用于气态流体的集尘器及用于制造该集尘器的方法与流程

具体参照处理气态流体的工业机器(集尘器)，该气态流体通常为被工业转换过程污染的空气，其中空气中存在的灰尘占决定性的显著百分比，该百分比远高于环境空气中正常存在的灰尘。这些机器的使用功能是处理污染的工业空气，以使其适于排放到大气中和/或排放到封闭的工作环境中。

具体地，但非排他地，本发明涉及一种能够用于从气态流体中去除灰尘的集尘器，该气态流体由包含在装载筒仓时或在例如通过混合器、输送机、包装机、定量给料器、热或机械切割机和/或类似物执行的转换、移动、切割或其他工业加工的过程期间产生的灰尘的空气组成；这些气态流体不能排放到大气中或者不能在没有预先去除它们所包含的灰尘的情况下重新使用。

所讨论的集尘器具有甚至可以是几立方米的总体积，这些集尘器通常是用一个或多个过滤组件来实现的，在这些过滤组件中的每个中存在多个过滤元件。

过滤元件具有各种形状和尺寸；通常，这些元件具有管状延伸部和大约50厘米或更长的长度。

在它们的工业应用中，这些集尘器处理含有细小灰尘(即具有的粒径在约0.5微米至1000微米的范围内、具有的浓度在约0.5gr/m³至500gr/m³的范围内的灰尘)的空气。

更详细地，在颗粒污染物领域，空气净化装置被分成两个基本组：空气过滤器和集尘器。空气过滤器设计成去除在大气中发现的低灰尘浓度。它们通常用于通风、空调和加热系统，其中灰尘浓度很少超过每千立方英尺空气1.0格令，并且通常远低于每千立方英尺空气0.1格令。

集尘器通常设计用于工业加工，其中对于每立方英尺空气或气体，待清洁的空气或气体具有从小于0.1变化至100格令或更大的污染物浓度。

因此，集尘器能够处理比空气过滤器为此而设计的浓度大100-20000倍的浓度。

由于待过滤空气中的灰尘量大，集尘器的过滤元件容易很快堵塞；因此，这些集尘器必须与自动或半自动类型的定期清洁系统结合(清洁系统的干预由操作者自行决定且不由软件管理)。

从最初的圆柱形织物套筒到目前由褶纸制成的椭圆形状，现有技术已经看到设计成通过集尘器本身的单位体积来增加暴露于污染空气流的过滤表面的实施例的持续发展，这具有尺寸和成本优势。

目前已知的集尘器具有多个管状过滤元件，这些管状过滤元件具有圆形、椭圆形或多边形横截面，这些管状过滤元件具有一个开口端和一个封闭端以便具有仅污浊空气由此进入的一侧以及仅清洁的过滤空气由此离开的一侧。这些过滤元件的外壳，其是过滤表面，可以由各种类型的织物或纤维素制成，并且可以是光滑的或具有褶皱；褶皱增加了标称过滤表面积，但是它们通常在它们的尖端中限定灰尘能隐藏的部分。这使得有效过滤表面积有时显著小于标称过滤表面积。事实上，褶皱元件的尖锐边缘是粘附灰尘和形成阻碍空气通过的显著团块的起点。

除了减小可用于空气的过滤表面积之外，在褶皱中保持的灰尘在食品应用中是特别危险的，在这些食品应用中，由于细菌负荷增殖的风险，灰尘积聚是非常不利的；对于可能会被包装的所有灰尘来说，褶皱也不是很有用。在任何情况下，这些集尘器中没有一个适合于过滤湿灰尘，更不用说液体。

根据集尘器的工作模式，待除尘的气态流体可以进入过滤元件的开口端，或者无尘的气态流体可以从过滤元件的开口端排出；在前一种情况下，灰尘沉积在过滤元件的内表面上，而在后一种情况下，灰尘沉积在过滤元件的外表面上。

在现有技术的集尘器中，过滤表面通常与过滤元件内部或外部的加强结构相结合，其目的是，在集尘器的操作过程中防止过滤元件的任何变形，该变形将减小暴露于必须从中去除灰尘的流体流的过滤表面积。

这些集尘器的结构必须面对其典型和特定的问题，如上所述，这些集尘器的结构具有相当大的尺寸且必须过滤大量的气态流体。例如，希望增加有效过滤表面与过滤器的体积之间的比率，即，如果与具有相同尺寸的相同类型的其他过滤器相比，希望增加过滤效率；此外，还需要尽可能地减少用于这些集尘器的操作和清洁的能量消耗。

要面对的另一个问题是，相对于在现有技术的集尘器中发现的构造方法，简化了集尘器的构造。

在专利文献ep0350338、de3802190、us2006/0070364中公开了一些已知的过滤器。这些文献涉及旨在用于汽车领域的过滤器，这些过滤器被设计成当相应的过滤材料脏得超过可接受的限度时被更换，或者可能地在过滤材料已经从相应的支撑件上拆卸下来之后手动清洁。

在ep0350338、de3802190、us2006/0070364中公开的过滤器不适合在处理气态流体的工业机器中使用，过滤材料在工业机器中比在汽车领域中脏得快很多。

本发明的目的是提供一种以比已知的相同类型的集尘器更好的方式解决现有技术的上述问题的集尘器。

本发明的一个优点是，提供一种相对于其有效过滤表面积具有减小的尺寸的集尘器。

本发明的另一个优点是，允许通过尺寸减小且在低能量损耗的情况下操作的清洁系统进行有效清洁。

本发明的另一个优点是，具有显著坚固性和强度的结构，该结构可以相对于待净化环境安装在任何位置，从而产生各种优点：更轻、更紧凑的尺寸、与加工机器或工业系统更好地形成一体。

本发明的另一个优点是，提供一种用于制造所述集尘器的简单且快速的方法。

这些目的和优点以及其他通过由所附权利要求表征的本发明来实现。

通过以下对所讨论的方法的步骤以及所讨论的集尘器的一个实施例的详细说明，本发明的其他特征和优点将变得清楚明白，这些详细说明仅通过附图中的非限制性示例来展示，在附图中：

·图1示出了从没有外壳的所讨论的集尘器的过滤组件上方观察的透视图；

·图2示出了从所讨论的集尘器的过滤组件的下方观察的透视图；

·图3示出了沿着图1的轨迹iii-iii的平面截取的所讨论的集尘器的过滤组件的横截面；

·图4示出了沿着图3的轨迹iv-iv的平面截取的所讨论的集尘器的过滤组件的横截面；

·图5示出了沿着图3的轨迹v-v的平面截取的所讨论的集尘器的过滤组件的横截面；

·图6示出了两个波纹板的透视图，这两个波纹板具有在它们连接以形成所讨论的集尘器的一排过滤元件之前由′ω形的重复限定的截面。

所讨论的集尘器用于从含有细小灰尘的气态流体中去除灰尘；特别地，该集尘器用于从含有具有的粒度在从约0.5微米至1000微米的范围内的细小灰尘的空气中去除灰尘。这些集尘器能够从在具有浓度在从约10mg/m³至2000mg/m³的范围内的灰尘的情况下被工业转换过程污染的流体(特别是空气)中去除灰尘；由于存在大量灰尘，这些集尘器总是与周期性自动或半自动清洁系统相结合。

在所讨论的集尘器中，存在一个或多个过滤组件1，每个过滤组件具有多个过滤元件2，这些过滤元件具有管状延伸部且在一端封闭。过滤元件由已知类型的半刚性过滤材料(诸如非织造织物或纤维素)制成。

在以下描述中，将参考笛卡尔轴线x、y、z的系统，其中轴线z标识过滤元件的纵向(即它们的长度)，而轴线x和y定义垂直于该方向的平面，即包含过滤组件的横截面的平面。

在所讨论的集尘器中，同一过滤组件的所有过滤元件2保持沿着平行于它们的长度的方向彼此紧密接触，以便在它们之间封闭用于气态流体的流动通道3，这些流动通道3被这些过滤元件的外壁侧向地封闭；过滤元件2和流动通道3的横截面总体上限定了过滤组件1的横截面，它们是过滤组件的一部分，作为封闭的几何图形的二维重复。对于集尘器的操作，如下面将更好地描述的，流动通道3在与过滤元件封闭的端部相对的端部封闭。

每个过滤组件1包括至少一个基本过滤单元，该基本过滤单元又包括保持彼此接触的四个过滤元件2，在这些过滤元件的侧壁之间限定了流动通道3；相互垂直连接的基本过滤单元的组件限定了可具有各种形状和尺寸的过滤组件的总体积。

通过插入间隔区段4提供至少一些过滤元件2的连接是非常有效的；这些间隔区段4沿着它们所连接的过滤元件的整个长度延伸，并且具有使得流动通道3的横截面积增大的宽度，以便优化气态流体从脏污区域到净化区域的流动，同时允许较低的通道阻力。存在于脏污区域中的较低的通道阻力和较低的残余压力意味着更容易从过滤表面去除灰尘并因此改进了清洁。

在所讨论的集尘器中，过滤元件2具有优选为圆形但可以是槽形或椭圆形的曲线横截面；一些过滤元件通过布置在过滤元件的母线上的上述间隔区段4而彼此牢固地连接；因此，形成了过滤元件行，这些过滤元件行彼此间隔开并沿着x轴线延伸。沿着x轴线延伸的彼此间隔开的这些过滤元件行沿着y轴线的方向并排布置并保持彼此接触，使得每个过滤元件沿着其母线与相邻行中的过滤元件的母线接触。这种构造允许过滤组件非常有效地操作；特别地，当包含灰尘的流体通过过滤元件的开口端进入过滤元件中并通过过滤表面离开时，在灰尘已经保持在过滤元件的内表面上之后，该操作是有效的，以流入各种流动通道中，没有灰尘的流体通过该流动通道排放到大气中。事实上，通过这种构造，从操作的观点和从构造的观点来看，各种过滤元件之间的接触表面被优化；这些接触表面沿z轴线延伸且被限于每个过滤元件四个母线。各种元件之间的接触表面具有不允许有效过滤并导致有用过滤表面减小的两倍厚度。在所讨论的集尘器中，如上所述，这些“双面”被减小到最小，因为它们的宽度被设计成仅在各种过滤元件之间具有紧密接触。

过滤元件的曲线部分还避免了存在于起褶的过滤元件中的灰尘会积聚的区域。

属于沿x轴线延伸的各行的过滤元件在结构上通过连接各元件的间隔区段4保持接触。通过沿着接触母线进行胶合或焊接，或者如下文将更好地描述的，通过保持各行的过滤元件彼此压靠的机械约束，各行的过滤元件保持与相邻行的过滤元件接触。

对于过滤组件，具有多边形底部(特别是如图中所示的矩形或方形底部)的平行六面体形状是特别有效和容易构造的。这些过滤元件的横截面的直径优选地包括在5毫米至30毫米之间，而存在于这些不同的过滤元件之间的轴线间在从用于沿着y轴线连接的过滤元件的直径的一倍到用于通过间隔区段4沿着x轴线彼此连接的过滤元件的直径的两倍的范围内；这些最后的轴线间的长度显然取决于各个间隔区段4的长度，其将为过滤元件的直径的0到1倍。过滤元件的长度与其直径之间的比率包括在15至100之间；特别有利的是，过滤元件的长度与其直径之间的比率包括在30至50之间。然而，已经证实，过滤元件的长度不超过1200-1500毫米是合适的。

相对于预先选择的过滤元件的直径和长度的尺寸，过滤组件的整个截面的最大尺寸取决于待获得的过滤表面的延伸范围。显然，过滤组件的尺寸必须与可用于放置它们的空间相容；在任何情况下，上述过滤组件的构造提供了由该组件占据的体积与所获得的有用过滤表面的延伸范围之间的优异比率。

不管下面将要描述的过滤组件的其它部件的存在以及执行特定功能的过滤组件的其它部件的存在，所讨论的过滤组件的结构保证了优异的刚性性能，而不必插入任何类型的支撑件或框架。过滤元件不仅是自支撑的，而且能够依次完成结构任务。其对动态清洁应力的响应是优异的。这种结构对于横向和纵向平面上的弯曲以及竖直方向上的压缩都是固有刚性的。

每个过滤组件1包括头部和封闭底部，所述头部和封闭底部执行封闭过滤元件和流动通道的端部的功能。具体地，存在头部5，该头部布置在该过滤组件的一端处并包括用于这些过滤元件2的封闭端的封闭盖5a、以及用于这些流动通道3的开口端的开口5b；还存在封闭底部6，该封闭底部布置在该过滤组件的另一端处并包括用于流动通道3的封闭端的封闭盖6a、以及用于这些过滤元件2的开口端的开口6b。头部5和封闭底部6由弹性体或塑料聚合物材料制成。

头部5和封闭底部6的存在使得在不同排的元件之间不需要任何胶合或焊接；封闭盖5a和6a防止多排过滤元件的移动，特别是在y方向上的移动，其中这些封闭盖的相互位置相对于过滤元件和流动通道的截面尺寸固定和预定；因此，各排过滤元件总是保持沿着各个相互面对的过滤元件的母线彼此紧密接触。

然而，可以使用彼此分开的盖来封闭过滤元件和流动通道的端部；在这种情况下，不但在组件的构造中具有更大的复杂性，而且多排过滤元件还必须胶合或焊接。

在头部和封闭底部上，提供了用于输送气态流体的输送机，例如图中未示出的罩，这些输送机分别具有将包含灰尘的气态流体输送到过滤组件中并将不含灰尘的气态流体朝向外部输送的功能；输送包含灰尘的气态流体的输送机还具有在集尘器清洁步骤中收集从过滤表面分离的灰尘的功能。在包括多个过滤组件的集尘器中，输送机还执行用于将流体输送到各种组件中的分离器的功能。

在每个过滤组件1中还设置有外壳7，该外壳在头部和封闭底部之间延伸并封闭组件的所有过滤元件。外壳7在其内表面和位于过滤组件的外围的过滤元件的外表面之间限定用于气态流体的另外的流动通道3a。以这种方式，暴露在过滤组件外部的过滤元件的外表面也与存在污染空气的布满灰尘的区域隔离，使得外过滤表面也可用于集尘，从而形成用于清洁空气的相应流动通道。利用这种外壳，每单位体积的有效表面积密度进一步增加。该外壳还有助于增加组件压缩的刚性，因为不但具有其自身的刚性，而且它保持各个过滤元件在彼此之间被压缩。

由于过滤组件1浸没在布满灰尘的环境中，所以封闭底部6是一致的，以便不产生不能由自动或半自动清洁系统清洁的灰尘积聚区。因此，封闭底部6将遵循外壳7的外部轮廓。

集尘器还包括用于清洁过滤组件1的清洁系统。具体地，该清洁系统被配置成用于清洁其上沉积有灰尘的过滤组件1的部件。因此，如果待清洁的流体通过过滤元件的开口端进入过滤元件2中，并且在灰尘已经滞留在过滤元件2的内表面上之后清洁的流体从流动通道3排出，则清洁系统配置成清洁过滤元件2。

在一种替代的工作构型中，其中待清洁的流体进入这些流动通道3中并且清洁的流体从这些过滤元件2离开，该清洁系统替代地被配置成用于清洁这些流动通道3，在这些流动通道的内表面(即，在这些过滤元件2的外表面上)上已经沉积了灰尘。

清洁系统可以是气动型的。

特别地，清洁系统可以包括用于在滞留灰尘的过滤元件2的过滤表面上分配一股或多股压缩空气射流的吹送装置。这些空气射流相对于待处理的流体逆流地作用在过滤表面上。

这种清洁系统可以与动态装置(即振动装置)相结合，该动态装置有助于从过滤表面分离灰尘。

作为替代方案，吹送装置可以包括多个分配元件，每个分配元件被适配成适合于插入待清洁的部件中(即，在过滤元件2内部或替代地在流动通道3内部)的管道，以便相对于待清洁的流体逆流地将低压空气射流直接分配在待清洁的部件上。

作为替代方案，清洁系统可以是机械式的。

在这种情况下，清洁系统可以包括振动装置，其用于引起支撑过滤元件2的结构(特别是金属结构)的振动。因此，也致使相应的过滤表面振动，这导致灰尘颗粒从过滤表面脱离。

还可以使用冲击清洁系统，即设置有具有显著质量的元件的清洁系统，该元件被加速直到其具有动量，从而在支撑过滤元件2的结构上引起碰撞。然后该结构开始运动，直到相应的过滤表面被清洁。

为了改善清洁效果，碰撞也可以重复一次以上，但是它明显不同于连续地引起振动的振动装置。此外，基于振动装置的系统通过其与结构的连接将动态效应传递给结构，而没有冲击现象。

清洁系统是周期型的，即它不连续地作用在过滤组件1上，而是仅在预设时刻干预。

清洁系统可以是自动型的，即包括清洁装置和软件，该软件除了启动清洁装置之外，还决定何时必须启动清洁装置。

替代地，该清洁系统可以是半自动型的，即设置有清洁装置，该清洁装置的干预由操作者决定，而不是由软件管理。

在任何情况下，该清洁装置被配置成作用在处于组装构型中(即在其中过滤元件2和流动通道3的横截面总体上限定该过滤组件的符合封闭的几何图形的二维重复的横截面的构型中)的过滤组件1上。

具体地，该清洁系统被配置成当各排过滤元件2至少在轴线y的方向上彼此接触时作用在过滤组件1上。在一些情况下，可以在已经移除头部5和/或封闭底部6之后启动清洁系统，但是不需要移除外壳7，也不需要分离各排过滤元件2。

这使得过滤组件1的清洁操作特别简单且快速。

如上所述，所讨论的集尘器可以具有一个或多个过滤组件；下面将描述的用于制造这些过滤组件的方法是非常简单的。

使半刚性过滤材料(诸如像非织造织物或纤维素)的板材永久性地变形，以便获得具有由彼此连接的′ω形形态的重复限定的横截面的波纹板材8；然后，通过对这些板材进行胶合和焊接将以这种方式变形的两个板材以使得该′ω形形态的中空部分彼此面对的方式耦接，从而接合该′ω形形态的直线部分并获得彼此间隔开且通过由彼此接合的部分形成的间隔区段4连接的多排过滤元件。理论上，头部5、封闭底部6和外壳7的存在可以使得在形成各排元件的波纹板材之间进行胶合或焊接不是必须的，因为头部5、封闭底部6和外壳7的存在保持波纹板材的组件在其内部紧凑；然而，这种解决方案可能不能提供完全令人满意的操作，特别是对于食品。

为了获得过滤组件，然后通过在彼此面对的元件的母线上进行胶合或焊接或者通过保持它们被夹紧以确保各排元件之间的接触来使各排过滤元件接合，将各排过滤元件连接在一起。然后，过滤元件的端部和流动通道的端部例如用如上所述的头部和封闭底部封闭。

在该过滤组件中，使得必须去除灰尘的气态流体从过滤元件2的开口端进入；没有灰尘的流体从滞留固体颗粒的过滤织物排出，并通过流动通道3从过滤组件喷射。定期地，利用程序化的自动或半自动清洁系统来去除由过滤元件滞留的颗粒，以便释放过滤表面并允许从流体中正确地去除灰尘。

所讨论的过滤组件具有每单位体积的高过滤表面积值；因此，它允许在尺寸和成本方面获得显著的优点。此外，组件结构的刚性允许容易和快速的清洁操作。

过滤元件的结构允许污染的流体流入元件中而不遇到顶点或瓶颈，因此没有形成阻碍流体通过并减小有效过滤表面积的结块的危险。此外，间隔区段4的存在允许流动通道的截面增加，以便防止在过滤元件的出口处对于没有灰尘的流体的不希望的背压。