WO2023012166A1 - Luftfilter mit elektrostatischem abscheider - Google Patents

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WO2023012166A1
WO2023012166A1 PCT/EP2022/071714 EP2022071714W WO2023012166A1 WO 2023012166 A1 WO2023012166 A1 WO 2023012166A1 EP 2022071714 W EP2022071714 W EP 2022071714W WO 2023012166 A1 WO2023012166 A1 WO 2023012166A1
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WO
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cross member
wire
free end
electrode arrangement
wires
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PCT/EP2022/071714
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English (en)
French (fr)
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Andreas Borchard
Jens HUNDT
Mustafa KUZGUNUGLU-HENNECKE
Lars Petersen
Matthias POTZ
Martin Rölver
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Hengst Se
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    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
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    • B03C2201/30—Details of magnetic or electrostatic separation for use in or with vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrode arrangement for an electrostatic precipitator, the electrode arrangement and an interior air filter with at least one electrode and/or the electrode arrangement.
  • Electrostatic precipitators usually have a discharge electrode for ionizing the particles to be separated and a so-called separating electrode or precipitation electrode to be charged in the opposite direction, on which the ionized particles collect and discharge.
  • a discharge electrode for ionizing the particles to be separated and a so-called separating electrode or precipitation electrode to be charged in the opposite direction, on which the ionized particles collect and discharge.
  • breathing air filtration is also increasingly being implemented.
  • So-called cabin air filters are the norm in automobiles. These are usually arranged on the intake side of an interior fan and are intended to filter not only coarse dirt but also pollen and/or fine dust from previously sucked-in air before this air is blown into the interior.
  • Corresponding filters are often referred to as cabin air filters and are described, for example, in EP 2 452 730 A1.
  • the subject of DE19905610A1 is the reliable detection of the filter condition of such cabin filters.
  • DE 26 01 358 A1 discloses an electrostatic dust separator with a dust collection electrode arrangement and a discharge electrode arrangement.
  • the discharge electrode assembly faces the dust collection electrode assembly.
  • a DC voltage of opposite polarity is applied to the electrode arrangements, with the discharge electrode arrangement having a plurality of rod-shaped, parallel electrodes.
  • the subject of DE 11 013 72 B is a spray electrode with so-called “spiked attachments" for electrostatic precipitators.
  • the spiked attachments are attached as individual elements in a resilient manner to the electrode from the side. Intermediate pieces that can be clamped on from the side are arranged as spacers between the spiked attachments.
  • US 2020/0023378 A1 describes a dust separator which has a frame with a fastening groove for a conductive microfiber.
  • conductive plates are mounted on the frame.
  • a piece of rubber is placed in the fastening groove between the frame and the microfiber to dampen the transmission of vibrations from the frame to the microfiber.
  • a discharge electrode for use in an electrostatic precipitator is described.
  • the electrostatic precipitator has also precipitation electrodes.
  • the discharge electrode has a bar-shaped part along which a plurality of electrode parts are arranged.
  • the electrode parts have discharge tips and are arranged transversely to the longitudinal axis of the corresponding electrode part.
  • the bar-shaped member has two opposed and mutually parallel faces and the elongate electrode members having the discharge tips are mounted on these faces, the discharge tips projecting beyond the flat and parallel faces.
  • JP 2004041897 A proposes arranging discharge electrodes in a grid and angling them relative to the corresponding grid plane.
  • the object of the invention is to improve the air quality in the interior of a vehicle and to increase the change intervals for the interior air filter.
  • the method for producing the electrode arrangement for an electrostatic precipitator preferably has at least one of the following steps:
  • a plurality of electrically conductive wires are preferably arranged along a first direction.
  • the majority is preferably arranged on or below a first side of at least one cross member arranged at least approximately transversely to the first direction, ie the neutral axis of the cross member extends at least approximately transversely to the first direction.
  • the number of the cross members is preferably more than one.
  • the plural wires or crossbeams are used several times for a clearer description, eg “the majority of wires”, but it should be clear to the reader that only one preferred embodiment is described. This is always meant, unless explicitly stated otherwise "the at least one wire” or the "at least one cross member”.
  • first side of the at least one cross member is its top and correspondingly the second side is its bottom opposite to the top.
  • top and bottom can therefore be replaced by first side and second side, respectively.
  • the top and bottom are connected by side faces that also extend along the neutral axis.
  • the end faces of the cross member through which the neutral axis passes are referred to herein as the front and rear, respectively.
  • the transverse beam is preferably straight, i.e. it preferably has a beam longitudinal axis mentioned.
  • the crossbeam can also be curved, so reference is not made here to the longitudinal axis of the beam, but to the neutral axis of the crossbeam, which in the case of a straight crossbeam coincides with the longitudinal axis of the beam.
  • the wires are fixed on or on the first cross member, preferably on or on at least two cross members.
  • the one on that A section of a wire that is fixed, ie fastened, to a cross member is also referred to below as a fastening section.
  • a fastening section can, for example, be arranged and fixed in a hole penetrating the cross member in the first direction.
  • the first direction can point, for example, transversely from the first side in the direction of the second side (corresponds vertically downwards) or preferably orthogonally thereto (corresponds horizontally). Of course, intermediate angles are also possible.
  • At least one separate piece of wire is cut out of the wires fixed to the at least one cross member.
  • Preferably several pieces of wire are severed.
  • a number that corresponds to the product of the number of crossbeams and the number of wires is particularly preferably cut out.
  • the wire can be severed on both sides of the at least one cross member, with a free end section preferably projecting beyond the first cross member in at least approximately the first direction on both sides of the at least one cross member. If the wires have been fixed to two or more crossbeams, the free ends of the free end sections of the wire pieces of a wire that have been created by cutting them out now point toward one another. Pieces of wire severed from adjacent wires are consequently at least approximately parallel.
  • the free end sections can be bent in the direction of a second surface, the second side of the at least one cross member lying in the second surface.
  • the free ends of the wire pieces would point at least obliquely downwards after the bending step.
  • the free ends of the free end sections of the electrode arrangement are preferably equidistant from one another at the latest after bending.
  • the positions P t of the free ends form a square lattice or the corners of an equilateral triangle. This reduces the production costs and enables a particularly good separation rate for a given construction volume.
  • the positions P t of the free ends form equilateral triangles, a particularly efficient deposition can be achieved since the positions P t of the free ends can then be arranged in, above or below the center of a passage of a counter-electrode with hexagonal passages. During operation, the counter-electrode acts as a collecting electrode.
  • the method preferably has the step of guiding the wires through wire receptacles in an injection mold with at least one negative of the first cross member and injecting plastic into the injection mold, with the wires being overmoulded with the cross member.
  • parts of the injection mold can be designed as a cutting tool for cutting out and/or as a bending tool for bending the free ends.
  • the step of separating can therefore take place before the semi-finished product having the at least one cross member is removed from the injection mold.
  • the cutting out and bending can also take place after the at least one cross member with the at least one wire, ie the semi-finished product, has been removed from the mold.
  • the second variant has the advantage that when demolding, the wires can be pulled through the injection mold at least approximately in the first direction new wire sections are positioned in the injection mold, from which further pieces of wire can then be separated when the above process steps are repeated. Consequently, after the injection mold has been closed again, a new semi-finished product can be produced by injecting at least one layer of the at least one cross member.
  • at least one further layer of the cross member can be injection molded onto the semi-finished product.
  • the semi-finished product can be removed from a first injection mold and placed in another injection mold, or one side of the injection mold can be exchanged, or the negative mold can be enlarged by sliding the injection mold so that the second layer can be injected onto the semi-finished product.
  • the step of cutting out can take place as soon as at least the first layer of the at least one cross member has been injection molded onto the at least one wire.
  • the at least one wire is sufficiently fixed in the injection mold, it can also be separated before injection molding. Then the at least one layer of the at least one cross member (and/or the entire at least one cross member) is injection molded onto a fastening section of the at least one piece of wire.
  • the injection mold preferably has negative molds (troughs) for at least two cross members arranged at least approximately parallel to one another.
  • the injection mold also has at least one negative mold (trough) for at least one longitudinal member that connects at least two cross members to one another.
  • the at least one longitudinal member consequently preferably extends at least approximately in the first direction and thus at least approximately transversely to the ones that are preferably arranged at least approximately parallel to one another cross members.
  • the electrode arrangement preferably has at least longitudinal supports which connect at least two transverse supports with one another in a non-positive manner.
  • the at least one cross member is preferably integrally connected to at least one of the cross members; the at least one cross member and the at least one longitudinal member are particularly preferably in one piece.
  • the wires are at least partially encapsulated with a conductive plastic and thereby conductively connected and fixed to one another. This is preferably done before cutting out the pieces of wire.
  • a portion having the second side for example a layer having the second side, can be made of an insulating plastic.
  • at least the first cross member can be produced in one work step, e.g. using a 2-component injection molding process, with the wires being conductively connected but being insulated from the underside (i.e. the second side).
  • the electrode arrangement obtained at the end can therefore be arranged, for example, on a counter-electrode without having to fear a short circuit between the wire pieces and the counter-electrode.
  • the optional layers of the at least one cross member preferably extend along the longitudinal direction of the cross member and in this sense along the neutral axis of the at least one cross member.
  • the steps of arranging and fixing the wires preferably include the step of bridging a gap with at least one of the wires, the gap being formed between two spaced-apart cross members or their negatives or negatives of at least one cross-member layer and at least one wire connecting the two to the gap defining cross members is fixed. This allows a variety of discharge electrodes of the electrode arrangement can be efficiently manufactured in one work step.
  • the "cutting out” step can preferably include a cutting of the section of the at least one wire that bridges the gap, so that at least two opposite end sections are formed that protrude into the gap.
  • the free ends can then preferably be mechanically bent into a predetermined position P t .
  • the bending step comprises applying at least one support to the second side-facing surface of at least one free end portion of at least one length of wire, a distal end section of the at least one of the free end portions extending beyond the support in the first direction.
  • the free end of the distal end section can be bent into a predetermined position P t in a simple and reproducible manner, for example by a slide, with the slide pressing a section of the distal end section in the direction of the second side, ie downwards. Consequently, the section is deformed into a curved section of the free end section by pressing a slide on the surface of the distal end section facing away from the second surface.
  • the term slide is intended to designate a tool that applies a force to the unsupported distal end section and thereby deforms it.
  • the slider moves the distal end section to a predetermined position. It is irrelevant whether the slide performs a translational or rotational movement or a superposition of both.
  • the slider could be a cam rolled over the distal end section, for example, which the distal end section shifts predetermined position and thereby bends.
  • the slider can be a slider of an injection mold, for example.
  • the bending can take place by moving, for example, one half of an injection mold.
  • the bending step can also take place outside the injection mold, ie after the semi-finished product has been demoulded using a corresponding "slide" (see above).
  • a tip is particularly preferably formed at the free end of the at least one free end section, preferably at several, particularly preferably at all (shaping step).
  • the tip can be shaped in particular when it is cut out, e.g. by cutting through the wire at an angle to its longitudinal direction with a cutting tool.
  • the tip ensures a particularly high field strength at the free end of the piece of wire when this is used as a discharge electrode.
  • the second side of the at least one cross member may be spaced and preferably fixed relative to one another on an electrically conductive grid.
  • the preferably pointed free ends of the wire pieces are preferably arranged centrally in or above the interstices of the electrically conductive grid. "Centrally in or above” means here that with an orthogonal projection of the positions P t of the free ends onto the surface spanned by the grid, the free ends are imaged at least approximately in the middle of the intermediate spaces. At least approximately expresses that a projection into the center is preferred, but that deviations can hardly be avoided in practice. The deviations are preferably smaller than or equal to an error 8 in terms of magnitude, the error 8 being smaller than or equal to a proportion 8 mnv of the minimum
  • Smaller values of ⁇ max are consequently preferred in order to achieve the most effective possible field distribution of the electrical field E for the electrostatic precipitation. In summary, it is consequently the case that preferably ⁇ 5 ⁇ d min ⁇ max , ⁇ max GA max .
  • the electrode arrangement consequently has at least one cross member with a first side and a second side facing away from the first side, the at least one cross member having a neutral fiber and the neutral fiber touching neither the first side nor the second side.
  • the electrode assembly has a plurality of wire pieces (at least one wire piece) each having at least one attachment portion, the attachment portions being fixed to the cross member.
  • At least one free end section of the piece of wire preferably adjoins the fastening sections on the side of the cross member.
  • a free end section adjoins the at least one fastening section on both sides of the cross member.
  • the at least one free end section consequently protrudes laterally beyond the cross member.
  • a free end section protrudes laterally beyond the cross member on both sides of the cross member.
  • the free end section has a free end that is angled in the direction of the second side.
  • Each free end section can be arranged in a flow channel as a scattering electrode. Because a large number of pieces of wire with an even larger number of free end sections can be arranged on a cross member, a good deposition rate and only a small increase in the flow resistance result despite the very small overall height of the electrode arrangement. This applies in particular if, as is preferred, the fastening sections extend through the cross member, so that a free end section is connected on each side of the cross member.
  • At least two of the plurality of wire pieces are preferably connected to one another in an electrically conductive manner. This simplifies assembly, because it is then sufficient to connect the electrical connection or only (at least) one of the pieces of wire to the voltage source.
  • the electrode arrangement particularly preferably has several groups of wire pieces connected in parallel, each group having a separate connection. This increases operational safety. If one group fails, it can be switched off and the other groups can continue to operate.
  • the at least one cross member preferably has a first layer made of an electrically insulating material and preferably a second layer made of an electrically conductive material on the first layer, with the electrically conductive layer contacting at least two of the fastening sections of the plurality of wire pieces and connecting them to one another in an electrically conductive manner, preferably fixed on or at the cross member.
  • a cross member can be produced inexpensively and solves three problems at once, namely the secure attachment of the electrodes (the pieces of wire), the contacting of the electrodes and the insulation of the electrodes from a counter-electrode.
  • the second side can simply be placed on a counter-electrode and fixed relative thereto without provoking a short circuit.
  • the electrode arrangement particularly preferably has at least two crossbeams whose neutral fibers are arranged at least approximately parallel to one another. Consequently, there is an intermediate space between the crossbeams, which the two crossbeams each delimit with a side face in the first direction and opposite to the first direction. At least one free end section of at least one piece of wire preferably protrudes into the space between the two crossbeams from opposite sides of the two crossbeams.
  • a plurality of, for example at least two, free end sections of each of the cross members protrude into the intermediate space.
  • the electrode arrangement can preferably be arranged on an electrically conductive grid with grid openings, with the grid openings particularly preferably being arranged symmetrically, that is to say here at least approximately centrally in or over at least one free end of the wire pieces.
  • the lattice openings are preferably hexagonal.
  • the electrode arrangement or at least the electrically conductive grid is particularly preferably arranged on or on the inlet side of an air filter.
  • the air filter can, in particular, have activated charcoal, as a result of which ozone produced during the electrostatic separation can be removed.
  • the electrode arrangement is particularly preferably arranged on the outlet side of a pre-filter and/or pre-separator, this can prevent coarse dirt from damaging the electrode arrangement and/or leading to short circuits.
  • a pre-filter can be formed by a coarser grid, for example.
  • a pre-separator could, for example, be a cyclone separator or another variant of an inertial force separator.
  • an electrically conductive grid is arranged as a collecting electrode on at least one filter element of a filter insert.
  • the electrode arrangement with the counter-electrode and the at least one filter element then forms a particle separator.
  • This arrangement increases the cleaning of the air beyond the result to be expected from a combination of filter element and electrostatic precipitator, which can be explained by the fact that particles that are not separated at the counter-electrode are better (more completely) caught at the filter element from the air to be filtered.
  • At least one fleece and/or at least one electret fleece, for example, is suitable as a filter material. Electret nonwovens also separate particles due to electrostatic attraction and are therefore very well suited to separating ionized and therefore charged particles.
  • the particle separator preferably has at least one activated carbon filter downstream of the counter-electrode in the direction of flow. This can be integrated into the filter insert and reliably prevents the clean air from having appreciable ozone components, which can be formed, for example, by the operation of the electrostatic precipitator. In addition, the cleaning of the air is further improved, since e.g Sensorically perceptible substances such as aromatics are reliably filtered out of the air.
  • the particle separator described Despite its very low overall height (measured in the direction of flow), the particle separator described has a very good cleaning effect on the air and is therefore particularly suitable for use in ventilation ducts in motor vehicles such as cars.
  • a max e A ⁇ 45°, 30°, 20°, 15°, 10°, 5°, 2.5°, 1°, 0° ⁇ smaller values for a max are consequently preferred.
  • Across means “not parallel, preferably at least approximately orthogonal”.
  • at least approximately transverse is also used, this is intended to take account of the fact that "across” is often confused with “orthogonal to” and means of course “not parallel, preferably at least approximately orthogonal”.
  • the inlet and outlet side refer here to a preferred flow direction, which in this application is assumed to be parallel to a vector that runs orthogonally through the first side of the at least one cross member through the at least one cross member, e.g. through the first side of the at least one cross member in this enters and on the second side of the cross member this exit.
  • the preferred direction of flow is therefore orthogonal to the first direction and to the longitudinal axis of the cross member.
  • the preferential flow direction would be orthogonal to the corresponding portion of the neutral line and to the first direction.
  • the corresponding solid body can therefore form an electrically conductive layer which, for example, connects at least two pieces of wire to one another in an electrically conductive manner.
  • electrically conductive and non-conductive based on the specific conductivity, with specific conductivity greater than 10 -10 S/m (at 25°C) being an electrical conductor.
  • Metals have significantly higher conductivities (copper about 58MS/m), but in current applications, due to the high voltages and the resulting low currents, significantly lower conductivities can be accepted, such as those exhibited by conductive polymers.
  • wire pieces are, following common usage, conductive rod-shaped bodies which can optionally be bent or curved as described.
  • wires are usually made of metallic materials. Description of the drawings
  • FIG. 1 shows an air cleaning cassette with an electrode arrangement.
  • FIG. 2 shows a section through the air cleaning cassette.
  • Figure 3 shows the detail D from Fig. 2.
  • Figure 4 shows the result of a step of a method for producing an electrode arrangement, e.g. for producing the electrode arrangement according to Fig. 1.
  • Figure 5 shows the result of a further step of the method for producing an electrode arrangement, e.g. for producing the electrode arrangement according to Fig. 1.
  • FIG. 6 shows the result of a further step in the method for producing an electrode arrangement, e.g. for producing the electrode arrangement according to FIG.
  • FIG. 7 shows the result of a further step in the method for producing an electrode arrangement, e.g. for producing the electrode arrangement according to FIG.
  • Figure 8 shows a collecting electrode e.g. for an air cleaning cartridge according to Fig. 1.
  • FIG. 9 shows a section through a further air purification cassette with a further electrode arrangement.
  • Figure 10 shows detail H of Figure 8.
  • the air cleaning cassette 1 shows an air cleaning cassette 1, such as can be used, for example, in an air intake duct of a vehicle in order to supply a passenger cabin of the vehicle with fresh air.
  • the air cleaning cassette 1 can have an air filter 80 with an inlet side 83 .
  • the air cleaning cassette 1 preferably has an electrostatic precipitator with an electrode arrangement 10.
  • the discharge electrode assembly 10, "electrode assembly 10" for short, preferably has at least one cross member 50 extending at least approximately transversely to a first direction 2.
  • the electrode assembly 10 has seven cross members 50, but the specific number can be increased or reduced depending on the application
  • At least approximately "transverse” means here that the angle between the first direction 2 and the preferred direction of the cross member is at least approximately 90°.
  • the preferred direction of the cross member 50 is the direction of its longitudinal extension. In the case of straight cross members 50, this is consequently the direction of the longitudinal axis of the cross member 52.
  • curved cross members 50 are also possible, in which case reference would have to be made to the neutral axis of the cross member 50.
  • the at least one cross member 50 has a first side 53 which in this example faces upwards.
  • the second side 54 opposite the first side 53 consequently points downwards or in the direction of the inlet side 83 of the air filter 80 in the example and is at least approximately parallel to the preferred direction of the cross member 52.
  • a plurality (at least one, preferably at least two, at least three, at least four, at least five or, as illustrated, particularly preferably a two-digit number of pieces of wire 31 are attached to the at least one cross member 50.
  • the number of pieces of wire depends on the individual case, i.e. on the adapt available space for the respective cross member.
  • Each of the pieces of wire 31 has a fastening section 34 (see FIG. 3, shown in phantom), the length of which corresponds at least approximately to the width of the cross member 50.
  • the fastening section 34 can be seen in FIG. 1 in the cross member 50 and therefore cannot be seen, but is shown in FIG. 3 . Contrary to what is shown, the fastening section 34 can also be fastened on one side of the cross member. Gluing, welding, soldering, stapling, etc. can be used as attachment methods, to name just a few.
  • Each piece of wire 31 preferably has at least one free end section 36, preferably on both sides of the at least one cross member 50, which adjoins the fastening section in the first direction or counter to the first direction (see FIG. 3).
  • a variant would also be conceivable in which a free end section 36 adjoins the fastening section on only one side of the cross member 50 . Combinations of these two variants can also be useful, for example, to solve installation space problems.
  • at least one cross member preferably has at least two pieces of wire, each with a fastening section, and that each of the fastening sections is adjoined by at least one free end section.
  • n 2 n describing the total number n of wire pieces 31 .
  • a section 362, 363 of the free end portion 36 is angled toward the second side 54 of the cross member 50 (see Fig. 3).
  • the at least one free end section 36 has a section 361 close to the cross member, which adjoins the fastening section 34 and extends at least approximately parallel to the first direction 2 .
  • At this cross member near Section 361 is adjoined on the side facing away from the fastening section 34 by a curved section 362 and preferably by a section 363 remote from the cross member, which in this example is again at least approximately straight.
  • the end 38 of the section 363 remote from the cross member tapers to a point (cf. FIG. 7) which forms the free end 38 of the at least one piece of wire 31 .
  • the at least one cross member 50 preferably has at least one insulating layer 58 forming the second side 54 .
  • a conductive layer 59 is preferably applied to the insulating layer 58, which fixes the wire pieces in a cohesive manner and at the same time electrically connects them to one another.
  • the conductive layer can be omitted, in which case the pieces of wire 31 are fixed differently on the corresponding cross member 50 .
  • an electrically conductive connection between the pieces of wire 31 would preferably be established, e.g. by means of a conductive paint, cable, clamps (e.g. a comb clamp) or the like.
  • the free ends 38, ie the tips 38, of the lengths of wire are centered relative to interstices 64 of a grid 60 of conductive material.
  • the grid 60 forms a collecting electrode 60.
  • the pieces of wire 31 can end on the inlet side above the grid 60, as shown in the gaps 64, or also on the outlet side of the grid 60. and on the outlet side refers here to a preferred direction of flow, which in the example shown is parallel to a Vector extending from the first side 53 of the at least one cross member 50 to the opposite second side 53 of the cross member.
  • the collecting electrode can preferably be arranged directly on a filter element 85 of the filter 80 .
  • the filter element is a paper filter and/or a fleece filter made of folded lamellae, but other filter elements can also be used and are known in the prior art.
  • the precipitation electrode can, for example, also be arranged on or in front of a filter gauze, which in turn can cover a filter chamber filled with activated carbon on the inlet side.
  • the various filters can also be combined, although the order of filter media is not specified herein.
  • the activated carbon filter would preferably be arranged on the inlet side of another filter medium. As a result, ozone produced during the electrostatic separation would counteract, if not even prevent, contamination for the filter media arranged on the inlet side of the activated carbon filter.
  • the second side 54 of the cross member 50 can be placed directly onto the collecting electrode 60 .
  • the crossbeams 50 are preferably detachably fastened in the position shown, so that when the air filter is changed, only the air filter 80 with the precipitation electrode preferably fastened to it has to be exchanged.
  • the crossbeams 50 can also be permanently connected to the counter-electrode.
  • the counter-electrode can be connected to the crossbeams 50 (with at least one crossbeam) in an injection molding process.
  • the at least one cross member 50 can be placed on a conductive grid 60, with at least one (preferably at least two) section of the at least one cross member 50 lying adjacent to the grid or arranged at a distance therefrom and the corresponding at least one grid section being overmolded in an injection mold are around, whereby the at least one grid section is permanently connected to the corresponding cross member 50.
  • the air filter preferably has at least one electrically conductive contact surface on its outer surface, which is electrically conductively connected to the counter-electrode 60 .
  • the discharge electrodes 38 can be contacted in the same way, i.e. via a second contact surface which is electrically conductively connected to at least one of the wire pieces 31.
  • the pieces of wire 31 and/or the optional electrically conductive layer 59 of the cross member 50 can serve as contact surfaces.
  • FIG. 4 shows a negative of one half of an injection mold.
  • the usual flat and sealing surfaces of the injection mold were left out for the sake of clarity, so you only see what could be produced with the injection mold.
  • the negative shown corresponds to the part of the cross members 50 and the longitudinal members 40 which are made with an insulating material or preferably the part which is made with an electrically conductive material. This is indicated in the figures with "58/59” or "48/49".
  • Wires 30 are placed on the negative of the part of the transverse and longitudinal beams in the longitudinal direction 2, preferably at least approximately parallel to one another and preferably at least approximately equidistantly, as shown in FIG.
  • the negative mold preferably has receptacles for the wires 30 that are adapted to the wire contour. If the injection mold is now closed and the injection molding compound is injected, the semifinished product shown in FIG. 5 is obtained.
  • the conductive layer 59 and 49 or the insulating layer 58 and 48 can then optionally be sprayed onto the semi-finished product (indicated by 59/58 or 49/48). This can be done in a separate mold or by exchanging the lid of the first mold for a lid that has a negative for the further layer.
  • both materials can also be injected simultaneously into a corresponding injection mold, which molds the wires 30 temporarily fixed during injection of the plastic into the injection mold.
  • a layer 58/59, 48/49 is sprayed first, then the wires are placed on this and then the further layer 59/58 49/48 is sprayed on.
  • the semi-finished product shown in FIG. 6 is removed from the injection mold.
  • the wires 30 can be pulled through the mold and/or pushed through and/or conveyed during removal, so that when the mold is subsequently closed, the wires 30 are in the mold as shown in FIG. 5 or 6.
  • the wires are then preferably separated laterally from the semi-finished product. There is no need for time-consuming threading of the wires for the next injection molding process.
  • FIG. Fig. 7 consequently shows the discharge electrode arrangement 10 ("electrode arrangement 10") from Fig. 1.
  • the spray electrode arrangement 10 which is finished per se, can then be arranged on a collecting electrode 60 (cf. FIG. 8), which can also be done by means of an injection molding process. Alternatively, the electrode arrangement 10 can also be glued or clamped to the collecting electrode 60 .
  • FIG. 8 shows a further electrode arrangement as part of a filter arrangement.
  • the further discharge electrode arrangement 10 has crossbeams 50 and pieces of wire 31.
  • the further electrode arrangement 10 sits similarly to the electrode arrangement 10 in FIG. 1 in front of an air filter 80 and/or a collecting electrode 60 (cf. FIG. 7). Unlike the electrode arrangement according to FIG.
  • the first direction 2 does not extend horizontally, ie not in a plane between the first side and the second side of the crossbeams 50, but from the first side 53 towards the second side 54 of the crossbeams 50.
  • the first direction 2 is at least approximately parallel to the preferred flow direction 70.
  • the electrode arrangement preferably has at least one crossbeam 50 extending at least approximately transversely to the first direction 2.
  • the electrode arrangement has a plurality of crossbeams 50, but the specific number may vary depending on application can be increased or reduced.
  • transverse means at least approximately, here that the angle between the first direction 2 and the preferred direction of the cross member is at least approximately 90°.
  • the preferred direction of the cross member 50 is, as usual, the direction of its longitudinal extent. In the case of straight Crossbeams 50 is consequently the direction of the crossbeam longitudinal axis 52.
  • curved crossbeams 50 are also possible, in which case reference would be made to the neutral axis of the crossbeam 50.
  • the at least one crossbeam 50 has a first side 53, which in this example points upwards
  • the second side 54 opposite the first side 53 consequently points downwards or in the direction of the inlet side 83 of an optional air filter with at least one filter element 85.
  • a plurality of pieces of wire 31 are arranged on the at least one crossbeam 50, each of which has at least one free end 36, which can serve as a discharge electrode during operation of the electrode arrangement 10.
  • Multiple pieces of wire 31 describes the preferred variant, but one piece of wire 31 would suffice.
  • the number of pieces of wire 31 should preferably be adapted to the individual case, ie to the space available for the respective cross member 50.
  • the wire pieces 31 in this example are preferably straight and point at least approximately parallel to the direction of flow 70.
  • Each of the wire pieces 31 has a fastening section (similar to that in FIG. 3, see reference numeral 34 there), the length of which is preferably less than or equal to the thickness of the cross member 50 . Because the sectional plane does not run through the pieces of wire, the fastening section cannot be seen in FIGS. 8 and 9. Gluing, welding, soldering, stapling, etc. can be used as attachment methods, to name just a few.
  • the fastening sections are particularly preferably encapsulated with the cross member 50 and the fastening sections are particularly preferably encapsulated with an electrically insulating section of the cross member. In the example shown, terminal sections of the pieces of wire 36 protrude from the first side 53 of the cross member 50 .
  • connection sections enable simple electrical contacting of the wire pieces 31.
  • at least some (at least one) of the fastening sections can be overmoulded with a conductive section of the cross member (not shown here), whereby at least one wire piece 31 is connected to the conductive section of the cross member 50 is contacted.
  • the at least one conductive section of the cross member 50 preferably extends at least approximately parallel to the longitudinal axis of the cross member or possibly to its neutral line.
  • the conductive section preferably extends on the side facing away from the free end of the wire pieces 31 .
  • the conductive and the electrically insulating section of the cross member 50 preferably each form one layer of cross member 50 that extends at least approximately parallel to the longitudinal axis of the cross member.
  • each piece of wire 31 preferably has at least one free end section 36, which preferably adjoins the fastening section without any curvature.
  • at least one cross member 50 preferably has at least two pieces of wire 31 each with a fastening section, and that at least one free end section in the first direction 2 is connected to each of the fastening sections. It could be, for example, a first number of fastening sections each connect exactly one free end section.
  • the free ends 36 of the wire pieces 31 are preferably pointed and preferably point at least approximately in the preferred flow direction 70.

Landscapes

  • Electrostatic Separation (AREA)

Abstract

Eine Elektrodenanordnung zur elektrostatischen Abscheidung von Partikeln aus Zuluft für eine Passagierkabine kann man besonders günstig herstellen indem man eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Drähten (30) entlang einer ersten Richtung (2) auf oder unterhalb einer ersten Seite wenigstens eines zur ersten Richtung quer angeordneten Querträgers (50) anordnet, die Drähte (30) auf oder an dem ersten Querträger (50) fixiert, aus den an dem ersten Querträger (50) fixierten Drähten Drahtstücke (31) heraustrennt, wobei die Drahtstücke (31) jeweils mit wenigstens einem freien Endabschnitt (36) seitlich über den ersten Querträger (50) überstehen. Zudem werden die freien Endabschnitte (36) in Richtung einer zweiten Fläche gebogen.

Description

Luftfilter mit elektrostatischem Abscheider
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung für einen elektrostatischen Abscheider, die Elektrodenanordnung sowie einen Innenraumluftfilter mit wenigstens einer Elektrode und/oder der Elektrodenanordnung.
Stand der Technik
Es gibt mehrere Verfahren zum Entfernen von in Gasströmen mitgeführten Partikeln. Eines davon ist die Filtration, bei der das Gas durch ein gasdurchlässiges, aber nicht partikeldurchlässiges Filtermedium strömt. In der Regel sind diese Filtermedien porös, so dass zumindest ein Teil der zu filternden Partikel an dem Filtermedium hängen bleiben, das Gas das Filtermedium jedoch passieren kann. Welche Partikel mit dem Gas das Filtermedium passieren und welche durch das Filtermedium zurückgehalten werden hängt von einer Vielzahl an Faktoren, von denen eine wesentlicher die Größe der Poren ist. Von dieser rein mechanischen Filtration zu unterscheiden ist die elektrostatische Abscheidung, bei der die aus dem Gasstrom zu entfernenden Partikel zunächst an einer ersten Elektrode ionisiert und anschließend an einer entgegengesetzt geladenen Elektrode abgeschieden werden. Ein entsprechender elektrostatischer Abscheider wird z.B. in der DE 195 42 172 Al beschrieben. In der Fachsprache wird entsprechend den beschriebenen Funktionsprinzipien in der Regel zwischen elektrostatischer Abscheidung (hierin auch verkürzend „Abscheidung") und Filtration unterschieden.
Elektrostatische Abscheider haben in der Regel eine Sprühelektrode zur Ionisierung abzuscheidender Partikel und eine entgegengesetzt aufzuladende sogenannte Abscheideelektrode oder auch Niederschlagselektrode, an der sich die ionisierten Partikel sammeln und entladen. Neben der Reinigung von Luft oder Abgas in industriellen Verfahren wird zunehmend auch eine Atemluftfiltration umgesetzt. Bei Automobilen sind sogenannte Innenraumluftfilter die Regel. Diese sind meist ansaugseitig eines Innraumlüfters angeordnet und sollen nicht nur groben Schmutz, sondern auch Pollen und/oder Feinstaub aus zuvor angesaugter Luft filtern, bevor diese Luft in den Innenraum eingeblasen wird. Entsprechende Filter werden oft als Innenraumluftfilter bezeichnet und werden z.B. in der EP 2 452 730 Al beschrieben. Gegenstand der DE19905610A1 ist die zuverlässige Erkennung des Filterzustands solcher Innenraumfilter.
Aus der DE 26 01 358 Al ist ein elektrostatischer Staubabscheider mit einer Staubsammel-Elektrodenanordnung und einer Entlade-Elektrodenanordnung bekannt. Die Entlade-Elektrodenanordnung liegt der Staubsammel-Elektrodenano- rdnung gegenüber. Die Elektrodenanordnungen sind mit einer Gleichspannung entgegengesetzter Polarität beaufschlagt, wobei die Entlade-Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von stabförmigen, parallelen Elektroden aufweist.
Gegenstand der DE 11 013 72 B ist eine Sprühelektrode mit sogenannten „Stachelaufsätzen" für elektrostatische Abscheider. Die Stachelaufsätze sind als Einzelelemente federnd von der Seite her auf die Elektrode aufgebracht. Zwischen den Stachelaufsätzen sind von der Seite her aufklemmbare Zwischenstücke als Abstandshalter angeordnet.
In der US 2020/0023378 Al wird ein Staubascheider beschrieben, der einen Rahmen mit einer Befestigungsnut für eine leitfähige Microfaser hat. Zudem sind leitfähige Platten an dem Rahmen montiert. In die Befestigungsnut ist zwischen dem Rahmen und der Microfaser ein Gummi eingelegt, um die Übertragung von Vibrationen von dem Rahmen auf die Microfaser zu dämpfen.
In der US4673417A wird eine Entladungselektrode für die Verwendung in einem elektrostatischen Abscheider beschrieben. Der elektrostatische Abscheider hat zudem Niederschlagselektroden. Die Entladungselektrode hat ein stangenförmiges Teil, entlang dem eine Vielzahl von Elektrodenteilen angeordnet sind. Die Elektrodenteile haben Entladungsspitzen und sind quer zur Längsachse des entsprechenden Elektrodenteiles angeordnet. Das stangenförmige Teil hat zwei einander entgegengesetzte und zueinander parallele Flächen und die die Entladungsspitzen aufweisenden länglichen Elektrodenteile sind auf diesen Flächen angebracht, wobei die Entladungsspitzen über die ebenen und parallelen Flächen ragen.
JP 2004041897 A schlägt vor Sprühelektroden in einem Gitter anzuordnen und relativ zu der entsprechenden Gitterebene abzuwinkeln.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Luftqualität im Innenraum eines Fahrzeugs zu verbessern und die Wechselintervalle der Innenraumluftfilter zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 beispielsweise für einen Partikelabscheiders und durch einen Partikelabscheider gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Verfahren zur Herstellung der Elektrodenanordnung für einen elektrostatischen Abscheider hat vorzugsweise zumindest einen der folgenden Schritte:
In einem Schritt, dem hierin sogenannten Anordnen Schritt wird vorzugsweise eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Drähten entlang einer ersten Richtung angeordnet. Dabei wird die Mehrzahl vorzugsweise auf oder unterhalb einer ersten Seite wenigstens eines zu der ersten Richtung zumindest in etwa quer angeordneten Querträgers angeordnet, d.h. die neutrale Faser des Querträgers erstreckt sich zumindest in etwa quer zur ersten Richtung. Für die Umsetzung der beschrieben technischen Lehre kann die Anordnung nur eines Drahtes (= wenigstens ein Draht) zumindest in etwa quer zu nur einem Querträger (wenigstens einem Querträger) genügen, bevorzugt werden jedoch mehrere Drähte (wenigstens zwei, wenigstens drei, wenigstens vier, wenigstens fünf, ...) wie beschrieben zumindest in etwas parallel zu der ersten Richtung angeordnet. Und auch die Anzahl der Querträger ist vorzugsweise größer als einer. Nachfolgend wird zur anschaulicheren Beschreibung mehrfach der Plural Drähte bzw. Querträger verwendet, z.B. „die Mehrzahl der Drähte" es sollte dem Leser jedoch klar sein, dass damit nur eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wird. Gemeint ist immer, es sei denn es ist explizit anders angegeben „der wenigstens eine Draht" bzw. der „wenigstens eine Querträger".
Hierin werden wir annehmen, dass die erste Seite des wenigstens einen Querträgers seine Oberseite ist und entsprechend die zweite Seite seine der Oberseite entgegengesetzte Unterseite. Das dient lediglich der veranschaulichenden Beschreibung, denn natürlich ist die Orientierung der Elektrodenanordnung im Raum nicht relevant. Die Begriffe Oberseite und Unterseite können daher durch erste Seite bzw. zweite Seite ersetzt werden.
Wie üblich werden die Oberseite und die Unterseite durch sich ebenfalls entlang der neutralen Faser erstreckende Seitenflächen verbunden. Die von der neutralen Faser durchsetzten Endflächen des Querträgers werden hierin als Front- bzw. Rückseite bezeichnet. Der Querträger ist vorzugsweise gerade, d.h. er hat vorzugsweise eine genannte Trägerlängsachse. Der Querträger kann jedoch auch gekrümmt sein, daher wird hierin nicht auf die Trägerlängsachse Bezug genommen, sondern auf die neutrale Faser des Querträgers, die im Falle eines geraden Querträgers mit der Trägerlängsachse zusammenfällt.
In einem Fixieren Schritt, werden die Drähte auf oder an dem ersten Querträger vorzugsweise an oder auf wenigstens zwei Querträgern fixiert. Der an dem einem Querträger fixierte, also befestigte Abschnitt eines Drahts wird nachfolgend auch als Befestigungsabschnitt bezeichnet. Ein Befestigungsabschnitte kann z.B. in einem den Querträger in der ersten Richtung durchsetzenden Loch angeordnet und darin fixiert sein. Die erste Richtung kann z.B. quer von der ersten Seite in Richtung der zweiten Seite weisen (entspräche vertikal nach unten) oder aber bevorzugt orthogonal dazu (entspräche horizontal). Natürlich sind auch Zwischenwinkel möglich.
Nach dem Fixieren Schritt wird aus den an dem wenigstens einen Querträger fixierten Drähten wenigstens ein separates Drahtstück herausgetrennt. Vorzugsweise werden mehrere Drahtstücke herausgetrennt. Besonders bevorzugt wird eine Anzahl herausgetrennt, die dem Produkt aus der Anzahl der Querträger und der Anzahl der Drähte entspricht. Beispielsweise kann beidseits des wenigstens einen Querträgers der Draht abgetrennt werden, wobei vorzugsweise beidseits des wenigstens einen Querträgers ein freier Endabschnitt in der zumindest in etwa in der ersten Richtung über den ersten Querträger übersteht. Sofern die Drähte an zwei oder mehr Querträgern fixiert wurden, weisen nun folglich die freien Enden der durch das Heraustrennen aus entstandenen freien Endabschnitte der Drahtstücke eines Drahtes aufeinander zu. Drahtstücke, die aus benachbarten Drähten herausgetrennt wurden, sind folglich zumindest in etwa parallel.
In einem nachfolgenden Schritt können die freien Endabschnitte in Richtung einer zweiten Fläche gebogen werden, wobei die zweite Seite des wenigstens einen Querträgers in der zweiten Fläche liegt. In der eingangs beispielhaft genannten Orientierung würden die freien Enden der Drahtstücke nach dem Schritt des Biegens zumindest schräg nach unten weisen. Bevorzugt sind die freien Enden der freien Endabschnitte der Elektrodenanordnung spätestens nach dem Biegen zueinander äquidistant. Besonders bevorzugt bilden die freien Enden der Endabschnitte vorzugsweise ein zweidimensionales Gitter, d.h. es gibt zwei linear unabhängige Gittervektoren vlt v2 so dass eine Translation einer ersten Position P eines ersten freien Endes um eine Linearkombination aus v und v2 die erste Position P auf eine zweite Position P2 eines anderen freien Endes abbildet, wobei die Faktoren nlt n2 der Linearkombination ganze Zahlen sind, d.h. P2 = P + n1v1 + n2v2, wobei nlt n2 G Zo und wobei Zo die Menge aller ganzen Zahlen einschließlich der Zahl null bezeichnet. Vorzugsweise gilt v • v2 = 0 und/oder Iv- = |v2 |. Besonders bevorzugt bilden die Positionen Pt der freien Enden ein Quadratgitter oder die Ecken eines gleichseitigen Dreiecks. Das reduziert die Fertigungskosten und ermöglicht bei einem gegebenen Bauvolumen eine besonders gute Abscheiderate. Insbesondere wenn die Positionen Pt der freien Enden gleichseitige Dreiecke bilden, kann eine besonders effiziente Abscheidung erreicht werde, da dann die Positionen Pt der freien Enden jeweils in, über oder unter der Mitte eines Durchlasses einer Gegenelektrode mit hexagonalen Durchlässen angeordnet werden kann. Die Gegenelektrode wirkt im Betrieb als Niederschlagselektrode.
Bevorzugt hat das Verfahren den Schritt Führen der Drähte durch Drahtaufnahmen einer Spritzgussform mit zumindest einem Negativ des ersten Querträgers und Einspritzen von Kunststoff in die Spritzgußform, wobei die Drähte mit dem Querträger umspritzt werden. Dadurch werden die ersten beiden Schritte „Anordnen" und „Fixieren" in einem Arbeitsgang erledigt. Zudem können Teile der Spritzgussform als Schneidwerkzeug zum Heraustrennen und/oder als Abkantwerkzeug zum Biegen der freien Enden ausgebildet sein. Der Schritt Heraustrennen kann daher vor dem Entformen des den wenigstens einen Querträger aufweisenden Halbzeugs aus der Spritzgußform erfolgen. Alternativ kann das Heraustrennen und Biegen auch nach dem Entformen des wenigstens einen Querträgers mit dem wenigstens einen Draht, also des Halbzeugs erfolgen. Die zweite Variante hat den Vorteil, dass beim Entformen die Drähte zumindest in etwa in der ersten Richtung durch die Spritzgussform gezogen werden können, wodurch neue Drahtabschnitte in der Spritzgussform positioniert werden, aus denen dann bei einer Wiederholung der o.g. Verfahrensschritte weitere Drahtstücke herausgetrennt werden können. Folglich kann, nachdem die Spritzgussform wieder geschlossen wurde, kann ein neues Halbzeug durch Spritzen zumindest einer Schicht des wenigstens einen Querträgers hergestellt werden.
Wie schon angedeutet können in einem Schritt die Drähte (=der wenigstens eine Draht) in die Spritzgussform eingelegt werde, anschließend kann zumindest eine Schicht des wenigstens einen Querträgers an den wenigstens einen Draht angespritzt werden. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann wenigstens eine weitere Schicht des Querträgers an das Halbzeug angespritzt werden. Man kann dazu das Halbzeug einer ersten Spritzgussform entnehmen und in eine weitere Spritzgussform einlegen, oder man kann eine Seite der Spritzgussform tauschen, oder durch Schieber der Spritzgussform die Negativform vergrößern, so dass die zweite Schicht an das Halbzeug angespritzt werden kann. Der Schritt des Heraustrennens kann erfolgen, sobald zumindest die erste Schicht des wenigstens einen Querträgers an den wenigstens einen Draht angespritzt ist. Sofern der wenigstens eine Draht in der Spritzgussform ausreichend festgelegt ist, kann das Heraustrennen auch vor dem Spritzgießen erfolgen. Dann wird die wenigstens eine Schicht des wenigstens einen Querträgers (und/oder der ganze wenigstens eine Querträger) an einen Befestigungsabschnitt des wenigstens einen Drahtstücks angespritzt.
Bevorzugt hat die Spritzgussform Negativformen (Mulden) für wenigstens zwei zumindest in etwa parallel zueinander angeordnete Querträger. Besonders bevorzugt hat die Spritzgussform zudem wenigstens eine Negativform (Mulde) für wenigstens einen Längsträger, der wenigstens zwei Querträger miteinander verbindender. Der wenigstens eine Längsträger erstreckt sich folglich vorzugsweise zumindest in etwa in der ersten Richtung und damit zumindest in etwa quer zudem den vorzugsweise zumindest in etwa parallel zueinander angeordneten Querträgern. Entsprechend hat die Elektrodenanordnung vorzugsweise wenigstens Längsträger, der wenigstens zwei Querträger miteinander kraftschlüssig verbindet. Bevorzugt ist der wenigstens eine Querträger stoffschlüssig mit wenigstens einem der Querträger verbunden, besonders bevorzugt sind der wenigstens eine Querträger und der wenigstens eine Längsträger einstückig.
Besonders bevorzugt werden die Drähte (oder der wenigstens eine Draht) zumindest zum Teil mit einem leitfähigen Kunststoff umspritzt und dadurch leitend miteinander verbunden und fixiert. Das erfolgt bevorzugt vor dem Heraustrennen der Drahtstücke. Zudem kann ein die zweite Seite aufweisender Abschnitt, z.B. eine die zweite Seite aufweisende Schicht, aus einem isolierenden Kunststoff hergestellt werden. Dadurch kann in einem Arbeitsschritt z.B. durch ein 2-kom- ponenten Spritzgussverfahren zumindest der erste Querträger hergestellt werden, wobei die Drähte leitend verbunden sind, jedoch gegenüber der Unterseite (d.h. der zweiten Seite) isoliert sind. Man kann daher die am Ende erhaltene Elektrodenanordnung z.B. auf einer Gegenelektrode anordnen, ohne einen Kurzschluss zwischen den Drahtstücken und der Gegenelektrode befürchten zu müssen.
Wie schon aus dem vorstehenden erkennbar erstrecken sich die optionalen Schichten des wenigstens einen Querträgers vorzugsweise entlang der Querträgerlängsrichtung und in diesem Sinne entlang der neutralen Faser des wenigstens einen Querträgers.
Die Schritte Anordnen und Fixieren der Drähte weisen vorzugsweise den Schritt auf Überbrücken eines Zwischenraums mit wenigstens einem der Drähte, wobei der Zwischenraum zwischen zwei beabstandet voneinander angeordneten Querträgern oder deren Negativen oder Negativen wenigstens einer Querträgerschicht gebildet wird und wobei wenigstens ein Draht an den beiden den Zwischenraum definierenden Querträgern fixiert wird. Dadurch können eine Vielzahl von Sprühelektroden der Elektrodenanordnung in einem Arbeitsschritt effizient gefertigt werden.
Der Schritt „Heraustrennen" kann vorzugsweise ein Zerteilen des den Zwischenraum überbrückenden Abschnitts des wenigstens einen Drahts aufweisen, so dass wenigstens zwei einander gegenüberliegende Endabschnitte entstehen, die in den Zwischenraum hineinragen. Dadurch können in ressourcenschonender Weise die freien Enden zweier Sprühelektroden aus einem einzigen Draht gebildet werden.
Durch den Schritt „Biegen" können die freien Enden dann vorzugsweise maschinell in eine vorgegebene Position Pt gebogen werden.
Vorzugsweise weist der Schritt Biegen das Anlegen wenigstens einer Stütze an die in Richtung der zweiten Seite weisenden Oberfläche wenigstens eines freien Endabschnitts wenigstens eines Drahtstücks auf, wobei eine distale Endsektion des wenigstens eines der freien Endabschnittes in der ersten Richtung über die Stütze hinausragt. Dadurch kann das freie Ende der distalen Endsektion einfach und reproduzierbar z.B. durch einen Schieber in eine vorbestimmte Position Pt gebogen werden, wobei der Schieber eine Sektion der distalen Endsektion in Richtung der zweiten Seite, also nach unten drückt. Folglich erfolgt ein Verformen der Sektion zu einer gekrümmten Sektion des freien Endabschnitts durch Drücken eines Schiebers auf die der zweiten Fläche abgewandte Oberfläche der distalen Endsektion. Der Begriff Schieber soll in diesem Zusammenhang ein Werkzeug bezeichnen, dass eine Kraft auf den nicht abgestützten der distalen Endsektion aufbringt und diese dabei verformt. In diesem Sinne verschiebt der Schieber die distale Endsektion in eine vorbestimmte Lage. Ob der Schieber dabei eine Translations- oder Rotationsbewegung oder eine Superposition aus beiden ausführt, ist nicht relevant. Der Schieber könnte z.B. eine über den distalen Endabschnitt abgerollte Nocke sein, welche die distale Endsektion die vorbestimmte Lage verschiebt und dabei biegt. Der Schieber kann beispielsweise ein Schieber einer Spritzgußform sein. In einer anderen Variante kann das Biegen durch eine Bewegung z.B. einer Hälfte einer Spritzgußform erfolgen. Natürlich kann der Biegen Schritt auch außerhalb der Spritzgussform, d.h. nach dem Ent- formen des Halbzeugs mittels eines entsprechenden „Schiebers" (s.o.) erfolgen.
Besonders bevorzugt wird eine Spitze an dem freien Ende des wenigstens eines freien Endabschnitts, vorzugsweise an mehreren, besonders bevorzugt an allen geformt (Formen-Schritt). Das Formen der Spitze kann insbesondere beim Heraustrennen erfolgen, z.B. indem man mit einem Schneidwerkzeug den Draht schräg zu seiner Längsrichtung durchtrennt. Die Spitze sorgt für eine besonders hohe Feldstärke am freien Ende des Drahtstücks, wenn dieses als Sprühelektrode verwendet wird.
Man kann die zweite Seite des wenigsten einen Querträgers auf einem elektrisch leitfähigen Gitter mit Zwischenräumen positionieren und vorzugsweise relativ zueinander festlegen. Beim Anlegen einer Spannung an das leitfähige Gitter und die Drahtstücke erhält man einen elektrostatischen Abscheider mit einer besonders geringen Bauhöhe und einem hohen Abscheidegrad.
Bevorzugt sind die vorzugsweise angespitzten freien Enden der Drahtstücke mittig in oder über den Zwischenräumen des elektrisch leitfähigen Gitters angeordnet. „Mittig in oder über" meint hier, dass bei einer orthogonalen Projektion der Positionen Pt der freien Enden auf die von dem Gitter aufgespannte Fläche die freien Enden in zumindest in etwa in die Mitte der Zwischenräume abgebildet werden. Zumindest in etwa drückt aus, dass eine Projektion in die Mitte bevorzugt ist, dass in der Praxis aber Abweichungen kaum vermieden werden können. Abweichungen sind betragsmäßig vorzugsweise kleiner oder gleich als ein Fehler 8, wobei der Fehler 8 kleiner oder gleich einem Anteil 8mnv des minimalen
Durchmessers dmin, er entsprechenden Gitteröffnung, d.h. des entsprechenden Zwischenraums ist und wobei Smax G Amax und &max =
{25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2.5%, 1%, 0%}. Kleinere Werte von ömax sind folglich bevorzugt um eine möglichst wirksame Feldverteilung des elektrischen Feldes E für die elektrostatische Abscheidung zu erreichen. Zusammenfassend gilt folglich, dass vorzugsweise <5 < dmin ■ ömax, ömax G Amax.
Mit den oben beschriebenen Verfahren kann man eine Elektrodenanordnung für einen elektrostatischen Abscheider fertigen. Die Elektrodenanordnung hat folglich zumindest wenigstens einen Querträger mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite abgewandten zweiten Seite, wobei der wenigstens eine Querträger eine neutrale Faser hat, und die neutrale Faser weder die erste Seite noch die zweite Seite berührt. Vorzugsweise hat die Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von Drahtstücken (wenigstens ein Drahtstück), die jeweils wenigstens einen Befestigungsabschnitt haben, wobei die Befestigungsabschnitte an dem Querträger fixiert sind. Vorzugsweise schließt sich an die Befestigungsabschnitte seitlich des Querträger wenigstens ein freier Endabschnitt des Drahtstücks an. Besonders bevorzugt schließt sich an den wenigstens einen Befestigungsabschnitts beidseits des Querträgers je ein freier Endabschnitt an. Der wenigstens eine freie Endabschnitt steht folglich seitlich über den Querträger hinaus. Besonders bevorzugt steht beidseits des Querträgers je ein freier Endabschnitt seitlich über den Querträger hinaus.
Weiter ist es besonders bevorzugt, wenn der freie Endabschnitt ein in Richtung der zweiten Seite abgewinkeltes freies Ende hat. Jeder freie Endabschnitt kann in einem Strömungskanal als Streuelektrode angeordnet werden. Weil sich auf einem Querträger eine Vielzahl von Drahtstücken mit einer noch größeren Vielzahl freier Endabschnitte anordnen lassen, ergibt sich trotz einer sehr geringen Bauhöhe der Elektrodenanordnung eine gute Abscheiderate und nur eine geringe Erhöhung des Strömungswiderstands. Das gilt insbesondere, wenn sich, wie es bevorzugt ist, die Befestigungsabschnitte durch den Querträger erstrecken, so dass sich beidseits des Querträgers je ein freier Endabschnitt anschließt.
Bevorzugt sind wenigstens zwei der Mehrzahl der Drahtstücke, besonders bevorzugt eine größere Anzahl der Drahtstücke elektrisch leitend miteinander verbunden. Das vereinfacht die Montage, weil es dann genügt die elektrische Verbindung oder nur (wenigstens) eines der Drahtstücke mit der Spannungsquelle zu verbinden. Besonders bevorzugt hat die Elektrodenanordnung mehrere Gruppen parallel geschalteter Drahtstücke, wobei jede Gruppe einen separaten Anschluss aufweist. Dadurch wird die Betriebssicherheit erhöht. Ein einem Ausfall einer Gruppe kann diese abgeschaltet und die übrigen Gruppen können weiter betrieben werden.
Bevorzugt hat der wenigstens eine Querträger eine erste Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material und vorzugsweise auf der ersten Schicht eine zweite Schicht aus einem elektrisch leitenden Material, wobei die elektrisch leitende Schicht wenigstens zwei der Befestigungsabschnitte der Mehrzahl der Drahtstücke kontaktiert und elektrisch leitend miteinander verbindet, bevorzugt auf oder an dem Querträger fixiert. Ein solcher Querträger ist kostengünstig herstellbar, und löst drei Probleme auf einmal, nämlich die sichere Befestigung der Elektroden (der Drahtstücke), die Kontaktierung der Elektroden und die Isolation der Elektroden gegenüber einer Gegenelektrode. Beispielsweise kann die zweite Seite einfach auf eine Gegenelektrode aufgesetzt und relativ zu dieser festgelegt werden, ohne einen Kurzschluss zu provozieren. Natürlich sollten die Drahtstücke nicht unmittelbar die Gegenelektrode kontaktieren, sondern sollten in einem an die vorgesehene Betriebsspannung angepassten Abstand zu leitenden Teilen der Gegenelektrode angeordnet sein. Besonders bevorzugt hat die Elektrodenanordnung wenigstens zwei Querträger deren neutrale Fasern zumindest in etwa parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen den Querträgern ist folglich ein Zwischenraum, den die beiden Querträger mit je einer Seitenfläche in der ersten Richtung und entgegen der ersten Richtung begrenzen. Vorzugsweise ragt in den Zwischenraum zwischen den beiden Querträgern von gegenüberliegenden Seiten der beiden Querträger je wenigstens ein freier Endabschnitt wenigstens eines Drahtstücks in den Zwischenraum. Besonders bevorzugt ragen mehrere z.B. wenigsten zwei freie Endabschnitte von jedem der Querträger in den Zwischenraum. Natürlich können auch bei dieser Variante, wie oben beschrieben, vorzugsweise beidseits der jeweiligen Befestigungsabschnitte der Drahtstücke freie Endabschnitte sein.
Die Elektrodenanordnung kann vorzugsweise auf einem elektrisch leitfähigen Gitter mit Gitteröffnungen angeordnet sein, wobei besonders bevorzugt die Gitteröffnungen symmetrisch zu, das meint hier zumindest in etwa mittig in oder über wenigstens einem freien Ende der Drahtstücke angeordnet sind. Bevorzugt sind die Gitteröffnungen hexagonal. Dadurch kann eine besonders gleichmäßige Stromverteilung erreicht werden, ohne dem Strömungswiderstand für die zu reinigende Luft wesentlich zu erhöhen. Aus Sicht der Stromverteilung wären kreisrunde Gitteröffnungen bevorzugt, jedoch führen solche zu unnötig großen Elektrodenflächen, die den Strömungswiderstand erhöhen. Natürlich sind auch rechteckige (z.B. quadratische) oder dreieckige oder anders geformte Gitteröffnungen grundsätzlich möglich.
Besonders bevorzugt ist die Elektrodenanordnung oder zumindest das elektrisch leitfähige Gitter an oder auf der Einlassseite eines Luftfilters angeordnet. Der Luftfilter kann insbesondere Aktivkohle aufweisen, wodurch bei der elektrostatischen Abscheidung entstehendes Ozon entfernt werden kann. Besonders bevorzugt ist die Elektrodenanordnung auslausseitig eines Vorfilters und/oder Vorabscheiders angeordnet ist, dadurch kann verhindert werden, dass grober Dreck die Elektrodenanordnung beschädigt und/oder zu Kurzschlüssen führt. Ein Vorfilter kann z.B. durch ein gröberes Gitter gebildet werden. Ein Vorabscheider könnte z.B. ein Zyklonabscheider oder eine andere Variante eines Massenkraftabscheider sein.
In einer bevorzugten Variante der Variante ist ein elektrisch leitfähiges Gitter als Niederschlagselektrode auf wenigstens einem Filterelement eines Filtereinsatzes angeordnet. Dadurch wird bei einem Austausch des Filterelements automatisch auch die Niederschlagselektrode mit den daran anhaftenden Partikeln getauscht. Der andere Teil des elektrostatischen Abscheiders kann weiterverwendet werden.
Die Elektrodenanordnung mit der Gegenelektrode und dem wenigstens einen Filterelement bildet dann einen Partikelabscheider. Diese Anordnung erhöht die Reinigung der Luft über das durch eine Kombination aus Filterelement und elektrostatischem Abscheider zu erwartende Ergebnis, was dadurch zu erklären sein kann, dass nicht an der Gegenelektrode abgeschiedene Teilchen aufgrund ihrer dann noch vorhanden Ladung besser (vollständiger) an dem Filterelement aus der Luft gefiltert werden. Als Filtermaterial eignet sich z.B. wenigstens ein Vlies und/oder wenigstens ein Elektretvlies. Elektretvliese scheiden Partikel auch elektrostatischer Anziehung ab und sind damit sehr gut geeignet, um ionisierte und damit geladene Partikeln abzuscheiden.
Vorzugsweise hat der Partikelabscheider in Strömungsrichtung hinter der Gegenelektrode wenigstens einen Aktivkohlefilter. Dieser kann in den Filtereinsatz integriert sein und verhindert zuverlässig, dass die Reinluft nennenswerte Ozonanteile aufweist, die z.B. durch den Betrieb des elektrostatischen Abscheiders gebildet werden können. Zudem wird die Reinigung der Luft weiter verbessert, da z.B. sensorisch wahrnehmbare Substanzen wie Aromaten zuverlässig aus der Luft gefiltert werden.
Der beschriebene Partikelabscheider zeigt trotz einer sehr geringen Bauhöhe (in Strömungsrichtung gemessen) eine sehr gute Reinigungswirkung der Luft und eignet sich daher besonders zum Einsatz in Lüftungskanälen von Kraftfahrzeugen wie Autos.
Vorstehend wurden Richtungen oft als „zumindest in etwa“ in eine Richtung r (Vorzugsrichtung) weisend beschrieben. Richtungen waren z.B. parallel zu einer Bezugsrichtung rbz oder quer zu einer Bezugsrichtung rbz. Zumindest in etwa soll dabei zum Ausdruck bringen, dass an in diesen Fällen die angegebene Richtung r bevorzugt ist, dass Abweichungen in der Praxis aber manchmal notwendig werden. Man kann daher sagen, dass bei Richtungsangaben „zumindest in etwa“ einen Fehlerwinkel +a mit einschließen soll, wobei der Fehlerwinkel vom Betrag kleiner als ein Element der Menge A =
{45°, 30°, 20°, 15°, 10°, 5°, 2.5°, 1°, 0°}, folglich gilt, dass für Abweichungen a von Vorzugsrichtungen gilt
0 < |a| < amax, wobei amax e A = {45°, 30°, 20°, 15°, 10°, 5°, 2.5°, 1°, 0°} klei- nere Werte für amax sind folglich bevorzugt.
„Quer" meint „nicht parallel, vorzugsweise zumindest in etwa orthogonal“. In der Beschreibung wird auch „zumindest in etwa guer“ benutzt, dass soll der Tatsache Rechnung tragen, dass „quer zu" oft mit „orthogonal zu" verwechselt wird und meint natürlich „nicht parallel, vorzugsweise zumindest in etwa orthogonal".
Einlass- und auslassseitig beziehen sich hier auf eine Vorzugsströmungsrichtung, die in dieser Anmeldung als parallel zu einem Vektor angenommen wird, der orthogonal durch die erste Seite des wenigstens einen Querträgers durch den wenigstens einen Querträger verläuft, z.B. durch die erste Seite des wenigstens einen Querträgers in diesen eintritt und an der zweiten Seite des Querträgers aus diesem austritt. Bei geraden Querträger ist die Vorzugsströmungsrichtung daher orthogonal zu der ersten Richtung und zu der Querträgerlängsachse. Bei gekrümmten Querträgern wäre die Vorzugsströmungsrichtung orthogonal zu dem entsprechenden Abschnitt der neutralen Faser und zu der ersten Richtung.
Hierin wird zwischen elektrischen Leitern und elektrischen Nichtleitern unterschieden. In der Regel unterscheidet der Fachmann zwischen elektrischen Nichtleitern, Halbleitern und Leitern anhand der Existenz bzw. der Größe einer bzw. der Bandlücke zwischen der Fermikante und dem Leitungsband (vgl. Ashcroft /Mermin, Solid State Physics; Saunders College Publishing ISBN 0-03-083993-9). Bei elektrisch leitfähigen Kunststoffen werden oft elektrische Leiter einer an sich nicht leitfähigen Kunststoff masse als Zuschlagstoffe zugesetzt. Dann erhält man einen inhomogenen Festkörper mit zumindest bei Betriebstemperatur (typischerweise -10°C bis +30°C) und zumindest bei Betriebsspannung (z.B. 0,5 - lOkV) leitenden Bestandteilen, die aber zur Verwendung des Festkörpers als Elektrode oder zur Kontaktierung einer Elektrode genügen können. Der entsprechende Festkörper kann daher eine elektrisch leitfähige Schicht ausbilden, welche z.B. wenigstens zwei Drahtstücke elektrisch leitenden miteinander verbindet. Elektrisch leitend oder nichtleitend wird anhand der spezifischen Leitfähigkeit unterschieden, wobei bei spezifischen Leitfähigkeiten größer als 10-10 S/m (bei 25°C) von einem elektrischen Leiter auszugehen ist. Metalle haben wesentlich größere Leitfähigkeiten (Kupfer etwa 58MS/m), in der aktuellen Anwendung können aufgrund der hohen Spannungen und der daraus resultierenden geringen Ströme jedoch deutliche geringere Leitfähigkeiten in Kauf genommen werden, wie sie z.B. leitfähige Polymere aufweisen.
Wie schon aus dem Zusammenhang ersichtlich, sind die Drahtstücke dem üblichen Sprachgebrauch folgend, leitende stabförmige Körper, die optional wie beschrieben gebogen oder gekrümmt sein können. In der Praxis sind Drähte in der Regel aus metallischen Werkstoffen. Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Luftreinigungskassette mit einer Elektrodenanordnung.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch die Luftreinigungskassette.
Figur 3 zeigt das Detail D aus Fig. 2.
Figur 4 zeigt das Ergebnis eines Schritts eines Verfahrens zur Herstellung einer Elektrodenanordnung, z.B. zur Herstellung der Elektrodenanordnung nach Fig. 1.
Figur 5 zeigt das Ergebnis eines weiteren Schritts des Verfahrens zur Herstellung einer Elektrodenanordnung, z.B. zur Herstellung der Elektrodenanordnung nach Fig. 1.
Figur 6 zeigt das Ergebnis noch eines weiteren Schritts des Verfahrens zur Herstellung einer Elektrodenanordnung, z.B. zur Herstellung der Elektrodenanordnung nach Fig. 1.
Figur 7 zeigt das Ergebnis noch eines weiteren Schritts des Verfahrens zur Herstellung einer Elektrodenanordnung, z.B. zur Herstellung der Elektrodenanordnung nach Fig. 1.
Figur 8 zeigt eine Niederschlagselektrode z.B. für eine Luftreinigungskassette nach Fig. 1.
Figur 9 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Luftreinigungskassette mit einer weiteren Elektrodenanordnung. Figur 10 zeigt das Detail H der Figur 8.
In Fig. 1 zeigt eine Luftreinigungskassette 1, wie sie z.B. in einen Luftansaugkanal eines Fahrzeugs eingesetzt werden kann, um eine Passagierkabine des Fahrzeugs mit Frischluft zu versorgen. Die Luftreinigungskassette 1 kann wie beispielhaft gezeigt einen Luftfilter 80 mit einer Einlassseite 83 aufweisen. Einlassseitig des optionalen Luftfilters 80 hat die Luftreinigungskassette 1 vorzugsweise einen elektrostatischen Abscheider mit einer Elektrodenanordnung 10.
Die Sprühelektrodenanordnung 10, kurz „Elektrodenanordnung 10" hat vorzugsweise wenigstens einen sich zumindest in etwa quer zu einer ersten Richtung 2 erstreckenden Querträger 50. In dem gezeigten Beispiel hat die Elektrodenanordnung 10 sieben Querträger 50, die konkrete Anzahl kann aber je nach Anwendung erhöht oder reduziert werden. Zumindest in etwa „quer" meint, hier dass der Winkel zwischen der ersten Richtung 2 und der Vorzugsrichtung des Querträgers zumindest in etwa 90° beträgt. Die Vorzugsrichtung des Querträgers 50 ist wie üblich die Richtung seiner Längserstreckung., Bei geraden Querträgern 50 ist das folglich die Richtung der Querträgerlängsachse 52. Natürlich sind auch gekrümmte Querträger 50 möglich, dann wäre auf die neutrale Faser des Querträgers 50 Bezug zu nehmen. Der wenigstens eine Querträger 50 hat eine erste Seite 53, die in diesem Beispiel nach oben weist. Die der ersten Seite 53 gegenüberliegende zweite Seite 54 (siehe Fig. 2 und Fig. 3) weist folglich in dem Beispiel nach unten bzw. in Richtung der Einlassseite 83 des Luftfilters 80 und sind jeweils zumindest in etwa parallel zu der Vorzugsrichtung des Querträgers 52.
An dem wenigstens einen Querträger 50 sind eine Mehrzahl (wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei, wenigstens drei, wenigstens vier, wenigstens fünf oder wie dargestellt besonders bevorzugt eine zweistellige Zahl von Drahtstücken 31 befestigt. Die Anzahl der Drahtstücke ist an den Einzelfall, d.h. an den für den jeweiligen Querträger zur Verfügung stehenden Bauraum anzupassen. Jedes der Drahtstücke 31 hat einen Befestigungsabschnitt 34 (siehe Fig. 3, gestrichelt dargestellt), dessen Länge zumindest in etwa der Breite des Querträgers 50 entspricht. Der Befestigungsabschnitt 34 ist in Fig. 1 in dem Querträger 50 und daher nicht zu erkennen, aber in Fig. 3 dargestellt. Anders als dargestellt, kann der Befestigungsabschnitt 34 auch auf einer Seite des Querträgers befestigt sein. Als Befestigungsverfahren kommen Kleben, Verschweißen, Löten, Klammern, etc. in Frage, um nur wenige zu nennen.
Vorzugsweise beidseits des wenigstens einen Querträgers 50 hat vorzugsweise jedes Drahtstück 31 wenigstens einen freien Endabschnitt 36, der sich in der ersten Richtung bzw. entgegen der ersten Richtung an den Befestigungsabschnitt anschließt (siehe Fig. 3). Denkbar wäre auch eine Variante, bei der nur auf einer Seite des Querträgers 50 ein freier Endabschnitt 36 sich an den Befestigungsabschnitt anschließt. Auch Kombinationen dieser beiden Varianten können z.B. zur Lösung von Bauraumproblemen sinnvoll sein. Verallgemeinert könnte man sagen, dass wenigstens ein Querträger vorzugsweise wenigstens zweit Drahtstücke mit je einem Befestigungsabschnitt aufweist, und dass sich an jeden der Befestigungsabschnitte je wenigstens ein freier Endabschnitt anschließt. Es könnte sich also z.B. an einer ersten Anzahl
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von Befestigungsabschnitten jeweils genau ein freier Endabschnitt anschließen und an eine zweite Anzahl n2 von Befestigungsabschnitten jeweils genau ein zwei freie Endabschnitte anschließend, wobei die Summe + n2 = n die Gesamtzahl n der Drahtstücke 31 beschreibt. In dem dargestellten Beispiel ist die bevorzugte Variante
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= 0 und n2 =n dargestellt, es ist jedoch auch jede andere Kombination aus nlt n2 möglich.
Eine Sektion 362, 363 des freien Endabschnitts 36 ist in Richtung der zweiten Seite 54 des Querträgers 50 abgewinkelt (siehe Fig. 3). Wie in Fig. 3 dargestellt hat der wenigstens eine freie Endabschnitt 36 ein sich an den Befestigungsabschnitt 34 anschließende querträgernahe Sektion 361, welche sich zumindest in etwa in parallel zu der ersten Richtung 2 erstreckt. An diese querträgernahe Sektion 361 schließt sich auf der dem Befestigungsabschnitt 34 abgewandten Seite eine gekrümmte Sektion 362 und vorzugsweise an diese eine querträgerferne Sektion 363 an, die in diesem Beispiel wieder zumindest in etwa gerade ist. Das querträgerferne Ende 38 der querträgerfernen Sektion 363 ist zu einer Spitze verjüngt (vgl. Fig. 7), welche das freie Ende 38 des wenigstens einen Drahtstücks 31 bildet.
Wie in dem dargestellten Beispiel (siehe Fig. 3) hat der wenigstens eine Querträger 50 vorzugsweise zumindest eine isolierende Schicht 58, welche die zweite Seite 54 ausbildet. Auf der isolierenden Schicht 58 ist vorzugsweise eine leitende Schicht 59 aufgebracht, welche die Drahtstücke stoffschlüssig fixiert und gleichzeitig elektrisch miteinander verbindet. Wie schon angedeutet kann die leitende Schicht entfallen, dann werden die Drahtstücke 31 anders auf dem entsprechenden Querträger 50 fixiert. Zudem wäre vorzugsweise eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Drahtstücken 31 herzustellen, z.B. durch einen Leitlack, Kabel, Klemmen (z.B. eine Kammklemme) oder dgl. Es kann zudem vorteilhaft sein nicht alle Drahtstücke 31 in einer Parallelschaltung miteinander zu verbinden, sondern Gruppen parallel geschalteter Drahtstücke 31 zu bilden, um ggf. Teile der Elektrodenanordnung selektiv ab- oder zuschalten zu können. Ein Kurzschluss oder eine Kontaktstörung würde dann einen Weiterbetrieb wenigstens einiger nicht betroffenen Drahtstücke als Elektroden ermöglichen.
Die freien Enden 38, d.h. die Spitzen 38 der Drahtstücke sind relativ zu Zwischenräumen 64 eines Gitter 60 aus einem leitfähigen Material zentriert. Im Betrieb bildet das Gitter 60 eine Niederschlagselektrode 60. Die Drahtstücke 31, genauer die Spitzen 38 wirken dann als Sprühelektroden 31. Die Drahtstücke 31 können einlassseitig über dem Gitter 60 enden, wie gezeigt in den Zwischenräumen 64 oder auch auslassseitig des Gitters 60. Einlass- und auslassseitig bezieht sich hier auf eine Vorzugsströmungsrichtung, die im gezeigten Beispiel parallel zu einem Vektor, der von ersten Seite 53 des wenigstens einen Querträgers 50 zu der gegenüberliegenden zweiten Seite 53 des Querträgers weist verläuft.
Die Niederschlagselektrode kann vorzugsweise unmittelbar auf einem Filterelement 85 des Filters 80 angeordnet sein. In dem gezeigten Beispiel ist das Filterelement ein Papierfilter und/oder ein Vliesfilter aus gefalteten Lamellen, es sind aber auch anderer Filterelemente verwendbar und im Stand der Technik bekannt. Die Niederschlagselektrode kann z.B. auch an oder vor einer Filtergazen angeordnet sein, die wiederum eine mit Aktivkohle gefüllten Filterkammern einlassseitig abdecken kann. Die verschiedenen Filter können auch kombiniert werden, wobei die Reihenfolge Filtermedien hierin nicht festgelegt ist. Bevorzugt wäre der Aktivkohlefilter jedoch möglichst einlassseitig eines anderen Filtermediums anzuordnen. Dadurch würde bei der elektrostatischen Abscheidung entstehendes Ozon für die einlassseitig des Aktivkohlefilters angeordneten Filtermedien einer Verkeimung entgegenwirken, wenn nicht sogar eine solche verhindern.
Die zweite Seite 54 der Querträger 50 kann unmittelbar auf die Niederschlagselektrode 60 aufgesetzt werden. Die Querträger 50 sind vorzugsweise lösbar in der gezeigten Position befestigt, so dass bei einem Luftfilterwechsel lediglich der Luftfilter 80 mit der vorzugsweise daran befestigten Niederschlagselektrode ausgetauscht werden muss. Alternativ können die Querträger 50 auch dauerhaft mit der Gegenelektrode verbunden sein. Beispielsweise kann die Gegenelektrode im Spritzgussverfahren mit den Querträgern 50 (mit wenigstens einem Querträger) verbunden werden. Beispielsweise kann der wenigstens eine Querträger 50 auf ein leitfähiges Gitter 60 aufgesetzt werden, wobei in einer Spritzgussform zumindest ein (vorzugsweise wenigstens zwei) an dem Gitter anliegender oder beabstandet dazu angeordneter Abschnitt des wenigstens einen Querträgers 50 und der entsprechende wenigstens eine Gitterabschnitt umspritzt werden um, wodurch der wenigstens eine Gitterabschnitt dauerhaft mit dem entsprechenden Querträger 50 verbunden wird.
Vorzugsweise hat der Luftfilter an seiner Außenfläche wenigstens eine elektrisch leitende Kontaktfläche, die elektrisch leitend mit der Gegenelektrode 60 verbunden ist. Die Kontaktierung der Sprühelektroden 38 kann in gleicher Weise erfolgen, d.h. über eine zweite Kontaktfläche die elektrisch leitend mit wenigstens einem der Drahtstücke 31 verbunden ist. Alternativ können die Drahtstücke 31 und/oder die optionale elektrische leitende Schicht 59 des Querträgers 50 als Kontaktflächen dienen.
Die Herstellung der Elektrodenanordnung wird anhand der Fig. 4 bis 7 erläutert: Fig. 4 zeigt ein Negativ einer Hälfte einer Spritzgussform. Die üblichen Plan- und Dichtflächen der Spritzgussform wurden der Anschaulichkeit halber weggelassen, man sieht also nur das, was mit der Spritzgussform herzustellen wäre. Das dargestellte Negativ entspricht dem Teil der Querträger 50 und der Längsträger 40, die mit einem isolierenden Material hergestellt werden oder vorzugsweise dem Teil die mit einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt werden. Das ist in den Figuren mit „58/59" bzw. „48/49" angedeutet. Auf das Negativ des Teils der Quer- und Längsträger werden Drähte 30 in Längsrichtung 2 vorzugsweise zumindest in etwa parallel zueinander und vorzugsweise zumindest in etwa äquidistant aufgelegt, wie es Fig. 5 zeigt. Bevorzugt hat die Negativform der Drahtkontur angepasste Aufnahmen für die Drähte 30. Wenn man nun die Spritzgussform schließt und die Spritzgussmasse injiziert, erhält man das in Fig. 5 dargestellte Halbzeug. Anschließend kann optional die leitende Schicht 59 und 49 bzw. die isolierende Schicht 58 und 48 an das Halbzeug angespritzt werden (angedeutet durch 59/58 bzw. 49/48). Das kann in einer separaten Form erfolgen oder indem man den Deckel der ersten Form gegen einen Deckel tauscht, der ein Negativ für die weitere Schicht aufweist. Alternativ kann man auch beide Materialien gleichzeitig in eine entsprechende Spritzgussform einspritzen, welche die Drähte 30 während des Einspritzens des Kunststoffs in die Spritzgussform vorläufig fixiert. In einer weiteren Variante spritzt man erst eine Schicht 58/59, 48/49 legt dann die Drähte auf diese auf und spritz dann die weitere Schicht 59/58 49/48 auf.
In einem folgenden optionalen Schritt wird das in Fig. 6 dargestellte Halbzeug der Spritzgussform entnommen. In diesen Schritt können beim Entnehmen die Drähte 30 durch die Form nachgezogen und/oder durchgeschoben und/oder gefördert werden, so dass beim anschließenden Schließen der Form die Drähte 30 entsprechend der Fig. 5 oder 6 in der Form liegen. Vorzugsweise anschließend werden die Drähte seitlich von dem Halbzeug getrennt. Ein aufwändiges Einfädeln der Drähte für den nächsten Spritzgussvorgang kann entfallen.
In einem nachfolgenden optionalen Bearbeitungsschritt, werden aus den Drähten Drahtstücke 31 herausgetrennt und vorzugsweise die freien Endabschnitte abgekantet, d.h. z.B. in die in Fig. 3 dargestellte Form gebogen. Dabei kann auch gleich das Anspitzen der freien Enden erfolgen. Dieser Bearbeitungsschritt kann auch noch in der Spritzgussform erfolgen. Das Ergebnis dieses Verfahrensschritts ist in Fig. 7 abgebildet. Fig. 7 zeigt folglich die Sprühelektrodenanordnung 10 („Elektrodenanordnung 10") aus Fig. 1.
Anschließend kann die an sich fertige Sprühelektrodenanordnung 10 auf einer Niederschlagselektrode 60 (vgl. Fig. 8) angeordnet werden, auch das kann mittels eines Spritzgussverfahrens erfolgen. Alternativ kann die Elektrodenanordnung 10 auch mit der Niederschlagselektrode 60 verklebt oder verspannt werden.
Nur um Missverständnisse zu vermeiden: Auch andere Geometrien der Drahtstücke 31 und damit der freien Enden 38 der Sprühelektroden sind denkbar und ggf. sinnvoll. Beispielsweise kann eine gute Abscheiderate bei geringem Strömungswiderstand erreicht werden, wenn die Niederschlagselektrode hexagonale Zwischenräume einschließt, über oder in denen die freien Enden 38 der Sprühelektroden vorzugsweise zumindest in etwa zentrisch angeordnet werden. Fig. 8 zeigt eine weitere Elektrodenanordnung als Teil einer Filteranordnung. Die weitere Sprühelektrodenanordnung 10 hat Querträgern 50 und Drahtstücke 31. Die weitere Elektrodenanordnung 10 sitzt ähnlich wie die Elektrodenanordnung 10 in Fig. 1 vor einem Luftfilter 80 und/oder einer Niederschlagselektrode 60 (vgl. Fig. 7). Anders als bei der Elektrodenanordnung nach Fig. 1, erstreckt sich die erste Richtung 2 nicht horizontal, d.h. nicht in einer Ebene zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite der Querträger 50, sondern von der ersten Seite 53 in Richtung der zweiten Seite 54 der Querträger 50. Somit ist in diesem Beispiel die erste Richtung 2 zumindest in etwa parallel zu der Vorzugsströmungsrichtung 70.
Wie in Fig. 8 und Fig. 9 zu erkennen, hat Die Elektrodenanordnung vorzugsweise wenigstens einen sich zumindest in etwa quer zu der ersten Richtung 2 erstreckenden Querträger 50. In dem gezeigten Beispiel hat die Elektrodenanordnung mehrere Querträger 50, die konkrete Anzahl kann aber je nach Anwendung erhöht oder reduziert werden. Wie schon zuvor, meint auch hier zumindest in etwa „quer", hier dass der Winkel zwischen der ersten Richtung 2 und der Vorzugsrichtung des Querträgers zumindest in etwa 90° beträgt. Die Vorzugsrichtung des Querträgers 50 ist wie üblich die Richtung seiner Längserstreckung. Bei geraden Querträgern 50 ist das folglich die Richtung der Querträgerlängsachse 52. Natürlich sind auch gekrümmte Querträger 50 möglich, dann wäre auf die neutrale Faser des Querträgers 50 Bezug zu nehmen. Der wenigstens eine Querträger 50 hat eine erste Seite 53, die in diesem Beispiel nach oben weist. Die der ersten Seite 53 gegenüberliegende zweite Seite 54 (siehe Fig. 9) weist folglich in dem Beispiel nach unten bzw. in Richtung der Einlassseite 83 eines optionalen Luftfilters mit wenigstens einem Filterelement 85.
An dem wenigstens einen Querträger 50 sind eine Mehrzahl von Drahtstücken 31 angeordnet, die je wenigstens ein freies Ende 36 haben, welches im Betrieb der Elektrodenanordnung 10 als Sprühelektrode dienen kann. Wie schon zuvor beschreibt „Mehrzahl von Drahtstücken 31" die bevorzugte Variante, es würde aber ein Drahtstück 31 genügen. Die Anzahl der Drahtstücke 31 ist vorzugsweise an den Einzelfall, d.h. an den für den jeweiligen Querträger 50 zur Verfügung stehenden Bauraum anzupassen. Anders als bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 6, sind die Drahtstücke 31 bei diesem Beispiel vorzugsweise gerade und weisen zumindest in etwa parallel zur Strömungsrichtung 70.
Jedes der Drahtstücke 31 hat einen Befestigungsabschnitt (ähnlich wie in Fig. 3, vgl. dort Bezugszeichen 34), dessen Länge vorzugsweise kleiner oder gleich der Dicke des Querträgers 50 ist. Weil die Schnittebene nicht durch die Drahtstücke verläuft, ist der Befestigungsabschnitt in Fig. 8 und 9 nicht zu erkennen. Als Befestigungsverfahren kommen Kleben, Verschweißen, Löten, Klammern, etc. in Frage, um nur wenige zu nennen. Besonders bevorzugt sind die Befestigungsabschnitte mit dem Querträger 50 umspritzt und insbesondere bevorzugt sind die Befestigungsabschnitte mit einem elektrisch isolierenden Abschnitt des Querträgers umspritzt. In dem dargestellten Beispiel ragen Anschlussabschnitte der Drahtstücke 36 aus der ersten Seite 53 des Querträgers 50 heraus. Die Anschlussabschnitte ermöglichen eine einfache elektrische Kontaktierung der Drahtstücke 31. Alternativ oder zusätzlich können zumindest einige (wenigstens einer) der Befestigungsabschnitte mit einem leitfähigen Abschnitt des Querträgers umspritzt sein (hier nicht dargestellt), wodurch zumindest wenigstens ein Drahtstück 31 mit dem leitfähigen Abschnitt des Querträgers 50 kontaktiert wird. Vorzugsweise werden mehrere Drahtstücke 31 mit einem leitfähigen Abschnitt des Querträgers umspritzt und dadurch parallelgeschaltet.
Der wenigstens eine leitfähige Abschnitt des Querträgers 50 erstreckt sich vorzugweise zumindest in etwa parallel zur Querträgerlängsachse bzw. ggf. zu dessen neutraler Faser. Bevorzugt erstreckt sich der leitfähige Abschnitt auf der dem freien Ende der Drahtstücke 31 abgewandten Seite. Der leitfähige und der elektrisch isolierende Abschnitt des Querträgers 50 bilden vorzugsweise je eine sich zumindest in etwa parallel zu der Querträgerlängsachse erstreckende Schicht des Querträgers 50.
Vorzugsweise zumindest auf der zweiten Seite 54 des Querträgers 50 hat vorzugsweise jedes Drahtstück 31 wenigstens einen freien Endabschnitt 36, der sich vorzugsweise ohne Krümmung an den Befestigungsabschnitt anschließt. Verallgemeinert könnte man wie schon zuvor sagen, dass wenigstens ein Querträger 50 vorzugsweise wenigstens zwei Drahtstücke 31 mit je einem Befestigungsabschnitt aufweist, und dass sich an jeden der Befestigungsabschnitte je wenigstens ein freier Endabschnitt in der ersten Richtung 2 anschließt. Es könnte sich also z.B. an einer ersten Anzahl
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von Befestigungsabschnitten jeweils genau ein freier Endabschnitt anschließen. Die freien Enden 36 der Drahtstücke 31 sind vorzugsweise angespitzt und weisen bevorzugt zumindest in etwa in die Vorzugsströmungsrichtung 70.
Bezugszeichenliste
1 Luftreinigungskassette
2 erste Richtung
10 Elektrodenanordnung
30 Draht
31 Drahtstücke / Sprühelektroden
32 neutrale Faser des Drahts
34 Befestigungsabschnitt
36 freier Endabschnitt
361 querträgernahe Sektion
362 gekrümmte Sektion
363 querträgerferne Sektion / Teil der distalen Endsektion
38 freies Ende (vorzugsweise spitz)
40 Längsträger
48 Schicht des Längsträgers
49 Schicht des Längsträgers
50 Querträger
52 Längsachse der Querträgers
53 erste Seite des Querträgers (Oberseite)
54 zweite Seite des Querträgers (Unterseite)
56 Seitenflächen des Querträgers
58 isolierende Schicht des Querträgers
59 leitende Schicht des Querträgers Gitter / Niederschlagselektrode Zwischenräume Vorzugsströmungsrichtung Luftfilter Luftfiltereinlassseite Filterelement

Claims

29 Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung (10) für einen elektrostatischen Abscheider, mit den Schritten:
Anordnen einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Drähten (30) entlang einer ersten Richtung (2) auf oder unterhalb einer ersten Seite (53) wenigstens eines zur ersten Richtung (2) quer angeordneten Querträgers (30) und/oder einer Negativform des Querträgers, wobei der Querträger (30) eine der ersten Seite (53) abgewandte zweite Seite (54) hat, und wobei der wenigstens eine Querträger eine neutrale Faser (52) hat, die weder die erste Seite (53) noch die zweite Seite (54) berührt,
Fixieren der Drähte (30) auf oder an oder in dem ersten Querträger (50),
Heraustrennen von an dem ersten Querträger (50) fixierten Drahtstücken (31) aus den fixierten Drähten (30), wobei die Drahtstücke (31) jeweils mit wenigstens einem freien Endabschnitt (36) in der ersten Richtung (2) über den ersten Querträger (50) überstehen,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zudem den Schritt aufweist:
Biegen des wenigstens einen freien Endabschnitts (36) in Richtung einer Fläche, wobei die zweite Seite (54) des wenigstens einen Querträgers (50) in der Fläche liegt. 30 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte Anordnen und Fixieren zumindest aufweisen:
Führen der Drähte (30) durch Drahtaufnahmen einer Spritzgussform mit einem Negativ zumindest eines Teils des ersten Querträgers (50) und Einspritzen von Kunststoff in die Spritzgußform, wobei zumindest einer der Drähte (30) mit zumindest dem Teil des Querträgers (50) umspritzt werden und/oder wobei zumindest der Teil des Querträgers (50) and den zumindest einen Draht angespritzt wird. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Drähte (30) zumindest zum Teil mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff zumindest zum Teil umspritzt und dadurch miteinander leitend verbunden werden und dass eine die zweite Seite (54) aufweisende Schicht des wenigstens einen Querträgers (50) aus einem isolierenden Kunststoff hergestellt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt „Anordnen" aufweist:
Überbrücken eines Zwischenraums mit wenigstens einem der
Drähte (30), wobei der Zwischenraum zwischen zwei beabstandet voneinander angeordneten Querträgern (50) oder deren Negativen gebildet wird und wobei der wenigstens eine der Drähte (30) an beiden Querträgern (50) fixiert wird. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt „Heraustrennen" aufweist: Zerteilen des den Zwischenraum überbrückenden Abschnitts des wenigstens eines der Drähte (30), so dass wenigstens zwei einander gegenüberliegende Endabschnitte (36) von zwei Drahtstücken (31) entstehen, die in den Zwischenraum hineinragen. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt „Biegen" aufweist:
Anlegen einer Stütze an die in Richtung der zweiten Seite (54) weisenden Oberfläche wenigstens eines der freien Endabschnittes (36), wobei ein distale Endsektion (362, 363) des wenigstens eines der freien Endabschnittes (36) in der ersten Richtung (2) über die Stütze hinausragt,
Verformen zumindest einer Sektion (362) des distalen Endes zu einer gekrümmten Sektion (362) durch Drücken eines Schiebers auf die der zweiten Seite (54) abgewandte Oberfläche des distalen Endes (363). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich zumindest den Schritt aufweist:
Formen einer Spitze an einem freien Ende (38) wenigstens eines freien Endabschnitts (36). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Formen Schritt beim Heraustrennen-Schritt und/oder beim Biegen-Schritt erfolgt. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich aufweist:
Positionieren der zweiten Seite (54) des wenigsten einen Querträgers (50) auf einem elektrisch leitfähigen Gitter (60) mit Zwischenräumen (64). Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt Positionieren zusätzlich aufweist:
Ausrichten der Zwischenräume (64) des elektrisch leitfähigen Gitters (60) symmetrisch zu den freien Enden (38) der freien Endabschnitte (38). Elektrodenanordnung (10) für einen elektrostatischen Abscheider (1) aufweisend:
Wenigstens einen Querträger (50) mit einer ersten Seite (53) und einer der ersten Seite abgewandten zweiten Seite (54), wobei der wenigstens eine Querträger (50) eine neutrale Faser (52) hat, und die neutrale Faser (52) weder die erste Seite (53) noch die zweite Seite (54) berührt.
Wenigstens ein Drahtstück (31), das wenigstens einen Befestigungsabschnitt (34) hat, wobei o der Befestigungsabschnitt (34) an dem Querträger (50) fixiert ist, o sich an den wenigstens einen Befestigungsabschnitt (34) wenigstens ein freier Endabschnitt (36) anschließt, der seitlich über den Querträger (50) hinaussteht. Elektrodenanordnung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine freie Endabschnitt ein in Richtung der zweiten Seite (54) abgewinkeltes freies Ende (38) hat. 33 Elektrodenanordnung (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine Befestigungsabschnitt (34) durch den Querträger erstreckt und dass sich beidseits des Querträgers (50) je ein freier Endabschnitt (36) an den wenigstens einen Befestigungsabschnitt (34) anschließt. Elektrodenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Drahtstück (31) eine Mehrzahl an Drahtstücken (31) ist und dass wenigstens zwei der Mehrzahl der Drahtstücke (31) elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Elektrodenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Querträger (50) eine erste Schicht (58) aus einem elektrisch isolierenden Material hat und dass an der ersten Schicht eine zweite Schicht (59) aus einem elektrisch leitenden Material ist, wobei die elektrisch leitende Schicht (59) wenigstens zwei der Befestigungsabschnitte (34) der Mehrzahl der Drahtstücke (31) kontaktiert und elektrisch leitend miteinander verbindet. Elektrodenanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 12 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (10) wenigstens zwei Querträger (50) hat deren neutrale Fasern (52) innerhalb von ±15° parallel zueinander angeordnet sind, die einen Zwischenraum in der ersten Richtung (2) begrenzen, und dass in den Zwischenraum zwischen den beiden Querträgern (50) von gegenüberliegenden Seiten der beiden Querträger (50) je wenigstens eine freier Endabschnitt (36) wenigstens eines Drahtstücks (36) in den Zwischenraum ragt. 34 Elektrodenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung wenigstens ein elektrisch leitfähiges Gitter (60) mit Gitteröffnungen (64) aufweist und dass die Gitteröffnungen (64) symmetrisch zu wenigstens einem freien Ende der Drahtstücke angeordnet sind. Elektrodenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (10) an der Einlassseite (83) eines Luftfilters (80) angeordnet ist. Elektrodenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (10) auslausseitig eines Vorfilters und/oder Vorabscheiders angeordnet ist. Luftfilter (80) mit einer Filterelement, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Einlassseite des Filterelements (80) ein Gitter (60) aus einem leitfähigen Material als Gegenelektrode für eine Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 20 angeordnet ist.
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