FI102732B - Virtaavien aineiden puhdistin - Google Patents

Description

s 102732

Virtaavien aineiden puhdistin. - Rengörare för strömmande ämnen.

Esillä oleva keksintö liittyy elektroniseen laitteeseen 5 virtaavien aineiden puhdistamiseksi erityisesti, mutta ei ainoastaan, kaasujen, kuten esimerkiksi ilman, puhdistamiseen .

Tyypillisesti tavanomaiseen elektroniseen ilmanpuhdistimeen 10 kuuluu kaksivaiheinen elektrostaattinen erotuslaskeutinken-no, missä puhdistettava ilma ensiksi kulkee ionisoivan osan (ensimmäinen vaihe) läpi, missä ilmassa olevat hiukkaset saavat sähkövarauksen. Tämän jälkeen ilma kulkee keräysosaan (toinen vaihe), missä varatut hiukkaset joutuvat vuorovaiku-15 tukseen varatuin levyin luodun sähkökentän kanssa. Hiukkaset ajautuvat ja törmäävät täten varattuihin levyihin ja tällä tavoin kerrostuvat tai "keräytyvät" levyille. Kaksivaiheisella elektrostaattisella erotuslaskeutinkennolla saadaan aikaan erittäin tehokkaat elimet hengitettävissä olevien 20 hiukkasten poistamiseksi ilmavirrasta paineen alenemisen ja tehonkulutuksen ollessa vähäisiä. Tämän takia se on erityisen käyttökelpoinen käsiteltäessä ilmaa liiketiloissa tai kotitaloustiloissa.

25 Kuitenkin keräysosan muodostava kenno on säännöllisesti * poistettava ja puhdistettava; lian tarttuminen erotuslaskeu- tinkennoon on tavallisesti voimakasta ja vaatii täten kennon upottamista vedellä laimennettuun sopivaan puhdistusaineli-uokseen ja ravistamista kennon tehokkaaksi puhdistamiseksi. 30 Kenno on tehtävä tarpeeksi vankaksi kestämään tätä säännöllistä puhdistusta ilman, että vahingoitetaan suhteellisen ohuita ja kriittisen välimatkan päähän toisistaan sijoitettuja levyjä. Täten olemassa olevan kennotyypin on oltava suhteellisen kallis ja raskasrakenteinen puhdistuksen olles-35 sa aikaavievää.

102732 2

Tavanomaiseen ilmanpuhdistimeen kuuluu myös aktiivihiili-suodatin virtaussuunnassa keräysosan jäljessä kaasumaisten materiaalien adsorboimiseksi ilmavirrasta, erityisesti poistamalla otsonia, jota syntyy ionisoijassa, ja poistamaan 5 hajuja.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on aikaansaada elektroninen virtaavien aineiden puhdistin, jolla voitetaan ainakin osa edellä mainituista tähän tekniikan alaan kuulu-10 vista haitoista. Täten esillä olevan keksinnön tavoitteena voi olla aikaansaada elektroninen virtaavien aineiden puhdistin, jonka keräysosa on halvempi kuin edellä mainittu tavanomainen virtaavien aineiden puhdistin. Esillä olevan keksinnön muita tavoitteita voivat olla aikaansaada elekt-15 roninen virtaavien aineiden puhdistin, jonka keräysosa on kevyempi, ja/tai kompaktimpi, ja/tai sopiva hävitettäväksi likaantumisen jälkeen mieluummin kuin puhdistettava ja uudelleenkäytettävä.

20 Esillä olevalla keksinnöllä aikaansaadaan laite virtaavien aineiden puhdistamiseksi, mihin laitteeseen kuuluu ensimmäinen osa, johon kuuluu elimet laitteen läpi kulkevassa aine-virtauksessa olevien hiukkasten ionisoimiseen ja toinen osa, johon kuuluu elimet ionisoitujen hiukkasten keräämiseksi, 25 jolloin keräyselimiin kuuluu sähköä johtavat elimet kytkettyinä sähköisesti sähkövarauslähteeseen, sähköä johtavien elimien koostuessa vain aktiivihiilestä, tunnettu siitä, että keräyselimissä on kaksi tai useampia avokennoisia kappaleita tai kappaleen alueita, jotka ovat eri sähköpoten-30 tiaaleissa käsittäen kyseiset sähköä johtavat elimet ylläpitämään vastaavan kappaleen tai kappaleen alueen tasaisessa potentiaalissa ja huolehtimaan sähkövarauksen virtauksesta vastaavan kappaleen tai kappaleen alueen ja lähteen välillä.

35 Tällä tavoin keräyselimet voidaan tuottaa sellaisin kustannuksin, että voidaan varmistaa, että keräyselimien toistuva puhdistaminen ja uudelleenkäyttö on mahdollista jättää pois \ 102732 3 samalla varmistaen, että likahiukkasten tehokas kerääminen saavutetaan ja ylläpidetään huomattavan käyttöjakson ajan.

Edullisesti keräyselimiin kuuluu yksi tai useampi kappale, 5 jotka on tehty avokennoisesta materiaalista, johon on sijoitettu aktiivihiiltä. Edullisesti keräyselimet ovat käytettäessä sähköisesti kytketyt korkeajännitelähde-elimiin varauksen virtauksen aikaansaamiseksi keräyselimistä; toisessa suoritusmuodossa kerääjä on kytketty kapasitiiviseen 10 varauksen varastointielimeen.

Parhaimpana pidetyssä suoritusmuodossa laitteeseen kuuluu kolme elementtiä, joiden läpi käytettäessä virtaava aine kulkee peräkkäin laitteen sisällä, elementteihin kuuluessa 15 ensimmäiset suodatinelimet hiukkasten poistamiseksi törmäyt-tämällä ja/tai hiukkasten kulun estämisellä, mainitut io-nisointielimet ja toiset suodatinelimet, jotka muodostuvat keräyselimistä. Näin ollen keräyselimet suorittavat ennestään tunnettujen laitteiden keräysosan ja sitä seuraavan 20 suodattimen tehtävät, joten kahden erillisen yksikön sijasta käytetään yhtä yksikköä ja saavutetaan etuja kustannusten alenemisena, keveytenä ja kompaktiutena ja mahdollistetaan yksikön poisheittäminen likaantumisen jälkeen ja vältetään kerääjän puhdistamisen tarve.

25 • Edullisesti vähintään viimeisimpänä virtaussuunnassa keräys- elimien jäljessä oleva kappale pidetään käytössä nollapoten-tiaalissa.

30 Edullisesti kerääjään kuuluu joukko kappaleita, joista joka toinen on korkeassa potentiaalissa ja joka toinen nollapo-tentiaalissa.

Keksinnön sisällön ymmärtämisen helpottamiseksi seuraa 35 kuvaus ainoastaan esimerkin keinoin, jossa viitataan mukana oleviin piirustuksiin, joissa: 102732 4

Kuvio 1 esittää kaaviokuvaa tavanomaisesta ilmanpuhdisti-mesta.

Kuvio 2 esittää kaaviokuvaa elektronisesta ilmanpuhdisti-5 mesta, joka ilmentää esillä olevaa keksintöä.

Kuviot 3 ja 4 esittävät toisenlaisia kerääjän muotoja, jotka ilmentävät esillä olevaa keksintöä.

10 Esillä oleva keksintö liittyy ilmanpuhdistuksessa käytettävän kaksivaiheisen elektrostaattisen erotuslaskeutinkennon keräysosaan ja tarkemmin sanottuna keksinnöllä aikaansaadaan kertakäyttöinen osa, jossa yhdistyvät olemassa olevan kerääjän ominaisuudet (ts. kyky poistaa sähköisesti varattuja 15 hiukkasia) tavallisesti erillisen aktiivihiilisuodattimen, jota käytetään hajujen ja otsonin poistamisessa, ominaisuuksien kanssa.

Tavanomaisen elektronisen ilmanpuhdistimen järjestely on 20 esitetty kaaviomaisesti kuviossa 1. Käytettäessä puhallin 2, jota sähkömoottori 3 pyörittää, imee likaista ilmaa suodattimen 4 läpi, joka on väliainetyyppinen ja jota käytetään poistamaan suurempia likahiukkasia törmäyttämällä ja niiden etenemisen estämisellä, minkä jälkeen ilma kulkee elektro-25 staattiseen erotuslaskeutinkennoon, joka koostuu ionisoijas-ta 5 ja kerääjästä 6, jonka jälkeen lopuksi ilma kulkee aktiivihiilisuodattimen 7 läpi, ennenkuin se syötetään ulos puhtaana ilmana. Ionisoi jaan 5 kuuluu sarja vuorottelevia samansuuntaisia jännitettyjä lankoja 8 ja metallilevyjä 9 » 30 asetettuina poikittain ilmavirtauksen läpi ja jotka on sähköisesti järjestetty ionisoimaan ilmaa ja täten varaamaan hiukkasia sähköisesti. Kerääjään 6 kuuluu sarja samansuuntaisia metallilevyjä 10, jotka on järjestetty siten, että vierekkäisten levyjen väliin syntyy sähkökenttä. Varatut 35 hiukkaset joutuvat vuorovaikutukseen tämän kentän kanssa ja ajautuvat levyille, joille tarttuvat ja tulevat täten kerätyiksi. Aktiivihiilisuodatinta 7 käytetään adsorboimaan 102732 5 kaasumaisia aineita ilmavirrasta ja erityisesti poistamaan hajuja sekä otsonia, jota syntyy ionisoijissa.

Normaalissa käytössä suodatin 4 on säännöllisesti poistetta-5 va puhdistusta tai vaihtoa varten. Erotuslaskeutinkenno on säännöllisesti poistettava ja puhdistettava ja erityisesti kerääjä 6. Lian tarttuminen on tavallisesti voimakasta ja normaalisti kennon puhdistaminen vaatii kennon upottamista vedellä laimennettuun sopivaan puhdistusaineliuokseen ja 10 siinä ravistelemista. Kenno on tehtävä tarpeeksi vankaksi, jotta se kestäisi tämän säännöllisen puhdistamisen ja jottei vahingoitettaisi suhteellisen ohuita ja kriittisen etäisyyden päähän toisistaan sijoitettuja levyjä. Täten olemassa olevaa tyyppiä olevien kennojen on oltava suhteellisen 15 kalliita rakenteeltaan ja puhdistaminen on aikaavievää. Aktiivihiilisuodatin 7 on säännöllisesti vaihdettava -adsorboidessaan sen tehokkuus asteittain vähenee eikä sitä voida uudelleenaktivoida pesemällä. Sitä pidetäänkin kertakäyttöisenä osana ilmanpuhdistussysteemissä.

20

Esillä olevassa keksinnössä kennon keräysosa ja aktiivihiilisuodatin on yhdistetty muodostamaan halvempi, painoltaan kevyempi kertakäyttöinen osa.

25 Aktiivihiilisuodattimeen kuuluu avokennoisesta vaahtomuovista tehty kerros, jonka pinnalle on sijoitettu aktiivihiiltä. Aktiivihiilelle tunnusomaista on hiilihiukkasten huokoisesta rakenteesta johtuva erittäin suuri pinta-ala, joka tekee siitä hyvän adsorboijan ja joka toimii hyvin ilmanpuhdistin-30 sovellutuksissa. Aktiivihiilen lisäominaisuus, jota keksinnössä on käytetty hyväksi, on sen sähkönjohtavuus. Tosiasia, että kuvatun mukaiset aktiivihiilisuodattimet ovat sähköä johtavia, sallii niiden käytön varattuina levyinä muodostettaessa kaksivaiheisen erotuslaskeuttimen keräysosaa. Kaa-35 viokuva tällaista kennoa käyttävästä ilmanpuhdistimesta on esitetty kuviossa 2.

102732 6

Kuviossa 2 on esitetty elektroninen ilmanpuhdistin 20 ilmentämään esillä olevaa keksintöä, missä filtteri 21 on sama kuin ilmanpuhdistimessa 1 käytetty. Elektrostaattiseen erotuslaskeutinkennoon kuuluu nyt ionisoija 22, joka on 5 samanlainen kuin kuvion 1 kenno, ja kahdesta avokennoisesta kerroksesta 24, 25, jotka on tehty verkkomaisesta polyesteristä, muodostuva keräysosa 23, polyesterin huokoisuuden ollessa 20 huokosta tuumaa kohti ja johon on sijoitettu vähintään 10.000 g aktiivihiiltä m3 kohden ja jonka pinta-10 ala on 900 m2 käytettyä aktiivihiiligrammaa kohti. Kumpikin kerroksista on 480 mm pitkä, 650 mm leveä ja 9 mm paksu. Eristekehikko (ei esitetty) pitää kerroksia 24, 25 samansuuntaisessa asennossa toisiinsa nähden ja 15 mm etäisyydellä toisistaan poikittaissuunnassa ilmavirtaan nähden. Vir-15 taussuunnassa ensimmäisenä oleva kerros 24 on kytketty ulkoisen 4,1 Kv tasavirtatehonlähteeseen 26 ja toinen kerros 25 on kytketty lähteen 26 nollapotentiaaliin siten, että vuorottelevat kerrokset ovat korkeassa potentiaalissa ja nollapotentiaalissa. Järjestely on sellainen, että varattuja 20 hiukkasia kuljettavan ilman on kuljettava ionisoijasta 22 varattujen aktiivihiilikerrosten 24, 25 avokennorakenteen läpi. Varatut hiukkaset joutuvat jälleen vuorovaikutukseen varattujen kerrosten synnyttämän sähkökentän kanssa ja tulevat kerätyiksi kerroksissa 24, 25. Aktiivihiilikerrosten 25 24, 25 tehokkuus adsorboijina saattaa laskea pölyhiukkasten saastuttamisen takia, mutta koska nyt käytetään kahta tai useampaa kerrosta, tehollinen alue ja kosketusaika aktiivi-hiilen ja adsorboitavien kaasujen välillä vähintään kaksinkertaistuu siten kompensoiden saastumiskerrointa. Kuvatuin 30 ominaisuuksin varustettu ilmanpuhdistin pystyy käsittelemään 500 - 1000 m3 tunnissa sen ollessa samalla kompaktimpi, kevyempi ja helpommin pidettävissä toiminnassa kuin tavanomainen puhdistin.

35 Samaan tapaan kuin puhdistimessa 1, kuuluu puhdistimeen 20 puhallin 27, jota pyörittää moottorin nopeudenvalvontayksi-köllä 29 valvottu moottori 28.

7 102732

On tärkeää huomata, että esillä olevaa keksintöä ilmentävässä kerääjässä avokennoisten kerrosten on oltava sähköisesti johtavia; tämä erottaa sen varatuista väliainesuodattimista, joissa sähkövaraukset ovat valmistuksen aikana vangitut . 5 eristävän materiaalin rakenteeseen ja joita sitten käytetään vetämään puoleensa varatun väliainesuodattimen läpi kulkevia varattuja hiukkasia, väliainesuodattimessa kerätyt varatut hiukkaset kumoavat asteittain väliaineen sisäänrakennetut varaukset täten vähentäen keräystehokkuutta. Koska esillä 10 olevassa keksinnössä kerrokset ovat sähköä johtavia ja kytketyt ulkoiseen tehonlähteeseen, kerrosten sähköinen varaus ei kumoudu tai vähene keräysprosessin takia.

Tämän keksinnön merkittäviä etuja ovat: 1 5 a) Kerääjässä yhdistyvät yksinkertaisen väliainesuodattimen, elektrostaattisen erotuslaskeuttimen keräysvaiheen ja aktii-vihiilisuodattimen edut eli se voi kerätä hiukkasia törmäyt-tämällä, hiukkasten kulun estämisellä ja sähköisin voimin ja 20 poistaa myös otsonia ja hajuja adsorboimalla.

b) Se on painoltaan kevyt - tämä yksinkertaistaa suunnittelua, kuljetusta ja ilmanpuhdistimen asennusta.

25 c) Se on halpa ja mahdollistaa taloudellisesti sen käytön mieluummin kertakäyttöisenä kuin pestävänä osana.

d) Elektrostaattisen erotuslaskeutinkennon kerääjän rakenne on vähemmän kriittinen kuin tavanomaisen keräysosan rakenne. 30

Kuviossa 3 on esitetty toinen kerääjän muoto käytettäväksi ilmanpuhdistimessa, joka ilmentää esillä olevaa keksintöä. Kerääjään kuuluu neljä kerrosta 31 - 34, jotka ovat identtisiä puhdistimen 20 kerrosten 24, 25 kanssa ja joista kutakin 35 pidetään erillisessä eristekehikossa (ei esitetty) ja jotka on sijoitettu toisiinsa nähden samansuuntaisesti 10 mm päähän toisistaan poikittain puhdistinta pitkin suunnattuun β 102732 ilmavirtaan nähden. Kukin kerroksista 31 - 34 on kytketty sopivan korkeajännitelähteen 35 liitäntänapaan siten, että kerrokset 32 ja 34 ovat nollapotentiaalissa ja kerrokset 31 ja 33 ovat 4,1 kV potentiaalissa. On ajateltu, että tällai-5 silla levyjen ja potentiaalien järjestelyllä aikaansaadaan kerääjän tehokas käyttö. On edullista, että kerros 34, siis se, joka on kerääjässä virtaussuunnassa viimeisimpänä, on nollapotentiaalissa minimoiden todennäköisyyttä, että kerääjästä poistuva ilma on varautunutta. Vaihtoehtoisessa jär-10 jestelyssä kerros 31 pidetään arvossa 4,1 kV, kerros 32 2,8 kV, kerros 33 1,4 kV ja kerros 34 nollapotentiaalissa. Vielä eräässä vaihtoehdossa kerääjään kuuluu yksi kerros, joka on identtinen puhdistimen 20 kerrosten 24, 25 kanssa ja jota pidetään nollapotentiaalissa.

15

Kuviossa 4 on esitetty vielä yksi kerääjän muoto käytettäväksi ilmanpuhdistimessa, joka ilmentää esillä olevaa keksintöä kerääjään 40 kuuluessa yksi avokennoinen kerros 41, joka on tehty verkkomaisesta polyesteristä, jossa on 20 20 huokosta tuumaa kohti. Kukin kerros on 480 mm pitkä, 650 mm leveä ja 30 mm paksu. Kerrokseen on sijoitettu vähintään 1 0.000 g aktiivihiiltä m·^ kohti kahdelle vastakkaiselle päätyalueelle kahden sähköä johtavan ja 10 mm paksun alueen 42 ja 43 aikaansaamiseksi, joiden väliin jää 10 mm paksuinen 25 keskusalue 44, joka ei johda sähköä. Alue 42 on sähköisesti kytketty korkeajännitelähteen 45 4,1 kV liittimeen, kun alue 43 puolestaan on sähköisesti kytketty lähteen 45 nollapoten-tiaaliliittimeen.

30 Esillä olevan keksinnön vaihtoehtoisia suoritusmuotoja voidaan aikaansaada käyttämällä toisen tyyppisiä huokoisia tai avokennoisia kappaleita, joihin on sopivasti sijoitettu aktiivihiiltä tai käyttämällä kappaleita, jotka rakentuvat yksinomaan avokennorakenteessa olevasta aktiivihiilestä 35 (esimerkiksi sijoittamalla hiilen ja toisen materiaalin seosta avokennorakenteeseen ja sitten poistamalla toinen materiaali). Jännitteen arvoja ja polarisuutta voidaan 102732 9 muutella riippuen materiaalien etäisyyksistä ja käytetystä rakenteesta.

Tyypillisesti kotitalous- ja toimistoympäristöihin tarkoite-5 tuissa laitteissa käytetään ionisoijia, jotka tuottavat positiivisen varauksen ja kerääjän kerrokset ovat positiivisesti varattuja, sillä positiivisella koronalla on taipumus tuottaa vähemmän otsonia. Kuitenkin negatiivista varausta käyttävällä laitteella on taipumus toimia tehokkaammin ja 10 sen tähden negatiivisesti varaavia ionisoijia ja negatiivisesti varattuja kerääjän kerroksia voidaan käyttää teolli-suussovellutuksissa. Selvästi esillä oleva sovellutus sopii kumpaankin tapaukseen.

«

Claims (9)

10 102732

1. Laite virtaavien aineiden puhdistamiseksi, mihin laitteeseen kuuluu ensimmäinen osa (22), johon kuuluu elimet lait- 5 teen läpi kulkevassa ainevirtauksessa olevien hiukkasten ionisoimiseen ja toinen osa (23), johon kuuluu elimet ionisoitujen hiukkasten keräämiseksi, jolloin keräyselimiin kuuluu sähköä johtavat elimet kytkettyinä sähköisesti sähkö-varauslähteeseen (26), sähköä johtavien elimien koostuessa 10 vain aktiivihiilestä, tunnettu siitä, että ke- räyselimissä on kaksi tai useampia avokennoisia kappaleita tai kappaleen alueita, jotka ovat eri sähköpotentiaaleissa (24, 25; 31-34; 42, 43) käsittäen kyseiset sähköä johtavat elimet ylläpitämään vastaavan kappaleen tai kappaleen alueen 15 tasaisessa potentiaalissa ja huolehtimaan sähkövarauksen virtauksesta vastaavan kappaleen tai kappaleen alueen ja lähteen välillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu 20 siitä, että keräyselimiin kuuluu yksi tai useampia kappaleita (24, 25; 31-34; 42, 43), jotka on tehty avokennoisesta materiaalista, johon on sijoitettu aktiivihiiltä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, t u n — 25. e t t u siitä, että keräyselimiin kuuluvista kappaleista (24, 25; 31-34; 42, 43) yksi tai useampi kappale on käytettäessä kytketty sähköisesti korkeajännitelähde-elimiin (26).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu 30 siitä, että korkeajännitelähde-elimien arvoalue on 1 - 10 kV.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että vähintään yksi keräyselimiin 35 kuuluva kappale (34, 43), joka on viimeisimpänä virtaussuun-nassa, on käytettäessä nollapotentiaalissa. „ 102732

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että keräyselimiin kuuluu joukko kappaleita (31-34, 42, 43), joista joka toinen on korkeassa potentiaalissa ja joka toinen nollapotentiaalissa. 5

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu kolme elementtiä, joiden läpi peräkkäin käytettäessä virtaava aine kulkee, elementteihin kuuluessa ensimmäiset suodatinelimet (21) 10 hiukkasten poistamiseksi törmäyttämällä ja/tai niiden kulun estämisellä, mainitut ionisointielimet (22) ja toiset suodatinelimet (23), jotka koostuvat keräyselimistä.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, 15 tunnettu siitä, että keräyselimiin kuuluu kappale (41), jossa on joukko alueita (42-44), joista ainakin yksi muodostaa varauksen kulkutien sähkövarauslähteeseen ja on ainakin yhden alueen (44) vieressä, joka ei muodosta varauksen kulkutietä sähkövarauslähteeseen (26). 20

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että keräyselimiin kuuluu kappale (41), jossa on kaksi sähköä johtavaa, toisilleen vastakkaista päätyaluetta (42, 43), joiden väliin jää keskusalue (41), joka ei ole 25 sähköä johtava. 12 Patentkrav 102732