DE750146C

DE750146C - Elektrofilteranlage, insbesondere zur Luftbehandlung bzw. Reinigung

Info

Publication number: DE750146C
Application number: DEW99656D
Authority: DE
Inventors: Gaylord W Penney
Original assignee: Westinghouse Electric and Manufacturing Co
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1935-10-15
Filing date: 1936-10-15
Publication date: 1944-12-20

Description

Elektrofilteranlage, insbesondere zur Luftbehandlung bzw. Reinigung Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrofilteranla;ge, die insbesondere dazu dient, die zur Atmung geeignete Luft von sehr feinen Schwebeteilchen zu befreien, die, wie z. B. Staub, Rauchteilchen usw., sehr klein und insbesondere in geschlossenen Räumen, z. B. von Gaststätten, Industrieanlagen, Fahrzeugen u. dgl., vorhanden sind und dort die Luft in erheblichem Maße verschlechtern. Derartige Teilchen haben, z. B. wenn es sich um Rauchteilchen handelt, oft nur eine Größe von Bruchteilen eines tausendstel Millimeters. Die bisher bekannten Industrieelektrofilteranl.agen haben sich für :diesen Zweck als nicht geeignet erwiesen, weil bei deren Anwendung unerwünschte große Mengen von Ozon und Stickstoffoxyden entstehen, .deren Einatmung für viele Menschen lästig ist. Im folgenden wird nun gezeigt, wie man mittels einer Elektrofilteranlage, die eine dünne Sprühdrähte mit weniger als 1,2 mm Durchmesser enthaltende Ionisie rungsstufe und eine davon getrennte statische N.iederschl@ags@stufc besitzt, .die gewünschte Reinigung der Gase bzw. der Luft :erreichen kann, wenn man hierbei die El:aktrofilteranlagein,dernachstehend dbeschriebenenWeise einrichtet.
Erfin.dungsgemäB wird zu diesem Zweck .die Elektrofilteranlage so eingerichtet, daß ,die Sprühelektroden der Ionisierungsstufe, die eine oder mehrere nebeneinanderliegende Ionisierungseinheiten enthält, an eine die Sprühelektroden mit einer auf der Höhe der unteren Grenze der Koronaspannung oder dicht oberhalb dieser Grenze liegenden Spannung und daher mit geringer Stromstärke aufladenden Gleichstromhochspannungsquelle, und zwar vorzugsweise an deren positiven Pol angeschlossen sind und daß .die Niederschlagsstufe eine Anzahl voneinander und zur Hauptströmungsrichtung der Luft parallel angeordnete Platten enthält, die voneinander einen kleineren Abstand als die Hochspannungselektroden von den Gegene,lel@tro;ie;r# der Ionisierungsstufe besitzen und abwecit-' selnd an den positiven und negativen Pol einer Gleichstrotnhochspannungsquelle von solcher Spannung angeschlossen sind, daß der Spannungsgradient in den Zwischenräumen zwischen den plattenförmigen Elektroden den durchschnittlichen Gradienten in der Ionisierumgsstufe überschreitet. Mit einer solchen Elektrofilteranlage ist es möglich, sehr kleine Schwebeteilchen, z. B. solche, <iie nur einen Bruchteil eines tausendstel Millimeters im Durchmesser, wie etwa Rauchteilchen, besitzen, mühelos aus der Luft abzuscheiden, ohne daß dabei eine irgendwie unerwünschte Ozonbildung auftritt. -Man kann mittels einer solchen Anlage nicht nur Rauchteilchen, sondern auch Bakterien us.w., welche Heufieber und in manchen Fällen Asthma hervorrufen, ohne weiteres aus dein durch die Anlage hindurchgehenden Luftstrom entfernen. Die Vermeidung der Ozonbildung wird hierbei dadurch erreicht, daß einerseits als Sprühelektroden in der Ionisierungsstufe in an sich bekannter Weise dünne Sprühdrähte mit weniger als 1.2 min Durchmesser verwendet werden und daß andererseits diese Sprühelektroden nur mit einer auf der Höhe der unteren Grenze der Koronaspannung oder nicht allzu weit oberhalb dieser Grenze liegenden Spannung, und zwar mit einer Gleichstromhochspannung gespeist werden.. Es ist an und für sich zwar schon bekannt gewesen, solche aus dünnen Drähten bestehende Sprühelektroden bei Elektrofiltern zu verwenden, .doch wurden dann in diesen Fällen die Sprühelektroden stets mit möglichst hoher Spannung gespeist, um einen recht starken Ionisationsstrom zu erzielen, was aber eben den großen Nachteil hat, daß damit eine starke Ozonbildung verbunden ist. Demgegenüber wird bei der vorliegenden Erfindung von :der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß man bei Speisung von aus sehr dünnem Drähten bestehenden Sprühelektroden mit einer auf der Höhe der unteren Grenze der Koronaspannung oder nicht allzu weit oberhalb dieser Grenze liegenden Gleichstromhochspannung in der unmittelbaren Umgebung eines jeden Drahtes ein genügend starkes Feld mit einem Potentialgradienten, der erheblich größer als der kritische für die Stoßionisation erforderliche Gradient ist, erzeugt. Es wird hierdurch eine durchaus genügende Ionisation der in der Luft bzw. den Gasen enthaltenen Schwebeteilchen erreicht, wobei aber der zwischen den Sprühelektroden und den Gegeneltktro-,len fließende Strom so klein bleibt, <laß eire merkbare Ozonbildung nicht mehr auftritt. Die aus dünnen Drähten bestehenden Sprühelektroden können dabei vorzugsweise an den positiven Pol der zur Rufladung dienenden Gleichstromhochspannungsquelle angeschlossen werden. Es ist dann möglich, die Drähte (:r Jonisierungsstufe entweder mit etwas höherer Spannung zu speisen oder aber die lonisierungsstufe noch erheblich kleiner als bi negativer Speisung der Sprühdrähte auszubilden, ohne daß eine für manche Älenschen lästige Ozonbildung eintritt. Es wird hierbei von der an sich bekannten Erkennt- ' nis Gebrauch getnacht, daß bei niedrigen Stromwerten hei negativer Ionisierung die erzeugte Ozonmenge etwa zelinina.t größer als hei positiver Ionisierung ist. Es können also die Staubteilchen eine viel größere elektrische Ladung in der Ionisierungsstufe aufnehmen, wenn bei .gleichbleibender Größe der Ionisierungsstufe positive statt negative lonisi°-rung verwendet wird. Deshalb kann gegebenenfalls auch eine kleinere Niederschlagskammer oder eine größere Luftgeschwindigkeit für eine bestimmte Menge niedergeschlagener Staubteilchen o. dgl. verwendet werden.
Die Niederschlagsstufe, durch welche die in der vorbeschriebenen Weise ionisierten Gase zum Abscheiden der Schwebeteilchen hindurchgeleitet werden, ist nun in an sich bekannter Weise als statische Zone ausgebildet, die aus einer Anzahl voneinander und zur Hauptströmungsrichtung der Luft parallel angeordneten Platten besteht, die aber einen kleineren Abstand voneinander als die Hochspannungselektroden von den Gegenelektroden der Ionisierungsstufe besitzen und abwechselnd an den positiven und negativen Pol einer Gleichstromhocbspannungsquelle angeschlossen sind. Die zur Speisung der Elektroden der Niederschlagsstufe dienende Spannung ist hier jedoch so groß gewählt, daß der Spannungsgradient in den Zwischenräumen zwischen den plattenförmigen Elektroden den durchschnittlichen Gradienten in dem Ionisierungsraum überschreitet. Auf diese Weise wird eine schnelle und vollständige Niederschlagung der aufgeladenen Schwebeteilchen bewirkt.
Erfindungsgemäß werden ferner die Gegenelektroden zu den feindrahtigen Sprühelektroden der lonisierungsstufe so ausgebildet, daß sie eine sehr kleine Ausdehnung in der Hauptströmungsrichtung des Luftstromes besitzen und ihre jeweils den Sprühelektroden zugewandte Oberfläche itn VerhäItnis zum Kriiininungshalbmesser des dünnen Drahtes sehr groß ist. Iss wird dadurch in dem Sprühfeld zwischen jedem Rohr und dem ihm zugeordneten Sprühdraht eine Erhöhung der Stromstärke des Sprühfeldes erzielt, ohne daß jedoch eine unerwünschte Bildung von Ozonmengen auftritt. Das Verhältnis z-%vischen dem Abstand, der zwischen den großflächigen Elektroden besteht, und dem- Durchmesser der dünnen Sprühelektroden ist dabei vorteilhaft so .gewählt, daß es mehr .als ioo : i beträgt.
Es ist ferner .gemäß der Erfindung vorteilhaft, die :Sprühelektroden in der Ionisierun:gsstufe an eine so niedrige Hochspannung zu legen, daß die Stromaufnahme höchstens 350 Mikroampere und -die Leistungsäufnahme weniger als 3,5 Watt, bezogen auf i cbm in der Minute behandelter Luft, beträgt. Bis zu dieser Grenze wird noch eine sehr geringe Ozonmenge erzeugt, die kaum merkbar ist und jedenfalls keinem Menschen irgendwie lästig fällt. Wenn dagegen .die Sprühelektro-lan an den negativen Pol der Gleichstromhochspannungsquelle angeschlossen werden, so kann die Hochspannung so niedrig sein, daß .die Stroimaufnahme höchstens 35 Mikroampere und die Leistungsaufnahnie -,veniger als 0,35 Watt, bezogen auf i cbm in der Minute behandelter Luft, beträgt. Wenn man diese Grenze einhält, so tritt bei negativer Speisung der Sprühelektroden ebenfalls keine merkbare Ozonentwicklung ein.
In den Abb. i :bis 9 ist ein Ausführungsbeispiel einer .gemäß der Erfindung ausgebildeten Elektrofilteranlage dargestellt.
Fig. i ist die teilweise im Schnitt @dargestel.lte Draufsicht,eines Ausführungsbeispiels des Gegenstandes der Erfindung.
Fig.2 ist.. eine Vorderansicht des Ausführungsbeispiels, die ebenfalls teilweise im Schnitt dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt der Hochspannungserzeugerkammer, wobei derSchn.itt durch :die Linie III-III der Fig. 2 gelegt ist.
Fig. d. ist ein Querschnitt längs einer der sieben Linien IV-IV der Fig. 6.
Fig. 5 ist ein Querschnitt längs der Linie V-V der Fig.6.
Fig. 6 ist eine Seitenansicht des Filtergehäuses, teilweise im Schnitt, längs der Linien 6-6 und VI-VI der Fig. 2 dargestellt.
Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung, aus .der die Einzelheiten der vorgesehenen Türverriegelung ersichtlich sind.
Fig.8 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung.
Fig.9 ist eine etwas schematische, perspektivische Darstellung des gesamten Zusammenbaues einschließlich des. Gebläses und der Ausrüstung zum Waschen der Niederschlagsplatten sowie des eigentlichen Filtergehäuses.
Wie in den Fig. i und 2 dargestellt ist, sind die Hauptteile der Anlage in zwei Gehäusen angeordnet, deren größeres das Filtergehäuse i ist, an dessen Seite ein kleineres Maschinensatzgehäuse 2 angesetzt ist. Beide Gehäuse können aus Aluminium oder auch aus einem anderen Metall oder Nichtinetall sein. Das Filtergehäuse i ist unten offen für die Einströmung der aufzubereitenden Luft. Der untere Teil des Gehäuses i enthält die Ionisierungskammer d, der obere Teil dagegen die Niederschlagskammer 5, die in der dargestellten Ausführungsform aus .einer Reihe von Niederschlagskammern besteht, die nebeneinander angeordnet sind. Das Gehäuse i ist oben offen für den Austritt der aufbereiteten Luft. Die Gleichstromhochspannung zum Aufladen der elektrischen Teile der Ionisierungs- und Niederschlagskammer wird in dem Maschinengehäuse 2, das seitlich von dem Hauptgehäuse i angeordnet ist, durch Umformen erzeugt.
Die Ionisierungskammer d. ist in Fig. i, 2 und 6 dargestellt. Sie enthält neun parallele Sprühdrähte 7, die sehr dünne Drähte sind. In der dargestellten Ausführungsform haben die aus Wolfram bestehenden Drähte 7 einen Durchmesser von o, i 5 mm. Es können je- doch auch Drähte ,bis zu o,oi5 mm Durchmesser bzw. bis zu o,8 mm im Durchmesser verwendet werden. Die Ionisierungsdrähte 7 liegen in einer waagerechten, im wesentlichen zur Richtung der Luftströmung rechtwinkligen Ebene. Jeder Sprühdraht ist im Mittelpunkt eines Feldes angeordnet, dessen seitliche Wände aus zylindrischen Elektroden, z. B. aus Aluminium, bestehen, die in :den Grundrahmen des Gehäuses eingesetzt sind.
Diese geerdeten, -rohrförmigen Elektroden 8 haben bei dem Ausführungsbeispiel etwa 25 min Durchmesser. Wie bereits vorher angegeben, ist es wünschenswert, diese Rohre sehr klein zu halten, um die Stromstärke der elektrostatischen Felder zwischen jedem Rohr und den ihm zugeordneten Sprühdrähten 7 zu erhöhen, aber der Durchmesser soll nicht so klein sein, daß er etwa den äußerst hohen Spannungsgradienten hervorruft, der in der Zone erreicht wird, die den feinen Draht 7 unmittelbar umgibt und in der Stoßionisierung vor sich geht. Die Rohre 8 müssen daher im Vergleich zu. den feinen Drähten 7 entsprechend größer sein.
Die Sprühdrähte 7 hängen an jedem Ende an Auslegern i i, die wieder an einem Querstab 12 befestigt sind, der auf zwei Isolatoren 13 ruht.
Jede der vier Einheiten 15 der Niederschlagskammer 5 besteht aus einer Sammelzelle, wie sie in den Fig. 1, 2 und 6 zu sehen ist. Diese Sammelzellen 15 sind etwa wie Schubfächer gebaut, die leicht eingezogen und ausgezogen werden können, wobei sie auf Stäben 16 gleiten. Das Gehäuse ist zu diesem Zweck mit einer Tür 17 versehen, durch die diese Sammelzellen entfernt werden können, wenn ein solcher Ausbau für übliche Reinigungszwecke oder für eine Notreinigung wegen ungewöhnlicher Verstopfung oder aus irgendeinem anderen Grunde erforderlich wird.
Jede Sammelzelle 15 der Niederschlagskammer-5 besteht aus einem Metallrahmen 18, der auf den Tragschienen 16 liegt, welche einen Teil des Metallrahmens des Gehäuses i bilden. Jede S:aminelzelle 15 enthält eine größere Anzahl senkrechter Platten i9 und 2o, die mit einer Entfernung von etwa 6 bis etwa 12 mm abwechselnd angeordnet sind, damit .der Raum am besten ausgenutzt .wird, wie noch später gezeigt wird. Die Platten ig sind geerdet und werden von eingekerbten Stäben 2i getragen, die vom Rahmen 18 der Sammelzelle getragen werden. Die Platten 2o sind isoliert angeordnet, und zwar werden sie von eingekerbten Stäben 22 getragen, die auf den Isolatoren 23 ruhen.
Eine sehr geringe elektrische Leistung wird zum Aufladen der Sprüh:drälite 7 und der isolierten Niederschlagsplatten 2o gebraucht. Diese Leistung wird durch das Stromerzeugungsaggregat 2 hergegeben, das -die Fig. 1, 2 und 3 zeigen und dessen elektrische Schaltung in Fig.8 -dargestellt ist. Verhältnismäßig niedrig gespannter Strom, wie er von einem gewöhnlichen Lichtnetz hergegeben wird, wird, wie in Fig. 3 und 8 gezeigt, über Niederspannungsleitungen. 26 einem Transformator 27 zugeführt, der aus einem magnetisierbaren Kern 28 (Fig. 8) mit Primärschenkel 23 und Sekundärschenkel 3o sowie einem Zwischenschenkel 31 besteht, der einen Luftspalt 3-2 besitzt. Letzterer stellt einen Verlust für den Kraftfluß dar, wodurch :die Energiemenge, die dem Transformator entzogen werden kann, in bestininiterWeise begrenzt ist. Der Pri.märscbenkel 29 trägt eine Primärwindung 33, die an die Niederspannungszuführungsleitungen 26 allgeschlossen wird. Der Primärschenkel 20, trägt ferner zwei Wicklungen 34 und 35 für die Speisung der Heizkathoden zweier Gleichrichterröhren 36 und 37. Der Transformatorschenkel 30 trägt eine Sekundärwicklung 38. die hochgespannten Struni für die Gleichrichter 36 und 37 erzeugt.
L'in die Spannung herabzusetzen, die jede Gleichrichterröhre zu bewältigen hat. ist eine Anordnung vorgesehen, durch. die die Spannung der Sekundärwicklung 38 mittels zweier Energiespeicher 40 und 41 vervielfacht werden kann. Wegen der äußerst geringen Menge an erforderlicher Hochspannungsenergie, die von der Größenordnung etwa eines Miniamperes ist, können die I>eiclen Energie speichernden Vorrichtungen 40 und 41 aus kleinen Kapazitäten bestehen, wie in der Abbildung dargestellt ist. Die beiden Kondensatoren 4o und 41 sind in Reihe geschaltet, so daß sieh ihre Spannungen addieren, d. h. daß die positive Klemme 42 des Kondensators 40 mit der negativen Klemme .43 des Kondensators .41 verbunden ist. Diese beiden Klemmen sind mit einer Klemme 44 der Sekundärwicklung 38 sowie mit einer Zuleitung 45, die die isolierten Platten 20 der Niederschlagskammer unter Spannung setzt, verbunden.
Die Verbindung zwischen Zuleitung 45 und isolierten Platten :2o ist schematisch bei .I6 in Fi:g. 8 dargestellt.
In den Fi.g. 1, 2 und 6 wird die Konstruktion in ihren Einzelheiten gezeigt. Die Leitung 45 reicht von dem Umformer in das Hauptgehäuse i, wo sie mit einer waagerechten isolierten Schiene 47 verbunden ist, die zwischen der Ionisierungskaniiner 4 und der \ iederschlagskammer 5 angeordnet und dabei auf Isolatoren 48 befestigt ist. Die Schiene 47 trägt vier Teile 49 mit Federkontakt, die so angeordnet sind, daß sie elektrischen Kontakt mit den Kontaktauslegern 5o herstellen. Diese Teile 5o sind auf den isolierten, die Platten tragenden Schienen 22 befestigt, die zu jeder der vier Sammelzeilen der Niederschlagskammer 15 gehören.
Mit Bezug auf die Einzelheiten des Kraftverlaufes, der in den Fig. 1, 2, 3 und 8 dargestellt ist," ist zu bemerken, daß :der negative Pol 51 der Kapazität 40, wie mit Ziffer 52 angegeben ist, mit dein geerdeten Gehäuse und auch mit der Anode 53 des Gleichrichters 36 verbunden ist. Die Kathode 54 des genannten Gleichrichters 36 ist rnit einer Zwischenanzapfung 55 der Sekundärw icklung 38 verbunden. Der positive Pol 56 der Kapazität 41 ist mit der Stromzuführungsleitung 57 verbunden, welche die Sprühdrähte 7 auflädt. Er ist ferner reit einer Kathodenleitung 58 .des Gleichrichters 37 verbunden. Die Anodenleitung 59 des genannten Gleichrichters 37 ist mit dem anderen Ende 6o der Sekundärwicklung 38 verbunden.
Die elektrische Verbindungsleitung zwischen ,er I_eitun@@ ;7 und den @l@riih,iräiitun 7 ist in der Fig. @ mit Ziitur ht bezeichnet. Die Hinzellivitun cicr @-erbinctung sind in den Fig. 1, -2 und 3 dargestellt. Welche zeigen, da13 die Leitung 56 in die Hauptkarnrner i führt. -%vo sie bei 6r auf einem isolierten Träger 12 befestigt ist, der das eine Ende der Drähte 7 trägt.
Um die Anlage in verschiedener Weise benutzen zu können, ist gemäß Fig.8 eine Schaltanordnung vorgesehen, die aus einem elektromagnetisch betätigten Umschalter 62 besteht, der drei gewöhnlich geschlossene Kontakte 63, 6¢ und 65 und drei gewöhnlich offene Kontakte 66, 67 und 68 hat. Der elektromagnetische Schalter 62 wird mittels einer Magnetspule 69 gesteuert, die von einer geeigneten Stromquelle, z. B. den Niederspannungswindungen 3q., über einen geeigneten Kontrollschalter 7o gespeist wird, der entweder von der Hand oder selbsttätig gesteuet wird. Wenn die Schaltstange 62 durch- Schließen des Schalters 7o bewegt wird, so unterbricht der Kontakt 63 die Verbindung zwischen dem Kathodenleiter 58 des Gleichrichters 37 und der Leitung 57, die mit den Sprühdrähten 7 verbunden ist. Der Kontakt 66 verbindet .dann den genannten Kathodenleiter 58 mit dem Gehäuse der Kammer i, das geerdet ist. Zu gleicher Zeit schalten die Kontakte 64 und 67 die Anodenleitung 59 -:des Gleichrichters 37 von dem Transformatorpol 6o auf die Anzapfung 55. Gleichzeitig unterbricht der Kontakt 65 die Verbindung zwischen dem negativen Pol 51 der Kapazität q.o 'und dem Erdungsleiter 52, und es stellt der Kontakt 68 eine Verbindung zwischen .dem negativen Pol 51 und ,der Stromzuführungsleitung 57 für die Sprühdrähte 7 her.
Ferner können auch Mittel vorgesehen sein, um die Niederschlagswirkung des Apparates zu untembrechen und es möglich zu machen, den. Apparat zeitweise zu einer erhöhten Ionisierung der den Apparat verlassenden Luft zu benutzen. Zu .diesem Zweck ist, wie die Fig. 8 zeigt, in der zu den isolierten Platten führenden Leitung 45 eine entweder von Hand gesteuerte oder selbsttätig arteiternde Schalteinrichtung 72 vorgesehen. Die Ionisierungskammer4 kann so als Ionisierungsquelle für die behandelte Luft benutzt werden, und zwar entweder allein oder in Verbindung mit anderen nicht besonders dargestellten Luftbehandlungseinrichtungen.
Ferner. sind geeignete Mittel vorgesehen, ,die anzeigen, wann die Anlage nicht mehr richtig arbeitet. Wenn dies vorkommt, werden die Niederschlagsplatten i9 und 20 kurzgeschlossen, und der Transformator 27 verringert -die Sekundärspannung durch Umleiten des Transformatorkraftflusses von dem Sekundärschenkel auf den unterbrochenen Schenkel 31, wodurch die Spannung sowohl an den Niederschlagsplatten 2o als auch an den Sprühdrähten 7 stark herabgesetzt wird. Umdeutlich zu zeigen, wann diese Wirkung eintritt, ist eine der rohrförmigen Elektroden 8, welche mit den Sprühdrähten 7 zusaminenarbeitet, isoliert, wie dies bei 7¢ in Fig. 5 dargestellt ist. Das isolierte Röhr ist mit einer Ziffer 8' bezeichnet, die übrigen Rohre 8 sind, wie die Fig. q. zeigt, mit dem geerdeten Rahmen der Kammer verbunden.- Das isolierte Rohr 8' ist mit dem Gehäuse der Kammer durch eine kleine Glimmlampe 75 verbunden, die in Fig. 8 dargestellt ist.
Diese Glimmlampe ist in geeigneter Weise an der Vorderseite des Maschinengehäuses 2 angebracht, so daß sie, wie die Fig. 3 zeigt, durch ein rundes Glasfenster 76 sichtbar ist. Wenn der Sekundärkreis des Transformators 27 kurzgeschlossen wird, hört die Glimmlampe 75 auf zu glimmen und zeigt so an, daß die Reinigung des Apparates notwendig ist.
Häufig ist es wünschenswert, mehrere Mittel zur Erdung des Gehäuses zu haben, ohne daß ein besonderer Draht zu einer Wasserleitung o..dgl. läuft. Bei dem in den Fig.3 und 8 gezeigten Apparat wird dies dadurch erreicht, daß das Gehäuse mit dem einen Pol des Stromkreises 26 durch einen Widerstand 78 von etwa i Megahm verbunden ist. Dieser wird irgendwelche Hochspannungsaufladung abführen, die in das Gehäuse durch die darin befindlichen Hochspannungsteile eindringen will.
Ferner sind .geeignete Mittel vorgesehen, welche das Öffnen sowohl der Hauptniederschlagskamm.er i als auch des die Stromerzeugungsanlage enthaltenden Gehäuses verhindern, wenn dem Transformator 27 Ström zugeführt wird. Zu diesem Zweck ist in den Primärkreis des Transformators ein Türschalter 8o eingeschaltet, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Dieser Türschalter ist so in der die Stromerzeugungsanlage enthaltenden Kammer 2 angebracht, so daß er geöffnet wird, wenn die Tür 81 der Stromerzeugungskammer geöffnet wird, wie die Fig. 1, 2 und 3 zeigen. Auf diese Weise wird die gesamte elektrische Stromzuführung unterbrochen, wenn die Tür 81 der Stromerzeugungskammer geöffnet wird.
Verschlußvorrichtungen sind ferner zwischen der Hauptkammertür 17 und der Stromerzeugungskammertür 8i vorgesehen, so daß die erstere nur geöffnet werden kann, wenn die letztere geschlossen ist und die letztere nicht geschlossen werden kann, wenn nicht die erstere ebenfalls geschlossen ist. Zu diesem Zweck .dienren, wie die Zeichnung zeigt, zwei Stäbe 84 und 85, die in .der in- Fig. 2 dargestellten Weise zwischen den beiden Kammern angeordnet sind. Der obere Stab 8:I ist um einen Winkel drehbar, während der untere Stab 85 ein kleines Stück 31.n ,der Längsrichtung verschriebbar gelagert und gewöhnlich nach außen gedrückt ist, so daß er das Schließen der Stromerzeugungskammertür 81 mittels einer Feder 86 verhindert.
Der drehbar gelagerte Stab 84 trägt all seinem inneren Ende, d. h. an dem in die Hauptkammer i sich erstreckenden En-le. zwei gewichtsbelastete Arme oder Haken 8; und 88, die auf dein Stab 8.4 befestigt sind und bestrebt sind, in eine solche Lage herunterzufallen, d.aß @cler Arm 87 hinter dein inneren Ende des längs verschiebbar gelagerten Stabes 85 sich befindet und verhindert. daß dieser gegen die Wirkung seiner Federn 86 nach innen verschoben wird. In dieser Stellung ragt der Stab 85 genügend weit in .die Vorderseite der Stromerzeugungsanlage und verhütet, claß die Tür Si so dicht geschlossen wird, daß der Türschalter 8o geschlossen wird. Die Tür Si trägt einen Vorsprung 89, der mit dem Türschalter 8o Kontakt macht und diesen schließt, wenn die Tür vollständig geschlossen ist.
Der drehbare Stab 8-. wird von seiner durch die herabhängenden Arme gegebenen Stellung durch di.e Hauptkamm,ertür 17, die an ihrer inneren Oberfläche einen Arm oder Vorsprünge 92 hat, so bewegt, daß, wenn die Tür geschlossen wird, der Vorsprung 92 all den herabhängenden Arm 88 anschlägt und diesen rückwärts führt, wobei der Arm 87 von seiner Stellung hinter dein innere Ende des gleitbar gelagerten Stabes 85 und auch der Arm g31 von seiner Lage auf der Vorderseite des Türschalters 8o in dein Maschinengehäuse wegbewegt wird. Der gleitbar gelagerte Stab 85 ist dann frei und wird nach innen gegen die Druckwirkung seiner Feder 86 bewegt, und, wenn die Maschinengehäusetür 831 geschlossen wird, wird eine Einwärtsbewegung des gleitbar gelagerten Stabes 85 bewirkt. Infolgedessen kommt das innere Ende dieses Stabes in Eingriff mit einer Durchbrechung g3 in dein Vorsprung 92, der an der Hauptkammertür 931 angebracht ist, und sichert hierdurch dieseTür gegen öffnen. Das Schließen der Maschinengehäusetür bringt auch den Vorsprung 89 in Berührung mit dem Türschalter 8o und schließt diesen, so daß hierdurch der Primärkreis des Transformators 27 geschlossen xvird, sobald die Primärleitungen a6 an eine geeignete Stromzuführung, z. B. das Lichtleitungswechselstrom,netz, angeschlossen sind. Als weiteres Schutzmittel und als Mittel zum schnellen Entladen der Kapazitäten .4o und 4.1 sind beispielsweise zwei federbelastete Kurzsclilul@-glieder 95 und 96 in dem Maschinengehäuse vorgesehen, welche die positiven Leiter 42 und 56 der beiden Kapazitäten qo und :I31 erden, wenn die Maschinengehäusetür 831 geöffnet ist. Beim Schließen der Tür 831 werden die Erdungsschalter 95 und 96 so hewegt, daß sie außer Kontakt mit den positiven Leitungen der Kapazitäten kommen.
Der vollständige Aufbau der Vorrichtung in einer Gestalt, die für die Anwendung in 1# a'iriken oder in dem Kellergeschoß eines Hauses geeignet ist (zur Luftaufbereitung für das ganze Haus), ist in Fig. g dargestellt. Die Luft wird durch die Kammer mittels eines Zentrifugalgabläses 97 getrieben, das symbolisch als ein Mittel dargestellt ist, durch welches das Fließen der Luft durch die Kammer bewirkt wird. Ferner sind auch Mittel zum Waschen der Platten 31g und 2o vorgesehen, z. B. eine über den Platten angebrachte Sprühvorrichtung, durch «-elche `Wasser über die Platten gespült wird, um den Staub abzuwaschen. Das Wasser wird dann durch ein geeignetes Abflußrohr 99 abgeführt.
Die rohrförmigen Elektroden 8 der Ionisierungsstufe, welchebei dem dargestelltenAusfiihrungsbeispiel angewendet werden. haben ann:iliernd einen Durchmesser von etwa 2.I lnm und sind in Abständen von ioo riim angeordnet. 76 min beträgt der Abstand zwischen -den Oberflächen der Rohre, cl. l31. 38 in-ni zwischen jedem Draht und der Oberfläche des nächstgelegenen Rohres B. Die Elektroden 8 können aber natürlich auch andere Durchmesser haben.
Der Betrag an Ozon, der bei einer solchen Anlage in der Ionisierungsstufe evtl. noch erzeugt wird, ist sehr klein und, wie oben dargelegt, unter anderem abhängig von der Höhe der Stromzufuhr und von dein Potential der Sprühdrähte. So ist bei negativer Ionisierung ein Stronizufluß voll 35 Mikroampere je Kubikmeter des in der Minute hilldurchfließenclen Luftstromes ungefähr die obere Grenze der Stromzufuhr, die angewendet werden kann, ahne' eine zu große Ozonkonzentration zu erzeugen. Diese Stromzufuhr erzeugt ungefähr einen Teil Ozon 31111 t bis 2 Millionen Kubikmeter der Luft bei einem Verhältnis von ungefähr 3oo oder iooo : i zwischen dein abstand der Oberfläche der rohrförmigen Elektroden 8 und deni Durchmesser der Sprühdrähte;. Die entsprechende Begrenzung der Stroni7tifuliiin der Ionisierungskammer ist ungefähr 3,5 Watt je Kubikmeter der in der Minute hindurchfließenden Luftmenge. Bei positiver Ionisierun.- sind die entsprechenden Grenzen ungefähr zeliinnal größer, cl. l31. ungefähr 350 Mikroampere je Kubikmeter je '\'Iinute bzw. 3,j Watt je Kubikmeter je :Minute. Größere Men gen von Ozon sind störend, weil viele Stoffe, z. B. Gummi, bald in Stücke zerfallen, wenn sie dem Ozon ausgesetzt werden und weil bei einer bestimmten Menge Ozon der Geruch für manche Leute unangenehm ist.
In den meisten Anwendungsfällen muß die Strom- und Leistungsaufnahme der Ionisierungskammer unter den angegebenen Grenzen gehalten werden. Zweckmäßig wird die Stromaufnahme so niedrig gehalten, daß nur ein Teil Ozon oder weniger in etwa 300 Millionen Teilen der Luft erzeugt werden. In Luftkreislaufsystemen, wo in einem Hause die Luft immer wieder im Kreislauf Taurückgeführt wird mit geringer Zuführung von Außenluft, ist es notwendig, dafür Sorge zu tragen, daß die in dem Raumelektrofilter erzeugte Ozonmenge nicht ,das Maß überschreitet, bei welchen das Ozon sich in dem Kreislaufsystem des Gehäuses von selbst zerstreut, da sonst eine ständige Zunahme des Ozongehaltes eintreten muß, was bald zu einer sehr lästigen Ozonkonzentration der in dem Hause vorhandenen Luft führt.
Für einen gegebenen Drahtdurchmesser, einen gegebenen Strom und eine gegebene Ionisationsspannung kann die Ozonerzeugung verringert werden, indem die Ionisierungskammer größer gemacht, d. h. die Entfernung zwischen den Flächen der rohrförmigen Elektroden 8 vergrößert wird, aber natürlich wird irgendeineVergrößerung dieserKammer oder der Entfernung zwischen .den rohrförmigen Elektroden 8 eine beträchtliche Spannungserhöhung erfordern, um denselben Strom aufrechtzuerhalten. In Anbetracht der beschränkten Spannungsbemessungen ,der verfügbaren Gleichrichterröhren 36 und 37 ist es zweckmäßig, die lonisierungskammer für die höchste Spannung auszubilden, welche durch die Röhren- wirtschaftlich erzielt werden kann, und dann die Entfernungen der Röhren 8 so einzustellen, daß man eine Leistungsaufnahme erhält, die so ,hoch ist, wie es in Anbetracht der Ozonerzeugung zulässig ist.
Das Verhältnis zwischen oder Entfernung zwischen den Flächen der rohrförmigen Elektroden 8 und dem Durchmesser der Ionisierungsdrähte 7 sollte daher im allgemeinen so hoch wie möglich sein. Dieses Verhältnis sollte vorzugsweise nicht geringer als das in der gezeigten Einrichtung erzielte -sein, welches ungefähr 50o : i ist, obwohl so niedrige Verhältnisse wie ungefähr ioo : i in einigen Fällen noch verwendet werden können. Es ist jedoch im allgemeinen vorteilhaft, viel höhere Verhältnisse, z. B. 2000: 1 oder höher, zu verwenden.
Die Entfernung zwischen den Platten i9 und 2o des Sammlerzellenaufbaues oder der iederschlagskammer sollte so klein sein, wie N es zulässig ist, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Es ist festgestellt worden, daß bei größeren Plattenentfernungen die Wirkung der Ansammlungen von Staubteilchen bezüglich der Erzeugung von Sprühentladungen von Bedeutung ist, so daß, wenn die Plattenentfernung vergrößert wird, die Spannung nicht in gleichem Maße vergrößert werden kann wie die Plattenentfernung. Größere Plattenabstände erfordern daher eine Einrichtung, die etwas größer als die Einrichtung mit den kleineren Plattenentfernungen ist. Eine Grenze für den Abstand der Platten voneinander ist die Unmöglichkeit, handelsübliche Platten zu erhalten, welche genügend eben sind. Die Plattenentfernung in der in den Zeichnungen .gezeigten Ausführung ist annähernd 6 mm, aber diese Plattenentfernung kann sehr beträchtlich verringert -werden , was die Ausrüstung wirtschaftlich macht, oder sie kann beträchtlich vergrößert werden, wenn keine besondere Notwendiglizeit einer Verringerung der Größe der Niederschlagskamrner vorliegt.
Die Platten der Niederschlagskammer müssen in Zeitabständen von vielleicht einigen Stunden bei Abscheidurig von künstlichem Staub in Fabrikbetrieben, in Abständen bis zu sechs Monaten bei der Reinigung von typischer Stadtluft im Sommer gereinigt werden. Diese Zeit kann zwischen einer Woche oder zwei Monaten festgesetzt werden, je nach der Jahreszeit und der Lage des Ortes. Einige Arten von Schmutz können durch Schütteln der Platten entfernt oder mit einem Druckluftstrahl abgeblasen werden. Zur Erleichterung der Darstellung ist die Erfindung mit einer Wascheinrichtung zum Abwaschen des Staubes mittels einer Wassersprengeinrichtung gezeigt, damit es nicht notwendig ist, die Platten zwecks Säuberung zu entfernen. Wegen der eigenartigen Konstruktion des Transformators 27 ist es möglich, die Platten zu waschen, während der Transformator erregt ist, da der Transformator (den Kurzschlußstrom, welcher sich beim Waschen ergibt, auf einen Wert begrenzt, der die Röhren oder anderen Apparate nicht schädlich beeinflußt. Falls erwünscht, kann ,der Apparat auch während des Waschens vorübergehend abgeschaltet werden.
Wenn negative Ionisation angewendet wird, wie z. B. durch Schließen des Schalters 70 in Fi,g. 8, ist der Vorgang .derselbe, mit der Ausnahme, daß die Ionisation der Staubteilchen negativ ist und hei einer etwas niedrigeren Spannung ausgeführt werden m.uß, als angegeben ist bei der Darstellung der Verbindungen für den Kondensator 41, so daß genannter Kondensator über die Transformatoranzapfungen d.o bis 53 anstatt über die Transformatorklemmen qo Abis 6o erregt wird. Die Staubteilchen werden dann in der Niederschlagskammer niedergeschlagen, indem sie auf die positiven Platten gezogen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrofilteranlage, insbesondere zur Luftbehandlung bzw. Reinigung, die aus einer dünne Sprühdrähte mit weniger als 1,2 mm Durchmesser enthaltenden Ionisierungsstufe, einer davon getrennten Niederschlagsstufe und einer die zu reinigende Luft o. dgl. durch beide Stufen nacheinander treibenden Vorrichtung besteht, dadurch gekennzeichnet, d.aß a) die Sprühelektroden (7) der Ionisierungsstufe, die eine oder mehrere nebenoi.nanderliegende Ionisierun:gsei.nheitan enthält, an eine die Sprühelektroden in.it einer auf der Höhe der unteren Grenze der Koronaspannung oder dicht oberhalb dieser Grenze liegenden Spannung und daher mit geringer Stromstärke aufladenden Gleichstromhochspannungsquelle, und zwar vorzugsweise an deren positiven Pol angeschlossen sind und daß b) die Niederschlagsstufe eine Anzahl voneinander und zur Hauptströinungsrichtung der Luft parallel angeordnet Platten (ig, 2o) enthält, die voneinander einen kleineren Abstand als die Hochspannungselektroden von den @[email protected]:-troden der Ionisierungsstufe besitzen und abwechselnd an den positiven und negativen Pol einer Gleichstromhochspannungsquelle von solcher Spannung angeschlossen sind, daß der Spannungsgradienin den Zwischenniumen zwischen den plattenförmigen Elektroden den durchschnittlichen Gradienten in der Ionisierungsstufe überschreitet.
2. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektroden (8) zu den feindrähtigen Sprühelektroden (7) eine sehr kleine Ausdehnung in der Hauptströmungsrichtung der Luft besitzen und ihre jeweils den Sprühelektroden zugeordneten Oberflächen sich in einem Krümmungshalbrnesser wölben, der im Vergleich zum Krümmungshalbmesser des Sprühdrahtes sehr groß ist.
3. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektroden (7) an einer so niedrigen Hochspannung liegen, daß die Stromaufnahme höchstens 350 Mikroampere und die Leistungsaufnahme weniger als 3,5 Watt, bezogen auf i cbm in der Minute behandelter Luft, beträgt. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei negativer Aufladung der Sprühelektroden (7) diese an so niedriger Hochspannung liegen, daß die Stromaufnahme höchstens 35 Mikroampere und die Leistungsaufnahme weniger als o,35 Watt, bezogen auf i cbm in der Minute behandelter Luft, beträgt. ,,. Anlage nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Abstand, der zwischen .den großflächigen Elektroden (8) der Ionisierungsstufe besteht, und dem Durchmesser der dünnen Sprühelektroden (7) mehr als ioo : i beträgt. 6. Anlage nach Anspruch i bis .I, gekennzeichnet durch eine gegen kurzzeitige Kurzschlüsse feste, die Energiezufuhr zu den beiden Arbeitsstufen jedoch nach oben abgrenzende, beispiels-,veise als ein zwischen dein metallischen Traggerüst des Elektrofilters und einer an Spannung liegenden Elektrofilterzuleitung eingeschalteter Widerstand (78) ausgebildete Vorrichtung.