DE2462539A1

DE2462539A1 - Elektrische staubsammelvorrichtung

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Publication number: DE2462539A1
Application number: DE19742462539
Authority: DE
Inventors: Senichi Prof Masuda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-08-14
Filing date: 1974-08-12
Publication date: 1977-08-04
Also published as: DE2438670B2; FR2240770B1; FR2240770A1; DE2462539C2; DE2438670C3; GB1479033A; DE2438670A1; US3980455A

Description

Senichi Masuda

Elektrische Staubsammelvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Staubsammelvorrichtung, mit einem leitungsartigen Gehäuse, durch das ein von mitgeführten Teilchen zu reinigender Gasstrom geleitet wird, mit einer Gaseinlaßöffnung und einer Gasauslaßöffnung, mit einem im Gehäuse vorgesehenen Teilchen-Sarranelabteil sowie mit im Gehäuse in Gruppen vertikal und mit Abstand angeordneten Elektroden.

In einer einstufigen elektrischen Staubsammelvorrichtung, in der ein Abschnitt zum Aufladen von Teilchen und ein Abschnitt zum Sammeln aufgeladener Teilchen unter einem elektrischen Feld innerhalb desselben Raumes vorhanden sind, wird durch Anlegen einer sich wiederholenden Tinpulsspannung an Entladungselektroden die Möglichkeit geschaffen, eine Funkenentladungsspannung zu steigern und das Phänomen einer umgekehrten Ionisation zu verhindern. Es wurde weiterhin bereits vorgeschlagen, zylindrische dritte Elektroden in unmittelbarer Nähe der Entladungselektroden vorzusehen, ferner eine Hochspannung etwa zur Erzeugung einer Funkenentladung zwischen den dritten Elektroden und Staubsammelelektroden anzulegen, außerdem eine Gruppe von Ionen impulsweise durch Anlegen einer wiederholenden Impulsspannung zwischen den dritten Elektroden und den Entladungselektroden zu erzeugen und diese Ionengruppe in Richtung auf die Staubsammelelektroden zu richten, um die Ladung der Elektroden durchzuführen.

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In einer herkömmlichen elektrischen Staubsammelvorrichtung wird im allgemeinen eine Corona-Stromstärke einzig durch das elektrische Feld in einem Staubsammelraum bestimmt, während Teilchen bzw. Staubteilchen durch ein großes elektrisches Feld hindurchgetrieben bzw. hindurchgeleitet werden, um etwa eine Funkenentladung zu erzeugen, wobei das Feld zwischen den dritten Elektroden und den Staubsammelelektrode errichtet ist. Bei der Anwendung der zuvor erwähnten sich wiederholenden Spannungsimpulse kann jedoch eine Ionenstromstärke i (A/nv^l in Übereinstimmung mit der Wiederholungsfrequenz der Impulsspannung ungeachtet des elektrischen Feldes geändert werden und daher kann die Ionenstromstärke in der Weise gesteuert werden, daß, wenn die Größe des spezifischen Widerstandes ^) ^i D. J der angesammelten Staubschicht auf den Staubsammelelektroden verändert ist, die Relation von i χ ^ , <^ E, eingehalten werden kann (wobei E. die elektrische Durchschlagsfeldstärke der Staubschicht darstellt, die bis etwa 10 000. V/m ausmacht), in anderen Worten in der Weise, daß der Durchschlag der Staubschicht verhindert und dadurch das Auftreten eines umgekehrten Ionisations-Phänomens, das durch den Durchschlag bewirkt wird, unterdrückt werden kann.

Da außerdem die in diesem Falle impulsiv erzeugte Ionen stark expandiert und zerstreut sind, was auf eine Coulomb'sche-Repulsivkraft zurückzuführen ist, und somit diese Ionen gleichförmig über die Staubsammelelektroden verteilt sind, wird die Ionenstromstärke i über allen Positionen gleichförmig; von diesem Gesichtspunkt kann auch das Auftreten der umgekehrten Ionisation in einer Position, wo die Ionenstromstärke i örtlich gesteigert ist, verhindert werden, so daß das zuvor erwähnte System der Anwendung eines wiederholenden Spannungsimpulses

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günstig ist. Um jedoch das zuvor erwähnte System effektiv ausnutzen zu können, muß sichergestellt sein, daß lediglich nach Anlegen einer Impulsspannung die Entladung von der Entladungselektrode verwirklicht wird, wohingegen während der Periode des Nichtanlegens der Impulsspannung die Entladungselektrode durch die dritten Elektroden vollkommen abgeschirmt i.st, was in einem Nichtentladungsstrom resultiert, Andererseits fließt der Ionenstrom in Gleichstromart und es wird unmöglich, sowohl die Größe des Iononstromes (ungeachtet des elektrischen Feldes) zu steuern, als auch eine gleichförmige Verteilung des Ionenstromes zu erreichen, so daß die Vorteile einer impulsiven Teilchenladung verlorengehen würden.

In einer praktischen Ausführungsform einer Staubsammelvorrichtung ist es im Hinblick auf eine Bearbeitungspräzision erforderlich, daß der Abstand zwischen einer Entladungseleketrode und einer benachbarten Elektrode mit einigen oder mehr Zentimetern gewählt wird. Wenn dieser jedoch so gewählt ist, dann ist der Abschirmeffekt der dritten Elektrode stark reduziert, so daß es schwierig wird, eine Corona-Entladung von der Entladungselektrode zu unterdrücken, wenn die Impulsspannung nicht angelegt ist. Weiterhin, selbst wenn der Abschirmeffekt unter einer bestimmten Bedingung verwirklicht werden sollte, dann würden die Temperatur und die Staubkonzentration des Einlaßgases von Zeit zu Zeit während des Betriebes der Vorrichtung verändert werden und dementsprechend würde der genannte bestimmte Zustand nicht unmittelbar erfüllt werden können, was zu einer instabilen Betriebsweise führt. Aufgrund der oben beschriebenen Nachteile hat das bekannte impulsive Teilchen-Ladunqssystem (mit dritten Elektroden) keine praktische Nutzanwendung gefunden.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Staubsammelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die bei der impulsiven Teilchen-Ladung auftretenden Mängel beseitigt sind und Teilchen auf stabile Weise aufgeladen und somit der Staub bei vergrößerter Staubsammelleistung entfernt werden kann, und zwar bei optimaler Bedingung im Ansprechen auf eine Veränderung des Zustandes des durch die Einlaßöffnung eintretenden Gases und des darin befindlichen Staubes, wobei stets die Erzeugung einer umgekehrten Ionisation selbst im Falle eines Staubes (Staubteilchen) mit einem sehr hohen elektrischen Widerstandswert verhindert wird und wobei die Vorteile des impulsiven Teilchen-Ladungssystems ausgenutzt werden können.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht,

- daß in dem Teilchen-Sammelabteil wenigstens eine positive und eine negative Elektrodengruppe isoliert voneinander und einander gegenüberliegend im Gasstrom angeordnet ist und eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichstrom-Hochspannung zwischen der positiven und der negativen Elektrodengruppe vorgesehen ist, wobei die eine dieser Elektrodengruppen einer Gruppe vertikaler, kanalförmiger Elektroden umfaßt, die in einer Reihe mit gleichen Zwischenräumen zueinander entlang einer vertikalen Ebene angeordnet und mit ihren öffnungen zur Abströmseite hin ausgerichtet sind, während die andere Elektrodengruppe vertikale, kanalförmige Elektroden umfaßt, die in einer Reihe mit gleichen Zwischenräumen zueinander entlang einer vertikalen Ebene abströmseitig und ganz in der Nähe der ersten Gruppe der kanalförmigen Elektroden versetzt dazu angeordnet und mit ihren öffnungen zur Zuströmseite hin ausgerichtet sind:

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- sr-

daß abströmseitig vom Teilchen-Sammelabteil ein Abschnitt zum Unterdrücken eines Wiederausbreitens von Teilchen im Gehäuse vorgesehen ist, der aus einer entladungs-Elektrodengruppe, die entlang einer im Gasstrom liegenden vertikalen Ebene angeordnet und gegenüber der Rückseite der abströmseitigen Kanalform-Elektrodengruppe isoliert gehaltert ist, sowie aus einer Gruppe dritter Elektroden besteht, die einen großen Krümmungsradius aufweisen und in der Nähe der Entladungselektrodengruppe isoliert gehaltert sind, und daß eine Hochspannungs-Impulsquelle zum Anlegen einer sich wiederholenden impulsiven Hochspannung zwischen der Entladungs'elektrodengruppe und der dritten Elektrodengruppe vorgesehen ist;

daß zuströmseitig zum Teilchen-Sammelabschnitt im Gehäuse ein Teilchen-Ladeabteil vorgesehen ist, enthaltend Entladungselektroden mit kleinem Krümmungsradius, diesen Entladungselektroden mit Abstand gegenüberliegende Gegenelektroden, ferner dritte Elektroden, die einen relativ großen Krümmungsradius haben und in der Nähe dieser Entladungselektroden angeordnet sind, wobei diese Entladungselektroden, Gegenelektroden und dritten Elektroden dem Gasstrom ausgesetzt und isoliert angebracht sind, ferner eine Zuführeinrichtung zum Anlegen einer periodisch variierenden Hochspannung zwischen den Entladungselektroden und dritten Elektroden, eine Vorspannungs-Gleichspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichspannungs-Vorspannung zwischen den Entladungselektroden und dritten Elektroden, sowie eine zweite Gleichstrom-Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichstrom-Hochspannung zwischen diesen Gegenelektroden und dritten Elektroden; und

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- daß eine Detektoreinrichtung zum Feststellen von Funkenentladungen sowie eine Steuereinrichtung vorgesehen sind, die mit der Detektoreinrichtung in Verbindung steht und so ausgebildet ist, daß die Auftrittsfrequenz der Funkenentladung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches aufrechterhalten wird.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform vereinigt im wesentlichen folgende Vorteile:

1. Die Entladung tritt impulsweise an der Entladungselektrode nur während des Zeitabschnittes auf, wenn die periodisch wiederholende Hochspannung angelegt ist, und während des übrigen Zeitabschnittes kann die Corona-Entladung stets in zuverlässiger Weise unterdrückt werden, so daß, selbst bei praktischen Abmessungen der Entladungselektrode, der dritten Elektrode und des Abstandes dazwischen und selbst wenn der Eintrittsgaszustand, die Staubkonzentration und dergleichen stark variieren sollten, die Wirkungen des impulsiven Ladungssystems stets in zuverlässiger Weise gesichert sind.

2. Wenn die elektrische Staubsammelvorrichtung vorzugsweise zweistufig mit dem erwähnten Teilchen-Ladungssystem (Teilchen-Ladeabteil) ausgeführt ist, dann ist eine elektrostatische Kapazität zwischen der bzw. den dritten Elektroden und der bzw. den Entladungselektroden beträchtlich reduziert, und zwar als Ergebnis der Tatsache, daß der vorhandene Bereich zwischen den beiden Elektrodenarten, zwischen denen die periodisch wiederholende Spannung angelegt ist, in einem im wesentlichen sehr kleinen Volumen innerhalb des Teilchen-Ladeabteiles begrenzt ist; infolgedessen können das Volumen

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und die Kosten der elektrischen Stromquelle für das Aufladen in einem Ausmaß herabgesetzt werden, wie es für die praktische Ausführung günstig ist.

3. Aufgrund der zuvor erwähnten Vorteile können - selbst im Falle eines Staubes mit einem spezifischen Widerstandswert in der Größenordnung von 10 j .SX - _m | Ladung und Sammlung der Staubteilchen sehr wirksam unter optimaler Bedingung durchgeführt werden, die der Veränderung des Einlaßgaszustandes ohne die Erzeugung einer umgekehrten Ionisation angepaßt ist. In einer solchen zweistufigen Staubsammelvorrichtung wird es dann aufgrund des verwendeten Teilchen-Ladungssystems möglich, die Staubteilchen in dem Teilchen-Sammelabteil auf der Abströmseite äußerst wirksam zu sammeln und zu entfernen.

Im folgenden sei die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen

Fig.1 eine Horizontal-Schnittansicht einer bevorzugten erfindungsgemäßen Staubsammelvorrichtung zusammen mit einem Schaltschema über die elektrische Stromzufuhr mit verschiedenen Spannungen;

Fig.2 einen Vertikalschnitt durch die in Fig.1 dargestellte Staubsammelvorrichtung, jedoch ohne elektrische Stromquelle;

Fig.3 eine horizontale Schnittansicht durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;

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Fig.4 bis 8 mehrere Schaltbilder (Schaltschemata)

von verschiedenen Beispielen der elektrischen Stromquelle und ihren Anschlüssen an die Entladungs-, Gegen- und dritten Elektroden im Falle einer Anwendung von Wechselspannung als ein Beispiel periodisch variierender Spannung.

In den Fig.1 und 2 ist mit den Bezugszeichen 1 eine Einlaßöffnung zum Einführen eines mit Staubteilchen beladenen Gasstromes bezeichnet, mit 2 ein geerdetes, leitungsartiges Gehäuse der Staubsammelvorrichtung zum Hindurchleiten des eingeführten Gasstromes und mit 3 eine Gasauslaßöffnung zum Abführen des gereinigten Gases. Unten im Gehäuse 2 (unter der eigentlichen Leitung) befinden sich Staubsammeltrichter 4 und 5, unter denen zugehörige Staubauslaßöffnungen 6 bzw. 7 zum Abführen des gesammelten Staubes vorgesehen sind, der in einem Förderorgan 8 abgefördert wird. Eine poröse bzw. mit Löchern 'ersehene Platte 9 ist zur Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwindigkeit des staubhaltigen Gases vorgesehen, das durch die Einlaßöffnung 1 eingeführt wird. Ein Teilchen-Ladeabteil 10 ist auf der Zuströmseite innerhalb des Gehäuses vorgesehen. Mit 11 sind Entladungselektroden bezeichnet, die je aus einem vertikalen Zylinder 13 mit etwa 1 bis 3 cm Durchmesser bestehen und Entladeteile 12 aufweisen, die mit einem vorbestimmten Abstand von etwa 1 bis 10 cm stiftartig angebracht sind, wobei jeder Entladeteil 12 durch einen nadeiförmigen Vorsprung von etwa 1 bis 3 cm Länge gebildet ist und ein scharfes bzw. spitzes Ende mit einem kleinen Krümmungsradius aufweis; die Entladungs-Elektrode 11 wird über ein Isolationsrohr 14 und einen Isolator 15 isoliert gehaltert und ist über einen Leiter 16 mit einer Ausgangs-Anschlußklemme 18 einer zugehörigen Hochspannungs-Negativimpulsquelle 17 verbunden sowie über

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einen Impulsformungswiderstand 19 innerhalb dieser Impulsquelle geerdet. Durch Prallplatten 20 wird das einströmende Gas daran gehindert, das Teilchen-Ladeabteil zu umströmen. Vertikale, planare und in einer Gruppe zusammengeordnete Gegenelektroden (gegenüberliegende Elektroden) 21 sind mittels Isolationsrohre 22 isoliert gehaltert und parallel zueinander sowie zur Gasströmungsrichtung angeordnet. Eine Gruppe dritter Elektroden 23 besitzt einen großen Krümmungsradius (etwa 1 bis 5 cm Durchmesser) und ist isoliert sowie in vertikaler Richtung durch Isolationsrohre 24 gehaltert, so daß sie auf diese Weise in der Nähe der Entladeelektrode 11 (und zwar auf deren gegenüberliegenden Seiten mit einem Abstand von etwa 1 bis 5 cm von den spitzen Endteilen der Entladungselektrode 11) sowie parallel zu dieser Elektrode 11 angeordnet sind, wobei diese dritten Elektroden im veranschaulichten Ausführungsbeispiel aus einem zylindrischen Körper bestehen.

Die Gegenelektrodengruppe 21 sowie die erwähnte dritte Elektrodengruppe 23 sind über Leiter 25 bzw. 26 mit positiven und negativen Ausgangs-Anschlußklemmen 28 bzw. einer Gleichstrom-Hochspannungsquelle 27 und dadurch mit einem intensiven elektrischen Feld verbunden, um etwa eine Funkenentladung zu erzeugen, die zwischen den entsprechenden Elektrodengruppen 21 und 25 in einer solchen Richtung hergestellt wird, daß negative Ionen, die an der Entladungselektrode 11 erzeugt werden, in Richtung auf die Gegenelektroden 21 gelenkt werden können.

Obwohl eine Impulsquelle beliebigen Aufbaues als zugehörige Hochspannungs-Negativ-Impulsquelle 17 benutzt werden könnte, wird in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zur Erzeugung eines sich wieder-

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holenden Hochspannungs-Negativ-Impulses verwendet, in der eine Ausgangsklemmenspannung einer Gleichstrom-Hochspannungsquelle 34 positiver Polarität, die einen Aufwärts-Transformator 30, einen Gleichrichter 31, einen Ladungswiderstand 32 und einen Glättungskondensator enthält, intermittierend geerdet wird, und zwar über einen Strombegrenzungswiderstand 35 und eine fest Funkenelektrode 36 mit einem geerdeten mechanischen Drehschalter 37. In diesem Ausführungsbeispiel enthält der mechanische Drehschalter 37 eine Drehscheibe 41 (im dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere eine Leiterscheibe) , die so ausgebildet ist, daß sie über eine Welle 39 durch einen Motor 38 mit veränderbarer Geschwindigkeit für eine Drehbewegung in einer Richtung angetrieben wird; die Scheibe weist ferner Funkenelektroden 40 auf, die aus einer Gruppe geerdeter Vorsprungseleketroden zur · Erzeugung eines Funkens bestehen, welche entlang dem Scheibenumfang mit gleichen Zwischenräumen angebracht sind, wobei die Scheibe 41 über einen Schleifring 42, eine Bürste 43 und einen Leiter 44 geerdet ist.

Wenn während des Betriebes die Scheibe 41 gedreht wird, dann passiert nach und nach jede Vorsprungselektrode die untere unmittelbare Nähe der festen Funkenelektrode 36, und jedesmal, wenn eine solche Elektrode in der Nähe der Elektrode 36 vorbeigelangt, tritt eine Funkenentladung zwischen der Vorsprungseleketrode 40 und der festen Funkenelektrode 36 auf, die dann am selben Potential anliegt wie die Ausgangs-Anschlußklemme der Gleichstrom-Hochspannungsquelle 34, was zu einem plötzlichen Wechsel des Potentials an der Elektrode 36 zum Erdpotential führt; wenn jedoch die Funkenentladung unterbrochen wird, dann wird das Potential an der Elektrode 36 zum anfänglichen Ausgangspotential der Gleichspannungsquelle 34 wieder hergestellt. Wenn infolgedessen dieses Potential an ein Ende 47 des Impulsformungswiderstandes 19 (mit

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einem Widerstand R₁ _I F}_\)angelegt wird, dessen anderes Ende durch einen Kopplungs-Kondensator 46 (mit einem kapazitiven Widerstand C₄₆ ( F])geerdet ist, dann tritt ein entsprechend hoher Negativ-Spannungsimpuls mit einem steilen Aufstieg und Abfallen bei einer Zeit, die konstant ist zu T₁ = C.C- ο R₁Q Tsecj , an dem einen Ende 47 auf, wodurch dieser Negativ-Impuls über die Ausgangs-Anschlußklemme 18 und den Leiter 16 an die Entladungs-Elektrode 11 angelegt wird. In diesem Falle ergibt sich die Wiederholungsperiode T fsecι der Negativ-Impulse durch die Gleichung T = 1/nN, wobei η I U/secJ die Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde der Scheibe 41 und N die Anzahl der Vorsprungselektroden am Scheibenumfang darstellen. Durch Verwendung des mechanischen Drehschalters 37 als Impulserzeugungs-Schaltelement in der oben beschriebenen Weise wird es möglich, die Kosten einer Impulsquelle weitgehend zu reduzieren, und zwar gegenü-er der Anwendung eines elektronischen Schaltelements, z.B. eines elektronischen Scha.ltrohres oder eines Halbleiterelements (Thyristor).

Nach dem Anlegen eines Hochspannungs-Negativ-Impulses wird eine Gruppe von Negativ-Ionen, die durch eine impulsive negative Corona-Entladung erzeugt wird, welche von der Entladungselektrode 11 in Richtung auf die dritte Elektrode 23 erzeugt wird, im folgenden Augenblick in Richtung auf die Gegenelektroden 21 geleitet, die zum elektrischen Gleichstromfeld gehören, welches zwischen den dritten Elektroden 23 und den Gegenelektroden 21 errichtet ist; im Ladungsraum 48 zwischen diesen Elektroden wirken die Negativ-Ionen so, daß die im Gas suspendierten Teilchen unter dem Einfluß eines intensiven elektrischen Feldes E stark aufgeladen werden, das sich in diesem Bereich befindet, um eine Funkenentladung zu erzeugen (die durch ein

Teilchen erreichte Ladung Q ist proportional zu E ); außerdem werden die meisten überschüssigen Ionen durch die

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Gegenelektroden 21 absorbiert. Infolgedessen nimmt ein Negativ-Ionenstrom, der in die Gegenelektroden 21 fließt, auch eine Impulsform an; der Mittelwert i der Stromstärke i ist proportional zu der Wiederholungsfrequenz f der Impulsspannung, so daß der Mittelwert i über einen beträchtlich weiten Bereich frei variiert werden kann, indem die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit der Scheibe 41 variiert wird.

Die dichte Negativ-Ionengruppe, die einen impulsiven Negativ-Ionenstrom trägt, expandiert und dispergiert ferner schnell, wenn sie in Richtung auf die Gegenelektrode 21 wandert, was auf starke Coulomb'sehe Abstoßkräfte dazwischen zurückzuführen ist, und infolgedessen werden sie, wenn sie die Gegenelektroden 21 erreichen, eine sehr gleichförmige negative Ionenstromstärke über die ganzen Bereiche aufweisen.

Während dieser negative Ionenstrom durch die Staubschicht, die dann an den Gegenelektroden angesammtl wird, hindurchgeht, ist es möglich, die Bedingung i χ ^ , < E, dadurch aufrechtzuerhalten, daß die mittlere Ionenstromtärke i in der oben beschriebenen Weise gesteuert wird; der spezifische Widerstandswert S , der Staubschicht kann vergrößert werden, d.h. es ist möglich, das Auftreten eines Durchschlags in der Staubschicht zu vermeiden und dadurch die Erzeugung einer umgekehrten Ionisation zu verhindern. Wie bereits erwähnt, besteht der wichtigste Vorteil, der sich aus einem Teilchen-Ladesystem mit einer sich wiederholenden Impulsspannung ergibt, darin, daß das elektrische Feld E in dem Ladungsraum 48 und die Ionen-Stromstärke i (mittlerer Ionenstrom i ) mit der Gegenelektroden 21 unabhängig gesteuert werden kann und daß dadurch die Ionenstromstärke i in Übereinstimmung mit der Größe des

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Widerstandswertes 3, variiert werden kann, so daß stets die Relation i x9_d< E, aufrechterhalten wird, während das elektrische Feld E stets bei einem hohen Wert gehalten wird, um etwa eine Funkenentladung zu erzeugen, wobei außerdem eine gleichförmige Stromstärke über die ganze Fläche der Staubschicht stets aufrechterhalten werden kann. Es wird noch einmal darauf hingewiesen, daß bei dem herkömmlichen System des Anlegens einer einfachen Gleichspannung zwischen einer Entladungselektrode und einer Gegenelektrode die Ionenstromstärke i eine einfachwertige Funktion des elektrischen Feldes E ist, so daß, wenn der Widerstandswert 5 , erhöht ist (falls die Ionenstromstärke i herabgesetzt und die Bedingung i χ ^ , </ E, erfüllt ist) , das elektrische Feld E notwendigerweise geschwächt ist, was in einer Reduzierung der geladenen Teilchenmenge resultiert, so daß die Staubsammelleistung stark herabgesetzt ist. Wenn demgegenüber das elektrische Feld E mit einem zufriedenstellend großen Wert gewählt wird, dann ist notwendigerweise die Relation i x£_d > E, hergestellt, was zur Erzeugung einer umgekehrten Ionisation führt, und somit wird die Staubsammelleistung ebenfalls stark herabgesetzt. Solange ein Trockentyp-System verwendet wird, ergibt sich auf diese Weise keine Lösung für Probleme der bekannten Systeme, Ferner ist es im Falle iner Gleichstrom-Corona-Entladung unmöglich, eine gleichförmige Stromstärkeverteilung über die ganze Fläche der Gegenelektrode zu erreichen und eine umgekehrte Ionisation würde an die Stelle treten, an der die Ionenstromstärke i örtlich erhöht ist. Ein solches System hat daher den Nachteil, daß ein Herabsetzen des Mittelwertes der Ionenstromstärke i nicht immer zu einer Unterdrückung einer umgekehrten Ionisation führen würde.

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Während man allgemein daran denken könnte, die dritten Elektroden 23 direkt an der negativen Anschlußklemme 29 der Gleichstrom-Hochspannungsquelle 27 zu erden, ist die negative Anschlußklemme 29 gemäß der Erfindung an eine ungeerdete Anschlußklemme 50 einer negativen Gleichspannungsquelle 49 angeschlossen, um eine negative Vorspannung an die dritten Elektroden 23 im Hinblick auf das Erdpotential anzulegen. Im folgenden wird nun dieses Merkmal der Erfindung im einzelnen beschrieben.

Wie zuvor schon erläutert wurde, ist es in einer groß bemessenen Vorrichtung praktischen Ausmaßes im Hinblick auf eine Bearbeitungspräzision notwendig, den Abstand zwischen den spitzen Enden der Entladungselektroden 11 und der dritten Elektroden 23 bis zu einem gewissen Ausmaß weit zu wählen. Hierdurch wird der elektrostatische Abschirmeffekt der dritten Elektroden auf die Entladungsteile 12 verloren gehen, so daß selbst im Falle eines Nichtanlegens einer Impulsspannung an die Entladungselektroden

11 eine Gleichstrom-Negativ-Corona-Entladung kontinuierlich von den Entladungselektroden 11 in Richtung auf die Gegenelektroden 21 auftritt, was in einer kontinuierlichen Strömung eines Ionenstroms resultiert, und wodurch der Steuerungseffekt der sich wiederholenden Frequenz f auf den Mittelwert der Stromstärke i aufgehoben ist. Um einen solchen Nachteil zu verhindern, ist es erforderlich, die dritten Elektroden so zu konstruieren, daß die wesentliche Bedingung erfüllt wird, daß, wenn keine Impulsspannung an die Entladungselektroden 11 angelegt ist, der von den Entladungselektroden in Richtung auf die Gegenelektroden 21 fließende Ionenstrom stets auf Null gehalten werden kann, so daß, in anderen Worten, eine Dimension und Formgebung vorhanden ist, die für eine Verwirklichung eines ausreichenden elektrostatischen Abschirmeffekts auf die Entladeteile

12 der Entladungselektroden 11 geeignet sind. Da jedoch

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die Intensität des elektrischen Feldes zum Starten einer Corona-Entladung beim Entladeteil 12 variieren würde, wenn die Temperatur, der Druck und die Zusammensetzung des Gases- sowie die Staubkonzentration sich von Zeit zu Zeit ändern sollten (selbst wenn der Aufbau und die Anordnung der dritten Elektroden so gewählt werden, daß die oben beschriebenen Erfordernisse unter einem bestimmten Gaszustand zufriedenstellend sind), kann oft die Möglichkeit auftreten, daß die oben beschriebenen Erfordernisse nicht erfüllt sind, wenn sich der Gaszustand geändert hat.

Um die zuvor erwähnten Schwierigkeiten zu überwinden und um stets die oben beschriebenen Erfordernisse zu erfüllen, ist gemäß der Erfindung Vorsorge in der Weise getroffen worden, daß eine veränderliche negative Gleichspannungs-Vorspannung zuvor an die dritten Elektroden 23 bezüglich eines Bezugspotentials (einem Potential, wenn keine Hochspannungs-Negativ-Impulse angelegt sind) der Entladungselektroden angelegt wird, um dadurch die Intensität des elektrischen Feldes an den Entladeteilen 12 zu steuern, und daß im Ansprechen auf eine Änderung des Gaszustandes diese Vorspannung geändert wird, so daß stets keine negative Corona-Entladung von den Entladeteilen 12 in einem Stadium auftritt, wenn keine Hochspannungs-Negativ-Impulse an die Entladungselektroden 11 angelegt ist (in anderen Worten, so daß das elektrische Feld der Entladeteile 12 nicht die Intensität des elektrischen Feldes des Corona-Starts erreichen kann). Durch die negative Gleichstrom-Hochspannungsquelle ist eine variable negative Gleichspannungs-Vorspannung in Bezug auf das Erdpotential an die dritten Elektroden 23 angelegt, und zwar über deren Ausgangs-Anschlußklemme 50 und eine negative Ausgangs-Anschlußklemme 29 der Spannungsquelle 27, um die zuvor erwähnte Aufgabe zu erfüllen. Der andere Ausgang (Ausgangs-Anschlußklemme) dieser Hochspannungsguelle 49 ist geerdet. Es ist bereits mehrfach festgestellt worden, daß das Anlegen einer solchen Vorspannung zwischen den Ent-

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ladungselektroden und den dritten Elektroden ein besonders wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung darstellt.

Um die erwähnte Aufgabe zu erfüllen, sind verschiedene andere Verfahren brauchbar: Beispielsweise kann der Leiter 26 direkt an die Anschlußklemme 50 angeschlossen werden, während die Anschlußklemme 29 direkt eher an Erde als an die Anschlußklemme 50 und den Leiter 26 angeschlossen wird. In jedem Falle ist es besonders notwendig, daß die Gleichspannung zum Antreiben der Ionen zwischen den dritten Elektroden 23 und den Gegenelektroden 21 angeschlossen ist und gleichzeitig eine variable Gleichspannungs-Vorspannung zur Steuerung des elektrischen Feldes an den Entladeteilen 12 zwischen den dritten Elektroden 23 und den Entladungselektroden 11 angelegt wird, wobei jedes Schaltungssystem, das dieses Erfodernis in günstiger Weise erfüllt, angewendet werden kann.

Auf der Abströmseite des Teilchen-Ladeabteils 10 innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Teilchen-Ladeabteil 51 vorgesehen. Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel enthält das Teilchen-Ladeabteil 51 eine Gruppe vertikaler, kanalförmiger Elektroden 53, die eine flache, U-förmige Querschnittsausbildung mit einer zur Abströmseite gerichteten öffnung aufweisen und isoliert durch Isolationsrohre 52 gehaltert sind, wobei sie in einer Reihe mit geeignetem Abstand entlang einer vertikalen Ebene angeordnet sind, die rechtwinklig zur Gasströmung liegt; weiterhin enthält das Teilchen-Sammelabteil 51 eine Gruppe vertikaler, kanalförmiger Elektroden 54, die eine flache, U-förmige Querschnittsausbildung mit zur Zuströmseite hin ausgerichteten öffnungen aufweisen und versetzt sowie mit geeigneten Abständen gegenüber der ersten Gruppe der Elektroden 53 angeordnet sind, wobei sie in einer Reihe mit angemessenen

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Zwischenräumen entlang einer vertikalen Ebene angeordnet sind, die senkrecht zur Gasströmung liegt. Die isoliert gehalterte, zuströmseitige Elektrodengruppe ist an eine Ausgangs-Anschlußklemme 57 einer negativen Gleichstrom-Hochspannungsquelle 56 über einen Leiter 55 angeschlossen, der mittels eines Isolationsrohres 52 isoliert im Gehäuse 2 eingeführt ist; innerhalb eines Staubsammelraumes zwischen dieser Elektrodengruppe 53 und den geerdeten, abströmseitigen Elektrodengruppe 54 ist ein elektrisches Feld errichtet, das eine solche Richtung aufweist, daß die Teilchen, die zuvor im Teilchen-Ladeabteil 10 negativ aufgeladen worden sind, in das Innere 59 des Kanals der abströmseitigen Elektrodengruppe 54 eingeleitet bzw. hineingetrieben werden.

Wenn demzufolge ein staubhaltiges Gas durch den Raum zwischen den beiden Elektrodengruppen 53 und 54 strömt (wie durch Pfeil 60 angedeutet), dann werden Staubteile entfernt und auf den Kanalinnenseiten 59 angesammelt; sie fallen dann in den gegenüber dem Gasstrom geschützt darunter angeordneten Trichter 5, was auf eine mechanische Vibration zurückzuführen ist, die durch eine Vibrationseinrichtung 61 erzeugt wird. Während dieses Staubsammelvorganges wird ein kleiner Teil der Staubteilchen, die eine positive Ladung aufweisen, auch von der zuströmseitigen Elektrodengruppe 53 angezogen und dort angesammelt; auch diese Staubteilchen werden abgeschält und fallen durch Anwendung eines mechanischen Stoßes einer Klopfeinrichtung 62 ab. 63 und 64 sind ebenfalls Klopfvorrichtungen zur Anwendung mechanischer Schläge auf die Gegenelektroden 21 bzw. die dritten Elektroden 23 im Teilchen-Ladeabteil 10, um dadurch den angesammelten Staub dort abzuschälen und ihn in den darunter vorgesehenen Trichter 4 fallen zu lassen. Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel werden aufgrund

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des Klopfens an den dritten Elektroden 23 die Entladungselektroden 11 ebenfalls mechanisch angestoßen.

Nach dem Abklopfen der Elektrodengruppen 53 und 54 im Staubsammelabteil 51 breitet sich ein Teil des angesammelten Staubes wieder aus. Um dieses sich Wiederausbreiten jedoch bei der Erfindung zu verhindern, ist abströmseitig von der Elektrodengruppe 54 eine Gruppe vertikaler zylindrischer Entladungselektroden 66 anqeordnet, die mit aus nadeiförmigen Vorsprüngen bestehenden Entladeteilen 65 versehen sind, wobei sie durch Isolationsrohre 67 entlang einer Ebene gehaltert werden, die parallel zur Rückseite 69 der Elektrodengruppe 54 liegt. Diese Elektrodengruppe 66 ist an die Ausgangs-Anschlußklemme 57 der Gleichstrom-Hochspannungsquelle 56 über einen Leiter 68 angeschlossen, der im Gehäuse 2 durch ein Isolationsrohr 67 isoliert eingeführt ist. Hierdurch wird eine Gleichstrom-Negativ-Corona-Entladung von der genannten Entladungselektrodengruppe 66 in Richtung auf die Rückseite 69 der Kanalform-Elektrodengruppe 54 erzeugt, so daß, nachdem die wieder ausgebreiteten Teilchen erneut aufgeladen worden sind, diese Teilchen entgegen die Gasströmung getrieben und auf der Rückseite 69 erneut angesammelt werden, wo diese Teilchen sich verdichten und zu größeren Teilchen anwachsen, so daß diese nach dem Abklopfen in den darunter vorgesehenai Trichter 5 fallen können; hierdurch wird stets eine hohe Staubsammelleistung erzielt.

Um die gleiche Aufgabe erfüllen zu können, könnte anstelle der Corona-Entladungs-Elektrodengruppe 66 zur Erzeugung einer Gleichstrom-Corona-Entladung (wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel) selbstverständlich die im Teilchen-Ladeabteil 10 benutzte Elektrodengruppe, die aus Entladungselektroden 11 besteht, damit sich wieder-

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holende Hochspannungsimpulse angelegt werden, sowie die dritten Elektroden 23 verwendet werden, die in der Nachbarschaft der Elektroden 11 angeordnet sind. In diesem Falle erfüllt die Rückseite der Abströmseite der Kanalform-Elektrodengruppe 54 die Funktion der Gegenelektrodengruppe 21. In der abgewandelten Ausführungsform ist es daher notwendig, die Gruppe der kanalförmigen Elektroden 54 isoliert zu haltern, um eine positive Gleichstrom-Hochspannung anzulegen und die Zuströmseite der Kanalform-Elektrodengruppe 53 zu erden. Fig.3 zeigt einen Horizontalschnitt durch die abgewandelte Ausführungsform, wobei die Bezeichnungen und Funktionen der mit den Bezugsziffern 1 bis 50 aufgeführten Elemente genau die gleichen sind wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2.

In Fig.3 ist auf der Zuströmseite eine Gruppe kanalförmiger Elektroden 72 vorgesehen, die mit der Elektrodengruppe 53 übereinstimmt und bei dieser abgewandelten Ausführungsform - wie oben beschrieben - geerdet ist. Auf der Abströmseite ist eine Gruppe kanalförmiger Elektroden 73 (in Übereinstimmung mit der Elektrodengruppe 54) vorgesehen, die an eine Ausgangs-Anschlußklemme 77 einer positiven Gleichstrom-Hochspannungsquelle 66 über einen Leiter 75 angeschlossen ist, der im Gehäuse 2 durch ein Isolationsrohr 74 isoliert eingeführt ist. Auf diese Weise kann eine positive Gleichstrom-Hochspannung daran angelegt werden, um ein Teilchen sammelndes elektrisches Gleichstromfeld in dem Staubsammelraum 58 (zwischen der Elektrodengruppe 73 und der Zuströmseite der Kanalform-Elektrodengruppe 72) zu errichten. Auf der Rückseite 78 dieser abströmseitigen Kanalform-Elektrodengruppe 73 ist eine Elektrodengruppe 11' isoliert angeordnet, die im veranschaulichten Ausführungsbeispiel aus vertikalen Zylindern 13' mit Entladeteilen 12' (nadeiförmige Vorsprünge) und einer dritten Elektrodengruppe 23' (in diesem Falle Zylinder) bestehen, die in der Nähe von und parallel zu

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den Entladungselektroden 11" angeordnet sind, wobei beide Elektrodengruppen 11' und 23' in derselben vertikalen Ebene gruppiert sind, die rechtwinklig zur Gasströmungsrichtung liegt, und zwar parallel zur Rückseite 78 der Elektrodengruppe 73, so daß sie dem Gasstrom ausgesetzt sind. Die Entladungselektrodengruppen 11' und die Gruppe der dritten Elektroden 23' sind entsprechend an eine Ausgangs-Anschlußklemme 18' einer zugehörigen Hochspannungs-Negativ-Impulsquelle 17' sowie an eine Ausgangs-Anschlußklemme 50' einer variablen negativen Gleichstrom-Hochspannungsquelle 49' über Leiter 16' bzw. 26' angeschlossen, die in das Gehäuse 2 mittels Isolationsrohre 14' bzw. 24' isoliert eingeführt sind. Hierdurch ist innerhalb des Raumes 48' zwischen der Gruppe der dritten Elektroden 23 und der Rückseite 78 der Kanalform-Elektrodengruppe 73 ein starkes elektrisches Feld errichtet, um dadurch eine Funkenentladung zu erzeugen; gleichzeitig fließt ein impulsiver negativer Corona-Strom, dessen Größe ungeachtet des zuvor beschriebenen elektrischen Feldes stets frei gesteuert werden kann, von der genannten Entladungselektrodengruppe 11' in Richtung auf die Rückseite der Elektrodengruppe 73, wodurch die weider ausgebreiteten Teilchen innerhalb des Raumes 48' intensiv aufgeladen und verstärkt in Richtung auf die Rückseite getrieben werden, wo diese Teilchen gesammelt werden und zu groben Teilen anwachsen, so daß auf diese Weise ein weiteres sich Ausbreiten vollkommen unterdrückt werden kann. Anders ausgedrückt: In diesem Teil des Gehäuses 2 wird ein ein Wiederausbreiten der Teilchen unterdrückender Abschnitt 79 errichtet, der aus der Entladungselektrodengruppe 11', der Gruppe der dritten Elektroden 23' und der Rückseite 78 der Elektrodengruppe 73 besteht. Es leuchtet ohne weitere Erläuterung ein, daß während des erneuten Staubsammelvorganges, selbst wenn der spezifische Widerstandswert der zu sammelnden Staubteilchen sehr hoch sein

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sollte, eine umgekehrte Ionisation von der auf der Rückseite 78 angesammelten Staubschicht nicht auftreten kann, was zur Verwirklichung eines äußerst hohen Wiederausbreitungs-Unterdrückungseffektes führt, und daß dies den größten Vorteil darstellt, der ebenfalls aus der Verwendung der Elektrodengruppen 11' und 23' zum Zwecke impulsiver Ladung in diesem Abschnitt zur Unterdrückung eines sich Wiederausbreitens resultiert. Es ist in diesem Zusammenhang eine Selbstverständlichkeit, daß in der in Fig.3 veranschaulichten Schaltungsanordnung die negativen Gleichstrom-Hochspannungsquellen 49 und 49' sowie die Hochspannungs-Negativ-Impulsquellen 17 und 17' durch eine einzige negative Gleichstrom-Hochspannungsquelle bzw. eine einzige Hochspannungs-Negativ-Impulsqualle - wie allgemein verwendet - ersetzt werden können.

Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, lassen sich insbesondere bei einer Zweistufentype einer elektrischen Staubsammelvorrichtung gemäß der Erfindung folgende Vorteile erzielen:

1. Durch die Anwendung von sich wiederholenden Hochspannungs-Impulsen lediglich in dem Teilchen-Ladeabteil (und, falls gewünscht, im Abschnitt zum Unterdrücken eines Wiederausbreitens) kann die Kapazität einer Hochspannungs-Impulsquelle weitgehend reduziert werden; außerdem ist es dadurch möglich, Staub mit einem hohen Widerstandswert auf wirksame Weise aufzuladen, der in der Vergangenheit meist nicht aufgeladen werden konnte, was auf die Erzeugung einer umgekehrten Ionisation zurückzuführen ist.

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2. Infolgedessen kann in dem Teilchen-Sammelabteil (Staubsammelabteil) der einen hohen Widerstandswert aufweisende Staub auf wirksame Weise ohne Erzeugung einer umgekehrten Ionisation gesammelt werden, und zwar lediglich mit Hilfe eines elektrischen Gleichstromfeldes ohne einen Ionenstrom.

3. Dies resultiert in einer Vorrichtung, die äußerst klein dimensioniert und deren Leistungsfähigkeit erhöht werden kann.

Im Teilchen-Sammelabschnitt können natürlich nicht nur die Elektroden mit der oben beschriebenen Ausbildung und Anordnung, sondern auch eine herkömmliche Parallelplatten-Elektrodengruppe mit gegenseitiger Isolation, eine Modifikation dieser Parallelplatten-Elektrodengruppe, in der entsprechende Plattenelektroden geneigt zueinander angeordnet sind, sowie andere Elektroden mit irgendeinem Aufbau und irgendeiner Anordnung verwendet werden.

Außerdem ist es erforderlich, die Wiederholungsfrequenz f der Impulsspannung, die an die Entladungselektrode 11 im Teilchen-Ladeabteil angelegt ist, zu steuern, und zwar in Übereinstimmung mit dem Wechsel des spezifischen Widerstandswertes 3 j der angesammelten Staubschicht, so daß stets eine umgekehrte Ionisation unterbunden werden kann. Zu diesem Zweck wird es vorgezogen, Funkenentladungen, die intermittierend zwischen einer Entladungselektrode und der gegenüberliegenden Elektrode 21 nach Beginn einer umgekehrten Ionisation erzeugt werden, mit Hilfe eines geeigneten Detektors 70 (vgl. z.B. Fig.1) festzustellen, und die Zahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit η des Elektromotors 38 wird automatisch über einen Regler gesteuert, so daß die Auftrittsfrequenz einer Funkenentladung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches (10 bis 100 mal pro Minute) aufrechterhalten werden kann (n wird

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herabgesetzt, falls die Funkenerzeugungsfrequenz zu hoch ist).

Diese erfindungsgemäße zweistufige elektrische Staubsammelvorrichtung ist für das Sammeln jedes Staubes geeignet, der einen hohen spezifischen Widerstandswert aufweist, wie z.B. Stäube von Kalkstein, Zementklinker und Zementöfen sowie Staub von Eisenerz-Sinteröfen und dergleichen. Insbesondere mit dem am veranschaulichten Ausführungsbeispiel dargestellten Aufbau war es möglich, Zementklinkerstaub mit einer Entstaubungsgröße von 99,9% zu entfernen, und zwar trotz der Tatsache, daß das Volumen der verwendeten Vorrichtung etwa 1/4 so klein ist wie die herkömmliche einstufige elektrische Staubsammelvorrichtung; auf diese Weise hat die erfindungsgemäße Vorrichtung ihre bemerkenswerte Leistungsfähigkeit bewiesen.

Es hat sich bestätigt, daß die erfindungsgemäße Ausführungsform selbst den sog. "Corona-Hinderungseffekt" beseitigt, d.h. einen solchen Effekt, der in einem konventionellen Typ, bei dem eine Gleichstrom-Corona-Entladung ausgenutzt wird, wenn ein besonders feiner Rauch in den Ladungsraum mit hoher Konzentration hereinkommt, eine Corona-Entladung durch die Raumladung der geladenen Teilchen in dem Rauch unterdrückt wird. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Ausführungsform Ionen unabhängig auf das elektrische Feld der Raumladung zuführen, so daß stets eine ausgezeichnete Staubsammelleistung erreicht werden kann.

Während Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen eine Impulsspannung als periodisch variierende Spannung zum Anlegen an eine Entladungselektrode verwendet werden, oben beschrieben und in den Fig.1 bis 3 veranschaulicht sind, ist die Erfindung nicht nur auf solche

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Typen mit periodisch wechselnden Spannungen beschränkt, sondern statt dessen könnte eine Wechselspannung, insbesondere eine Wechselspannung, deren Spannung und/oder Frequenz variabel ist, angewendet werden. Die Fig.4 bis 8 veranschaulichen solche abgewandelte Ausführungsformen.

In Fig.4 ist zwischen den dritten Elektroden 23 und den Gegenelektroden 21 eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle 84 angeordnet, um dazwischen eine Gleichstrom-Hochspannung V₁ anzulegen, wodurch innerhalb eines Raumes 85 zwischen diesen Elektroden ein elektrisches Gleichstromfeld E errichtet wird, das so ausgebildet ist, daß stets die elektrische Feldstärke in dem Raum zwischen der Entladungselektrode 13 und den Gegenelektrodon 21 (im folgenden als Corona-Raum bezeichnet) auf einen so hohen Wert gehalten wird, daß dadurch eine Funkenentladung in diesem Bereich erzeugt wird. Zwischen dieser Corona-Entladungselektrode 13 und den Gegenelektroden 21 ist eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle 86 angeordnet, um dazwischen eine Gleichstrom-Spannung V- anzulegen, wobei hier dieselbe Polarität wie bei der Gleichstromspannung V₁ sowie eine Größe kleiner als die Spannung V₁ vorhanden ist. An jeder Stelle in der Schaltung, die die Corona-Entiadungselektrode 13 und die dritte Elektrode 23 verbindet, ist außerdem eine Wechselstrom-Hochspannungsquelle 87 in Serie angeordnet, um eine Wechselspannung V_ cos 2 "7Tf t (f stellt eine Frequenz der Wechselspannungsquelle und t die Zeit dar) zwischen den Elektroden 13 und 23 anzulegen, wodurch eine periodische Corona-Entladung an dieser Corona-Entiadungselektrode 13 erzeugt wird Durch diese periodische Corona-Entladung erzeugte, einpolige Ionen werden in den Corona-Raum zwischen der dritten Elektrode und den Gegenelektroden 21 hineingezogen um einen periodischen einpoligen Ionenstrom zu errichten, der in Richtung auf die Gegenelektroden 21 ge-

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richtet ist, wobei der Durchschnittsstrom I und dementsprechend die folgende Stromstärke i·, dadurch frei variiert werden kann, daß die Spannungen V., V„ und V sowie die Frequenz f geändert werden.

In dieser Weise wird der Corona-Entladungsstrom I in der Weise gewählt, daß die Stromstärke i, Γα/πι²} des Stromes, der durch die von der Gegenelektrode 21 angezogenen und dort angesammelten Staubschicht fließt (wobei dies gleich der lonenstromstärke im Corona-Raum an der Oberfläche dor Staubschicht ist), daß der tatsächliche spezifische Widerstandswert y, i-il-m] der Staubschicht und die elektrische Durchschlagsfeldstärke E, ! V/m j (dies ist gleich etwa 10 ' V/m ^v ) durch die Relation i, χ Sj- , </ E, erfüllt sein kann. Ferner wird durch ein periodisches Unterbrechen doo Ionenstromes die Verteilung der Stromstärke i, auf der Gegenelektrode 21 so gleichförmig wie möglich gemacht, was auf den abstoßenden Zerstreuungseffekt des Ionenstromes zurückzuführen ist; und durch die Anwendung einer Wechselstromquelle kann meist der ganze Stromeingang für die Erzeugung des Ladungs-Ionenstromes wirksam benutzt werden.

Im einzelnen bedeutet das, wenn die Spannung V- mit einem Wert vorbestimmt wird, der in der Polarität gleich der Sapnnung V₁ ist und eine kleinere Größe als die Spannung V₁ besitzt, dann absorbiert die dritte Elektrode 23 den größten Teil der elektrischen Kraftlinien, die von der Gegenelektrode 21 zur Corona-Entladungselektrode 13 laufen, um einen elektrostatischen Abschirmeffekt zu zeigen, so daß die elektrische Feldstärke an der Corona-Entladungselektrode 13 geschwächt ist und evtl. die Corona-Entladung, die sich von dieser Elektrode in Richtung auf die Gegenelektrode 21 erstreckt, gestoppt wird, Wenn in diesem Fall der Wert der Spannung V₁ im Verhältnis zur Spannung V_? richtig ist, wird also keine Corona-Entladung von der Corona-Entladungselektrode 13 in Richtung auf die dritte Elektrode 23 auftreten.Wenn beim oben beschriebenen

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-V-

Zustand öina geeignete Wechselstrom-Hochspannung V, cos 2 7ft zwischen der Corona-Entladungselektrode 13 und der dritten Elektrode 23 angelegt wird, dann tritt dort in Jeder Periode der Wechselspannung ein Zeitintervall auf, in dem die oten beschriebene Balance verloren geht, und während des Zeitintervalle, in dem der absolute Wert des Potentials an der Corona-Entladungselektrode entweder sich dem absoluten Wert der Spannung V₁ nähert oder großer als die Spannung V^, wird, wird eine einpolige Corona-Lntladung mit derselben Polarität wie die Spannung V^ von der Corona-Entl.adungselektrode 13 in Richtung auf die Gegenelektrode erzeugt, wodurch einpolige Ionen von der Corona-F.ntladüngselektrode 13 ausgestrahlt werden. Der einpolige Ionenstrom I, der in tier oben beschriebenen Weise in Richtung auf die Gegenelektrode 21 fließt, und somit die Größe der Durchschnitt sstromstärke i,, kann über einen weiten Bereich unabhängig von der Spannung V^ (und demzufolge unabhängig von der elektrischen Feldstärke E) durch Ändern der

Spannungen V₂ und V, sowie der Frequenz f frei geregelt werden, wobei außerdem die Verteilung der Stromstärke i, über dl*» Gfegtenelektrode sehr gleichförmig ist. Ua weiterhin die Impulsquelle nicht verwendet wird, wird der elektrische Eingangestrom vollkommen für die Errichtung eines Ladungs-Ionenstrorces verbraucht, und auf diese Weise kann die Leistungsfähigkeit des elektrischen Stromes bzw. der elektrischen Kraft stark vergrößert werden.

Die Stelle, an der die variable Wechselstrora-Hochspannungsquelle eingesetzt wird, ist nicht auf die Position, wit» sie in Fig. 4 dargestellt ist, begrenzt, sondern ε ie konnte in irgendeiner Position in der Schaltung gewühlt werden, die die Corona-Entladungselektrode 13 und

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si

die dritten Elektroden 23 verbinden, wie z.B. die Positionen, die in don Fig. 5 und 6 veranschaulicht sind. Außerdem ist die Erdungspositlon der Stromzuführschaltung für das Corona-Entladungssystem nicht auf die Position der Gegünelektroden 21 begrenzt, wie es in den l^?ig. '·, 5 und 6 vtranschaulicht 1st, sondern öS könnte irgendeine Position gewählt v/erden, z.B. die Punkte A, B oder C In Fig. Ί, die Tunkte D, E oder F in Fig. 5 oder der Punkt G, II oder J in Flg. 6. Weiterhin ist «s noch müglich, im Hinblick auf diö Spannungsquülle 8'I zum Anlögen einor variablen Gleichstrom-Hochspannung zv.'isehen der dritten Elektrode 23 und der Gegenelektrode 21 sowie der anderen Spannungsquelle 26 zunr-Aniegun einer variablen Gleichstrom-Hochspannung zwischen der Corona-Cntladungselektrode und der Gegenelektrode 21 anstelle der einzelnen Anordnung dieser Spannungsquellen diese so zu konstruieren, daß die eine einen Teil oder die ganze im allgemeinen benutzen kann, wie es beispielsweise in den Fig. 7 und veranschaulicht ist.

In Fig. 7 ist die Spannungsquelle 8*1 durch In-Serie-Schalten einer Gleichstrom-Hochnpannungsquelle 84♦ zur Spannungsquelle 86 konstruiert, während in Fig. 8 die Spannungsquelle 86 dadurch aufgebaut 1st, daß eine variable Gleichspannungsquelle P6' zur Spannungsquelle 84 in Serie geschaltet ist. Im Falle der Konstruktion der Spannungsquellen 81 und 86 in einer solchen Weise, daß die eine einen Teil oder das ganze der anderen gemeinsam benutzen kann, wie in den Fig. 7 und 8 veranschaulicht, ist es auch eine Selbstverständlichkeit, daß die Stelle, an der die variable Wechselstrom-Hochspannungsquelle eingesetzt 1st, nicht auf die veran-

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schaulichten Positionen begrenzt ist, sondern sie könnte in jeder Position in der Schaltung gewählt v.'erden, die die Corona-Entladungselektrode 13 und die dritte Elektrode 23 Verbindet; und es ist ebenfalls selbstverständlich, daß In jedem Falle der Verbindung der variablen Wechsalstrorr-ITochspannungsquelle die Erdungsposition in der Stromzuführschaltung an irgendeiner willkürlichen Position gewählt v/erden könnte.

Da viele Änderungen bei der obigen Konstruktion vorgenommen v/erden können und viele Eußerst unterschiedlich« Ausfuhrungsformen der Erfindung vorgenommen veracti können j ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird, sei darauf hingewiesen, daß alle oben beschriebenen und in den Zeichnungen veranschaulichten Maßnahmen nur als Verdeutlichung der Erfindung, nicht Jedoch als Begrenzung anzusehen sind.

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Claims

Patentansprüche

Elektrische Staubsammelvorrichtung, mit einem leitungsartigen Gehäuse, durch das ein von mitgeführten Teilchen zu reinigender Gasstrom geleitet wird, mit einer Gaseinlaßöffnung und einer Gasauslaßöffnung, mit einem im Gehäuse vorgesehenen Teilchen-Sammelabteil sowie mit im Gehäuse in Gruppen vertikal und mit Abstand angeordneten Elektroden, dadurch gekennz e i c h η e t ,

- daß in dem Teilchen-Sammelabteil (z.B. 51) wenigstens eine positive und eine negative Elektrodengruppe isoliert voneinander und einander gegenüberliegend im Gasstrom angeordnet ist und eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichstrom-Hochspannung zwischen der positiven und der negativen Elektrodengruppe vorgesehen ist, wobei die eine dieser Elektrodengruppen eine Gruppe vertikaler, kanalförmiger Elektroden (53) umfaßt, die in einer Reihe mit gleichen Zwischenräumen zueinander entlang einer vertikalen Ebene angeordnet und mit ihren Öffnungen zur Abströmseite hin ausgerichtet sind, während die andere Elektrodengruppe vertikale, kanalförmige Elektroden (54) umfaßt, die in einer Reihe mit gleichen Zwischenräumen zueinander entlang einer vertikalen Ebene abströmseitig und ganz in der Nähe der ersten Gruppe der kanalförmigen Elektroden versetzt dazu angeordnet und mit ihren Öffnungen zur Zuströmseite hin ausgerichtet sind;

- daß abströmseitig vom Teilchen-Sammelabteil ein Abschnitt zum Unterdrücken eines V7iederausbreitens von Teilchen im Gehäuse (2) vorgesehen ist, der aus einer Entladungs-Elektrodengruppe, die entlang einer im Gasstrom liegenden vertikalen Ebene angeordnet und gegenüber der Rückseite der abströmseitigen Kanalform-Elektroden-

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gruppe isoliert gehaltert ist, sowie aus einer Gruppe dritter Elektroden besteht, die einen großen Krümmungsradius aufweisen und in der Nähe der Entladungselektrodengruppe isoliert gehaltert sind, und daß eine Hochspannungs-Impulsquelle zum Anlegen einer sich wiederholenden impulsiven Hochspannung zwischen der Entladungselektrodengruppe und der dritten Elektrodengruppe vorgesehen ist;

daß zuströmseitig zum Teilchen-Sammelabschnitt (z.B.51) im Gehäuse (2) ein Teilchen-Ladeabteil (10) vorgesehen ist, enthaltend Entladungselektroden (z.B.11) mit kleinem Krümmungsradius, diesen Entladungselektroden mit Abstand gegenüberliegende Gegenelektroden (21), ferner dritte Elektroden (23), die einen relativ großen Krümmungsradius haben und in der Nähe dieser Entladungselektroden angeordnet sind, wobei diese Entladungselektroden, Gegenelektroden und dritten Elektroden dem Gasstrom ausgesetzt und isoliert angebracht sind, ferner eine Zuführeinrichtung zum Anlegen einer periodisch variierenden Hochspannung zwischen den Entladungselektroden und dritten Elektroden, eine Vorspannungs-Gleichspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichspannungs-^Vorspannung zwischen den Entladungselektroden und dritten Elektroden, sowie eine zweite Gleichstrom-Hochspannungsguelle zum Anlegen einer Gleichstrom-Hochspannung zwischen diesen Gegenelektroden und dritten Elektroden; und

daß eine Detektoreinrichtung (z.B.70) zum Feststellen von Funkenentladungen sowie eine Steuereinrichtung vorgesehen sind, die mit der Detektoreinrichtung in Verbindung steht und so ausgebildet ist, daß die Auftrittsfrequenz der Funkenentladung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches aufrechterhalten wird.

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2. Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Impuls erzeugendes Schaltelement in der genannten Hochspannunqs-Impulsquelle (z.B.17) ein mechanischer rotierender Schalter

(37) verwendet ist, der eine Drehscheibe (41) mit geerdeten Funkenelektroden (40), vorzugsweise Vorsprungselektroden, die um den Scheibenumfang herum mit gleichen Abständen angeordnet und durch einen Elektromotor (38) mit veränderbarer Geschwindigkeit antreibbar sind, und eine feste Funkenelektrode (36) enthält, die isoliertin der Weise angeordnet ist, daß die geerdeten Funkenelektroden in unmittelbarer Nähe an der festen Funkenelektrode vorbeiführbar sind.
3. Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit der Detektoreinrichtung und der die wiederholende Impulsfrequenz steuernden Einrichtung so verbunden ist, daß die Auftrittsfrequenz der Funkenentladung innerhalb

■ eines vorbestimmten Bereiches aufrechterhalten wird.
4. Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit der Detektoreinrichtung und der Vorspannungs-Gleichspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichspannungs-Vorspannung an die dritten Elektroden in Verbindung steht, wodurch die Ausgangsspannung so steuerbar ist, daß die Auftrittsfrequenz der Funkenentladung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches aufrechterhalten wird.

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5. Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (z.B.70) zum Feststellen von zwischen den Entladungselektroden (11) und den Gegenelektroden (21) erzeugten Funkenentladungen im Teilchen-Ladeabteil (10) vorgesehen ist.
6. Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung zum Feststellen von Funkenentladungen, die zwischen den Entladungselektroden und der Rückseite der Kanalform-Elektrodengruppe erzeugt werden, auf der Abströmseite in dem Abschnitt zum Unterdrücken eines Wiederausbreitens der Teilchen vorgesehen ist und daß eine auf die Hochspannungs-Impulsquelle wirkende Steuereinrichtung vorhanden ist, die die Impulswiederholungsfrequenz automatisch so steuert, daß die Auftrittsfrequenz der Funkenentladung innerhalb des vorbestimmten Bereiches aufrechterhalten wird.
7. Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Teilchen-Ladeabteil neben der Zuführeinrichtung zum Anlegen der

.periodisch variierenden Hochspannung eine Vorspannungs-Gleichspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichspannungs-Vorspannung zwischen den Entladungselektroden und den dritten Elektroden sowie eine zweite Gleichstrom-Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichstrom-Hochspannung zwischen den Gegenelektroden und den dritten Elektroden vorgesehen sind und daß die Detektoreinrichtung zum Feststellen von Funkenentladungen, die zwischen den Entladungselektroden und der Rückseite der Kanalform-Elektrodengruppe auftreten, auf der Abströmseite in dem Abschnitt zum Unterdrücken eines Wiederausbreitens der Teilchen vorgesehen ist und die Steuereinrichtung mit der

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Detektoreinrichtung und der Vorspannungs-Gleichspannungsquelle, die dem Unterdrückungsabschnitt zugeordnet ist, zum Anlegen einer Gleichspannungs-Vorspannung an die dritten Elektroden gekoppelt ist, wodurch die Ausgangsspannung dieser Quelle so steuerbar ist, daß die Auftrittsfrequenz der Funkenentladung innerhalb des bestimmten Bereiches aufrechterhalten wird.
8. Elektrische Staubsammelvorrichtung nach den Ansprüchen und 5, gekennzeichnet durch

- eine dem Teilchen-Ladeabteil zugeordnete· erste Hochspannungsquelle zum elektrischen Aufladen der im Gasstrom enthaltenen Staubteilchen,

- eine beim Teilchen-Sammelabteil vorgesehene zweite Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Hochspannung zwischen den Sammelelektroden, zum Anziehen und Sammeln geladener Teilchen,

- eine dem Abschnitt zum Unterdrücken eines Wiederausbreitens zugeordnete dritte Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Hochspannung an die darin enthaltenen Elektroden, um geladene Staubteilchen in Zuströmrichtung gegen das Sammelabteil zurückzustoßen, und

- die mit der im Ladeabteil vorgesehenen Detektoreinrichtung und der ersten Hochspannungsquelle gekoppelten Steuereinrichtung zur Steuerung der Spannungsfrequenz der Funkenentladung für die erste Hochspannungsquelle, um eine übermäßige Lichtbogenbildung von den entsprechenden Elektroden zu verhindern.

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