DE10033639C1

DE10033639C1 - Elektroabscheider

Info

Publication number: DE10033639C1
Application number: DE2000133639
Authority: DE
Inventors: Heiko Schumann; Stephan Ahlborn
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2001-07-26
Anticipated expiration: 2020-07-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektroabscheider zur Abscheidung von flüssigen oder festen Partikeln aus einem Gasstrom. Der Elektroabscheider besteht aus einem Rohr, das in Längsrichtung von dem zu reinigenden Gas durchströmt wird, wobei dessen Innenwandung eine Niederschlagselektrode für die abzuscheidenden Partikel bildet. Mittig innerhalb des Rohres ist in Längsrichtung verlaufend eine Innenelektrode angeordnet, wobei in dem Raum zwischen dieser Innenelektrode und der Niederschlagselektrode ein elektrisches Hochspannungsfeld besteht. Die Ableitung des gereinigten Gases erfolgt dabei erfindungsgemäß über die für diesen Zweck zumindest teilweise hohl ausgebildete und mit Öffnungen versehene Innenelektrode.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektroabscheider zur Ab scheidung von flüssigen oder festen Partikeln aus einem Gas strom nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Elektroabscheider ist aus der DE 33 24 803 C2 bekannt. Bei diesem Elektroabscheider ist das die Nieder schlagselektrode ausbildende Rohr abströmseitig mit einem Verschlußkopf abgedichtet, in dem die Innenelektrode elektrisch isoliert gehalten ist. Zur Ableitung des gereinigten Gases weist der Verschlußkopf eine Austrittsbohrung auf, die zu einem Ab strömkanal führt. Der Strömungsquerschnitt dieser Bohrung ist jedoch im Vergleich zum freien Strömungsquerschnitt [π(R²- R_i ²) - wobei R der Innenradius des Rohres und R_i der Außenradius der Innenelektrode ist] innerhalb des Rohres relativ klein, was einen erhöhten Strömungswiderstand zur Folge hat, wodurch in nachteiliger Weise im Strömungsweg des Gases über den Elektroabscheider ein zusätzlicher Differenzdruck be wirkt wird. Darüber hinaus entstehen durch die Querschnittsver ringerung im Bereich der Austrittsbohrung Turbulenzen, die die Abscheidung behindern. Um bei der Ableitung des gereinigten Gases den Strömungsquerschnitt nicht zu verringern, müßte man im Verschlußkopf mehrere Austrittsbohrungen oder eine entsprechend große Austrittsbohrung vorsehen. Dies ist jedoch aus baulichen Gründen nicht oder nur schwer möglich, da der Verschlußkopf zur mechanisch und elektrisch isolierenden Be festigung der Innenelektrode dient. Das Vorsehen eines ent sprechend vergrößerten Verschlußkopfes ist aus Gründen eines nur begrenzten Bauraums für den Einbau des Elektroabschei ders oftmals nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Elektroabscheider konstruktiv so auszubilden, daß eine verbes serte Ableitung der gereinigten Gase ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die sich daran anschließenden Unteransprüche bezie hen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Die Erfindung schlägt vor, zumindest den zweiten Abschnitt der Innenelektrode, dessen Querschnitt größer ist, zumindest teil weise hohl auszubilden, wobei die Innenelektrode eine Öffnung aufweist, die den Raum zwischen der Innenelektrode und der Niederschlagselektrode mit dem Hohlraum in der Innenelektrode verbindet, so daß das gereinigte Gas über den hohlen Bereich der Innenelektrode abgeführt wird.

Bei entsprechender Di mensionierung der Innenelektrode, des Hohlraums und der Öff nung bzw. der Öffnungen wird eine Ableitung des gereinigten Gasstroms ohne einen zusätzlichen Druckabfall bewirkt. Dies ist insbesondere bei einem Elektroabscheider wichtig, der als Ölab scheider für Kurbelgehäuseentlüftungsgase einer Brennkraftma schine eingesetzt wird, und im Entlüftungsweg zwischen der Saugseite des Motors und dem Kurbelgehäuse angeordnet ist. In der Kurbelgehäuseentlüftung sind durch einen Ölabscheider hervorgerufene Differenzdrücke, die zu einem Druckanstieg im Kurbelgehäuse führen, unerwünscht. Bei dem erfindungsgemä ßen Elektroabscheider wird der Differenzdruckabfall auf ver nachlässigbare Werte reduziert, indem der gereinigte Gasstrom strömungsoptimiert durch die hohl ausgebildete Innenelektrode abgeleitet wird. Dabei hat sich gezeigt, daß die Öffnungen in der Innenelektrode sich nicht nachteilig auf die elektrostatische Ab scheidung auswirken.

Durch die Integration der Austrittsöffnungen in die Innenelektro de wird weiterhin der Bauraum für den Elektroabscheider mini miert. Insbesondere beim Einsatz des Elektroabscheiders in Kraftfahrzeugen ist dies ein wichtiger Vorteil.

Das die Niederschlagselektrode bildende Rohr wird vorzugswei se von einem Verschlußkopf verschlossen, in dem die Innen elektrode abströmseitig elektrisch isolierend gehalten ist. Der Verschlußkopf bildet in vorteilhafter Weise einen Abströmkanal für das gereinigte Gas aus, der mit dem Hohlraum der Innen elektrode verbunden ist. Es ist jedoch auch vorgesehen, den Abströmkanal als separates Bauteil mit dem Verschlußkopf zu verbinden. Die Querschnittsfläche der Öffnung oder im Falle von mehreren Öffnungen die Gesamtquerschnittsfläche dieser Öff nungen ist in vorteilhafter Weise mindestens so groß ist wie die Querschnittsfläche im Inneren der hohlen Innenelektrode. Auf diese Weise gelangt der Gasstrom ohne Querschnittsverringe rung durch die Öffnungen über den Hohlraum der Innenelektro de in den Abströmkanal.

Durch die Öffnungen in der Innenelektrode muß das axial ein strömende Gas für die Ableitung aus dem Elektroabscheider ra dial nach innen strömen. Diese Strömungsumlenkung bewirkt, daß relativ große und schwere Partikel, die normaler Weise elektrostatisch nicht abgeschieden werden, dem abströmenden Gas nicht folgen können und gegen den Verschlußkopf prallen und so abgeschieden werden.

Die Innenelektrode ist zumindest in ihrem zweiten Abschnitt im Spritzgießverfahren aus leitfähigem Kunststoff unter Ausbildung der Öffnung/Öffnungen hergestellt. Alternativ dazu ist es auch vorgesehen, die Innenelektrode zumindest im zweiten Abschnitt im Spritzgießverfahren aus nicht leitendem Kunststoff unter Ausbildung der Öffnung/Öffnungen herzustellen, der anschlie ßend mit einem leitfähigen Material beschichtet wird. Ferner ist es auch vorgesehen, die Innenelektrode zumindest im zweiten Abschnitt im Durckgußverfahren aus Metall unter Ausbildung der Öffnung/Öffnungen herzustellen. Es ist jedoch generell auch vorgesehen, die Öffnungen und/oder den Hohlraum in der In nenelektrode durch spanende Bearbeitung herzustellen. Die Öffnungen können unterschiedlich geometrisch ausgestaltet sein (schlitzartig, kreisrund etc.). Dabei kann der Fachmann z. B. die für das jeweilige Herstellungsverfahren fertigungstechnisch günstigste Ausgestaltung auswählen. Dabei sind die bei der Ausbildung der Öffnungen in der Innenelektrode entstehenden Kanten zur Vermeidung von Spannungsüberschlägen abgerun det ausgebildet, was insbesondere im Spritzgießverfahren ein fach zu realisieren ist.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nach folgend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Elek troabscheider in einer waagerechten Einbaulage. Der Elektroab scheider besteht aus einem Rohr (1), das in Längsrichtung von dem zu reinigenden Gas durchströmt wird, wobei die Innenwan dung (1A) des Rohres (1) die Niederschlagselektrode für die ab zuscheidenden Partikel bildet. Mittig innerhalb des Rohres (1) ist eine in Längsrichtung verlaufende Innenelektrode (2) angeord net. Im Betrieb des Elektroabscheiders besteht zwischen der In nenelektrode (2) und der Niederschlagselektrode (1A) ein elekt rostatisches Hochspannungsfeld. Die Innenelektrode (2) weist in bekannter Weise einströmseitig einen ersten Abschnitt (2A) mit einer geringen Querschnittsfläche und abströmseitig einen zwei ten Abschnitt (2B) mit einer demgegenüber größeren Quer schnittsfläche auf. Dabei dient erste Abschnitt (2A) im wesentli chen zur Ausbildung einer Korona und der zweite Abschnitt (2B) im wesentlichen zur Ausbildung eines elektrostatischen Ab scheidefeldes. Durch diese zweistufige Ausbildung der Innen elektrode, wobei die Korona auf einen bestimmten Abschnitt be grenzt ist und sich nicht über die gesamte Länge der Innenelekt rode erstreckt, wird in bekannter Weise ein hinsichtlich der auf zubringenden elektrischen Leistung sparsamer Betrieb des Elektroabscheiders bei gleichzeitig guter Abscheidung gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist nun der zweite Abschnitt (2B) der Innen elektrode (2) zumindest teilweise hohl ausgebildet, wobei die Wand der hohlen Innenelektrode (2) zumindest eine Öffnung (2C) aufweist, die den Raum zwischen der Innenelektrode (2) und der Niederschlagselektrode (1A) mit dem Hohlraum in der Innenelektrode (2) verbindet, so daß das gereinigte Gas über den hohlen Bereich der Innenelektrode (2) abströmen kann. Ab strömseitig ist der Hohlraum der Innenelektrode (2) über die of fene Stirnseite (2D) der Innenelektrode (2) mit einem Abström kanal (4) verbunden. Der Gasstrom durch den Elektroabscheider ist durch Pfeile symbolisiert.

In der hier dargestellten Ausführungsform (siehe auch Fig. 2, die eine Seitenansicht der Innenelektrode zeigt) weist die Innen elektrode (2) vier über den Umfang verteilt angeordnete jeweils in Längsrichtung verlaufende Schlitze (2C) zur Ausbildung der vorstehend erwähnten Öffnung/Öffnungen auf. Alternativ dazu (nicht dargestellt) kann die Innenelektrode einen oder mehrere in Längsrichtung nebeneinander angeordnete, ringförmig verlau fende Schlitze oder ein oder mehrere im wesentlichen rechtecki ge Fenster oder ein oder mehrere kreisrunde, ovale oder ellipti sche Aussparungen zur Ausbildung der Öffnung/Öffnungen auf weisen.

Abströmseitig ist das Rohr (1) über einen Verschlußkopf (3), vorzugsweise aus nicht leitendem Kunststoff oder Keramik ver schlossen. Dabei ist die Innenelektrode (2) in dem Verschluß kopf (3) elektrisch isoliert gehalten. Vorzugsweise bildet der Verschlußkopf (3) einen mit dem Hohlraum der Innenelektrode (2) verbundenen Abströmkanal (4) für das gereinigte Gas aus. Dieser Abströmkanal (4) kann sich - wie dargestellt - axial in Längsrichtung des Rohrs weiter erstrecken. Es ist jedoch auch ein Abströmkanal (4) vorgesehen, der sich zunächst in Längs richtung des Rohrs (1) erstreckt und dann abgewinkelt, z. B. un ter einem Winkel von 90°, weitergeführt ist.

Zur Verbindung mit dem Verschlußkopf (3) weist die Innenelek trode (2) an ihrem abströmseitigen Ende einen Kragen (2E) auf. Insbesondere in dem Fall, wo der Verschlußkopf (3) ebenfalls aus Kunststoff besteht, kann die Innenelektrode (2) über den Kragen (2E) mittels Ultraschall- oder Rotationsverschweißen mit dem Verschlußkopf (3) verbunden werden. Das hohle Innere der Innenelektrode (2) geht somit quasi übergangslos in den Abströmkanal (4) über.

In der dargestellten Ausführungsform enden die Schlitze (2C) in der Innenelektrode (2) vor dem Kragen (2E). In einer nicht dar gestellten Ausführungsform erstrecken sich die Schlitze (2C) durchgängig bis zum abströmseitigen offenen Stirnende (2D) der Innenelektrode (2).

Der dargestellte Elektroabscheider ist bestimmt für die Abschei dung von flüssigen Partikeln aus einem Gasstrom, insbesondere zur Abscheidung von im Kurbelgehäusegas enthaltenen Öltröpf chen. Die Ableitung des auf der Niederschlagselektrode abge schiedenen Öls erfolgt über ein Siphon (5). Für die Ableitung des Öls in das Siphon (5) ist das die Niederschlagselektrode (1A) ausbildende Rohr (1) zumindest auf einem Teilbereich leicht konisch mit einem sich in Richtung auf das Siphon (5) vergrößernden Querschnitt ausgebildet. Dabei bildet die untere Halbschale der Niederschlagselektrode (1A) in dem konischen Bereich eine leicht schräg nach unten verlaufende Ablaufrinne für das Öl.

Der den Koronabereich ausbildende erste Abschnitt (2A) der In nenelektrode (2) ist vorzugsweise als Nadel ausgebildet, die ein strömseitig in dem den zweiten Abschnitt (2B) der Innenelektro de (2) bildenden Bereich angeordnet ist. Dabei kann die Nadel (2A) in das Material eingepresst oder von diesem umspritzt sein.

Das die Niederschlagselektrode bildende Rohr (1) kann aus Me tall oder aus leitfähigem Kunststoff oder aus einem leitfähig be schichteten Kunststoff bestehen. Das Rohr (1) kann als separa tes Bauteil ausgebildet sein oder als integraler Bestandteil eines anderen Bauteils, z. B. eines Motorgehäuses oder eines Gehäu ses, das mit dem Motorgehäuse verbindbar ist.

Bezugszeichenliste

1

Rohr

1

A Innenwandung des Rohrs/Niederschlagselektrode

2

Innenelektrode

2

A erster Abschnitt der Innenelektrode

2

B zweiter Abschnitt der Innenelektrode

2

C Öffnungen in der Innenelektrode

2

D offene Stirnseite der Innenelektrode

2

E Kragen der Innenelektrode

3

Verschlußkopf

4

Abströmkanal

5

Siphon

Claims

1. Elektroabscheider zur Abscheidung von flüssigen oder festen Partikeln aus einem Gasstrom, bestehend aus

- einem Rohr (1), das in Längsrichtung von dem zu reinigenden Gas durchströmt wird, und dessen Innenwandung (1A) eine Nie derschlagselektrode für die abzuscheidenden Partikel bildet,
- einer mittig innerhalb des Rohres (1) in Längsrichtung angeord neten Innenelektrode (2), wobei
- in dem Raum zwischen dieser Innenelektrode (2) und der Niederschlagselektrode (1A) ein elektrisches Hochspan nungsfeld besteht,
- die Innenelektrode (2) einströmseitig einen ersten Abschnitt (2A) mit einer geringen
Querschnittsfläche und abströmseitig einen zweiten Ab schnitt (2B) mit einer demgegenüber größeren Querschnitts fläche aufweist, wobei der erste Abschnitt (2A) im wesentli chen zur Ausbildung einer Korona dient und der zweite Ab schnitt (2B) im wesentlichen zur Ausbildung eines elektrosta tischen Abscheidefeldes dient,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der zweite Ab schnitt (2B) der Innenelektrode (2) zumindest teilweise hohl ausgebildet ist und zumindest eine Öffnung (2C) aufweist, die den Raum zwischen der Innenelektrode (2) und der Nie derschlagselektrode (1A) mit dem Hohlraum der Innenelek trode (2) verbindet, so daß das gereinigte Gas über den hoh len Bereich der Innenelektrode (2) abgeführt wird.

2. Elektroabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Öffnung (2C) oder im Falle von mehreren Öffnungen die Gesamtquerschnittsfläche dieser Öff nungen mindestens so groß ist wie die Querschnittsfläche im Inneren der hohlen Innenelektrode (2).

3. Elektroabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Innenelektrode (2) einen oder mehrere über ih ren Umfang verteilt angeordnete und in Längsrichtung verlau fende Schlitze zur Ausbildung der Öffnung/Öffnungen (2C) auf weist.

4. Elektroabscheider nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode (2) einen oder mehrere in Längsrichtung nebeneinander angeordnete, ringförmig verlaufende Schlitze zur Ausbildung der Öff nung/Öffnungen (2C) aufweist.

5. Elektroabscheider nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode (2) ein oder mehrere im wesentlichen rechteckige Fenster zur Ausbildung der Öffnung/Öffnungen (2C) aufweist.

6. Elektroabscheider nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode ein oder meh rere kreisrunde, ovale oder elliptische Aussparungen zur Ausbil dung der Öffnung/Öffnungen (2C) aufweist.

7. Elektroabscheider nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Niederschlagselektrode (1A) bildende Rohr (1) abströmseitig mittels eines Verschluß kopfes (3) abgeschlossen ist.

8. Elektroabscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode (2) an dem Verschlußkopf (3) elektrisch isoliert gehalten ist.

9. Elektroabscheider nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Verschlußkopf (3) einen mit dem Hohlraum der Innenelektrode (2) verbundenen Abströmkanal (4) für das gereinigte Gas ausbildet.

10. Elektroabscheider nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode (2) zumindest im zweiten Abschnitt (2A) im Spritzgießverfahren aus leitfähigem Kunststoff unter Ausbildung der Öffnung/Öffnungen (2C) herge stellt ist.

11. Elektroabscheider nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode (2) zumindest im zweiten Abschnitt (2B) im Spritzgießverfahren aus Kunststoff unter Ausbildung der Öffnung/Öffnungen (2C) hergestellt ist und mit einem leitfähigen Material beschichtet ist.

12. Elektroabscheider nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode (2) zumindest im zweiten Abschnitt (2B) im Druckgußverfahren aus Metall un ter Ausbildung der Öffnung/Öffnungen (2C) hergestellt ist.