FI81272C - Filteranordning foer rening av luft eller gas. - Google Patents

Description

1 81272

Suodatinlaite ilman tai kaasun puhdistamiseksi Tämä keksintö koskee suodatinlaitetta ilman tai kaasun puhdistamiseksi, joka laite on sen laatuinen, joka käsittää ainakin yhden suo-datinkerroksen, johon suodatinlaitteen läpi kulkeva kaasuvirta törmää kulkien sen läpi epäpuhtausaineosien erottamiseksi kaasuvirrasta.

SE-patenttihakemuksessa 8207099-6 esitetään suodatinlaite, joka muodostuu yhdistetystä pussiyksiköstä, jonka muodostavat karkeasuodatin-pussi ja hieno- eli mikrosuodatinpussi, joka ympäröi karkeasuodatus-pussia. Tämän suodatinlaitteen olennaisena etuna on, että karkea-suodatin ja hienosuodatin voidaan poistaa ja käsitellä yhtenä ainoana yksikkönä. On kuitenkin osoittautunut vaikeaksi tehdä karkeasuo-datinpussin tai -kerroksen kuiturakenne sellaiseksi, että se vangitsee ja erottaa vain ilmavirran suhteellisen karkeat aineosat päästäen hienommat aineosat lävitseen hienosuodatinkerrokseen. Näin ollen sekä karkeat että hienot aineosat pyrkivät yhdessä kerääntymään kar-keasuodatinkerrokseen ja sen päälle, joten se tukkeutuu ennenaikaisesti. Tämän johdosta koko suodatinlaitteen käyttöikä tulee lyhyeksi.

Tämän keksinnön tarkoituksena on ratkaista edellä esitetty pulma ja saada aikaan suodatinlaite, jolla on pitkä käyttöikä. Keksinnön mukaan tämä saadaan aikaan siten, että ainakin sen suodatinkerroksenr johon etenevä kaasu ensin törmää, etupinnan välittömään yhteyteen on sovitettu useita kuitumaista tai non-woven-materiaalia olevia taipuisia liuskoja, jotka ovat liikkuvia mainitun pinnan suhteen ja sovitetut etenevän kaasuvirran vaikutuksesta automaattisesti asettumaan liikkeeseen mainitun suodatinkerroksen piiskaamisek.i tai muulla tavoin käsittelemiseksi mekaanisesti niin, että kerroksen ennenaikaista tukkeutumista vastustetaan, ja jotka ovat sovitetut itse vangitsemaan ja erottamaan kaasuvirran epäpuhtauksia kaasuvirran esisuodattamiseksi ennenkuin se saapuu suodatinkerrokseen.

Piirustuksissa kuva 1 on keksinnön mukaisen suodatinlaitteen pituus-leikkaus, kuva 2 on poikkileikkaus kuvan 1 viivaa II-II pitkin, kuva 2 81272 3 on perspektiivikuva, joka havainnollistaa menetelmää suodatinlait-teessa käytettyjen liuskojen valmistamiseksi, kuva 4 on keksinnön mukaisen suodatinlaitteen vaihtoehtoisen sovellutusmuodon pituus-leikkaus, ja kuva 5 on poikkileikkaus kuvan 4 viivaa V-V pitkin.

Kuvissa 1 ja 2 esitetty suodatinlaite muodostuu yleisesti lieriömäisestä putkesta tai putkiyhdistelmästä, joka käsittää ulomman putkimaisen hienosuodatinkerroksen 1 ja karkeasuodatinkerroksen 2, joka myös on pääasiassa putkimainen ja sijaitsee hienosuodatinkerroksen 1 sisäpuolella ja esitetyssä sovellutusmuodossa on poimutettu suodatinkerroksen pinnan suurentamiseksi. Toisesta päästään näin muodostettu putkiyhdistelmä on suljettu litteällä, sopivasti ympyränmuotoisella levyllä 3, joka koostuu jäykästä ja sopivasti halvasta materiaalista, kuten pahvista tai aaltopahvista. Päinvastaisesta päästään putkiyhdistelmä on varustettu litteällä rengasmaisella levyllä 4, jossa on keskeinen aukko 5, joka muodostaa suodatinlaitteen tuloaukon. Käytännössä levy 4 voi koostua samasta materiaalista kuin levy 3. Levyt 3, 4 on yhdistetty kerroksiin 1 ja 2 millä tahansa sopivalla tavalla, vaikkakin kerrokset on mieluimmin yhdistetty levyihin liimaamalla, jota mahdollisesti täydentävät reunarenkaat 6, jotka pitävät levyjen reunat ja ulomman kerroksen 1 ulospäin taitetut reunaosat yhdessä.

Kuten piirustuksista näkyy, karkeasuodatinkerros 2 ja pohjalevy 3 muodostavat ontelon 7. Keksinnön mukaan tässä ontelossa sijaitsee useita pitkänomaisia taipuisia liuskoja 8, jotka ovat sovitetut automaattisesti asettumaan liikkeeseen onteloon tulevan ja kahden kerroksen 1,2 läpi poistuvan ilman vaikutuksesta. Nämä liuskat on sopivasti tehty kuitumaisesta tai non-woven-materiaalista, esimerkiksi selluloosakuiduista. Käytännössä on suositeltavaa käyttää ohuita liuskoja, esimerkiksi 0,05-0,25 mm paksuja, joissa on suhteellisen suurisilmäinen kuituverkostorakenne, mutta joilla silti on suuri repäisylujuus ja melkoinen katkeamispituus. Käytetty kuitumateriaali voi näin ollen koostua, paitsi kemiallisesta mänty- tai kuusimassas-ta, myös pellavasta, juutista, hampusta, puuvillasta tai lintteristä i 3 81272 peräisin olevista kuiduista. Erään sovellutusmuodon mukaan liuska-materiaali voi myös sisältää sopivan määrän erilaisia tekokuituja, esimerkiksi polyesterikuituja, jotka antavat liuskamateriaalille sähköstaattisia ominaisuuksia, tarkoituksella parantaa liuskojen pölyä kerääviä ominaisuuksia, samalla kun ne pyrkivät suurenevassa määrin työntämään toisiaan pois.

Kuten kuvasta 1 näkyy, liuskojen lukumäärä on niin suuri, että put-kiyhdistelmän ontelo 7 on pääasiassa kokonaan liuskojen täyttämä, jotka koskettavat toisiaan, mutta ovat osittain pienten epäsäännöllisten välien erottamina niin, että ne muodostavat onteloon satunnaisesti suuntautuneiden liuskojen kimpun. On erikoisesti huomattava, että liuskat ovat niin ohuita tai hienoja, että ne myös, ainakin osittain, täyttävät karkeasuodatinkerroksen 2 poimujen väliset tilat.

Viitataan nyt kuvaan 3, joka esittää suositellun menetelmän edellä esitettyjen liuskojen valmistamiseksi. Tämän menetelmän mukaan mitä tahansa sopivaa materiaalia oleva aineraina käämitään useita kierroksia sopivasti lieriömäisen sydämen 9 ympärille, minkä jälkeen useita pääasiassa yhdensuuntaisia leikkauksia 10 tehdään rainan päällekkäisiin kerroksiin. Leikkaukset tehdään pituudelta, joka on hieman lyhyempi kuin materiaalirainan ulottuvuus sydämen pituussuunnassa, jättäen täten jokaisen leikkauksen ja materiaalirainan toisen reunan väliin leikkamattoman osan 11, joka pitää eri liuskat koossa yhtenäisenä yksikkönä. Tämä yksikkö voidaan tämän jälkeen sijoittaa suodatinlaitteen onteloon 7, ja osa leikkaamatonta osaa 1 taitetaan karkeasuodatinkerroksen 2 yläreunan ympäri ja liimataan tämän kerroksen ja rengasmaisen levyn 4 väliin. Täten jokainen liuska on vain toisesta päästään kiinnitetty suodatinlaitteen tuloaukon 5 alueelle, kun taas onteloon 7 alas riippuva muu osa voi vapaasti liikkua. Liuskojen materiaalilla voi edullisesti olla täi sille voidaan antaa taipumus kihartua tai rypistyä niin, että onteloon alas riippuvat osat muodostavat tahallisesti epäsäännöllisen muodostelman, jolla ei ole ennalta määrättyä rakennetta.

Kuvissa 1 ja 2 esitetyssä erikoisessa sovellutusmuodossa oletetaan, että karkeasuodatinkerros 2 koostuu materiaalista, jolla on ainakin 4 81272 tietty luontainen jäykkyys, joka sallii poimutetun karkeasuodatin-kerroksen yksin muodostavan tukevan tai jäykän kappaleen. Käytännössä tämä kankeasuodatinkerros voidaan tehdä paperista, jonka paksuus on 0,5-2,0 mm. Tavanomaisten selluloosakuitujen ohella tämä paperi voi sisältää yhtä tai useampia tekokuitulaatuja, esimerkiksi sellaisia tekokuituja, jotka antavat kerrokselle sähköstaattisia ominaisuuksia. Hienosuodatinkerroksella 1 voi myös olla tietty luontainen jäykkyys, vaikkakaan ei välttämättä yhtä selvää kuin kerroksella 2. On kuitenkin olennaista, että kerroksessa 1 on suhteellisen tiivis kuiturakenne, jotta se toimii mikro- tai hienosuodattimena, joka kykenee vangitsemaan ja pidättämään aineosia, jotka ovat huomattavasti hienompia kuin kerroksen 2 vangitsemat karkeat aineosat.

Keksinnön mukainen laite toimii seuraavasti.

Kun tuloaukosta 5 tuleva ja kerrosten 1,2 läpi pois imetty tai painettu ilmavirta kulkee ontelon 7 läpi liuskat 8 asettuvat liikkeeseen. Tarkemmin sanottuna tämä liike merkitsee sitä, että jokainen liuska tulee lepattamaan hiljaa viereisten liuskojen mekaanisen vaikutuksen alaisena, ja nipun ne liuskat, jotka sijaitsevat ilmavirtaan päin olevan suodatinkerroksen 2 etupinnan välittömässä läheisyydessä lyövät tätä pintaa vasten tai laahautuvat si^ä pitkin. Tämän seurauksena on vuorostaan, että ilmavirtaan sisältyvät hienot ja karkeat aineosat eivät laskeudu yhdessä kerroksen pintaan, vaan ne pysyvät liikkeessä siten, että vain karkeat aineosat jäävät suoda-tinkerrokseen 2, kun taas hienommat aineosat voivat kulkea edelleen hienosuodatinkerrokseen 1. Tämä vaikutus on todettu käytännön kokeissa , joissa esitetty suodatinlaite on verrattu vastaaviin suodatin-laitteisiin, joissa ei ole liuskoja, ja joissa on todettu, että liuskoilla varustetun suodatinlaitteen käyttöikä on enemmän kuin kymmenkertainen ilman tällaisia liuskoja olevan suodatinlaitteen.

Eräs toinen syy käyttöiän pitenemiseen on, että liuskanipulla on sellaisenaan jakautumista edistävä ja nopeutta vähentävä vaikutus edellä esitetyn itsepuhdistusvaikutuksen ohella. Näin ollen liuskat vähentävät tuloaukosta 5 tulevan ilmavirran nopeutta ja jakavat sitä useihin pieniin osavirtoihin, jotka hiljaa etenevät liuskojen muodostamien mutkien ja välitilojen kautta, samalla kun ne jakavat nämä osavirrat tasaisesti suodatinlaitteen koko pituudelle tai il- , 81272 mavirralle alttiina olevan karkeasuodatinkerroksen 2 koko pinnalle. Tämä ilmavirran jakaminen useihin osavirtoihin vaikuttaa myös suojaavasti sen johdosta, että pääilmavirtaan sisältyvät poikkeuksellisen karkeat ja kovat aineosat eivät koskaan pääse suoraan kosketukseen karkeasuodatinkerroksen 2 kanssa. Näin ollen tällaiset aineosat joutuvat liuskojen vangitsemiksi, joiden täten voidaan katsoa toimivan karkeasuodatinkerroksen esisuodattimena. Edelleen on huomattava, että liuskat 8 kykenevät sellaisinaan pidättämään suhteellisen suuren osan ilmavirtaan sisältyvistä kiinteistä aineosista. Keksinnön mukaisten liuskojen käytön käytännössä hyvin arvokkaana lisäetuna on, että ontelossa 7 erotetut aineosat pysyvät olennaisesti täysin ontelossa, koska liuskat muodostavat rysä-verkkomaisen rakenteen, joka, vaikkakin se päästää kiinteät aineosat onteloon, estää niiden pääsyn sieltä. Käytännön kokeissa on täten todettu, että ontelosta ei poistu mainittavaa määrää pälyä vai JY kakin suodatin-laite käännetään ylösalaisin niin, että tuloaukko 5 on suunnattu alaspäin. Tämä pölyä pidättävä vaikutus on erikoisen huomattava niissä tapauksissa, joissa liuskat 8 on tehty sähköstaattisia ominaisuuksia omaavasta materiaalista, sillä liuskojen välillä tapahtuva hankautuminen tai kitka tekee ne erittäin sähköstaattisiksi niin, että pölyhiukkaset vetäytyvät liuskojen pintaan ja kiinnittyvät siihen.

Kuvissa 4 ja 5 esitetään toinen sovellutusmuoto, jossa suodatinlai-te karkeasuodatinkerroksen 2’ ja hienosuodatinkerroksen 1' putkien muodossa ohella käsittää vielä toisen suodatinkerroksen, nimittäin putken 12, joka on sovitettu suoraan karkeasuodatinkerrosputken 2' yhteyteen. Suodatinputken 1' ja suodatinputkien 2',12 väliin muodostuu tällöin rengasmainen väli 13, jonka leveys voi käytännössä olla 5-25, sopivasti noin 10 % suodatinlaitteen kokonaisläpimi-tasta. Tämä väli sisältää adsorptioainetta, joka pääasiassa täyttää välin. Käytännössä tämä adsorptioaine voi olla rakeinen ja/tai hiukkasmainen materiaali, kuten aktiivihiili tai markkinoilla tava-ranimellä PURAFIL-' oleva materiaali.

Vaikkakin välissä 13 oleva adsorptioaine saatetaan suodatinlaitet-ta valmistettaessa kokonaan täyttämään väli, adsorptioaine pyrkii 6 81272 aina tiivistymään johtuen iskuista ja värähtelystä, esimerkiksi tehtaasta käyttöpaikalle tapahtuvan kuljetuksen yhteydessä. Sen estämiseksi, että adsorptioaineen tiivistyminen aiheuttaa täyttämättömien paikkojen syntymisen, sovitetaan väliin 13 ainakin yksi joustavasti laajenevaa ainetta, kuten vaahtokumia tai sen tapaista oleva rengas 14. Tämä rengas on suodatinlaitteen valmistuksen yhteydessä puristettu kokoon, ja sitä mukaa kun adsorptioaineen tilavuus pienenee värähtelyn seurauksena, rengas laajenee vastaavasti ja täyttää adsorptioaineen täyttämättä jättämän tilan niin, että ilma tai kaasu joutuu aina kulkemaan adsorptioaineen läpi.

On ajateltavissa, että kolmas suodatinputki 12 jätetään pois ja täytetään myös suodatinputken 2' laskosten väliset tilat adsorptio-aineella. On myös ajateltavissa, että suodatinlaite tehdään siten, että se käsittää vain kaksi täysin lieriömäistä, siis laskostama-tonta suodatinputkea. Adsorptioaineen läsnäolon vaikutuksesta läpäisevä kaasu vapautuu haihtuvista tai kaasumaisista, epäterveellisistä aineosista.

Edellä esitetty suodatinlaite soveltuu erikoisen hyvin pölynerotti-miin, joita käytetään hitsauksesta tulevien höyryjen käsittelyyn.

Lienee sanomattakin selvää, että keksintö ei rajoitu vain edellä esitettyihin ja piirustuksissa kuvattuihin sovellutusmuotoihin. Näin ollen voidaan kahden suodatinkerroksen lisäksi käyttää muita suo-datinkerroksia, joista sisin kerros eli se, johon ilmavirta ensin törmää, on yhteistoiminnassa edellä esitetyn liuskakimpun kanssa. Täten on esimerkiksi mahdollista sijoittaa sopivasti, vaikkakaan ei välttämättä laskostetun karkeasuodatinkerroksen sisäpuolelle erittäin ohut suodatinkerros, jossa on karkeampisilmäinen kuitura-kenne. Samoin voidaan kerrosten 1 ja 2 väliin sijoittaa yksi tai useampi kuitumainen lisäkerros, jonka kuiturakenteen silmänkoko on pienempi kuin kerroksen 2, mutta karkeampi kuin kerroksen 1. Kerrosten 1 ja 2 väliseen tilaan voidaan myös sovittaa kuitumassaa, jonka tarkoituksena on vangita hienommat aineosat ilmavirrasta kun se on kulkenut karkeasuodatinkerroksen 2 läpi ja ennenkuin se tulee 7 81272 hienosuodatinkerrokseen 1. Tämä massa voi esimerkiksi olla puuvilla-vanua tai sen tapaista.

Edelleen lienee sanomattakin selvää, että keksinnöllinen ajatus ei rajoitu vain ilman puhdistamiseen, vaan esitettyä suodatintaitetta voidaan tietenkin käyttää myös muiden kaasujen puhdistukseen.

Haluttaessa voidaan erikoinen kannatinkappale tai kehys sisällyttää suodatinlaitteeseen, esimerkiksi metallia, muovia tai pahvia oleva ritilä, joka ulottuu kahden levyn 3 ja 4 välillä, jolloin ei ole tarpeen tehdä jompikumpi kerroksista 1 ja 2 jäykäksi. On myös mainittava, että keksinnöllinen ajatus ei rajoitu juuri piirustuksissa esitettyyn geometriseen muotoon. Täten kahden suodatinkerroksen, siis karkeasuodatinkerroksen ja hienosuodatinkerroksen, ei tarvitse olla lieriömäisiä, vaan niillä voi olla mikä tahansa muu sopiva muoto. Molemmat kerrokset voivat esimerkiksi muodostua kahdesta peräkkäisestä tasomaiseta seinästä, jotka on sijoitettu poikittain minkä tahansa sopivan tyyppiseen ilmajohtoon. On tällöin myös mahdollista sijoittaa kaksi tai useampia peräkkäisiä pareja karkea- ja hienosuo-datinkerroksia. Lisäksi edellä esitetyt liuskat voidaan korvata muuntyyppisillä liikkuvilla elementeillä, kuten kuitumaisilla langoilla. On myös mainittava, että näitä liuska- tai lankaelementtejä voidaan käsitellä eri tavalla, esimerkiksi pintakäsitellä tarkoituksella tehdä ne palamattomiksi tulipalovaaran vähentämiseksi, joka tulipalo voi syntyä esimerkiksi kipinöistä, esimerkiksi hitsauksesta, jotka tempautuvat ilmavirran mukaan. On myös ajateltavissa, että käytetään edellä mainitun tapaisia liuskoja tai liuskamaisia elementtejä yksinkertaisten putkien tai pussien kanssa, jotka sellaisenaan muodostavat karkeasuodattimen tai hienosuodattimen.

Claims (8)

8 81 272

1. Suodatinlaite ilman tai kaasun puhdistamiseksi, joka laite käsittää ainakin yhden suodatinkerroksen (2), johon suodatinlaitteen läpi kulkeva kaasuvirta törmää ja jonka se läpäisee epäpuhtausaineosien erottamiseksi mainitusta kaasu-virrasta, tunnettu siitä, että ainakin suodatinkerroksen (2) etupinnan, johon etenevä kaasu ensin törmää, välittömään läheisyyteen on sovitettu useita kuitumaista tai non-woven-materiaalia olevia taipuisia liuskoja (8), jotka ovat liikkuvia mainitun pinnan suhteen ja sovitetut automaattisesti asettumaan liikkeeseen etenevän kaasuvirran vaikutuksesta piiskaamaan tai muulla tavoin mekaanisesti käsittelemään mainittua suodatinkerrosta (2) sen ennenaikaisen tukkeutumisen estämiseksi, ja jotka sellaisinaan on sovitettu vangitsemaan ja erottamaan epäpuhtausaineosia kaasuvirrasta sen esisuodattamiseksi ennenkuin se saapuu suodatinkerrokseen (2).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatinlaite, tunnettu siitä, että liuskat sisältävät kuituja, esimerkiksi polyes-terikuituja, jotka antavat liuskoille sähköstaattisia ominaisuuksia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suodatinlaite, tunnettu siitä, että se on sopivasti lieriömäisen putkiyh-distelmän muodossa, joka koostuu ainakin yhdestä hienosuoda-tinputkesta (1) ja vähintään yhdestä karkeasuodatinputkesta (2), joka on sijoitettu hienosuodatinputken sisään ja muodostaa keskeisen ontelon (7), jossa mainitut liikkuvat elementit eli liuskat (8) sijaitsevat, putkiyhdistelmän toisen pään ollessa suljettu, kun taas sen vastakkainen pää on avoin ja muodostaa tuloaukon (5) kaasulle, joka on tarkoitettu tulemaan mainittuun onteloon ja poistumaan karkeasuodatinputken (2) ja sen jälkeen hienosuodatinputken (1) läpi, ja että jokainen liuska on kiinnitetty vain toisesta päästään (11) putkimaisen yhdistelmän tuloaukon (5) alueelle ja on vapaasti liikkuva koko pituudeltaan lukuunottamatta mainittua kiinnitettyä päätä. 9 81272

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen suodatinlaite, tunnettu siitä, että liuskojen (8) lukumäärä on sellainen, että putkiyhdistelmän ontelo (7) on pääasiassa kokonaan toisiaan koskettavien mutta toisistaan pienin epäsäännöllisin välein osittain erotettujen liuskojen täyttämä, satunnaisesti suuntautuneiden liuskojen muodostaman kimpun aikaansaamiseksi mainittuun onteloon.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen suodatinlaite, tunnettu siitä, että liuskat on leikattu rainamateriaalista useilla likimain yhdensuuntaisilla leikkauksilla (10), joiden pituus on lyhyempi kuin rainan ulottuvuus leikkausten suunnassa, jättäen täten rainaan jäljelle leikkaamattoman osan (11), joka pitää liuskat koossa yhtenäisenä yksikkönä.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukainen suodatinlaite, tunnettu siitä, että karkeasuodatinkerroksen (2) ja hie-nosuodatinkerroksen (1) väliseen tilaan on sovitettu kuitumainen massa, jonka tarkoituksena on vangita hienoja aineosia kaasuvirrasta sen kuljettua karkeasuodatinkerroksen (2) läpi ja ennenkuin se saapuu hienosuodatinkerrokseen (1).

7. Patenttivaatimusten 3-6 mukainen suodatinlaite, tunnettu siitä, että karkeasuodatinkerroksen (2') ja hienosuoda-tinkerroksen (1') välinen tila (13) sisältää adsorptioainet-ta, kuten aktiivihiiltä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen suodatinlaite, tunnettu siitä, että mainittu tila (13) sisältää ainakin yhden joustavasti laajenevaa ainetta, esimerkiksi vaahtokumia olevan renkaan (14), jonka tarkoituksena on täyttää mainitussa välitilassa mahdolliset tyhjät tilat, joita adsorptioaine ei täytä. 10 81 272