静电过滤器 【技术领域】
本发明涉及静电过滤器。特别是涉及一种静电过滤器，用于收集在诸如车床和外圆磨床等各种机床的切削操作中喷撒冷却剂时产生的油雾等物质。
背景技术
用于收集油雾等物质的静电过滤器的外壳通常有一个上入口，用于把空气导入壳内，以及一个下出口，用于把空气排出壳外。入口和出口是通过在壳内垂直延伸的圆筒形集尘电极彼此连通的。通过入口被导入壳内的空气流经集尘电极，并且通过出口从壳内排放出去。在每个集尘电极内部设有一个放电电极。若在集尘电极和放电电极之间施加电压，就会在二者之间形成直流电场。由于直流电场的作用，流经集尘电极的空气中所含的油雾一类的微粒被吸引和附着在集尘电极的内壁上。这样就除去了空气中的微粒，使得从出口排出的空气中含有较少的微粒。
当油雾附着在集尘电极内壁上的油雾发生凝聚时，就会形成液滴。液滴由于自身的重力沿着各个集尘电极的内壁向下流动，并且通过集尘电极开口的底端漏出。这种结构的静电过滤器可以安装在切削机床上，用于收集机床产生的油雾。
然而，如果空气中的油雾含量很高，当空气流经集尘电极时，普通地静电过滤器不足以收集油雾。因此，当空气从出口排出时，其中仍含有大量油雾。
如果把普通的静电过滤器安装在切削机床上，按照切削机床的布局，可能需要将其水平地安装。在这种情况下，集尘电极是水平延伸的，因此，附着在集尘电极内壁上的液滴可能无法从其中漏出，并且会积累在集尘电极内部。
因此，本发明的主要目的是提供一种静电过滤器，即使在气体中的微粒含量很高时，它也能可靠地从空气中消除微粒。
本发明的另一目的是提供一种静电过滤器，即使当集尘电极按水平延伸方式布置时，也能从集尘电极内部可靠地排出附着在集尘电极内壁上的微粒。
【发明内容】
在本发明的静电过滤器中，有多个圆筒形集尘电极与一个进气室相联通，进气室用于接收含有需要清除的微粒的气体。每个集尘电极的壁上有一个用于连通其内部和外部的连通部分。该连通部分与一个导向通道连通，以便把气体从集尘电极内部导入进气室。当气体通过进气室被导入集尘电极时，在集尘电极和放电电极之间施加一个电压，产生直流电场。电场使得通过集尘电极的气体中的微粒被吸引和附着在集尘电极的内壁上。在集尘电极内部已被除去微粒的那部分气体通过连通部分和导向通道被引入进气室。在进气室中，从导向通道引来的气体与新近从壳外引入的气体相混合，从而就降低了被引入集尘电极内部的气体中的微粒含量。这样就有可能即使在被引入进气室的气体中微粒含量增加的情况下可靠地从气体中除去这种微粒。
附图的简要说明
图1是按照本发明第一实施例的静电过滤器的垂直截面图；
图2是第一实施例中使用的矩形管的断面图；
图3是第一实施例中的矩形管的一种改型的断面图；
图4是按照本发明第二实施例的静电过滤器的垂直截面图；
图5是第二实施例中使用的矩形管的断面图；
图6是图5所示矩形管的投影图；以及
图7是第二实施例中的矩形管的一种改型的垂直截面图。
优选实施例的说明
第一实施例
以下参照图1和2说明本发明的第一实施例。
如图1所示，静电过滤器1包括矩形外壳2，一个平板3在外壳2内壁的下部水平地扩展。外壳2有一个设在平板3下面的进气室4，用于接收气体，例如含有油雾等物质的空气。在进气室4的底面上设有入口5作为允许带有油雾等物质的空气进入的导管，还设有排气口6，它被作为用于排放由静电过滤器1收集的油雾等物质的导管。在入口5的下端设有一个法兰7，以便把静电过滤器1安装在各种机床上，例如装在产生油雾等物质的切削机床上。
过滤器8的筒形集尘器9被连接到进气室4内侧的入口5。筒形集尘器9是由多个同轴布置并且彼此偏移90度放气的空筒构成的。如果驱动各种机床中的一个未示出的风扇，使带有油雾等物质的空气从入口5流入进气室4，空气就从筒形集尘器9的内侧流到其外侧。结果，筒形集尘器9就会从空气中除去直径相对较大的尘土或油雾微粒。
平板3有一个中心开口10。有多个作为集尘电极的矩形管11布置在开口10的上方垂直地延伸，这些管是由铝或其他导电材料制成的。如图1和2所示，各个矩形管11的截面都是正方形的。矩形管11(在本例中有九个管)被布置成三个垂直行和三个水平行的阵列，形成一个具有正方形截面的网格状管件，并且被彼此焊接在一起。在管件的底部，沿着管件的外围焊有一个板12。每个矩形管11的内部与开口10是连通的，通过一个未示出的绝缘或隔离件把板12固定在平板3的顶上。矩形管11还被连接到电源17，并被充电到负电位(-)。
一个垫圈13从外壳2的内壁延伸到布置在外壳2中心的管件。垫圈13的内沿被固定在管件上部的外表面上，管件是通过未示出的一个绝缘或隔离件由管11构成的。在垫圈13下方，在外壳2和管11构成的管件之间限定了一个导向通道14。导向通道14经由通过板12和平板3延伸的多个导向口15与进气室4连通。每个导向口15由一个导向件构成。如图1和2所示，还有四个垂直切缝16被设置在由管11构成的管件的四角，用于使矩形管11的内部与导向通道14连通。
一个托架20被连接在矩形管11的顶部。扁平阳极板21被固定在托架20的顶部并且被连接到电源17从而被正向充电。包括顶面和底面的阳极板21的整个表面上覆盖了一个由尼龙树脂或其他适当材料制成的隔离层22，使得矩形管11和阳极板21彼此之间正向隔离。作为放电电极的电极杆23被连接到阳极板21。各个电极杆23在各个矩形管11内部垂直延伸，并且作为被矩形管11的内壁包围的放电电极。电极杆23和阳极板21一样是正向充电的。阳极板21有多个通孔24。
如果用电源17在电极杆23和矩形管11之间施加约10,000伏的电压，就会在正向充电的电极杆23和负向充电的矩形管11的内壁之间形成很强的直流电场。该直流电场产生一种从电极杆23向矩形管11放电的正离子雨。这样，当带有油雾等物质的空气被导入矩形管11时，油雾在正离子雨的影响下被正向充电。油雾在直流电场产生的Coulomb力的作用下受到吸引并移向矩形管11的内壁。当油雾附着在矩形管11的内壁上时，就变为电中性，并且变成了液滴。液滴沿着矩形管11的内壁向下流动并被收集。
在垫圈13上面，外壳2有一个未示出的开放端。开放端被一个盖子25盖住，从而在外壳2内限定了一个处于垫圈13和矩形管11上方的出气室26。出气室26被用于排放已除去了油雾等物质的空气。出气口27被设在出气室26外表面的上部，以便排放由静电过滤器1清洁后的空气。垫圈13具有放气口13a用于使导向通道14与出气室26连通。通往出气室26的放气口13a的总开口面积小于通往进气室4的导向通道15的开口面积。
以下要说明这种结构的静电过滤器1的操作过程。
带有油雾等物质的空气通过进气口5和第一过滤器8被导入进气室4。然后，空气通过开口10流入矩形管11。此时若在电极杆23和矩形管11之间施加电压，就会在电极杆23和矩形管11之间形成直流电场。诸如油雾等物质那样的微粒在直流电场的作用下被吸引并附着在矩形管11上。在矩形管11内被清洁的空气然后被导入出气室26。出气室26内的空气通过出气口27从静电过滤器1中排出。
在管件角上的四个矩形管11中已被除去了大部分油雾等物质的一部分空气通过切缝16流入导向通道14。导向通道14内的空气围绕着管件缓慢地螺旋下降，并通过导向口15被导入进气室4。在除去了大部分油雾后被导入导向通道14的一部分空气还可以通过放气口13a流入出气室26。
在进气室4中，从导向通道14导入的油雾含量很低的空气与新近通过进气口5被导入的空气相混合，以便降低空气中的油雾含量。经过调节后的具有较低油雾等物质含量的空气随后被导入矩形管11。这样，即使新近通过进气口5导入的空气中油雾等物质的含量很高，被导入矩形管11的空气中的油雾等物质含量仍相对较低。对空气中油雾含量的这种调节可以使静电过滤器1能有效地清除油雾。
当诸如油雾等物质的微粒发生凝聚时，会在矩形管11的内壁上形成液滴。液滴由于自身的重力沿着每个矩形管11的内壁向下流动，液滴通过每个矩形管11的开放的底部流入进气室4。从矩形管11滴入进气室4的液滴随后从连接到进气室4底面上的排出口6漏出。
在本例中，在矩形管11中已除去了油雾等物质的一部分空气可以通过导向通道14返回进气室4中，并随之与新近通过进气口5导入的空气相混合。因此，即使通过进气口5新近被导入进气室4的空气中的油雾等物质含量很高，由于被导入矩形管11的空气中的油雾等物质含量较低，仍可以有效地除去油雾等物质。
在本例中，还设有连通导向通道14和出气室26的放气口13a。通向出气室26的放气口13a的总开口面积小于通向进气室4的导向口15的开口面积。因此，没有被导入进气室4并且留在导向通道14中的空气可以进入出气室26，从而防止空气被留在导向通道14中。
第二实施例
以下结合附图4至6说明本发明的第二实施例。
如图4所示，静电过滤器31的外壳32是矩形的。外壳32的内部被一个通过外壳的垂直中心水平扩展的中心隔板33分隔成上通道34和下通道35。上通道34通过在外壳32内右侧限定的一个空隙与下通道35连通。
在下通道35内设有一个垂直延伸的平板36。进气室37被限定在平板36的左侧。进气口38被设在进气室37的左壁上，以便使带有油雾等物质的空气流入进气室37。在进气室37内侧，在进气口38上装有第一过滤器39。第一过滤器39从导入进气室37的空气中除去直径相对较大的灰尖和油雾。
平板36有一个开口40。和第一实施例一样，作为集尘电极并且在下通道35内延伸的多个矩形管41通过一个板42被固定在平板36的右表面上。如图4至6所示，十六个矩形管41被排列并彼此焊接成一个四个垂直行及四个水平行的阵列，从而构成具有正方形截面的管件。另外，如图4所示，和第一实施例一样，由管41构成的管件的右端沿着其外表面被固定在从下通道35的内壁延伸的一个垫圈43上。一个导向通道44在水平方向被限定在垫圈43和平板36之间，在垂直方向被限定在下通道35和管41构成的管件之间，一个导向口45通过板42和平板36延伸，使进气室37与导向通道44连通。导向通道44还连通到一个排放口44a，由静电过滤器31收集的油雾等物质通过排放口44a漏出。另外，垫圈43有一个放气口43a。孔43a使得留在导向通道44中的空气能进入外壳32内的右侧空间。放气口43a的开口面积小于导向口45的开口面积。
如图5中所示，一个切缝46通过垂直方向相邻的矩形管41的每个相邻的顶壁和底壁沿着管41的整个长度延伸，使相邻的管41彼此在垂直方向上连通。另外，管件的最下一行中的管41的底壁上具有一个和切缝46一样构成的切缝46a。切缝46a与导向通道44连通。在垂直相邻的矩形管41之间提供连通的切缝46被交替地设置在一列管41中的矩形管41的右角或左角处。矩形管41的各个底壁朝着切缝46或46a向下倾斜延伸。
如图4所示，阳极板48通过一个支架47被固定在矩形管41的右端。作为放电电极的电极杆49被连接到阳极板48，并且在每个矩形管41内水平地延伸。阳极板48有多个通孔48a，如图5中所示，矩形管41和电极杆49被连接到一个电源50。如果在矩形管41和电极杆49间施加电压，矩形管41就会被充电到负电位，而电极杆49被充电到正电位。
在上通道34之内也设有矩形管41、阳极板48、电极杆49以及导向通道44。这些元件与设在下通道35中的元件所用的标号相同，由于它们与下通道35中的元件结构和布置方式相同，在此不再重复说明。
在外壳2内，在隔板33的一部分上面对着上通道34的导向通道44和下通道35的导向通道44设有多个通孔55，用于使这些导向通道44彼此连通。另外，上通道34的垫圈43设有放气口43a，其中放气口43a的开口面积小于导向口45的开口面积。第二过滤器56被设在上通道34内阳极板48的左侧，以便从通过下通道35和上通道34的空气中除去气味。
出气室57被限定在上通道34之内，处于第二过滤器56的左侧。出气室57设有出气口58，可从出气室57中排出空气。在出气室57的左壁上装有风扇60。在出气室57内的螺旋桨61被安装在风扇60的输出轴59上。当风扇60被驱动时，由静电过滤器31清洁后的空气通过出气口58从出气室57中被排出。此时，风扇还在下通道35内形成负压，从而通过进气口38把带有油雾等物质的空气吸入进气室37。
以下要说明这种结构的静电过滤器31的工作原理。
如果驱动风扇60使螺旋桨61转动，带有油雾等物质的空气就会通过进气口38被吸入进气室37。被吸入进气室37的空气通过下通道35的矩形管41和上通道34的矩形管41流入出气室57。当带有油雾等物质的空气通过矩形管41时，在电极杆49和矩形管41之间施加电压，从而在电极杆49与矩形管41之间形成直流电场。空气中诸如油雾等物质的微粒被吸引和附着在矩形管41的内壁上。结果，清洁的空气被吸入出气室57并经由出气口58被排放到静电过滤器31之外。
在上通道34的各个矩形管41内已被除去了油雾等物质的一部分空气通过切缝46和46a，上通道34的导向通道44、通孔55、下通道35的导向通道44以及导向口45被导入进气室37。另外，在不是直接朝向进气室37的上通道34的导向通道44中的空气可以通过上通道34的放气口43a进入出气室57。不仅如此，在下通道35的矩形管41内已被除去了油雾等物质的一部分空气通过切缝46和46a，下通道35的导向通道44以及导向口45被导入进气室37。在下通道35的导向通道44中的未被导入进气室37的空气可以通过放气口43a进入外壳2的右侧空间。
在进气室37内，已被除去了油雾等物质的空气与通过进气口38导入的空气相混合。结果就降低了进气室37内部空气中的油雾等物质的含量，从而象第一实施例中一样把油雾等物质含量较低的空气提供给下通道35和上通道34的矩形管41。
另外，由于切缝46和46a被设在各个矩形管41的角上，直流电场之间的交扰被减少了，从而防止了集尘性能下降。此外，通过把切缝46和46a交替地设置在各个矩形管41的右角或左角，从切缝46和46a泄漏的直流电场的数量也减少了。
附着在矩形管41内壁上的诸如油雾等物质的微粒凝聚成液滴。液滴由于其自身的重力而向下流动并被收集在各个矩形管41的内壁上。各个矩形管41的底部内壁朝着切缝46或46a向下倾斜延伸，使到达矩形管41底部内壁处的液滴沿着倾斜的底壁流向切缝46或46a。这样，在各个矩形管41中的液滴通过切缝46依次流入紧接在其下方的另一个矩形管41。然后。液滴通过设在管件的最下一行的矩形管41的切缝46a被有效地收集到导向通道44内。
如上所述，按照本实施例，矩形管41的切缝46和46a的作用是引导一部分清洁空气进入导向通道44并且使矩形管41内的液滴漏出。因此，尽管矩形管41被布置成水平延伸的方式，仍可以防止液滴滞留在矩形管41内。如果这种滞留的液滴盖住了矩形管41的内壁，电集尘性能就会劣化。按照本发明，可以防止由于液滴在矩形管41内的积累造成的电集尘性能劣化问题，从而改善静电过滤器的电集尘性能。另外，可以有效地泄漏矩形管41内的液滴，由于切缝46和46a与矩形管41在同一方向上延伸，不需要在矩形管41中设置排放孔。再有，由于管41的底部内壁是朝着切缝46和46a向下倾斜的，液滴可以有效地从矩形管41中漏出。
不仅如此，按照本实施例，切缝46是一个高过一个地重叠地设在矩形管41的角上的。因此就可以减少矩形管41之间的直流电场的交扰，并且防止集尘性能的劣化。另外，由于切缝46在一列管41中的矩形管41的左角或右角上交替地延伸，就可能减少直流电场通过切缝46从矩形管41中泄漏，从而更有效地防止集尘性能的劣化。
此外，与第一实施例一样，矩形管41内的一部分清洁空气通过导向通道44返回进气室37。这样，即使是通过进气口38被导入进气室37的空气中含有大量的油雾等物质，仍有可能除去空气中的绝大部分油雾等物质。还有，由于留在导向通道44中的空气通过下通道35和上通道34各自的放气口43a可以分别流入外壳2的右侧空间和出气室57，可以防止空气留在导向通道44中。
本发明不仅限于上述实施例，还可做如下修改。
如图3所示，在第一实施例中，在管件各角的矩形管11中设有切缝16，也可以在其他面向外侧的矩形管中设置额外的切缝16。在这种情况下，除了位于中心的那个矩形管11之外，另外八个矩形管11都可与导向通道14连通。因此，在矩形管11内的清洁空气可以有效地返回进气室4。
如图3所示，用虚线表示的切缝16还可被分别设置在位于中心的矩形管11与邻接着位于中心的矩形管11的四个矩形管11之间。在这种情况下，在矩形管11内部被清洁的空气可以被有效地送回进气室4。因此，从导向通道14流入进气室4的空气数量就增加了，以便进一步降低空气中油雾等物质的含量，从而更加有效地从空气中除去油雾等物质。
把第一实施例中设在各个矩形管11中的切缝改成多个通孔，沿着矩形管11的长度可以设置多个与导向通道14连通的通孔。
在第二实施例中可以把底部内壁修改成水平延伸的形式。
把第二实施例中设在各个矩形管41中的切缝46和46a改成多个沿着矩形管41长度设置的通孔。
如图7所示，第二实施例中所述的矩形管41和电极杆49可以朝着气流的下游方向倾斜地向下延伸。排放管66可以设在外壳32底部，位于下通道35中的垫圈43右侧。排放器67可以通过上通道34的垫圈43左侧的隔板33延伸，与下通道35的导向通道44连通。在这种布置方式中，各个矩形管41中的液滴朝着切缝46流动，并且还沿着矩形管41的长度流动。结果，每个液滴沿着矩形管41内壁的流动距离就被延长了。这样可以促进液滴的凝聚并且加快各个液滴沿着各个矩形管41的内壁流动的速度，使液滴有效地泄漏到矩形管41之外。液滴从靠近阳极48的下通道35的各个矩形管41的开口端流出，而不是从切缝46及46a中流出，液滴可以通过排放口67和下通道35的导向通道44从排放管44a漏到外部。
在上述实施例中，矩形管41和11的数量可以适当地改变。
另外，在上述实施例中，即使把矩形管11和41用做集尘电极，管11和41也可以用其他多边形状构成，例如三角形或六角形。另外，可以把管11和41从矩形改为圆筒形。
在上述实施例中，矩形管11和41被一个高过一个地排列成网格式的管件。反之也可以提供一种单体的网格式矩形管。
还有，管11和41可被充电到正电位(+)，而把电极杆23和49充电到负电位(-)。这种方式可以提供与上述实施例相同的效果。