UA72499C2 - Спосіб та пристрій для виділення матеріалів в формі часток та/або капель з газового потоку - Google Patents

Abstract

Винахід стосується способу та пристрою для виділення матеріалів у вигляді часток та/або крапель з потоку газу, в якому потік газу направляють через колекторну камеру з заземленими зовнішніми стінками і в якому на вістря виходу іонів, які розташовані в колекторній камері, подають високу напругу, створюючи таким чином іонний потік з вістря виходу іонів, який йде на збиральні поверхні з виділенням необхідних матеріалів з потоку газу. Цей винахід характеризується тим, що електропровідні збиральні поверхні електрично ізольовані від зовнішніх корпусів. На збиральні поверхні подається висока напруга постійного струму зі знаком, протилежним тій високій напрузі, що подається на вістря виходу іонів. При цьому електрична ізоляція виготовлена з акрилонітрил-бутадієн-стиролу, а електропровідна поверхня містить тонкий шар хрому, розташований на шарі ізоляції.

Description

У деяких галузях промисловості важко знайти місце, необхідне для обладнання за методом іонного потоку.

Метою цього винаходу є створення способу і пристрою, за допомогою яких з потоку газу можна виділяти речовини у вигляді часток та/або крапель, і можна радикально зменшити витрати електроенергії і поліпшити способи відокремлення матеріалу часток, зібраного на збиральних пластинах.

У способі згідно з винаходом забруднення виділяються з потоку газу пушпульним методом, який характеризується тим, що електропровідні збиральні поверхні електрично ізольовані від зовнішніх корпусів, і тим. що на збиральні поверхні подається висока напруга, причому ця висока напруга постійного струму має знак. їі протилежний знаку високої напруги, що подається на вістря виходу іонів. У порівнянні з відомим методом іонного потоку, описаним вище, різниця полягає у тому, що спосіб згідно з винаходом між вістрями виходу іонів і стінками колекторної камери включає електричне поле як додаткову енергію. При подаванні високої напруги на збиральні поверхні електричне поле утворюється в передній частині збиральної поверхні, притягуючи іони з протилежними знаками і частки, заряджені протилежним електричним зарядом, до збиральної поверхні. Вищевказаним пушпульним методом досягають кращого ступеня сепарації, так що вістря виходу іонів не треба розміщати на кільцях, а можна приєднати безпосередньо до кріпильного стрижня.

При використанні способу згідно з винаходом робоча напруга зменшується до 1/3 -1/4 відносно відомому способу, показаному на фіг.2. У той же час значно, навіть до 1/3, зменшуються витрати на одержання тієї ж самої кількості повітря і того ж ступеня чистоти.

Ще однією метою винаходу є створення пристрою для реалізації способу згідно з винаходом, описаним вище. Пристрій згідно з винаходом характеризується тим, що електропровідні збиральні поверхні електрично ізольовані від зовнішніх корпусів, і тим, що на збиральні поверхні з джерела напруги подається висока на- пруга, причому ця висока напруга постійного струму має знак, протилежний високій напрузі, що подається на вістря виходу іонів. В одному з варіантів реалізації винаходу між електричною ізоляцією і зовнішнім корпусом є порожнина.

Далі винахід описується більш докладно з посиланнями на додані креслення, на яких: на фіг. 1 показане обладнання відомої технології, що використовується у методі іонного потоку; на фіг. 2 показаний спосіб відомої технології для очищення газу за допомогою методу іонного потоку; і на фіг. З показана конструкція і принцип дії сепараційного пристрою згідно з винаходом.

Креслення 1 і 2 були описані вище. Рішення згідно з винаходом описується далі з посиланнями на креслення фіг.3, на якому показане обладнання згідно з винаходом.

На фіг. З показаний сепараційний пристрій згідно з винаходом, його конструкція і принцип дії. На кресленні показаний вихідний патрубок 2 для очищеного газу, заземлений зовнішній корпус 5 і кріпильний стрижень 6 під напругою, який містить декілька вістер 7 виходу іонів.

Крім того, на кресленні показані іонні пучки 11 і потік газу 15. Далі на кресленні показаний повітряний проміжок 16 між зовнішнім корпусом 5 колекторної камери та шаром електричної ізоляції 17, і електропровідна поверхня 18 на внутрішній поверхні шару електричної ізоляції 17. Шар електричної ізоляції 17 приєднаний до зовнішнього корпуса 5 за допомогою кріпильних засобів 21. На електропровідну поверхню 18 подається напруга постійного струму зі знаком (на кресленні - позитивним), протилежним знаку високої напруги, що подається на вістря 7 виходу Іонів (на кресленні - негативному). Таким чином, напруги мають протилежні зна- ки, наприклад, позитивний для вістер 7 виходу іонів і негативний для електропровідної поверхні 18, або негативний для вістер виходу іонів і позитивний для електропровідної поверхні. Напруга вістер 7 виходу іонів суттєво дорівнює напрузі на збиральній поверхні, тобто на електропровідній поверхні 18, але можна використовувати напруги і різних значень. Перевагою рівних значень напруги є більш проста конструкція джерел високої напруги. При рівних значеннях напруги також одержують кращі результати очищення.

Крім того, на фіг. З показана заряджена позитивно область 19 біля передньої частини електропровідної поверхні 18; область 19 має позитивний заряд, оскільки на поверхню 18 подається позитивна висока напруга.

Коли заряд електропровідної поверхні 18 змінюється на протилежний, тобто, в цьому випадку, стає негативним, зібрана речовина звільняється і падає у канал виходу (позиція 9 на фіг. !)) внизу колекторної камери в міру того, як електричне поле звільняє зібрані частки. Таким чином, у пристрої згідно з винаходом не потрібні вібраційні пристрої. Проте їх можна використовувати при необхідності. Найпростіше очищення збиральних поверхонь здійснюється автоматично шляхом промивання рідиною, причому в цьому випадку можна запрограмувати бажаний інтервал очищення і час очищення. При промиванні рідиною очищувальна рідина надходить з нагнітальної труби 20 і в міру протікання по збиральній поверхні 18 видаляє зібрані частки з поверхні 18. При необхідності в очищувальному засобі можна також використовувати, наприклад, дезінфікуючий засіб.

Як показано вище, шляхом зміни заряду провідних збиральних поверхонь 18 зібрану речовину або змушують залишатися на поверхнях, або змушують відокремлюватися від них. Напруги, що використовуються в цьому пристрої, дорівнюють приблизно 10 - б0кВ, краще приблизно 30 - 40КВ, а струм - приблизно 0,05 - 5,0МА, краще приблизно 0,1 - 3,0мА.

Електричною ізоляцією 17, розташованою на збиральній поверхні 18 під напругою і показаною на фіг. 3, може бути скло, пластмаса або який-небудь інший подібний матеріал, що ізолює високу напругу; краще, якщо ізоляцією 17 є акрило-нітрил-бутадієн-стирол.

Далі, електропровідний плоский шар, показаний на фіг. З і розташований на електричній ізоляції 17, виготовлений з металу, наприклад, у вигляді тонкої металевої пластини або плівки на шарі ізоляції, або з дротяної сітки, розташованої частково або цілком на шарі ізоляції чи усередині нього. Найкращим є випадок, коли електропровідна частина містить твердий шар хрому, розташований на шарі ізоляції й утворений шляхом металізації випарюванням у вакуумі. Також можна використовувати й інші методи металізації, методи, подібні наклеюванню металевої плівки, та інші способи прикріплення.

За допомогою способу згідно з винаходом навіть дуже маленькі тверді частки у вигляді часток і крапель рідини можуть бути раціонально видалені з потоку газу. Обробляння газу відбувається в камерах, каналах або трубчастих конструкціях, в яких газ направляється до іонного пучка. Іонний пучок створює рушійну силу на матеріал, що збирається, у напрямку збиральної поверхні, і одночасно заряджає частки як електричну ємність.

Електричне поле з протилежним знаком, створене на збиральній поверхні, притягує частки або матеріали у вигляді крапель до збиральної поверхні. Таким чином, мають місце рушійна сила іонного пучка і сила притя- гання електричного поля для видалення часток з потоку газу.

У способі згідно з винаходом процес іонізації може бути таким, що створюються як негативні іони, так і позитивні іони.

Іонно-пучкове обладнання згідно з винаходом може бути встановлене, наприклад, у лабораторіях з генетичних досліджень, і в ньому можна звільняти частки діаметром менш їнм з ниток ДНК. У цих лабораторіях традиційні електрофільтри не працюють задовільним чином, оскільки частки нанометрового розміру не можуть бути електрично заряджені.

Очищення газу згідно з винаходом звичайно здійснюється при очищенні повітря, але іншими дуже придатними галузями використання також є ізолятори в лікарнях, операційні, заводи з виробництва мікрочипів, і повітрозбірники в таких приміщеннях, де треба виключити можливість використання біологічної зброї.

Таким чином, галузі застосування винаходу можуть включати всі приміщення та очищення вхідного і відпрацьованого повітря. За допомогою способу згідно з винаходом можливе очищення повітря при розмірі часток і крапель 1нм - 100000нм, а також постійне очищення повітря також при промиванні збиральних повер- хонь, коли напругу на збиральній поверхні можна відключити, якщо режим промивання вимагає великої кількості рідини.

Крім того, спосіб згідно з винаходом можна використовувати в різних очисних пристроях для газу і димового газу, наприклад, в очисному обладнанні, заснованому на сучасних фільтрах, циклонах, електричних фільтрах, роздільниках речовин, або у методі іонного пучка. Стандартні варіанти цього способу придатні для очищення повітря в домашніх і офісних приміщеннях.

За допомогою способу згідно з винаходом можна здійснювати сепарацію часток діаметром від одного нанометра до сотень мікрометрів. Перешкодою для сепарації не є ні сила тяжіння, ні електрична ємність часток. Газ можна очистити до стану чистого газу для частини часток з різними розмірами.

Для фахівця у цій галузі очевидним є те, що спосіб і пристрій для видалення речовин у вигляді часток та/або крапель з потоку газу не обмежуються описаним вище прикладом, але грунтуються на нижченаведеній формулі винаходу. дет

Й Що ! з. і со М К- ран ну ШЕ

Н дай йо Я Ше Н

Є вв ЦИ й -й г Т і І і---х

Ї - й ш | С

ІВ 7 ГІ і Ї / ЕЙ 1 с: зн ше

ОО ЯК

ЯМ НН Й Р! пат, р шк: ШНШ ш ! її В ; ит»

Шен у | ТІ я я ПІН,

ОКО

СЯ дюн

Ма й ; маше

Я х і ї Н ше а ДН НІ НО В

Яшщнщо х. х п НІ З

А и яти

Н ання

М АЖ що СЕЛ ща ся 1 в ще

Ки

Кв. ії

Й - ! Є з Пе

Ко рр т НІ Й КІ и і, А ! Ж ши ит мА тт я ре Х сис Й и Ше ши я щі ій | я ши ! - те : ши У и ! ше гг

Ні

М 19 Ї ; - що У а

І. Пе

К г о 20 вер

Де в ях АВ м. (ех, й 5

У | зд й шин І щ-А-- Що вен ї 5 - 7 щ --13

Бі А гія Ши -ь16

Ше І ш-йв Би Л, а ун ! ШЕ пен -р : ! ши.

ГА жк М

Е, | А ; щи т

У

Рів. 3