NL1025231C2

NL1025231C2 - Werkwijze en inrichting voor het uit een gas afscheiden en verzamelen van deeltjes, en werkwijze voor het vervaardigen van zo een inrichting.

Info

Publication number: NL1025231C2
Application number: NL1025231A
Authority: NL
Inventors: Job Elders; Gerardus Johannes Burger; Hermanus Marcellinus Koerkamp
Original assignee: C2V
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2005-07-18

Description

Werkwijze en inrichting voor het uit een gas afscheiden en verzamelen van deeltjes, en werkwijze voor het vervaardigen van zo een inrichting

Terrein van de uitvinding 5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het uit een gas, zoals lucht, afscheiden en verzamelen van deeltjes, zoals stofdeeltjes en micro-organismen. Tevens betreft de uitvinding een inrichting voor het uit een gas, zoals lucht, afscheiden en verzamelen van deeltjes, zoals stofdeeltjes en micro-organismen. De uitvinding betreft voorts een werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting volgens de uitvinding.

10

Achtergrond van de uitvinding

Bekend zijn ‘cyclone partiele collectors’ waarin deeltjes uit lucht worden afgescheiden en verzameld, daarbij gebruik makend van hun massatraagheid. Daartoe wordt de lucht langs een gekromd, meestal een spiraalvormig, traject gevoerd waarbij met name de zwaardere en 15 grotere stofdeeltjes door de centrifugale krachten naar het meer naar buiten gelegen gedeelte van het traject worden gedreven, alwaar ze, meestal middels een ter plaatse stromende vloeistof, kunnen worden verzameld en afgevoerd, om verder bewerkt en/of geanalyseerd te worden. Lichtere en kleinere stofdeeltjes en micro-organismen zullen op deze wijze echter niet of onvoldoende worden afgescheiden. In veel gevallen is men echter 20 ook, of juist in het bijzonder, geïnteresseerd in deze lichtere en kleinere deeltjes. Verder is het met bekende ‘cyclone partiele collectors’ slechts mogelijk een zeer grove selectie naar deeltjesmassa en -grootte te maken.

Er bestaat dus behoefte aan een systeem waarmee ook lichtere en kleinere deeltjes uit een 25 gas afgescheiden en verzameld kunnen worden, bij voorkeur met de mogelijkheid van selectie en sortering naar deeltjesvorm en/of deeltjesgrootte. Daarbij dienen de verzamelde deeltjes bij voorkeur zoveel mogelijk geconcentreerd te worden in een zo klein mogelijk (vloeistof)volume, dit om verdere bewerking en/of analyse te vergemakkelijken. Doel van de Onderhavige uitvinding is het verschaffen van zo een systeem.

30

Samenvatting van de uitvinding

De uitvinding verschaft daartoe een systeem voor het uit een gas, zoals lucht, afscheiden en verzamelen van deeltjes, zoals stofdeeltjes en micro-organismen, welke werkwijze zowel 1025231 " 2 het middels een daartoe voorzien microstructureel filter uit het gas filteren van deeltjes omvat als ook het middels daartoe voorziene middelen middels massatraagheidskrachten naar een bepaalde plaatsruimte drijven van deeltjes. Zo kunnen, naast zwaardere en grotere deeltjes, ook lichtere en kleinere deeltjes afgescheiden en verzameld worden.

5

Daarbij kan het systeem tevens het bewerkstelligen van een vloeistofstroom voor het verzamelen en afvoeren van de naar de bepaalde plaatsruimte gedreven deeltjes en/of het bewerkstelligen van een, bij voorkeur niet-continue, vloeistofstroom voor het verzamelen en afvoeren van de uit het gas gefilterde deeltjes omvatten. De aldus verzamelde en 10 afgevoerde deeltjes kunnen vervolgens verder worden bewerkt en/of geanalyseerd. Door slechts bij tijd en wijle vloeistof langs het filter te laten stromen zal de doorstroom van gas door het filter zo weinig mogelijk worden belemmerd en kan de totale hoeveelheid vloeistof zoveel mogelijk worden beperkt waardoor de concentratie van deeltjes in de vloeistof zo hoog mogelijk zal zijn.

15

Daarbij kan het filter worden bewogen, bij voorkeur gedraaid om een as.

Hierdoor zullen op het filter aanwezige uit het gas gefilterde deeltjes en/of vloeistof middels massatraagheidskrachten naar de periferie van het filter worden gedreven alwaar de deeltjes, al dan niet opgenomen in vloeistof, min of meer geconcentreerd kunnen worden 20 afgevoerd.

Daarbij kunnen meerdere afzonderlijke hoeveelheden deeltjes uit het gas worden gefilterd middels meerdere daartoe voorziene filters, bij voorkeur met doorlaatopeningen van verschillende vorm, waarbij bij voorkeur de uit het gas gefilterde afzonderlijke 25 hoeveelheden deeltjes middels daartoe voorziene middelen gescheiden worden afgevoerd. Zo kan een selectie en sortering naar deeltjesvorm plaatsvinden. Met ‘(deeltjes)vorm’ wordt hier en in het navolgende steeds ‘(deeltjes)vorm en/of (deeltjes)grootte’ bedoeld.

Bij voorkeur omvat ten minste één filter doorlaatopeningen met een doorsnede kleiner dan 30 100 nm, bij voorkeur kleiner dan 10 nm.

Zo wordt het mogelijk zeer kleine deeltjes en micro-organismen uit een gas of lucht te filteren. De doorlaatopeningen kunnen in beginsel elke vorm hebben.

1025231 3

Voorts verschaft de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting volgens de uitvinding, waarbij voor het vervaardigen van ten minste één filter gebruik wordt gemaakt van een microstructurele techniek.

Onder ‘microstructurele techniek’ vallen alle in het microtechnologisch vakgebied, ook wel 5 ‘microsysteemtechnologie’ of ‘ micro-structural technology’ of ‘MEMS technology’ geheten, toegepaste vormgevingstechnieken of ‘ micromachining’ technieken, bijvoorbeeld nat chemisch etsen, ‘reactive ion etching’, ‘LIGA’, ‘sacrificial layer etching’, als ook alle dunne-film technieken voor het aanbrengen en bewerken van dunne lagen zoals opdampen, sputteren, oxideren, nitreren, implanteren of ‘chemical vapour deposition’, al dan niet in 10 combinatie met een lithografische techniek.

Toepassing van genoemde technieken biedt de mogelijkheid filters te vervaardigen met goed gedefinieerde zeer kleine doorlaatopeningen (100 nm of kleiner) welke filters toch een zeer geringe stromingsweerstand vertonen, zodat een grote doorstroom van lucht door de filters mogelijk is, en bijvoorbeeld een cycloon in stand gehouden kan worden.

15

Korte beschrijving van de tekeningen

De uitvinding wordt in het navolgende toegelicht aan de hand twee niet-beperkende uitvoeringsvoorbeelden van een inrichting volgens de uitvinding. Hierin toont: - Fig. la een perspectivisch aanzicht op een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een 20 inrichting volgens de uitvinding; - Fig. lb een gedeeltelijke uitvergroting van (het omkaderde gedeelte van) de afbeelding in Fig. la; en - Fig. 2 een perspectivisch aanzicht op een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting volgens de uitvinding.

25

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding

Fig. 1 toont een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting (1) volgens de uitvinding. De inrichting (1) omvat een in hoofdzaak cilindervormig lichaam (12) met een ingang (13) met daarop aangesloten een leiding (14) voor (je aanvoer van lucht, en een uitgang (15) 30 voor de afvoer van lucht Door de plaatsing en vqim van de onderdelen (12-15) zal door de leiding (1) aangevoerde lucht zich in het lichaam (12) van de ingang (13) naar de uitgang (15) langs spiraalvormige trajecten bewegen. Daarbij zullen in de lucht aanwezige deeltjes door de centrifugale krachten naar de binnenwand (16) worden gedreven. Langs de 1025231 4 binnenwand (16) kan men een vloeistofstroom laten lopen voor het opvangen en verzamelen van naar de binnenwand (16) gedreven deeltjes. Met name zwaardere en grotere stofdeeltjes kunnen zo uit de lucht afgescheiden en verzameld worden. Dit alles zoals gangbaar in bekende ‘cyclone partiele collectors*.

S Lichtere en kleinere stofdeeltjes en micro-organismen zullen echter minder naar de binnenwand (16) gedreven worden. Om deze ook af te scheiden uit de lucht is in het centrale gedeelte van het lichaam (12) een filterlichaam (17) aangebracht, volgens de uitvinding. Het filterlichaam (17) is vervaardigd middels microstructurele technieken waardoor het een relatief kleine stromingsweerstand vormt voor de erdoor stromende lucht 10 en de cycloon in stand kan worden gehouden. De filteropeningen kunnen zo klein zijn als 100 nm of nog kleiner, waardoor kleinere deeltjes en microorganismen uit de lucht kunnen worden afgescheiden.

Het filterlichaam (17) is in dit uitvoeringsvoorbeeld opgebouwd uit meerdere delen (17a) met, ten opzichte van een vlak loodrecht op een centrale as van het lichaam (12), hellende 15 oppervlaktes. Langs deze oppervlaktes kan men weer bij tijd en wijle vloeistof laten stromen voor het opvangen en verzamelen van op het filterlichaam (17) aanwezige uit de lucht afgescheiden lichtere en kleinere deeltjes.

Het filterlichaam (17) in dit uitvoeringsvoorbeeld is tevens zodanig vormgegeven dat de erlangs stromende vloeistof met de daarin verzamelde lichtere en kleinere deeltjes in de 20 richting van de binnenwand (16) wordt afgevoerd, om zich daar te mengen met de langs de binnenwand (16) stromende vloeistof met de daarin verzamelde zwaardere en grotere deeltjes.

Het filterlichaam (17) kan daarbij ook roteerbaar zijn uitgevoerd om de erlangs stromende vloeistof met de daarin verzamelde lichtere en kleinere deeltjes middels centrifugale 25 krachten in de richting van de binnenwand (16) te drijven.

Fig. 2 toont een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting (2) volgens de uitvinding welke een cilindervormig lichaam (22) omvat met een ingang (23) en een uitgang (25). In het lichaam (22) zijn meerdere filterlichamen (27a,27b,27c), volgens de uitvinding, in serie 30 aangebracht. De doorlaatopeningen in de filterlichamen (27a,27b,27c) nemen in doorsnede af in de hoofdstromingsrichting van de lucht, zodat afzonderlijke hoeveelheden met verschillende deeltjesgrootte op de afzonderlijke filterlichamen (27a^7b,27c) uit de lucht worden gefilterd. Deze afzonderlijke uitgefilterde hoeveelheden kunnen middels daartoe bij 1025231 ' 5 tijd en wijle aangelegde vloeistofstromen afzonderlijk worden verzameld en afgevoerd middels daartoe voorziene in de binnenwand (26) aangebrachte kanalen (28) en afvoeren (29). De filterlichamen (27a^7b,27c) zijn roteerbaar uitgevoerd om de bij tijd en wijle erlangs stromende vloeistof met de daarin verzamelde lichtere deeltjes middels centrifugale 5 krachten in de richting van de binnenwand (26) en de kanalen (28) te drijven.

Het zal duidelijk zijn voor een in het betreffende vakgebied geschoold persoon dat de uitvinding niet tot de getoonde en beschreven uitvoeringsvooibeelden is beperkt maar dat binnen het kader van de uitvinding nog vele variaties en combinaties mogelijk zijn.

1025231

Claims

1. Werkwijze voor het uit een gas, zoals lucht, afscheiden en verzamelen van deeltjes, zoals stofdeeltjes en micro-organismen, welke werkwijze zowel het uit het gas filteren 5 van deeltjes middels een microstructureel filter omvat als ook het middels massatraagheidskrachten naar een bepaalde plaatsruimte drijven van deeltjes.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de werkwijze tevens het bewerkstelligen van een vloeistofstroom voor het verzamelen en afvoeren van de naar de bepaalde plaatsruimte gedreven deeltjes omvat

3. Werkwijze volgens conclusies 1 of 2, waarbij de werkwijze tevens het bewerkstelligen van een, bij voorkeur niet-continue, vloeistofstroom voor het verzamelen en afvoeren van de uit het gas gefilterde deeltjes omvat

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, waarbij het filter wordt bewogen, bij voorkeur gedraaid om een as.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, waarbij meerdere afzonderlijke hoeveelheden deeltjes uit het gas worden gefilterd middels meerdere filters, bij voorkeur met doorlaatopeningen van verschillende vorm.

6. Werkwijze volgens conclusies 5, waarbij de werkwijze tevens het gescheiden afvoeren van de uit het gas gefilterde afzonderlijke hoeveelheden deeltjes omvat 20

7. Inrichting voor het uit een gas, zoals lucht, afscheiden en verzamelen van deeltjes, zoals stofdeeltjes en micro-organismen, welke inrichting zowel een microstructureel filter voor het uit het gas filteren van deeltjes omvat als ook middelen voor het middels massatraagheidskrachten naar een bepaalde plaatsruimte drijven van deeltjes.

8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij de inrichting tevens middelen omvat voor het bewerkstelligen van een vloeistofstroom voor het verzamelen en afvoeren van de naar de bepaalde plaatsruimte gedreven deeltjes.

9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, waarbij de inrichting tevens middelen omvat voor bewerkstelligen van een, bij voorkeur niet-continue, vloeistofstroom voor het 30 verzamelen en afvoeren van de uit het gas gefilterde deeltjes.

10. Inrichting volgens een der conclusies 7-9, waarbij het filter beweegbaar is, bij voorkeur draaibaar om een as. 1025231

11. Inrichting volgens een der conclusies 7-10, waarbij de inrichting meerdere afzonderlijke filters omvat, bij voorkeur met doorlaatopeningen van verschillende vorm, voor het uit het gas filteren van meerdere afzonderlijke hoeveelheden deeltjes.

12. Inrichting volgens conclusies 10, waarbij de inrichting tevens middelen omvat voor het 5 gescheiden afvoeren van de uit het gas gefilterde afzonderlijke hoeveelheden deeltjes.

13. Inrichting volgens een der conclusies 7-12, waarbij ten minste één filter doorlaatopeningen met een doorsnede kleiner dan 100 nm, bij voorkeur kleiner dan 10 nm, omvat.

14. Werkwijze voor het vervaardigen van een inrichting volgens een der conclusies 7-13, waarbij voor het vervaardigen van ten minste één filter gebruik wordt gemaakt van een micro structurele techniek.

15 1025231