Elektrostatischer Gasreiniger Das Erzielen eines optimalen Wirkungsgrads eines elektrostatischen Gasreinigers wird dadurch erschwert, dass sich die erforderlichen elektrischen Bedingungen mit der Art des durch den Gasreiniger hindurchtre tenden Staubs oder Gases verändern. Es ist daher nicht immer möglich, bestimmte Bedingungen für die Steuerung im voraus festzulegen, und die Steuerung auf der Primärseite der Hochspannungsanlage ist nicht völlig zufriedenstellend.
Eine elektrische Gasreinigungsanlage besteht ge wöhnlich aus einem veränderlichen Netzspannungs- wandler, z. B. aus einem Stufentransformator, dessen Ausgangsspannung einem Hochspannungstransfor mator zugeführt wird, der Spannungen bis zu 75 kV oder höher liefern kann. Diese Hochspannung wird einem Gleichrichter zugeführt, der ein mechanischer, statischer oder Röhrengleichrichter sein kann oder irgendein anderer Hochspannungsgleichrichter an sich bekannter Art, dessen Ausgang mit den Entladungs elektroden des Gasreinigers verbunden ist.
Gewöhnlich nimmt, wenn die Eingangsspannung der elektrischen Anlage erhöht wird, der Mittelwert der den Entladungselektroden zugeführten Spannung zunächst zu, bis ein Punkt erreicht ist, an dem eine weitere Erhöhung der Eingangsspannung zu einer un- proportionalen Zunahme des Stroms führt. Die den Entladungselektroden des Gasreinigers zugeführte Spannung steigt an dieser Stelle dann nicht mehr wei ter an und nimmt meistens sogar ab.
Dieses Verhalten kann noch ausgeprägter gestal tet werden, wenn ein geeignet hoher Ohmscher Wider stand oder Scheinwiderstand in die Leitung zwischen dem Gleichrichter und dem Gasreiniger geschaltet wird.
Der Höchstwert des Mittelwerts der Sekundär spannung kann sich je nach der Art des Staubs und des Gases im Gasreiniger und der Gasreinigerbela- stung innerhalb weiter Grenzen ändern.
Der Erfindungsgegenstand ist ein elektrostatischer Gasreiniger, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er mit einer selbsttätigen Regelvorrichtung versehen ist, welche von einer von der Wirksamkeit des Reinigers abhängigen Spannung gesteuert wird und die Elektro- denspannung derart regelt, dass sie in einem Bereich, der ihren maximalen Wert enthält, bleibt.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung wer den nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine graphische Darstellung, welche die Veränderung der den Entladungselektroden eines Gas reinigers zugeführten Sekundärspannung (Es) in Ab hängigkeit von der Eingangsspannung (E) zeigt, Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der RQgeleinrichtnug, Fig. 3 ein Teilschaltbild eines ersten Beispiels,
Fig. 4 ein Teilschaltbild einer anderen Ausfüh- rungsform der Steuerungsschaltanordnung, Fig. 5 ein Schaltbild für die Anzeige der Span nung der Entladungselektroden an einem entfernten Schaltbrett ohne Gefährdung durch Hochspannung, Fig. 6 ein Schaltbild für die Anzeige der Hoch spannung am Reiniger und Fig. 7 ein Schaltbild für eine Begrenzung des der Steuerungsschaltanordnung zugeführten Stroms auf einen bestimmten Wert.
Wie sich aus Fig. 1 ergibt, nimmt, wenn die Ein gangsspannung E zum Eingangstransformator zu nimmt, der Mittelwert der den Entladungselektroden zugeführten Spannung E; vorerst ebenfalls zu, was durch den Ast<I>a</I> bis zum Punkt<I>b</I> der Kurve dar gestellt ist, von dem weg eine weitere Erhöhung der Eingangsspannung E keine Veränderung im Mittel wert der Elektrodenspannung Es verursacht, sondern eine unproportionale Zunahme des Stroms stattfindet, während eine weitere Erhöhung, wie der Kurvenast c zeigt, ein Abfallen des Mittelwertes der den Elektro den zugeführten Spannung Es verursacht.
Wie Fig. 2 zeigt, ist eine Spannungsquelle mit der Spannung E an einen Hochspannungstransformator <I>T</I> gelegt, dessen Sekundärwicklung<I>t2</I> eine Spannung E' von beispielsweise 75 kV an einen Gleichrichter X liefert, der von beliebiger, an sich bekannter Art, bei spielsweise ein mechanischer, statischer oder Röhren gleichrichter sein kann. In der Zeichnung ist ein me chanischer Gleichrichter dargestellt, dessen Ausgang über eine Impedanz Z mit der Entladungselektrode e des Gasreinigers P verbunden ist, während das Gas reinigergehäuse geerdet und der Gleichrichter X über ein Milliamperemeter <I>MA</I> mit der Erde verbunden ist.
In die Leitung ! I zur Elektrode ist ein hoher Ohm- scher oder Scheinwiderstand Z als Impedanz geschal tet und von einem Punkt zwischen der Impedanz Z und der Elektrode e führt ein Nebenschlussstromkreis, in dem sich ein hoher Widerstand Rin Reihe mit einem Spannungsteiler PD befindet, nach Erde.
Der Abgriff am oberen Teil des Spannungsteilers PD ist einem Regelgerät I zugeführt, das ein Potentiometer enthalten kann, welches Gerät einen Messteil aufweist, der die Spannung E6 durch die Betätigung eines Kom pensationsmechanismus in an sich bekannter Weise misst und welches Gerät zusätzlich mit einem Geber zur Übertragung der Messgrösse ausgerüstet sein kann.
Das von einer Spannungsquelle U gespeiste Re gelgerät 1 empfängt eine Teilspannung, die von den Veränderungen der den Entladungselektroden des Gasreinigers zugeführten Sekundärspannung abhängig ist. Infolge der von Zeit zu Zeit auftretenden Über schlägen zwischen den Elektroden des Reinigers, weist die Elektrodenspannung Es kurzzeitige, aber starke Schwankungen auf. Damit diese Schwankungen kei nen beträchtlichen Einfluss auf das Regelgerät aus üben, besitzt das Messgerät eine grosse Zeitkonstante von der Grössenordnung einer Sekunde, so dass das Messgerät auf den Mittelwert der Elektrodenspannung E, anspricht.
Der Kompensationsmechanismus des Regelgerätes steuert über einen Schalter SS ein Relais R1, das seinerseits entsprechend Fig. 3 oder 4 einen zur Regelung der Spannung E dienenden, vom Netz AC gepeisten Motor M steuert.
Das Reglergerät wirkt derart auf den Schalter SS, dass, wenn die Spannung E' an der Entladungselek trode zunimmt, der Schalter<I>SS</I> geschlossen wird. Wenn keine Zunahme der Spannung Es vorhanden ist, das heisst, wenn die Spannung konstant ist oder abnimmt, wird der Schalter<I>SS</I> geöffnet. Mit Rück sicht auf die Fig. 1 ist der Schalter<I>SS</I> geschlossen, wenn die Spannung von<I>a</I> bis<I>b</I> wandelt, und dann geöffnet von b bis c. Wandelt die Spannung in ent gegengesetzter Richtung, so wird der Schalter<I>SS</I> von c bis<I>b</I> geschlossen und von<I>b</I> bis<I>ä</I> geöffnet.
Wie Fig. 3 zeigt, steuert der Schalter<I>SS</I> das Re lais R1, das einen Arbeitskontakt R1C1 und einen Umschaltkontakt R 1 C2'R 1C3 aufweist. Zwei Relais R2 und R3 werden durch die Kontakte TS2 und TS3 eines Zeitschalters TS gesteuert, von welchen Relais jedes einen Arbeitskontakt R2C bzw. R3C im Stromkreis des Regelmotors M aufweist.
Der Zeit schalter TS ist derart eingestellt, dass alle 29 bis 32 Sekunden der Kontakt TS3 während 2 bis 3 Sekun den geschlossen wird und dass 1 bis 2 Sekunden nach seiner Öffnung der Kontakt TS2 während 1 bis 2 Sekunden geschlossen wird. Nachher bleiben beide Kontakte TS2 und TS3 während etwa 25 Sekunden geöffnet und dann beginnt wieder die Schaltperiode mit dem Schliessen des Kontaktes TS3. Jedes der Re lais R1, R2 und R3 wird von einer gesonderten Stromquelle S erregt.
Der Umschaltkontakt des Re lais R 1 steuert ein Relais R4 mit einem Ruhekontakt R4C1 und einem Arbeitskontakt R4C2 im Strom kreis des Regelmotors M. Das Relais R4 wird beim Schliessen des Ruhekontaktes R 1C3 durch die Ent ladung eines Kondensators C erregt, der von einer Gleichstromquelle S beim Anziehen des Relais R 1 über dessen Kontakt R 1C2 aufgeladen wird. Die Erregungszeit des Relais R4 wird durch die Kapazität des Kondensators C und durch die Einstellung des Widerstandes r bestimmt, der parallel zur Wicklung des Relais R4 geschaltet ist und das Abklingen des Entladestromes des Kondensators C mitbestimmt.
Die Stromversorgung des Regelmotors M ge schieht von einer gesonderten Stromquelle AC aus, deren einer Pol direkt und deren anderer Pol über die Kontakte der Relais R1, R2, R3 und R4 mit dem Motor M verbunden ist.
Wenn die Spannung E, an der Entladungselek trode von<I>a</I> nach<I>b</I> oder c nach<I>b</I> (Fig. 1) zunimmt, schaltet die Regeleinrichtung 1 den Schalter<I>SS</I> wie schon erwähnt ein, so dass das Relais R 1 zum An ziehen gebracht wird. Dies hat zur Folge, dass der Arbeitskontakt R1C1 geschlossen wird und der Um schaltkontakt R1C2 den Kondensator C mit der Stromquelle S verbindet. Wenn nun der Zeitschalter TS seinen Kontakt TS3 schliesst, wird ein Stromkreis über die Klemme<I>a</I> des Motors<I>M</I> und die Kontakte R3C und R4C1 geschlossen, so dass die Eingangsspan nung E eine Erhöhung erfährt.
Die Regeleinrichtung 1 stellt dann fest, ob sich der Arbeitspunkt auf dem Ast a-b (Schalter SS bleibt geschlossen und Relais R 1 angezogen) oder auf dem Ast b-c (Schalter SS öffnet, Relais R 1 fällt ab, Relais R4 zieht auf) befindet. Im ersteren Falle wird beim Schliessen des Kontaktes TS2 die Spannung E nochmals erhöht, im zweiten Fall nicht. Wenn die Spannung der Entladungselektroden im ersteren Fall ihren maximalen Wert erreicht hat, oder im oben ge nannten zweiten Fall (Ast b-c), öffnet sich der Schalter SS, so dass das Relais R 1 abfällt, während das Relais R4 über die Kontakte R 1C3 durch die Entladung des Kondensators C erregt wird.
Hier durch wird der Arbeitskontakt R4C2 geschlossen, so dass die Stromquelle mit der Klemme<I>b</I> des Motors<I>M</I> direkt verbunden wird und eine Verringerung der Eingangsspannung E bewirkt. Das Relais R4 bleibt eine gewisse Zeit angezogen, welches mittels des Widerstandes r einstellbar ist. Diese Zeit ist etwas länger als die Summe der Schalt dauer der Kontakte TS2 und TS3. Die Schaltdauer des Relais R4 kann z. B. fünf bis sechs Sekunden er reichen. Durch die beschriebene Wirkungsweise wird die Spannung E, im Bereich ihres maximalen Wertes gehalten, da die Geschwindigkeit des Reglermotors M in beiden Drehrichtungen gleich gross ist.
Bei der Schaltanordnung nach Fig. 4 steuert der Schalter<I>SS</I> das Relais R1, welches einen Arbeits kontakt RIC aufweist, während das Relais R2 mit seinem Arbeitskontakt R2C1 und seinem Ruhekon takt R2C2 in Aufeinanderfolge durch die Zeitschalter kontakte TS2 und TS3 gesteuert und das Relais R3 mit seinem Arbeitskontakt R3C durch den Zeitschal terkontakt TS4 gesteuert wird.
In diesem Beispiel arbeitet der Zeitschalter wie folgt: Der Kontakt TS2 wird zuerst während 1 bis 2 Sekunden geschlossen, und nach Ausschalten dieses Kontaktes wird der Kontakt TS3 für eine gleich lange Periode geschlossen. Sobald der Kontakt TS3 wieder geöffnet ist, schaltet der Kontakt TS4 für eine Periode von 2 bis 4 Sekunden ein. Diese Schaltfolge wieder holt sich alle 30 Sekunden.
Wenn die Spannung der Entladungselektrode, wie zuvor dargelegt, zunimmt, ist der Schalter SS ge schlossen und schliesst sich der Arbeitskontakt R1C des Relais R I. Durch das Schliessen des Kontaktes TS2 wird das Relais R2 zum Anziehen gebracht, so dass der Kontakt R2C1 geschlossen wird und der Regelmotor M in der Erhöhungs -Richtung zur Er höhung der Eingangsspannung E angetrieben wird.
Wenn der Schalter SS beim Schliessen des Kon taktes TS2 jedoch offen ist, das heisst, wenn die den Entladungselektroden zugeführte Spannung keine Veränderung oder eine Verringerung erfährt, bleibt das Relais R2 in Ruhe, und es wird beim Schliessen des Kontaktes TS4 das Relais R3 erregt und die Klemme b gespiesen, was eine Verringerung der Span nung E durch den Motor M bewirkt. Das Schliessen des Kontaktes TS3 hat das Anziehen des Relais R2 unabhängig von der Betätigung des Relais R1 zur Folge, so dass dem Motor M in jedem Fall ein Im puls im Erhöhungs -Sinn mitgeteilt wird.
Was die zeitliche Arbeitsfolge betrifft, so wird der Kontakt TS3 wie dargelegt betätigt, bevor der Zeit schalter TS4 betätigt wird, da seine Funktion, wie bei der Schaltanordnung nach Fig. 3, darin besteht, zu verhindern, dass die Spannung E zu niedrig wird, was der Fall sein könnte, wenn der Motor M in der Verringerungs -Richtung weiter bewegt werden würde.
Bei der Schaltanordnung nach Fig. 4 soll die Ge samtzunahme oder Erhöhung bei der durch die Betätigung der Zeitschalter TS2 und TS3 bewirkten Regelung annähernd gleich der durch den Zeitschalter TS4 bewirkten Herabsetzung oder Verringerung sein.
Die erwähnte Reihenfolge ist jedoch bei der Schaltanordnung nach Fig. 3 nicht erforderlich, da eine Bewegung im Verringerungs -Sinn dem Regler jedesmal mitgeteilt wird, wenn der Wahlschalter SS bis zu dem Punkt öffnet, an dem der Ladekreis für den Kondensator C für einen zur Ladung des Kon- densators ausreichenden Zeitraum geschlossen wird.
Aus dem Vorangehenden ergibt sich, dass die Regelfrequenz der Eingangsbedingungen durch den Zeitschalter bestimmt wird, der den Regler mit einem vorbestimmten Betrag in festen Zeitintervallen be tätigt. Sowohl der Betrag der Reglerveränderung als auch die Frequenz der Veränderung werden den je weiligen Arbeitsbedingungen angepasst.
Es ist möglich, dass Bedingungen auftreten, in denen der höchste Mittelwert der Sekundärspannung, die aufrechterhalten werden kann, einem höheren Wert des Primärstroms entspricht, als normalerweise für das Steuerungsgerät als ratsam betrachtet werden kann.
In diesem Falle ist eine Vorrichtung vorgesehen, die auf der Primärseite des Steuerungsgeräts wirksam ist und bei einem vorbestimmten Wert des Stroms ein Relais in der Erhöhungsleitung des Reglers öffnet. Auf diese Weise wird jeder weitere Anstieg im Strom verhindert.
Nachdem dieses Relais einmal offen ist, kann jede weitere Zunahme des Stroms nur auf Kosten einer Verringerung in der Elektrodenspannung stattfinden, wenn der Steuerschalter normal arbeitet und den Regler im Verringerungssinn bewegt.
Die Aufgabe dieser Vorrichtung besteht darin, zu verhindern, dass ein Zustand eintritt, bei welchem der Strom derart werden kann, dass ein häufiges Aus lösen des Trennschalters die Folge ist.
Der Steuerbereich ist dann der besterreichbare innerhalb der Grenzen des zulässigen Stroms, das heisst er ist so, dass er den Höchstwert von ES noch enthält, aber den Bereich c (Fig. 1) eventuell nicht mehr in sich schliesst, in welchem die Spannung ES fällt.
Fig.7 zeigt eine Zusatzeinrichtung zur Begren zung des Stromes auf einen vorbestimmten Wert. Diese Einrichtung kann in die Schemata der Fig. 3 und 4 eingeschaltet werden.
In der einen Eingangsleitung des Hochspannungs transformators<I>T</I> befindet sich ein Widerstand<I>r7.</I> Der Spannungsabfall über diesem Widerstand ist pro portional dem Stromfluss. Ein Relais R5 mit zwei Kontakten R5C1 und R5C2 ist mit einem Gleitkon- takt r75 verbunden, so dass eine bestimmte Spannung zum Relais R5 abgezweigt werden kann. Das Relais R5 ist ein empfindliches Relais, das so ausgelegt ist, dass es bei einem bestimmten Strom anzieht, so dass bei jeder Stellung des Gleitkontaktes r75 ein anderer Belastungsstrom fliesst, der das Anziehen des Relais R5 bewirkt.
Durch das Anziehen des Relais R5 wer den die Kontakte R5C1 in der Erhöhungs -Leitung zum Regelmotor M geöffnet und die Kontakte R5C2 in der direkten Leitung von der Stromquelle AC zur Verringerungs -Leitung zum Motor geschlossen, so dass der Motor fortfährt, die Reglerspannung zu ver ringern, bis der Strom unter den vorbestimmten Wert abfällt.
Bei der Schaltanordnung nach Fig. 6 speist eine Gleichstrom- oder Wechselstromniederspannungs- quelle ein Potentiometer DP6, dessen verstell barer Gleitkontakt DP6S durch den Servomecha- nismus der Regeleinrichtung 1 betätigt wird. Ein Volt meter V6 zeigt die Spannung über das Potentiometer DP6 an, und zwar derart, dass sie direkt proportional der an die Entladungselektroden gelegten Spannung ist.
Das Voltmeter V6 kann in einer beliebigen geeig neten Entfernung vom Gasreiniger P angeordnet und so geeicht werden, dass die Elektrodenspannung un mittelbar abgelesen werden kann, obwohl es an sich von einer Niederspannungsquelle gespeist wird.
Da der Ausgleich des Potentiometers mit Hilfe eines Kompensationsmechanismus ausgeführt wird, steht ausreichend Kraft zur Drehung- der Welle einer Vorrichtung, beispielsweise eines Drehübertragungs- gebers, zur Verfügung. Dieser Geber kann so ausgelegt werden, dass der Winkel, um welchen sich die Welle dreht, proportional der Bewegung des Potentio- metersteuerschalters zum Ausgleichspunkt für die Elektrodenspannung ist.
Fig. 5 zeigt eine für diesen Zweck geeignete Schaltanordnung. Die Rotorwelle des Gebers MSMl wird durch den Kompensationsmechanismus der Re geleinrichtung 1 angetrieben, und wenn die Bewegung des Kompensationsmechanismus direkt proportional der Spannung Es ist, ist die Drehung der Geberwelle ebenfalls proportional dieser Spannung. Die Feld wicklungen MSM1 <I>f</I> des Gebers sind mit den Feld wicklungen MSM2f eines Empfängers MSM2 ver bunden, und die Rotorwelle des Empfängers trägt einen Zeiger P, der sich über eine Skala S bewegt.
Der Geber und Empfänger werden von der gleichen Wechselstromquelle AC erregt, so dass die Drehung der Geberwelle durch die Empfängerwelle genau re produziert wird und die Bewegung der Empfänger welle daher direkt proportional der Spannung an den Entladungselektroden ist. Der Empfänger MSM2 zeigt daher in einer angemessenen und sicheren Ent fernung des mit einer hohen Spannung betriebenen Gasreinigers die Spannung an den Entladungselektro den genau an.
Schaltkontakte können entweder auf der Potentio- meterwelle oder am Anzeigemechanismus vorgesehen werden, um Alarmeinrichtungen zu betätigen, wenn der Mittelwert der Elektrodenspannung unter die für eine wirksame Gasreinigung erforderliche Höhe ab fällt, und um, falls erforderlich, den Trennschalter zu betätigen. Hierdurch wird die Anlage vor Beschädi gung geschützt, wenn eine Überfüllung der Behälter eintritt, so dass Staub das Elektrodensystem berührt.
Selbstverständlich kann die beschriebene Einrich tung auch zur Steuerung der Spannung einer oder einer Vielzahl von mit einem einzigen Gleichrichter verbundenen Gasreinigerelektrodenreihen angewendet werden. Die gleiche Steuerung kann erreicht werden, wenn der Eingang des Steuerungssystems mit dem Ausgang der Photozelle eines am Ausgang des Gasreinigers angeordneten Rauchdichtemessers verbunden wird. In diesem Falle sind keine hohen Widerstände erfor derlich und die Steuereinrichtung arbeitet genau wie vorangehend beschrieben.
Die Ausgangsspannung Ep der Photozelle nimmt bekanntlich mit der Sauberkeit der Ausgangsgase des Reinigers zu, wobei die Sauber keit um so grösser ist, je höher die Elektrodenspan- nung des Reinigers ist. Die Steuereinrichtung arbeitet auch dann genau, wie vorangehend beschrieben.