FI117693B - Menetelmä ja laite sähköstaattista erotusta varten - Google Patents

Description

117693

Menetelmä ja laite sähköstaattista erotusta varten - En metod och apparatur för elektrostatisk separation

Keksinnön tausta 5 Keksinnön piiri Tämä keksintö koskee parannuksia hihnatyyppisiin, vastavirtaperiaatteella toimiviin sähköstaattisiin erotusmenetelmiin ja laitteisiin. Tämä keksintö koskee erityisesti sähköstaattisissa erottimissa käytettävää jännitegradienttikokonaisuutta.

Läheistä tekniikan tasoa koskeva tarkastelu 10 Sellainen lentotuhka, joka on peräisin hiilen palamisesta, sisältää usein palamatonta hiilitähdettä hiilipartikkeleista, jotka eivät ole palaneet kulkiessaan kattilan palovyöhykkeen läpi. Palamatonta hiilitähdettä ovat suuresti pahentaneet viimeaikoina muutokset, jotka on toteutettu kattilan toimintaan NOx-ennissioiden vähentämiseksi. Tällaisen lentotuhkan eräs mahdollinen käyttö on betonin pozzolaanisena 15 lisäaineena. Lentotuhka reagoi betonissa kalkin kanssa, niin että muodostuu se-menttimäisiä tuotteita, jotka lisäävät kovetetun betonin lujuutta. Parannetun betonin muihin ominaisuuksiin kuuluvat vähäinen vesipitoisuus, alhainen hydrataatio- ·*·’: lämpö, pienemmät kustannukset, helpompi virtaavuus ja vähäisempi läpäisevyys.

• * i\# Palamaton hiilitähde lehtotuhkassa, joka on peräisin hiilen palamisesta, ei ole kui- ,···. 20 tenkaan toivottavaa sen takia, että lentotuhkaa käytetään uudelleen tällaisissa be- • · ’[;'t tonisovelluksissa. Lentotuhkan sisältämä palamaton hiili haittaa suuresti lentotuh- * ;;** kan hyödyllistä käyttöä betonissa.

• · *

Vaikka hiili on hyvä eristin, hiilen pyrolyysistä saatu hiili on hyvä johde, jonka resi- tiivisyys eli ominaisvastus on vähemmän kuin yksi ohmi cm:ä kohti. Lentotuhkan : 25 hiilipartikkelit ovat peräisin pyrolysoituneen ja osittain palaneen hiilen partikkeleis- • * * .*·*. ta. Tämän pyrolyysin ja osittaisen palamisen aikana hiilestä kehittyy haihtuvia osia, niin että siitä jää jäljelle partikkeleita, joiden massatiheys on hyvin pieni ja • · * ·-·'· jotka ovat jokseenkin huokoisia. Lentotuhkan tyypilliset hiilipitoisuudet ovat 7-12 • · » prosentin alueella ja monesti enemmän kuin kuusi prosenttia. Lentotuhkalle esitet- * . .

30 ty ASTM C-618 ohjearvo pozzolaanina betonissa toteutettavaa käyttöä varten edellyttää, että hehkutushäviö (LOI) on pienempi kuin kuusi prosenttia. Tämä ohjearvo on hiilipitoisuuden mitta, koska hiili haihtuu, kun sitä hehkutetaan 750 °C:ssa. Lentuhkalle asetetut ohjearvot monissa rakentamiskohteissa ovat 117693 2 jopa ankarammat kuin ASTM-laatuvaatimus, esimerkiksi the Boston Harbor Central Artery Project vaatii tie- ja vesirakennusprojektilie, joka on alikäytävä Bostonissa, hehkutushäviötä, joka on vähemmän kuin kolme prosenttia.

Palamattomalla hiilellä on tämän lisäksi polttoarvo, ja se voidaan polttaa tuottoi-5 sasti kattilassa, joka tuotti ensisijaisesti tuhkaa. Tämän hiilen tehokas käyttö polttoaineena edellyttää, että se on niin konsentroituneena kuin mahdollista, jotta vältetään sähköstaattisen pölynerottimen ylikuormitus ja konvektioputkien kuluminen.

Lentotuhkan sisältämä hiili on esimerkki materiaalista, joka johtaa lämpöä materiaalissa, joka ei johda lämpöä. Tällaisen komposiittimateriaalin lämmönjohtokyky 10 on johtavan faasin yhdistyneisyyden mukainen. Kuten voidaan nähdä kuvasta yksi, joka on peräisin perkolaatioteoriasta, komposiittijärjestelmän resistiivisyys (lämmönjohtokyvylle päinvastainen ominaisuus) vähenee johtavien partikkeleiden toistensa kanssa toteutuvan yhteensovituksen myötä, ja kun koordinaatio ylittää tietyn arvon, komposiitin resistiivisyys vähenee dramaattisesti, samalla kun johta-15 va materiaalin tilavuus lisääntyy vähän. Tämä tapahtuu, kun johtavaa materiaalia on noin 37 tilavuusprosenttia. Tämän tason alapuolella partikkeleilla on riittämättömästi yhteyksiä, jotta yhdestä pinnasta toiseen muodostuu jatkuva silta. Tämän tason yläpuolella on riittävästi vierekkäisiä partikkeleita, jotta jatkuva silta muodostuu pinnasta toiselle. Perkolaation eli läpivirtauksen tämän kynnyksen olemassako olon resistiivisyyden (lämmönjohtokyvyn) suhteen J. Girland on osoittanut oikeaksi * · i julkaisussa Transactions of the Metallugial society of ΑΙΜΕ, osassa 236, sivuilla • · j *·· 642-646, toukokuussa 1966. Perkolaation kynnys, joka johtavalle materiaalille on 37 tilavuusprosenttia, on esimerkki monista järjestelmistä, joissa se on peräisin ·:· puhtaasti geometrisistä syistä.

• · · · ·» • · 25 Hiiliperäisessä lentotuhkassa hiilellä on paljon pienempi ominaispaino kuin mine- • · · raalituhkamateriaalilla. Tämä vähentynyt massatiheys muuttuu suuremmaksi spesifiseksi tilavuudeksi, ja sen tähden 37 tilavuusprosentin sijaan hiiltä esiintyy lento-tuhkassa noin 10 painoprosenttia. Tämä hiilen kymmenen painoprosentin suurui-nen perkolaatiokynnys merkitsee huomattavia vaikeuksia, kun hiiltä erotetaan len-30 totuhkasta. Vaikka aiemmissa kuvauksissa hihnatyyppisten sähköstaattisten erot- « timien on mainittu mahdollisesti erottavan johtavia partikkeleita, niitä ei ole kohdis-tettu tarkoin määrättyihin johtaviin materiaaleihin. US-patentit 4 839 032 ja v 4 874 507 esittävät erottimen, joka on käyttökelpoinen partikkeleiden monenlais- ·:**: ten seosten triboelektriseen tai sähköstaattiseen erotukseen, johtavat partikkelit 35 mukaan luettuina. Tämäntyyppinen erotin voi erottaa periaatteessa olennaisesti kaikkia materiaaleja, joilla on triboelektrisiä kosketusvarausominaisuuksia, johti- .:3 117693 met mukaan luettuina. Tämäntyyppisen vastavirta periaatteella toimivan hihna-tyyppisen erottimen on havainnollistettu laboratoriossa pystyvät erottamaan partik-keleiden monenlaisia seoksia.

Keksinnön yhteenveto 5 Vaikka periaatteessa voidaan erottaa johtavia partikkeleita ja johtavien partikke-leiden erottaminen on havainnollistettu laboratoriossa, sellaisten vastavirtaperiaat-teella toimivien erottimien, joita esitetään US-patenteissa 4 839 032 ja 4 874 507, pitkäaikainen kaupallinen käyttö seoksille, jotka sisältävät johtavia partikkeleita, on ongelmallista, mikä johtuu johtavien kerrostumien muodostumisesta sellaisten 10 alueiden välille, joilla on erilainen sähköinen potentiaali erottimen sisällä.

Kuvio 2 kuvaa vastavirtaperiaatteella toimivan hihnatyyppisen erottimen 100 erästä sovellusmuotoa, jossa käytetään hyväksi voimakasta sähkökenttää siirtämään triboelektrisesti varattuja partikkeleita vierekkäiseen virtaan, joka kulkee vastakkaisessa suunnassa. Kaksi samansuuntaista elektrodia yhdeksän ja kymmenen 15 muodostavat sähköisen kentän, jonka kautta hihnan segmentit 8A ja 8B sekä par-tikkeleiden virrat liikkuvat. Partikkeleiden sisältämiseksi ja elektrodien tukemiseksi on välttämätöntä saada aikaan mekaaninen yhteys kahden elektrodin välille niiden pitkittäisreunoja myöten sekä kohtisuoraan elektrodeja yhdeksän, kymmenen sekä hihnan segmenttejä 8A, 8B vastaan. Juuri tällä alueella johtavan hiilen partikkelit :*·*: 20 voivat kokoontua ja aiheuttaa elektrodien yhdeksän ja kymmenen välille sillan, joka on luonteeltaan johtava, ja täten oikosulkea elektrodit. Elektrodien yhdeksän ;***. ja kymmenen oikosulku aiheuttaa vähenemistä sähköisessä kentässä ja kauttaal- taan heikkenemistä erottimessa 100 sekä erotustapahtumassa.

**«· • · ’** Voitaisiin periaatteessa käyttää voimakkaampaa suurjännitelähdettä ja suurempaa • · · v : 25 virran kykyä korvata sähkökentän huononeminen, joka johtuu tästä paikallisesta oikosulkuvaikutuksesta. Joillekin sovelluksille tämä ei ole kuitenkaan mahdollista : i[: toteuttaa. Esimerkiksi hiilikerroksella, jonka poikkipinta-ala on yksi mm2, ominais- vastus on noin 100 ohmia cm:ä kohti. Kun elektrodien yhdeksän ja kymmenen ··· 2 *. välissä on yhden cm:n aukko ja käytetty jännite on 10 kV, yksi mm hiiltä johtaisi • · · 30 100 amperia ja tuhlaisi tehoa megawatin. Tätä ei voida sallia.

• · • · *»» . v. Eräs lähestymistapa edellä esitetyn ongelman vähentämiseksi on, että elektrodien • * · yhdeksän ja kymmenen osat voidaan päättää tai korvata alueilla johtamatonta materiaalia, jonka hihna voi pyyhkiä puhtaaksi. Tämä lähestymistapa lisää sellaisen reitin pituutta, jonka kautta johtavan reitin täytyy muodostua, ja tämä vähentää joh- 4 117693 tavan reitin muodostumisen todennäköisyyttä. Kuitenkin alueilla, joissa elektrodi korvataan eristeellä, ei ole mitään sähköistä kenttää erotusta varten, ja erottimen teho vähenee näin ollen. Tällaisen lähestymistavan ongelma on lisäksi, että erottava sähköinen kenttä puuttuu pitkin erottimen reunoja, mikä johtaa hihnaa liikutta-5 vaan materiaaliin, joka ei erotu. Tämä erottumaton materiaali saastuttaa kaksi erotettua tuotetta ja vähentää erottimen tehoa. Vaikka tie, jonka kautta johtavan reitin täytyy muodostua, on pitempikin, johtavilla partikkeleilla kontaminoituminen aiheuttaa vielä johtavien kerrosten muodostumisen ja mahdollisesti aukon luhistumisen, mikä aikaan myöten johtaa dielektristen pintojen keskiöintiin ja kulumiseen.

10 Kuvioon 2 viitaten, erottimen 100 sovellusmuodon mukaan, kun erotin toimii, liikkuvat hihnasegmentit 8A, 8B kuljettavat partikkelimateriaalin juoksevaksi tehdyssä tilassa. Kuten mikä tahansa neste, partikkelimateriaali liikkuu ja täyttää kaikki tilat, jotka ovat saavutettavissa. Erottimen reunoja pitkin (esimerkiksi elektrodien yhdeksän ja kymmenen pitkittäisiä sivuja myöten, syöttökohdissa kolme ja syöttökohdis-15 sa 4, 7) ei ole liikkeettömiä pintoja. Toimivan nesteen mekaanisen järjestelmän mukaan on olemassa jonkin paksuinen liikkumaton raja. Kun johtavat partikkelit kerääntyvät tähän rajakerrokseen, väistämätön seuraus toiminnasta johtavien par-tikkeleiden kanssa on pinnan johtaminen sekä keskiöinti.

Joitakin vaikutuksia voidaan vähentää, siten että toimitaan vähennetyllä suoritus-20 teholla. Tämä merkitsee tajuamista, että materiaali on itse asiassa kolmifaasijär-

lt I

: V jestelmä, jossa on kaksi kiinteää faasia, joista yksi on johtava, ja ilma, joka on » · : *·· erinomainen eristin. Johtimen tilavuus pienenee näin ollen, siten että ilman pitoi- i"[: suus lisääntyy, tämä merkitsee, että kiinteän materiaalin, joka on erottimessa, tilani* vuusfraktiota vähennetään. Tämä ei poista valitettavasti johtavan partikkelin on- ·*·.. 25 gelmaa, eikä se vähennä erottimen kapasiteettiä. Lisäpartikkeleita voi kasaantua vielä jokaiselle liikkumattomalle pinnalle, kunnes johtava kerros muodostuu. Tämä käyttäytyminen on mitä todistettavinta, kun jokin väkevöityvistä lajeista on itse joh-t >.t tava, kuten on laita hiilellä, joka on lentotuhkassa.

• φ » ··· US-patentit 4 839 032 ja 4 874 507 esittävät eriste-esteen kuusi käytön liikkuvien 30 hihnasegmenttien 8A ja 8B välissä. Tämä este voidaan järjestää erottimen reuno-ja myöten, niin että sellaisen tien pituutta, jota kautta johtavan reitin täytyy muo- • · *" dostua, pidennetään, jotta poistetaan elektrodien yhdeksän ja kymmenen oikosul- \v ku. Tämä este estää kuitenkin myös erottumista jossain määrin, niin että se saar- "**: taa kentän ja estää partikkeleiden liikkeen yhdestä virrasta vastakkaiseen virtaan.

35 Tällaisen estelevyn pitkäkestoinen stabiilius on kuitenkin vaikea varmistaa.

117693 5 Käytännöllisen materiaalin, jota on käytettävä esteenä kuusi, tulisi olla joustava, jotta vastustetaan hihnojen 8A ja 8b töytäisy ja liikkuminen murtumatta. Tämä vaatimus sulkee pois jäykän keraamisen materiaalin käytön ja vaatii vähemmän kimmoisia eriste-, kuten esimerkiksi polymeerimateriaaleja. Polymeerimateriaalien on-5 gelmana on kuitenkin, että ne ovat huomattavan pehmeitä, ja ne voivat sulkea sisäänsä johtavia partikkeleita ja täten niistä voi tulla johtavia. Sitä paitsi kun kipinöintiä esiintyy, polymeerimateriaalit kestävät vain suhteellisen alhaista lämpötilaa ja sellaisina ne eivät estä kipinöinnin aiheuttamaa kulumista, kuten keraamiset materiaalit tekevät. Kuten US-patenteissa 4 839 032 ja 4 874 507 esitetään, kun 10 este pannaan erottimen 100 yli, varaukset liikkuvat vastakkaisten elektrodien yhdeksän ja kymmenen välillä, kunnes on olemassa huomattava varaus ja energia, joka on varastoitunut eriste-esteen vastakkaisten sivujen varauksiin, hajoaa kipinässä, mikä johtaa kulumiseen ja polymeerimateriaalin keskiöitymiseen.

Kuvion 2 erottimen vielä yhtenä ongelmana on, että kasvanut tie ei sulje pois kipi-15 näläpilyöntiä, joka johtuu suoran virran sähkökentästä, vaikka keskimääräinen sähkökenttä voi olla paljon läpilyönnin alapuolella. Kun sähkökipinä esiintyy, kipi-näkanava on erittäin ionisoitunut ja erittäin johtava. Johtavana materiaalina kipinästä tulee tasapotentiaalipinta. Jos kipinä alkaa yhdellä elektrodilla ja etenee ulospäin, silloin kipinöintijakson aikana kipinäkanavalla on sama potentiaali kuin 20 elektrodilla. Kipinän huipussa sijaitseva sähkökenttä on sitten gradientti jännittees-..... sä, joka on elektrodin ja välittömästi kipinän johtavan kärjen toisella puolella sijait- sevan paikallisen alueen välillä. Voimakas sähkökenttä ja kenttägradientti kipinän kärjessä voi asettaa partikkelit suoraan riviin ja johtaa lisäkipinöintiin ja keskiöity- • · *··.·' miseen. Jos kipinä esiintyy, se tuottaa paikallisen alueen suurenergistä plasmaa, 25 joka voi kuluttaa polymeerimateriaaleja ja hajottaa niitä, mistä hiilen muodostumi- • · : *·· nen ja keskiöityminen on seurauksena. Tämä hiili on jokseenkin johtavaa ja se :J’·· saada aikaan lisäläpilyönnin.

Hihnatyyppisen erottimen toiminta johtavien partikkeleiden pinnalla on ongelmal- * · · lista, ja sellaiset menetelmät, joita käytetään, jotta sallitaan johtavien materiaalien **;·* 30 erottuminen, ovat rajoitetut, eivätkä ne ole täysin tyydyttäviä teollisen menetelmän *:* pitkäkestoista toimintaa varten.

* · · · ' * · · • · "* Tämän keksinnön tavoitteena on täten saada aikaan hihnatyyppinen erotin johta- • · villa partikkeleilla erittäin tehokkaasti toteutuvaa toimintaa varten.

* ·*·*· Tämän keksinnön tavoitteena on myös saada aikaan menetelmä ja laite, joka sallii 35 erottaa johtavien materiaalien suuria pitoisuuksia.

117693 6 Tämän keksinnön vielä eräänä kohteena on saada aikaan menetelmä ja laite, joka sallii johtavien materiaalien erottamisen perkolaatiokynnyksen yläpuolella.

Tämän keksinnön vielä eräänä kohteena on saada aikaan menetelmä ja laite, joka sallii erottaa johtavat materiaalit suurella kapasiteetilla pienentämättä rasitusta, 5 joka johtuu partikkeleiden lämmönjohtokyvystä.

Keksintö ja eräät sen suoritusmuodot määritellään oheisissa patenttivaatimuksissa.

Tämän keksinnön mukaan menetelmässä sellaisen partikkeliseoksen erilaisten komponenttien elektrostaattista erottamista varten erotuskammiossa, joka seos 10 sisältää johtavia partikkeleita, annetaan käyttöön erotuskammio, jossa on vastakkain asetetut pinnat, joissa on sellaisen jännitegradienttikokoonpanon sitomat elektrodit, jossa on vuorotellen johtavia elementtejä ja eriste-elementtejä, jolloin johtavat elementit on sidottu jännitteenhäviöpiirin vastaaviin solmukohtiin, niin että rajoitetaan maksimi potentiaalieroa minkä tahansa kahden vierekkäisen johtavan 15 elementin välillä. Menetelmään sisältyy lisäksi materiaalin otto erotuskammioon, sähkökentän aikaansaanti elektrodien vastakkaisten pintojen välille, erilaisten komponenttien erottaminen sähkökentässä niiden varausmerkin mukaan ja samanlaisen kokonaisvarauksen omaavien partikkeleiden mekaaninen liikuttaminen erilaisen kokonaisvarauksen kahdessa virrassa lähellä toinen toistaan ja koh-20 tisuoraan sähkökenttää kohti. Erotuskammiosta voidaan poistaa partikkeleiden ·*·.. seoksen komponentit, jotka on erotettu.

• · · • · ***f Tällä järjestelyllä vähenevät erittäin tehokkaasti pintajohtumisen ja keskiöitymisen

IM

vaikutukset, joiden syinä ovat erottimen liikkumattomiin alueisiin kerääntyvät johta- .* *** vat partikkelit, ja järjestelyä voidaan käyttää johtavien materiaalien suurten pitoi- • « · v : 25 suuksien erottamiseen seoksesta.

, .·. Tämän keksinnön mukaan laitteessa seoksen sellaisten partikkeleiden elektros- • I » taattista erottamista varten, jotka seokset sisältävät johtavia partikkeleita, on ero-T tuskammio, jossa on ainakin kaksi elektrodia, vähintään yksi kuljetushihna, joka on sijoitettu alustaparin väliin, niin että elektrodiparin välissä sijaitsevaa partikkelei-30 den seosta samanaikaisesti ravistellaan ja kuljetetaan ainakin kahdessa virrassa, . V, sekä jännitegradienttikokoonpano, jossa on johtavia ja eriste-elementtejä, jotka on * · · [ \ sijoitettu ainakin erottimen pitkittäisreunoja myöten. Jännitegradienttikokoonpanon johtavat elementit kytketään vastaavasti sellaisen jännitteenjakopiirin vastaaviin 7 117693 solmukohtiin, joka jakopiiri rajoittaa maksimi potentiaalieroa minkä tahansa kahden vierekkäisen johtavan elementin välillä.

Tällä järjestelyllä vähenevät pintajohtumisen ja erottimen liikkumattomissa alueissa kerääntyvien, johtavien partikkeleiden keskiöitymisen vaikutukset, ja vastavir-5 tahihnatyyppinen erotin voi toimia suuremmalla suoritustehokapasiteetilla erittäin tehokkaasti, ja järjestelyä voidaan käyttää erottamaan johtavien materiaalien suuria pitoisuuksia seoksesta.

Tämän keksinnön eräässä sovellusmuodosSa jännitegradienttisarja muodostuu ekstrudoidusta muovikomposiitista, joka sisältää muovin sekä johtavia että johta-10 mattomia alueita ja joka sisältää myös johtamattomia eristäviä elementtejä. Tämä ekstrudoitu muovikomposiitti kytketään ainakin yhteen painettuun piirilevyyn, joka suojaa jännitteen jakopiiriä.

Kun järjestely on tällainen, vastavirtavyön tyyppinen erotin vaatii vähän kunnossapitoa, ja se kestää hankaamista, joka aiheutuu jatkuvasta vuorovaikutuksesta 15 liikkuvien hihnojen kanssa.

Kuvioiden lyhyt kuvaus

Edellä esitetyt ja keksinnön muut tavoitteet sekä edut käyvät ilmi seuraavasta yksityiskohtaisesta selityksestä, kun sen yhteydessä otetaan huomioon kuviot, jotka • t · t .* ovat seuraavat: 9 99 9 .***. 20 Kuvio 1 on ominaisvastuksen graafinen esitys partikkelimateriaalin komposiitin tilavuusprosenttia vastaan tunnetun tekniikan tason mukaisesti.

··** 9 9 : *·* Kuvio 2 on kaavamainen esitys partikkelin erotuslaitteesta, joka on läheisen teknii- *1« v : kan tason mukainen.

, .·. Kuvio 3 on poikkileikkauskuva tämän keksinnön mukaisesta jännitegradienttisar- y.'.t 25 jasta.

• · • « ·

Kuvio 4 on kaavamainen graafinen esitys tämän keksinnön mukaisen jännitehä- ,···. viöpiirin sovellusmuodosta.

• · • · · : Y: Kuvio 5 kaavamainen graafinen esitys tämän keksinnön mukaisen jännitehäviö- ·:··: piirin toisesta sovellusmuodosta.

8 117693

Kuvio 6 on graafinen kaavio ei-lineaaristen varistoreiden virta-jännitekäyrästä sellaisena kuin sitä käytetään jänniteenjakosovellusmuodossa, joka esitetään kuviossa 5.

Kuviot 7 A ja 7B esittävät koekstrudoitua jännitegradienttikokonaisuutta tämän kek-5 sinnön erään soveilusmuodon mukaan, siten että kuvio 7A esittää mainittua kokonaisuutta ylhäältä katsottuna ja 7B sivukuvaa.

Kuvio 8 on sellaisen jännitteenjakopiiriä suojaavan painetun piirilevyn poikkileik-kauskuva, jota jokin kuvioista 4 ja 5 esittää ja jossa on välikappaleet kytkentää varten, joka toteutuu kuvioiden 7A ja 7B koekstrudoidun jännitegradienttikokoon-10 panon takasivulle.

Yksityiskohtainen kuvaus

Suurjännitetasavirtalaitteiston toiminnassa ilmakehässä on olemassa kaksi kriteeriä kipinän muodostumiselle. Kipinä määritellään tässä merkityksessä elektronien vyörynä, siellä missä sähkökenttä antaa elektroneille käyttöön riittävästi energiaa 15 edistääkseen molekyylien lisätörmäysionoinnin, ja tämä johtaa siihen, että virta, lämpökuumeneminen ja mahdollisesti lämpöionointi lisääntyvät eksponentiaalisesti, ja seurauksena on näkyvä ja kuuluva kipinäkanava.

„ , Ensimmäinen kriteeri on, että sähkökentän tai jännitegradientin täytyy olla riittävä, • · · ·* jotta vapaille elektroneille tarjotaan energiaa suuremmalla nopeudella kuin ne me- : ’*· 20 netettävät energiaa kaasulle, siten että elektronien energia voi lisääntyä tasolle, * « · jossa ne voivat aiheuttaa lisäionisoitumista. Toinen kriteeri on, että suurpotentiaa- ..!·* Iin ja pienpotentiaalin välillä jännitteen täytyy ylittää tietty kriittinen arvo. Tämä kriit- i\. tinen arvo on kaasu koostu m uksen ja jossain määrin elektrodin, spesifisesti sekun- däärisen elektronin emissio-ominaisuuksien, irrotustyön ja elektrodin kenttäemis- 25 sio-ominaisuuksien funktio. Nesteiden ja kiinteiden aineiden läpilyöntiominaisuu- . .·. det ovat tyypillisesti suuremmat kuin läpilyöntiominaisuudet kaasuille, ensisijaisesti * * · ,·*·". sen takia, että elektronien keskimääräinen vapaa tie nesteissä tai kiinteissä aineis- * « T sa on paljon lyhyempi, ja siksi sähkökentän täytyy syöttää energiaa suuremmalla nopeudella elektronille, joka on kiinteässä aineessa tai nesteessä, jotta saavute-30 taan energiat, jotka ovat välttämättömiä lisäionisaatiolle.

• · *·*·: Kuvion 2 mukaisessa erottimessa 100, kun aukko 5 johtimien 9 ja 10 välillä on * suuri, rajoittava kriteeri läpilyönnille on, että sähkökentän täytyy ylittää tietty raja-arvo. Ilman läpilyöntivoimakkuudelle tämä antaa arvoksi 30 kV cm:ä kohti. Kun aukko 5 on erittäin pieni, rajoittavaksi kriteeriksi tulee se, että potentiaalieron ei 117693 9 tule ylittää kaasun kipinöintipotentiaalia. Tämän vähimmäiskipinöintipotentiaali-toiminnan havaitsi Paschen, ja sitä nimitetään Paschenin laiksi. Vähimmäiskipi-nöintipotentiaali on ilmalle 327 volttia, ja se esiintyy noin 7,5 mikrosekunnin mittaisessa tyhjässä kohdassa yhden ilmakehän paineessa. Tämä vastaa kenttää, joka 5 on 440 kV cm:ä kohti.

Hihnatyyppiseh erottimen elektrodien, kuten kuvion 1 elektrodien 9 ja 10, taipumusta kipinöidä uudelleen ja käyttää oikotietä voidaan vähentää, siten että kontrolloidaan maksimi potentiaalieroa sekä maksimi sähkökenttää, joka sijaitsee kiinteillä pinnoilla erottimen sisäpuolella, erityisesti siellä, missä voi muodostua 10 johtavia partikkeleita ja johtavia reittejä. Tämän keksinnön mukaan säädellään potentiaalieroa ja niin ollen maksimi sähkökenttää eri alueiden välillä, siten että annetaan käyttöön johtavia elementtejä, jotka järjestetään vuorotellen johtamattomien elementtien väliin, elektrodien 9 ja 10 ja vertailupotentiaalin väliin, ja johtavat elementit yhdistetään sähköisesti jännitteenjakajakokoonpanoon vierekkäisten 15 johtavien elementtien maksimi potentiaalieron määrittämiseksi.

Kuviossa 3 esitetään tämän keksinnön sovellusmuodon mukaan jännitegradientti-kokoonpanon kaavio säädetyn maksimipotentiaalieron saantia varten erottimen 100 elektrodien 9 ja 10 välille. On täysin ymmärrettävää, että esitetty täytäntöönpano on yksinomaan esimerkkinä, mitä tulee johtimien lukumäärään ja eristäviin 20 elementteihin, tapaan, jolla ne on järjestetty, tapaan, jolla ne on tuettu, niiden ·* muotoon ja kokoon yms., ja että voidaan käyttää monia muunnoksia ja ne kuulu- • · : *·· vat tämän keksinnön piiriin. Jännitegradienttikokoonpanolla 300 on etupinta 302, jonka dielektriset elementit 20-28 ja johtavat elementit 11-18 muodostavat. Etupin-ίφ\·* ta 302 sijaitsee, siten että se on liikkuvia hihnoja 8A, 8B vastaan ja se sijaitsee 25 suurjännitepinnan 91 ja pienjännitepinnan 90 välissä, joista viimeksi mainittu on • kytketty maahan eräässä sovellusmuodossa.

Johtavat elementit 90, 11-18 ja 91 yhdistetään kytkentöjen 30-39 kautta vastaa- :.i.: vasti jännitteenjakopiiriin. Eriste-elementtejä 20-28 tukevat eristävät mekaaniset • » · tuet 40 sekä polymeerivaluliima, joka liittää kokoonpanon yhteen sekä sulkee säh- 30 köisesti jännitegradaienttikokoonpanon takapinnan 304 kosketukselta muiden me- .*···, kaanisten kantajien kanssa (ei esitetty). Johdinelementit 11-18 yhdistetään liitty- • · *" mien 30-39 kautta jännitteenalentamispiiriin, kuten esitetään esimerkiksi kuvioissa • · \v 4 ja 5. Erityisesti liittymä 30 kytketään yhtymäkohtaan 130, liittymä 31 yhtymäkoh- "'*·* taan 131, liittymä 32 yhtymäkohtaan 132, liittymä 33 kytketään yhtymäkohtaan 35 133 ja kuten kuvioissa 4 ja 5 esitetään.

10 f 117693

Viitataan nyt kuvaan 4, joka on jännitteen alentamispiirin 400, jossa on suuri määrä vastuselementtejä (50-58), sovellusmuodon kaavamainen graafinen esitys. Vastuselementit 50-58 on kytketty sarjassa, kuten kuviossa esitetään, suurella jännitteellä pinnan 91, joka on kytketty piiriin yhtymäkohdassa 139, ja vertailujän-5 liitteellä pinnan 90, joka on kytketty piiriin yhtymäkohdassa 130. Vastuselementit 50-58 saavat aikaan jännitteenaleneman sarjan pinnasta 91 pintaan 90. Jännit-teenjakopiirin 400 edullisessa sovellusmuodossa vastuselementit 50-58 ovat samanarvoisia, niin että suurjännitepotentiaali pinnassa 91 on jaettu yhtäläisesti kunkin vastuselementin 50-58 poikki. Perättäinen jännitteenalenema yhtymäkoh-10 dissa 131-138, jotka ovat vastaavasti kytketyt jännitegradienttikokoonpanon 31-38 johtaviin elementteihin, saavat aikaan jännitteen asteittaisen muutoksen pinnasta 91 pintaan 90, niin että vähennetään kipinöintiä kaikkien johtavien elementtien välillä.

Tämäntyyppistä säädettyä jännitteen alenemaa on käytetty muissa suurjänniteso-15 velluksissa, kuten Van de Graafin generaattoreissa, rajoittamaan maksimisähkö-kenttää ja vähentämään kipinöintiä erilaisten suurjännitekomponenttien välillä. Tällaisissa suurjännitelaitteissa käytetään tyypillisesti vastuselementtejä tuottamaan säädelty jännitteenalenema ja jakamaan suurjännite moniin pienempiin jännitevai-heisiin. Tämän lisäksi käytetään usein vaihtovirran suurjännitesiirtojärjestelmissä 20 keraamisia eristeitä. Näillä eristeillä on tyypillisesti aallotettu pinta, ja jakavat jän- :v, nitteen luonteeomaisesti suurjännitteestä maahan kapasitiivisen jännitteenalenta- • ♦ j./ mismekanismin kautta. Kapasitiivinen jännitteen alentamismekanismi on tehoton DC-jännitteiden yhteydessä. Edullinen laite DC-jännitteiden jakoa varten normaa- • 9 **·;* leissa toimintaolosuhteissa on täten suurimpedanssi ja alhainen impedanssi jän- • · · •**t 25 nitteille, jotka ovat normaalien toimintaolosuhteiden yläpuolella. Tämä ei-lineaari- : ’·· nen jännite-virtaominaisuus voidaan saavuttaa esimerkiksi, siten että käytetään ei- ··· : lineaarisia komponentteja, kuten varistoreita tai zenerdiodeja.

. ,·, Kuvio 5 on kaaviomainen graafinen esitys tämän keksinnön toisen sovellusmuo- • · » don mukaisesta jännitteenalentamispiiristä 500, jossa käytetään suurta määrä va-**"* 30 ristoreita. Varistoreilla 71*79 ja 171-179 on ei-lineaarinen virta-jännitekäyrä, jossa ..*·* virta lisääntyy eksponentiaalisesti tunnusmerkillisen virran kytkentäjännitteen ("tunron" voltage) yläpuolelle. Varistorielementtien 71-79 ensimmäinen ketju on sijoitettu kuviossa 5 vastaavasti sarjaan vastuselementtien 161-169 kanssa. Tä-* \ män lisäksi on sijoitettu toinen ketju samansuuntaisesti ensimmäisen ketjun kans- 35 sa. Resistorit 61-69 ja 161-169 varmistavat, että varistorit jakavat piirissä kulkevan koko virran liittymäkohtien 130-139 välillä.

117693 11

Koska varistorielementeillä on eksponentiaalinen jännite-virtasuhde, läpi kulkevan virran määrä on herkkä jännitteelle, joka vallitsee varistorielementin poikki. Kukin varistorielementti on todellisuudessa vähän erilainen. Tämän lisäksi koska varisto-rin lämpötila lisääntyy, tietyllä jännitteellä virta lisääntyy myös. Jänniteenjakopiirin 5 500 tämän sovellusmuodon mahdollinen vika on täten, että yksi varistori kuljettaa enemmän virtaa kuin muut varistorit, minkä seurauksena varistoreiden lämpötila nousee, siten että siirretään enemmän virtaa, kunnes tapahtuu varistorilaitteen lämpötilan ryöstäytyminen ja laite mahdollisesti vioittuu. Tätä jonkin tietyn varis-torin 71-79 ja 171-179 lämpötilan ryöstäytymistä käytetään saattamaan varistori-10 vastusyhdistelmän toiminta samanlaisille toimialueille.

Tämän keksinnön mukaisen jännitteenjakopiirin eräässä sovellusmuodossa käytetään varistoreita SK20680, jotka ovat Siemens Co.:n valmistamia, elementeille 71-79 ja 171-179. Arvioidaan, että nämä varistorit johtavat pois yhden watin, joka vastaa noin 1000 voltin jännitettä yhden milliampeerin virralla. Täten jos valitaan 15 vastukset 61-69, siten että niillä on 100 000 ohmin vastus yhden milliampeerin virralla, kunkin vastuksen poikki voi vallita sadan voltin suuruinen jännitteen pudo tus. Kukin vastuksen lisäresistanssi stabiloi piirin 500 toimintakohdan, niin että suuri määrä varistorielementtien ketjuja voidaan yhdistää yhdensuuntaisesti, jotta lisätään piirin 500 kapasiteettia siirtää kokonalsvirtaa, samalla kun stabiilia toimin-20 taa pidetään yllä.

··*:!' : \: Kuvion 5 mukaisessa jännitteenalentamispiirissä varistorit 71-79 ja 171-179 * · • ’·· puristavat jännitteen yhteen varistorin toimintapisteessä. Varistorityyppinen jännit- teenyhteenpuristamispiiri on edullisempi kuin zenerdiodijärjestelmä, koska varis-·:* torit ovat kaksisuuntaisia komponentteja vastakohtana zenerdiodeille, jotka ovat II·» ·*·.. 25 yksisuuntaisia. Täten varistorit 71-79 ja 171-179 rajoittavat potentiaalieroa jokai- sen kahden johtimen 11-18 (kuvio 3) välillä kummallakin poolisuudella. varistorit ovat tyypillisesti edullisempia ja epätasaisempia laitteita suurjännitetoiminnoissa ja . ^ jännitearviot ovat sopivammat jännitteenjakopiireissä käytettäviksi.

• * » • · · • * ·

Ei-lineaaristen passiivisten elementtien, kuten varistoreiden käyttö, saa aikaan 30 useita lisäetuja. Esimerkiksi kun jännitteen alenema varistorin poikki on vähem- * "·*. män kuin yhteenpuristamisjännite, virran läpivirtausmäärä on hyvin pieni. Kuvio 6 T esittää tyypilliset V-l-ominaisuudet metallioksidivaristorille S20K680, jonka nimelli- • · v.: nen ac-toimintajännite on 680 V rms. Kuvion 5 jännitteenjakoyksikön eräs etu on, "*: että jännitteenalentamiselementtien lukumäärä voi olla suuri ilman vaaraa, että 35 jänniteenalentamisketjun sisälle voisi muodostua suurpotentiaalia. Täten jännite, joka vallitsee koko ketjun poikki, rajoittuu syöttöjännitteeseen, ja maksimi jännite, 117693 12 joka vallitsee vierekkäisten johtavien elementtien 11-18 poikki (kuvio 3), rajoittuu varistorin yhteenpuristamisjännitteeseen. Jokaisen vierekkäisen johdinparin 11-18 poikki vallitseva todellinen jännite on dynaaminen arvo, joka on saratiessä kunkin muun elementin johtavuuden mukainen. Täten jos vierekkäisten johtimien yhden 5 parin poikki osittain johtava kerros sallii muutaman mikroampeerin suuruisen virran johtumisen, jännite, joka vallitsee tuon johdinparin poikki, putoaa, kunnes virta johtavien kerrosten kautta on yhtä suuri kuin virta, jota sarjan muut varistorit rajoittavat.

Rajoittava maksimi potentiaaliero sellaisten vierekkäisten johtavien elementtien 10 välillä, joissa on jännitegardienttikokoonpano, saa aikaan tämän keksinnön mukaan useita etuja. Esimerkiksi kenttägradientin rajoittaminen erottimen johtavan tien päässä (esimerkiksi erottimen pituussuuntaisissa päissä) vähentää partikke-leiden pinnalla dielektroforeettista voimaa, jonka sähköinen kenttä saa aikaan partikkeleiden pinnalle. Näillä voimilla on taipumus aiheuttaa partikkeleiden aggre-15 gaatio ja helmimäisten ketjujen muodostuminen. Helmiketjut muodostuvat, kun partikkelit ovat johtavia, ja vetovoimat saattavat partikkelit yhteen ja muodostavat johtavan ketjun. Jotta ketjusta tulisi johtava, ketjun jokaisella aukolla täytyy olla potentiaalin alennus, joka on ainakin kipinöintijännite ilman suhteen, tai 327 volttia 7,5 mikronin aukolle. Voimakas kenttä voi siirtää täten partikkeleita ja aiheuttaa 20 aukon, joka on silloitettava. Samoin voimakas kenttä voi lisätä kosketuspinta-alaa ja vähentää kosketusvastusta vierekkäisten partikkeleiden välillä.

• · • · • · : *·· Tämän keksinnön eräässä sovellusmuodossa on havaittu esimerkiksi, että hiilen erottamista varten lentotuhkasta maksimi jännitteen rajoittaminen jännitegradientti-"'l· kokoonpanon johtavien elementtien välissä noin 700 volttiin on riittävä tukahdut- 25 tamaan elektrodien välisen sähkökentän oikosulkemisen vaikutukset. Vähimmäis- • jännite, joka tarvitaan aloittamaan kipinä, on 327 volttia, kun aukko on 7,5 mikro- sekuntia. Täten maksimijännitteellä, joka on rajoitettu 700 volttiin, kaksi tällaista . aukkoa poistaa johtumismahdollisuuden kahden johtimen välillä.

• · ♦ ·· 9 • · · Jänniteenalentamispiirit, kuten esitetään kuviossa 4-5, yhdistettyinä jännitteen- 30 alentamiskokoonpanoon 300, käytetään rajoittamaan potentiaalieroa ja sen täh- .···. den sähkökenttää ja sähkökenttägradienttia ilma-aukossa elektrostaattisen erotti- * * *·[ men 100 vastakkaisilla pinnoilla 9 ja 10 (kuvio 2). Erottimen pitkittäisreunoilla 100 :.v elektrinen kenttä on reunapinnan tangentin suuntainen. Sähkökentän lisärajoitusta varten ilma-aukossa ja helmiketjuuntumisvaikutuksen vähentämiseksi, on toi-35 vottavaa käyttää materiaalia, jolla on suuri eristevakio, niin että sähkökenttä ilma-aukossa pienenee vielä lisää. On täten täysin ymmärrettävää, että tietyillä potenti- 13 1 1 7693 aaleilla sellaisten johtimien järjestys, joita tietyn eristevakion eristeet ympäröivät, antaa tulokseksi johtimien ja eristimien jakaantumisen, jolla on huomattava vaikutus ympäröivään sähkökenttään.

On myös täysin ymmärrettävää, että johtimien ja eristimien muoto on tärkeä. Erot-5 timen yhdensuuntainen tasogeometria edellyttää, että kaikki pinnat suurjännite-elektrodien ja kiinteän mekaanisen kannattimen välillä suojataan ylikipinöinniltä ja läpilyönniltä. Viitaten kuvioon 2, tämä vaatimus on täten välttämätön esimerkiksi elektrodien 9 ja 10 pitkittäisreunoilla, ulos vievien kohtien 4 ja 7 vieressä, syöttö-kohdassa 3, jossa syöttö viedään sisään elektrodissa oleva raon kautta, jokai-10 sessa sijoitetussa varauksessa, elektrodien 9 ja 12 purkautumisporteilla.

Täten on myös täysin ymmärrettävää, että läpilyöntitaipumus on erilainen elektrodin pintojen eri reunoilla, ja se on myös erotettavan materiaalin ja erottimessa kehittynen pitoisuuden mukainen. Kun lentotuhka sisältää vähän hiiltä, mitä on tyypillisesti vähemmän kuin kolme prosenttia, niin on olemassa vähemmän taipu-15 musta kipinöintiin ja oikosulkuun. Kun hiilipitoisuus on suuri, se voi olla enemmän kuin 50 prosenttia, niin oikosulkutaipumus on erittäin suuri. Erottimen 100 reunoja pitkin vallitsee jatkuva vaihtelu alhaisesta arvosta suureen arvoon.

Käytön mukaan, jota tietylle sovellukselle odotetaan, on täysin ymmärrettävää, että erottimen eri reunoilla on erilaiset muodot, jotta erottimen rakenne on yksin- :*·*: 20 kertainen alueilla, joissa tarvitaan erittäin korkeatasoista suojaa.

• · * Λ * · Tämä keksintö on käyttökelpoinen erotettaessa monia seoksia, joissa on johtavia • · **·;* partikkeleita. Tällaisten materiaalien esimerkkeihin kuuluu lentotuhka, jossa on hii-

Ien johtavia partikkeleita, pieni hionnassa muodostunut metallilastu, joka on peräi- • * : *·· sin metallin viimeistelytoimenpiteistä, joihin sisältyy metallipartikkeleita, metalleja • · · · 25 sisältävät pajahilseet ja metallikuona, joka on peräisin pyrometallurgisista toimen piteistä, grafiittimalmit, metallisulfiittimalmit, piitä sisältävät pajahilseet, hiili, jossa : on puuhiilen ja metallisulfidin partikkeleita, antrasiitti, joka voi olla itsessään johta- » * · .***. vaa, hiiltä sisältävät jätetuotteet, mineraalihiekat ja piikarbidi.

* * * * ...*·* On täysin ymmärrettävää myös, että rakenteen materiaalin valinta on tärkeää.

30 Eristemateriaalilla tulisi olla erittäin suuri eristevakio, hyvä sähköisen ryömyvirran kestävyys, kulumisenkestävyys, ja sen mittasuhteiden tulisi kestää erottimessa. Eräs esimerkki materiaalista, joka toimii hyvin, on erittäin puhdas, erittäin tiheä, sintrattu, monikiteinen alumiinioksidi. Tämä materiaali on erittäin kovaa, hyvin kulutuksenkestävää, se on hyvä eriste korkeisiin lämpötiloihin saakka, ja se on 14 117693 helposti saatavissa. Voidaan käyttää kuitenkin myös muita keraamisia materiaaleja, kuten mulliittia, spenelliä, kvartsia, posliinia, lasia ja muita materiaaleja, joilla on suuri eristevakio, kuten bariumtitanaattia. Polymeerimateriaaleja voidaan käyttää joissakin sovelluksissa, siellä missä kipinöinti on tukahdutettu ja eikä ole kipi-5 nöinnistä johtuvaa kulumista. Tämän lisäksi voidaan käyttää kulutuksenkestäviä materiaaleja, kuten erittäin suurimolekyylipainoista polyetyleeniä, uretaaneja tai PTFE:tä, kun kulutus ei ole ankaraa.

Lisäksi on täysin ymmärrettävää, että johdemateriaalien valinnanvara on paljon laajempi. Sähkönjohtokykyvaatimukset ovat erittäin vähäiset, niin että materiaalin 10 ei tarvitse olla hyvä johdin. Johtavan materiaalin kuluminen on lisäksi vähäisempi ongelma, kun se on eristävän materiaalin, kuten kovan alumiinioksidin, ympäröimä. Valitut johtimet voivat olla metallia tai johtavaa muovia. Voidaan käyttää molempia järjestelmätyyppejä, ja molemmat toimivat hyvin.

Viitataan kuvioihin 7A ja 7B, joiden mukaan tämän keksinnön mukaisen jänni-15 tegradienttikokoonpanon 276 eräs sovellusmuoto sisältää johtavaa muovimateriaalia, joka on koekstrudoitu eristävän muovimateriaalin 274 kanssa, mistä tuloksena on komposiittiosa 276. Mainittu osa voidaan ektrudoida edullisin kustannuksin, ja esimerkiksi eristäviä alumiinioksidiosia 278 voidaan kitata paikkaan, joka on johtavien muovipalojen 272 välissä, millä tavalla saadaan aikaan kestävä etusivu-20 pinta 290 sähköisen ryömyvirran estämiseksi.

• * · • * * * ·*·.. Nyt viitataan kuvioon 8, joka esittää painettua piirilevyä 80, joka on sijoitettu jännit- • .*··. teen jakopiiriin, jossa on suuri määrä välikappaleita 82. Jännitteenjakopiiri 80 voi *!·. olla kiinnitetty ekstrudoidun palan 76 takasivulle välikappaleilla 82, ja koko ko- IV' koonpano voi olla suojattu sopivalla eristeellä, jota ei ole esitetty kuvassa, jotta 25 komponentit suojataan pölyiseltä ympäristöltä erottimen sisäpuolella.

• · ♦ • · · ♦ Jännitegradienttikokoonpano on osoitettu jokseenkin tehokkaaksi, kun estetään : kipinöintiä ja ryömyvirran jännitteen läpilyöntiä täysimittaisen, hihnatyyppisen erot- ··» timen toimiessa erotettaessa hiiltä, joka on peräisin lentotuhkasta. Erottimen, jos- • · · ·. sa nämä komponentit ovat, on havainnollistettu toimimaan pitkään, samalla kun ··« 30 se tuottaa runsaasti hiiltä sisältävän virran, jossa hiiltä on enemmän kuin 50 paino-prosenttia. Tämä merkitsee erittäin suurta johtavan materiaalin tilavuusfraktiota, ja tässä pitoisuudessa, jännitegradienttikokoonpanon näiden osasten 76 puuttuessa, * · erotin joutuisi oikosulkuun hyvin nopeasti.

117693' 15

Sen jälkeen kun täten on kuvattu keksinnön useita erityisiä sovellusmuotoja, erilaiset muutokset, muunnokset ja parannukset juolahtavat helposti ammattimiehen mieleen. Tällaiset muutokset, muunnokset ja parannukset aiotaan osaksi tätä esitystä, ja on tarkoitus, että ne ovat keksinnön hengen ja piirin mukaisia. Niinpä 5 edellä esitetty kuvaus on esimerkinomainen ja sitä rajoitetaan vain seuraavissa patenttivaatimuksissa kuvatulla tavalla ja niiden vastikkeilla.

• · · • · ....

• · I» • · • «· # « · • · • · ··· • » · · · · ♦ * » · * ·· • « Φ · i * · • · · * « · * · · « · « ♦ * · • · • * • · * • ·· ··♦· • ♦ · • · • * • · · ♦ • * ♦ # * • · · • · *···· * ·

Claims (21)

1. Menetelmä partikkeleiden seoksen erilaisten komponenttien sähköstaattiseksi erottamiseksi erotuskammiossa (100), kun partikkeleiden seos sisältää ensimmäisiä ja toisia komponentteja, jossa menetelmässä on vaiheet, joissa seos 5 lasketaan erotuskammioon (100), jossa on elektrodit (9, 10), joilla on vastakkaiset pinnat, aikaansaadaan sähköinen kenttä elektrodien (9, 10) vastakkaisten pintojen väliin, seoksen ensimmäiset ja toiset komponentit erotetaan vastaavasti ensimmäisten ja toisten komponenttien varauksen merkin mukaan, ja komponentit, joilla on samanlainen kokonaisvaraus, pannaan mekaanisesti liikkeelle ainakin kahdes-10 sa virrassa, joilla on erilainen kokonaisvaraus, lähellä toisiaan, kohtisuoraan mainittua sähkökenttää kohtaan, näiden ainakin kahden virran ollessa yhteydessä yhdensuuntaisesti sähkökentän kanssa, jotta siirretään osa mainittujen komponenttien ainakin yhdestä komponentista mainittujen vastaavien virtojen yhdestä virrasta toiseen mainitun sähköisen kentän jatkuvan toiminnan nojalla, kun maini-15 tut virrat etenevät kohtisuoraan mainittua sähkökenttää kohtaan, tunnettu siitä, että elektrodien välille (9, 10) säädetään jännite-ero ainakin yhden jännitegradient-tikokoonpanon (300) kanssa, siten että mainitut elektrodit (9, 10) sidotaan mainittuun jännitegradienttikokoonpanoon (300), jolloin mainittu ainakin yksi jännite-gradienttikokoonpano (300) sisältää vuorotellen johtavia elementtejä (90, 11-18, 20 91) ja eriste-elementtejä (20-28), ja jolloin vastaavat johtavat elementit (90, 11-18, 91. yhdistetään jännitteen alentamispiirin (400, 500) vastaaviin solmukohtiin (131- • · ’ 138), niin että rajoitetaan maksimipotentiaalieroa minkä tahansa kahden johtavan elementin (90, 11-18, 91) välillä.

• · • · • * · ·:· 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotuskam- * · · * 25 mio (100) sisältää lisäksi seulahihnan (8A, 8B), jota telat tukevat erotuskammion (100) päissä, ja että erotuskammion (100) pitkittäissivuja ja seulahihnaa (8A, 8B) sitoo ainakin yksi jännitegradienttikokoonpano.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jännit- • M **..,♦ teenalentamispiiri (400, 500) sisältää useita varistoreita (71-79, 171-179), resisto- 30 reita (50-58) tai ei-lineaarisia jännite-virtaelementtejä. • · · · • · ·

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotet- «y; tava komponenttien seos valitaan luettelosta, jonka muodostavat lentotuhkaa • · sisältävä hiili ja jauhettu hiili. 117693 17

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eristäviin elementteihin (20-28) kuuluu alumiinioksidi.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kussakin jännitegradienttikokoonpanossa (300) on ekstrudoitu muovikomposiittisiru 5 (276), joka sisältää muovin johtavia (272) ja johtamattomia (274) alueita.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kukin jänni-tegradienttikokoonpano (300) sisältää lisäksi useita eristesiruja (20-28), alumiini-oksidi mukaan luettuna, jotka on sijoitettu johtavien alueiden väliin.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jännitegra-10 dienttikokoonpano (300) sisältää lisäksi ainakin yhden piirilevyn (80), jossa on jännitteenalentamispiiri (400, 500).

9. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maksi-mijännitepotentiaaliero minkä tahansa kahden johtavan elementin (90, 11-18, 91) välissä rajoitetaan vähintään alle noin tuhanteen volttiin.

10. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aina kin yhdessä jännitegradienttikokoonpanossa (300) on useita jännitegradienttiko-koonpanoja (300), siten että kukin useista jännitegradienttikokoonpanoista (300) . sitoo erotuskammion (100) pitkittäisiä sivuja ja siivilähihnaa (8A, 8B). • * · ♦ · • ·

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, :***; 20 että erotetut komponentit poistetaan mainitusta erotuskammiosta (100). ·«· *

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että useat jän- • · nitegradienttikokoonpanot (300) sitovat myös erotuskammion (100) päitä. · · * * *

13. Laite partikkeleiden seoksen hankaussähköstaattista erottamista varten, jos- . .·. sa laitteessa on useita elektrodeja (9, 10), ainakin yksi kuljetushihna (8A, 8B), jota ,*··. 25 tukee ainakin kaksi kannatinta, jotta se samanaikaisesti ravistelee ja kuljettaa par- * · tikkeleiden seosta ensimmäisten ja toisten elektrodien (9, 10) välillä erilaisten « ...T kokonaisvarausten ainakin kahdessa virrassa, tunnettu jännitegradienttikokoon- panosta (300), jossa vuorotellen on johtavia (90, 11-18, 91) ja eristäviä (20-28) .V. elementtejä, siten että jännitegradienttikokoonpano (300) sitoo ainakin yhtä 30 elektrodeista (9, 10), jolloin vastaavat johtavat elementit (90, 11-18, 91) ovat kytketyt sähköisesti jännitteen jakopiirin (400, 500) solmukohtiin (131-138), joka jako- 9 117693 18 piiri (400, 500) rajoittaa maksimipotentiaalieroa minkä tahansa kahden johtavan elementin (90, 11-18, 91) välillä.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuljetushihna (8A, 8B) on siivilähihna (8A, 8B) ja erotuskammion (100) pitkittäissivuja ja siivilä- 5 hihnaa (8A, 8B) sitoo jännitegradienttikokoonpano (300).

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että jännitteen-jakokokoonpanossa (300) on ekstrudoitu muovikomposiitti (276), joka koostuu muovin johtavista (272) ja johtamattomista (274) alueista sekä johtamattomista eristävistä elementeistä (20-28).

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laite, tunnettu siitä, että jännitteenjakoko- koonpano (300) sisältää lisäksi ainakin yhden piirilevyn (80), jossa on jännitteen jakopiiri (400, 500).

16 1 1 76 93

17. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laite, tunnettu siitä, että johtamattomat eristävät elementit (20-28) valitaan alumiinioksidin, safiirin, kordieriitin, mulliitin, 15 posliinin, lasin, erittäin suurimolekyylipainoisen polyetyleenin, PTFE:n ja polyesterin luetteloista.

18. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että jännitteen- alentamispiirissä (400, 500) on useita varistoreita (71-79, 179-189), resistoreita : V (50-58) tai ei-lineaarisia jännite-virtaelementtejä. • · * « • ♦♦ .··1. 20

19. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että erotettava *!:. komponenttien seos valitaan luettelosta, jonka muodostavat lentotuhkaa sisältävä hiili ja jauhettu hiili. • ·· * I1 v

: 20. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että maksimi jännitteen potentiaaliero minkä tahansa kahden johtavan elementin (90, 11-18, : 25 91) välillä on rajoitettu pienemmäksi kuin noin tuhanneksi voltiksi. ·1♦ • » · • · *’"1

21. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että jännitegra- dienttikokoonpano (300) yhdistää myös erotuskammion (100) päitä. • · · • · • · • 1 1 • · « · » • 1 · • · • · · 1 · c " , , 117693 19