Результат интеллектуальной деятельности: ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к области сорбционной техники и предназначено для очистки воздуха от токсичных веществ в кабинах или салонах всех видов автотранспортных средств, а также может быть использовано в жилых и промышленных помещениях.

Известно устройство для отопления и кондиционирования воздуха автомобиля (патент Франции №2789018, класс В60Н 1/100, дата публикации 04.08.2000 г.), содержащее воздушный фильтр, расположенной в воздухозаборнике, воздуховод, который соединяет выходное отверстие воздухозаборника и входное отверстие вентилятора. К недостаткам этого технического решения можно отнести сложность устройства и большие габаритные параметры.

Известен способ очистки атмосферного воздуха, нагнетаемого в замкнутые помещения или транспортные средства, и устройство для его осуществления (патент РФ №2064136, класс F24F 3/16, В60Н 3/06, дата публикации 20.07.1996 г.). Способ и устройство предназначены для получения воздуха, пригодного в санитарном отношении для дыхания людей. Воздух от пыли фильтруется в две ступени, после чего кондиционируется до заданной температуры, проходит химическую очистку и через высокоэффективный фильтр подается в помещение или салон транспортного средства. Устройство обладает универсальностью, объединено с кондиционером воздуха, в результате чего сложно по конструкции и имеет большие массогабаритные характеристики, которые не всегда оправданы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является фильтр для очистки воздуха (пат. РФ №2336929, кл. В01D 46/00, дата публикации заявки 20.02.2008 г.). Фильтр включает два фильтрующе-очищающих элемента, расположенных в корпусе фильтра в виде слоев, заполненных пылеулавливающими фильтрующими материалами, сорбентами, поглотителями. Фильтр выполнен разборным, состоящим из двух отдельных корпусов, каждый из которых состоит из газонепроницаемых боковых стенок. В первом по ходу движения воздушного потока корпусе фильтра размещен фильтрующий материал в виде гофрированной фильтрующей бумаги. Во втором корпусе размещено два слоя, из которых один заполнен сорбентом из угля или его модификаций, а второй слой заполнен поглотителем из перманганата калия, кальция или бария.

Этот фильтр принят за прототип предлагаемого изобретения. Недостатками прототипа являются меньшие, чем у предлагаемого изобретения, пылеемкость и эффективность очистки воздуха от аэрозолей и газообразных токсичных веществ.

Задачей предлагаемого изобретения является создание фильтра с повышенной пылеемкостью и эффективностью при минимальных сопротивлении воздушному потоку и массогабаритных характеристиках.

Технический результат заключается в существенном увеличении пылеемкости и эффективности фильтров, а также в возможности замены фильтрующей кассеты при эксплуатации. Кроме того, предлагаемая конструкция фильтров существенно упрощает технологию, позволяет механизировать процесс их производства при минимальных затратах ручного труда.

Указанный технический результат достигается предложенной конструкцией фильтра для очистки воздуха, содержащей корпус с расположенными в нем по ходу воздуха фильтрующей и поглощающей кассетами, поджатыми к дну корпуса, причем фильтрующая кассета содержит расположенные между сетчатыми крышками два слоя фильтрующего материала объемного типа, состоящие из полиакрилонитрильных и полиэфирных волокон в соотношении 1:1, при этом второй слой содержит ультратонкие волокна в количестве 1-6% от его веса и диаметром 2,0-4,5 мкм из волокнообразующих полимеров, расположенных на его поверхности и несущих на себе электрические заряды, а поглощающая кассета заполнена смесью зерненых поглотителей в соотношении 1:1, состоящей из хемосорбента, представляющего собой активную окись алюминия, пропитанную перманганатом калия в количестве 8-10% вес., и активированного угля с микропористостью 0,35÷0,50 см³/г, при этом она снабжена стягивающей центральной шпилькой для поджатия смеси поглотителей в кассете.

Отличие предлагаемого фильтра от прототипа заключается в том, что фильтрующая кассета состоит из расположенных между сетчатыми крышками двух слоев фильтрующего материала объемного типа, состоящих из полиакрилонитрильных и полиэфирных волокон в соотношении 1:1, при этом второй слой содержит ультратонкие волокна в количестве 1-6% от его веса и диаметром 2,0-4,5 мкм из волокнообразующих полимеров, расположенных на его поверхности и несущих на себе электрические заряды, а поглощающая кассета заполнена смесью зерненых поглотителей в соотношении 1:1, состоящей из хемосорбента, представляющего собой активную окись алюминия, пропитанную перманганатом калия в количестве 8-10% вес., и активированного угля с микропористостью 0,35÷0,50 см³/г, при этом она снабжена стягивающей центральной шпилькой для поджатия смеси поглотителей в кассете.

На чертеже приведен вид спереди предлагаемого фильтра с частичным разрезом, где:

1 - корпус фильтра;

2 - фильтрующая кассета;

3 - первый слой фильтрующего материала;

4 - второй слой фильтрующего материала;

5 - поглощающая кассета;

6 - верхняя сетчатая крышка;

7 - нижняя сетчатая крышка;

8 - поджимной винт;

9 - уплотнительная прокладка;

10 - шпилька.

Корпус (1) фильтра представляет собой сварную металлическую конструкцию с отверстием по центру в дне. На дне корпуса закреплена уплотнительная прокладка (9). В верхней части корпуса имеется винт (8) для поджатия кассет. Фильтрующая кассета (2) представляет собой две сетчатые крышки (6, 7), между которыми размещено два слоя фильтрующего материала (3, 4). Поглощающая кассета (5) представляет собой сварную металлическую конструкцию с сетчатым дном, на котором закреплена по центру шпилька (10). Поглощающая кассета заполнена смесью зерненых поглотителей.

Фильтр работает следующим образом: очищаемый воздух поступает в фильтрующую кассету (2), где очищается от аэрозолей, далее проходит через поглощающую кассету (5), где осуществляется очистка от газообразных веществ. Очищенный воздух выходит из фильтра через отверстие в дне корпуса.

Изготовление фильтрующей кассеты из объемного фильтрующего материала из полиакрилонитрильных и полиэфирных волокон позволяет по сравнению со складчатым фильтром из фильтркартона в несколько раз повысить пылеемкость кассеты (180-210 мг/см²).

Нанесение на второй слой ультратонких волокон из волокнообразующих полимеров диаметром 2,0-4,5 мкм в количестве 1-6% от веса слоя, несущих на себе электрические заряды, позволяет обеспечить высокую эффективность очистки воздуха от пыли (99,5-99,9%) при оптимальном сопротивлении воздушному потоку. Нанесение ультратонких волокон диаметром 2,0-4,5 мкм в указанном количестве (1-6% от веса слоя) является оптимальным. При количестве ультратонких волокон менее 1% от веса слоя, как и при диаметре более 4,5 мкм, наблюдается недостаточная эффективность очистки от мелкодисперсных аэрозолей, а при количестве более 6% от веса слоя, как и при диаметре менее 2,0 мкм, наблюдается значительное возрастание сопротивления воздушному потоку.

Поглощающая кассета со смесью хемосорбента на основе активной окиси алюминия, пропитанной перманганатом калия в количестве 8-10%, и активированного угля с микропористостью 0,35÷0,50 см³/г в соотношении 1:1 обеспечивает эффективную очистку воздуха как от оксидов азота, так и других токсичных примесей органической и неорганической природы. Это соотношение, как показали проведенные исследования, является оптимальным, обеспечивая эффективность очистки как от оксидов азота, так и от других токсичных примесей. Применение активированных углей с низкой микропористостью (менее 0,35 см³/г) не обеспечивает эффективную очистку от ряда токсичных соединений с низкой адсорбционной способностью. Применение активированных углей с более высокой микропористостью (более 0,50 см³/г) нецелесообразно из-за их сложного производства и высокой стоимости.

Применение хемосорбента с содержанием перманганата калия в количестве 8-10% вес. обеспечивает достаточно высокую динамическую активность по диоксиду азота (20-25 г/см³). Как показали проведенные испытания, увеличение содержания перманганата калия более 10% не приводит к повышению активности.

Применение активированного угля с высокой микропористостью 0,35-0,50 см³/г обеспечивает повышенную динамическую активность по токсичным органическим соединениям до величины 40-60 г/см³.

Использование смеси хемосорбента и активированного угля вместо послойного снаряжения упрощает конструкцию кассеты, а центральная стягивающая шпилька предотвращает разрушение поглотителей при эксплуатации, повышая качество и надежность изделия.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый фильтр для очистки воздуха обладает увеличенными пылеемкостью, эффективностью и ресурсом работы, минимальным сопротивлением воздушному потоку и большей технологичностью.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на решение поставленной задачи и вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.