 1 在上导电保持框架116A与下导电保持框架116B之间形成有效密封。可替换地，介电的介质支撑框架上的突出物可以压紧到上导电保持框架116A上和/或下导电保持框架116B 上，而不是压设在上下导电保持框架116A、116B之间。通常，突出物IM可以是能够在介质支撑框架120与保持框架116A和/或116B之间建立有效密封的任何形状。平肓的导电外网第一导电外网12A由上导电框架116A保持固定。第二导电外网12B由下导电框架116B保持固定。出于清楚的原因，分别将外网12A和12B保持到上下导电框架116A和 116B上的保持夹(图15和图17中的118)在图16中被省略。图15中示出了保持夹118 的横截面图。如何将保持夹118与导电框架116装配在一起的详细图显示于图17中。首先，将导电外网12插入到导电保持框架116的凹槽中。然后，将保持夹118转动到一定位置。保持夹118将导电外网12保持在导电保持框架116内。保持夹118是一种沿框架的整个长度延伸的长条键。导电外网12 (图17中)由足够坚固的材料制造，从而能够在置于纤维质介电材料垫(图16中的16A或16B)上时基本平直。导电外网12允许空气从中流过。导电外网12 可以由穿孔的实心板材或者网状板材制造，例如钢丝网。钢丝网是一种切割出缝隙并将缝隙向外拉开而使缝隙展开以形成气流通道的板材。导电外网12A、12B相比于纤维质介电材料垫16A、16B相对较硬，将介电材料压紧以防止弯曲或“枕型”效果。因此，当导电保持网116A和116B在介电过滤材料垫16A和16B 周围闭合时，导电外网12A和12B基本平直且彼此基本平行。基本平直的导电外网12A、12B在有效场极化介质空气净化器中提供了更加均勻的场。在现有技术中，外网弯曲成枕头形状，此时最大高压受到最小间距(通常是边缘附近)的限制。在现有技术中，有效场极化介质空气净化器中间部分的大部分网区距离中心网比较远(相比于边缘附近的区域)，因此减弱了静电场，从而降低了过滤器的效率。相比于现有技术，本发明的静电场在整个过滤介质中更加均勻，并且能够保持在较高的电压，因此能够支持更强的静电场。改讲与中心网的高压接触如图16所示，高压电源108的第一端连接到中心网110。在现有技术中，高压探针将穿过导电外网，刺入纤维质介电材料垫16A或者在两个垫16A和16B之间滑动，通过压在中心网110上以便接触。这种接触常常不可靠。如果高压探针没有与中心网接触，则不会在介电过滤材料垫16A、16B之间产生静电场，大大降低了过滤器的效率。此外，高压探针的尖端经常会导致导电外网12A、12B产生电晕火花和/或电弧放电。此外，因为中心网材料通常是稀疏的和透气性的，因为接触面积相对较小，因此电弧放电将会导致中心网腐蚀而不再接触。根据本发明，在高压探针接触区域将导电盘连接到中心网。参见图19。增加中心网的接触面积允许使用更加弹性的材料，此外允许增加与带电电极(中心网)的接触面积。当使用相对稀疏的过滤介质材料时，可以采用刺入的或穿设的高压探针，并且盘可以位于中心网的任意一侧。但使用更致密的过滤介质时，优选将一个导电盘压在密度较高的过滤介质上，将另一个导电盘压在中心网上。这两个导电盘可以彼此机械连接和电连接。根据本发明，由高压护套保护以便与中心网可靠接触的高压触头显示于图19中。 铆钉136穿过中心网13上的孔。导电盘133(例如钛)将铆钉136固定到中心网13上，在铆钉136与带电电极或中心网13之间提供良好连接。可替换地，第二金属盘能够置于铆钉头的下面。在本发明的另一实施方式中，高压探针130穿过导电外网12A，并终止于高压触头 134。绝缘的介电材料高压护套132A包围高压触头134。类似地，绝缘的介电材料高压护套 132B包围铆钉136的下端和金属盘133。可替换地，高压探针可以从导电外网116A、116B 的下侧穿设。图19中过滤介质的俯视图显示于图20中。介电的介质支撑框架120包围介电过滤材料垫16A。铆钉或者连接装置136穿过介电过滤材料垫16A。图19中保持过滤介质的框架的俯视图显示于图21中。四个导电的外侧过滤器保持框架件116和塑料端盖1 形成保持导电外网12的框架。高压触头134位于绝缘的高压护套132A内。操作中，当导电的外侧过滤器保持框架116A和116B(图19)在过滤介质(120、 16A、13和16B)周围闭合时，高压触头134接触铆钉136头。此外，高压护套132A和132B 压紧介电过滤材料垫16A和16B。高压触头134确保与铆钉136头之间的可靠连接。绝缘的高压护套132A、132B减少了高压触头134尖端的电晕火花。此外，绝缘的高压护套132A、132B降低了高压触头134向导电外网12A和12B电弧放电的机会。
高压触头134通常由硬质钛或者其它弹性材料制造。在与铆钉136头接触中，中心网13可以稍微弯曲。可替换地，高压触头134可以是弹性触头以减少中心网13的挠曲。 中心网13上接触区136的替换结构包括中心网13上侧的导电盘，一对导电盘，其中一个位于中心网的上侧，另一个位于中心网的下侧，使用紧固件穿过中心网将两个盘保持在一起。 关键点在于高压探针134的刚度或者外部的导电外网的刚度或者二者结合，要实现高压探针134与盘或盘/铆钉组合136之间的有效的机械接触。结果是牢固的接触不会由于振动、 或者介质的移动或者中心网(电极)的移动而减弱。
权利要求
1.一种过滤介质，包括第一介电过滤材料垫；第二介电过滤材料垫，基本上与所述第一纤维质介电材料垫具有相同的形状和面积；设置在所述第一介电材料垫与所述第二介电材料垫之间的中心网，所述中心网基本上与所述第一介电材料垫和所述第二介电材料垫具有相同的形状和面积；以及介电的介质支撑框架，该框架具有内侧和外侧，所述内侧封装所述第一和第二介电材料垫，所述过滤器支撑框架在内侧上具有搁架，用于将所述中心网保持在所述第一和第二介电材料垫之间；其中，所述介电的介质支撑框架进一步包括位于其外侧上的突出物。
2.根据权利要求1所述的过滤介质，其中所述介电的介质支撑框架进一步包括从所述突出物上延伸的柔性翅片。
3.根据权利要求1所述的过滤介质，该过滤介质用在有效场极化介质空气净化器中， 所述有效场极化介质空气净化器进一步包括第一导电外网；第一导电保持框架，用于保持所述第一导电外网；第二导电外网；第二导电保持框架，用于保持所述第二导电外网；所述第一和第二保持框架基本相互平行地设置在所述介电的介质支撑框架的任一侧， 使得所述介电的介质支撑框架的外侧上的所述突出物基本上与所述第一和第二导电保持框架接触并且保持在所述第一和第二导电保持框架之间。
4.根据权利要求3所述的过滤介质，其中所述第二导电外网包括穿过所述导电外网的高压探针；和接合到所述第一导电外网的绝缘护套，所述绝缘护套包围所述高压探针。
5.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述高压探针包括弹性触头。
6.根据权利要求4所述的过滤介质，进一步包括连接到所述中心网的触头，所述触头定位成接触所述高压探针。
7.根据权利要求6所述的过滤介质，其中所述触头包括具有头和柄的紧固件，所述柄穿过所述中心网，所述紧固件的所述头与所述高压探针接触。
8.根据权利要求7所述的过滤介质，进一步包括设置在所述紧固件的柄上的金属盘， 所述金属盘与所述中心网接触。
9.根据权利要求4所述的过滤介质，进一步包括连接到所述第二导电外网的第二绝缘护套，所述第二绝缘护套与所述第一绝缘护套相对设置。
全文摘要
有效场极化介质空气净化器中的改进，包括空气动力学前罩以降低静态空气阻力，后双铰接装置以减少漏气，电阻型中心网以允许共用高压电源且同时降低电弧发生几率并允许更高的工作电压，介电的介质支撑框架以产生更均匀的静电场并减少漏气，同时降低中心网边缘处的火花电晕和/或电弧的发生几率，基本平直的导电外网以在整个过滤介质中产生更均匀的静电场，以及高压护套以减少高压探针与中心网接触位置的高压电弧放电和电晕火花。
文档编号B01D39/14GK102500166SQ201110319039
公开日2012年6月20日 申请日期2006年12月29日 优先权日2005年12月29日
发明者B·H·克普纳, F·怀泽, G·R·萨默斯 申请人:环境管理联合公司