SE534339C2 - Sätt och anordning för rening av luft genom uppfångning av i luften förekommande föroreningar i en vätska - Google Patents

Abstract

Anordning för rening av luft genom uppfångning av i luften fö-rekommande föroreningar i en vätska innefattande ett filtermed en luftinloppsdel med ett grovfilter (37), minst en fil-terdel (38, 39, 40) med ett vätskeupptagningsutrymme (51), or-gan för finfördelning av inströmmande luft i form av nät, gal-ler eller perforerade skiva (46) med fina hål (47) i vätske-upptagningsutrymmet (51) samt en sarg (48) som omger nämndafinfördelningsorgan för infångning av luft som via ett cent-rumhàl (43) och en spalt (50) mellan en i vätskeutrymmet ned-sänkt huv (45) och en centrumhàlet omgivande vägg (44) ström-mar ned i en vätska i nämnda vätskeupptagningsutrymme, och enutloppsdel (4) innefattande ett skumbrytande tràdfilter (ll),ett fläkthjul (12) liksom en motor (10) som driver nämndafläkthjul (12), varvid ett valfritt antal filterdelar (38, 39,40) kan vara anordnade mellan luftinloppsdel och luftutlopps-del (4). (Fig. 8)

Description

20 25 30 534 339 Mängden vattenånga i luft varierar med luftens temperatur och den relativa luftfuktigheten. Om fritt vatten samt ångbild~ ningsvårme finns tillgängligt absorberar luften mer fukt till full fuktmättnad, dvs. 100% relativ luftfuktighet, för rådande lufttemperatur. På grund härav kommer luft som passerar luft- reningssystem baserade på vattenbad eller vattenspray att ab- sorbera vatten och tillföra lokalen allt mer fukt. Hög fukt- halt kan ge olägenheter som t.ex. mögel.

Avgiven vattenmängd från denna typ av luftreningssystem kan reduceras på olika sätt. Om tillförd luft och eventuellt även vattnet kyls innan luft och vatten blandas minskar mängden tillgänglig förångningsvärme varvid avdunstningen reduceras eller förhindras. Alternativt kan renad luft som fått oönskat hög fukthalt bringas att passera en luftavfuktningsanlâggning innan den renade luften släpps ut i lokalen. Båda alternativen ökar dock såväl kostnad som energiförbrukning för luftrening- en.

Inom slakterier, livsmedelsindustri, laboratorier och sjukhus är det angeläget att minska mängden av såväl luftburna, oorga- niska partiklar som organiska föroreningar och smittoämnen. I flygplan, tåg, kontorslokaler och i bostäder är även här re- ning av luften nödvändig eller önskvärd.

Varje grad av luftrening kan ha mycket stor betydelse. För ökad grad av luftrening, såsom för pollen, sporer, bakterier och virus ökar systemets komplexitet, kostnad och underhålls- behov.

Det föreligger sålunda ett behov av enkla och företrädesvis väsentligen underhàllsfria luftreningssystem som ändå är för- hållandevis effektiva inom ett brett storleksspektrum för luftburna partiklar. Härvid är vätskebaserade system att före- dra framför mekaniska filter, som vid de små maskvidder som 10 15 20 25 534 339 krävs för att avlägsna små partiklar snabbt sätts igen och måste bytas ut. Samtidigt skapar luftens egenskap att absorbe- ra vatten ett hinder för skapande av enkla och billiga luftre- ningsapparater baserade på vattenfilter.

Uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anordning för avlägsnande av luftburna partiklar på effek- tivt sätt utan oönskad påverkan av luftens sammansättning och/eller fuktinnehåll och utan krav på efterbehandling av luften.

Detta uppnås med anordningen enligt uppfinningen sådan den de- finieras i det självständiga patentkravet.

Vidareutvecklingar och föredragna utföringsformer av uppfin- ningen anges i underkraven.

Kort beskrivning av ritning Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan i anslutning till på de schematiska ritningarna visade utföringsexempel av en anordning enligt uppfinningen, varvid Fig. 1 visar en vy av en luftreningsanordning för illustration av uppfinningens princip, Fig. 2 visar en vy motsvarande den i Fig. 1 med anordningen i viloläge, Fig. 3 visar en vy motsvarande de i Fig. 1 och 2 med anord- ningen i driftsläge, Fig. 4 visar en variant av luftreningsanordningen enligt Fig. 1, Fig. 5 visar ytterligare en variant av luftreningsanordningen, 10 15 20 25 534 339 Fig. 6 visar ytterligare en variant av luftreningsanordningen, Fig. 7 visar en vidareutveckling av luftreningsanordningen en- ligt Fig. 6, och Fig. 8 och 9 visar luftreningsanordningen enligt uppfinningen med tre filtersteg, i viloläge respektive i driftsläge.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Föreliggande uppfinning avser sålunda en anordning för rening av luft utan den åtföljande nackdelen att luften pà oönskat sätt mättas med avseende pà den vätska som används.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hänvisning till de bifogade schematiska ritningarna.

För att förklara principen som ligger till grund för luftre- ningsanordningen enligt uppfinningen visas i Fig. l - 3 sche- matiska vyer av en anordning för luftrening, som omfattas av den svenska patentansökningen 0900131-4, i form av ett filter 1 bestående av en undre, företrädesvis cylindrisk med en bot- ten 2 försedd behàllare 3 och med en övre, företrädesvis ko- niskt avsmalnande utloppsdel 4 med en utloppsöppning 5. I be- hàllaren 3 är anordnad en omrörare i form av en med hål 6 för- sedd skiva 7. Skivan har en nedåt riktad tättslutande skivram 8. Skivan sitter på en axel 9 som roteras med hjälp av en mo- tor 10. I ett övergàngsomràde mellan behållaren 3 och utlopps- delen 4 är i det visade utförandet anordnat ett filter 11, t.ex. i form av ett tràdfilter. Vidare är i den visade utfö- ringsformen på axeln 9 mellan utloppsöppningen 5 och filtret ll anordnat ett fläkthjul 12.

Luft som skall renas i filtret 1 leds in vid filtrets botten 2 för att passera upp därigenom. I det visade utförandet får luften därvid passera genom ett grovfilter 13, vilket löper 10 15 20 25 30 534 339 runt om filtret utsida i övergàngsomràdet mellan behållare och utloppsdel och nedàt i en luftspalt 14 som avgränsas mellan behàllarens 3 vägg och en innanför denna liggande inre cylind- risk mellanvägg 15, som sträcker sig från nämnda övergàngsom- råde nedàt till ett stycke ovanför behàllarens botten, och se- dan vidare parallellt med botten under kvarlämnande av en centralt i filtret liggande luftinströmningsöppning 16.

I Fig. 2 visas filtret 1 enligt Fig. 1 i viloläge, varvid en vätska 18 delvis fyller behàllaren 3. Vidare framgår att filt- ret 1 också uppvisar en by-passledning 19 genom vilken vätska kan tappas av och med hjälp av en pump 20 drivas genom ett vätskefilter 21 för avlägsnande av i vätskan uppfàngat parti- kelformigt material. Med hjälp av en tryckmätanordning 22, som mäter trycket före och efter filtret, och som kan vara kombi- nerad med ett larm erhålls en indikation på att filtret behö- ver rengöras.

I Fig. 3 visas luftfilteranordningen enligt Fig. 1 i driftlä- ge, varvid luftströmmen antyds med pilar. Luften som skall re- nas leds medelst undertyck och/eller övertryck in i filtret och strömmar därvid in under omröraren. Det undertryck som skapas medelst fläkthjulet 12 ovanför vätskeniván får luften att vandra uppåt genom vätskebadet. När luften tvingas passera omröraren som samtidigt roterar med hög hastighet bildar luft och vätska ett skum 23. I detta skum fastnar luftburna partik- lar pà vätskans yttre och inre skumväggar. På skumlagrets övre yta expanderar och brister skumbubblor av undertrycket och en luft som är renare än den inkommande luften frigörs. Luften passerar sedan det mekaniska tràdfiltret 11, där vätskestänk från omrörningen och bristande vätskebubblor fastnar. Genom att anordna en luftkona 24 före tràdfiltret skapas en förhöjd strömningshastighet, varvid undertrycket förstärks och härige- nom bringas skummet att brista ännu mer effektivt. Den renade 10 15 20 25 534 339 luften passerar därefter ut från filtret genom utloppsöppning- en 5.

Trådfiltret ll kan även vara elektriskt laddat för att härige- nom bryta ytspänningen på vätskebubblor, som ej brustit trots det rådande undertrycket.

Vätska som frigörs fràn bristande skum ansamlas på skumlagrets översida och kommer att på grund av gravitation rinna tillbaka till behàllarens botten. Luftkonan 24 tvingar in skummet mot behàllarens mitt, varvid skumlagrets översida erhåller en lut- ning från mitten och ut mot behàllarens kanter. Lutningen le- der ansamlad vätska mot behàllarens kanter, där returvätska 25 kan rinna nedåt, förbi skummet, genom spalten mellan skivramen 8 och behàllarens väggar till undersidan av skivan 7.

Företrädesvis drivs filtret periodiskt, varvid när filtret be- finner sig i viloläge och vätskan befinner sig i stillhet i behållaren, vätska från vätskepelarens bottendel tappas av och pumpas genom vätskefiltret. Under filtrets drift kommer när skummet brister vätskan i skumväggarna att rinna ned längs filtrets väggar mot behàllarens botten. Koncentrationen av föroreningar i vätskan bedöms vara högst vid behàllarens bot- ten, varigenom en effektiv rening uppnås med hjälp av vätske- filtret i by-passledningen.

Genom att använda en vätska som har lågt ångtryck vid aktuell lufttemperatur, såsom en olja, glycerin eller annan icke tox- isk vätska, uppnås den stora fördelen i förhållande till den kända tekniken att luftens fukthalt inte förändras vid rening- en. Med lågt ångtryck avses i det här aktuella sammanhanget att vätskan inte föràngas vid rådande tryck och temperatur och därmed praktiskt taget inte förekommer i den renade luften. 10 15 20 25 30 534 339 I t.ex. länder och lokaler där luftfuktigheten redan är så hög eller låg att eventuellt ökad luftfuktighet ej blir till nack- del eller kanske till och med till fördel, kan det vara möj- ligt att vid sättet och anordningen enligt uppfinningen använ- da vatten som vätska. Därvid kan det för att gynna skumbild- ning vara ändamàlsenligt att tillsätta ytaktiva ämnen eller andra skumbildning befrämjande tillsatser.

För att uppnå en önskad uppfuktning av luft kan vatten till- sättas till en vätska med lågt ångtryck i filtret. Detta kan ske på basis av den uppmätta fukthalten i inkommande luft var- igenom samtidigt med reningen av luften en kontrollerad luft- uppfuktning kan åstadkommas för t.ex. en lokal.

Det skall konstateras att redan genom att låta luft bubbla ge- nom en vätska uppnås en viss reningseffekt, vilket är i och för sig förut känt. Genom att anordna ett stationärt finmas- kigt galler eller en perforerad skiva uppnås en finfördelning av luften varigenom skumbildningen gynnas och därmed uppnås en dramatiskt förbättrad reningseffekt. Genom att kombinera detta med en omrörarfunktion såsom i anordningen enligt den ovan diskuterade utföringsformen uppnås ytterligare förbättrad ef- fekt. I det följande kommer ytterligare utföringsformer och varianter av dessa att beskrivas, varvid endast de delar som skiljer sig från tidigare beskrivna utföringsformer kommer att diskuteras.

I fig. 4 visas en variant av luftreningsanordningen enligt Fig. 1, vilken saknar omrörare. I stället är i anslutning till den cylindriska mellanväggen 15 anordnad en mellanbotten i form av en med fina hål försedd skiva 26. Det med fläkthjulet 12 skapade undertrycket dras luften in genom skivans 26 öpp- ningar in i vätskan som fina bubblor och förorsakar skumbild- ning. 10 15 20 25 534 339 I fig. 5 visas ytterligare en variant, vilken skiljer sig från den föregående genom att den uppvisar en nedåt vänd finmaskig gallerhuv 27 anordnad över ett luftinlopp 28 i en botten 29 som är ansluten till den cylindriska mellanväggen 15.

I fig. 6 visas ytterligare en variant av filtret, vilken skil- jer sig fràn den första, i figurerna 1 - 3 visade utförings- formen genom att den däri använda, med hål 6 försedda skivan 7 är ersatt av en nedåt vänd finmaskig gallerhuv 30. Motorn 10 driver därvid såväl fläkthjulet 12 som gallerhuven 30.

I fig. 7 visas en vidareutveckling av den i fig. 6 visade an- ordningen med två finmaskiga gallerhuvar 31, 32 anordnade ovanför varandra. I anslutning till motorn 10 som driver fläkthjulet 12, är anordnad en växel 33 via vilken motorn 10 driver en första axel 34 på vilken den närmast filtrets botten befintliga gallerhuven 31 är anordnad liksom en ihålig axel 35 som koncentriskt omsluter den förstnämnda axeln på vilken den andra gallerhuven är anordnad, varvid växeln är så utformad att gallerhuvarna 31, 32 drivs i motsatta rotationsriktningar.

Omblandningen av luft och vätska blir ytterst effektiv med två gallerhuvar som roterar i motsatta riktningar på ett inbördes avstånd så avpassat att skummet från den första gallerhuven 31 fångas in av den andra gallerhuven 32. Sannolikheten att även ytterst små partiklar som ännu svävar fritt på utsidan eller insidan av skumbubblor efter den första gallerhuven kommer att fastna på vätska när den övre gallerhuven delvis river sönder bubblor och då nya bubblor bildas, är mycket stor.

I fig. 8 och fig. 9 visas filtret enligt föreliggande uppfin- ning i form av ett trestegsfilter 36 i vila, med inritad luft- strömning respektive i drift med skumbildning. 10 15 20 25 30 534 339 Arbetsprincipen för filtret enligt uppfinningen är densamma som för de ovan beskrivna luftreningsanordningarna_ Luften drivs genom filtret med hjälp av ett i filtrets topp anordnat, motordrivet 10 fläkthjul 12 så att luften genom undertryck dras genom filterstegen och blåses ut genom utloppet 5. Luften strömmar in genom ett grovfilter 37 vid filtrets botten. Varje filtersteg 38, 39, 40 består av en cylindrisk behållare 41 med en botten 42 och en central öppning 43 omgiven av en uppâtrik- tad cylindrisk vägg 44 till bildning av ett vätskeupptagnings- utrymme 51. På avstånd ovanför den cylindriska väggen 44 är anordnad en uppåt till en spets avsmalnande huv 45 vars sidor sträcker sig ned i behållaren utanför den cylindriska väggen 44 som omger centrumhålet. I anslutning till huvens nedre kant är anordnad en finfördelningsanordning 46 i form av ett galler eller en skiva med fina öppningar 47 som släpper igenom luften som fina bubblor. Skivan eller gallret omges av en nedåtriktad sarg 48 som fångar in luften och tvingar den genom de små öpp- ningarna 47. Detta leder till bildning av skum 49, såsom fram- går av fig. 9. När skummet brister och luften går vidare upp under huven i nästa steg tvingas luften ned i spalten 50 mel- lan huven och den cylindriska väggen 44 som omger centrumhålet 43.

Vätskan kan med fördel tillföras i det översta sista steget, för att t.ex. genom hävertverkan successivt tappas av till närmast underliggande steg så att den renaste vätskan förelig- ger i det sista steget och den mest nedsmutsade vätskan före- ligger i det första steget där de grövsta partiklarna i den förorenade luften fångas upp. vätskan i det första steget kan därvid renas periodiskt såsom beskrivits ovan, för att sedan ledas tillbaka i processen till det sista steget. Vätskefilt- ret och vätskepumpen kan därvid placeras i botten på anord- ningen. 10 15 534 339 10 Filtret enligt uppfinningen som beskrivits ovan i anslutning till figurerna 8 och 9 är givetvis inte begränsad till tre steg, utan den kan utformas med från 1 steg till ett godtyck- ligt önskat antal steg. Det är därvid att beakta att motor och fläkthjul skall anpassas så att erforderlig lufthastighet för att åstadkomma skumbildning i erforderlig grad åstadkommes.

Filter som arbetar utan omrörare har fördelen att de är enkla- re och billigare att konstruera, och toleranskraven är inte lika höga när roterande omrörare inte skall byggas in.

Ett eller flera av filterstegen 38, 39, 40 kan vara utrustade med omrörare. Sålunda kan man i en anläggning för luftrening kombinera de olika filtervarianterna till en luftreningsan- läggning i flera steg analogt med det som visas i fig. 8 och 9. Till exempel kan i ett första steg användas ett filter utan omrörare, såsom en filterdel 38, i ett andra steg ett filter med en omrörare och i ett tredje steg ett filter med dubbla motroterande omrörare, eller vilken som helst annan önskad kombination, motiverad av rådande omständigheter, såsom typ av föroreningar, uppställda krav på den renade luften, etc.

Claims (7)

10 15 20 25 30 534 339 ll Patentkrav

1. Anordning för rening av luft genom uppfångning av i luften förekommande föroreningar i en vätska innefattande ett filter (1) med ett inlopp (16) och ett utlopp (5) för förorenad respektive renad luft, en i filtret (1) anordnad vätska (18), organ (10, 12) för att driva luften genom filtret (1), i filtret anordnade finfördelningsorgan (7) för omblandning av luft och vätska och bildning av skum (23) liksom organ (11) för att bryta skummet så att vätskan med däri uppfångade föroreningar kvarstannar i filtret, kännetecknad av att den uppvisar en luftinloppsdel med ett grovfilter (37), minst en filterdel (38, 39, 40) bestående av en uppåt öppen behållare med ett centralt bottenhàl (43) samt en hålet omgivande vägg (44) till bildning av ett vätskeupptagningsut- rymme (51) mellan behållarens yttervägg (41) och den botten- hålet omgivande väggen (44), ett huvelement (45) anordnat över nämnda centrala bottenhål och vilken huv är anordnad att sträcka sig ned i nämnda vätskeupptagningsutrymme (51), och vid sin nedre kant uppvisande finfördelningsorgan i form av nät, galler eller perforerade skiva (46) med fina hål (47) samt en sarg (48) som omger nämnda finfördelningsorgan för infångning av luft som via centrumhàlet (43) och en spalt (50) mellan huv (45) och den hålet omgivande väggen (44) strömmar ned i en vätska i nämnda vätskeupptagningsutrymme, och en utloppsdel (4) innefattande ett skumbrytande trådfilter (ll), ett fläkthjul (12) liksom en motor (10) som driver nämnda fläkthjul (12), varvid ett valfritt antal filterdelar (38, 39, 40) kan vara anordnade mellan luftinloppsdel och luftutloppsdel (4). 10 15 20 25 534 339 12

2. Anordning enligt krav 1, kännatecknad av att den förutom minst en filterdel (38, 39, 40) innefattar minst en ytterligare filterdel uppvisande minst en omrörare (7; 27; 30; 31, 32).

3. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att finfördelningsorganen utgörs av minst en omrörare (7) i form av en motordriven med hål (6) försedd skiva (7) eller finmaskigt nät eller galler (27; 30; 31,32; 46), och att inloppet (16) för luft är anordnat under nämnda skiva, galler eller nät.

4. Anordning enligt något av kraven 1 - 3, kännetecknad av att den omfattar en reningsanordning för att rena vätskan från de från luften uppfångade föroreningarna i form av en med pump (20) försedd by-passledning (19) och ett i ledningen anordnat vätskefilter (21).

5. Anordning enligt krav 4, kännetecknad av en tryckmätanordning (22) i anslutning till vätskefiltret för avgörande av om behov av regenerering eller utbyte av filtret föreligger.

6. Anordning enligt något av de föregående kraven, känneteck- nad av att vätskan är en vätska som inte föràngas vid rådande tryck och temperatur, såsom en olja, glycerol, eller annan icke toxisk vätska med motsvarande lågt àngtryck.

7. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att vatten doseras till vätskan baserat på mätning av den inkommande luftens fukthalt för en samtidig kontrollerad luftbefuktning av den renade luften.