175164. lajstromszámú szabadalom • Univerzális ionizációs leválasztó berendezés
3 175164 4 elektródok kialakításában, amelyek mint leválasztó berendezésben nem alkalmazhatók. Az elektrosztatikus leválasztok nagyobb mérvű elterjedését a leírtak szerint következő hátrányos tulajdonságai akadályozzák: nagy méretek és nagy energiafogyasztás; a jobb hatásfok érdekében alkalmazott vékony huzaloknál rendszeres és állandó szikrakisülések, átütések, huzalszakadások következtek be; szalag, profil vagy szórótüske elektródoknál hatásfok csökkenés; alacsony áramlási sebesség; nehézkes tisztítási eljárások; alkalmazási területük éghetetlen, szervetlen anyagokra korlátozódik. A levegő tisztítására vonatkozó másik kutatási főirány alapjaiban, működési elvében ugyancsak az elektrosztatikus leválasztókhoz tér vissza, de célja általában véve nem az ipari technológiáknál keletkező nagy mennyiségű szennyező anyag leválasztása, hanem irodahelyiségek, lakások, vendéglátóipari helyiségek levegőjének tisztításával foglalkozik. Ennek az iránynak reprezentánsai a Clift Pollution Control Ltd, az izraeli Hebrew University — készülékeiket maguk is a klímaberendezések kategóriájába sorolják. Az ionizáció létrehozására itt vékony huzalok szolgálnak, emiatt fennáll a szikrakisülés és az átütés veszélye, azaz a berendezések robbanásveszélyes légtérben nem alkalmazhatók. A leválasztó anyagrészecskék átmérője 0,03—30 /un, 70 %-os leválasztási teljesítménynél, bár a leválasztó anyagok száma az előzőekben tárgyalt hagyományos leválasztókhoz képest lényegesen nagyobb. Kutatásaink alapvető célja az ionizációs jelenségek részletes feltárásán alapuló olyan berendezés kialakítása volt, amely a felsorolt hátrányokat képes kiküszöbölni, s egyaránt alkalmazható ipari technológiák szennyeződéseinek leválasztására és kisebb helyiségek levegőjének tisztítására. Egyúttal arra törekedtünk, hogy a leválasztó rendszer alkalmas legyen gáz, gőz és finom eloszlású porok leválasztására is. Kutatómunkánk első része arra vonatkozott, hogy elméleti úton meghatározzuk különféle geometriai elrendezéseknél a következő függvénykapcsolatokat ill. függvényértékeket: Atmoszférikus levegő esetén az ütközéses ionizáció kialakításához szükséges helyi térerősség nagyságát a levegőben jelenlévő idegen anyagok (gázok, gőzök, porok) befolyását az ionizáció kialakulására és mértékére a maximális térerősséget a görbületi sugár, az elektródtávolság és az üzemi feszültség függvényében, valamint görbületi sugár alakulását az üzemi feszültség és az elektródtávolság függvényében, elektródtávolságot az üzemi feszültség függvényében, továbbá a térerősség alakulását az irányvektor mentén és az ionizációs térszög nagyságát befolyásoló tényezőket. A vizsgált geometriai elrendezések a következők voltak: koncentrikus hengerek, koncentrikus félhengerek, koncentrikus gömbök, koncentrikus félgömbök, gömbsík, gömbhenger, gömb forgási paraboloid, hengersík. A kísérletek az alábbi eredményekre vezettek: Legkisebb ionizációs feszültségre a koncentrikus gömb (félgömb) elrendezésű rendszernél van szükség. Ennél az elrendezésnél az ionizációs térerősség értéke gyakorlatilag nem függ az elektródtávolságtól, lavina hatás (átütés) bekövetkezésével egyáltalán nem kell számolni. Az irányvektor menti térerősség viszont rendkívül gyorsan csökken, A térerősség irányvektor menti alakulása koaxiális hengerek esetén a legkedvezőbb, a gyakorlatban viszont az ideális helyzet meg sem közelíthető. Emiatt megkerestük a számbavehető elrendezések közül azt, amely ebből a szempontból leginkább megfelelő. Számításaink szerint az optimális megoldást a gömb (félgömb) - forgási paraboloid adja. Az ionizációs feszültség itt is alacsony, levihető 1000 V körüli értékig és lavina hatás (átütés) nem következik be. Kutatásaink további célja egy olyan ionizációs elven működő leválasztó ionizációs kamra megvalósítása volt, melyből multiplikálással létrehozhatók különféle elrendezésű leválasztó rendszerek. Az ionizációs kamrákból kialakított rendszerek alkalmasak pl. a kísérleti fázisban az ionizációs terek átfedésének vizsgálatára, az ionizációs polaritások váltakoztatására, fennáll az egyedi elektronikus vezérlések lehetősége. Ez az ionicáziós kamra a fentiek szerint egy IO"5,10-6 m görbületi sugarú csúcs és egy vele szembenálló forgási paraboloid. Az 1, a b c és d ábrák a berendezés elektródjainak elhelyezését valamint a forgási paraboloidon elhelyezett szigetelő abszorbens és a szitával rögzített katalizátor elhelyezését ; 2,a és b ábra a leválasztó multiplikálását; 3 ábra a berendezés kapcsolását ábrázolja. A találmány szerinti leválasztó ionizációs kamra működésének lényege az, hogy a leválasztó egység 1 és 2 elektródjaira kapcsolt 1-10 kV közötti feszültség hatására a pontszerű elektródon (tűhegy) a villamos tér torzulása következtében ionizációs zóna alakul ki. A villamos tér a csúcs közvetlen közelében rendkívül nagy (600-800) kV/cm az igen kicsiny görbületi sugár következtében. A töltéshordozók a térerősség vonalak mentén becsapódnak a 2 elektród felületére. Ha finom eloszlású porral szennyezett levegőt vezetünk be a leválasztó egységbe az 1 elektródra merőlegesen, az igen nagy számban jelenlévő töltéshordozók „ráülnek" a porszemcsékre, s velük együtt az elektródra vágódnak. Gáz- gőzszennyezések esetén is lejátszódhat ez a folyamat, azonban itt elképzelhető maguknak a szenynyező anyagoknak a feltöltődése is. Ezt megelőzően a bejutó nagyobb cseppek a bombázó töltéshordozók közegében előbb kisebb részekre szakadnak, azaz porlasztás - vagy adott esetben az ellentétes folyamat, koagulálás jön létre. Az l.a ábrán bemutatott ionizációs kamrák paraboloid felületű 2 elektródja fémből készült. Ez a 2 elektród 4 felülete papírral vágy egyéb szigetelőanyaggal van bevonva (PVC, teflon, polietilén, üveg, zománc stb.) így a tisztítás némely szennyező esetén nagymértékben egyszerűsödik (1. b ábra), emellett az ionizációs kamra erős maró anyagoknál is előnyösen használható. Az 1 elektród beállítására szolgál a 3 szabályozó elem. A leírt leválasztó ionizációs kamra (szigetelőanyag bevonattal vagy anélkül) gőz, finom eloszlású por, aerosol alakú szennyező anyagokat képes a levegőből kicsapatni. Gáz szennyezők esetén - tekintettel arra, hogy a gázok az ellenelektrddra nem tapadnak fel, s leválasztásuk csak lekötéssel vagy megsemmisítéssel oldható meg - a paraboloid 2 elektród 4 felületét abszorbens anyaggal (pl. faszén) vonjuk be. (l.c.ábra) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
