EP1974822A2 - Elektrostatischer Feinstaubfilter - Google Patents

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Publication number
EP1974822A2
EP1974822A2 EP08005469A EP08005469A EP1974822A2 EP 1974822 A2 EP1974822 A2 EP 1974822A2 EP 08005469 A EP08005469 A EP 08005469A EP 08005469 A EP08005469 A EP 08005469A EP 1974822 A2 EP1974822 A2 EP 1974822A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fine dust
insulator
dust filter
electrostatic
filter according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08005469A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1974822A3 (de
Inventor
Rudolf Bolliger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Federal Mogul Ignition GmbH
Original Assignee
Bolliger Rudolf
Federal Mogul Ignition GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bolliger Rudolf, Federal Mogul Ignition GmbH filed Critical Bolliger Rudolf
Publication of EP1974822A2 publication Critical patent/EP1974822A2/de
Publication of EP1974822A3 publication Critical patent/EP1974822A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/41—Ionising-electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/45—Collecting-electrodes
    • B03C3/49—Collecting-electrodes tubular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/04—Ionising electrode being a wire
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/10—Ionising electrode has multiple serrated ends or parts

Definitions

  • the present invention relates to a particulate matter filter according to the principle of electrostatic particle separation, for installation in new or existing chimneys of combustion plants or exhaust chimneys of particulate matter producing facilities, comprising an ionization body carried by an insulator to be connected via a high voltage cable to a high voltage source ,
  • a filter electrode is provided with a holder and provided for radial installation in an exhaust pipe through a mounting opening.
  • the holder is surrounded by an insulator on which a plate is arranged.
  • a chimney filter is known, which consists of a cyclone filter and a downstream soot particle catalyst.
  • the object of the present invention is thus to build an electrostatic fine dust filter which removes the fine dust particles from the chimney smoke and thus operates in the technical language as a so-called PM10 filter, where PM10 is less than 10 micrometers for particulate matter, and thus wood firing systems and other particulate matter generating facilities massively reduces the emission of particulate matter into the environment.
  • this electrostatic fine dust filter should be able to be installed very easily in all standard fireplaces, without the need for a fan or a blower with clean air and without the fireplace additional mounting hole must be installed ,
  • the electrostatic fine dust filter should be able to be introduced from the top of the fireplace, or from below through the chimney cleaning opening in the fireplace. This will allow small wood combustion plants, or other small particulate matter generating facilities to be operated in an environmentally sound manner in the future.
  • the electrostatic fine dust filter is a compact unit consisting of an insulator 1 whose lower part is electrostatically protected by a shielding unit 3 from dust and soot deposits, an ionization body 2 with a draft weight 6 and a frictional holder 4.
  • the electrostatic fine dust filter is a temperature-resistant High voltage cable 7 connected to a high voltage unit, not shown.
  • the electrostatic fine dust filter is made of temperature and chemical resistant material.
  • the supporting metal parts are for example made of chrome steel or spring steel.
  • the high voltage unit may have a positive or negative charge output. With the magnitude of the output voltage and with the shape and size of the ionization body, the amount of ozone gas produced is also adjusted.
  • the ozone converts CO into CO2. Ideally, as much ozone is produced as needed for CO reduction. With the ozone, other pollutants present in the flue gas can be neutralized.
  • the insulating parts of the electrostatic particulate filter such as insulator, draft weight, and high voltage cable may also be made of non-heat resistant material such as plastic.
  • the main feature of this filter is the shielding unit 3, which is made, for example, as a metal bracket arranged centrally around the insulator 1, or as a basket-like metal mesh, or metal pipe.
  • the shielding unit can for example also consist of centrally arranged around the insulator metal rings or metal spirals.
  • the shielding unit 3 is electrically conductively connected to the ionization body 2.
  • the shielding unit 3 thus forms an electrostatic field of the same polarity as the ionization body 2, which surrounds the insulator, whereby the electrically charged dust particles are deflected against the chimney wall 9 and do not settle on the insulator 1. This ensures that the connection point of the Ionisations stresses 2 no electrically conductive bridge of dust or soot particles can form on the insulator surface and no short circuits, flashovers, or leakage currents take place.
  • the ionization body 2 is advantageously formed as a very thin wire of suitable metal.
  • the surrounding air, or the flue gas, is ionized and the dust and soot particles are electrically charged.
  • the charged dust and soot particles are pushed by the electrostatic field to the opposite pole, the chimney pipe wall 9, and stick there as a dust cake.
  • the ionization body may consist of several fine wires ( Fig. 2-3 ). This accelerates the deposition of particles on the chimney wall.
  • the ionization wires can be very long (> 1m).
  • the ionization wire 2 is stretched with the draw weight 6 of non-conductive material, such as glass, porcelain or glass ceramic, and held in a vertical position. This prevents that a short circuit occurs when the draw weight 6 would touch the chimney wall 9 by swinging.
  • the draw weight 6 may have a spherical or elongated shape, wherein the outer structure may be rib-shaped to increase the creepage distance.
  • the ribs can also be arranged in a star shape in order to keep the drafting weight at a distance to the chimney wall when swinging.
  • the draw weight 6 can also be hollow, labyrinth-shaped or vessel-shaped in order to lengthen the creepage distance (FIG. Fig. 3 ).
  • the barrel-shaped drafting weight can also be arranged turned through 180 degrees so that the open side of the pot-shaped body is at the bottom.
  • the ionization wire 2 ends advantageously in the interior of the draw weight 6.
  • the draw weight may also be a metal body which is surrounded by an insulating material. The insulating material may for example be applied to the metal body in a dip, spray, electrochemical or other process.
  • the draw weight 6 depends on the ionization body 2. Due to the mostly turbulent gas flow, the draw weight comes to commute. By pendulum and striking the draw weight of the fireplace wall is in each case a blow to the ionization wire 2, whereby the ionization wire is cleaned of dust deposits.
  • the focus of the draft weight 6 is chosen so that the largest possible Rüttelwirkurig the fonisationsdraht 2 is formed in the blow.
  • the draw weight 6 may also be asymmetric, or be equipped with wings to increase the pendulum motion.
  • the ionization wire 2 is, viewed from the insulator 1, arranged in the opposite direction to the gas flow. Furthermore, the ionization wire 2 is so elongated that a large part of the particle separation takes place on the chimney wall 9 already below the insulator 1. Thus, the insulator 1 is additionally protected against particle deposits.
  • a rigid, elongated metal body may also be provided as the ionization body, for example a profile bar.
  • This preferably has ionization peaks on its surface which are directed at an angle to the longitudinal axis of the ionization body.
  • the ionization peaks can also emanate from recessed areas in the lateral surface of the ionization.
  • the chimney pipe 9 forms the opposite pole to the ionization wire 2 and is grounded via the outer cable sheath 11 of the high-voltage cable 7 or an additional earth connection.
  • the chimney pipe 9 must therefore consist of metal or have a metal layer.
  • a grounded metal pipe may be installed in the chimney for this purpose, or the chimney inside may be lined with a conductive or semi-conductive layer.
  • the high-temperature high-voltage cable 7 leads from above into the insulator 1.
  • the high-voltage leading inner conductor is conductively connected at the lower end of the insulator 1 with the holder of the Ablebügel 3 and the ionization wire 2.
  • the outer cable sheath 11 of the high-voltage cable 7, which is at ground potential, may be electrically connected to the frictional holder 4.
  • the cable sheath 11 may be a metal braid, a metal hose, a metal pipe, or a metal corrugated pipe.
  • the high voltage cable 7 may be surrounded or wrapped with heat-resistant insulating material 13.
  • the insulating material 13 may be made of glass fibers or ceramic fibers or other heat-insulating material.
  • the high-voltage cable 7 can be designed with a cable end closure which projects into the insulator 1.
  • the high voltage cable 7 is connected to a high voltage unit which supplies the necessary DC voltage for the ionization of the flue gas and the charging of the dust particles.
  • the frictional holder 4 may consist of a plurality of radially or spoke-shaped and attached to the insulator 1 spring elements or struts 4. These aim on the one hand the centering of the insulator 1 in the chimney pipe 9 and its vertical orientation and on the other hand the firm attitude of the electrostatic fine dust filter in the chimney pipe 9.
  • the holder 4 may also be mounted directly on the end piece 12.
  • the end piece 12 is fixedly connected to the cable sheath 11 and also carries the insulator 1 ( Fig. 4 ).
  • the struts 4 clamp the electrostatic fine dust filter in the fireplace frictionally.
  • the struts 4 are placed by the frictional connection with the chimney wall at ground potential.
  • the struts 4 consist for example of metal brackets made of aluminum, steel or spring steel.
  • the insulator 1 is made of a heat-resistant material, such as glass or porcelain or glass ceramic and preferably has a rib-like surface to extend the creepage distance.
  • the insulator 1 may be potted or filled inside with a heat-resistant insulating material 8.
  • the insulator 1 may also be vessel-shaped ( Fig. 4 ), or labyrinthine, to lengthen the creepage path.
  • An essential advantage of this electrostatic fine dust filter is its easy installation.
  • the assembly is carried out from below through the chimney cleaning opening 10.
  • the electrostatic fine dust filter is introduced through the chimney cleaning opening 10 in the chimney and then pushed up with a hook in the fireplace.
  • the struts 4 clamp the electrostatic particulate filter in the fireplace and keep the insulator 1 in the correct position.
  • the high voltage cable 7 is fixed with a Duichftihrungs flange in a slot at the chimney cleaning opening 10.
  • the electrostatic fine dust filter with the hook can be pulled out of the chimney.
  • the installation takes place from the end of the fireplace on the roof. After removing the chimney hat, the electrostatic fine dust filter is pushed down with a hook into the chimney.
  • the struts 4 clamp the electrostatic particulate filter in the fireplace and keep the insulator 1 in the correct position.
  • the high voltage cable 7 is led out of the top of the chimney and connected via the high voltage unit to the mains. To clean the chimney, the electrostatic fine dust filter with the hook can be pulled out of the chimney.
  • the high-voltage unit is switched on shortly before or during start-up and thus activates the electrostatic fine dust filter. Some time after completion of the firing, the high-voltage unit and thus the electrostatic fine dust filter can be switched off again become.
  • the switching on and off of the electrostatic fine dust filter can also be done automatically, for example by a built-in fireplace thermostat (not shown in the drawing).
  • the particulate matter filter can also be switched on and off via a wireless or wired remote control (not shown here).
  • the fine dust filter can also be operated independently of the mains, for example with a rechargeable battery, which is charged by a solar cell or by heating elements (Pellier element) (not shown here).
  • the high voltage unit Before or during firing, the high voltage unit is switched on.
  • the chimney pipe 9 is formed in the region of the ionization wire 2, an electric field with high field strength around the wire.
  • the ionization wire 2 of the electrostatic fine dust filter ionizes the surrounding air and charges all particulate matter and soot particles electrically.
  • the electrically charged particles are attracted to the counter electrode, the grounded flue wall, and settle there as a dust cake. Since the particle separation is already far below the insulator 1, it remains clean.
  • the insulator 1 is protected by the Ablebügel 3 in the region of the connection of the ionization wire with an electric field. This prevents fine dust deposition on the insulator 1 and prevents leakage currents and short circuits.
  • This electrostatic fine dust filter brings a significant improvement in the particulate matter and soot particle load of the chimney smoke in wood combustion systems, as well as in other polluted with fine dust exhaust chimneys.

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Abstract

Elektrostatischer Feinstaubfilter nach dem Prinzip der elektrostatischen Partikelabscheidung, gebaut für den einfachen Einbau in neue oder bestehende Kamine von Holzfeuerungsanlagen wie Cheminee, Chemineeofen, Kaminofen, Kachelofen oder Pelletofen, sowie in andere mit Feinstaub belastete Abluftkamine, bestehend aus einem Isolator (1) mit angebauten Abschirmbügeln (3), einem Ionisationsdraht (2) mit Streckgewicht.(6), und Federbeinen (4) für die automatische Fixierung und Zentrierung im Kaminrohr (9). Ein Hochspannungskabel (7) verbindet die Hochspannungseinheit mit dem Ionisationsdraht (2). Der elektrostatische Feinstaubfilter ist von oben am Kaminende, oder von unten durch die Kaminreinigungs-Öffnung (10) in das Kaminrohr (9) einschiebbar. Mit diesem elektrostatischen Feinstaubfilter wird der Rauch von Holzfeuerungsanlagen, sowie von anderen mit Feinstaub belasteten Betriebseinrichtungen, in grossem Masse vom Feinstaub und den Russpartikeln entlastet und damit der Ausstoss von Schadstoffen in die Umwelt massiv reduziert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Feinstaubfilter nach dem Prinzip der elektrostatischen Partikelabscheidung, für den Einbau in neue oder bestehende Kamine von Feuerungsanlagen oder Abluftkamine von Feinstaub erzeugenden Betriebseinrichtungen, enthaltend einen von einem Isolator getragenen Ionisationskörper, der über ein Hochspannungskabel mit einer Hochspannungsquelle zu verbinden ist.
  • Kleine Holzfeuerungsanlagen wie Cheminées, Cheminéeöfen, Kaminöfen, Kachelöfen, Pelletöfen etc. werden bis heute meistens ohne Rauchfilter betrieben. Wie Studien ergeben haben, ist die Feinstaubemission solcher Anlagen in die Umwelt in Anbetracht der Vielzahl der existierenden Anlagen erheblich. Aber auch andere Betriebe oder Kleinbetriebe wie beispielsweise Schreinereien, Schleifereien, Spritzereien erzeugen Feinstäube, welche die Umwelt belasten.
  • Heute sind für Grossanlagen wie Kehrichtverbrennungsanlagen, Kohlenkraftwerke, Giessereien etc. mehrstufige Rauchfilter bekannt. Für kleine Holzfeuerungsanlagen sind Feinstaubfilter auf der Basis von elektrostatischer Partikelabscheidung bekannt, welche aber spezielle Einbaumassnahmen in den Kamin erfordern, wie z.B. von der Firma Cheminée Rüegg AG, oder der Elektrofilter gemäss Patent DE 10 2004 039 124 A1 . Eine Filterelektrode ist mit einer Halterung versehen und zum radialen Einbau in ein Abgasrohr durch eine Montageöffnung vorgesehen. Die Halterung ist von einem Isolator umgeben, an dem ein Teller angeordnet ist. Durch eine Spülluftöffnung ist Spülluft in Richtung des Tellers führbar. Weiter ist ein Kaminfilter bekannt, welcher aus einem Zyklonfilter und einem nachgeschalteten Russpartikel Katalysator besteht.
  • Die vorliegende Erfindung stellt sich damit die Aufgabe, einen elektrostatischen Feinstaubfilter zu bauen, der die Feinstaubpartikel aus dem Kaminrauch entfernt und somit in der Fachsprache als sogenannter PM10 Filter wirkt, wobei PM10 für Feinstaubpartikel kleiner als 10 Mikrometer steht, und damit bei Holzfeuerungsanlagen und anderen Feinstaub erzeugenden Einrichtungen den Ausstoss von Feinstaub in die Umwelt massiv reduziert.
  • Im Unterschied zu den bekannten Elektrostatischen Partikel Filtern (ESP) soll dieser elektrostatische Feinstaubfilter auf sehr einfache Weise in alle üblichen Kamine eingebaut werden können, ohne dass dazu ein Ventilator oder ein Gebläse mit Reinluft notwendig ist und ohne dass am Kamin eine zusätzliche Einbauöffnung angebracht werden muss. Der elektrostatische Feinstaubfilter soll von oben am Kaminende, oder von unten durch die Kaminreinigungsöffnung in den Kamin eingeführt werden können. Damit können zukünftig auch kleine Holzfeuerungsanlagen, oder andere kleine Feinstaub erzeugende Einrichtungen umweltverträglich betrieben werden.
  • Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
  • Besondere Ausftihrungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben.
  • Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Darstellung des elektrostatischen Feinstaubfilters, eingebaut in ein Kaminrohr (9).
    Fig. 2 bis 3
    verschiedene Anordnungen des Ionisationskörpers (2).
    Fig. 3
    Streckgewicht (6) in Gefässform
    Fig. 4
    Weitere Befestigungsart der Haltevorrichtung (4) und Form des Isolators (1)
  • Der elektrostatische Feinstaubfilter ist eine kompakte Einheit, bestehend aus einem Isolator 1 dessen unterer Teil mit einer Abschirmeinheit 3 elektrostatisch von Staub- und Russablagerungen geschützt ist, einem Ionisationskörper 2 mit einem Streckgewicht 6 und einer reibschlüssigen Halterung 4. Der elektrostatische Feinstaubfilter ist über ein temperaturbeständiges Hochspannungskabel 7 an eine nicht dargestellte Hochspannungseinheit angeschlossen. Der elektrostatische Feinstaubfilter ist aus temperatur- und chemikalienbeständigem Material hergestellt. Die tragenden Metallteile sind beispielsweise aus Chromstahl oder Federstahl.
  • Die Hochspannungseinheit kann einen positiven oder negativen Ladungsausgang haben. Mit der Höhe der Ausgangsspannung und mit der Form und Grösse des Ionisationskörpers, wird auch die Menge des produzierten Ozongases eingestellt. Mit dem Ozon wird das CO in CO2 umgewandelt. Idealerweise wird soviel Ozon produziert, wie für die CO-Reduktion benötigt wird. Mit dem Ozon können auch andere im Rauchgas vorhandene Schadstoffe neutralisiert werden.
  • Für die Partikelabscheidung von Abgasen von niedriger Temperatur können die isolierenden Teile des elektrostatischen Feinstaubfilters, wie Isolator, Streckgewicht und Hochspannungskabel auch aus nicht hitzebeständigem Material wie beispielsweise Kunststoff bestehen.
  • Hauptmerkmal dieses Filters ist die Abschirmeinheit 3, welche beispielsweise als zentrisch um den Isolator 1 angeordnete Metallbügel, oder als korbartiges Metallgeflecht, oder Metallrohr ausgefertigt ist. Die Abschirmeinheit kann beispielsweise auch aus zentrisch um den Isolator angeordnete Metallringe oder Metallspiralen bestehen. Die Abschirmeinheit 3 ist elektrisch leitend mit dem Ionisationskörper 2 verbunden. Die Abschirmeinheit 3 bildet also ein elektrostatisches Feld von gleicher Polarität wie der Ionisationskörper 2, welches den Isolator umhüllt, wodurch die elektrisch geladenen Staubpartikel gegen die Kaminwand 9 abgelenkt werden und sich nicht auf dem Isolator 1 absetzen. Damit wird erreicht, dass vom Anschlusspunkt des Ionisationskörpers 2 keine elektrisch leitende Brücke aus Staub- oder Russpartikeln auf der Isolatoroberfläche entstehen kann und keine Kurzschlüsse, Überschläge, oder Kriechströme stattfinden.
  • Der Ionisationskörper 2 wird vorteilhaft als sehr dünner Draht aus geeignetem Metall ausgebildet. Die umgebende Luft, bzw. das Rauchgas, wird ionisiert und die Staub- und Russpartikel elektrisch aufgeladen. Die aufgeladenen Staub- und Russpartikel werden vom elektrostatischen Feld zum Gegenpol, der Kaminrohr Wand 9, abgedrängt und bleiben dort als Staubkuchen haften. Zur Erhöhung der Feldstärke, und damit zur Erhöhung der elektrostatischen Kräfte auf die aufgeladenen Partikel, kann der Ionisationskörper aus mehreren feinen Drähten bestehen (Fig. 2-3). Damit wird die Ablagerung der Partikel an der Kaminwand beschleunigt. Es ist auch eine Kombination von einem und mehreren Ionisationsdrähten möglich, wobei der einzelne, untere Ionisationsdraht mehrheitlich für die Partikelaufladung wirksam ist und die oberen Ionisationsdrähte hauptsächlich für die beschleunigte Ablagerung sorgen (Fig. 3). Die Ionisationsdrähte können sehr lang sein (>1m). Der Ionisationsdraht 2 wird mit dem Streckgewicht 6 aus nicht leitendem Material, beispielsweise Glas, Porzellan oder Glaskeramik, gestreckt und in senkrechter Position gehalten. Damit wird verhindert, dass ein Kurzschluss entsteht, wenn das Streckgewicht 6 durch Schwingen die Kaminwand 9 berühren würde. Das Streckgewicht 6 kann eine Kugelform oder langgestreckte Form haben, wobei die äussere Struktur rippenförmig sein kann um den Kriechweg zu vergrössern. Die Rippen können auch sternförmig angeordnet sein, um das Streckgewicht beim Schwingen auf Distanz zur Kaminwand zu halten. Das Streckgewicht 6 kann auch hohlförmig, labyrinthförmig oder gefässförmig ausgebildet sein, um den Kriechweg zu verlängern (Fig. 3). Das gefassformige Streckgewicht kann auch um 180 Grad gedreht angeordnet sein, sodass die offene Seite des gefässförmigen Körpers unten ist. Der Ionisationsdraht 2 endet vorteilhaft im Innern des Streckgewichtes 6. Das Streckgewicht kann auch ein Metallkörper sein, welcher mit einem isolierenden Material umgeben ist. Das isolierende Material kann beispielsweise in einem Tauch-, Spritz-, Elektrochemischen- oder anderem Verfahren auf den Metallkörper aufgebracht werden.
  • Das Streckgewicht 6 hängt am Ionisationskörper 2. Infolge der meistens turbulenten Gasströmung kommt das Streckgewicht ins Pendeln. Durch das Pendeln und Anschlagen des Streckgewichtes an der Kaminwand erfolgt jeweils ein Schlag auf den Ionisationsdraht 2, wodurch der Ionisationsdraht von Staubablagerungen gereinigt wird. Der Schwerpunkt des Streckgewichtes 6 ist so gewählt, dass beim Schlag eine möglichst grosse Rüttelwirkurig am fonisationsdraht 2 entsteht. Das Streckgewicht 6 kann auch asymmetrisch ausgeführt sein, oder mit Flügeln ausgestattet sein um die Pendelbewegung zu verstärken.
  • Der Ionisationsdraht 2 ist, vom Isolator 1 aus gesehen, auf der der Gasströmung entgegengesetzten Richtung angeordnet. Ferner ist der Ionisationsdraht 2 so langgestreckt, dass ein Grossteil der Partikelabscheidung an der Kaminwand 9 schon unterhalb des Isolators 1 erfolgt. Damit wird der Isolator 1 zusätzlich vor Partikelablagerungen geschützt.
  • An Stelle eines Ionisationsdrahtes 2 kann auch ein biegesteifer, länglicher Metallkörper als Ionisationskörper vorgesehen sein, beispielsweise ein Profilstab. Dieser weist vorzugsweise an seiner Oberfläche Ionisationsspitzen auf, die in einem Winkel zur Längsachse des Ionisationskörpers gerichtet sind. Die Ionisationsspitzen können dabei auch von in der Mantelfläche des Ionisationskörpers vertieften Bereichen ausgehen.
  • Das Kaminrohr 9 bildet den Gegenpol zum Ionisationsdraht 2 und ist über den äusseren Kabelmantel 11 des Hochspannungskabels 7 oder eine zusätzliche Erdverbindung geerdet. Das Kaminrohr 9 muss deshalb aus Metall bestehen oder eine Metallschicht aufweisen. Bei einem gemauerten oder nicht metallischen Kamin kann ein geerdetes Metallrohr zu diesem Zweck in den Kamin eingebaut werden, oder die Kamininnenseite mit einer leitenden, oder halbleitenden Schicht ausgekleidet sein.
  • Das temperaturbeständige Hochspannungskabel 7 führt von oben in den Isolator 1. Der Hochspannung führende Innenleiter ist am unteren Ende des Isolators 1 mit der Halterung der Abschirmbügel 3 und dem Ionisationsdraht 2 leitend verbunden. Der äussere Kabelmantel 11 des Hochspannungskabels 7, welcher auf Erdpotential liegt, kann mit der reibschlüssigen Halterung 4 elektrisch verbunden sein. Der Kabelmantel 11 kann ein Metallgeflecht, ein Metallschlauch, ein Metallrohr, oder ein Metall-Wellrohr sein. Das Hochspannungskabel 7 kann mit hitzebeständigem Isoliermaterial 13 umgeben oder umwickelt sein. Das Isoliermaterial 13 kann aus Glasfasern oder Keramikfasern oder einem anderem hitzeisolierendem Material sein. Das Hochspannungskabel 7 kann mit einem Kabelendverschluss ausgeführt sein, welcher in den Isolator 1 ragt.
  • Das Hochspannungskabel 7 ist mit einer Hochspannungseinheit verbunden, welche die notwendige Gleichspannung für die Ionisation des Rauchgases und die Aufladung der Staubpartikel liefert.
  • Die reibschlüssige Halterung 4 kann aus mehreren radial oder speichenförmig angeordneten und am Isolator 1 befestigten Federelementen oder Federbeinen 4 bestehen. Diese bezwecken einerseits die Zentrierung des Isolators 1 im Kaminrohr 9 und dessen senkrechte Ausrichtung und anderseits die feste Haltung des elektrostatischen Feinstaubfilters im Kaminrohr 9. Die Halterung 4 kann auch direkt auf dem Endstück 12 befestigt sein. Das Endstück 12 ist fest mit dem Kabelmantel 11 verbunden und trägt auch den Isolator 1 (Fig. 4). Die Federbeine 4 klemmen den elektrostatischen Feinstaubfilter im Kamin reibschlüssig fest. Die Federbeine 4 sind durch die reibschlüssige Verbindung mit der Kaminwand auf Erdpotential gelegt. Die Federbeine 4 bestehen beispielsweise aus Metallbügeln aus Aluminium, Stahl oder Federstahl.
  • Der Isolator 1 besteht aus hitzebeständigem Material, beispielsweise Glas oder Porzellan oder Glaskeramik und hat vorzugsweise eine rippenartige Oberfläche, um den Kriechweg zu verlängern. Der Isolator 1 kann innen mit einem hitzebeständigen Isoliermaterial 8 vergossen oder gefüllt sein. Der Isolator 1 kann auch gefässförmig sein (Fig. 4), oder labyrinthförmig, um damit den Kriechweg zu verlängern.
  • Ein wesentlicher Vorteil dieses elektrostatischen Feinstaubfilters ist dessen einfache Montage. In einer ersten Variante erfolgt die Montage von unten durch die Kaminreinigungs-Öffnung 10. Der elektrostatische Feinstaubfilter wird durch die Kaminreinigungs-Öffnung 10 in den Kamin eingeführt und dann mit einem Haken in den Kamin hinauf geschoben. Die Federbeine 4 klemmen den elektrostatischen Feinstaubfilter im Kamin fest und halten den Isolator 1 in der richtigen Position. Das Hochspannungskabel 7 wird mit einem Duichftihrungs-Flansch in einem Schlitz an der Kaminreinigungs-Öffnung 10 fixiert. Zur Kaminreinigung kann der elektrostatische Feinstaubfilter mit dem Haken wieder aus dem Kamin gezogen werden. In einer zweiten Variante erfolgt die Montage vom Kaminende auf dem Dach aus. Nach entfernen des Kaminhutes wird der elektrostatische Feinstaubfilter mit einem Haken in den Kamin hinunter gestossen. Die Federbeine 4 klemmen den elektrostatischen Feinstaubfilter im Kamin fest und halten den Isolator 1 in der richtigen Position. Das Hochspannungskabel 7 wird oben aus dem Kamin geführt und über die Hochspannungseinheit an das Stromnetz angeschlossen. Zur Kaminreinigung kann der elektrostatische Feinstaubfilter mit dem Haken wieder aus dem Kamin gezogen werden.
  • Die Hochspannungseinheit wird kurz vor oder während der Anfeuerung eingeschaltet und somit der elektrostatische Feinstaubfilter aktiviert. Einige Zeit nach Beendigung der Feuerung kann die Hochspannungseinheit und damit der elektrostatische Feinstaubfilter wieder ausgeschaltet werden. Die Ein- und Ausschaltung des elektrostatischen Feinstaubfilters kann auch automatisch erfolgen, beispielsweise von einem im Kamin eingebauten Thermostat (in der Zeichnung nicht dargestellt). Ferner kann der Feinstaubfilter auch über eine drahtlose oder drahtgebundene Fernsteuerung ein- und ausgeschaltet werden (hier nicht weiter dargestellt). Der Feinstaubfilter kann auch netzunabhängig, beispielsweise mit einem Akku, betrieben werden, welcher von einer Solarzelle oder von Wärmeelementen (Pellier-Element) geladen wird (hier nicht weiter dargestellt).
  • Vor oder während der Feuerung wird die Hochspannungseinheit eingeschaltet. Im Kaminrohr 9 entsteht im Bereich des Ionisationsdrahtes 2 ein elektrisches Feld mit hoher Feldstärke um den Draht. Der Ionisationsdraht 2 des elektrostatischen Feinstaubfilters ionisiert die umgebende Luft und lädt alle Feinstaub- und Russpartikel elektrisch auf. Die elektrisch geladenen Partikel werden von der Gegenelektrode, der geerdeten Kaminrohr-Wand, angezogen und setzen sich dort als Staubkuchen ab. Da die Partikelabscheidung schon weit unterhalb des Isolators 1 erfolgt, bleibt dieser sauber. Zusätzlich wird der Isolator 1 durch die Abschirmbügel 3 im Bereich des Anschlusses des Ionisationsdrahtes mit einem elektrischen Feld geschützt. Damit wird eine Feinstaubablagerung auf dem Isolator 1 verhindert und Kriechströme und Kurzschlüsse vermieden.
  • Dieser elektrostatische Feinstaubfilter bringt eine wesentliche Verbesserung in der Feinstaub- und Russpartikelbelastung des Kaminrauches bei Holzfeuerungsanlagen, als auch bei anderen, mit Feinstaub belasteten Abluftkaminen.
    • Bezugszeichenaufstellung
    • 1
    Isolator
    2
    Ionisationskörper
    3
    Abschirmeinheit
    4
    Haltevorrichtung
    5
    Gasströmungsrichtung
    6
    Streckgewicht
    7
    Hochspannungskabel
    8
    Isoliermaterial
    9
    Kaminrohrwand
    10
    Kaminreinigungs-Öffnung
    11
    Kabelmantel
    12
    Endstück
    13
    Isoliermantel

Claims (14)

  1. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach dem Prinzip der elektrostatischen Partikelabscheidung, für den Einbau in neue oder bestehende Kamine von Feuerungsanlagen sowie andere mit Feinstaub belastete Abluftkamine, enthaltend einen von einem Isolator (1) getragenen Ionisationskörper (2), der über ein Hochspannungskabel (7) mit einer Hochspannungsquelle zu verbinden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (1) mit einer elektrisch leitenden Abschirmeinheit (3) umgeben ist, welche mit dem lonisationskörper (2) leitend verbunden ist, dass der Isolator (1) mit einer Haltevorrichtung (4) zur reibschlüssigen Halterung an der Innenwand (9) eines Kaminrohrs verbunden ist und dass der Ionisationskörper (2) von einem Anschlusspunkt am Isolator (1) in Richtung des Kaminrohrs entgegengesetzt zur Gasströmungsrichtung (5) angeordnet ist.
  2. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinheit (3) aus mehreren Metallbügeln besteht, welche den Isolator (1) korbförmig mit einem elektrostatischen Feld umhüllen.
  3. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinheit (3) aus einem Metallgeflecht besteht, welches den Isolator (1) korbförmig mit einem elektrostatischen Feld umhüllt.
  4. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinheit (3) aus einer oder mehreren Metallspiralen besteht, welche den Isolator (1) korbförmig mit einem elektrostatischen Feld umhüllen.
  5. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung aus radial vorgespannten Federelementen (4) besteht.
  6. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochspannungskabel (7) einen leitenden Kabelmantel (11) aufweist, der am Isolator (1) endet und im Endbereich von einem Endstück (12) umgeben ist, welches den Isolator (1) am Kabelmantel (11) fixiert. (Fig. 4)
  7. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Endstück (12) die Haltevorrichtung (4) trägt. (Fig. 4)
  8. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionisationskörper mindestens ein Metalldraht (2) ist, welcher an seinem freien Ende ein Streckgewicht (6) trägt, welches aus einem Isoliermaterial besteht oder mindestens teilweise von einem Isoliermaterial umgeben ist.
  9. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Metalldraht (2) an der Abschirmeinheit (3) befestigt ist. (Fig. 2 und 3)
  10. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionisationskörper (2) ein langgezogener Metallkörper ist, der vorzugsweise in einem Winkel zu seiner Längsachse orientierte scharfkantige Ionisationsspitzen aufweist.
  11. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (1) hohl und innen mit einem hitzebeständigen Isoliermaterial (8) ausgefüllt ist.
  12. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (1) gefässförmig ist. (Fig. 4)
  13. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochspannungskabel (7) mit einem hitzebeständigen Isoliermantel (13) umgeben ist und dieses einen äusseren, geerdeten Kabelmantel (11) hat, welcher mit der Haltevorrichtung (4) leitend verbunden ist.
  14. Elektrostatischer Feinstaubfilter nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckgewicht (6) gefässförmig ist. (Fig. 3)
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