FI103767B - Kaksivaiheinen sähköstaattinen suodatin - Google Patents

Description

, 103767

KAKSIVAIHEINEN SÄHKÖSTAATTINEN SUODATIN - TVÄFASIGT ELEKTROSTATISKT FILTER

Keksintö koskee kaksivaiheista sähköstaattista suodatinta (elektrostaattista saostinta), ja tarkemmin 5 patenttivaatimuksen 1 perustelussa kuvatun kaltaista kaksivaiheista elektrostaattista suodatinta.

Elektrostaattisia suodattimia, joita myös kutsutaan elektrostaattisiksi pölynerottimiksi, käytetään sekä teollisissa tuotantolaitoksissa, missä tapauksessa 10 elektrostaattiset suodattimet ovat suurten ja kalliiden laitteistojen muodossa, että laitteistoissa, missä ilmaa puhdistetaan mukavuussyistä, kuten ilmastointilaitteet ja muut laitteet, joita käytetään kotitalouksissa, toimistoissa sekä muissa työhön, kouluihin, 15 sairaalahoidon välineisiin ja moottoriajoneuvoihin liittyvissä kohteissa sekä muualla, missä ilma pitää puhdistaa suhteellisen paljon pienemmällä laitteistolla.

Viimeksi mainitussa tapauksessa, missä useimmiten on kyse ilman puhdistamisesta miehitetyissä pai-20 koissa tai niihin tulevan ilman puhdistamisesta, käyte tyt suodattimet ovat tähän asti pääosin koostuneet mekaanisista suodattimista, jotka on varustettu suoda-tinkuitukankailla, tekstiili- tai paperipohjaisilla suodatinkuitumatoilla tai elektreettisuodatinmatoilla.

. 25 Elektrostaattisia suodattimia on myös käytetty jossain määrin tässä viimeksi mainitussa tapauksessa. Nämä elektrostaattiset suodattimet ovat tavallisesti olleet kaksivaiheisia elektrostaattisia suodattimia, jolla tarkoitetaan elektrostaattisia suodattimia, missä 30 kiinteät tai nestemäiset hiukkaset, aerosolit, joita • ; ilmavirta kuljettaa ja jotka on tarkoitus erottaa sii tä, varataan sähköisesti erillisessä ionisointivyöhyk-keessä itse erotusprosessin tapahtuessa ionisointi-vyöhykkeen myötävirtaukseen sijoitetussa kondensaatto-35 rierottimessa. Tämä patentti käsittelee kaksivaiheisia elektrostaattisia suodattimia, ellei toisin mainita.

2 103767

Mekaaniset ilmansuodattimet käyttävät melkein yksinomaan kertakäyttöisiä tai vaihdettavia suodatin elementtejä. Siten suodattimen ne osat, jotka ensisijaisesti keräävät erotettavan materiaalin ja jotka näin 5 ollen ovat suodatinkomponentteja, jotka eniten ovat alttiina likaantumiselle ja tukkeutuvia perusyksiköltä, jotka voidaan helposti vaihtaa. Näitä elementtejä, tai yksiköitä, käytetään kunnes ne eivät enää kykene toteuttamaan aiottua toimintaansa tyydyttävällä tavalla 10 ja korvataan sitten uudella yksiköllä ja poistetaan käytöstä.

Tähän asti kertakäyttöisiä yksiköitä ei ole käytetty sähköstaattisissa suodattamissa; enintään kondensaattorierottimia, jotka tyypillisesti koostuvat 15 alumiinilevyistä ja korkealuokkaisesta eristysmateriaalista, on käytetty kasettien muodossa, jotka voidaan helposti poistaa suodatinlaitteesta puhdistettaviksi. Kuitenkin näiden kasettien puhdistustyö on aikaa vievää ja kallista ja voi johtaa epäterveellisen pölyn le-20 viämiseen. Elektrostaattiset suodattimet ovat myös kalliita käyttää.

Näiden korkeiden käyttökustannusten vuoksi elektrostaattisia suodattimia ei ole käytetty siinä määrin, mikä vastaa niitä tärkeitä etuja, joita elekt-25 rostaattiset suodattimet tarjoavat mekaanisiin suodat-timiin nähden.

Toinen asiaan vaikuttava syy on siinä, että nykyaikaisilla elektrostaattisilla suodattamilla on monimutkainen ja kallis rakenne johtuen suurten jännit-30 teiden käytöstä ja niihin liittyvistä turvallisuusmääräyksistä, kuten vaatimus kosketussuojatusta rakenteesta ja korkealuokkaisten materiaalien käytöstä, esimerkiksi eristimissä. Lisäksi asiaan vaikuttava syy on tarve käyttää korkeita koronavirran voimakkuuksia huo-35 non erotustehokkuuden välttämiseksi, joka puolestaan johtaa huomattavaan hajuhaittojen (otsoni) syntymiseen kemiallisesti korkea-aktiivisessa koronaelektrodin 3 103767 viereisessä plasmakerroksessa tai rajoittaa laitteiston puhdistuskapasiteettia.

Lisäksi, tavanomaisissa elektrostaattisissa suodattimissa, kondensaattorierottimen elektrodeille 5 kerääntynyt pöly aikaansaa usein kipinäpurkauksen elektrodien välillä aiheuttaen ongelmia, kun suodatinta käytetään arassa ympäristössä ja vaaran erotustoiminnan tehon täydellisestä menettämisestä.

Niiden etujen joukossa, joita elektrostaatti-10 set suodattimet tarjoavat vertailussa mekaanisiin suo-dattimiin on se, että puhdistettavassa kaasuvirrassa aiheuttamansa pienen painehäviön lisäksi, elektrostaat-tisilla suodattimilla on kyky erottaa äärimmäisen pienet hiukkaset kaasuvirrasta; tyypillisten hengitettä-15 vissä olevien hiukkasten läpimitta on n. 0,3 μχη. Mekaanisissa suodattimissa on aina huomattava painehäviö. Erityisesti suodattimissa, jotka on rakennettu erottamaan hengitettävissä olevat hiukkaset kaasuvirrasta, painehäviö kyseisen suodatinosan (suodatinyksikkö) 20 matkalla on erittäin suuri. Tämä korkea painehäviö vaatii meluisten ja energiaa kuluttavien puhaltimien käyttöä kaasun kuljettamiseen suodattimen läpi.

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin johdannossa kuvatun kaltainen parannettu elektrostaattinen 25 suodatin, ja siten tarkemmin tuoda esiin elektrostaat-* tinen suodatin, joka on tehokas, tuottaa vähän otsonia ja voidaan valmistaa yksinkertaisesti ja edullisesti. Suodattimen kertakäyttöisen osan, joka toiminnan aikana likaantuu tai johon muulla tavalla vaikutetaan huoltoa 30 vaativasti, mukaanliittäminen on siten taloudellisesti oikeutettua. Tässä tarkoituksessa kertakäyttöinen yk-sikkö suunnitellaan edullisesti siten, ettei se synnytä vakavaa ympäristöongelmaa käytöstä poistettaessa.

Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaises-'35 ti elektrostaattisella suodattimena, jonka tunnusomaiset piirteet esitetään seuraavissa patenttivaatimuksissa.

4 103767

Keksinnön erityisen tärkeä näkökohta sisältyy elektrostaattisen suodattimen ionisointivyöhykkeen rakenteeseen. Tämä rakenne ei ainoastaan mahdollista suodatinrakenteen yksinkertaistamista siinä määrin, 5 että on mahdollista yhdistää suodattimen pääosat yhdeksi taloudelliseksi kertakäyttöyksiköksi, vaan myös mahdollistaa elektrostaattisen suodattimen toiminnan koronavirran voimakkuudella, joka on huomattavasti alempi suhteessa koronavirran voimakkuuteen, jota tun-10 netut yhtäläiset ominaisuudet omaavat elektrostaattiset suodattimet vaativat, täten alentaen otsonin syntymistä vastaavassa määrin; syntyvän otsonin määrä on suhteessa koronavirran voimakkuuteen.

On tunnettua, että voidaan löytää kaksi va-15 rausmekanismia avaruusvarauskentässä, so. kenttä, joka on koronaelektrodin ja kohde-elektrodin välissä elektrostaattisen suodattimen ionisointivyöhykkeessä. Näitä kahta mekanismia kutsutaan kumpaakin erikseen kentän varausmekanismiksi ja diffuusiovarausmekanismiksi ja ne 20 ovat aktiivisia kriittisellä hiukkaskokoalueella 0,1-1 μη\. Hiukkasten varautuminen jatkuu lopputilaa kohti aikavakion mukaisesti, joka on suoraan verrannollinen ionivirran tiheyteen ja kääntäen verrannollinen sähkökentän voimakkuuteen hiukkasessa.

25 Ionisointivyöhykkeen ionisointikammiossa, mis- • sä koronalanka, jolla on annettu koronavirran voimak kuus langanpituuden yksikköä kohti, synnyttää ilmaio-nit, ilmaionien sähkövarauksella on hallitseva vaikutus ionisointikammion tilavuuden pääosan sähköisiin olosuh-30 teisiin. Jättämällä huomioonottamatta merkityksetön tila koronalangan ympärillä, seuraavat tekijät vaikuttavat ionisointikammion tilassa: Sähkökentän voimakkuus on käytännöllisesti katsoen '35 riippumaton etäisyyteen koronalangasta;

Ionivirran tiheys on kääntäen verrannollinen etäisyyteen 103767 koronalangasta,·

Hiukkasen varautumisen aikavakio on siten suoraan verrannollinen etäisyyteen koronalangasta.

Tarkasteltaessa hiukkasta, joka kulkee anne-5 tulla nopeudella ja suurimmalla mahdollisella etäisyydellä koronalangasta tutkittavan ionisointikammion läpi, jonka poikkileikkaus on neliö suorassa kulmassa koronalankaan nähden, havaitaan, että sekä hiukkasen varautumisen aikavakio että hiukkasen viipymäaika io-10 nisointikammiossa ovat verrannollisia ionisointikammion leveyteen, so. kammion mittaan suorassa kulmassa koronalankaan ja suorassa kulmassa läpivirtaussuuntaan nähden. Hiukkasen ionisointikammion viipymäajan ja hiukkasen varautumisen aikavakion suhde on siten vakio.

15 Tästä seuraa, että annetulla koronavirran voi makkuudella ja annetulla ilmavirran nopeudella, hiukkasen varaustila ionisointikammion läpikulun jälkeen ei riipu kammion leveydestä.

Tämä uusi toteamus johtaa päätelmään, että an-20 netulla koronavirran voimakkuudella ja annetulla ilmavirran nopeudella on mahdollista kasvatcaa xonisointi-kammion leveyttä ja siten myös ilmavirran virtausmäärää kammion läpi huonontamatta ilmavirran kantamien aero s o1ipart ikkelei den varautumi s t a.

25 Vaikka ionisointikammion leveyden kasvu myös • vaatii koronalangan syöttöjännitteen lisäystä, tämä tarvittava lisäys on vähemmän kuin suoraan verrannollinen ionisointikammion leveyden lisäykseen. Näin ollen kohtuullinen syöttöjännitteen nosto tekee mahdolliseksi 30 ionisointikammion leveyden huomattavan lisäämisen; kammiolle voidaan asettaa leveydeksi jopa 0,2 m tai vielä suurempi, myös niiden elektrostaattisten suoda-tinten tapauksessa, jotka on tarkoitettu kotikäyttöön tai käyttöön sairaalan hoitovälineissä jne., ilman että ' 3 5 tarvitsee kasvattaa syöttöjännitettä arvoihin, joita pidetään sopimattoman korkeina tällaiseen käyttöön.

103767

Edellä mainitun suuruusluokan ionisointikammi-on leveys on kymmenkertainen vastaavaan käyttöön tarkoitetun, tavanomaisessa elektrostaattisessa suodatti -messa käytetyn ionisointikammion leveyteen nähden.

5 Tämän keksinnön tunnuspiirre, suurempi ionisointikammi on leveys, mahdollistaa sen vuoksi jyrkän koronavirran voimakkuuden alentamisen tuloksena vertailussa tyypillisten tai tavanomaisten elektrostaattisten suodattimien kanssa, kun taas toisaalta, samalla kertaa, on mah-10 dollista koronavirran voimakkuuden nosto langan pituuden yksikköä kohden, so. tekijän, joka on ensisijassa ratkaiseva todellisessa hiukkasen varautumisprosessis-sa.

Keksinnön mukaisesti konstruoidun elektro-15 staattisen suodattimen kyseessä ollessa, koronavirran voimakkuus voidaan alentaa kymmenesosaan tai enemmän tarvitsematta nostaa jännitettä korkeammaksi kuin se, mikä helposti saavutetaan nykypäivän tekniikalla pienten suurjännitelähteiden valikoimalla.

20 Ionisointikammion kehys, joka ympäröi ko- ronalankaa, on edullisesti peitetty suurimmalla mahdollisella määrällä kohde-elektrodi pintaa, varmistaen siten suurimman mahdollisen ionisointivyöhykkeen. Tässä suhteessa on erityisen tehokasta sijoittaa osa kohde-25 elektrodipinnasta poikittain koronaelektrodin ilmavir-tauskäytävän poikki vastavirtaan siten, että osa ioni-virrasta suunnataan suoraan vasten ilmavirran suuntaa. Tämän seurauksena aerosolihiukkasten liike hidastuu suhteessa ilmavirtaan siten, että niiden viipymäaika 30 ionisointivyöhykkeellä pitenee. Pitkä viipymäaika ei . ole edullinen ainoastaan siksi, että on käytettävissä pitempi ajanjakso hiukkasten varautumisprosessiin, vaan myös siksi, että yksittäisillä, sähköisesti varautuneilla hiukkasilla on aikaa koaguloitua ja muodostaa 35 suurempia hiukkasyhdistelmiä ionisointivyöhykkeellä, helpottaen siten hiukkasten erottamista kondensaatto-rierottimessa.

103767

Kohde-elektrodiyksikön, joka on sijoitettu pitkin ilman läpivirtauskäytävää edelläkuvatulla tavalla, täytyy luonnollisesti päästää ilmavirta kulkemaan aiheuttamatta huomattavaa painehäviötä. Tämä voidaan 5 kuitenkin helposti saavuttaa keksinnön suojan piirissä, koska kohde-elektrodiyksikkö voi koostua joukosta ohuita lankoja tai kuituja, verkosta, liuskoista tai suikaleista, revitetystä levystä tai vastaavasta. Etäisyyden koronaelektrodin ja yhden tällaisen kohde-10 elektrodiyksikön välillä tulee edullisesti olla karkeasti sama kuin etäisyys koronaelektrodin ja sivuttain sijoitetun kohde-elektrodiyksikön välillä.

On myös mahdollista keksinnön suojan piirissä, vaikkakaan ei ensisijaista, asentaa kaksi tai useampia 15 koronaelektrodeja rinnakkaiseen järjestykseen ilman läpivirtauksen suunnassa katsottuna, esimerkiksi yhdessä tasossa, joka ulottuu poikkisuunnassa ilman läpivir-tauskäytävään. Tässä tapauksessa on välttämätöntä käytännössä sijoittaa kohde-elektrodiyksikkö poikkisuun-20 nassa ilman läpivirtauskäytävään edelläkuvatulla tavalla vastavirtaan mainituista langoista, varmistamaan siten, että ilmavirran kantamat hiukkaset varautuvat riittävästi.

Keksinnön mahdollistama koronavirran voimak-25 kuuden alennus ei johda ainoastaan haitallisen otsonin kehittymisen vähenemiseen vaan myös mahdollistaa suur-jännitelähteen, joka kuormittaa rakennettavaa ko-ronaelektrodia siten, että syötetty virta on niin heikkoa, että järjestelmä jää ihmiselle vaarattomaksi.

30 Tämän tuloksena passiivista virtaa rajoittavia hyvin suuria vastusarvojen yksiköitä voidaan liittää koronavirtapiiriin, keksinnön mukaisesti. Virtarajoi-tus, joka järjestelmään koskettamisen seurauksena aiheutuneen oikosulun tapauksessa on varmistettu edellä 35 mainitulla tavalla, tekee tarpeettomaksi kosketussuoja-ta koronaelektrodi ja muut elektrostaattisen suodattimen helposti tavoitettavat osat, joihin suuria jännit- 103767 teitä kohdistuu. Lisäksi helposti syttyvän pölyn tai muun materiaalin, joka on kertynyt elektrostaattiseen suodattimeen, syttymisriski kipinäpurkauksen seurauksena ionisointikammiossa tai elektrostaattisen suodatti -5 men muissa paikoissa, on käytännössä eliminoitu .

Tämä mahdollistaa ionisointikammion seinien valmistuksen kartongista, pahvista, voimapaperista tai muusta halvasta materiaalista. Koronaelektrodin eristi -met voidaan valmistaa yksinkertaisesta muovimateriaalis-10 ta, kuten esimerkiksi polyuretaanista. Seinän muodostavien osien pinnat voidaan pinnoittaa tai muodostaa säh-köäjohtavasta tai puolijohtavasta materiaalista (anti-staattinen tai sähköäpurkava materiaali) . Nämä pinnat voivat samalla kertaa muodostaa kohde-elektrodin pinnan 15 ja pintoja, joilla liitetään nämä ja ionisointikammion ulkoseinä maahan tai muuhun vertailupotentiaaliin.

Yllä mainitut kommentit, jotka on tehty koskien ionisointikammiota, soveltuvat myös kondensaatto-rierottimeen.

20 Nykyaikaisissa elektrostaattisissa suodatti- missa, kaikki kondensaattorielektrodiyksiköt, joilla on tarkoitus olla sama jännitepolaarisuus, kytketään sähköisesti rinnakkain; elektrodiyksiköiden yksi ryhmä kytketään rinnan, esim. potentiaaliin maan suhteen, kun 25 taas muut kondensaattorielektrodiyksiköt kytketään rinnan esim. korkeajännitelähteen positiiviseen napaan.

Näin ollen, jos ilmavirrasta erotettu materiaali kerääntyisi muodostamaan saostuman, joka aiheuttaa kipinäpurkauksen kahden vierekkäisen elektrodiyksikön 30 välillä, suodattimen koko erotusosa tulee täysin tehottomaksi. Jännitetasolla täytyy sen vuoksi olla matala arvo, joka valitaan kondensaattorierottimen alhaisimman odotetun eristelujuuden perusteella, so. sen sähköisesti heikoimman kohdan perusteella siten, ettei ki-35 pinäpurkausta tarvitse pelätä.

Keksinnön erään ensisijaisen suoritusmuodon mukaan ryhmä kondensaattorierottimen elektrodiyksiköitä 103767 eristetään sähköisesti toisistaan ja korkeajännitelähteestä. Jännite johdetaan kuhunkin näistä elektrodiyk-siköistä erikseen, sen tosiasian nojalla, että ainakin elektrodiyksikön osa vastapäätä koronaelektrodia ulot-5 tuu ionisointivyöhykkeeseen, siten vastavirran suunnassa yli niiden elektrodiyksiköiden, jotka on kytketty potentiaaliin maan tai muun vertailupotentiaalin suhteen, jolloin tämä elektrodiyksiköiden ryhmä tulee sähköisesti varautuneeksi, vaikka niillä ei ole gal-10 vaanista kytkentää toisiinsa tai korkeajännitelähteeseen.

Tämä yksilöllinen jännitekytkentä eliminoi jänniterajoituksen, joka täytyy ottaa huomioon tunnettujen elektrostaattisten suodattimien tapauksessa syys-15 tä, että niissä paikallinen kipinäpurkaus tekee koko kondensaattorierottimen toimintakyvyttömäksi. Sen sijaan kukin elektrodiyksikkö, mihin jännite kohdistetaan, ottaa suurimman jännitteen, jonka se kestää ja kondensaattorierottimella on siten aina paras mahdolli-20 nen tehokkuus.

Kipinäpurkauksen riski yhdestä elektrodiyksi-köistä, mihin jännite kohdistuu yksilöllisesti, eliminoidaan, keksinnön ensisijaisen piirteen mukaisesti, sillä, että näissä elektrodiyksiköissä on kenttää kes-25 kittäviä muunnelmia. Heikko sekundäärinen koronapurkaus alkaa näistä muunnelmista, kun jännite-ero yhden tällaisen elektrodiyksikön ja viereisen elektrodiyksikön välillä kasvaa liian suureksi. Jännite-ero on siten automaattisesti rajoitettu arvoon, joka on riittämätön 30 kipinäpurkauksen aikaansaamiseksi.

Purkauksen korkea-resistiivinen luonne ja alhainen koronavirran voimakkuus pitää sähköisesti varatut elektrodiyksiköt aivan turvallisina koskea. Jokainen, joka koskettaa sähköisesti varattuja elektrodiyk-35 siköitä on täysin tietämätön asiasta, koska ihmisen herkkyyden raja-arvo ruumiin läpi kulkevalle virralle on n. 100 μΑ ja koska virran voimakkuus voidaan helpos- 10 103767 ti rajoittaa arvoon tämän raja-arvon alapuolelle sovellettaessa keksintöä käytäntöön. Näin ollen kondensaat-torierotinta ei tarvitse varustaa kosketusvartijalla epämiellyttävyyden tai vaaran riskin eliminoimiseksi 5 koskettaessa kondensaattorierotinta, ja mikäli kosketusvarti ja siitä huolimatta hankitaan muista syistä, sen ei tarvitse olla valmistettu kestävästä materiaalista.

Jotta voitaisiin toteuttaa menettely jännit-10 teen yksilöllisestä kohdistamisesta elektrodiyksiköihin parhain käytännön tuloksin, koronaelektrodin jännitteen pitäisi olla paljon korkeampi (2-3 kertaa niin korkea) kuin jännite, mihin on toivottavaa kuormittaa konden-saattorierottimen yksittäiset elektrodiyksiköt. Tämä 15 vaatimus voidaan kuitenkin helposti tyydyttää keksinnön elektrostaattisella suodattimena, koska leveän ioni sointikammion valossa koronalankojen jännite voi olla kaikissa ciianteissa suhteellisen korkea ja koska tarvittava jännite voidaan helposti saavuttaa, eikä se 20 sisällä kasvanutta riskiä.

Kuten edellisestä ilmenee, kondensaattorierot-timen elektrodiyksiköt voidaan valmistaa halvasta materiaalista, esim. kartongista tai jostain muusta luonnostaan riittävästi sähköäjohtavasta seiluloosakuituma-25 teriaalista, tai materiaalista, jolle voidaan antaa : riittävän suuri sähkönjohtavuus pinnoittamalla tai impregnoimalla sitä sopivalla aineella (ns. sähköäpur-kavilla tai antistaattisilla aineilla).

Kun käytetään edellä mainitun kaltaista mate-30 riaalia, yllämainitut kenttää keskittävät muunnelmat voidaan saada aikaan tarvitsematta suorittaa erillisiä mittauksia. Terävät reunat, jotka tällainen materiaali laatasta tai levystä leikattaessa saa, esim. suuremmasta levystä stanssattaessa, muodostavat itse tällaisia 35 muunnelmia. Luonnollisesti jos niin halutaan, voidaan muotoilla suunnattuja kielekkeitä tai vastaavia sopi- 11 103767 viin paikkoihin elektrodiyksiköille tuottamaan kenttää keskittäviä muunnelmia.

Ionisointikammio, koronaelektrodi ja konden-saattorierotin voidaan edullisesti yhdistää muodosta-5 maan yksi kertakäyttöinen yksikkö. Tämä yksikkö voidaan sisällyttää steriloituun pakkaukseen, jos niin halutaan, esim. kun sitä käytetään sairaalaympäristössä.

Jos kertakäyttöistä yksikköä käytetään olosuhteissa, jotka ovat alttiita saastuttamaan yksikkö ilmas-10 sa leijuvilla tauteja aiheuttavilla organismeilla, voi olla välttämätöntä tai tarkoituksenmukaista korvata kertakäyttöinen yksikkö uudella ennen kuin yksikkö saastuu ilmavirrasta erotetulla aineella siinä määrin, että on välttämätöntä vaihtaa yksikkö joka tapauksessa. Ennen 15 poistamista suodatinlaitteistosta käytetty kertakäyttöinen yksikkö voidaan eristää tiiviisti siten, että tauteja levittävien organismien leviämisriski pienenee.

Koska kertakäyttöistä materiaalia, so. materiaalia, jota ei tarvitse puhdistaa tai kunnostaa, voi-20 daan käyttää myös kondensaattorierottimen elektrodiyk-siköiden eristimiin, levyjen välistä etäisyyttä voidaan pienentää tunnettuihin elektrostaattisiin suodattimiin verrattuna. Puhdistus tai kunnostus vaatii suuremman etäisyyden levyjen välille kuin se, mikä vaaditaan, kun 25 puhdistus tai kunnostus ei ole tarpeellista. Kuten tunnettua, pienempi elektrodiyksiköiden välinen etäisyys tekee erottimesta tehokkaamman.

Elektrodiyksiköiden välisen etäisyyden alenemisen aikaansaama parantunut tehokkuus voidaan käyttää 30 hyväksi pienentämään kondensaattorierottimen kokoa. Tämä mahdollisuus pienentää erottimen kokoa on erityisen merkittävä sovellutuksissa, missä elektrostaattisen suodattimen pieni tilantarve on tärkeä tai määräävä suodattimen käyttökelpoisuudelle. Näin on asia, esim.

35 auton ilmanpuhdistusjärjestelmissä, pölynimurin ulostu-loilman puhdistimissa jne. Tämänkaltaisissa tapauksissa elektrostaattista suodatinta voidaan käyttää yhdessä 12 103767 karkean mekaanisen suodattimen kanssa, joka erottaa suuremmat hiukkaset ennen kuin ne saavuttavat elektro-staattisen suodattimen siten, että elektrostaattiseen suodattimeen kohdistetaan ainoastaan hienommat hiukka -5 set, jotka ovat usein terveydelle vaarallisimpia ja, joita nykyisin ei voida poistaa mekaanisilla suodatti-milla edellä mainituissa sovellutuksissa.

Kun käytetään erillistä puhallinta siirtämään ilma elektrostaattisen suodattimen läpi, tämä puhallin 10 voi olla suhteellisen hidas tuottaen silti halutun ilmavirtauksen hyvin vähäisellä painehäviöllä, johtuen avarasta ilman läpivirtaus poikkipinta-alasta, jonka mahdollistaa leveä ionisointikammio. Näin ollen puhallinta voi käyttää pieni ja halpa sähkömoottori, esim.

15 rakenteeltaan yksinkertainen, moninapainen, pysyvästi magnetoitu synkronimoottori. Liukukytkin voidaan asentaa moottorin laakerin ja puhaltimen roottorin väliin mahdollistamaan moottorin itsekäynnistys.

Keksinnön mukaisen elektrostaattisen suodatti -20 men esimerkinomaisia suoritusmuotoja selostetaan seu-raavassa yksityiskohtaisemmin viittaamalla liitteiden piirustuksiin, joissa: kuva 1 esittää elektrostaattisen suodattimen kaa-viomaista leikkauskuvaa, kuvattuna läpivirtauksen suun-25 nassa; : kuva 2 esittää kuvassa 1 esitetyn elektrostaattisen suodattimen helposti vaihdettavan kertakäyttöisen osan perspektiivikuvaa, tämän yksikön sisältäessä ionisoin-tivyöhykkeen ja elektrostaattisen suodattimen konden-30 saattorierottimen; kuva 3 esittää kertakäyttöisen yksikön poikkileikkaus- « kuvaa, pitkin kuvan 2 leikkausta III-III; kuva 4 esittää kertakäyttöisen yksikön leikkauskuvaa, pitkin kuvan 2 leikkausta IV-IV; 35 kuva 5 esittää erään suoritusmuodon leikkauskuvaa, tasossa joka on yhdensuuntainen kondensaattorierottimen elektrodiyksiköiden kanssa; ja 103767 kuva 6 ja 7 esittävät kuvia pitkin kuvan 5 vastaavia leikkauksia VI-VI ja VII-VII.

Kuvassa 1 esimerkin avulla esitetty keksinnön mukainen elektrostaattinen suodatin sisältää ulkokuoren 5 11, joka on poikkileikkaukseltaan nelikulmainen putki ja sisältää ilman sisääntuloaukon 12 sekä ilman ulostu-loaukon 13. Kuori pitää sisällään puhaltimen 15, jota käyttää sähkömoottori 14, ja siihen liittyvät kytkentä-ja käyttölaitteet, joita edustaa symbolisesti lohko 16, 10 joka sisältää myös elektrostaattisen suodattimen korkea jänniteyksikön. Sähkömoottori 14 on edullisesti moninapainen, pysyvästi magnetoitu synkronimoottori, jonka roottori on vaihteella kytketty puhaltimen roottoriin 1iukukytkimen välityksellä.

15 Ulkokuori 11 pitää sisällään myös aiemmin mai nitun kertakäyttöisen yksikön, jota yleensä kuvataan viitenumerolla 20 ja rajataan paksulla kehysviivalla.

Tämä kertakäyttöinen yksikkö voidaan asettaa sisään ja poistaa ulkokuoresta ilman sisääntulopään läpi tai 20 asentaa ja poistaa kuoresta yhden sivuseinän kautta. Kertakäyttöinen yksikkö 20 pidetään paikallaan kuoressa sopivan tukilaitteiston avulla, jota ei ole esitetty kuvissa.

Kaikki elektrostaattisen suodattimen edellä 25 mainitut osat voidaan valmistaa tunnetulla tekniikalla, « ? poikkeuksena kertakäyttöinen yksikkö 20, ja näin ollen näitä osia ei kuvailla tässä yksityiskohtaisesti. Jo edellä mainittujen osien lisäksi voi elektrostaattinen suodatin sisältää myös muita komponentteja, esim. esi-30 suodattimia, ilmaa ohjaavia yksiköitä jne. Kuitenkin, tällaiset komponentit voivat olla tyypiltään tavanomaisia eivätkä muodosta mitään osaa keksinnöstä, ja ne on jätetty huomiotta piirustuksissa.

Kertakäyttöinen yksikkö 20 on muodoltaan laa-35 tikko, joka on avoin yhdeltä sivultaan, nimittäin sivulta, joka on vasten puhallinta 15 ja kuoren ilman ulostuloaukkoa 13. Laatikon vastakkaisella sivulla, 103767 nimittäin sivulla, joka on kohden kuoren 11 ilman si-sääntuloaukkoa 12, on asennettu etuseinä 21, joka ulottuu kuoren koko korkeuden ja leveyden alalle ja joka on rei'itetty itse asiassa koko pintansa alueelta suhteel-5 lisen suurilla ja lähekkäin sijaitsevilla aukoilla 22. Puhaltimen 15 synnyttämä ja kuvassa 1 nuolella merkitty ilmavirtaus voi siksi päästä sivuseinien 24, 25, 26 ja 27 rajaaman ilmavirtauskäytävän 28 sisään kohtaamatta mitään suurta vastusta.

10 Ilmavirtauskäytävän 28 vyöhyke, joka sijaitsee yksikön sisääntulopään eli vastavirtauspään vieressä muodostaa ionisointikammion 29. Tätä kammiota rajoittaa vastavirtauksen suunnassa, so. eteenpäin, etuseinän 21 sisäpinta, ja myötävirtauksen suunnassa, eli taakse-15 päin, kondensaattorierotin, yleisenä viitteenään 30. Ionisointikammiota 29 rajoittaa sivusuunnassa kaksi seinäosaa, jotka suuntautuvat sisäänpäin sivuseinien 26 ja 27 etuosista 26A ja 27A ja joita kuvataan yksityiskohtaisemmin seuraavassa.

20 Elektrostaattisen suodattimen kuvissa esitetyn kaltaisessa tapauksessa edellä mainitut seinät ovat pystysuoria ja, asian yksinkertaistamiseksi, ne myös ajatellaan pystysuoriksi seuraavassa, vaikkakin on selvää, että kun elektrostaattinen suodatin sijoitetaan 25 esitetystä poikkeavasti, nämä sivuseinät voivat sijoit-rv tua esim. vaakatasoon. Samaan tapaan elektrostaattisen suodattimen muihin osiin, esim. edellä mainittuihin seinäosiin, jotka suuntautuvat pystysuoraan esitetyssä elektrostaattisen suodattimen asennossa, myös viitataan 30 pystysuorina, kun taas osiin, joiden kuvataan olevan vaakasuoria, esim. seinät 24 ja 25, viitataan vaakasuorina osina.

Korona elektrodi 31 ulottuu ohuen metallilan-gan muodossa kohtisuoraan ionisointikammion 29 läpi, 3 5 pystysuorien seinien 26 ja 27 sekä etuseinän 21 ja kondensaattorierottimen 30 välissä. Koronaelektrodilan-ka on jännitetty vaakasuorilla seinillä 24 ja 25 olevi- 15 103767 en eristimien 31A välille sekä kytketty tavalla, jota ei ole yksityiskohtaisesti esitetty , korkeajänniteyk-sikköön lohkossa 16, kun kertakäyttöistä yksikköä 20 sovitetaan paikalleen ulkokuoreen 11. Kun elektrostaat-5 tinen suodatin on toiminnassa, korkeajänniteyksikkö pitää koronaelektrodin 31 potentiaalin suhteessa maahan tai muuhun vertailulähteeseen riittävän suurena ko-ronapurkauksen aikaansaamiseksi, edullisesti ainakin +10 kV jännitteessä.

10 Kondensaattorierotin 30 käsittää pääasiassa kaksi ryhmää elektrodiyksiköitä nelikulmaisten liuskojen tai levyjen muodossa. Toiseen elektrodiryhmään viitataan numerolla 32 ja se muodostaa ensimmäisen elektrodin, joka kytketään maahan tai vertailupotenti-15 aaliin. Toiseen elektrodiyksiköiden ryhmään viitataan numerolla 33 ja se muodostaa toisen elektrodin. Kuten alla yksityiskohtaisemmin kuvataan, toiminnan aikana tämä elektrodi pidetään jännitteessä suhteessa elektro-diyksiköiden 32 potentiaaliin, joka huomattavasti alem-20 pi kuin koronaelektrodin jännite, esim. jännitteessä, joka on yhden kolmasosan ja puolen välissä koronaelektrodin potentiaalista.

Elektrodiyksiköt 32 ja 33 ulottuvat koko pystysuorien seinien 26 ja 27 välisen tilan poikki ja ne 25 sijoitetaan toistensa päälle vaakasuoraan asentoon siten, että muodostuu levypaketti, missä elektrodiyksi-köt 32 on sijoitettu vuorotellen, ja pystysuoraan tilaan, elektrodiyksiköiden 33 kanssa. Siten elektro-diyksiköt muodostavat joukon leveitä ja matalia, yhden-30 suuntaisia alikäytäviä 28A, jotka yhdessä muodostavat läpivirtauskäytävän 28 sen osan kertakäyttöisessä yksi-kössä 20, joka täyttää kondensaattorierottimen 30.

Kuten kuvasta 1 nähdään, toisen erotinelektro-din elektrodiyksiköt 33 sijoitetaan hieman ilman läpi-35 virtauskäytävän 28 vastavirran suuntaan suhteessa ensimmäisen erotinelektrodin elektrodiyksiköihin 32 siten, että elektrodiyksiköiden 33 vastavirran puoleiset 103767 sivut ovat hieman lähempänä, esim. 5-10 mm lähempänä koronaelektrodia 31 kuin elektrodiyksiköiden 32 vastavirran puoleiset sivut. Sama koskee elektrodiyksiköiden myötävirran puoleisia sivuja eli takareunoja.

5 Kuvasta 1 nähdään myös, että kaikki elektro- diyksiköt 33 ovat samalla etäisyydellä koronaelektTodista 31.

Kertakäyttöisen yksikön 20 pystysuorat seinät 26 ja 27 sisältävät vastaavasti sisälevyt 26B ja 27B, 10 jotka on valmistettu sähköä eristävästä materiaalista, edullisesti vaahdotetusta muovista (esim. Styropor») . Kunkin sisälevyn sisäpuolelle on varattu kullekin elektrodiyksikölle 32, 33 kapeat, pituussuuntaan ulottuvat urat 34, 35. Siitä huolimatta, että elektrodiyk- 15 siköt lukitaan vasta-myötävirtauksen suunnassa ainoastaan kitkalla, ne kuitenkin kiinnitetään täysin tyydyttävästi, koska elektrodiyksiköihin ei kohdistu käytössä voimia, jotka pyrkisivät irrottamaan ne.

Sisälevyt 26B ja 27B antavat hyvän stabilitee-20 tin kertakäyttöiselle yksikölle ja pitävät elektrodiyk-siköt 32 ja 33 paikallaan sekä siten myös eristävät elektrodiyksiköt 33 sähköisesti toisistaan ja sivuseinistä 26 ja 27 sekä elektrodiyksiköistä 32. Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa (ei esitetty), sisälevyt . 25 korvataan erillisillä elektrodiyksiköiden 33 pidäkkeil lä. Nämä erilliset pidikkeet ovat muodoltaan pieniä palkkeja asennettuina sivuseinien 26 ja 27 sisäpuolelle, ja ne on varustettu pienillä syvennyksillä, joihin elektrodiyksiköt voidaan sijoittaa ja kiinnittää halut-30 tuun asentoon. Tämän vaihtoehtoisen suoritusmuodon elektrodiyksiköt 32 sijoitetaan suoraan vasten sivuseiniä.

Kuten edellisestä käy ilmi, elektrodiyksiköiden 33 itsensä tai muiden elektrostaattisen suodattimen 35 osien välillä ei ole sähköä johtavaa tai galvaanista kytkentää. Tämän järjestelyn tarkoitus käy ilmeiseksi seuraavasta.

103767

Ensimmäisen erotinelektrodin elektrodiyksiköi-den 32, jotka myös käsittävät sähköä johtavan pinnan ja ulottuvat yli elektrodiyksiköiden 33 myötävirtauksen suunnassa, reunoilla on sähköä johtava liitos toistensa 5 kanssa sopivan kumi- tai muovimateriaalin kautta sähköä johtavan liuskan välityksellä, esim. antistaattisella aineella. Tämä liuska, esitettynä viitteellä 36 kuvassa 1, asetetaan sähköiseen yhteyteen maan tai vertailujän-nitelähteen kanssa (ei esitetty), kun kertakäyttöinen 10 yksikkö 20 asennetaan ulkokuoreen 11.

Kertakäyttöisen yksikön 20 esitetyssä ja kuvatussa suoritusmuodossa elektrodiyksiköt 32 ja 33 koostuvat edullisesti kartongista, esim. aaltopahvista, joka voidaan päällystää yhdeltä tai useammalta puolel-15 taan sähköä johtavalla kerroksella, esim. sähköä johtavalla maalikerroksella ruiskutettuna kartongille tai levitettynä sille muulla tavalla. Tällainen pinnoitus ei ole aina tarpeellinen; tietyn tyyppinen kartonki ja samantyyppiset materiaalit toimivat hyvin ilman mitään 20 johtokyvyn lisäämiseen tähtäävää erikoiskäsittelyä.

Mitään suuria vaatimuksia ei aseteta elektrodiyksiköiden 32 ja 33 sähkönjohtavuudelle tai niiden prosessiin osallistuville pinnoille. Ainoa vaatimus on se, että elektrodiyksiköt voidaan varata melko helpos- . 25 ti haluttuun potentiaaliin. Siten puolijohtavia elekt- • ♦ rodiyksiköitä tai elektrodiyksiköiden puolijohtavia pintakerroksia voidaan myös ajatella sähköisesti johtavina tässä yhteydessä. Elektrodiyksiköt tai niiden prosessiin osallistuvat pinnoitteet voivat sopivasti 30 koostua antistaattisesta tai ns. sähköä purkavasta materiaalista, jolla tarkoitetaan materiaalilla olevaa ' pintavastusta 109 - 101S ohmia.

Syistä, jotka ilmenevät seuraavasta, on suotavaa keksinnön yhden ominaispiirteen mukaisesti, että 35 elektrodiyksiköt sisältävät kenttää keskittäviä muunnelmia. Kun elektrodiyksiköt valmistetaan kartongista, nämä muunnelmat voidaan aikaansaada tarvitsematta suo- 103767 rittaa erillisiä teknillisiä mittauksia, nimittäin elektrodiyksiköiden irtileikkauksen tuloksena. Terävät reunat, jotka muodostuvat leikattaessa elektrodiyksi-köitä irti, kykenevät toimimaan kenttää keskittävinä 5 muunnelmina. Luonnollisesti on myös mahdollista tuottaa tällaisia muunnelmia leikkaamalla tai stanssaamalla teräviä ulokkeita tai vastaavia elektrodiyksikkölevyis-tä.

Kertakäyttöisen yksikön 20 ionisointivyöhyke 10 käsittää ionisointikammion 29, koronaelektrodin 31 ja elektrodilaitteiston, joka toimii kohde-elektrodina korona elektrodille. Ionisointivyöhyke käsittää myös toisen kohde-elektrodiyksikön, jonka muodostaa kertakäyttöisen yksikön ilmaa läpäisevä etuseinä 21 (ensim-15 mäisen kohde-elektrodiyksikön muodostavat lähinnä ko-ronaelektrodia sijaitsevat elektrodiyksiköiden 33 osat). Tässä tarkoituksessa etuseinä on varustettu ainakin sisäpinnaltaan pintakerroksella, joka on sähköä johtava ilmaisun sähköä johtava edellä mainitussa tar-20 koituksessa. Etuseinä 21 voi olla erillinen seinäele-mentti tai voi muodostaa yhtenäisen yksikön tai yhtenevän osan kertakäyttöisen yksikön 20 vaakasuorista seinien 24 ja 25 kanssa ja, kuten nämä seinät, voidaan sopivasti valmistaa samasta materiaalista kuin elektro-25 diyksiköt 32 ja 33. Kertakäyttöisen yksikön 20 sivusei-: nien jäljellä olevat osat voidaan myös valmistaa samas ta materiaalista.

Kuten kuvasta 2 ilmenee, ylhäältäpäin katsottuna, kertakäyttöisen yksikön 20 etuosa, joka sopii 30 ionisointikammioon 29, on muodoltaan tasakylkinen puo-lisuunnikas, jonka lyhyin yhdensuuntainen sivu on vasten mainittua etuseinää ja sen muotoinen, kun taas takaosa, joka sopii kondensaattorierottimeen 30 ja liittyy yhteen puolisuunnikkaan pisimmän yhdensuuntai-’ 3 5 sen sivun kanssa, on muodoltaan suuntaissärmiö ja sa- mankorkuinen kuin etuseinä.

103767

Kertakäyttöisen yksikön 20 etuosan puolisuun-nikkaan muodosta johtuen, etuosa laajenee tilaan, jonka määrittävät mainitun etuosan sivuseinän osat 26A ja 27A ja kertakäyttöisen yksikön vaakasuorien sivuseinien 24 5 ja 25 etuosa, etuseinästä 21 asemaan , missä ionisoin-tikammio 29 yhdistyy kondensaattorierottimeen 30.

Ilman läpivirtauskäytävää 28 rajoittaa kuitenkin pystysuunnassa ionisointikammion 29 etuosassa kaksi yhdensuuntaista, pystysuoraa seinäosaa 37, kumpikin 10 ulottuen osaltaan taaksepäin etuseinän 21 pystysuorista sivureunoista, suunnilleen asemaan koronaelektrodin 31 tasalle tai asemaan hieman yli koronaelektrodin, myötä-virtauksen suuntaan. Näin ollen ilman läpivirtauskäytä-vässä on yleensä vakio poikkileikkausala seinäosan 37 15 takareunan sijaintiin asti, kun taas ilmavirtaus kykenee leviämään suuremmalle poikkileikkausalalle virtaus-käytävän loppuosan kautta kondensaattorierottimen sijaintiin asti, missä läpivirtauksen poikkileikkausala jälleen tulee vakioksi ja huomattavasti suuremmaksi 20 kuin seinäosien 37 välissä.

Seinäosien 37 ne osat, jotka ovat lähinnä kon-densaattorierotinta, on sopivasti rei'itetty (ei esitetty kuvissa) ilmavirtauksen leviämisen helpottamiseksi .

25 Seinäosat 37 koostuvat sopivasti samasta mate- riaalista kuin kertakäyttöisen yksikön muut seinät ja toimivat myös kohde-elektrodeina koronaelektrodille 31, jolla näin ollen on kohde-elektrodipintoja, jotka ulottuvat ionisointikammion 29 koko korkeudelle ja 30 sijaitsevat etu- ja takaseinässä sekä molemmissa sivuseinissä. Seinäosien 37 muodostamat kohde-elektrodipinnat sijaitsevat suunnilleen samalla etäisyydellä koronaelektrodista 31 vaikkakin hieman suuremmalla etäisyydellä mainitusta elektrodista kuin elekt-35 rodiyksiköiden 33 etureunat.

Kertakäyttöisen yksikön 20 kaikki osat, poikkeuksena koronaelektrodi 31 ja siihen liittyvät eristi- 103767 20 met ja elektrodiyksiköt 33, ovat edullisesti jännit-teellisiä maan tai vertailupotentiaalin suhteen, koska ne on kytketty sähköisesti toisiinsa ja liuskaan 36 ja koostuvat tai on pinnoitettu sähköä johtavalla materi-5 aalilla.

Kun elektrostaattinen suodatin on toiminnassa, puhaltimen 15 synnyttämä ilmavirtaus tulee kertakäyttöisen yksikön ionisointikammioon 29 etuseinässä olevien aukkojen 22 läpi. Ilmavirran kantamiin hiukkasiin 10 kohdistuu ionisointikammiossa ionivirta, joka virtaa koronaelektrodin 31 ja elektrodiyksiköiden välissä, jotka toimivat kohde-elektrodeina koronaelektrodille, nimittäin etuseinä 21, seinäosat 37 ja ne elektrodiyksiköiden 33 osat, jotka ovat lähinnä koronaelektrodia.

15 Tämän järjestelyn tuloksena, missä kohde- elektrodiyksiköt sijaitsevat vastavirtaan, myötävirtaan ja sivusuunnassa koronaelektrodista 31 ja etäisyydellä siitä, joka on suhteellisen pitkä verrattuna tunnettuihin elektrostaattisiin suodattamiin, ilmavirran kuljet-20 tamilia hiukkasilla on pitkä viipymäaika ionivirrassa, joka täyttää itse asiassa koko ionisointikammion. Tämä johtaa kahteen tekijään, jotka ovat edullisia erotuksen tehokkuudelle.

Ensiksi, ilmassa leijuvat hiukkaset varautuvat . 25 maksimiin kulkeutuessaan kondensaattorierottimeen 30, • · ja toiseksi, hiukkasilla on aikaa kerääntyä yhteen kulkiessaan kondensaattorierottimeen. Molemmat näistä seikoista aikaansaavat tehokkaamman erotuksen konden-saattorierottimessa 30 .

30 Kun varatut hiukkaset tulevat käytävään 28A

kondensaattorierottimen 30 elektrodiyksiköiden 32 ja 33 väliin, hiukkaset siirretään kohti elektrodiyksikköä 32 tunnetulla tavalla, nimittäin sähköisen kentän vaikutuksesta, joka ulottuu poikkisuunnassa yli käytävien, 35 ja saostetaan elektrodiyksikköihin. Sähköinen kenttä on olemassa, koska elektrodiyksiköt 33 ovat potentiaalissa, joka on korkeampi kuin se potentiaali (jännite maan 103767 tai vertailupotentiaalin suhteen), joka on elektrodiyk-siköillä 32. Elektrodiyksiköiden 33 varautuminen tähän potentiaaliin johtuu varauksen siirtymisestä näihin elektrodiyksiköihin 33, mikä tapahtuu ionivirran kulun 5 kautta koronaelektrodilta 31 elektrodiyksiköiden 33 etureunoihin, jotka suuntautuvat ionisointikammioon 29.

Potentiaalitaso, jolla elektrodiyksiköt 33 ovat, riippuu koronaelektrodin etäisyyden suuruusluokasta lähimpään kohtaan elektrodiyksiköiden 33 etureu-10 nassa. Tämä etäisyys valitaan edullisesti siten, että jännitetaso suhteessa maahan tai vertailupotentiaaliin tulee olemaan kolmasosan tai puolen välissä koronaelektrodin 31 jännitetasosta maan tai vertailujän-nitteen suhteen.

15 Koska elektrodiyksiköt 33 on sähköisesti eris tetty toisistaan, yksiköt varautuvat toisistaan riippumatta. Siten, jos kipinäpurkaus sattuisi yhden elektro-diyksikön 33 ja viereisen elektrodiyksikön 32 välillä (tällainen kipinäpurkaus voi sattua lian keräytymisen 20 seurauksena elektrodiyksikölle 33) ja täten saisi aikaan elektrodiyksikön purkautumisen, jäljelle jääneisiin elektrodiyksiköihin 33 ei vaikuteta. Näin ollen kipinäpurkauksen sattuessa ainoastaan elektrodiyksikkö 33, jolla purkaus tapahtuu, on se, jonka toimintaa 25 vahingoitetaan, koska tämän yksikön jännitetaso muuttuu v hieman alemmalle tasolle viereiseen elektrodiyksikköön 32 tapahtuvan sähköisen purkausvuodon seurauksena.

Koska oikosulun seuraukset eivät ole vakavia, johtuen elektrodiyksiköiden 33 yksilöllisestä varauk-30 sesta ja niiden suhteellisen alhaisesta johtokyvystä, , etäisyys viereisten elektrodiyksiköiden 32 ja 33 välil lä, so. käytävän 28A leveys, voidaan tehdä pienemmäksi kuin muutoin olisi mahdollista, jos kaikki elektrodiyksiköt 33 olisivat kytketty toisiinsa galvaanisesti.

35 Alentunut etäisyys on hyödyllinen, koska keskimääräinen matka, mikä hiukkasten tarvitsee kulkea sivusuunnassa, so. elektrodiyksiköiden poikkisuunnassa saavuttaakseen 103767 saostuselektrodiyksikön 32, tulee silloin lyhyemmäksi. Tällainen sivusuuntaisen matkan lyheneminen vuorostaan sallii käytävien 28A kaventamisen elektrodiyksiköiden 32 ja 33 välillä virtauksen suunnassa tai vaihtoehtoi-5 sesti johtaa täydellisempään pölynerotusprosessiin käytävien pituutta muuttamatta.

Kondensaattorierottimen 30 elektrodiyksiköt 32 ja 33 sekä muut osat, joiden kanssa ilmavirta tulee kosketukseen matkallaan ionisaatiokammiosta 29, voidaan 10 edullisesti valmistaa tai pinnoittaa helposti hapettu valla materiaalilla. Tämä mahdollistaa otsonin, jota väistämättä syntyy koronaelektrodin läheisyydessä, eliminoinnin helposti, ennen kuin se poistuu kertakäyttöisestä yksiköstä 20.

15 Huomataan myös, että syntyneen otsonin määrä keksinnön mukaisessa elektrostaattisessa suodattimessa on pienempi verrattuna määrään, joka syntyy tunnetuissa elektrostaattisissä suodattimissa. Syynä tähän on se, että keksinnön mukaisessa elektrostaattisessa suodatti-2C messa voidaan käyttää heikkoa koronavirtaa, alle 100 μΑ, osittain koska ionisointivyöhykkeen rakenne johtaa tehokkaaseen hiukkasten varautumiseen, ja osittain koska käytävät kondensaattorierottimen elektrodiyksiköiden välillä voidaan tehdä kapeiksi.

25 Heikolla koronavirralla on toinen vaikutus, joka on edullinen kertakäyttöisen yksikön yksinkertaisuudelle, koska korkeajänniteyksikkö voidaan saattaa tuottamaan tällaista matalaa virtaa, joka tekee korkea-jänniteosan turvalliseksi koskea. Näin ollen ei ole 30 tarpeellista varustaa kertakäyttöisen yksikön sähköi sesti aktiivisia osia kosketussuojalla turvallisuus-*. syistä, ja mikäli kosketussuoja siitä huolimatta hanki taan, sitä ei tarvitse valmistaa hyvin kestävästä materiaalista. Oikosulun virta koronaelektrodin läpi voi-'35 daan rajoittaa arvoon, joka on hyväksyttävissä turvallisuussyistä, esim. 750 μΑ, käyttämällä suuria vastuksia (MU luokkaa).

103767 23

Kuvissa 1-4 kuvattu suoritusmuoto käsittää yhden yksittäisen lankamaisen koronaelektrodin 31 konden-saattorierottimen kaikkia elektrodiyksikköpareja 32 ja 33 varten, tämän mainitun koronaelektrodin ulottuessa 5 kohtisuorassa niitä tasoja kohti, jotka sisältävät elektrodiyksiköt. Koska elektrodiyksiköiden väliin ulottuvilla käytävillä 28A voi olla hyvin pieni korkeus, so. keskinäinen etäisyys koronaelektrodin pituussuunnassa, elektrodiyksikköpaketti voi sisältää suuren 10 joukon käytäviä koronaelektrodin tiettyä pituutta kohden.

Eräs seikka, joka yhdessä kapeiden käytävien 28A kanssa edistää keksinnön mukaisen elektrostaattisen suodattimen erotustehokkuutta hyvin pienellä koronavir-15 ralla, tulee esiin ionisointivyöhykkeen rakenteessa, tarkemmin sanoen kohde-elektrodien sijoittelussa koronaelektrodin vasta- ja myötävirtaukseen ja edullisesti myös ionisointikammion sivuille siten, että ko-ronaelektrodilla on kohde-elektrodipintoja suurella 20 osalla ionisointikammion ympärystää ja suhceellisen etäällä koronaelektrodista. Tämä etäisyys on edullisesti ainakin useita kertoja vierekkäisten erotinelekt-rodiyksiköiden 32, 33 välinen etäisyys, eikä edullisesti ole alle kolme eikä yli viisi tai kuusi kertaa vie- . 25 rekkäisten elektrodiyksiköiden välinen etäisyys eikä • · tarkoituksenmukaisesti alle 4 cm.

Ne kuvissa 5-7 esitetyt komponentit, joiden toiminta vastaa kuvissa 1-4 esitettyjen komponenttien toimintoja, on identifioitu lisäämällä viimeksi mainit-30 tujen komponenttien numeroviitteiden eteen 1.

Kuvissa 5-7 esitetty suoritusmuoto eroaa ku-' vissa 1-4 esitetystä suoritusmuodosta pääasiassa kah dessa suhteessa.

Ensiksi, erillinen ionisointikammio 140 huo-35 lehtii näiden elektrodiyksiköiden 133 varaamisesta, joilla pitää olla korkeampi potentiaali kuin elektro-diyksiköillä 132, jotka on kytketty maahan tai vertai- 103767 24 lupotentiaaliin. Kuten kuvassa 6 on esitetty, tämä ionisointikammio 140, joka on erotettu puhdistettavan ilman virtauskäytävästä, voi olla yhteinen kahdelle tosiasiassa samanlaiselle elektrostaattisen suodattimen 5 osalle 110A ja 110B.

Toiseksi, lankamainen koronaelektrodi 131 . asennetaan tasoon, joka on yleensä yhdensuuntainen niiden tasojen kanssa, joissa elektrodiyksiköt 132 ja 133 ovat. Kuitenkin, kuten edellisessä suoritusmuodos-10 sa, koronaelektrodi on yhteinen kaikille vierekkäisille elektrodiyksiköille 132, 133, so. kaikille käytäville 128A elektrodiyksiköiden välissä.

Koska puhdistettavan ilman ei ole tarkoitus virrata ionisointikammion 140 läpi, tämä ionisointikam-15 mio voidaan tehdä ilmatiiviiksi tai melkein ilmatiiviik-si. Ionisointikammio 140 pitää sisällään lankamaisen koronaelektrodin 141, joka on yhteinen kaikille elektrodiyksiköille 133. Koronaelektrodi voidaan kytkeä suur-jänniteyksikköön siten, että se on samassa jännitteessä 20 kuin koronaelektrodi 131, vaikkakin se voi vaihtoehtoisesti olla korkeammassa jännitteessä. Vaikka korkeammasta jännitteestä johtuva kasvu otsonin kehityksessä ei ole toivottavaa, se ei ole erityisen haitallista io-nisointikammiota 140 ajatellen, koska otsoni ei seuraa 25 elektrostaattisen suodattimen läpi siirrettyä ilmaa.

? Koronaelektrodin 141 kohde-elektrodina on jo kainen elektrodiyksikkö kussakin suodatinosassa 110A ja 110B varustettu sähköä johtavalla kytkinosalla 142, joka asennetaan kertakäyttöyksikön 120 sivuseinien 126B 30 viereiselle ulkosivulle ja joka on johtavassa yhteydessä siihen liitetyn elektrodiyksikön 133 kanssa sivuseinän 126B läpi.

Koska kondensaattorierottimen 130 elektrodiyksiköt 133 eivät ole tässä tapauksessa varautuneet ko-35 ronaelektrodista 131, joka on vastuussa hiukkasten varautumisesta, vaan lisäkoronaelektrodista 141, elekt-rodiyksiköitä 133 ei sijoiteta eteenpäin kohti ko- 103767 ronaelektrodia 131 kuten edellisessä suoritusmuodossa, vaan ne viedään taaksepäin myötävirtauksen suunnassa suhteessa maahan tai vertailupotentiaaliin kytkettyihin elektrodiyksiköihin 132.

5 Elektrodiyksiköt 132, joiden etureunat ovat sopivasti suunnilleen samalla etäisyydellä koronaelekt-rodista 131 kuin rei'itetystä etuseinästä 121, suojaavat täten koronaelektrodilta 131 vuotavalta ionivirral-ta elektrodiyksiköt 133. Elektrodiyksiköt 132 ja etu-10 seinä 121 toimivat koronaelektrodin 121 kohde-elektrodiyksikköinä. Tämä koskee myös vaakasuoria seinäosia 137, jotka rajoittavat ionisaatiokammion 129 ylös- ja alaspäin.

Kuvissa 5-7 esitetty suoritusmuoto sopii par-15 haiten elektrostaattisille suodattimille, jotka sisältävät suhteellisen pienen määrän elektrodiyksikköpareja eli käytäviä kondensaattorierottimessa.

Eräässä kuvien 5-7 elektrostaatcisen suodattimen muunnelmassa (ei esitetty kuvissa) erillinen io-20 nisointikammio 140 muodostaa läpivirtauskäytävän osan puhdistettavalle ilmalle ja asetetaan kondensaatto-rierotinta 130 vasten käytävän myötävirtauspäässä.

Kuten on ilmeisintä edellä mainitussa, keksintö hyödyntää kertakäyttöistä yksikköä, joka koostuu 25 ionisointivyöhykkeestä ja kondensaattorierottimesta, jotka on rakennettu muutamista yksinkertaisista, halvoista ja helposti asennettavista komponenteista, jotka voidaan heittää pois käytön jälkeen ilman vakavia haittoja ympäristölle. Jos kertakäyttöistä yksikköä käyte-30 tään elektrostaattisessa suodattimessa, jota aiotaan käyttää ympäristössä, joka täytyy suojata saastumista * vastaan, kertakäyttöinen yksikkö voidaan helposti ste riloida tai desinfioida ja sulkea steriiliin pakkaukseen siten, että kertakäyttöinen yksikkö on puhdas ’ 3 5 tauteja aiheuttavista organismeista, kun pakkaus avataan ja kertakäyttöinen yksikkö asennetaan elektro-staattisen suodattimen kuoreen.

103767

Keksinnön aikaansaama elektrostaattisen suodattimen yksinkertaistuminen ei kuitenkaan rajoitu kertakäyttöiseen yksikköön. Alentunut koronavirta, joka voidaan saavuttaa keksinnön mukaisesti rakennetulla 5 kertakäyttöisellä yksiköllä, mahdollistaa myös yksinkertaistetun ja halvemmalla valmistetun korkeajännitelähteen käytön.

Vaikkakin kuvatuissa suoritusmuodoissa ko-ronaelektrodi 31, 131 sijoitetaan kertakäyttöiseen 10 yksikköön 20, 120, on mahdollista keksinnön puitteissa jättää se pois kertakäyttöisestä yksiköstä ja asentaa se pysyvään käyttöön, esim. liittämällä se suodattimen ulkokuoreen 11.

Keksinnön mukaista elektrostaattista suodatin-15 ta ja sen kertakäyttöistä yksikköä voidaan käyttää kaasun tai ilman puhdistustarkoituksiin monilla eri käyttöalueilla, sekä niissä tapauksissa, missä vaaditaan pienikokoisia laitteita, ja missä kaasuvirtauksen tilavuus suodattimen läpi on suhteellisen pieni, sekä 20 niissä tapauksissa, missä hyvin suuria kaasu- tai ilma-määriä puhdistetaan ja vastaavasti dimensioiden tulee olla suuria. Edellinen tapaus sisältää pölynimurien ulostuloilman puhdistuksen, moottoriajoneuvojen ilman puhdistamisen ja huonetilan ilmanvaihtojärjestelmien 25 syöttöilman jakolaitteet sekä myös pienemmät ilmastoin-: tilaitteet, joita tällaisissa järjestelmissä käytetään.

Esimerkkeihin tapauksista, joissa on tarve puhdistaa suuria määriä ilmaa, kuuluvat keskitetyt ilman prosessointi- ja ilmastointiyksiköt suurille 30 ilmanvaihtojärjestelmille, tehtaat ja työpaikkatilat, sisähallit urheiluareenoille sekä näyttelyille jne.

Kertakäyttöisen yksikön yksinkertainen ja halpa rakenne mahdollistaa myös ulkoilman puhdistamisen kohtuullisin kustannuksin erityisen saastuneissa pai-35 koissa, esim. runsaasti liikennöidyillä ja rajatuilla paikoilla tai muilla paikoilla, jotka ovat alttiina hyvin saastuneelle ilmalle.

103767

Keksinnön edelläkuvatuissa esimerkinomaisissa suoritusmuodoissa elektrostaattinen suodatin on varustettu omalla puhaltimellaan, joka on vastuussa ilman kuljetuksesta suodattimen läpi. Kuitenkin on mahdollis-5 ta monissa tapauksissa välttää erillisen laitteen käyttö ilman kuljettamiseen elektrostaattisen suodattimen läpi, koska paine-ero suodattimen yli, mikä tarvitaan ilman kuljettamiseen suodattimen läpi, on hyvin pieni verrattuna mekaanisiin suodattimien, voidaan saada 10 aikaan ilman sen synnyttämistä itse kyseisessä suodat-timessa tai suoraa liittämistä suodattiraeen. Esimerkkeihin tällaisista tapauksista kuuluvat elektrostaatti-set suodattimet ilmanvaihtojärjestelmien syöttöilman jakolaitteille tai pölynimureille jne.

15 Jotta keksinnön mukainen elektrostaattinen suodatin täyttäisi aiotun toiminnan, on tarpeellista ainoastaan järjestää yksikön, joka koostuu ionisointi-vyöhykkeestä ja kondensaattorierottimesta, eri puolille paine-ero, joka on riittävä kuljettamaan ilma suodatti-20 men läpi.

Kun sähköstaattista suodatinta käytetään erottamaan suurivastuksista pölyä ilmavirrasta, ionisointi-kammion pinnat voivat peittyä eristävällä pölykerrok-sella, joka varautuu sähköisesti ja täten alentaa ko-25 ronavirtaa ionisointikammiossa. Tämä ei-toivottu ilmiö voidaan eliminoida varustamalla ionisointikammio siirrettävillä, esim. rimoitetulla tai nauhamaisilla seinillä ja kaapimilla tai muulla laitteella, joka poistaa pölykerroksen siirrettävien seinien osalta, joka on 30 ionivirran ulkopuolella. Vaihtoehtoisesti ionisointi-kammion, jossa on kiinteät seinät, pölynkuormittamat : seinät voidaan puhdistaa suodattimen toiminnan aikana ionisointikammion sisäpuolella toimivien kaksisuuntaisten kaapimien avulla

Claims (19)

103767

1. Kaksivaiheinen elektrostaattinen suodatin, johon kuuluu ionisointivyöhyke, joka on sijoitettu läpi-5 virtauskäytävän (28) vastavirtausosaan ja käsittää ionisointikammion (29, 129), jonne on asennettu aina kin yksi pitkänomainen, edullisesti lankamainen ko-ronaelektrodi (31, 131), joka kytketään sähköisen korkeajännitelähteen (16) yhteen napaan, ja kohde-10 elektrodin (21, 37) , joka on erillään koronaelektro- dista ja kytketty korkeajännitelähteen toiseen napaan; ja kondensaattorierotin (30), joka on sijoitettu läpivirtauskäytävän (28) myötävirtausosaan ja käsittää 15 elektrodiyksiköiden ensimmäisen ja toisen ryhmän (32, 33, 132, 133), jotka on järjestetty vierekkäin toisistaan irralleen, jolloin ensimmäisen ryhmän elektro-diyksiköt (32, 132) on sijoitettu vuorotellen mainitun toisen ryhmän elektrodiyksiköiden (33, 133) kanssa ja 20 tarkoitettu olemaan eri jännitteessä kuin mainitun toisen ryhmän elektrodiyksiköt, tunnettu siitä, että ionisointikammio (29, 129) pitää sisällään kohde-elektrodipinnan (37, 137; 21, 121; 132, 133) , joka on sijoitettu koronaelektrodin (31, 131) ·. 25 myötä- ja vastavirtaosaan; ja että koronaelektrodin (31, 131) etäisyys koh-de-elektrodipinnasta mitattuna kohtisuoraan läpivirtauskäytävän (28, 128) vasta- myötävirran suuntaan ja koronaelektrodin pituussuuntaan, on ainakin neljä ker-30 taa vierekkäisten elektrodiyksiköiden (32, 33; 132, I 133) välinen etäisyys.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että kohde-elektrodipinnan osan muodostavat kohde-elektrodiyksi- 35 köt (37, 137), jotka on sijoitettu koronaelektrodin (31, 131) vastakkaisille sivuille ja jotka muodostavat 103767 29 läpivirtauskäytävän (28, 128) vastavirtaosan vastakkaiset sivuseinät. —

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että 5 kohde-elektrodipinnan osan muodostaa kohde-elektrodi-yksikkö (21, 121), joka on asennettu poikittain läpivirtauskäytävän (28, 128) poikki koronaelektrodin (31, 131) vastavirtaosan puolelle ja siinä on ilman läpi-virtausaukot (22, 122) .

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukai nen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että kohde-elektrodipinnan osan muodostaa kohde-elek-trodiyksikkö (33, 132), joka on asennettu poikittain läpivirtauskäytävän poikki koronaelektrodin (31, 131) 15 myötävirtaosan puolelle.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen elektro staattinen suodatin, tunnettu siitä, että ainakin osan kohde-elektrodiyksiköstä, joka ulottuu poikittain läpivirtauskäytävän (28, 128) koronaelektrodin myötä- 20 virtaosan puolelle, muodostavat kondensaattorierotti-men (30, 130) elektrodiyksiköt (33, 132).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että ensim mäisen ryhmän elektrodiyksiköt (32) on kytketty ver- 25 tailupotentiaaliin, edullisesti maapotentiaaliin; ja että toisen ryhmän elektrodiyksiköt (33) on eristetty sähköisesti toisistaan ja ensimmäisen ryhmän elektro-diyksiköistä sekä ovat lyhyemmällä etäisyydellä ko-ronaelektrodista (31) kuin nämä elektrodiyksiköt; ja 30 jolloin mainitun toisen ryhmän elektrodiyksiköt ulottuvat niin lähelle koronaelektrodia, että ne varautu-vat potentiaaliin suhteessa ensimmäisen ryhmän elekt-rodiyksiköihin, jotka ovat vertailupotentiaalin ja koronaelektrodin potentiaalin välissä, edullisesti ei 35 korkeammaksi kuin n. puoleen mainitusta potentiaalista . 103767 30

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukai nen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että kondensaattorierottimen (30, 130) elektrodiyksi- köt (32, 33; 132, 133) sisältävät pääasiassa ei- 5 metallista materiaalia, edullisesti selluloosakuituma-teriaalia, kuten kartonkia, voimapaperia tai vastaavaa .

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että elekt- 10 rodiyksiköt (32, 33 ; 132, 133) on pinnoitettu anti- staattisella (sähköä purkavalla) tai sähköä johtavalla tai puolijohtavalla aineella.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että 15 kondensaattorierottimen (30, 130) elektrodiyksiköt (32, 33 ; 132, 133) sisältyvät tai luetaan elektro-staattisen suodattimen osaan (20, 120), joka on muo dostettu kertakäyttöiseksi yksiköksi.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen elektro- 20 staattinen suodatin, tunnettu siitä, että kertakäyttöinen yksikkö sisältää ulkokuoren (20, 120), joka muodostaa mainitun läpivirtauskäytävän ja joka sisältää pääasiassa ei-metallista materiaalia, edullisesti selluloosakuitumateriaalia, kuten kartonkia tai voima- 25 paperia.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen elektro staattinen suodatin, tunnettu siitä, että ainakin osa kuoren (20, 120) uiko- ja sisäpuolesta sisältää tai pinnoitetaan antistaattisella (sähköä purkavalla) 30 tai puolijohtavalla aineella; ja että ainakin osan kohde-elektrodipinnasta muodostavat kuoren sisäpuoli -set osat (37, 137; 21, 121), jolloin ne osat, jotka muodostavat kohde-elektrodipinnan ja kondensaattorierottimen (30, 130) elektrodiyksiköiden (32, 33; 35 132, 133) ensimmäisen ryhmän, on kytketty sähköisesti toisiinsa tämän väliaineen avulla. 103767 31

12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että kondensaattorierottimen (30, 130) elektrodiyksiköiden (32, 33; 132, 133) ensimmäisen ryhmän vastakkaiset 5 reunat koskettavat suoraan ulkokuoren (20, 120) sisä pintaa ja kytketään toisiinsa sähköisesti mainitun sisäpinnan välityksellä; ja että kondensaattorierottimen elektrodiyksiköiden (33, 133) toinen ryhmä pide tään erillään viereisistä elektrodiyksiköistä (32, 10 132) niiden välillä olevilla eristimillä.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mu kainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että elektrodiyksiköt (33, 133) kondensaattorierottimen (30, 130) elektrodiyksiköiden toisessa 15 ryhmässä on varustettu kenttävoimakkuutta keskittävil lä muodostelmilla.

14. Jonkin patenttivaatimuksista 1-13 mukainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että toinen ionisointikammio (140) sisältää toi- 20 sen, edullisesti lankamaisen koronaelektrodin (141) ja kohde-elektrodin (142), joka on erillään toisesta ko-ronaelektrodista ja joka on kytketty sähköisesti kondensaattorierottimen (130) elektrodiyksiköiden (133) toiseen ryhmään, näiden elektrodiyksiköiden ollessa 25 sähköisesti eristettyjä toisistaan ja ovat suuremmalla *' etäisyydellä ensimmäisen ionisointikammion (129) ko- ronaelektrodista (131) kuin elektrodiyksiköiden ensimmäinen ryhmä (132) .

15. Jonkin patenttivaatimuksista 1-14 mu- 30 kainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että kondensaattorierottimen (30, 130) elektro- ·. diyksiköt (32, 33; 132, 133) ovat olennaisesti taso maisia ja levymäisiä sekä asennettu levy-paketiksi, koronaelektrodin (31) tai koronaelektrodien (31, 131) 35 suuntautuessa edullisesti olennaisesti suorassa kul massa elektrodiyksiköiden tasoihin. 103767 32

16. Jonkin patenttivaatimuksista 1-15 mukainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että korkeajännitelähde sisältää hyvin korkea-ohmisia, virtaa rajoittavia vastuksia koronaelektro- 5 diin kytketyssä virtapiirissä.

17. Jonkin patenttivaatimuksista 1-16 mukainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että ilma kuljetetaan suodattimen läpi puhallin-roottorin (15) avulla, jota käyttää moninapainen pysy- 10 västi magnetoitu synkronimoottori; ja että roottorin ja moottorin väli on varustettu liukukytkimellä moottorin automaattista käynnistystä varten.

18. Patenttivaatimuksen 14 mukainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että toinen 15 ionisointikammio on sijoitettu läpivirtauskäytävän myötävirtaosan päähän tai sen sisään.

19. Patenttivaatimusten 1-18 mukainen elektrostaattinen suodatin, tunnettu siitä, että elektrodiyksiköt (32, 33; 132, 133) muodostuvat suuri - 20 vastuksisesta tai puolijohtavasta materiaalista. 33 1 0 3 7 6 7