PROCEDIMIENTO Y PROCESO PARA SEPARAR MATERIALES EN FORMA DE PARTICULAS Y/O GOTAS DE UN FLUJO DE GAS.

Procedimiento para separar materiales en forma de partículas y/o gotas de un flujo de gas,

especialmente partículas y/o gotas con un diámetro de un nanometro a unas pocas docenas de nanometros, procedimiento en el cual

- el flujo de gas (15) se dirige a través de una cámara de captación cuya pared exterior (5) está puesta a tierra,

- se dirige alta tensión a las puntas de generación de iones (7) dispuestas en la cámara de captación de forma que se logra un haz de iones (11) desde las puntas de generación de iones (7) hacia una superficie de captación (18), separando los materiales deseados del flujo de gas,

- la superficie de captación (18) que conduce la electricidad está eléctricamente aislada de la pared exterior (5) de la cámara de captación sustancialmente sobre todo el área de dicha superficie de captación (18), y

- se dirige alta tensión con signo opuesto de corriente continua al de la alta tensión dirigida a las puntas de generación de iones hacia la superficie (18),

caracterizado porque la superficie de captación (18) que conduce la electricidad es una capa, tal como una tela metálica, dispuesta total o parcialmente sobre la superficie interior de una capa de aislamiento (17) o dentro de la capa de aislamiento (17)

Procedimiento y proceso para separar materiales en forma de partículas y/o gotas de un flujo de gas.

La presente invención se refiere a un procedimiento para separar materiales en forma de partículas y/o gotas de un flujo de gas, procedimiento en el cual el flujo de gas se dirige a través de una cámara de captación, cuyas paredes externas están puestas a tierra; y procedimiento en el cual se dirige alta tensión a las puntas de generación de iones dispuestas en la cámara de captación de forma que se logra un haz de iones que separa los materiales deseados del flujo de gas hacia las paredes, que funcionan como superficies de captación. El procedimiento de la invención está definido por las características de la reivindicación 1. La invención también se refiere a un dispositivo para aplicar dicho procedimiento, estando dicho dispositivo definido por las características de la reivindicación 5.

Actualmente, en sistemas de depuración de gas y para separar partículas de un flujo de gas, se usan filtros, ciclones o procedimientos eléctricos, tales como filtros eléctricos o un procedimiento de corriente de iones.

Procedimientos y dispositivos para separar partículas o gotas de un flujo de gas son conocidos de los documentos DE1471620A1 y DE19751984A1.

Cuando se usan filtros, la velocidad del gas en circulación se tiene que mantener baja para filtros de material textil o de metal, porque un aumento de la velocidad genera una gran resistencia al aire. Además, la resolución de los filtros disminuye junto con el aumento de la velocidad. Por ejemplo, con micro-filtros, la velocidad del flujo de gas es principalmente inferior a 0,5 m/segundo. Además, no es posible lograr buenos resultados de limpieza con las técnicas conocidas cuando hay implicadas partículas de categoría nanométrica (es decir, partículas cuyo diámetro sea de un nanometro a unas pocas docenas de nanometros).

El funcionamiento de los ciclones está basado en la disminución de la velocidad del flujo de gas de forma que las partículas pesadas del flujo de gas caen al órgano de captación. Por tanto, los ciclones son aplicables para la separación de partículas pesadas, debido a que tienen una elevada velocidad de caída.

En los filtros eléctricos, la separación de partículas del gas se lleva a cabo en placas de captación o en las superficies interiores de tuberías. La velocidad del gas en circulación en los filtros eléctricos tiene que ser generalmente inferior a 1,0 m/segundo, siendo las recomendaciones de los fabricantes de 0,3-0,5 m/segundo. El motivo de una baja velocidad de flujo de gas es que una velocidad de flujo mayor libera las partículas acumuladas sobre las placas, produciendo una considerable disminución de la resolución. El funcionamiento de los filtros eléctricos está basado en la carga electrostática de las partículas. Sin embargo, no es posible cargar eléctricamente las partículas de categoría nanométrica. Además, no todos los materiales se cargan eléctricamente, como, por ejemplo, el acero inoxidable.

En los filtros eléctricos, se tiene que usar una baja velocidad del flujo de gas debido a la etapa de limpieza de las placas de captación. Cuando se limpian las placas, se dirige una corriente de aire a las placas, liberando el material en partículas captado. La intención es que sólo la menor cantidad posible de material en partículas liberado de las placas durante la etapa de depuración vuelva al gas en circulación. Con una velocidad baja del flujo de gas es posible lograr que las partículas permitidas pasen a su través.

La técnica conocida se describe a continuación en referencia a los dibujos adjuntos, en los que

la fig. 1 muestra el equipo usado en el procedimiento de corriente de iones según la técnica conocida; y

la fig. 2 muestra un procedimiento de la técnica conocida para depurar el gas con el procedimiento de corriente de iones.

En la figura 1 se muestra un equipo para la depuración de gas según la técnica conocida. El equipo mostrado comprende una entrada 1 para el gas entrante que se va a depurar, una salida 2 para el gas depurado, un cable 3 de tensión, un aislante 4, una cámara de captación 5 puesta a tierra, una varilla de sujeción energizada 6, que comprende varias puntas de generación de iones 7, una disposición 8 de vibrador, un canal de recuperación 9 para las partículas captadas y una fuente 10 de voltaje.

En la fig. 1, por ejemplo, el aire que entra en un edificio o el aire que se va a reciclar se dirige hacia la cámara de captación 5 para su depuración. El aire que se va a depurar entra en la cámara de captación 5 a través de la entrada 1, asciende hacia arriba y, después de su depuración, sale a través de la salida 2. La depuración se lleva a cabo ionizando el gas con las puntas de generación de iones 7 dispuestas en la varilla de sujeción energizada 6 y conectada a la fuente 10 de voltaje mediante el cable 3 de tensión, siendo la fuente 10 de voltaje capaz de dirigir alta tensión positiva o negativa (como en la figura) a la varilla 6 de sujeción.

En otras palabras, una corriente de iones se dirige al gas, bien positiva o negativa, y los iones y partículas cargadas, así como las partículas no cargadas, se llevan hasta la superficie de captación 5 junto con la corriente de iones. Las puntas de producción de iones 7 se dirigen hacia la cámara de captación 5 puesta a tierra, que actúa como la superficie de captación para las partículas. La cámara de captación 5 está aislada de las piezas energizadas 6, 7 por el aislante 4. Las puntas de generación de iones 7 están alimentadas por un voltaje de aproximadamente 70-150 kV y la distancia entre las mismas y la cámara de captación 5 está dispuesta de forma que se genera un efecto de corriente de iones cónica, de forma que las partículas cargadas y no cargadas se llevan hacia la pared de la cámara de captación 5 y se adhieren a la misma debido a la diferencia de carga entre la carga 0 de la pared de la cámara de captación 5 y la carga de la corriente de iones. La distancia entre las puntas de generación de iones y la pared 5 de captación es, típicamente, de 200 - 800 mm.

La figura 1 muestra además la disposición 8 de vibrador para depurar la cámara de captación 5 mediante vibración. La disposición de vibrador está diseñada de forma que se hace vibrar la cámara, las partículas captadas caen y salen a través del canal de recuperación 9. La sustancia captada también se puede eliminar mediante aclarado con a-gua.

El procedimiento de corriente de iones está caracterizado por un efecto corona logrado por el elevado voltaje, de forma que la intensidad de la tensión aumenta tanto que se genera un efecto de corriente de iones desde las puntas de generación de iones hacia la estructura puesta a tierra deseada. Para cada aplicación de separación de gas es necesario un número de puntas de generación de iones que se calculará independientemente. El procedimiento de haces de iones se ha descrito más detenidamente, por ejemplo, en la publicación de patente EP-424335.

En la figura 2 se ha presentado una solución para la depuración de gas en una cámara de captación con la ayuda de un procedimiento de corriente de iones según la técnica conocida. La figura muestra una salida 2 para el gas depurado, una cámara de captación 5 puesta a tierra y una varilla de sujeción energizada 6, que comprende varias puntas de generación de iones 7. Además, la figura muestra la corriente de iones 11, las acumulaciones 12, 13 y 14 de partículas en la cámara de captación 5 y el flujo de gas 15. Las soluciones de las figs. 1 y 2 están caracterizadas por la posición de las puntas de generación de iones en anillos 22, con cuya ayuda la distancia entre las puntas de generación de iones y la superficie de captación se hace menor.

Especialmente en la industria, en la que se tienen que separar varios kilogramos de sustancia de grandes flujos de gas en un segundo, el equipo de haces de iones es relativamente grande, específicamente debido al gran voltaje usado.

En diversas líneas industriales es difícil encontrar el espacio necesario para el equipo del procedimiento de corriente de iones.

El objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo con los cuales se pueden separar materiales en forma de partículas y/o gotas del flujo de gas, la necesidad de energía puede disminuir radicalmente y los procedimientos para despegar el material en partículas acumulado en las placas de captación se pueden mejorar.

En...

1. Procedimiento para separar materiales en forma de partículas y/o gotas de un flujo de gas, especialmente partículas y/o gotas con un diámetro de un nanometro a unas pocas docenas de nanometros, procedimiento en el cual

- el flujo de gas (15) se dirige a través de una cámara de captación cuya pared exterior (5) está puesta a tierra,

- se dirige alta tensión a las puntas de generación de iones (7) dispuestas en la cámara de captación de forma que se logra un haz de iones (11) desde las puntas de generación de iones (7) hacia una superficie de captación (18), separando los materiales deseados del flujo de gas,

- la superficie de captación (18) que conduce la electricidad está eléctricamente aislada de la pared exterior (5) de la cámara de captación sustancialmente sobre todo el área de dicha superficie de captación (18), y

- se dirige alta tensión con signo opuesto de corriente continua al de la alta tensión dirigida a las puntas de generación de iones hacia la superficie (18),

caracterizado porque la superficie de captación (18) que conduce la electricidad es una capa, tal como una tela metálica, dispuesta total o parcialmente sobre la superficie interior de una capa de aislamiento (17) o dentro de la capa de aislamiento (17).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el procedimiento se usa un voltaje de 10-60 kV, preferiblemente de 30-40 kV, y en el procedimiento se usa una corriente de 0,05-5,0 mA, preferiblemente de 0,1-3,0 mA.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la carga eléctrica de la superficie (18) que conduce la electricidad se cambia, de forma que la sustancia acumulada sobre las paredes está hecha para despegarse de las superficies de las paredes.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la sustancia acumulada sobre las paredes se elimina mediante aclarado de la superficie de captación (18) con líquido.

5. Dispositivo para separar materiales en forma de partículas y/o gotas de un flujo de gas, especialmente partículas y/o gotas cuyo diámetro varía de un nanometro a unas pocas docenas de nanometros, comprendiendo el dispositivo

- una entrada (1) para el aire entrante que se va a depurar;

- una cámara de captación cuya pared exterior (5) está puesta a tierra;

- una salida (2) para el gas depurado;

- una fuente de voltaje (10) con actuadores;

- un elemento de sujeción energizado (6) en el que se han dispuesto puntas de generación de iones (7)

y dispositivo en el cual

- se dirige alta tensión a las puntas de producción de iones (7) proporcionando un haz de iones (11) desde las puntas de generación de iones (7) hacia la superficie de captación (18),

- la superficie de captación (18) que conduce la electricidad está eléctricamente aislada de la pared exterior (5) de la cámara de captación mediante un aislamiento eléctrico; y

- se dirige alta tensión con signo opuesto de corriente continua al de la alta tensión dirigida a las puntas de generación de iones (7) desde la fuente de voltaje (10) hacia la superficie de captación (18),

caracterizado porque la superficie de captación (18) que conduce la electricidad es una capa, tal como una tela metálica, dispuesta total o parcialmente sobre la superficie interior de una capa de aislamiento (17) eléctrico o dentro de la capa de aislamiento (17).

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque hay un hueco de aire (16) proporcionado entre la capa de aislamiento (17) eléctrico y la cámara de captación (5).

7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque la capa de aislamiento eléctrico de las superficies de captación (17) es vidrio, plástico o un material similar de aislamiento de alta tensión.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5-7, caracterizado porque dicho aislamiento (17) es acrílico-nitrilo-butadieno-estireno (ABS).

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5-8, caracterizado porque dicha superficie de captación (18) que conduce la electricidad está hecha de metal.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque la superficie de captación (18) es una fina capa metálica que se proporciona sobre el aislamiento (17) usando metalización por evaporación al vacío.