DE1127332B - Elektrostatischer Abscheider - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

INTERNAT. KL. B Ol

W 19455ΙΠ/12 e

ANMELDETAG: 21. JULI 1956

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT:

12. APRIL 1962

Die Erfindung bezieht sich auf elektrostatische Abscheider zur Entfernung kleiner Partikeln wie Staub aus Gasen, z. B. Luft.

Bekannte elektrostatische Abscheider zum Reinigen von Luft haben getrennte Ionisierungs- und Sammelelektroden und einen Netzanschluß, der zwei verschiedene Spannungen liefert, eine für die Ionisierelektroden und die andere für die Sammelelektroden. Zur Lieferung der Ionisierspannung dient beispielsweise eine 12-kV-Gleichstromquelle, zur Lieferung der Sammelspannung eine 6-kV-Gleichstromquelle. Diese Anordnung ist verhältnismäßig teuer, da sie gewöhnlich zwei Spannungsgleichrichterröhren und zwei Hochspannungskondensatoren erfordert. Es sind auch schon Abscheider gebaut worden, die mit einer einzigen Gleichstromspannung von ungefähr 10 kV sowohl für die Ionisierung wie für die Sammlung arbeiten. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Spannung für eine wirksame Ionisierung nicht ausreicht und auf der anderen Seite zu hoch ist für eine brauchbare Sammlung, weil es zur Vermeidung von Funkenüberschlägen notwendig ist, die Sammlerelektroden so weit voneinander zu entfernen, daß keine wirksame Sammlung stattfinden kann.

Es ist auch ein Elektrofilter mit besonderer, an Hochspannung liegender Aufladestufe und davon getrennter, mit geringerer Spannung arbeitender Abscheidestufe bekannt, bei dem nur die Sprühelektroden der Aufladestufe mit der Hochspannungsquelle leitend verbunden sind und an diese an die Hochspannungsquelle angeschlossenen Elektroden der Aufladestufe oder an die entsprechenden, mit keiner Stromquelle leitend verbundenen und gegenüber ihren Gegenelektroden elektrisch isolierten Elektroden der Abscheidestufe ein mit seinen Zinkenspitzen gegenüber der Richtung des Gasstromes vorzugsweise verschwenkbarer Sprüh- oder Saugkamm leitend angeschlossen ist. Ein Nachteil dieses bekannten Elektrofilters ist es, daß nach wie vor die üblich geerdeten Gegenelektroden vorhanden sind, die einen erheblichen Raumbedarf besitzen. Im übrigen hängt das Potential der isoliert aufgehängten Sammlerplatten bei diesem bekannten Elektrofilter nicht nur von der räumlichen Einstellung des Sprüh- oder Saugkammes ab, sondern daneben auch von den dielektrischen Eigenschaften des zwischen den Sammlerplatten vorhandenen Gases, so daß die Spannung der Sammlerplatten in weiten Grenzen schwankt, nämlich in Abhängigkeit von dem Feuchtigkeitsgehalt und dem Staubteilchengehalt der Luft bzw. des durch das Elektrofilter strömenden Gases, weiter in Abhängigkeit von der Lufttemperatur und anderen Gasen.

Elektrostatischer Abscheider

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Weickmann

und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,

München 2, Brunnstr. 8/9

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 30. August 1955 (Nr. 531 342)

Arnold Clarence Fields, Medfield, Mass. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Demgegenüber sieht die Erfindung einen elektrischen Abscheider vor, welcher aus einer Vielzahl von in Abstand voneinander angeordneten, zueinander parallelen Sammlerplatten besteht, von denen abwechselnd eine geerdet und eine isoliert aufgehängt ist, welcher ferner Ionisierdrähte umfaßt, die in Gasstromrichtung vor den Sammlerplatten angeordnet sind, wobei die gegen die Gasstromrichtung stehenden Kanten der isoliert aufgehängten Sammlerplatten näher an die Isolierdrähte heranreichen als die gegen die Gasstromrichtung stehenden Kanten der geerdeten Sammlerplatten, welcher schließlich eine Gleichstromquelle umfaßt, die hochspanungsseitig mit den Ionisierdrähten verbunden und andererseits geerdet ist, und welcher sich schließlich dadurch auszeichnet, daß unter Verzicht auf die üblich geerdeten Ionisierungsgegenelektroden die gegen die Gasstromrichtung stehenden Kanten der isoliert aufgehängten Sammlerplatten so nahe an die Ionisierdrähte heranreichen, daß sie als nicht sprühende Gegenelektroden wirken und zusammen, mit den Ionisierdrähten die Ionisierungszone definieren, und daß zwischen die isoliert aufgehängten Sammlerplatten und Erde ein Widerstand eingeschaltet ist, so daß durch den von dem Ionisierungsstrom hervorgerufenen Spannungsabfall an diesem Widerstand die isoliert aufgehängten Sammlerplatten auf einem bestimmten Potential gehalten werden.

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dies ergibt eine Verringerung der Kosten und gewährleistet eine laminare Strömung.

Der Abscheider der Fig. 1 und 2 arbeitet in der Weise, daß nach Einschaltung der Stromquelle 30 ein 5 Ionisationsstrom zwischen den Ionisierdrähten, den oberen Kanten der geerdeten Sammlerplatten 24 und Erde fließt. Der Ionisationsstrom fließt auch zwischen den Ionisierdrähten, den oberen Kanten der isoliert aufgehängten Sammlerplatten 23, dem Widerstand 31

zugsziffern bezeichnet. Es stellt dar

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Abscheider nach Linie 1-1 der Fig. 2,

Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform in schematischer Darstellung,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform in schematischer Darstellung,

Jede der isoliert angebrachten Sammlerplatten kann über einen eigenen Widerstand mit Erde verbunden sein.

Zwischen den Ionisierdrähten und den gegen die Gasstromrichtung stehenden Kanten der Sammlerplatten kann ein dielektrisches Gitter vorgesehen sein. In Gasstromrichtung vor den Ionisierdrähten kann schließlich ein perforierter Metallschirm angebracht sein.

Versuche des erfindungsgemäßen Abscheiders io und Erde. Die Lage der oberen Kanten der isoliert haben gezeigt, daß bei gleichem Wirkungsgrad und aufgehängten Sammlerplatten 23 in dem Ionisationsgleicher Luftgeschwindigkeit gegenüber bekannten feld zwischen den Drähten 18 und den oberen Kanten Abscheidern weniger als die Hälfte an Ionisations- der geerdeten Sammlerplatten 24 und die Größe des strom erforderlich ist. Widerstandes 31 bestimmen das Potential der isoliert

Die Figuren zeigen mehrere Ausführungsbeispiele 15 aufgehängten Sammlerplatten.

der Erfindung. Gleiche Teile sind mit gleichen Be- Die Ionisierung der Luft zwischen den Drähten

und den oberen Kanten der Sammlerplatten bewirkt eine elektrostatische Aufladung der von der Luft mitgeführten Fremdpartikeln. Die Arbeitsweise des Ab-20 scheiders ist im übrigen die übliche: die aufgeladenen Staubpartikeln werden an den entgegengesetzt geladenen Sammlerplatten abgelagert. Versuche haben gezeigt, daß der Ionisierungsstrom für einen Abscheider gemäß vorliegender Erfindung weniger als

Fig. 5 eine Ausführungsform, bei welcher die iso- 25 die Hälfte als bei bekannten Geräten beträgt. Da die liert aufgehängten Sammlerplatten je für sich über Kosten der Stromquelle einen bedeutenden Teil der Widerstände geerdet sind. Gesamtkosten eines Abscheiders ausmachen, so be-

Gemäß Fig. 1 und 2 besteht der Abscheider aus deutet die erfindungsgemäße Ausführung eine erhebeinem Gehäuse 10 mit Lufteinlaßöfmungen 11 und liehe Preissenkung. Auch die Einsparung der üb-Luftauslaßöffnungen 12. An den Innenoberflächen 3° liehen nicht sprühenden Gegenelektroden verringert gegenüberliegender Seiten des Gehäuses sind nächst die Gesamtkosten. Diese Kostenersparnis beeinträchden Einlaßöffnungen 11 Scheibenisolatoren 14 vor- tigt nicht den Wirkungsgrad des Gerätes, gesehen, die zwischen sich eine metallische Stange 15 Es ist üblich, den Ionisierungsdrähten ein Metalltragen. An letzterer sind metallische Träger 16 be- gitter vorzuschalten; wie Fig. 3 zeigt, ist em derartiges festigt, die ihrerseits Arme 17 aus federndem Metall 35 Gitter 40 als Hilfsionisierelektrode vorgesehen, so daß tragen. An letzteren sind die Ionisierdrähte 18 be- ein Ionisationsfeld sowohl an der Strömungseintrittsfestigt. seite wie an der Strömungsaustrittsseite der Ionisier-

An den Stirnwänden des Gehäuses sind ferner drahte gebildet wird.

scheibenförmige Isolatoren 20 vorgesehen, die Wie aus Fig. 2 erkennbar, ist ein Teil der Sammler-

zwischen sich Haltestangen 21 tragen. Auf letzteren 4° platten von den Ionisierungsdrähten weiter entfernt sind Abstandhalter 22 vorgesehen, welche in Kontakt als die übrigen, was dazu führt, daß das Ionisamit den isoliert aufgehängten Sammlerplatten 23 tionsfeld zwischen den Drähten und den am weitesten stehen und die geerdeten Sammlerplatten 24 in OfE- entfernten Platten schwächer ist als zwischen den mangen durchsetzen. Schließlich sind zwischen den Drähten und den näher liegenden Platten. Fig. 4 zeigt Stirnwänden des Gehäuses Haltestangen 25 vor- 45 einen dielektrischen Schirm 41 zwischen den Ionigesehen. Auf diesen sitzen Abstandhalter 26, die in sierdrähten und den Sammlerplatten. Die auf diesem Kontakt mit den geerdeten Sammlerplatten 24 stehen Schirm sich einstellende Potentialverteilung stößt die und die isoliert aufgehängte Sammlerplatten in Öff- positiven, zwischen den Ionisierungsdrähten und den mangen durchsetzen. Sammlerplatten strömenden Ionen ab, so daß diese

Die positive Klemme einer einzigen 12-kV-Gleich- 50 längere Wege zwischen den Ionisierungsdrähten und Stromquelle 30 ist an die Ionisierdrähte an- den Sammlerplatten-zurückzulegen haben, wie aus geschlossen; die negative Klemme ist geerdet und mit Fig. 4 ersichtlich.

den Sammlerplatten 24 verbunden. Da manche der isoliert aufgehängten Sammler-

Zwischen den isoliert aufgehängten Sammlerplatten platten 23 von den Ionisierdrähten weiter entfernt 23 und Erde liegt ein veränderlicher Widerstand 31. 55 sind als die übrigen, so erhalten die näher liegenden Durch diesen Widerstand fließt ein Ionisationsstrom; höhere Ladungen als die entfernter liegenden. Um der Spannungsabfall bestimmt die Spannung an den dies auszugleichen, kann jede Sammlerplatte 23 isoliert aufgehängten Sammlerplatten. überfeinen individuellen Widerstand 42 geerdet sein,

Die in der Durchströmrichtung oberen Kanten der wie in Fig. 5 gezeigt. Jeder dieser Widerstände wird isoliert aufgehängten Sammlerplatten 23 liegen näher 60 so justiert, daß ein Spannungsabfall entsteht, der die

an den Ionisierdrähten 18 als
Kanten der geerdeten Sammlerplatten 24, so daß sie in das Ionisationsfeld zwischen den Drähten 18 und den oberen Kanten der geerdeten Sammlerplatten hineinragen.

Bei einer bewährten Ausführungsform besitzen die Sammlerplatten eine Stärke von nur 0,064 mm und haben einen gegenseitigen Abstand von nur 2,5 mm;

Spannungen an den isoliert aufgehängten Sammlerplatten ausgleicht.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrostatischer Abscheider mit Ionisationsund Niederschlagszone, bei dem isoliert aufgehängte Elektroden gleichzeitig als Sammlerelek-

troden und als Gegenelektroden für die Ionisierdrähte dienen und gegenüber den anderen, geerdeten Sammlerelektroden in die Ionisationszone vorgezogen sind, sowie mit einer einzigen Gleichstromquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die isoliert aufgehängten Gegenelektroden (23) der Ionisierdrähte (18) über einen Widerstand (31) zur Erzeugung eines bestimmten Potentials mit Erde verbunden sind.

2. Elektrostatischer Abscheider nach An-Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der isoliert angebrachten Sammlerplatten über einen eigenen Widerstand mit Erde verbunden ist.

3. Elektrostatischer Abscheider nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ionisierdrähten und den gegen die Gasstromrichtung stehenden Kanten der Sammlerplatten ein dielektrisches Gitter vorgesehen ist.

4. Elektrostatischer Abscheider nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein geerdeter, perforierter Metallschirm in Gasstromrichtung vor den Ionisierdrähten angebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 577 049, 675 021;
USA.-Patentschriften Nr. 2 698 669, 2 318 093.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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