DE3930872C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Abscheideeinrichtung zur Reinigung von Gasen gemäß der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE-PS 35 15 508 ist eine elektrostatische Abscheideeinrichtung bekannt, die zur Reinigung der Luft in Wohn- und Aufenthaltsräumen vorgesehen ist. Diese bekannte Einrichtung verwendet einen elektrostatischen Abscheider in Verbindung mit einem Gasionisator. Die zu reinigende Luft wird im Gasionisator in einem Hochspannungsfeld ionisiert, so daß im nachfolgenden Abscheider, wo ebenfalls ein Hochspannungsfeld besteht, die in der Luft befindlichen Schwebeteilchen aufgrund der Ionisation sich an eine Abscheidefläche im Abscheider anlegen. Ein derartiger elektrostatischer Abscheider ist sehr wirkungsvoll bezüglich kleiner und kleinster Schwebeteilchen. Der bekannte elektrostatische Abscheider ist in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht, welches einen deutlich größeren Durchmesser besitzt als der im Gerät befindliche Gasionisator.

Aus der DE-AS 10 80 524 ist eine Niederschlagselektrode für elektrostatische Abscheider bekannt, die als Faltenbalg ausgebildet ist. Der Faltenbalg ist exakt gerade geführt und umschließt eine konzentrisch angeordnete Sprühelektrode. Bei einer Längenänderung ändert sich der Abstand zwischen Sprühelektrode und Faltenbalg, wodurch sich die technischen Eigenschaften ebenfalls wesentlich ändern. Mit einem solchen Faltenbalg kann der Abscheider nur in engen Grenzen bezüglich seiner Länge verändert werden. Eine Krümmung des Faltenbalgs ist ausgeschlossen, da die Sprühelektrode dann nicht mehr konzentrisch verlaufen könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrostatische Abscheideeinrichtung zur Reinigung von Gasen zu schaffen, die eine einfache Montage ermöglicht und anstelle bestehender Rohr- oder Schlauchleitungen in Abluft- oder Umluftsysteme einsetzbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale erhalten.

Durch die Verwendung elektrisch leitfähiger Schläuche, vorzugsweise flexibler Metallschläuche, die den Abscheider bilden, ist es möglich, bestehende Lüftungsschläuche gegen die Schlauchanordnung des Abscheiders auszutauschen, wobei dem elektrostatischen Abscheider der Gasionisator vorgeschaltet wird. Die konzentrisch ineinander angeordneten Metallschläuche des Abscheiders sind mittels über deren Länge verteilt angeordnete Distanzelemente auf Distanz gehalten. Vorzugsweise sind die als Isolatoren ausgebildeten Distanzelemente so angeordnet, daß die Metallschläuche nicht starr miteinander verbunden sind, sondern gegeneinander längsverschiebbar sind. Dabei ist es besonders vorteilhaft an sich bekannte Aluflex-Schläuche zu verwenden, wie sie in der Lüftungstechnik üblich sind. Diese Aluflex- Schläuche sind in ihrer Länge problemlos in gewissen Grenzen veränderbar, so daß ein aus konzentrisch angeordneten Aluflex-Schläuchen bestehender elektrostatischer Abscheider den jeweiligen Erfordernissen entsprechend mehr oder weniger stark gebogen verlegt werden kann.

Die Aluflex-Schläuche haben weiterhin den Vorteil, daß sie eine gerippte Oberfläche aufweisen, wodurch die wirksame Abscheidefläche vergrößert und damit die Kapazität des Abscheiders entsprechend erhöht wird.

Aus der DE-PS 5 57 184 ist eine Einrichtung zur elektrischen Abscheidung von Schwebekörpern aus Gasen bekannt, bei der mehrere gerade gespannte Schläuche als Niederschlagselektroden in einem Gehäuse untergebracht sind. Die Funktion dieses Abscheiders erfordert, daß die Schläuche exakt gerade geführt sind. Würde man diese Schläuche auch nur geringfügig abbiegen, könnte die drahtförmige Elektrode mit den schlauchförmigen Abscheideröhren in Berührung kommen und den Abscheider funktionsuntüchtig machen. Die Verwendung elektrisch leitfähiger Schläuche im Sinne vorliegender Erfindung wird durch diese Druckschrift nicht nahegelegt, da dort die gesamte Anordnung in einem starren Gehäuse untergebracht ist.

Eine besonders wirksame und einfache Ausführung eines elektrostatischen Abscheiders erhält man durch die Verwendung dreier konzentrisch angeordneter Metallschläuche, wobei am mittleren Metallschlauch eine negative Hochspannung anliegt und der innere und der äußere Metallschlauch geerdet sind. Diese Anordnung besitzt große Abscheideflächen und eine hohe elektrische Sicherheit, da der äußere Metallschlauch geerdet ist und so­ mit gefahrlos berührt werden kann. Bei einer Ausführung mit drei konzentrisch angeordneten Metallschläuchen können die Distanzelemente am mittleren Metallschlauch starr befestigt sein, während der äußere und der innere Metallschlauch auf den Distanzelementen längsverschieb­ bar anliegen. Somit wird ein sehr einfacher Aufbau für einen elektrostatischen Abscheider erhalten, der bezüg­ lich seines Krümmungsradius sehr stark variiert werden kann, ohne daß hierfür zusätzliche Montagearbeiten er­ forderlich sind.

Der gesamte Aufbau der elektrostatischen Abscheideeinrich­ tung wird insbesondere dadurch stark vereinfacht, daß der dem Abscheider vorgeschaltete Gasionisator als Ge­ häuseelement ein Außenrohr hat, welches an den Durch­ messer des äußeren Metallschlauchs des elektrostati­ schen Abscheiders angepaßt und an diesen angeschlossen ist. Dadurch erhält die gesamte elektrostatische Abscheide­ einrichtung einen einheitlichen Außendurchmesser. Die elektrostatische Abscheideeinrichtung kann aufgrund ihres einheitlichen Außendurchmessers und aufgrund der Flexibilität des Abscheiders anstelle eines vorhandenen Lüftungsschlauchs in eine bestehende Lüftungsanlage nachträglich eingebaut werden. Das Außenrohr des Gasio­ nisators liegt ebenso wie der äußere Schlauch des Ab­ scheiders auf Masse, d.h. die gesamte Abscheideeinrichtung kann außen geerdet sein, wodurch die gesamte Abscheideein­ richtung gefahrlos berührt werden kann.

Der Gasionisator besitzt innerhalb des Außenrohrs eine auf einem Isolierkörper aufgebrachte Metallbandwendel, die in eine wendelförmig verlaufende Nut am Isolierkör­ per eingreift. Eine solche Metallbandwendel kann aus sehr dünnem Material abfallos ausgestanzt werden, so daß die nach außen weisenden Ränder oder Spitzen der Metallbandwendel einen äußerst kleinen Radius bzw. eine äußerst kleine Materialstärke aufweisen. Dadurch wird an diesen Rändern oder Spitzen eine hohe Feldlinien­ dichte des zur Ionisation erzeugten elektrostatischen Feldes erreicht.

Damit unmittelbar vor dem Gasionisator keine uner­ wünschten Ablagerungen von Schmutzteilchen auftreten, ist vor dem Gasionisator ein Strömungskegel angeordnet, der die zu reinigende Luft ohne Ablagerungen in den Io­ nisationsraum des Gasionisators leitet. Versuche haben gezeigt, daß gerade ein halbkugelförmiger Strömungske­ gel für diese Anwendung optimal ist.

Eine sehr einfache Montage für die Metallbandwendel an dem Isolierkörper wird dadurch erhalten, daß die zu­ nächst als flaches Band vorliegende Metallbandwendel in die am Isolierkörper verlaufende Nut mittels einer Rol­ le eingedrückt und dabei abgewinkelt wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung einer bestimmten Anzahl von konzentrisch angeordneten Metallschläuchen eingeschränkt, da je nach Anforderun­ gen und vorhandenem Platz eine geeignete Anzahl von flexiblen, elektrisch leitenden Schläuchen zur Bildung des Abscheiders Verwendung finden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der elektrostatischen Abscheideeinrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie AB der in Fig. 1 dargestellten Abscheideeinrichtung,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich der Metallbandwendel,

Fig. 4 einen Abschnitt eines Metallbandes, welches als Metallbandwendel Verwendung findet,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel mit vier konzentrisch angeordneten Metallschläuchen und

Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt im Bereich des äuße­ ren Metallschlauchs des Ausführungsbeispiels von Fig. 5.

Die in Fig. 1 dargestellte elektrostatische Abscheideein­ richtung besteht aus einem Gasionisator 1 und einem elektrostatischen Abscheider 2, an dessen Austrittsöff­ nung 3 sich ein mechanisches Filter 4 anschließt.

Der Gasionisator 1 besitzt im Innern einen Isolations­ körper 5 mit wendelförmig umlaufender Nut 6, in die ei­ ne Metallbandwendel 7 eingesetzt ist.

In Fig. 3 ist ein Ausschnitt im Bereich der Metallband­ wendel 7 vergrößert dargestellt.

Weiterhin zeigt Fig. 1, daß der Gasionisator 1 von ei­ nem Außenrohr 8 umschlossen ist, welches in einen äuße­ ren Metallschlauch 9 des Abscheiders 2 mündet. Der Ab­ scheider 2 besteht im wesentlichen aus drei konzen­ trisch angeordneten Metallschläuchen 9, 10, 11, wobei am mittleren Metallschlauch 10 als Isolatoren ausgebil­ dete Distanzelemente 12 befestigt sind. Der äußere Me­ tallschlauch und der innere Metallschlauch 11 liegen längsverschiebbar an den Distanzelementen 12 an. Die Metallschläuche 9 bis 11 sind in der Zeichnung zur Ver­ einfachung der Darstellung mit glatten Mantelflächen dargestellt, jedoch werden vorzugsweise gerippte, in ihrer Länge veränderbare flexible Metallschläuche ver­ wendet.

Die Metallschläuche 9 bis 11 sind mittels Spannbänder 13, 14, 15 mit dem Gasabscheider mechanisch verbunden, wobei der äußere Metallschlauch 9 mit dem Außenrohr 8 auch elektrisch verbunden ist. Das Rohr 8 und der Me­ tallschlauch liegen auf Masse bzw. Erdpotential. Der mittlere Metallschlauch 10 liegt auf einer negativen Hochspannung, die über eine elektrische Leitung 16 von einer Hochspannungselektronik 17 zugeführt wird. Der innere Metallschlauch 11 liegt ebenfalls so wie der äu­ ßere Metallschlauch 9 auf Masse.

Die Metallbandwendel 7 liegt auf einer negativen Hoch­ spannung, so daß im Ionisationsraum 18 zwischen der Me­ tallbandwendel und dem auf Masse liegenden Außenrohr 8 das zu reinigende Gas ionisiert wird. Das ionisierte Gas gelangt entsprechend der angegebenen Pfeilrichtun­ gen 19 in die Zwischenräume 20, 21 zwischen mittlerem Metallschlauch 10 und den beiden anderen Metallschläu­ chen 9, 11. Die geladenen Schwebeteilchen im Gas werden nun aufgrund des Hochspannungsfeldes, welches in den Zwischenräumen 20, 21 besteht, gegen Abscheideflä­ chen 22, 23 abgelenkt, so daß die Schwebeteilchen in dem zu reinigenden Gas bzw. in der zu reinigenden Luft sich an der Innenfläche des äußeren Metallschlauchs 9 und an der Außenfläche des inneren Metallschlauchs 11 ablagern. Ein im Bereich der Austrittsöffnung 3 ange­ ordnetes zusätzliches Aktivkohlefilter 24 kann je nach Anwendungsfall zusätzlich eingesetzt werden. Die ange­ deutete obere, gerade Stellung des Abscheiders 200 zeigt diesen im Bereich der Ausgangsöffnung ohne Aktivkohle­ filter.

Im Bereich der Lufteintrittsöffnung 25 ist dem Isolati­ onskörper 5 des Gasionisators 1 ein halbkugelförmiger Strömungskegel 26 vorangestellt, der verhindert, daß in diesem Bereich bereits vor dem Gasionisator 1 uner­ wünschte Ablagerungen von Schwebeteilchen auftreten.

Der elektrische Anschluß der Abscheideeinrichtung erfolgt über ein elektrisches Kabel 27 mit Stecker 28, der bei­ spielsweise in eine Steckdose mit 220 Volt Wechselspan­ nung eingesteckt wird. Die Hochspannungselektronik 17 erzeugt in an sich bekannter Weise die erforderliche negative Hochspannung, die an die Metallbandwendel 7 und an den mittleren Metallschlauch 10 angelegt wird. Die Metallbandwendel 7 und der Metallschlauch 10 werden von einer gemeinsamen Hochspannungsquelle 17 gespeist und liegen somit auf gleichem negativen Potential.

Wesentlich ist für die Ionisation, daß die Metallband­ wendel 7 gezackt oder gezahnt ausgebildet ist, wie dies in Fig. 2 und Fig. 4 ersichtlich ist. Auf diese Weise werden Spitzen 29 mit extrem kleinen Radien gebildet, die eine Konzentration der Feldlinien in diesem Bereich zur Folge haben. Die Energiedichte des elektrostati­ schen Feldes wird auf diese Weise erhöht.

In Fig. 2 ist weiterhin ersichtlich, daß die Hochspan­ nungselektronik 17 vom Isolierkörper 5, der als Röhre ausgebildet ist, vollständig umschlossen wird. Auch durch diese Maßnahme wird die elektrische Sicherheit der Abscheidevorrichtung erhöht. Das Außenrohr 8 wird mit­ tels sternförmig angeordneter Distanzelemente 30 in si­ cherem Abstand zu der Metallbandwendel 7 gehalten. Im Lufteintrittsbereich kann ein auf Masse liegendes Git­ ter 31 (Fig. 1) als Abstandshalter zwischen Isolier­ körper 5 und Außenrohr 8 dienen.

In Fig. 3 ist ein Ausschnitt im Bereich der Metall­ bandwendel 7 dargestellt, wobei hier die Nut 6 eine ge­ neigte Seitenwandung 32 hat. Die Metallbandwendel 7, die zunächst als flacher Metallstreifen vorliegt, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, wird in die Nut 6 mit­ tels einer Rolle R eingedrückt, so daß sich dabei die Metallbandwendel L-förmig abwinkelt. Die Nut 6 bildet somit im Zusammenhang mit der Rolle R eine Montagehilfe und gewährleistet, daß die Wendel 7 am Isolierkörper 5 exakt positioniert ist.

In Fig. 4 ist die Metallbandwendel 7 vor dem Einsetzen in die Nut des Isolationskörpers 5 dargestellt.

Die elektrostatische Abscheideeinrichtung kann für unter­ schiedlichste Anwendungszwecke eingesetzt werden, wobei die geringen räumlichen Abmessungen die verschiedensten Einsatzmöglichkeiten begünstigen. Die Abscheideeinrichtung kann als Rauchgasfilter im industriellen und im Haus­ haltsbereich Verwendung finden. In Küchen, Gaststätten, Verbrennungsanlagen und auch in technischen Verarbei­ tungsprozessen läßt sich die erfindungsgemäße elektro­ statische Abscheideeinrichtung wirkungsvoll einsetzen. Für den Einsatz als Umluftfilter in Küchendunsthauben ist die Abscheideeinrichtung in besonderem Maße geeignet.

Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf eine Ausführung mit drei flexiblen Metallschläuchen beschränkt, viel­ mehr können auch andere elektrisch leitfähige Schläuche Verwendung finden. Je nach Anforderungen können auch mehr oder weniger elektrisch leitfähige Schläuche im Abscheider 2 eingesetzt sein.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel mit vier flexi­ blen Metallschläuchen dargestellt, die von außen nach innen abwechselnd auf Erdpotential bzw. auf einer nega­ tiven Hochspannung liegen. Der äußere Schlauch 9 liegt auf Erdpotential, der Schlauch 10 auf einer negativen Hochspannung, der Schlauch 11 liegt wiederum auf Erdpotential, während der innere Schlauch 33 wieder auf der gleichen negativen Hochspannung liegt, wie der Schlauch 10 und die Metallbandwendel 7.

Am inneren Schlauch 33 sind Distanzelemente 34 befestigt, die ebenso wie die Distanzelemente 12 als Isolierkörper ausgebildet sind. Die Distanzelemente 34 sind mit dem Schlauch 11 nicht verbunden, sondern lie­ gen an diesem verschiebbar an.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Gebläse 35 eingesetzt, mit dem die zu reinigen­ de Luft durch die Filtereinrichtung gefördert wird. Die Filtereinrichtung gemäß Fig. 5 ist somit ein selbstän­ diges Gerät, welches keine externen Gebläseeinrichtun­ gen benötigt.

Zwischen dem Metallschlauch 11 und dem Metallschlauch 33 ist ein isolierender Lagerkörper 36 angeordnet, der als Hohlkörper ausgebildet ist und in seiner Wandung Öffnungen 37 hat. Durch diese Öffnungen und durch den Lagerkörper 36 kann die zu reinigende Luft in den Zwi­ schenraum zwischen Schlauch 11 und Schlauch 33 strömen.

In Fig. 6 ist der Ausschnitt 38 des Schlauches 9 ver­ größert dargestellt. Der Metallschlauch besitzt auf­ grund seiner gerippten Oberfläche eine Vielzahl von Rillen 39, in denen sich Schmutzteilchen ablagern können. Die für die Filterwirkung maßgebliche Filter­ fläche wird dadurch gegenüber einer glatten Oberfläche erheblich vergrößert.

Claims (15)

1. Elektrostatische Abscheideeinrichtung zur Reinigung von Gasen, insbesondere zur Reinigung der Raumluft, mit ei­ nem Gasionisator, an den sich in Strömungsrichtung des zu reinigenden Gases ein röhrenförmiger elektrostati­ scher Abscheider anschließt, der aus im wesentlichen konzentrisch und auf Distanz angeordneten, gegeneinander isolierten röhrenförmigen Strömungskanälen gebildet ist, zwischen denen ein von einer Spannungsquelle gespeistes Hoch­ spannungsfeld besteht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strömungskanäle des Abschei­ ders (2) als elektrisch leitfähige Schläuche (9 bis 11; 33) ausgebildet sind, und daß die Schläuche mittels auf ihrer Länge ver­ teilt angeordneten Isolatoren auf Distanz zueinan­ der gehalten sind.

2. Abscheideeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrisch an­ geordneten Schläuche (9 bis 11; 33) gegeneinander ver­ schieblich gelagert sind.

3. Abscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche (9 bis 11; 33) gerippte, flexible Metall­ schläuche sind, wobei die gerippten Flächen die Ab­ scheideflächen (22, 23) bilden.

4. Abscheideeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche (9 bis 11; 33) eine flexible Länge haben.

5. Abscheideeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei konzentrische Metallschläuche (9 bis 11) den Abscheider (2) bilden, wobei der äußere Me­ tallschlauch (9) geerdet ist und die von außen nach in­ nen folgenden weiteren Metallschläuche (10, 11, 33) ab­ wechselnd negative Hochspannung bzw. Erdpotential aufweisen.

6. Abscheideeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei drei Metallschläu­ chen am mittleren Metallschlauch (10) nach innen und außen abstehende, als Isolatoren ausgebildete Distanze­ lemente (12) befestigt sind, an denen der äußere und innere Metallschlauch (9, 11) längsverschiebbar anliegen.

7. Abscheideeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasionisator (1) als Gehäuseelemente ein Außen­ rohr (8) hat, das an den Durchmesser des äußeren Me­ tallschlauchs (9) des elektrostatischen Abscheiders (2) angepaßt und an diesen angeschlossen ist.

8. Abscheideeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasionisator (1) eine auf einen zylindrischen Isolierkörper (5) aufgebrachte Metallbandwendel (7) be­ sitzt, die in eine wendelförmige Nut (6) am Isolierkör­ per (5) eingreift.

9. Abscheideeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbandwendel (7) einen in die Nut (6) eingreifenden abgewinkelten Schenkel hat.

10. Abscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens eine der Seitenwandungen (32) der Nut (6) in einem größeren Winkel als 90° zum Nutengrund ausgerich­ tet sind.

11. Abscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbandwendel (7) vom Isolierkörper (5) abstehende, dicht aneinandergereihte Spitzen (29) aufweist.

12. Abscheideeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbandwendel (7) über ihre gesamte Länge gezahnt ist.

13. Abscheideeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung des zu reinigenden Gases ein Strömungskegel (26) unmittelbar vor dem Gasionisator (1) angeordnet ist.

14. Abscheideeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Strömungskegels (26) so groß ist, daß die ersten Win­ dungen der Metallbandwendel (7) im Strömungsschatten des Strömungskegels (26) liegen.

15. Verfahren zur Montage einer Metallbandwendel an ei­ nem Gasionisator einer elektrostatischen Abscheideeinrich­ tung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zunächst flaches Metallband mittels einer Rolle (R) in eine an einem Isolierkörper (5) umlaufende Nut (6) eingedrückt und dabei L-förmig abgewinkelt wird.