FI103641B - Kaasujen suodatin - Google Patents

Description

1 103641

Kaasujen suodatin

Keksintö kohdistuu kaasujen suodattimeen, joka on tarkoitettu esim. ilmanvaihtokanavaan sijoitettuna poistamaan tilan tuloilmasta kaasu-5 maisia epäpuhtauksia.

Vahingollisia kaasuja poistetaan tuloilmasta yleisesti suodattimilla, jotka on sijoitettu ilmanvaihtokanavaan ja jotka sisältävät rakeista, suuren ominaispinta-alan omaavaa materiaalia. Mm. rikkidioksidi, typen oksidit, 10 kloori, kloorivety ja otsoni ovat tavallisia tällaisilla suodattimilla suodatettavia kaasuja.

Tavanomaisten työ- ja oleskelutilojen lisäksi on joukko erikoistiloja, joiden ilman puhtaudelle asetetaan huomattavan korkeita vaatimuksia.

15 Tällaisia erikoistiloja ovat esim. nk. puhdastilat, joissa valmistetaan mm. herkkien elektroniikkalaitteiden komponentteja ja/tai itse laitteita. Myös ko. laitteiden käyttötilat on usein suojattava jopa laitekohtaisilla suodattimilla niiden luotettavan toiminnan varmistamiseksi.

20 Tuloilman suodatus on lisääntynyt ja tulee lisääntymään olennaisesti myös erilaisten ajoneuvojen ja työkoneiden kohdalla, joissa varsinkin pakokaasujen suodatus on tärkeää samoin kuin sellaisten epäpuhtauksien suodatus, joiden käsittelyyn ajoneuvoa tai työkonetta käytetään (esim. torjunta-aineiden levitys traktorilla ).

25

Yleisesti on tunnettua nostaa suodattimien suodatustehoa kasvattamalla suodatinmateriaalin ja suodatettavan ilman välistä kontakti- eli viipymäaikaa esim. lisäämällä suodattimen paksuutta, eli sen kerroksen paksuutta, jonka läpi suodatettava ilma virtaa. Tällöin tulee kuitenkin 30 ongelmaksi kasvava painehäviö, mikä ei ole edullista ilmanvaihtojärjestelmän toiminnalle.

Suomalaisessa patentissa FI-94724 on esitetty menetelmä kaasujen suodattimen valmistamiseksi, jolloin suodatin on muodostettu päällek-35 käisistä, aallotetusta ja kemisorption aikaansaavalla liuoksella impregnoidusta kantajamateriaalista valmistetuista kerroksista, joissa aaltojen pituussuunta yhtyy ilman läpivirtaussuuntaan ja kerrokset muodostavat • 2 103641 erillisiä, pitkänomaisia virtauskennoja. Kantajamateriaali on alumiinile-vyä, jonka molemmille pinnoille on kiinnitetty huokoisen pinnan aikaansaavaa alumiinioksidia. Tällainen suodatin ei aiheuta virtausvastusta suodatettavalle ilmalle, mutta kontaktipintaa saadaan huomattavasti 5 enemmän verrattuna samaan tilavuuteen kuin rakeisia materiaaleja käytettäessä. Perusrakenteeltaan samaa tyyppiä oleva suodatin tunnetaan lisäksi esim. patentista US-4,391,616.

Esimerkiksi otsonin suodatustanne on jatkuvasti lisääntynyt. On esi-10 merkiksi tunnettua suodattaa otsonia erityisesti aktiivihiilirakeita sisältävien suodattimien läpi viilaavasta ilmasta. Patentin FI-94724 mukainen rakenne perustuu erityisesti juuri virtauskennojen läpi suhteellisen vapaasti virtaavan ilman suodatukseen, jolloin virtauskennojen huokoista materiaalia sisältävät seinämät on impregnoitu kemisorption aikaan-15 saavilla kemikaaleilla, eikä suodatin näin ollen ole tarkoitettu esim. rakeisten suodatinmateriaalien käyttöön virtauskennojen sisällä. Ohut alumiinilevy, joka on molemmilta puolilta päällystetty alumiinioksidilla, on sopivin kantajamateriaali tällaisten kennojen muodostamiseksi.

20 USA:laisessa patentissa 3,800,515 on esitetty kosteutta, ei siis varsinaisia kaasuja ilmasta adsorboiva kennosuodatin, joka perustuu adsor-bentilla impregnoituun ja tiiviiksi tehtyyn paperiin kantajamateriaalina, josta kennot muodostetaan normaalisti aallottamalla ja päällekkäin liittämällä.

25 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa mainitut epäkohdat ja niiden aiheuttamat ongelmat ja esittää suodatin, jolla voidaan suodattaa myös esim. otsoni tilan tuloilmasta pienentämällä samalla suodattimen aiheuttamaa ilman virtausvastusta ja jonka suodattimen valmistuskustannuk-30 siä voidaan lisäksi olennaisesti pienentää tunnettuihin suodattimiin verrattuna. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle suodattimet on pääasiassa tunnusomaista se, että suodattimen kantaja-materiaali on paperipohjaista materiaalia, joka ainakin osaksi on pinnoitettu ilman epäpuhtauksia, kuten kaasuja, adsorboivalla hienojakoisella 35 materiaalilla.

•« « 3 103641

Aktiivihiili on eräs sopiva ja myös eniten käytetty materiaali juuri otsonin suodattamiseen. Muodostamalla hienojakoisesta adsorboivasta materiaalista, kuten aktiivihiilestä, kantajamateriaalille pintakerros ja muo-5 dostamalla edelleen esim. patentissa FI-94724 esitetyn suodattimen rakenteen mukainen suodatin, saadaan aikaan myös otsonia suodattava suodatinsovellus.

Paperipohjaisen materiaalin, kuten paperin tai kartongin käytöllä on se 10 etu, että suodatin on helppo hävittää, varsinkin siinä tapauksessa, että adsorbentti on aktiivihiiltä.

On varsin yksikertaista valmistaa myös esim. mainitun rakenteen mukainen suodatin, jonka kantajamateriaalista muodostetuista kerroksista 15 vain osa on pinnoitettu esim. aktiivihiilellä ja osa jollakin muulla, vaikkapa kemiopsorption aikaansaavaa kemikaalia käsittävällä huokoisella kerroksella, jolloin saadaan aikaan hyvinkin monikäyttöinen suodatin-ratkaisu.

20 Keksinnön mukainen suodatin soveltuu helposti valmistettavaksi juuri paperi- tai kartonkipohjaisesta kantajamateriaalista, mikä on omiaan pienentämään olennaisesti suodattimen raaka-ainekustannuksia. Lisäksi hienojakoinen aktiivihiili tai muu jauhemainen adsorbentti on helppo saada tarttumaan kantajamateriaalin pintaan sen selluloosakui-25 tujen muodostaman karkean alustan ansiosta. Kantajamateriaalille onkin tyypillistä sen kuitumainen, paperia tai kartonkia muistuttava raken-: ne.

Huomattavaa etua saavutetaan myös sillä, että käyttämällä aiemmin 30 kuvattua patentin FI-94724 mukaista suodattimen rakennetta voidaan suodatustehoa suodattimen tilavuuteen nähden lisätä huomattavasti.

: Keksintöä havainnollistetaan lähemmin seuraavassa selityksessä, jossa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa 35 kuva 1 esittää suodattimen perusrakennetta kaaviollisesti ja . kuva 2 esittää erästä suodattimen sovellusta perspektiivikuvantona.

4 103641

Keksinnön mukainen suodatin valmistetaan aallotetusta paperipohjaisesta levystä 1 ja suorasta paperipohjaisesta levystä 2, joiden molemmille pinnoille on kiinnitetty hienojakoista adsorboivaa materiaalia, 5 kuten aktiivihiiltä. Hienojakoinen adsorboiva materiaali ja levyjen 1, 2 muodostama kantajamateriaali muodostavat selvät itsenäiset kerrokset, toisin kuin patentissa US-3,800,515. Näin käsitellyt levyt 1,2 sijoitetaan päällekkäin, jolloin muodostuu vierekkäisiä virtauskennoja 3 sisältävä kerros 4. Valmiin suodattimen muodostamiseksi järjestetään kerroksia 4 10 tiiviisti päällekkäin siten, että aallotetun levyn 1 kummallekin puolelle tulee aina suora levy 2, jolloin yksittäiset virtauskennot 3 muodostuvat aallotetun levyn 1 molemmille puolille sen ja suoran levyn 2 väliin.

Kuvassa 1 ilmenee myös tapa muodostaa kuvan 2 mukainen suodatin, 15 jolloin kerros 4 kääritään tiiviiksi sylinterimäiseksi kappaleeksi, joka on helppo sijoittaa esim. halkaisijaltaan pyöreän ilmastointiputken sisään.

Selvää on, että myös muunlaisia rakenteita voidaan käyttää suodattimen muodostamiseksi. Erillisiä kerroksia 4 voidaan asettaa useita kap-20 paleita päällekkäin tiiviiksi pakaksi tai laskostaa pakka yhdestä leveästä kerroksesta 4, jolloin näin koottua pakkaa voidaan helposti muotoilla edelleen esim. poikkileikkaukseltaan kulloisenkin käyttökohteen vaatimusten mukaiseksi.

25 Pinnoittamalla levyt 1,2 nimenomaan hienojakoisella adsorbentilla ja muodostamalla niinmuodoin kennomainen adsorboiva rakenne saa-daan aikaan adsorboivan pinta-alan olennainen lisääntyminen aiheuttamatta kuitenkaan merkittävää virtausvastuksen kasvua, kuten tapahtuisi esim. rakeisen aktiivihiilen käytössä virtauskanavien sisällä.

30

Adsorboivia materiaaleja voidaan käyttää adsorboitavasta kaasusta riippuen. Näin ollen paperi- tai kartonkipohjaiset levyt 1, 2 voidaan pin-noittaa kaikilla sellaisilla huokoisen kerroksen aikaansaavilla materiaaleilla, jotka adsorboivat fysikaalisesti pinnalleen kaasumaista epäpuh-35 tautia.

Käytettäessä kaasuja pinnalleen adsorboivia hienojakoisia materiaaleja ei tarvita suodattimen käsittelyä kemisorption aikaansaavalla aineella.

5 10ό641

Suodatin voidaan kuitenkin muodostaa myös siten, että osa levyistä 1, 2 tai kerroksista 4 on järjestetty edellä esitetysti adsorboiviksi esim. aktiivihiilellä ja osa on käsitelty esim. kemisorptiota aikaansaavalla kemikaalilla, jolloin yhden suodatinkappaleen käyttöaluetta voidaan laa-5 jentaa huomattavasti.

Seuraavassa on esitetty suodattimen valmistus laboratoriomittakaavassa.

10 Paperipohjaisen kantajamateriaalin päällystämiseksi huokoisella kerroksella käytetään menetelmää, jossa hienojakoinen adsorbentti, kuten aktiivihiili, lietetään sopivaan nesteeseen ja saadun seoksen annetaan virrata pitkänomaisten virtauskennojen 3 läpi, jolloin partikkelit kiinnittyvät kennojen seinämiin, eli kantajamateriaalin pintaan. Tässä voidaan 15 käyttää hyväksi esim. kapillaari-ilmiötä patenttijulkaisun FI-94724 esittämällä tavalla, eli suodattimen toinen pää upotetaan seokseen, jolloin seos nousee kapillaarivoimien vaikutuksesta kennoihin. Hienojakoisen materiaalin liettämiseen tällä tavoin käytetään edullisesti jotain orgaanista liuotinta, joka ei turvota veden tavoin paperia. Aktiivihiilijauhetta 20 on lietetty metanoliin ja annettu virrata kennojen läpi, jolloin paperin pinta on saatu päällystettyä hyvin.

Tuotantomittakaavassa tulevat kysymykseen menetelmät, joissa paperipohjainen kantajamateriaali päällystetään ennen sen muodostamista 25 suodatinrakenteeksi. Tällöin kysymykseen voi tulla joku paperiteollisuu-.. .. den tunnettu paperinpäällystysmenetelmä, jossa pienet partikkelit saa daan tarttumaan paperia tai kartonkia olevan kantajamateriaalin pintaan. Myös tällöin adsorbenttipartikkelit voivat muodostaa seoksen nestemäisen aineen kanssa, seos levitetään pohjamateriaalin pintaan, 30 nestemäinen aine haihdutetaan ja jäljelle jää huokoisen pintakerroksen käsittävä kantajamateriaali, josta muodostetaan edellä kuvatulla tavalla valmis suodatinrakenne.

* ·' • ·

Claims (4)

6 103641

1. Kaasujen suodatin erityisesti ilmanvaihtoa varten, joka suodatin 5 koostuu päällekkäin sijoitetuista, aallotetusta kantajamateriaalista muodostetuista kerroksista (4), jolloin aaltojen pituussuunta yhtyy ilman lä-pivirtaussuuntaan muodostaen erillisiä pitkänomaisia virtauskennoja (3), jotka yhdessä muodostavat läpivirtauskanavan ja joka kantajama-teriaali on käsitelty sopivimmin molemmilta puoliltaan kaasuja suoda-10 tusilmasta poistavalla materiaalilla, tunnettu siitä, että kantajamate-riaali on paperi- tai kartonkipohjainen materiaali, joka ainakin osaksi on pinnoitettu kaasuja adsorboivalla huokoisella adsorbenttipartikkeleista koostuvalla kerroksella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasujen suodatin, tunnettu siitä, että kantajamateriaali on ainakin osaksi pinnoitettu otsonia adsorboivalla materiaalilla.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kaasujen suodatin, tunnettu siitä, 20 että kantajamateriaali on ainakin osaksi pinnoitettu aktiivihiilellä.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kaasujen suodatin, tunnettu siitä, että suodatin on muodostettu sylinterimäiseksi kappaleeksi käärimällä kokoon taipuisan aallotetun levyn (1) ja taipuisan poh- 25 jalevyn (2) muodostama yhdistelmä. * V 7 103641