j a k t o d z i a Å‚ a
awno, dawno temu widok dymiących kominów
fabrycznych w zasadzie cieszył: oznaczał, że pra-
Dca wre i coÅ› siÄ™ tam produkuje! Te czasy niestety
minęły. Zakładów przybyło i zaczęło nam brakować
świeżego powietrza.
Troska o świeże powietrze ma już sporą histo-
rię. Pierwszy przepis, dotyczący ochrony czystości
powietrza, został wydany w Anglii w 1273 roku i nie
wynikał z jakichś przemysłowych zagrożeń. Chodziło
o czystość ulic i powietrza, zanieczyszczanego zapa-
chem odchodów końskich i... ludzkich.
Znacznie póz
niej, w poczÄ…tkowym okresie,
urządzenia do oczyszczania gazów dotyczyły gazu
świetlnego, który, pozyskiwany metodą suchej desty-
lacji węgla, zawierał mnóstwo domieszek tak stałych,
Cyklony odpylajÄ…ce
K a z i mi e r z T o p ó r
powietrze oczyszczone
1
jak i gazowych. Niektóre z nich klon. Urządzenie było proste,
były niebezpieczne i przed ale był problem z jego projek-
wpuszczeniem gazu do sieci na- towaniem. Do dziś właściwie
rura wylotowa
leżało je usunąć. Stąd powstała nie istnieje pełna teoria pracy
cała gama różnych filtrów, osad- cyklonu, mimo że zajmowało
ników, pochłaniaczy itp. się tym zagadnieniem wielu
Rozwój przemysłu, wybitnych ludzi. I tak w 1901
wlot
zwłaszcza hutniczego i odlewni- roku firma MAN z Norymbergii
czego, jak również rozwój tech- uzyskała patent na nowy typ
nologii ogrzewania systemami cyklonu, opracowany przez
centralnego ogrzewania, zasila- Ludwika Prandtla, twórcę teo-
nego gorącą wodą z dużych ko- rii tzw. warstwy przyściennej,
tłowni, spowodował wzrost za- odgrywającej istotną rolę
interesowania metodami efek- w pracy cyklonu. Obecnie za
tywnego oczyszczania spalin najbardziej poprawną uważa
zwłaszcza z domieszek stałych: się teorię wirów
spaliny i frakcje
popiołów, sadzy itp. Helmholtza Driessena, która
stałe
Najpierw więc pojawiły pozwala obliczać cyklony z do-
siÄ™ tzw. komory osadnikowe, statecznÄ… dla praktyki przemy-
a więc duże zbiorniki, w których słowej dokładnością.
 zgodnie z prawem Bernoulle- Jak działa taki typowy
go następował spadek prędko- cyklon? Ogólny jego schemat
korpus cyklonu
1
ści zanieczyszczonego powie- ilustruje rysunek . Zanie-
trza i cząstki stałych zanieczysz- czyszczone gazy, np. spalino-
czeń mogły grawitacyjnie opa- we, są wprowadzane stycznie,
dać na dno. Proces ten nie był do cylindrycznej części piono-
zbyt efektywny: uzyskiwano wego, sporych rozmiarów
stopień oczyszczenia na pozio- zbiornika. Taki sposób wpro-
mie 20 25%. JedynÄ… zaletÄ… tych wadzenia spalin powoduje ich
komór była prostota konstrukcji, zawirowanie wokół osi piono-
sekcja stożkowa
niska cena i praktycznie zero wej. Dzięki działaniu sił od-
kłopotów eksploatacyjnych. środkowych, wszystkie cięższe
W 1886 roku nastąpił frakcje, tj. popiół, sadza i inne
istotny postęp: Amerykanin cząstki stałe, koncentrują się
O.M. Merse, pracownik kompa- na ściankach zbiornika i z wol-
nii Knickerboker, uzyskał patent na osuwają się w dół. Stru-
32 na pierwszy przemysłowy cy- mień gazowy wędruje po torze
zanieczyszczenia
śrubowym w kierunku do dołu Im mniejszy promień,
cyklonu, a jego ciśnienie, tempe- tym  przy stałej prędkości
ratura i gęstość różnicują się tak, obwodowej  większa siła od-
że w osi pionowej cyklonu nastę- działywania na drobinki stałe.
puje znaczny spadek tych para- W rezultacie więc zaist-
metrów, a na ściankach ich niała tendencja do budowy
wzrost. W rezultacie oczyszczone baterii cyklonów o stosunkowo
już gazy  w uproszczeniu mó- niewielkich średnicach, co
wiÄ…c  napotykajÄ… na swej drodze znacznie poprawia ich efek-
w dolnej części cyklonu większy tywność.
opór poosiowy i następuje ich Taką typową instalację
zwrot ku górze. Ten skompliko- odpylania sporego kotła ener-
wany przebieg strug gazów jest getycznego przedstawia rys.
2
powodem wspomnianych trudno- . Po wstępnym oczyszczeniu
ści w stworzeniu matematyczne- gazów, w tzw. multicyklonie
go modelu pracy cyklonu. Pręd- (odmiana cyklonów wielokrot-
3
kość obwodowa wirowania jest nych), przechodzą one do ba-
największa na małych promie- terii cyklonów, skąd odprowa-
Cyklon wg patentu
Cyklon klasyczny
niach i maleje w kierunku obwo- dzane sÄ… do komina. A
atwo za-
W. Tuszko
du. M.in. z tego powody cyklony uważyć, że prędkość strugi ga-
mają dolną część stożkową, co powoduje, że zmniej- zów jest wymuszana przez wentylator wyciągowy.
sza się promień wirowania, co daje wzrost prędkości Jest to  jak już wspominałem  bardzo istotny para-
strugi gazów. Zgodnie z elementarnym wzorem na metr pracy cyklonu.
wartość siły odśrodkowej działającej na drobinkę
o masie m:
Odkurzacz cyklonowy od odkurzacza
2
m
tradycyjnego odróżnia
  
F =   ·V
r
a) dłuższa rura ssąca
gdzie: r  promień wirowania,
b) brak worka
V  prędkość obwodowa,
c) odmienny kształt obudowy
m  masa drobinki zanieczyszczenia.
Schemat dwustopniowej instalacji odpylania
kocioł
2
multicyklon MOS
ekonomizer
komin
bateriacyklonów CE
odżużlacz
przenoS
nik
S
limakowy
zawory dozujÄ…ce
33
wentylator wyciÄ…gowy spalin
MINI QUIZ MT
CZYTAM, WI
C WIEM
j a k t o d z i a Å‚ a
4
Interesującą koncepcją budowy cyklonów  po-
twierdzającą fakt, że do dziś nie ma pełnej teorii ich
działania  jest tzw.  cyklon teleskopowy opatento-
wany w USA przez Polaka  dr. inż. Włodzimierza
Tuszko, specjalistę od urządzeń odpylających. Ogólny
3
schemat tego cyklonu przedstawia rys. . Charakter
urządzenia pozostał ten sam: stożkowy zbiornik ze
stycznym wprowadzaniem strugi spalin. Jednakże
 schodkowa budowa daje szereg korzyści, jeśli idzie
o rozkład prędkości obwodowej i spadek temperatury
wzdłuż osi cyklonu. Wynalazek ten potwierdza fakt,
że w dziedzinie cyklonów nie powiedziano jeszcze
ostatniego słowa.
Efektownym zastosowaniem zasady budowy
cyklonów jest słynny odkurzacz Jamesa Dysona,
(1970 r.) znany jako  bezworkowy .
Ogólny widok tego odkurzacza przedstawia fot.
4
. Widać baterię stożkowych cyklonów o małej śred-
nicy, której efektywność  zgodnie z tym, co powie-
dziano wyżej, przewyższa skuteczność jednego, więk-
szego. Nawiasem mówiąc, Dyson przedstawiając hi-
storię swojego odkurzacza  pełną dramatycznych
momentów walki o uznanie wynalazku i uruchomie-
nie produkcji  wspomniał o ponad 5000 prób i ekspe-
rymentów, jakie musiał przeprowadzić, żeby dojść do
obecnych rezultatów. Można to uznać za przyczynek
do prezentowanej w Szkole Wynalazców TRIZ i efektu
działania wektora inercji.
James Dyson przecież nie wymyślił cyklonu;
zrobiono to już ponad 120 lat temu. On jednak pierw-
szy wpadł na pomysł zastosowania zasady działania
potężnego urządzenia przemysłowego do zaprojekto-
wania sprzętu domowego. To też jest godne uwagi
34 osiągnięcie.