FI76002B - Foerstaerkningsfoerfarande och -anordning foer gas. - Google Patents

Description

1 76002

Kaasun väkevöimismenetelmä ja -laitteisto Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen väkevöimismenetelmä kaasun jakamiseksi osakomponenteiksi, erityisesti hapen erottamiseksi ilmasta.

Keksinnön kohteena on edelleen patenttivaatimuksen 3 johdanto-osan mukainen väkevöimislaitteisto kaasun jakamiseksi osakomponenteiksi, erityisesti hapen erottamiseksi ilmasta.

Happea käytetään tunnetusti mm. polttoleikkauksessa, jätevesien puhdistamisessa, kalanviljelyssä, kemian prosessiteollisuudessa sekä erilaisissa polttoprosesseissa ja puhdistettuna hengitysilmana mm. sairaaloissa. Hapen teollinen valmistus tapahtuu nykyisin pääsääntöisesti kahdella tavalla nimittäin tislaamalla tai absorbtioprosessin kautta.

Merkittävin valmistusprosessi on tislaus korkeassa paineessa ja alhaisessa lämpötilassa, jolloin ilman eri osakomponentit (typpi, happi, argon jne.) tislautuvat tiivistymällä tietyissä paineissa nesteiksi toisistaan erilleen. Etuna on siis se, että myös muita osakomponentteja kuin happea saadaan erotetuksi .

Näin valmistetut kaasut puristetaan painesäi1iöihi n korkeaan paineeseen, tavallisesti n. 20...30 Mpa, kuljetettaviksi käyttöpaikoille jakelusäili öissä.

Happea erotetaan ilmasta myös ns. valikoivan adsorbtion avulla, joka perustuu ilman osakomponenteille ominaisten kaasumo-lekyylien seulontaan. Täi Iäisessä menetelmässä toiminta perustuu sopivan aineen kykyyn sitoa -fysikaalisen adheesion avulla huokosiinsa eri tavoin erilaisia molekyylejä. Tällöin on käytettävän aineen huokoskoko valittava tarkasti sopivaksi kun päämääränä on hidastaa toisen molekyylin etenemisnopeutta ja toisaalta päästää toinen molekyyli (eri kokoinen) etenemään mahdollisimman esteettömäsii. Käytettäessä luonnollista 2 76002 tai synteettistä zeoliittia, pienen halkaisijan (n. 3,8 A) omaavat happimolekyylit kulkevat suurempia typpi molekyylejä nopeammin adsorboivan ainekerroksen läpi. Kun zeoliitin teo-reettiseksi huokoskooksi valitaan 4 A saadaan happi siis erotetuksi, jolloin ainekerroksen läpi tuleva kaasu on happi-rikasta. Tässä yhteydessä voidaan viitata artikkeliin "Zeolite structure, composition and catalysis" (Dwyer J., Chemistry and Industry, 1984 no. 7, s. 258...269) ja kuulutusjulkai suun DE-1280225.

Adsorbtioprosessi toteutetaan tavallisesti paineenvaihtelu-prosessina ("pressure swing adsorption" - PSA), jossa adsorb-tioainekerros adsorbtiovaiheen jälkeen elvytetään, johtamalla siihen adsorbtiovirtauksen suhteen vastakkainen elvutyskaasu-virtaus. Elvytys suoritetaan taval1isesti alhaisemmassa noin ilmakehän painetta vastaavassa paineessa kuin erotus, joka tapahtuu edullisesti noin 500...700 kPa paineessa. Käytettävän laitteiston rakenne on vähintäin kaksisäi1iöinen, jolloin toisen säiliön erottaessa toista säiliötä elvytetään. Laitteisto kokonaisuuteen kuuluu lisäksi paineilman syöttölaite, tavallisesti kompressori, veden- ja öljynerotussuodattimet, keruusäiliö erotettua happea varten sekä mahdollisesti äänenvaimennin. Adsorbtioprosessiin liittyviä laitteita on esitetty mm. seuraavissa julkaisuissa, US-4194890, US-4263018, US-4373938, GB-2109266 ja FI-843014. Tunnettua on käyttää vas taavanlaista adsobtiokuivainta myös kosteuden poistamiseen ilmasta.

i

Zeoliitin kyky erottaa kaasun osakomponentteja toisistaan heikkenee mahdollisesti läsnä olevan kosteuden vaikutuksesta. Tämän johdosta on useissa julkaisuissa ehdotettu kuivainten käyttämistä ennen varsinaista erotusprosessia. Tähän liittyen voidaan mainita seuraavat julkaisut, DE-1265144, DE-1259857, EP-123911 ja EP-128545. '

Edellä mainittuihin kaasun erotusprosessiin liittyy eräitä heikkouksia. Suurimpana niistä voidaan mainita tislauslait-

It 3 76002 teiston suuri koko, jolloin jo itse laitteisto on huomattavan kallis. Lisäksi kaasun jakelusta tulee ongelmallinen ja-huo-mattavan kallis kuljetusten vuoksi. Tämä korostuu etenkin harvaan asutuilla seuduilla. Kuljetuksia varten kaasu joudutaan vielä puristamaan korkeaan paineeseen n. 20 MPa vaikka kaasun käyttöpaine on tavallisesti suuruusluokaltaan n. 500 kPa. Puristaminen vaatii paljon energia, 'mikä puolestaan nostaa kaasun tuotantokustannuksia.

Toistaiseksi adsorbtiolaitteistoja on otettu tuotannol 1 iseenr käyttöön melko vähän, adsorbtiolaitteistolla voidaan kuitenkin olennaisesti eliminoida tislausmenetelmi 11 e ominaiset haitat ja heikkoudet. Laitteisto voidaan konstruoida pieneksi, jolloin mahdollistuu sen sijoittaminen kulutuskohteen läheisyyteen. Tällöin on etuna mm. se, että kaasun painetta ei tar— vitse nostaa kaasun käyttöpainetta korkeammaksi. Edelleen voidaan todeta, että käyttökustannukset rajoittuvat kulutetun paineilman tuottamiseen vaadittavan energian hankintakustannuksista.

Eräs adsobtiomenetelmän haitta nykyisin käytössä olevilla laitteistoilla on riittämätön saavutettavissa oleva happipitoisuus. Tunnetuilla laitteistoilla se on tyypillisesti noin 60 ’/., kuitenkin korkeintaan 80 Ti. Tälläiset- pitoisuudet ovat kuitenkin täysin riittämättömiä esim. polttoleikkauksessa, jossa vaaditaan ehdottomasti yli 90 V. pitoisuutta.

Toisen huomattavan epäkohdan muodostaa paineenvaihteluproses-sin edellyttämä monimutkainen säätö- ja ohjausjärjestelmä. Tunnetuissa laitteistoissa on pääsääntöisesti käytetty mikroprosessori oh jausta ja sähkö- tai magneetti toimisia toimielimiä kuten soienoidiventtii1ejä. Nämä eivät kuitenkaan sovellu käytettäviksi kosteissa ja kylmissä olosuhteissa kuten esim.

o-f-f-shdre- tai kalanviljelylaitoksilla.

Esillä olevan keksinnön, päämääränä on eliminoida edellä esitettyihin tunnettuihin erotusmenetelmiin liittyvät haitat ja , 4 76002 heikkoudet sekä aikaansaada uudenlainen laitteisto kaasun jakamiseksi osakomponentteihin.

S

Nämä päämäärät on saavutettu keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteistolla, joille ominaiset tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivatimuksissa.

Keksintö perustuu siis siihen perusajatukseen, että kaasun jakamiseksi osakomponentteihin käytetään laitteistoa, joka sisältää yhdistelmänä ainakin - kaasun syöttölaitteen, edullisesti kompressorin, jolla kaasu, edullisesti ilma, tiivistetään, - vedenerotussuodattimet, jotka on sijoitettu kaasun syöttölaitteen yhteyteen, ja joilla kaasusta tiivistyksen yhteydessä erottunut vesi poistetaan, - valinnaisesti adsorbtiokuivaimen, joka on optimoitu kuiva-usaineen, jaksoaikojen ja muiden toimintaparametrien suhteen kuivatun paineilman, jonka kastepiste on edullisesti n. -40 Celsius-astetta, tuottamiseksi, - näiden jälkeen, vähintäin kaksisäi1iöisen kaasun osakomponenttien erotusyksikön, jonka kukin säiliö sisältää adsorb-tioainekerroksen, edullisesti hapen ja typen erottamiseksi toisistaan, - putkiston, joka liittää laitteiston eri .osat virtausyhtey-teen toistensa kanssa, ja - pneumaattisesti toimivat säätö- ja ohjausvälineet kaasuvir-tausten ohjaamiseksi laitteiston eri osissa ja niitä toisiinsa yhdistävässä putkistossa.

Keksinnön mukainen kaasun osakomponenttien erotuslaitteiston etuna on, että laitteisto on toimintavarma myös kosteissa ja kylmissä* olosuteissa, mitä edesauttaa pneumaattinen logiikka ja pneumaattiset toimielimet.

• * · Tässä yhteydessä on syytä korostaa, että pneumaattisella tarkoitetaan tässä hakemuksessa puhtaasti paineilmalla toimivaa. Käyttävänä- voimana on siis ainoastaan paineilma eikä I! 5 76002 ohjaus- tai säätövälineisiin kuulu lainkaan sähköisiä komponentteja. Tämä koskee myös logiikkaa eli ohjausjärjestelmää, jonka komponentteihin kuuluu paineilmalla toimivia mekaanisia kellolaitteita sekä muisteja.

v

Keksinnön mukaisesti ohjausjärjestelmällä on integroitu rakenne. Suurin osa sen komponenteista on järjestetty yhdelle ainoalle piirilevylle, joka puolestaan on suljettu tiiviiseen koteloon, edullisesti käytetään hybridipiirilevytekniikkaa, jolla voidaan saavuttaa pitkä kestoikä, useita miljoonia kytkentöjä. Täi Iäisen ratkaisun ansiosta ohjausjär jestelmä on suojassa kosteudelta ja kylmyydeltä. Lisäksi tarvittavien paineilmaletkujen tarve on vähäisempi. Edelleen voidaan todeta, että pneumatiikan käyttö ei aiheuta kipinävaaraa, eikä tarvita sähköä; toiminta täysin pneumaattinen.

Keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaisesti kuivaimen avulla voidaan aikaansaada syötettävän kaasun kuivaus. Tällöin paranee erotuslaitteiston toiminta verrattuna aikaisempiin ratkaisuihin oleellisesti etenkin kosteissa olosuhteissa. Keksinnön mukaisesssa laitteistossa on käytetty lisäksi runsaasti ruostumatonta terästä.

Varsinaiseen kaasun erotukseen voidaan tunnetusti käyttää erilaisia adsorboi nti aineita kuten silikageeliä tai etenkin synteettistä tai 1 uonnol 1 i-sta zeoliittia. Luonnollisista zeol Uteista voidaan mainita esimerkkeinä mordeniitti ja mordeniitti/klinoptiloiiitti. Synteettisistä soveltuvat esim. A- ja X-tyypin natriumzeoliitit, kuten 5A tai 13X. Zeal Iittien molekyylirakenteessa voi alumiini- tai natriumionien ohella esiintyä muita metal 1i-ioneja, kuten kalsium- ja strontiumioneja.·Zeoliitin teoreettisen huokoskoon tulee olla n. 4 A ja sen kidevesihaihtuvuuden > 200 Celsius-astetta.

Keksinnön merkittävimmät edut aiempiin ratkaisuihin, verrattuna ovat seuraavat: 6 76002 1) Tislausjärjestelmään verrattuna: - Hapen hinta muodostuu halvemmaksi (puhtausasteesta -riippuen 1/5...1/10 markkinahinnasta).

- Happi pul 1ojen kuljetus tulee tarpeettomaksi.

- Hapen puristaminen korkeaan paineeseen voidaan- välttää (kaksipainejärjestelmän avulla päiväkäytössä matalapaine ja yöllä korkeapainepullojen täyttö" huippukulutuksen varalle).

- Useissa käyttökohteissa ei välttämättä tarvita 997.: sta happea, jolloin kalliin, puhtaan hapen käyttö ei ole mi elekästä.

2) Muihin adsorbtiojärjestelmiin verrattuna: - Suurempi saavutettavissa oleva hapen pitoisuus- tai puhtausaste ( = yli 90 7. jopa 98 7).

- Korkeampi saanto: 1 nm /happea 1 nm /min paineilmatuo- tolla, eli noin 87. teoreettisesta happi määrästä pitoisuudella 927..

- 2 nm /h happea 1 nm /min paineilmatuotol1 a eli noin 167 teoreettisesta happimäärästä pitoisuudella 877..

- Edellä mainitut arvot ovat vähintäin kaksinkertaiset markkinoilla oleviin laitteisiin verrattuna.

Paremmat suoritusarvot perustuvat ennenmuuta kuivaimen käyttöön ennen kaasun osakomponenttien erotusyksikköä. Kui-vain lisää i 1 mankuiutusta noin 10 mikä merkitsee vain vähäistä lisäystä käyttökustannuksiin, kun saantoa on mahdollista lisätä 50 V. ja samalla puhtausastetta nostaa oleellisesti.

Suoritetuissa kokeissa keksinnön mukaisen pneumaattisesti ohjatun ja säädetyn erotuslaitteiston on todettu toimivan mm. kylmässä, meri-i 1 mastossa ilman minkäälaisia häiriöitä.

Keksintöä kuvataan seuraavassa esimerkinomaisesti sen, eräiden edullisten toteutusmuotojen avulla oheisiin piirustuksiin viittaamalla, jossa li 7 76002 kuvio 1 esittää periaatekaaviona keksinnön mukaista erotus-laitteistoa kaasun Jakamiseksi osakomponentteihi n, kuvio 2 esittää pneumaattisesti toimivien venttiilien logiik-kapiirustuksen, ja <.' ' kuvio 3 esittää pneumaattisten komponenttien kytkentäkaavion.

Kompressori 1 imee imuilman normaalista ympäristöstä ja syöttää tietyn ilmamäärän aikayksikössä ( = 100 7. ) tietyllä paineella ( norm. 700...750 kPa ). Ilma johdetaan jälkijääh-dyttimeen 2, joka voi kuulua kompressoriin 1.

*

Ilmassa oleva kosteus alkaa lämpötilan laskiessa tiivistyä ( kastepisteessä ) vedeksi, minkä vuoksi jäikijäähdyttimeen on liitetty automaattinen lauhteenpoistin 3 syntyneen lauhteen poistamiseksi aikaajoin tai jatkuvasti. Ilma johdetaan edelleen painesäi1iöön 4, jonka koko määräytyy kompressorin koon ja tyypin mukaan.

Myös säiliöissä kondensoituu vettä ilman jäähtyessä, jolloin häiriöttömän toiminnan varmistamiseksi on tarpeen käyttää lauhteenpoistinta 5. Säiliöstä 4 ilma johdetaan suodattimien 6 ja 7 läpi. Näistä ensimmäinen on esisuodatin 6 ja toinen hienosuodatin 7. Esisuodatin 6 poistaa suurimman osan ilman mukana kulkeutuvasta pisaroi-tuneesta vedestä, jollain siihen liittyy lauhteenpoistin Θ. Hienosuodatin 7 on tarkoitettu pääasiassa erottamaan ilmasta öljy, jota syntyy mikäli kompressori 1 on öljyvoideltu.

Jos kompressori on öljytön (so. öljytöntä ilmaa tuottava) voidaan hienosuodatin jättää pois järjestelmästä, öljyn poistamiseksi hienosuodattimessa 7 on lauhteenpoistin 9. öljyn erottaminen kuivaimelle johdettavasta ilmasta on tärkeää sen vuoksi, että adsorboivan aineen teho heikkenee ja, käyttöikä lyhenee oleellisesti mikäli siihen pääsee öljyä.

; 8 76002

Paineilma johdetaan kuivaimelle vuorotellen jompaankumpaan adsorboivalla aineella (silikageeli tai molekyyliseula) täytettyyn säiliöön 14 tai 15 pääventtii1ien 10 ja 11 avulla.

v

Venttiileitä ohjataan mikroprosessoriperustaiselle ohjelmoitavalla automatiikalla 27, joka on edullisesti kuitenkin pneumaattinen logiikka. Mikäli säiliö 14 (myös torni) kuivaa, on venttiili 10 auki ja venttiili 11 kiinni. Samoin ns. elvytysventtii1i 12 kiinni ja säiliöön 15 kytketty elvytys-venttiili 13 auki.

Täll&in ilma virtaa suodattimeitä 7 venttiilin 10 kautta säiliöön 14 ja kuivuu siinä edetessään (vesi adsorboituu kuivausaineeseen). Tullessaan ulos säiliöstä 14 ilma kulkee vastaventtiilin 20 kautta suodattimelle 24, sillä vastavent-tiilit IS ja 21 ovat estosuuntaan. Pieni osa (yleensä 10...12 V. heatless-tyyppisissä kuivaimissa ja 2...4 7. lämmöllä elvytettävissä kuivaimissa) käytetään toisen kuivaimen 15 (nyt säiliönä toimivan tornin) elvutukseen. Tämä määrä säädetään kuristimella 23 ja se otetaan päävirtauksesta suodattimen 22 läpi .

Elvytysilma kulkee kuristimelta 23 vastaventtiilin 19 kautta, koska kuristin pudottaa paineen ja vastaventtiilin 18 takana on n. 700 kPa paine. Elvytysilma kulkee edelleen säiliöön 15, koska vastaventtiilin 21 takana on paine ja koska toisaalta säiliön alapäässä venttiili 15 on auki ja venttiili 11 on kiinni. Näin elvytysilma huuhtelee tornia 15 tornissa 14 tapahtuvaan ilmavirtaukseen nähden vastakkaiseen suuntaan ja vapautuu sidottuuaan itseensä kosteutta venttiilin 13 ja äänenvaimentimen-'16 kautta ulkoilmaan.

Kuivaavassa säiliössä 14 on siis kompressorin 1 synnyttämä paine (esim. 700 kPa) ja elvytettävässä säiliössä 15 alhai- 1 ♦ · sempi paine (esim. normaali-i1manpaine).

Ennalta määrätyn ajan,, edullisesti 9 minuuttia, .Säiliön 14 aloitettua kuivauksen venttiili 13 sulkeutuu, mikä estää li ; ’ 76002 elvytysilman kulun ulos säiliöstä 15, Jolloin säiliö 15 alkaa paineistua.

Kun molemmat säiliöt 14 ja 15 ovat samassa paineessa vaihdetaan venttiilien 10 ja 11 asennot, so. venttiili 10 suljetaan ja venttiili 11 avataan. Tällöin kompressori 1 ta 1 tuleva ilma alkaa kulkea säiliön 15 kautta. Tietyn ajan-(esim. 10 sekuntia) kuluttua venttiili 12 avataan, jolloin paine säiliössä 14 laskee ja sen elvytys voi alkaa. Näin kuivaus saadaan jatkuvaksi säiliöiden 14 ja 15 toiminnan tapahtuessa vuorotellen.

Kuivattu paineilma johdetaan ulostulosta suodattimelle 24, jonka tehtävänä on poistaa kuivausaineesta ilmaan irronnut pöly. Tämän jälkeen paine lasketaan paineenalentimella 25 i sopivaan arvoon, joka on edullisesti noin 500 kPa. Ilmanvir— taus tasataan säiliöllä 26.

Kuivausyksikön 14,15 sijasta tai sen toiminnan täydentämiseksi voidaan kuivausyksikköä seuraavaan kaasun osakomponenttien erotusyksikön säiliöihin 34 ja 35 kumpaankin sijoittaa kosteutta adsorboiva ainekerros. Edullisesti tällainen ainekerros sovitetaan säiliön pohjaosaan.

Kuvausyksikössä suoritetun ilman kuivauksen jälkeen ilma johdetaan kaasun osakomponenttien erotusyksikköön, josta jatkossa käytetään nimitystä hapenerotin. Hapenerottimen sisäänsyötön (ja elvytyksen ulostulon) puoleinen pää on konstruitu samanlaiseksi kuin kuivaimessa. Venttiilit 28 ja 29 ovat pääventtii1 eitä, jotka ohjaavat ilman kulkua valinnaisesti säiliöihin 34 ja 35. Vastaavasti venttiileillä 30 ja 31 säädetään typpirikkaan poistokaasun virtausta säiliöistä 34 ja 35.

Oletetaan, että säiliö 34 on adsorbointivuorossa. Tällöin venttiilit 28 ja 31 ovat auki ja venttiilit 29 ja 30 kiinni, jolloin ilma kulk.ee säiliöön 34, jonka läpi edetessään hapen 10 76002 virtaus tapahtuu nopeammin kuin typen virtaus. Ulostulosta venttiilin 36 ollessa auki happi pääsee vastaventtii1 in 38 kautta suodattimeen 42, jonka jälkeen olevalla kuristimella v 43 säädetään virtausmäärä, joka mitataan virtausmittarilla 44. Erotettu happi varastoidaan säiliöön 45.

Yksikön tuottaessa happea, eli kun venttiili· 36 on auki, on myös tuoton alusta tietyn ajan, tyypillisesti n. 8 sekuntia, myös venttiili 31 auki, jolloin happi pääsee virtaamaan venttiilin 36 jälkeen varaventtiilin 41 kautta säiliöön 35 ja. siitä edelleen venttiilin 31 äänenvaimentimeen 33 ulos poistaen näin ja huuhdellen säiliöstä 35 typpirikkaan ilman.

Ajan täytyttyä venttiili 31 sulkeutuu, jolloin ulospuhallus säiliöstä 35 päättyy, ja sen paineistuminen puhtaalla hapella alkaa. Paineistumisen kesto on tyypillisesti noin 7 sekuntia, minkä jälkeen hapen tuotto keskeytetään sulkemalla venttiili 36 ja samalla vaihdetaan säiliöiden toiminta aukaisemalla venttiili 29 ja sulkemalla ventti li 28. Tällöin säiliö 35 alkaa paineistua ilman virratessa venttiilin 29 kautta säiliöön.

Tämän jälkeen, tyypillisesti noin 11 sekunnin kuluttua, venttiili 30 aukaistaan, jolloin säiliö 34 alkaa tyhjentyä äänen-vaimentimen 32 kautta ulos, jolloin typpirikas ilma poistuu. Tietyn ajan, tyypillisesti noin 16 sekunnin, kuluttua säiliön 35 paine on saavuttanut suurimman arvonsa <n. 500 kPa) ja samalla säiliö 34 on tyhjentynyt ylipaineettomaksi.

Tällöin avataan.venttii1i 37, jolloin hapen tuotto alkaa. Tuotto kestää noin 8 sekuntia venttiilin 30 ollessa auki ja säiliön' 34 ollessa elvytyksessä. Tämän jälkeen venttiili 30 suljetaan, minkä jälkeen säiliön 34 toiminta jatkuu jo kuvatulla tavalla.

Tasussäi1iöstä 45 happi otetaan käyttöön avaamalla sulkuvent-tiili 46 ja valitsemalla matalapainekäyttö tai korkeapaine- li u 76002 lataus kolmitieventtii1i1lä 51. Matalapainekäytössä (0 ... 500kPa) happi johdetaan varastoi nti sai 1iöön 48, josta se voidaan' edelleen jakaa käyttökohteisiin. Korkeapainekäytössä pneumaattisesti ohjattu korkeapainepumppu 49 täyttää jakelu-putkistoon 50 liitetyt 20 MF’a:n korkeapai nesäi 1 i öt ja pysähtyy automaattisesti kun mainittu paine on saavutettu.

Paineilmansyöttöventtiilien 28 ja 29, typenpoistoventtiilien 30 ja 31 seka hapenpoistöventtii1ien 36 ja 37 toimintakaavio on esitetty kuviossa 2. Kaaviossa mainitut ajat ovat säädetä tävissä portaattomasti.

Venttiilien 28,29,30,31,36 ja 37 ohjaukseen on käytetty pneumaattisia ajastimia sekä suuntaventtiilejä. Ohjauksessa on lisäksi mukana varoventtii1i, joka pysäyttää työkierron mikäli absorboi ntisäi1iön paine ylittää ennalta määrätyn arvon. Ohjausjärjestelmä on integroitu, suurin osa pneumaattisista komponenteista on sovitettu piirikortti in, jolloin kaikki niiden väliset virtauskanavat ovat sanotussa kortissa eikä erillisiä paineletkuja tarvita. Jäljempänä mainittuja pneumaattisia komponentteja on kaupal1isesti saatavana OY FEST0 ABsstä ja niihin viitatan mainitun yhtiön tuotekoodeja käyt-tämällä.

Kuten kuviosta 3 ilmenee on paineilman syöttöventtii1it 28 ja 29 sekä typenpoistöventtii1it 30 ja 31 kytketty toimimaan vuoron perään. Hapenpoistöventtii1 it 36 ja 37 sensijaan on kytketty toimimaan rinnakkain. Mainitut venttiilit VLX-2-tyyppisiä pneumaattisia kaivoventtii1 eitä. Venttiilien toimintaa säätää vaihtokytkimenä toimiva nk. -f 1 ip~f lopventtii li 52, joka on kytketty toimintakierron muistaviin, yhdellä ulostulolla varustettuihin impulssiventtiileihin 53 ja 53. Esimerkin mukaisessa laitteistossa on käytetty VLL-5-PK-3- (52) sekä vastaavasti J-3-3.3- <53 ja 54) tyyppisiä’ komponentteja. Ohjausjärjestelmän varsinaisen ajastimen muodostaa neljä VUZ-tyyppistä ajastusyksikköä 55, 56, 57 Ja 58. Niissä on paineilmalla toimivat mekaaniset kellolaitteet, joihin , i2 76002 asetaan haluttu aikasekvenssi. Ne säätävät kytkentäkaaviossa esitetyllä tavalla, eli sekä muistiventtii1 ien 53 ja 54.välityksellä että suoraan (venttiilit 36 ja 37) kaivoventtii1 ien v toimintaa. Kahdella ulostulolla varustettu J-5-3.3 impulssi-venttiili 59 ohjaa suoraan kahden ajastusyksikön (56 ja 58) sekä vaihtokytkimen 52 toimintaa.

Adsorbtiosäi1iöiden toiminnan varmistamiseksi niihin on asennettu paineanturit, jotka on kytketty VD-3-3.3-tyyppiseen paineensäätöventti i 1 i in 62. Paineen ylärajaksi on valittu 800. kPa. Paineensäätöventtii 1 i 62 on kytketty rinnakkain käsisää-töisen hallintaventtiilin 63 (SV-3-M5-N-22-S) kanssa pääsul-kuventtii1iin 61 (VL/0-3-3.3). Tämä puolestaan on kytketty "tai"-venttii 1 iin 60 (OS-6/3-3.3), johon on yhdistetty myös toinen hai 1intaventtii1i 64,

Ohjausjärjestelmä käynnistetään haliintaventtiilistä 63 (tai 64), minkä jälkeen järjestelmä toimii automaattisesti, säätäen venttiilien 28, 29, 30, 31, 36 ja 37 toimintaa asetetun sekvenssin (esitetty kuviossa 2) mukaisesti. Mikäli adsorb-tioyksikön paine nousee liian korkeaksi pääsulkuventtii1i 61 pysäyttää työkierron. Se voidaan kuitenkin käynnistää uudelleen hai 1intaventtii1istä 64 (tai paineen laskettua hallinta-venttiilistä 63).

Ohjausjärjestelmä toimii käyttäen 500 ... 600 kPajn paineil maa täysin pneumaattisesti. Paineilma saadaan huoltoi aitteen kautta sinänsä tunnetusta paineilmalähteestä kuten kompressorista. Paineilmalähdettä ei ole esitetty piirustuksissa. Paineilma johdetaan järjestelmään kuten kuviosta 3 ilmenee hai1intaventtii1ien 63 ja 64 kautta.

Pneumaattiset komponentit 52...62 on asetettu yhteen piiri-korttiin, joka on sijoitettu tiiviiseen koteloon. hTallinta-venftiilit on asennettu kotelon ulkopintaan. Tälläisen jär— jestelyn ansiosta tarvitaan ainoastaan hai1intaventtii1 ien ja piirikortin sekä vastaavasti piirikortin ja kaivoventtiiIen li 13 76002 välisiä paineilmaletkuja.

Vastaavanlaisista pneumaattisista komponenteista 52...64 kokoonpantavaa ohjausjärjestelmää voidaan edullisesti käyttää ohjaamaan myös kaksisäi1iöisen kuivausyksikön pääventtii1 ien 10 ja 11, päästöventtiilien 12 ja 13 toimintaa.

Keksintöä on kuvattu edellä vain sen erään edullisen toteu-tusesimerkin avulla. Tällä ei luonnollisestikaan ole haluttu rajata keksintöä vaan keksinnön ja/tai sen yksityiskohtieo, monimaiset variaatiot ovat mahdollisia oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä edellä kuvattua pneumaattista ohjausjärjestelmää voidaan soveltaa hieman yksinkertaistettuna kuivaimen pääventtii1ien 10 ja 11 ohjaukseen. Tällöin voidaan taata se, että kuivain toimii häiriöttömästi myös * kosteissa ja kylmissä olosuhteissa.

Laitteiston muidenkin osien rakenne voi poiketa edellä esitetystä. Syöttökaasuna toimivan ilman tiivistämiseen tarvittava kompressori 1 voidaan korvata jo ennestään saatavilla olevalla paineilmalla. Laitteistokokonaisuuden rakenteen pysyessä samana voidaan toimintajaksoja muuttamalla erotusyksikkö sovittaa erilaisille toiminta-arvoille. Lisäksi voidaan käyttää peräkkäin kahta hapenerotussäi1iötä, jolloin toinen on pienempi. Tällöin voidaan aikaansaada kaksiportainen erotus, jolla puhtausastetta voidaan nastaa virtauttamal-la suuremman säiliön läpi suhteellisen suuri määrä kaasua.

Tätä järjestelmää on edullista käyttää kun vaaditaan erityisen korkeaa puhtausastetta.

• ♦

Claims (11)

76002

1. Väkevöimismenetelmä kaasun Jakamiseksi osakomponentteihin, v erityisesti hapen erottamiseksi ilmasta, tunnettu siitä, että menetelmässä toisiaan seuraavissa vaiheissa - ilma paineistetaan normaali-ilmanpainetta karkeampaan paineeseen, - paineistuksen yhteydessä tiivistyvä vesi poistetaan, ja paineistettu ilma mahdollisesti kuivataari, - paineistettu ilma johdetaan ainakin kaksisäi1iöisen adsorboi nti yksikön (34,35) adsorbointivaiheessa olevaan adsorboi nti säi 1 i öön. (34) , joka sisältää kaasun osakomponenttien erottamiseen sopivaa adsorbointiainetta, kuten luonnollista tai synteettistä reoliittia, - olennaisesti suurin osa adsorboi nti yksiköstä ulostulevas-ta runsaasti happea sisältävästä tuotevirrasta johdetaan välisäilytykseen (45) ja/tai käyttökohteesen - pienempi osa tuotevirrasta johdetaan elvytysvaiheessa olevan adsorboi tisäi1iön (35) läpi adsorbointiaineeseen sitoutuneen runsaasti typpeä sisältävän kaasun poistamiseksi , ja että paineistetun ilman virtausta adsorbointiyksi kköön (34,35) sekä runsaasti happea sisältävän tuotekaasun ja runsaasti typpeä sisältävän poistokaasun virtausta adsorbointi-yksiköstä (34,35) ohjataan ja säädetään pneumaattisten toimielinten (28...31,36,37,52...64) avulla, jolloin hapen erottuminen ilmasta tapahtuu luotettavasti ja turvallisesti myös kosteissa ja/tai kylmissä olosuhteissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paineistettu ilma, josta on erotettu tiivistynyt vesi, johdetaan ainakin kaksisäi1iöiseen kuivausyksikköön (14,15), jossa on kosteutta adsorboivaa kuivausainetta, edullisesti silikageeliä tai molekyyliseula, ilman kuivaamiseksi sopivaan kosteusasteeseen, edullisesti siten, että kuivauksen jälkeen paineistetun ilman kastepiste on noin -40 Celsius-astetta, "ja että paineilman virtausta kosteutta II - is 76002 adsorboivaan kuivausyksikköön (14), kuivatun ilman virtausta kosteutta adsorboivasta kuivaussäi1iosta (14) sekä kosteutta sitoneen kuivatun ilman virtausta elvytettävästä kuivaussäi-liöstä (15) ohjataan Ja säädetään pneumaattisten toimielinten (10...13,18...21) avulla.

3. Kaasun väkevöimislaitteisto, erityisesti hapen erottamiseksi ilmasta, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu yhdistelmänä: - ilman syöttölaite (1), edullisesti kompressori, syöttöilmaff paineistamiseksi, - veden erotusvälineet (3,5,6), jotka on sovitettu edullisesti syöttölaitteen (1) yhteyteen, ilman paineistamisen yhteydessä tiivistyneen veden erottamiseksi - valinnaisesti kosteutta adsorboiva kuivausyksikkö (14,15) paineistetun ilman kuivaamiseksi, joka kuivausyksikkö on sijoitettu veden erotusvälineitten jälkeen - kaasun adsorbointiyksikön (34,35), joka koostuu ainakin kahdesta adsorboi ntisäi1iöstä, joissa on kaasun osakomponenttien erottamiseen sopivaa adsorbointiainetta, kuten luonnollista tai synteettistä zeoliittia, - valinnaisesti adsorbointiyksiköstä saatavan kaasumaisen tuotevirran väli säiliön (45), - syöttölaitteen (1), vedenerotusvälineitten (3,5,6), mahdollisen kuivausyksikön (14,15), adsorbointiyksikön (34,35) sekä mahdollisen väli säiliön (45) väleille sovitetun ja niitä toisiinsa yhdistän putkiston kaasuvirtauksen johtamiseksi toimintayksiköstä toiseen, sekä - adsorbointiyksikköön (34,35) tulevan ilmavirtauksen ja siitä poistuvien, osakomponenteiksi erotettujen kaasuvirta-usten pneumaattiset säätö- ja ohjauselimet (28...31,36,37, 52...64).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että säätöelimet muodostuvat pneumaattisista venttiileistä (28...31,36,37). sekä niiden toimintaa ohjaavista ja säätävistä pneumaattisista komponenteista (52...64). 16 76002

5. Patenttivaatimusten 3 ja 4 mukainen laitteisto, tunnet t' u siitä, että kuivausyksikköön kuuluu ainakin kaksi v adsorboi ntisäi1iötä (14,15), jotka sisältävät kosteutta adsorboivana aineena edullisesti silikageelia tai molekyyliseu-lan, ja että adsorboi nti yksi kköön kuuluu siihen tulevan ilmavirtauksen ja siitä poistuvien i1mavirtausten pneumaattiset säätöelimet (10...13), edullisesti venttiilit.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laitteisto, tunnettu kosteutta adsorboivasta kuivausainekerroksesta, joka on sijoitettu adsorbtiosäi1iöön (34,35).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4...6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut säätöventtii1it koostuvat pneumaattisista kalvoventtiileistä (10...13, 28...31).

8. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 3...7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että pneumaattisten säätö-elinten (10...13,28...31,36,37) toimintaa ohjaavat pneumaattiset komponentit käsittävät ainakin pneumaattiset ajastimet (55...58) ja pneumaattiset impulssiventtii1 it (53,54,59).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 3...8 mukainen laitteisto, tunnettu paineensäätöventtii1istä (62), joka on yhtäältä kytketty adsorbointisäiliöihin (34,35) sijoitettuihin paineanturoihin ja toisaalta pneumaattisen ohjausjärjestelmän (52...64) pääsulkuventtii1iin (61), ja joka on sovitettu pysäyttämään laitteiston työkierto,mikäli adsorboi ntisäi1iön paine ylittää ennalta määrätyn, korkeimman sallitun arvon.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 3...9 mukainen laitteisto, tunnettu paineensäätöventtii1istä (62), joka on yh- t *. täältä" kytketty kuivaussäi1iöihin (14,15) sijoitettuihin paineanturoihin ja toisaalta pneumaattisen ohjausjärjestelmän (52...64) pääsulkuventtii 1 iin (61), ja joka on. sovitettu pysäyttämään laitteiston työkiertoni käl i kui vausäi 1 i ön paine (I ; 17 76002 ylittää ennalta määrätyn, korkeimman sallitun arvon.

11. Jorikin patenttivaatimu.ksen 3...10 mukainen laitteisto, % tunnettu siitä, että ohjausjärjestelmä on integroitu yhteiseen koteloon, Jolloin suurin osa sen komponenteista (52 ... 64) on sijoitettu mainittuun koteloon, joka on tiiviisti suljettava. · · 76002 18