NO330117B1 - Apparat for filtrering av partikkelformet materiale fra en gass - Google Patents

Description

Teknisk område

Foreliggende søknad angår et apparat for filtrering av partikkelformet materiale fra gasser, og mer spesielt filtre som er innrettet for å fjerne partikler som beveger seg med høy hastighet i luftstrømmer. Vanligvis anvendes disse filtrene festet til høyhastighetsvifter slik som jet- eller forsterkningsvifter for veitunneler.

Bakgrunnsteknikk

Den tidligere kjente teknikk innbefatter filtre som benytter et elektrostatisk prinsipp for å fjerne partikler fra forskjellige gasser, vanligvis luft, ved hastigheter opp til 10 m/s. Prinsippet som benyttes her, er som følger. Luften drives gjennom et elektrisk felt hvor partikler i luften mottar en elektrisk ladning. De ladde partiklene beveger seg inn i en kollektordel hvor hver vekslende plate er oppladet med samme polaritet som partiklene, og frastøter dem. Det andre settet med plater er jordet, og oppsamler partiklene. Den gjenværende luften, som er renset for størstedelen av partiklene, blir så gjeninnført i omgivelsene. De forurensede platene blir renset ved vask, vanligvis med vann/vaskemiddel, trykkluft eller på annen måte. Partiklene kan opplades positivt eller negativt, avhengig av omgivelsene og plasseringen av filteret. Selv om det elektrostatiske filteret har utviklet seg gjennom årene, gjenstår det to grunnleggende driftsproblemer. Når lufthastigheten øker, avtar virkningsgraden, og i tillegg: når lufthastigheten øker, øker trykkfallet, slik at driftskostnadene blir uoverkommelige. Man har erkjent at ved hastigheter over 10 m/s er drift av filteret ikke lenger praktisk gjennomførbar.

Det foreligger eksempler på løsninger for elektrostatiske vifter som er kjent fra patentlitteraturen. Det skal blant annet nevnes at DE 1457325 omtaler en komplisert konstruksjon av en vifteanordning for filtrering av partikler fra gass, videre omtales en lignende konstruksjon i DE 717477. US 271226 omtaler en elektrostatisk vifteanordning for filtrering av partikler fra gass omfattende en elektrode i et rør formet som en spiral rundt et indre utløpsrør.

Ytterligere eksempler på vifteanordninger for filtrering av gass fra den kjente teknikk finnes i WO A1 9961160 og DE 2018447.

Samtlige av de foran nevnte dokumenter omtaler vifter som er konstruksjonsmessig relativt kompliserte og som allikevel ikke fremviser en høy virkningsgrad for ioniseringsmekanismen.

Oppsummering av oppfinnelsen

Det er følgelig et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et forbedret elektrostatisk filter for filtrering av gass-bårne partikler.

Det er et annet formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret elektrostatisk filter som det er lett å sette sammen.

Det er et ytterligere formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret elektrostatisk filter som det er lett å teste med hensyn på korrekt montasje.

Det er et ytterligere formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret elektrostatisk filter med bestanddeler som ikke går lett i stykker.

Det er et ytterligere formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret elektrostatisk filter som kan fremstilles med kostnadsbesparelser.

Det er et ytterligere formål ved oppfinnelsen å fjerne partikler fra avgass som frembringes ved forbrenningsprosesser på fossile brennstoffer.

Det er et ytterligere formål ved oppfinnelsen å fjerne partikler fra luften i en tunnel ved et branntilfelle.

Det er enda et formål ved oppfinnelsen å lage et elektrostatisk filter som er reversibelt uten tilleggsdeler.

Det er ytterligere et formål ved oppfinnelsen å få et elektrostatisk filter til å fungere med lite vedlikehold.

De ovenfor nevnte trekk og formål oppnås i henhold til den foreliggende oppfinnelse ved et apparat for filtrering av partikkelformet materiale fra en gass, omfattende: Minst ett rør med innvendig anbrakt ionisatorstruktur. lonisatorstrukturen omfatter et langstrakt blad som strekker seg langs minst en vesentlig del av røret og har sagtannsform med et høyt antall skarpe tenner plassert regelmessig langs bladets kanter, og hvor bladet er vridd om sin egen langsgående senterlinje.

Ei jetvifte eller booster vifte for å blåse gass gjennom røret/rørene. Videre løper det vridde bladet langsetter rørets akse, og bladet har en tverr-dimensjon som er vesentlig mindre enn en rørdiameter og vridningen er slik at gassen, og følgelig det partikkelformede materialet som følger gassen, gis rotasjon om rørets akse.

En kollektor-struktur er anordnet langs rørets innvendige overflate, for å motta partikkelmateriale som er elektrisk oppladet.

Ytterligere trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremkomme av de tilhørende patentkravene.

Kort omtale av tegningene

Fig. 1 er et planriss av ionisatoren før den vris.

Fig. 2 er et planriss av ionisatoren etter at den er vridd 360°.

Fig. 3 er et tverrsnitt gjennom et sekskantrør med ionisator og kollektar montert i et hus. Fig. 4 er et tverrsnitt gjennom en filtermontasje for et luftvolum på 1.54 m<3>/s. Fig. 5 viser forside-arealet for en seksjon av montasjen, for et luftvolum på 1.54 m<3>/s. Fig. 6 viser forside-arealet på en montasje for et luftvolum på 16.3 m<3>/s. Fig. 7 viser forside-arealet på en montasje for et luftvolum på 54.2 m<3>/s. Fig. 8 viser filtersystemet montert sammen med en typisk tunnel-blåsevifte/forsterkervifte.

Fig. 9 viser en typisk filter-kontakt.

Fig. 10 er et tverrsnitt gjennom et sylindrisk rørf ilter for et luftvolum på 0.22 m<3>/s.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Det elektrostatiske filteret utnytter en rekke med parallelle rør som har en flat "sagtanns"-ionisator som løper langsetter rørets akse. Den flate "sagtanns"-ionisatoren er vridd om sin egen akse, slik at luftstrømmen som går langs røret, bringes til å rotere. Senterlinjen for bladvridningen (sagtannsionisatoren) faller sammen med rørets akse.

Denne rotasjonen får alle partikler i luftstrømmen til å bevege seg mot veggene i røret, på grunn av sentripetalkraft.

Ionisatoren har et annerledes potensiale enn røret. Dette bevirker en korona-utladning mellom ionisatorens tenner og rørveggene. Når partiklene går gjennom denne koronaen, blir de gitt en ladning som har samme potensial som ionisatoren. Dette gir den effekt at partiklene frastøtes fra ionisatoren, og samtidig blir de tiltrukket av veggene i røret. Når de ladde partiklene kommer i kontakt med rørveggene, henger de fast til veggen inntil et tidspunkt hvor ladningene blir fjernet, mens luften fremdeles strømmer med høy hastighet, eller så klumper de seg sammen til en slik størrelse at de blir revet med av luftstrømmen.

Rørene kan være sylindriske, kvadratiske eller sekskantede. Rørene har en vesentlig større dimensjon i forhold til bladets tverr-dimensjon for eksempel kan forholdet mellom rørdimensjon og bladets tverrdimensjon være 10:1. Dersom de er sekskantede, kan de skaleres på en slik måte at de passer til diameteren på en vifte. Sekskantformen tillater også en regulær tettpakking av rørene. Rørene kan så monteres til en tunnel-blåse/jetvifte.

Kraft til filteret leveres direkte fra en høyspennings-kraftforsyning, og denne festes på mekanisk måte. Vanligvis med en bolt direkte gjennom huset, til en høyspennings-koblingsboks.

Rørene kan være laget av et komposittmateriale, mens kollektor-strukturer inne i hvert rør er laget av et elektrisk ledende materiale som er forbundet med elektrisk jord, mens ionisator-strukturen er forbundet med et høyt elektrisk potensiale.

Nærmere omtale av tegningene

Det elektrostatiske filteret i foreliggende oppfinnelse vises i fig. 3.1 denne tegningen er ionisatoren som vises i fig. 1, rotert om sin horisontale akse, se fig. 2, og støttes i posisjon langs kollekterens akselinje av ionisator-støttestag, se fig. 5. lonisator-støttestagene fungerer også som elektrisk kontakt mellom en ionisator og neste tilstøtende ionisator. Fig. 4 er en typisk montasje for et filter som er i stand til å filtrere 1.54 m<3>/s. Fig. 6 viser en typisk montasje for filtrering ved 16.3 m<3>/s. Fig. 7 viser en typisk montasje for filtrering ved 54 m<3>/s.

Fig. 8 er en illustrasjon av jetvifte-filteret montert til en jetvifte.

Fig. 9 er en illustrasjon av kontaktene. Kontaktene er inne i en elektrisk isolert boks. Kablene forbindes så med strømgeneratoren. Fig. 10 viser et typisk tverrsnitt gjennom et sylindrisk rørfilter med en luftstrøm på 0.22 m<3>/s.

lonisator-støttestagene fungerer også som elektrisk kontakt mellom en ionisator og neste tilstøtende ionisator.

Kollektor-seksjonen omfatter sekskantede rør som er montert sammen for å danne en tilnærmet sirkelformet frontflate som kan tilpasses til en sirkulær frontflate på en tunnel-blåsevifte av "jet"- eller "booster"- type.

Hver seksjon er festet til den nærmestliggende seksjon med mekaniske midler. Disse seksjonene blir så innkapslet i et hus som kan fremstilles av brannhemmende komposittmateriale.

De elektriske fastgjøringene går gjennom komposittmaterialet for å føre høyspenning til ionisatoren og kollekteren.

Claims (7)

1. Apparat for filtrering av partikkelformet materiale fra en gass, omfattende minst ett rør med innvendig anbrakt ionisatorstruktur, hvilken ionisatorstruktur omfatter et langstrakt blad som strekker seg langs minst en vesentlig del av røret og har sagtannsform med et høyt antall skarpe tenner plassert regelmessig langs bladets kanter, og hvor bladet er vridd om sin egen langsgående senterlinje,karakterisert ved at apparatet videre omfatter ei jetvifte eller booster vifte for å blåse gass gjennom røret/rørene, at det vridde bladet løper langsetter rørets akse, og at bladet har en tverr-dimensjon som er vesentlig mindre enn en rørdiameter og vridningen er slik at gassen, og følgelig det partikkelformede materialet som følger gassen, gis rotasjon om rørets akse, og at en kollektor-struktur er anordnet langs rørets innvendige overflate, for å motta partikkelmateriale som er elektrisk oppladet.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat senterlinjen for bladvridningen faller sammen med rørets akse.

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat bladets tverr-dimensjon i forhold til rørdimensjonen tilsvarer forholdet 1:10.

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat det minst ene røret er laget av et komposittmateriale, mens kollektor-strukturer inne i hvert rør er laget av et elektrisk ledende materiale som er forbundet med elektrisk jord, mens ionisator-strukturen er forbundet med et høyt elektrisk potensiale.

5. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat det vridde bladet bæres langsetterrørets akse ved hjelp av stag som samtidig fungerer som elektriske ledere for høyspenning til bladet.

6. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat røret har et front-areal som har en av formene sirkelform, sekskantform og kvadratisk form.

7. Apparat ifølge krav 1, omfattende et antall rør med sekskantede frontarealer i regulær tettpakking.