FI108992B - Menetelmä ja laite hiukkasten erottamiseksi ilmavirrasta - Google Patents

Description

108992 ί

! MENETELMÄ JA LAITE HIUKKASTEN EROTTAMISEKSI ILMAVIRRASTA

FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR SEPARERING AV PARTIKLAR UR EN LUFTSTRÖM

Esillä oleva keksintö kohdistuu jäljempänä esitettyjen itsenäisten patenttivaatimusten johdanto-osien määrittelemään menetelmään ja laitteeseen kiinteiden tai pisara-5 maisten hiukkasten erottamiseksi puhdistettavista ilmavirroista.

Keksintö kohdistuu tällöin erikoisesti sellaiseen menetelmään ja laitteeseen, jossa hiukkasia erotetaan ilma-10 virrasta tai muusta vastaavasta kaasuvirrasta erotinkam-miossa tai vastaavassa, varaamalla erotettavat hiukkaset sähköisesti, esim. perinteisellä korkeajännitetekniikalla tai ionisoinnilla, ja erottamalla nämä sähköisesti varatut hiukkaset maadoitetun tai vastaavan keräilypinnan 15 avulla. Erotus tapahtuu tyypillisesti pitkänomaisessa sylinterin muotoisessa kammiossa, jonka toiseen päähän on muodostettu ilmavirran sisääntulo ja toiseen päähän hiuk-kasista erotetun puhtaan ilmavirran uloslähtö. Hiukkasia > varaava elektrodi, ionintuottoelin tai vastaava, on tyy-< · · 20 pillisesti sovitettu erotinkammion keskiosaan siten, että se pääasiallisesti ulottuu ilmavirran sisääntulopäästä . . puhtaan ilmavirran uloslähtöpäähän.

Perinteisissä hiukkasten sähköiseen varaukseen perustu-25 vissa erottimissa, kuten myös sähkösuodattimissa, on py-ritty mahdollisimman pieniin ilmavirran nopeuksiin ja v · mahdollisimman pieneen turbulenssiin, jotta pölyhiukkaset : .·. saadaan rauhallisesti ja hallitusti erotettua ilmavirras- > * # ♦ .···. ta ja jotta estetään niiden uudelleen sekoittuminen ilma- *·' 30 virtaan. Ilmavirta on tyypillisesti johdettu erotinkam- : '* mioon kammion toisen päädyn keskikohdassa olevan sisään- ·.’·! tuloaukon kautta, minkä jälkeen ilmavirran on annettu rauhallisesti virrata aksiaalisesti erotinkammion läpi, ilmavirran ja erotettujen hiukkasten täyttäessä tasaises-35 ti koko kammion, niin kammion keskikohdan kuin reuna-alueet. Tällaiset perinteiset puhdistuslaitteistot joudutaan i 108992 2 tekemään suhteellisen suurikokoisiksi toivotun puhdistus-tehon aikaansaamiseksi.

Perinteisissä erottimissa puhdistettavasta ilmasta erot-5 tuu hiukkasia kaikille virtauksen tiellä oleville erottimen pinnoille, niin elektrodien, elektrodeja tukevien rakenteiden kuin elektrodien ja maadoitettujen keräily-pintojen välille sovitettujen eristimien pinnoille. Pinnoille kerääntyvät hiukkaset aiheuttavat helposti tukkeu-10 tumia haitaten ilmavirran vapaata virtausta erotinkammion läpi. Pinnoille kerääntyneet kuivat hiukkaskasat saattavat toisaalta aika ajoin lähteä uudelleen liikkeelle pö-lypilvinä muodostaen pölyilmaseoksia, jotka heikentävät toivottua puhdistustulosta. Lisäksi voivat erikoisesti 15 eristimien pinnoille kerääntyvät kerrostumat aiheuttaa oikosulun elektrodien ja maadoitettujen keräilypintojen välillä häiriten erottimen toimintaa. Pinnoille kerääntyvistä hiukkasista johtuen ovat siten perinteisten puhdis-tuslaitteistojen hallittavuus ja säätö usein olleet han- ! ! v · 20 kalia.

I · ·

* I I

Erotinkammion läpi virtaavassa puhdistettavassa ilmavir-·;·: rassa saattaa joskus pienten pölyhiukkasten lisäksi olla ;y; suuriakin partikkeleita tai kappaleita, jotka osuessaan 25 elektrodeihin ja jäädessään kiinni elektrodien tukirakenteisiin voivat sekä vahingoittaa niitä että aiheuttaa t. t. # tukkeutumia.

« » · \ ’ Aikaisemmin on ehdotettu käytettäväksi vesisumutusta pö- y · 30 lyhiukkasten kostuttamiseksi ja sitomiseksi toinen toi- siinsa, paremman erotuksen aikaansaamiseksi. Vesi haihtuu kuitenkin suhteellisen nopeasti kosteasta pölysumusta, . eikä tällä kostutuksella siten ole saatu toivottua tulos ta.

Amerikkalaisessa patenttijulkaisussa US 4,388,089 on esitetty parannettu erotin, johon puhdistettava kaasu johde- 35 108992 3 taan ylhäältäpäin tangentiaalisesti siten, että kaasu saadaan kulkemaan erottimen läpi pääasiallisesti spiraalimaista rataa erottimen keskiakselilla olevan sileän yksinkertaisen lankaelektrodin ympäri, jolloin keskipako-5 voima automaattisesti ohjaa osan hiukkasista kammion maadoitettuja seiniä kohti. Lisäksi erottimen seinille on järjestetty ylhäältä alaspäin valuva vesifilmi, jolla erottimen seinille erotetut hiukkaset pyritään hallitusti johtamaan pois erottimesta ja niiden uudelleen sekoittu-10 minen kaasuvirtaan pyritään estämään.

Yksinkertaisen lankaelektrodilla varustetun erottimen kapasiteetti on suhteellisen pieni. Muunlaisten tehokkaampien elektrodien käyttöä rajaa edellä selostetussa ta-15 pauksessa esim. se, että niiden pinnoille helposti kerääntyy hiukkasia aiheuttaen aikaisemmin mainittuja tuk-keutumisongelmia tai se että sähkökenttä niiden keskiosassa saattaa olla niin pieni, että ne päästävät erotin-kammion keskiosassa alaspäin virtaavan pölypitoisen ilman 20 puhdistumatta läpi. Erikoisesti silloin, kun puhdistettava kaasuvirta on suuri, saattaa olla vaikeata estää e-rottimen keskiosassa matkan päässä vesifilmistä olevia · hiukkasia seuraamasta kaasua alaspäin erottimen pohjalla :/i/> olevaan puhtaan kaasun ulosottoon. Hiukkaset pyrkivät jo 25 painovoiman ansiosta kulkeutumaan suoraan alaspäin.

* · * ·

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoitus onkin aikaansaada uusi ja aikaisemmin tunnettuja parempi menetelmä ja laite

< I I

hiukkasten erottamiseksi ilmavirrasta.

. . 30 * » *

Tarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja laite, joissa ·;·’ erityisesti edellä esitetyt epäkohdat on minimoitu. Täl- : · : löin on erikoisesti tarkoitus aikaansaada menetelmä ja laite, joilla minimoidaan ilmavirrasta erotettujen hiuk- , 35 kasten kerääntyminen elektrodien, elektrodeja kannattavi- » · · en rakenteiden ja eristimien pinnoille ja tästä syntyvät • · '··’ ongelmat.

108992 4

Tarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja laite, jotka mahdollistavat tehokkaiden elektrodien käytön hiukkasten varaamiseksi erottimessa.

5 Edellä mainittujen tarkoitusperien saavuttamiseksi on esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä ja laite tunnettu siitä, mitä on esitetty jäljempänä esitettyjen itsenäisten patenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa.

; 10 Keksintö soveltuu erityisen hyvin kiinteiden ja pisara- maisten hiukkasten erottamiseksi paperin, kartongin, selluloosan tai vastaavan valmistuksen yhteydessä esiintyvistä puhdistettavista ilmavirroista.

15 Keksinnön mukaisessa tyypillisessä ratkaisussa järjestetään puhdistettava ilmavirta kulkemaan spiraalimaista rataa pitkänomaisen pystysuoran erotinkammion läpi sen alapäässä olevasta sisääntulosta sen yläpäässä olevaan uloslähtöön, erotinkammion toimiessa erottimena, jossa 20 sekä sähköiset voimat että keskipakovoima vaikuttavat virtauksessa oleviin hiukkasiin ohjaten hiukkaset kammion kehällä olevaa maadoitettua keräilypintaa kohti. Keräily-*.’ · pinta muodostuu tyypillisesti erotinkammion seinämästä, • 11,· joka maadoitetaan.

;··: 25

Tyypillinen keksinnön mukainen erotin käsittää pys-tysuoran sylinterinmuotoisen erotinkammion, jonka kes-kiosaan on aksiaalisesti sovitettu pitkänomainen elektro- • * · di, ionisointielin tai vastaava, jolla erotettavat hiuk- . . 30 kaset voidaan varata sähköisesti. Mitä erilaisemmat elek- • » · • » · trodit voivat tulla kyseeseen. Elektrodi voidaan esim.

·;* muodostaa vierekkäin kehän muotoon yhdistetyistä pys- : ·': tysuorista lankaelektrodeista tai vastaavista, sylinte- rin muotoon taivuttamalla muodostetusta lankaelektrodeis-, 35 ta muodostetusta verkosta tai sileästä kapeasta sylinte- ristä, joka on varustettu purkauksen käynnistävillä kär-’*·* jillä tai nastoilla.

i 108992 5

Keksinnön mukaan järjestetään ilmavirta kulkemaan elektrodin tai vastaavan ympäri alhaalta ylöspäin suuntautuvaa spiraalimaista rataa. Tällöin hiukkasia erottuu ilmavirrasta niiden joutuessa keskipakovoiman vaikutuksen pii-5 riin ja/tai niiden varautuessa sähköisesti ja kulkeutuessa erotinkammion seinämiä kohti. Keksinnön mukaisessa edullisessa ratkaisussa ilmavirta järjestetään kulkemaan spiraalimaisesti ylöspäin erotinkammion seiniä pitkin siten, että ilmavirrassa olevat hiukkaset tai kappaleet 10 ohittavat elektrodit, elektrodeja kannattavat rakenteet ja eristeet pääasiallisesti koskettamatta niitä.

Erotinkammioon on edullisesti lisäksi järjestetty sen seiniä pitkin valuva jatkuva vesifilmi tai vesikalvo, 15 joka heti sitoo itseensä pölypartikkelit tai muut hiukkaset niiden joutuessa sen kanssa kosketuksiin. Spiraalimaisesti ylöspäin kulkevassa ilmavirrassa esiintyvä turbulenssi edesauttaa hiukkasten joutumista kosketukseen vesifilmin kanssa, jolloin jo pieni seiniä pitkin valuva 20 vesifilmi riittää sitomaan pölyn. Vesifilmin kanssa kosketuksiin joutuneet hiukkaset kastuvat ja jäävät kiinni vesifilmiin, eivätkä pääse uudelleen sekoittumaan ilma-’ ' * virtaan muodostamaan haitallisia pölyilmaseoksia. Vesi- : filmi valuu alaspäin siirtäen siihen tarttuneet epäpuh- 25 taudet erotinkammion alaosaan, poistaen ne erottimesta.

Ilmavirran pyörimisliike erotinkammiossa aikaansaa sen, että pääosa siitä ilmavirrasta, joka joutuu kosketuksiin elektrodien, elektrodeja tukevien rakenteiden ja eristi-. . 30 mien kanssa, on suhteellisen puhdasta eikä aiheuta huo- mättävää rakenteiden likaantumista. Keksinnön mukaisella ··’ ratkaisulla voidaan kuitenkin varmistaa elektrodien ja : muiden erotinkammion keskiosassa olevien pintojen pysymi- nen puhtaana järjestämällä ilmavirtaus erotinkammiossa . h 35 siten, että elektrodin tai vastaavan ja erotinkammion seinämän välissä ylöspäin virtaavan spiraalimaisen ilma-virtauksen keskustaan muodostuu pienempi alaspäin suun- ! 6 108992 tautuva puhtaan ilman virtaus. Alaspäin virtaava puhdas ilma huuhtoo erotinkammion keskiosaan sovitettujen elektrodien pintoja, poistaen niille mahdollisesti kerääntyneet hiukkaset ja ohjaten ne alaspäin hiukkasten ulosot-5 toon ja/tai ohjaten ne ulospäin kohti spiraalimaista ilmavirtausta, jossa ne joutuvat uudelleen erotuskäsittelyn j kohteeksi. Puhtaan ilman virtaus on alle 30 % puhdistet tavan ilman virtauksesta. Usein vielä huomattavasti pienempikin puhtaan ilman virtaus riittää elektrodin pinto-10 jen puhtaana pitämiseen.

Spiraalimainen puhdistettavan ilman virtaus aikaansaadaan : esim. syöttämällä ilmavirta tangentiaalisesti erotinkam- mioon sen pohjaosassa olevasta sisääntulosta. Toisaalta 15 voidaan ilmavirta syöttää myös aksiaalisesti kammion pohjan keskikohtaan sovitetusta sisääntuloaukosta tai -kanavasta kun aukkoon tai kanavaan sovitetaan yksi tai useampi siipi tai vastaava, jotka saattavat ilmavirran kulkemaan kammiossa spiraalimaista rataa kammion ajatellun 20 akselin ympäri.

Ilmavirta tuodaan erottimeen sen alaosasta siten, että V · ilmavirtaus pyörii sylinterin sisäpintaa vastaan. Ilma kulkee ruuviliikkeellä sisääntulosta kohti uloslähtöä.

:**: 25 Pyörimisliike varmistaa stabiilin virtausliikkeen ja var- mistaa koko ilmavirralle saman viipymän erottimessa. Il-mavirrassa mahdollisesti olevat suuret kappaleet törmää-vät ja tarttuvat keräyspintana toimivaan sylinterin sei- » * · nään heti erottimeen tultuaan haittaa aiheuttamatta.

Ilmavirran pyörimisliikkeen ansiosta on ilmavirran kulkema matka erotinkammiossa moninkertainen, tyypillisesti ; 3-6 kertainen erotinkammion pituuteen verrattuna, eli verrattuna ilmavirran kulkemaan matkaan perinteisissä , \ 35 aksiaalisella virtauksella toimivissa erottimissa.

’···' Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin oheisiin pii- 7 108992 rustuksiin viittaamalla, joissa

Kuvio 1 esittää esimerkinomaisesti kaaviota keksinnön mukaista erotinta käyttävästä ilmavirran puhdis-tuslaitteistosta; 5 Kuvio 2 esittää kaaviollisesti osittain avattuna erästä esimerkinomaista keksinnön mukaista erotinta; ! Kuvio 3 esittää kaaviollisesti poikkileikkausta toisesta esimerkinomaisesta keksinnön mukaisesta erotti-mesta; 10 Kuvio 4 esittää kaaviollisesti muunnosta Kuvion 3 mukaisesta erottimesta, ja

Kuviot 5-7 esittävät kaaviollisesti keksinnön mukaiseen erottimeen soveltuvia elektrodeja.

15 Kuviossa 1 on esitetty paperikoneen yhteydessä oleva kek-j sinnön mukainen ilmanpuhdistuslaitteisto 10, jossa pöly- partikkeleita erotetaan ilmasta varaamalla ne sähköisesti, perinteisellä korkeajännitetekniikalla, sähköisellä ionisointitekniikalla tai muulla vastaavalla tekniikalla. 20 Ilmanpuhdistuslaitteisto käsittää erottimen 12, puhdistettavan ilman tulokanaviston 14, puhdistetun ilman pois-tokanaviston 16, erotettujen hiukkasten poistoputkiston V * 18, voimanlähteen 20 ja suihkutusvesiputkiston 22.

» ♦ · 25 Erotin 12 eli varsinainen ilmanpuhdistin käsittää pys-tysuoran sylinterimäisen erotinkammion 24, jossa on puh-distettavan ilman sisääntulo 26, puhdistetun ilman ulos-lähtö 28 ja erotettujen hiukkasten poistoaukko 30. Ero- * * · tinkammio on tyypillisesti 2 - 9 m, sopivimmin 3 - 7 m . . 30 korkea ja halkaisijaltaan noin 0,5 - 3 m, sopivimmin 1 - • » * 2 m, yleensä ruostumattomasta teräksestä valmistettu kam-;·’ mio, jonka maksimaalinen läpivirtaus on noin 0,3 - 10 ; m3/s, tyypillisesti 1-5 m3/s.

. 35 Erottimen keskiosaan on sovitettu elektrodi tai ionin- tuottoelin 32, joka muodostuu useista peräkkäisistä osis-ta 34, joihin kuhunkin on yhdistetty useita kärkiä ko- 8 108992 ronapurkauksen aikaansaamiseksi. Elektrodi on johteella 36 yhdistetty voimanlähteeseen 20, jonka jännite on esim. 100 - 150 kV. Erottimen seinä 38 on maadoitettu, jolloin elektrodin ja maadoitetun seinän välille muodostuu sähkö-5 kenttä, joka varaa sähkökentässä liikkuvat hiukkaset ja saa hiukkaset siirtymään kohti seinää.

Puhdistettavaa ilmaa johdetaan erottimeen eri kohteista 40, 40', kuten esim. paperikoneen viiraosalta ja kuiva-10 tusosalta, pituusleikkurilta ja päällystyskoneelta, puhdistettavaksi mm. vesipisaroista, kuitumassasta, lisäaineista ja muusta pölystä. Pölyn, kuten myös vesipisaroiden, poisto ilmasta ennen sen uudelleen käyttöä tai sen poistamista ympäristöön on usein välttämätöntä. Myös ns.

15 puhdas ulkoilma voidaan puhdistaa keksinnön mukaisessa e-rottimessa. Puhdistettava ilma kuljetetaan erottimen läpi puhdistetun ilman poistokanavistoon 16 sovitetun puhalti-men 42 avulla.

20 Kuvion 1 esittämässä keksinnön mukaisessa erottimessa puhdistettava ilma johdetaan erottimeen tangentiaalisesti siten, että ilma virtaa erotinkammiossa 24 spiraalimaista • * rataa erottimen seinämiä 38 pitkin sen alaosassa olevasta sisääntulosta 26 sen yläosassa olevaan uloslähtöön 28.

*: 25 Ilmavirta voidaan johtaa erottimeen suurella nopeudella 10 - 20 m/s, tyypillisesti 15 m/s, jolloin ilmavirran ;nopeus on huomattavasti suurempi kuin ilmavirran nopeus , perinteisissä vastaavissa erottimissa, joissa se on kor keintaan 3-4 m/s, jopa alle 1 m/s. Ilmavirran viipymä , . 30 erottimessa on sitä vastoin pääasiallisesti yhtä suuri kuin perinteisissä erottimissa.

·’: Ilmavirrassa olevat suuret partikkelit osuvat tangentiaa- lisesta sisääntulosta johtuen heti erottimen alaosassa 35 erottimen seinämään ja erottuvat ilmavirrasta. Ilma ja siinä jäljellä olevat pienemmät hiukkaset virtaavat '···’ eteenpäin elektrodin 32 ja maadoitetun seinän 38 välises- 9 108992 sä sähkökentässä lähellä seinää 38. Ilmavirrassa olevat hiukkaset varautuvat sähkökentässä, jolloin keskipakovoima ja sähkökenttä yhdessä aikaansaavat hiukkasten erottumisen ilmavirrasta ja niiden siirtymisen kohti maadoi-5 tettua erottimen ulkokehää eli seinää ja tarttumisen siihen. Koska ilmavirta on ohjattu kulkemaan maadoitettua seinää pitkin ja koska seinän ja ilmavirran välissä ei ole muita rakenteita, pääsevät ilmavirrasta erotetut hiukkaset erittäin helposti kulkeutumaan joko keskipako-10 voiman tai sähköisten voimien vaikutuksesta tai niiden yhteisvaikutuksesta kosketukseen maadoitetun seinän kanssa tarttuen siihen. Hiukkasista vapaa puhdistettu ilma poistuu uloslähdöstä 28.

15 Erottimen seinälle 38 tarttuneet hiukkaset poistetaan vesiputkistoon 22 yhdistetyillä pesuvesisuihkuilla 44, jotka muodostavat erottimen seiniä 38 pitkin alaspäin valuvan yhtenäisen vesifilmin, joka varmistaa hiukkasten erottumisen ilmavirrasta. Keksinnön mukaisessa ratkaisus-20 sa ei erotinkammiossa virtaavaa hiukkaspitoista ilmaa yleensä tarvitse kostuttaa vesisuihkuilla tai -sumulla. Vesi suihkutetaan pääasiassa suoraan kohti erotinkammion • * > V · seinämiä, jossa se muodostaa hiukkasia seinämään sitovan vesifilmin. Vesifilmi ja siinä olevat hiukkaset poistuvat ;*·I 25 erottimesta erottimen pohjan 46 keskikohtaan muodostetun aukon 30 kautta. Hiukkasten poistumista erottimen pohjal- 1 * .·. ta 46 voidaan tehostaa suihkuttamalla pohjalle aika , ;·. ajoin, esim. noin 30 sekunnin ajan noin 20 minuutin vä- ' » t lein, vettä pohjassa olevilla suihkusuuttimilla 48, jotka , . 30 myös on yhdistetty vesiputkistoon 22. Puhdistusvetenä voidaan useissa tapauksissa käyttää kiertovettä.

•: Kuviossa 2, jossa soveltuvin osin on käytetty Kuvion 1 viitenumerolta, on esitetty tyypillinen keksinnön mukai-35 nen erotin osittain avattuna. Erottimeen on aksiaalisesti sovitettu viisi elektrodiosaa 34, jotka muodostuvat erot-*·*' timen akselille samankeskisesti sovitetuista rengasmai- 10 108992 sista tukirakenteista ja tukirakenteisiin sovitetuista useista, esim. noin 4-20, radiaalisesti sovitetuista neulaelektrodeista 50. Elektrodi on johteella 36 yhdistetty voimanlähteeseen 20 ja säätölaitteeseen, jota ei 5 ole lähemmin esitetty. Johde on eristimellä 52 suojattu maadoitetusta seinämärakenteesta 38.

Puhdistettavan ilman sisääntulo 26 on sovitettu erottimen kehälle ohjaamaan puhdistettava ilma tangentiaalisesti 10 erottimeen. Puhdistettava ilmavirta saatetaan sisääntulossa spiraalimaiseen liikkeeseen, jolloin ilmavirrassa olevat hiukkaset ohjautuvat erottimen seinämiä 38 kohti eivätkä mainittavasti joudu kosketukseen elektrodin osien 34 kanssa, jotka näin ollen pysyvät puhtaina ja vahin-15 goittumattomina. Myös eristin 52 pysyy vapaana hiukkasista, eikä ylilyöntivaaraa elektrodeista 50 eristimen 52 yli maadoitettuun seinään 38 ole.

Pesuvettä suihkutetaan erottimen seinille rengasmaisesta | : 20 erottimen yläosaan sovitetusta erottimen kanssa samankes- ; kisestä ja suihkusuuttimilla 44 varustetusta vesiputkesta ;·«· 54. Myös erottimen pohjaan on sovitettu rengasmainen vesiputki 56, josta voidaan aika ajoin suihkuttaa pesu-vettä pohjalle 46 kerääntyvien hiukkasten ohjaamiseksi !.lt 25 kohti hiukkasten poistoaukkoa 30. Hiukkasten poistamista varten ei pohjalle välttämättä tarvita rengasmaista vesi-putkea, vaan pohjaan voidaan sovittaa tarpeellinen määrä, '·’* esim. 3, erillisiä vesisuuttimia pesuveden suihkuttamista ' varten.

! :*· 30

1 « < I

Kuviossa 3 on esitetty toinen tyypillinen keksinnön mukainen erotin hiukkasten poistamiseksi ilmavirrasta. Ku-: viossa 3 on soveltuvin osin käytetty samoja viitenumeroi- *· *: ta kuin Kuvioissa 1 ja 2. Kuvion 3 erotinkammiossa 24 on 35 tuloilma-aukko 26' sovitettu aksiaalisesti erottimen pohjan 46 keskelle. Ilmavirran saattamiseksi spiraalimaiseen liikkeeseen erottimessa on sisääntuloaukkoon 26· sovitet- 108992 11 tuun kanavaan 26'' sovitettu siivet 58, jotka saattavat ilmavirran pyörivään liikkeeseen. Siipien ansiosta ilmavirta tulee tässä erottimessa virtaamaan spiraalimaisesti kuten Kuvioissa 1 ja 2 esitetyissä erottimissa. Ilmavirta 5 tulee erottimessa 12 kiertämään elektrodia 32 siten, että hiukkaset eivät pääasiallisesti joudu kosketukseen elekt-! rodin tai sitä tukevien rakenteiden kanssa. Kuvion 3 rat- j kaisussa hiukkasten poistoaukko 30' on muodostettu erottimen seinämän 38 alaosaan tai pohjaan 46, eli ilmavirran 10 sisääntuloaukon 26' viereen.

Kuviossa 3 on myös esitetty spiraalimaisesti ylöspäin suuntautunut puhdistettava ilmavirta 57, josta hiukkasia erottuu ja kulkeutuu keskipakovoiman tai sähköisen voiman 15 vaikutuksesta kohti seinämää 38. Kuviossa 3 on lisäksi esitetty spiraalimaisesti ylöspäin kulkevan puhdistettavan ilmavirran keskellä alaspäin kulkeva toinen oleellisesti pienempi ja spiraalimaisesti alaspäin suuntautunut puhtaan ilman virta 59, jolla elektrodia 32 huuhdotaan 20 sen pitämiseksi puhtaana. Huuhtova puhdas ilmavirta on puhdistettavaa ilmavirtaa oleellisesti pienempi eli tyypillisesti virtaukseltaan alle 30 % puhdistettavasta il-,· 1 mavirrasta. Huuhtovan ilmavirran käyttö mahdollistaa mitä erilaisimpien tehokkaiden elektrodikonstruktioiden käy-25 tön, ilmahuuhtelun estäessä pölykasojen kerääntymisen niiden pinnoille. Myös Kuvioiden 1 ja 2 esittämissä kek-sinnönmukaisissa laitteissa järjestetään edullisesti sa- • « manlainen elektrodien huuhtelu.

* . . 30 Kuviossa 4 on esitetty Kuvion 3 mukainen erotin 12, joka ;t’: kuitenkin on kaksiosainen 60, 62 siten, että ainoastaan erottimen yläosaan 60 on sovitettu elektrodi 32, erotti- men alaosan 62 toimiessa pelkkänä keskipakoerottimena.

·"> Erottimen alaosaan muodostettuun sisääntuloaukkoon on • »

I > I

35 sovitettu siivet 58, jotka saattavat erottimeen syötetyn ilmavirran spiraalimaiseen liikkeeseen. Tällöin ilmavir- rasta erottuu erottimen alaosassa 62 keskipakovoiman 12 108992 avulla erotettavissa olevia hiukkasia, pienempien hiukkasten seuratessa ilmavirtaa erottimen yläosaan 60. Erottimen yläosassa pienet hiukkaset erotetaan sähköstaatti-sesti, ilmavirran kulkiessa elektrodin 32 ja maadoitetun 5 seinän 38 välissä, kuten Kuvioiden 1-3 kohdalla on selostettu.

Erottimeen voidaan tässä tapauksessa järjestää erillinen karkeiden hiukkasten ulosotto 64 alaosaan 62 ja hienojen 10 hiukkasten ulosotto 66 yläosaan 60, jolloin eri tyyppiset hiukkaset saadaan erotettua toisistaan, mistä joissakin tapauksissa saattaa olla hyötyä.

Kuvioissa 5 - 7 on esitetty erilaisia elektrodeja, joita 15 voidaan ajatella käytettävän keksinnön mukaisessa ratkaisussa. Kuvion 5 sylinterinmuotoinen elektrodi on muodostettu lieriömäisestä pinnasta 70, johon on muodostettu kärkiä 72 koronapurkauksen aikaansaamiseksi. Kuvion 6 elektrodi 74 on muodostettu verkon muotoon yhdistetyistä 20 ohuista lankaelektrodeista 76. Verkko on taivutettu sylinterin muotoon. Kuvion 7 elektrodi 78 on muodostettu useista pystysuorista lankaelektrodeista 80, jotka on yhdistetty vieri viereen sylinterinmuotoiselle kehälle . akselin suuntaisesti. Elektrodit ovat rakenteeltaan avo- 25 naiset siten, että ne sallivat erottimen keskiosassa käy-tettävän pystysuoraa huuhtelevaa ilmavirtausta elektrodi-en pitämiseksi puhtaana. 1

Keksinnön mukaisen erotinratkaisun etuna aikaisemmin tun- 30 nettuun voidaan pitää mm. sitä, että - järjestämällä puhdistettavan ilman syöttö erottimen alaosaan ja puhtaan ilman poisto erottimen yläosaan väl-tetään puhtaan ilman ja erotettujen hiukkasten uudelleen sekoittuminen; 35 - järjestämällä ilman syöttö erottimen alaosaan saadaan : puhdistettava ilma ja erottimen seiniä pitkin valuva ve- sifilmi virtaamaan toisiaan vastaan siten, että epäpuh- 13 108992 tauksia sisältävä ilma erottimen alaosassa kohtaa epäpuh-taimman veden ja puhdistunut ilma erottimen yläosassa kohtaa puhtaan veden; - järjestämällä ilmavirtaus siten, että pieni osa puhdas-5 ta ilmaa virtaa aksiaalisesti erottimen keskiosassa alaspäin huuhtoen elektrodeja, voidaan elektrodeina käyttää tehokkaampia elektrodiratkaisuja kuin pelkkiä yksinkertaisia lankaelektrodeja, joiden kapasiteetti kuitenkin on suhteellisen pieni, ja se, että 10 - suurempien elektrodien käyttö mahdollistaa kooltaan suurempien erottimien käytön.

Kuvioissa 1-4 esitetyt keksinnön mukaiset ilmavirran puhdistimet toimivat tehokkaasti, koska niissä käytetään 15 hyväksi massavoimiin perustuvaa pyörre-erotinta yhdistettynä sähköiseen erotukseen. Keksinnön mukaisella erottimella päästään jopa yli 99 % erotukseen, mikä mahdollistaa puhdistetun ilman hyötykäytön vaativissakin kohteissa. Yksinään pyörre-erotin pystyy erottamaan vesipisarat 20 suuruusluokaltaan yli n. 100 mikronia. Sähköiseen erotukseen perustuvan erottimen erotuskyky ylettyy toisaalta huomattavasti alle 1 mikronin hiukkasiin. Keksinnön mu-, kainen laite onkin tarkoitettu puhdistamaan ilmavirrasta . tai muusta vastaavasta kaasuvirrasta mitä erilaisemmat 25 epäpuhtaudet, mukaanlukien nestepisarat ja kiinteät par-tikkelit, laajalla partikkelien kokojakautuma-alueella.

Keksinnön mukaisen laitteen energiankulutus puhaltimen *·' osalta on alhainen aikaisempiin verrattuna, erottimen 30 alhaisesta paine-erosta johtuen. Sähköiseen varaukseen ·.’·· tai ionisointiin tarvittavan sähköenergian kulutus pysyy tyypillisessä keksinnön mukaisessa erottimessa noin 1-3 kW:n tasolla. Myös vedenkulutus on keksinnön mukaisessa ratkaisussa alhainen, tyypillisesti noin 25 - 30 1/min, 35 koska vettä ei tarvita sinänsä pölyn erottamiseen ilmasta vaan ainoastaan hiukkasten poistamiseksi erottimesta.

w 108992 14

Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edellä esitettyihin esimerkinomaisesti esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä on päinvastoin tarkoitus soveltaa laajasti oheisten patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuk-5 sen puitteissa.

» · i · * ·. I » ·

Claims (12)

15 108992

1. Menetelmä kiinteiden tai pisaramaisten hiukkasten e-rottamiseksi puhdistettavasta ilmavirrasta tai vastaavas- 5 ta, jossa menetelmässä - puhdistettava ilmavirta syötetään erotinkammioon (24) ja ohjataan kulkemaan spiraalimaista rataa ainakin ero-tinkammion osan läpi siten, että osa ilmavirtauksessa olevista hiukkasista erottuu keskipakovoiman vaikutukses- 10 ta, ja että - ilmavirta järjestetään virtaamaan erotinkammion (24) läpi, erotinkammioon sen sisääntulopään ja uloslähtöpään väliin sovitetun ainakin yhden elektrodin, ionintuot-toelimen tai vastaavan (32) ja maadoitetun keräilypinnan 15 (38) välistä siten, että hiukkasia varautuu, erottuu il mavirrasta ja kerääntyy keräilypinnalle, tunnettu siitä, että - puhdistettava ilmavirta järjestetään kulkemaan ylöspäin suuntautuvaa spiraalimaista rataa elektrodin, ionintuot- 20 toelimen tai vastaavan (32) ympäri ainakin osassa erotin-kammiota, ja että - pieni ainakin osittain puhdistettu ilmavirta järjeste-tään kulkemaan puhdistettavan ilmavirran spiraalimaisen . radan keskiosassa alaspäin huuhtoen erotinkammiossa ole- 25 vaa elektrodia, ionintuottoelintä tai vastaavaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ’·' - puhdistettava ilmavirta syötetään tangentiaalisesti 30 erotinkammioon sen pohjaosassa olevasta sisääntulosta (26) ja että ' - puhdistettu ilmavirta, joka on alle 30 % puhdistetta- ·,·. vasta ilmavirrasta, järjestetään erotinkammion kes- kiosassa kulkemaan spiraalimaisesti alaspäin elektrodia, "/ 35 ionintuottoelintä tai vastaavaa huuhtoen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 1C 108992 siitä, että puhdistettava ilmavirta syötetään erotinkam-mioon siihen pääasiallisesti aksiaalisesti sovitetun ilmavirran sisääntulokanavan (26'') tai vastaavan kautta, johon kanavaan tai vastaavaan on sovitettu yksi tai use-5 ampi siipi (58) tai vastaava ilmavirran saattamiseksi kulkemaan spiraalimaista rataa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhdistettava ilmavirta ohjataan kulkemaan 10 erotinkammion läpi spiraalimaista rataa, pääasiallisesti sen toisessa päässä olevasta sisääntulosta (26, 26') sen toisessa päässä olevaan uloslähtöön (28), ja erotinkammi-oon aksiaalisesti sovitetun elektrodin, ionintuottoelimen tai vastaavan (32) ja erotinkammion maadoitetun keräily-15 pinnan (38) muodostavan sylinterimäisen seinän välistä siten, että ilmavirran kulkema matka erotinkammiossa on moninkertainen erotinkammion pituuteen verrattuna.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että keräilypintaa kostutetaan jatkuvasti vesisuihkuilla (44) keräilypinnalle kerääntyneiden hiukkasten kostuttamiseksi ja että erotinkammion pohjaa suihku-tetaan ainakin ajoittain vesisuihkulla (48) pohjalle ke- , rääntyneiden hiukkasten ohjaamiseksi pohjalla olevaan 25 hiukkasten poistoaukkoon.

6. Laite kiinteiden tai pisaramaisten hiukkasten erottani miseksi paperin tai selluloosan valmistuksen yhteydessä '·' * puhdistettavasta ilmavirrasta, 30 joka laite käsittää erotinkammion (24), jossa on *, ·* - sen toisessa päässä puhdistettavan ilmavirran ' sisääntulo (26,26') ja sen toisessa päässä puh- distetun ilmavirran uloslähtö (28), V! - erotinkammioon pääasiallisesti aksiaalisesti 35 sovitettu ainakin yksi elektrodi, ionintuotto- • elin tai vastaava (32) ilmavirrassa olevien : hiukkasten varaamiseksi sähköisesti, 17 108992 - ainakin yksi maadoitettu keräilypinta (38), ilmavirrasta erotettujen ja sähköisesti varattujen hiukkasten keräämiseksi, tunnettu siitä, että 5. erotinkammion alaosaan on järjestetty puhdistettavan i ilmavirran sisääntulo (26, 26'), joka on varustettu eli- I millä ilmavirran ohjaamiseksi kulkemaan sisääntulosta uloslähtöön spiraalimaista rataa elektrodin, ionintuot-toelimen tai vastaavan ympäri, 10. mainittu ainakin yksi elektrodi, ionintuottoelin tai vastaava on sovitettu aksiaalisesti erotinkammion keskiosaan, ja että - mainittu ainakin yksi elektrodi, ionintuottoelin tai vastaava on rakenteeltaan avonainen siten, että se sallii 15 erottimen keskiosassa käytettävän huuhtelevaa ilmavirtausta elektrodien pitämiseksi puhtaana, - elektrodi, ionintuottoelin tai vastaava on tällöin muodostettu esimerkiksi kehän tai verkon muotoon sovitetuista pystysuorista lankaelektro- 20 deista, purkauksen käynnistävillä kärjillä tai nastoilla varustetusta kapeasta sylinteristä tai tukirakenteeseen radiaalisesti sovitetuista neu-laelektrodeista.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että elimet ilmavirran ohjaamiseksi käsittävät ilmavirran sisääntulon (26), joka on sovitettu erotinkammion kehälle ’;‘* ohjaamaan ilmavirta tangentiaalisesti erotinkammioon.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, ·, ) että elimet ilmavirran ohjaamiseksi käsittävät pääasial- : lisesti aksiaalisesti erotinkammion toiseen päähän sovi- tetun sisääntulokanavan (26'') tai vastaavan, joka on varustettu ainakin yhdellä siivellä (58), joka saattaa il-35 mavirran kulkemaan spiraalimaista rataa erotinkammion :) ajatellun akselin ympäri. 108992 I 18 !

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä. että erotinkammion seinät (38) ovat maadoitetut ja että elimet ilmavirran ohjaamiseksi käsittävät elimiä (26, 58) ilmavirran ohjaamiseksi kulkemaan spiraalimaista rataa 5 erotinkammion seiniä (38) pitkin, erotinkammion toisessa päädyssä olevasta ilmavirran sisääntulosta (26) sen toisessa päädyssä olevaan uloslähtöön (28).

10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä. 10 että erotinkammio on pystysuora sylinterinmuotoinen kammio, jonka keskelle elektrodi, ionintuottoelin tai vastaava (32) on sovitettu aksiaalisesti ja jonka pohjaosaan on sovitettu ilmavirran sisääntulo (26) ja yläosaan ulos-lähtö (28). 15

11. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että erotinkammio on pystysuora kammio, jonka pohjan keskiosaan on muodostettu ilmavirrasta erotetun materiaalin poistoaukko (30). 20

12. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että erotinkammio on pystysuora kammio, jonka korkeus on '·’ ’ välillä 2 - 9 m, sopivimmin 3 - 7 m, ja jonka halkaisija on välillä 0,5 - 3 m, sopivimmin 1 - 2 m. • · » · I $ 19 108992