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t;lektrofilter für Gase Die Erfindung betrifft ein Elektrofilter
für Gase, mit einer scharfkantige oeffnungen aufweisenden siebartigen Lochelektrode
und einer im Abstand von dieser angeordneten Gegenelektrode.
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Derartige Elektrofilter dienen dazu, Verunreinigungen, insbesondere
Staub, aus Gasen zu entfernen Die Lochelektrode eines Elektrofilters dient dabei
als Sprühelektrode, während die im Abstand davon angeordnete Gegenelektrode als
Abscheideelektrode dient, an die die elektrisch geladenen Staubteilchen wandern,
dort ihre Ladung abgeben und sodann in einen Auffangraum fallen, Die bekannten Elektrofilter
mit Lochelektrode sind im allgemeinen rotationssymmetrisch aufgebaut, wobei die
Lochelektrode und die Gegenelektrode Zylinderflächen bilden, welche koaxial zueinander
angeordnet und an eine Spannungsquelle angeschlossen sind0 Elektrofilter lassen
sich in zwei Betriebsarten teilen, Die Betriebsart, bei der die Lochelektrode negativ
gegenüber der Abscheideelektrode ist, ist wegen ihres geringen Spannungsbedarfes
von besonderem Interesse, Da die nötige Betriebsspannung von dem Krümmungsradius
der Lochkanten abhängt, welcher sich im allgemeinen auf die halbe Dicke der Lochelektrode
einstellt, sollte die Lochelektrode eine möglichst geringe Foliendicke
aufweisen.
Aus Gründen der mechanischen Stabilität läßt sich jedoch die Foliendicke von Lochsieben
nur in begrenztem Maße verringern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lochsieb für Elektrofilter
zu schaffen, das eine verhältnismäßig große mechanische Stabilität aufweist und
dessen Lochrandkanten extrem kleine KrUmmungsradien aufweisen, die sich auch bei
einem Abbrand der Lochränder nicht vergrößern, Die Lösung dieser Aufgabe ist darin
zu sehen, daß die Lochelektrode sandwichartig aus mindestens einer Tragschicht sowie
aus einer mit dieser fest verbundenen dünneren Schicht (Sprühschicht) aus einem
Metall höherer Abbrandfestigkeit als dem Material der Tragschicht aufgebaut ist.
Die Tragschicht dient dabei lediglich zur mechanischen Versteifung des Ganzen, während
die dünnere Sprthschicht den KrUmmungsradius der LochrAnder-bestimmtO Gemäß einer
besonderen Weiterbildung besteht die Lochelektrode aus mehreren abwechselnd aufeinanderfolgenden
und miteinander verbundenen Tragschichten und Sprühschichten0 Dadurch wird die F1äche
der scharfen Kanten entsprechend erhöht, so daß sich auch die Zahl der von den Kanten
ausgehenden Ladungsträger erhöht.
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Die Tragschicht besteht vorzugsweise aus einem weichen Metall beispielsweise
aus Kupfer, Nickel oder Eisen, während die Sprühschicht aus einem abbrandfesteren
Material besteht etwa aus Titan, Tantal, Molybdän, Platin, Wolfram, Kohlenstoff
oder deren Legierungen.
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Die Sprthschicht weist vorzugsweise eine Dicke von weniger als 100
Mikron auf.
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Erfindungsgemäß .lassen sich die Lochelektroden in der Weise hersteilen,
daß auf eine Tragschicht mindestens eine dünne Schicht aus einem abbrandfesteren
Material als dem der Tragschicht galvanoplastisch
aufgetragen wird.
hierdurch ist gewährleistet, daß die Sprühschicht eine gleichmäßige und kontrollierte
Dicke aufweist0 Die Tragschicht kann ebenfalls galvanoplastisch hergestellt werfer
indem diese auf einer mit Isolierinseln versehenen Matrize abgesch den wir. Für
die richtige Wirkungsweise kommt es dabei nicht auf d Konfiguration der Lochränder
an, sondern lediglich auf die Material auswahl und auf die Dickenverhältnisse der
Tragschicht und der S hschicht.
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Die Löcher der Lochelektrode können an beliebiger Stelle des Herstellungsverfahrens
hergestellt werden, beispielsweise auch durch Stanzen einer sandwichartigen Folie.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben0 Fig. 1 zeigt einen Querschnitt
durch einen Teil einer Lochelektrode nach der Erfindung; Fig0 2 zeigt einen Querschnitt
entsprechend Figc 1 nach einer bestimmten Betriebszeit der Lochelektrode; Fig. 3
zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer Lochelektrode nach der Erfindung
mit einer Tragschicht und zwei Sprühschichten; Fig0 4 zeigt einen Querschnitt durch
einen Teil einer Loc' elektrode nach der Erfindung mit drei Tragschicht und vier
Sprühschichten; Fig0 5 zeigt eine Lochelektrode auf einer zu ihrer Herstellung dienenden
Matrize.
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Die in Fig0 1 dargestellte Sprühelektrode umfaßt eine Tragschicht
1 aus Metall, welche über ihre Oberfläche mit zahlreichen Perforationen 2 versehen
ist, von denen in der Figur nur eine Perforation dara gestellt ist. Die Tragschicht
1 besteht aus Metallblech. Die Perforationen 2 können auf an sich bekannte Weise
hergestellt werden,
etwa durch Stanzen einer Blechfolie oder aber
durch den galvanoplastischen Aufbau einer Metallschicht über einer Matrize, welche
mit Isolierinseln versehen ist.
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Auf der einen Seite der Tragschicht 1 ist eine Sprühschicht 3 galvanoplastisch
aufgetragen, welche wesentlich kleiner ist als die Tragschicht 1 und aus einem Material
mit hoher Abbrandfestigkeit besteht. Eine hohe Abbrandfestigkeit bedeutet in diesem
Fall: 1 chemische Beständigkeit, insbesondere gegen Sauerstoffs Stickstoff, Schwefelwasserstoff
und Stickstoff-Sauerstoffverbindungen, da sicher eine starke Erwärmung der Folie
in Folge Ionenbombardement auftritt; 2o Die Atome der Sprühschicht sind nicht "leicht"
von massereichen positiven Gasionen aus der Oberfläche des Material heraus zuschlagen.
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Eine hohe Abbrandfestigkeit ergibt sich insbesondere auch mittels
Stoffen, die erst bei hohen Temperaturen verdampfen0 Beispiele für abbrandfeste
Materialien sind Titan, Tantal Molybdän, Platin, Wolfram, Kohlenstoff und Verbindungen
dieser Stoffe, Fig 2 zeigt die Siebelektrode nach Fig 1 nach einer gewissen BetriebszeitO
Man erkennt, daß die Tragschicht 1, welche z.B, aus Kupfer oder Nickel besteht,
an den Kantenbereichen 4 der Perforationen bereits merklich abgetragen ist, so daß
die Sprühschicht 3 über die Tragschicht hervorragt und damit den Krümmungsradius
der Sprühkante bestimmt Allgemein kann man sagen, daß der Krümmungsradius etwa gleich
der halben Dicke der Sprühschicht 3 ist0 Fig. 3 zeigt im Querschnitt einen Teil
der Siebelektrode, bei der auf beiden Seiten der Tragschicht 1 Sprühschichten 3
aufgetragen sind. Diese Anordnung besitzt gegenüber derjenigen nach den Figuren
1 und 2 zwei wichtige Vorteile. Bei sonst gleichen Abmessungen ist die Fläche der
Kanten der Sprühschicht doppelt so groß0 Damit erhöht sich auch
die
Zahl der von den Kanten ausgehenden und zur Beladung von Staubteilchen nötigen Elektronen0
Außerdem stellt sich nach kurzer Betriebszeit ein Abbrand der Tragschicht 1 ein,
wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 3 dargestellt ist. Der durch Abbrand
freigelegte Raum zwischen den Sprühschichten 3 wird dadurch annähernd feldfrei,
so daß ein weiterer Abbrand der Tragschicht 1 nur in dem Maße erfolgt, wie die Kanten
5 der Sprühschichten 3 abgetragen werden. Für die Tragschicht 1 kann daher ein Material
mit extrem niedriger Abbriandfestigkeit verwendet werden, was technologische und
kostenäßige Vorteile bietet, In Fortführung des Gedankens lassen sich mehrere Tragschichten
1 und Sprühschichten 3 in abwechselnder Folge anordnen, Fig0 4 zeigt eine Siebelektrode
mit drei Tragschichten 1 und vier Sprtlhschichten 30 Dadurch wird die Sprühleistung
weiter erhöht. Die Dicke der Tragschichten wird vorzugsweise so bemessen, daß die
Tragschichten in der Lage sind, der Siebelektrode eine genügende Steifigkeit zu
verleihen, Die Dicke der Sprühschichten 3 bestimmt im wesentlichen den KrUmsungsradius
der Sprühkanten, so daß also möglichst dünne Sprühschichten anzustreben sind.
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Fig. 5 dient zur Erläuterung der galvanoplastischen Herstellungsart
von Siebelektroden nach der Erfindung. Zur Herstellung wird eine Matrize 6 verwendet,
in deren Oberfläche Isolierstoffinseln 7 eingebettet sind, welche an den gewünschten
Stellen der Perforationen der Siebelektrode liegen. Nachdem die Oberfläche 8 der
Matrize 6 passiviert worden ist, wird die Tragschicht 1 galvanolastisch auf der
Matrize abgeschieden0 Auf diese Tragschicht wird sodann eine dünne Spruhschicht
3 aus einem Material hoher Abbrandfestigkeit ebenfalls galvanoplastisch niedergeschlagen,
so daß eine Siebelektrode entsteht, deren Querschnitt in Fig. 5 zu erkennen ist.
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Man kann natürlich auch Tragschichten in Form von fertigen Blechen
verwenden, welche perforiert und danach galvanoplastisch mit einer SprUhschicht
versehen werden0
Es ist ferner mdglichs Lochelektroden nach der
Erfindung dadurch herzustellen, daß man ein dickes Blech aus dem Material der Tragschicht
und ein dünnes Blech aus dem Material der Sprühschicht durch Walzen miteinander
verbindet und bis auf die gewünschte Dickeauswalzt. Das Perforieren kann dabei nach
dem Herstellen der ferti gen Folie durch Stanzen erfolgen