利用旋轉形過濾器的集塵裝置的製作方法

2023-05-20 12:21:11

專利名稱：利用旋轉形過濾器的集塵裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種處理廢氣中的顆粒狀汙染物質的集塵裝置，特別是涉及一種所需的設置空間小、集塵效率高以及在不用替換或清掃過濾器的情況下能夠連續使用的集塵裝置。
通常情況下，各種工程產生的廢氣中含有大量的空氣汙染物質。為了處理這種空氣汙染物質，根據廢氣中所含的汙染物質的種類和特性，需要一種或串聯多個種類的廢氣處理設備進行處理。
目前，通常使用的顆粒狀汙染物質處理設備有重力沉降器、離心式分離器、吸式清洗器、過濾集塵器及電集塵器等，上述各設備分別是根據重力沉降、離心衝突、慣性衝突、直接阻斷、擴散及靜電效果等原理捕集汙染物質。
上述各設備中的過濾集塵器，是根據直接阻斷、慣性衝突或擴散作用對顆粒狀的汙染物質進行捕集，其對各種大小的顆粒的捕集效率很高，在處理大量的汙染物質時非常有利，而且其具有壓力損失小及動力要求小的優點，所以被廣泛採用。
但是，上述過濾集塵器具有需要比較大的設置空間，以及當過濾器由於積累於過濾器表面上的顆粒狀汙染物質而被堵住時，由於通過過濾器的空氣的速度加快，致使集塵效率降低，所以應經常清掃過濾器或應進行替換的缺陷。
解決這種過濾器的清掃缺陷是過濾集塵器製造過程中最為困難的課題，過去的過濾器因需要經常清掃或替換，所以耗費了大量的財力。故要求開發一種能夠克服上述缺陷的設備。
另外，最近由於環境法規的強化，為了提高集塵效率而採用多階段集塵器，雖然這種多階段集塵器的集塵效率比較高，但其價格太高，以及操作管理費也很高，還需要相當大的設置場地以及在操作管理上要求很高的技術和熟練度，所以在實際設置和運營上具有很多不便之處。
日本專利公報昭54-25576公布了克服上述缺陷的集塵方式，在集塵器的圓筒形外殼內部設置圓筒形過濾器，並通過驅動馬達旋轉該過濾器，使該過濾器過濾過的顆粒狀汙染物質從過濾器上脫離。
但是，由於上述過去的結構是使用圓形的過濾器，所以不可能使過濾器的面積極大化，故難以製造處理大量廢氣的設備，以及由於氣體的流動方向與捕集的顆粒狀汙染物質的移動方向相同，所以會使已捕集的微小顆粒發生再飛散以及因存在沒有被過濾的大量的顆粒，所以會使集塵效率明顯降低。
另外，因上述過去的結構在廢氣引入部與乾淨空氣排出口之間設有氣密裝置，所以廢氣中的一部分不通過過濾器而直接被排出，特別是由於過濾器的使用而增加的汙染量，使直接排出的顆粒量增加，所以捕集顆粒狀汙染物質的效率顯著降低。
本發明是為解決上述問題而提出的，本發明的目的是提供一種結構簡單、所需設置面積和設置費用少以及節約操作管理費的集塵裝置。
本發明的另一目的是提供一種使過濾器的清掃更加方便，從而提高操作管理的便利性，以及提高捕集廢氣中顆粒狀汙染物質效率的集塵裝置。
為了實現上述目的，根據本發明的集塵裝置的特徵在於，把過濾器做成圓筒狀，並通過驅動馬達使其旋轉，使附著在過濾器上的顆粒因過濾器的離心力而從過濾器上分離，從而不僅使過濾器的清掃自動完成，而且使過濾器與集塵裝置的外殼間的氣密結構為非接觸形。
由此可減少因清掃過濾器或替換過濾器而發生的費用，並可通過減少過濾器上積累的顆粒的壓力而提高捕集顆粒的效率。


圖1是表示根據本發明的垂直形集塵裝置的斷面圖；圖2是表示根據本發明的水平形集塵裝置的斷面圖；圖3是表示根據本發明的集塵裝置的過濾器的詳圖；圖4是表示安裝有根據本發明的集塵裝置的廢氣處理設備的結構圖；圖5是表示安裝有根據本發明的集塵裝置的廢氣處理設備的另一結構圖；圖6是表示安裝有根據本發明的集塵裝置的廢氣處理設備的另一結構圖；圖7是表示根據本發明的水平形集塵裝置的另一實施例的斷面圖；圖8是表示根據本發明的集塵裝置密封結構的另一實施例的斷面圖；圖9是表示根據本發明的集塵裝置與其他裝置的效率比較圖表；及圖10是表示根據本發明的集塵裝置與其他裝置的維持保修費用的比較圖表。
下面參照附圖對本發明的一優選實施例作詳細說明。
圖1是表示根據本發明的垂直形集塵裝置的斷面圖。
如圖1所示，根據本發明的集塵裝置包括一過濾器部，其可旋轉地安裝於外殼(housing)(10)的內部，並可通過離心力除去捕集的顆粒；及一密封(sealing)部，位於該過濾器與上述外殼(10)之間。
上述外殼(10)為圓筒形，在其下端和上端，分別設有用以吸入含有顆粒狀汙染物質的廢氣的吸入口(12)，以及用以排出經上述過濾器過濾過的乾淨空氣的排出口(14)，在其底面安裝有用以收集被過濾器過濾過的汙染物質的捕集盒(16)及一排出管(18)。
上述過濾器部是由以長度方向置於外殼(10)內部的圓筒形過濾器(20)、連結於上述外殼(10)兩端中央的旋轉軸(22)、以及為了旋轉該旋轉軸(22)的驅動手段和安裝於上述圓筒形過濾器(20)的兩端並在上述旋轉軸(22)上以支持臺(26)為媒介固定安裝的過濾器託架(24)構成。
在此，上述過濾器託架(24)中，安裝於過濾器(20)下部的過濾器託架(24)為全封閉狀態。
上述驅動手段是由安裝於上述外殼(10)上部，並與上述旋轉軸(22)連結的驅動馬達(30)構成。
上述密封部是由安裝於上述外殼(10)與過濾器(20)的上端過濾器託架(24)之間，並與過濾器託架(24)保持一定間隔的形式安裝於外殼(10)內側的多個維持氣密用環(40)、形成於該環(40)之間的外殼(10)上，從而使內外空氣流通的流通口(42)、以能夠密閉該流通口(42)的形式設置於上述外殼(10)外部的氣室(44)及連結於該氣室(44)一端的排出導管(46)構成。
即，因氣密用環(40)與過濾器(20)的過濾器託架(24)之間不產生接觸，所以即使高速旋轉過濾器(20)也不會對氣密用環(40)和過濾器託架(24)產生磨損現象。
較佳地是，上述環(40)設置成上下兩個環，並且使環(40)之間的間隔分開一定的距離，以使外殼(10)內外間的空氣自由流通。
通過吸入口(12)流入的含有顆粒狀汙染物質的廢氣，經圓筒形過濾器(20)的側面流入，並通過過濾器(20)的上部從排出口(14)排出。
此時，通過過濾器(20)過濾的微小顆粒，由於高速旋轉的過濾器(20)的離心力而甩向外部，併集中於外殼(10)底面的捕集盒(16)內，然後經排出管(18)排出。
在此，設置於上述氣室(44)上的排出管(46)的位置，是根據鼓風機的設置位置而決定，對此將在後文敘述。
圖2是表示根據本發明的水平形集塵裝置的斷面圖。如圖所示，在外殼(10)的內部，可旋轉地水平放置有通過過濾器託架(24)固定的圓筒形過濾器(20)，在該過濾器(20)的旋轉軸(22)上連結有驅動馬達(30)，在外殼(10)的前面形成有流入廢氣的吸入口(12)，在兩側面形成有排出廢氣的排出口(14)，同時在外殼(10)的底面形成有捕集被過濾器(20)過濾過的汙染物質的捕集盒(16)。
在此，上述水平形集塵裝置的密封結構為，因通過吸入口(12)流入的廢氣經過過濾器(20)的前面從兩側面排出，所以在過濾器(20)的兩側面分別安裝氣密用環(40)，以使廢氣能夠通過過濾器(20)的前面。
除上述氣密用環(40)安裝於過濾器(20)的兩端外，其他的與前述垂直形集塵裝置的結構相同。
沒有說明的符號(60)，是表示為了使旋轉軸(22)圓滑地旋轉而分別安裝於外殼(10)的上端和下端的軸承塊。
由於上述結構，通過吸入口(12)流入的廢氣，經過由於驅動馬達(30)的驅動而在外殼(10)內旋轉的過濾器(20)的過濾，使清潔的空氣經排出口(14)排出，被過濾器(20)過濾過的顆粒狀汙染物質，由於過濾器(20)的旋轉而產生的離心力，從過濾器(20)上脫離，併集中於外殼(10)底部的捕集盒(16)內。
圖7是表示本發明的另一實施例，在圖7中的水平形集塵裝置中，把廢氣吸入口(12)安裝於外殼(10)的上部，使廢氣從過濾器的切線方向流入。
這種結構能夠使水平流入的廢氣沿著設置於外殼(10)上部的吸入口(12)的曲面，以渦流形式流入到外殼(10)的內部，從而避免過濾器(20)與廢氣以及廢氣中所含的大的顆粒狀物質直接衝突，從而能夠保護過濾器(20)。
圖8是表示用於本發明集塵裝置的氣密結構的另一實施例，在過濾器託架(24)的外周，設置有通過外殼(10)的流通口(42)突出於外殼(10)外部的凸緣(flange)(28)。
一方面，根據本發明的過濾器(20)如圖3所示，為了最大限度地增大過濾器(20)的面積，以及為了防止在高速旋轉時發生的過濾器(20)的變形現象，設置了間隔物(spacer)(50)。即，上述過濾器(20)以一定的寬度皺褶而成，上述皺褶之間設有間隔物(50)，上述間隔物(50)的兩端安裝於上述過濾器(20)的過濾器託架(24)上。
上述間隔物(50)以波浪式、凹凸式及夾頭(cartridge)式形成，以平板或打孔板等製造，所用的材料為鐵板、鍍鋅板、鋁、不鏽鋼或非金屬。
間隔物(50)的大小根據過濾器(20)的規格而定。
另外，在上述過濾器(20)上重疊一層或多層由吸油及吸水性材料構成的過濾布，從而提高集塵效率。
圖4是表示安裝有根據本發明的集塵裝置的廢氣處理設備的結構圖。
在工程中產生的廢氣，通過廢氣罩(100)及廢氣管(102)流向集塵裝置，並在預過濾器(104)中進行一次過濾，大的顆粒被濾除，在此捕集的顆粒，則通過排管排出到儲存罐(108)。
在預過濾器(104)中沒有被處理的微小顆粒則通過集塵裝置外殼(10)上的吸入口(12)流入到圓筒形過濾器(20)，在此，在通過驅動馬達(30)而高速旋轉的上述圓筒形過濾器(20)的全部面積和全部深度內，將徹底地濾除顆粒狀汙染物質，氣體則通過過濾器(20)內部，並經設於外殼(10)側面的排出口(14)而排出。
如此捕集的顆粒，則由於高速旋轉的過濾器(20)的離心力而從過濾器(20)上分離，集中在捕集盒(16)內，並通過設置於捕集盒(16)底面的排出管(18)排出到儲存罐(108)內，從上述集塵裝置外殼(10)的排出口(14)排出的乾淨空氣則通過鼓風機(110)及排出管(112)而排出到大氣中。
符號(114)是表示用以調節廢氣流入到廢氣管(102)和鼓風機(110)內的流入速度及流入量的節氣閥。
圖5是表示安裝有根據本發明的集塵裝置的廢氣處理設備的另一實施例，在集塵裝置的前端設置噴霧嘴(114)和循環泵，從而通過增大氣體中霧的粒徑，提高處理效率的氣體處理設備結構圖。
當氣體溫度過高而需要先進行冷卻時，也可採用在上述儲存罐(108)內設置熱交換器，並通過循環冷卻水冷卻凝縮液後，用噴霧嘴(114)噴射，從而直接降低氣體溫度的方法。
一方面，根據上述圖4，上述鼓風機(110)設置於上述集塵裝置排出口(14)側的排出管(112)上，從而向集塵裝置的外殼(10)內吸入廢氣，在這種情況下，設置於外殼側面氣室(44)上的排出管(46)直接暴露於大氣中，但在圖5中，當鼓風機(110)設置於上述集塵裝置的吸入口(12)側，從而向吸入口(12)吹入廢氣時，上述氣室(44)的排出管(46)與鼓風機(110)的入口部連接。
圖6是表示安裝有根據本發明的集塵裝置的廢氣處理設備的另一實施例，是表示在前端設置空氣冷卻器(116)，從而是一種能夠處理高溫廢氣的空氣冷卻器形氣體處理設備略圖。
下面對具有上述結構的根據本發明的集塵裝置的作用做說明。
首先，在工程中產生的廢氣通過廢氣管(102)以一定的流速流入，流入的氣體先流入到預處理過濾器(104)內，此時，由於衝突、慣性、凝聚及重力作用，有70％以上混合於廢氣中的大於5μm的顆粒被捕集，並排出到儲存罐(108)內。
由於防止了工程中產生的異物質(粉塵、焦油等)與廢氣一起進入圓筒形過濾器(20)內， 因此延長了過濾器(20)的使用壽命。
此時，氣體通過預處理過濾器(104)的面速度(Face Velocity)保持在0.1m/s-3m/s，並通過停止向後端的圓筒形過濾器(20)流入的速度，從而起到一種提高過濾器(20)效率的作用。
經過預處理過濾器(104)的氣體，通過設置於集塵裝置外殼(10)上的吸入口(12)流入到外殼的內部，此時混合在廢氣中的微小顆粒狀汙染物質由於集塵裝置的圓筒形過濾器(20)的阻斷效果、布郎運動效果、表面衝突效果等，而被捕集。
此時，廢氣從過濾器(20)的外部移向內部的過程中，逐漸變成異物質被濾除了的乾淨氣體，並經排出口(14)排出。經上述過濾器(20)過濾、捕集的微小顆粒，由於旋轉的過濾器(20)的離心力，從過濾器(20)內部向外部移動的同時，由於顆粒間的引力及表面張力而與其他顆粒聚團兒，因此越向外部，其大小和重量就越增加，從而對顆粒所起的離心力也就越大，最終移到過濾器(20)的外部表面，並由於離心力而從過濾器(20)脫離，集中於集塵裝置下部的捕集盒(16)內。
下面觀察一下上述環(40)與過濾器託架(24)之間的氣密狀況，如圖4所示，當在排出管(112)上設置鼓風機(110)時，向集塵裝置外殼(10)內吸入廢氣，所以在外殼(20)的內部與外部產生壓力差，外殼(20)內部的壓力變小。
因此，通過設置於外殼(20)外側氣室(44)的排出管(46)，外部的空氣流入，並經形成於外殼(10)上的流通口(42)流入外殼(10)的內部。
如此通過流通口(42)流入的空氣，通過外殼(10)內部的氣密用環(40)之間，從環(40)與過濾器託架(24)之間的空隙流出，從而流入外殼(10)的內部。
如上所述的流入上述環(40)與過濾器託架(24)之間的空氣起到一種隔斷閥作用，從而防止流入到上述吸入口(12)的廢氣通過環(40)與過濾器託架(24)之間的空隙流入到排出口(14)。
因此通過排出口(14)只排出乾淨的空氣。
另外，如圖5所示，若鼓風機(110)設置於集塵裝置前，從而向集塵裝置的外殼(10)內吹入廢氣，則上述氣室(44)的排出管(46)與上述鼓風機(110)入口側的排管連接，因此能夠保持氣密性。
即，因氣室(44)的排出管(46)與上述鼓風機(110)入口側連接，所以排出管(46)內的空氣被鼓風機(110)強制吸入。
從而通過上述環(40)與過濾器託架(24)之間向排出口(14)側流入的廢氣，由於與排出管(46)連接的鼓風機(110)的吸力，經外殼(10)的流通口(42)流入到氣室(44)，且由於經排出管(46)再吸入至鼓風機(110)，所以不可能從上述排出口(14)流出。
如此被再吸入的廢氣，經鼓風機(110)重新流入至外殼(10)內部，得到圓筒形過濾器(20)的過濾。
在此，經上述外殼(10)的流通口(42)進行循環或再投入的空氣量，佔整個圓筒形過濾器(20)處理的總廢氣量的1％-20％。
如上所述，在過濾器託架(24)與外殼(10)的氣密用環(40)沒有貼緊的狀況下，也能使其保持氣密性，從而能夠使圓筒形過濾器(20)從數十轉/分鐘，到數千轉/分鐘，以及能夠防止由於高速旋轉而發生的設備損壞。
另外，如圖8所示，當設置於過濾器託架(24)上的凸緣(28)通過外殼(10)的流通口(42)突出時，通過吸入口(12)流入至外殼(10)內的廢氣因凸緣(28)而被阻斷，從而不可能流入至排出口側。除此之外，氣室(44)和排出管(46)的功能與前面所述的說明相同。
排出到過濾器(20)外部的粉塵被捕集到外殼(10)底面的捕集盒(16)內，並通過排出管(18)排至外部的儲存罐(108)內，被排出的冷凝液再利用於工程上，而通過本氣體處理設備處理乾淨了的空氣則被排出到集塵裝置的外部。
在本發明的圓筒形過濾器(20)中，由於流入的顆粒狀汙染物質越多，與其他顆粒的凝聚量也越多，顆粒變大，從而離心力也增大，所以從過濾器(20)上的脫離量也增多，相反的情況下，由於離心力小，從過濾器(20)脫離的量也減少，所以過濾後總含有一定量的顆粒狀汙染物質，即使改變流入氣體處理設備中的顆粒濃度，也能保持穩定的功能，所以能夠進行穩定的操作。
圖9和圖10是表示根據本發明的集塵裝置與過去裝置的效率和維持保修費用的比較圖表。
上述圖表中的數值是利用通常使用的顆粒計數器(Particle Counter)(製造商Ltechinstrument公司)測得的。
圖9是表示利用根據本發明的旋轉過濾器的集塵裝置與過去集塵裝置的電集塵器、candle filter集塵器及demister集塵器的集塵效率比較圖表，從圖表可看出，根據本發明的離心集塵裝置對不同粒徑的集塵效率都比效高，粒徑大於0.2μm的顆粒也被捕集80％以上。
圖10是表示利用根據本發明的旋轉過濾器的集塵裝置與過去其他裝置的投資比、設置面積及年維持保修費用的比較圖表，從圖表可看出，投資比僅為過去設備的1/5，設置面積只佔過去設備的1/3-1/5，維持保修費與demister集塵器相當或為1/2左右。
如上所述，根據本發明的集塵裝置，與過去的氣體處理設備相比，它把各種物理性原理一體化地組合在了設備內，通過連續排出過濾器捕集的微小顆粒，可使過濾器的過濾流速最小化，並且可使過濾器的捕集效率最大化，所以與過去的氣體處理設備相比，設置費用及設置面積可減少70％以上，並可使處理設備的壓力損失最小化，因此具有節約操作及動力費的效果。
另外，通過使過濾器與外殼間以非接觸方式保持氣密性，使過濾器高速旋轉，從而提高了微小顆粒的排出能力，並且由於防止了因高速旋轉而使氣密部件的磨損，因此可半永久性的使用過濾器，因此具有節約維持保修費的效果。
權利要求
1．一種利用旋轉形過濾器的集塵裝置，包括廢氣罩、廢氣管、鼓風機及集塵裝置的用以處理顆粒狀汙染物質的廢氣處理設備，其特徵在於上述集塵裝置包括一圓筒形過濾器，其可旋轉地設置於外殼內部，捕集廢氣中的顆粒狀汙染物質，過濾的同時，由於離心力使廢氣中的顆粒因顆粒間的引力及表面張力而聚成團兒，從而使該成團兒的顆粒向廢氣流入的方向連續排出。
2．根據權利要求1所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於，上述集塵裝置包括一圓筒形過濾器部，其可旋轉地設置於外殼內；及一密封部，用以保持該過濾器部與上述外殼間的氣密性。
3．根據權利要求2所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於上述集塵裝置以垂直的形式設置，在圓筒形外殼的下端和上端分別設置流入含有顆粒狀汙染物質廢氣的吸入口和排出經上述過濾器的過濾而變成乾淨氣體的排出口，並且在外殼的底面設置有收集經上述過濾器過濾以及從上述過濾器脫離的顆粒的捕集盒和排出管。
4．根據權利要求3所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於，上述過濾器部包括一圓筒形過濾器，形成於上述外殼內的長度方向上；一旋轉軸，連結於上述外殼的兩端中央；一驅動馬達，用以旋轉上述旋轉軸；一上下部過濾器託架，其分別設置於上述圓筒形過濾器的兩端，並開放圓筒形過濾器的上部，封閉其下部；及一支持臺，用以把上述上部過濾器託架固定在上述旋轉軸上。
5．根據權利要求4所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於上述密封部是通過上述外殼與上述過濾器非接觸而保持氣密性。
6．根據權利要求5所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於，上述密封部包括多個保持氣密用環，在上述外殼與過濾器上端的過濾器託架之間，以與過濾器託架保持一定間隔的形式設置於上述外殼的內側；一流通口，形成於該環之間的外殼上，使內外空氣流通；一空氣室，以能夠封閉該流通口的形式設置於外殼的外部；及一導管，連結於上述空氣室的一端。
7．根據權利要求6所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於沿著上述過濾器託架的外周設置有凸緣，而該凸緣通過外殼的流通口向外部突出。
8．根據權利要求6所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於當鼓風機設置於集塵裝置的排出導管上，從而向外殼的內部吸入廢氣時，上述導管暴露於大氣中。
9．根據權利要求6所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於當鼓風機設置於集塵裝置的吸入口上，從而向吸入口吹入廢氣時，上述導管連結於鼓風機的入口處。
10．根據權利要求2所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於把上述集塵裝置設置成水平狀，從而使兩端開放的圓筒形過濾器也成水平狀；在外殼的底面設置流入廢氣的吸入口；在兩側面設置排出廢氣的排出口；在外殼的底面設置一集中被過濾器過濾過的顆粒狀汙染物質的捕集盒和一排出管，同時在過濾器的兩側分別設置氣密用環，從而使廢氣通過過濾器的底面從兩側面排出。
11．根據權利要求10所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於上述吸入口向過濾器的切線方向彎曲，從而使廢氣以渦流形態流入。
12．根據權利要求2至11中任何一項的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於上述過濾器以一定的寬度形成皺褶，並且為了維持形態而在上述皺褶之間設置間隔物，而該間隔物的兩端固定於上述過濾器的過濾器託架上。
13．根據權利要求12所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於上述過濾器是通過組合一層或多層吸油及吸水性材料的過濾布而成。
14．根據權利要求13所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於上述過濾布的組合是通過重疊一張以上的過濾布或分別摺疊過濾布從而確保過濾布之間的空間。
15．根據權利要求14所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於上述過濾布之間插夾有網狀物、打孔板等。
16．根據權利要求15所述的利用旋轉形過濾器的集塵裝置，其特徵在於在上述過濾布的外部覆有網狀物或打孔板。
全文摘要
本發明提供一種利用旋轉形過濾器的集塵裝置,該旋轉形過濾器包括:一圓筒形過濾器;一旋轉軸;一驅動馬達;一過濾器託架;多個氣密用環;一流通孔;一空氣室;及一排出管。該裝置結構簡單、所需設置面積和設置費用少以及節約操作管理費。另外,使過濾器的清掃更加方便,從而提高操作管理的便利性,以及提高了廢氣中處理效率。
文檔編號B01D33/073GK1304778SQ0012619
公開日2001年7月25日 申請日期2000年8月25日 優先權日1999年8月27日
發明者鄭鵬翊, 金應龍, 金茂烈, 白淳喆, 金昌成, 卞載溢 申請人:Lg化學株式會社