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Sprühelektrode für Aerosol-Elektrofilter
Die Erfindung betrifft eine Sprühelektrode für Aerosol-Elektrofilter.
Derartige Elektrofilter dienen dazu, Verunreinigungen, insbesondere Staub, aus Gasen zu entfernen. Die Sprühelektrode eines Elektrofilter ist im allgemeinen als perforierte Elektrode ausgebildet, der eine Gegenelektrode als Abscheideelektrode im Abstand gegenübersteht, an die die elektrisch geladenen Staubteilchen fallen.
Elektrofilter lassen sich in zwei Betriebsarten betreiben. Die Betriebsart, bei der die Sprühelektrode negativ gegenüber der Abscheideelektrode ist, hat wegen ihres geringen Spannungsbedarfs eine besondere Bedeutung. Da die nötige Betriebsspannung von dem Krümmungsradius der Kanten der Sprühelektrode abhängt, welcher sich im allgemeinen auf die halbe Dicke derselben einstellt, sollte die Sprühelektrode eine möglichst geringe Foliendiche aufweisen. Aus Gründen der mechanischen Stabilität lässt sich jedoch die Foliendicke nur in begrenztem Masse verringern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sprühelektrode für Elektrofilter zu schaffen, welche eine verhältnismässig grosse mechanische Stabilität aufweist und trotzdem Sprühkanten mit extrem kleinen Krümmungsradien hat, die sich auch bei einem Abbrand der Ränder nicht vergrössern.
Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, dass die Sprühelektrode sandwichartig aus mindestens einer metallenen Tragschicht und einer mit dieser fest verbundenen dünneren Sprühschicht aus einem Metall höherer Abbrandfestigkeit als dem Metall der Tragschicht besteht. Die Tragschicht dient dabei lediglich zur mechanischen Versteifung des Ganzen, während die dünnere Sprühschicht den Krümmungsradius der Ränder bestimmt.
Es ist zwar bereits bekannt, Elektroden von Elektrofiltern sandwichartig aufzubauen, jedoch wurde bei dieser sandwichartigen Konstruktion die Elektrode als Abscheideelektrode verwendet, wobei die der Erfindung zugrundeliegenden Probleme gar nicht auftreten können. Die sandwichartige Konstruktion sollte vielmehr nur den Vorteil haben, dass die Abscheideelektrode zusammenklappbar und verhältnismässig preiswert ist, damit sie als Wegwerfelektrode dienen kann.
Die Tragschicht besteht vorzugsweise aus einem weichen Metall, beispielsweise aus Kupfer, Nickel oder Eisen, während die Sprühschicht aus einem abbrandfesteren Material besteht, etwa aus Titan, Tantal, Molybdän, Platin, Wolfram, Kohlenstoff oder deren Legierungen.
Die Sprühschicht sollte eine Dicke von weniger als lOOjU, vorzugsweise von weniger als lOjLt
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Erfindungsgemäss lassen sich die Sprühelektroden in der Weise herstellen, dass auf eine Tragschicht mindestens eine dünnere Schicht aus einem abbrandfesteren Material als dem der Tragschicht galvanoplastisch aufgetragen wird. Hiedurch ist gewährleistet, dass die Sprühschicht eine gleichmässige und kontrollierte Dicke aufweist.
Die Tragschicht kann insbesondere für perforierte Sprühelektroden ebenfalls galvanoplastisch hergestellt werden, indem diese auf einer mit Isolierinseln versehenen Matrize abgeschieden wird. Für die richtige Wirkungsweise kommt es dabei nicht auf die Konfiguration der Lochränder an, sondern lediglich auf die Materialauswahl und auf die Dickenverhältnisse der Tragschicht und der Sprühschicht.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren
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Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben. Fig. l zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer perforierten Sprühelektrode nach der Erfindung ; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entsprechend Fig. l nach einer bestimmten Betriebszeit der Sprühelektrode ; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer perforierten Sprühelektrode nach der Erfindung mit einer Tragschicht und zwei Sprühschichten ; Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer perforierten Sprühelektrode nach der Erfindung mit drei Tragschichten und vier Sprühschichten ; Fig. 5 zeigt eine perforierte Sprühelektrode auf einer zu ihrer Herstellung dienenden Matrize.
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Perforation dargestellt ist. Die Tragschicht-l-besteht aus Metallblech.
Die Perforationen-2können auf an sich bekannte Weise hergestellt werden, etwa durch Stanzen einer Blechfolie oder aber durch den galvanoplastischen Aufbau einer Metallschicht über einer Matrize, welche mit Isolierinseln versehen ist.
Auf der einen Seite der Tragschicht--l--ist eine Sprühschicht --3-- galvanoplastisch aufgetragen, welche wesentlich kleiner ist als die Tragschicht--l--und aus einem Material mit hoher Abbrandfestigkeit besteht. Eine hohe Abbrandfestigkeit bedeutet in diesem Fall :
1. chemische Beständigkeit, insbesondere gegen Sauerstoff, Stickstoff, Schwefelwasserstoff und Stickstoff-Sauerstoffverbindungen, da sicher eine starke Erwärmung der Folie infolge Ionenbombardement auftritt.
2. Die Atome der Sprühschicht sind nicht "leicht" von massereichen positiven Gasionen aus der Oberfläche des Materials herauszuschlagen.
Eine hohe Abbrandfestigkeit ergibt sich insbesondere auch mittels Stoffen, die erst bei hohen Temperaturen verdampfen. Beispiele für abbrandfeste Materialien sind Titan, Tantal, Molybdän, Platin, Wolfram, Kohlenstoff und Verbindungen dieser Stoffe.
Fig. 2 zeigt die Siebelektrode nach Fig. l nach einer gewissen Betriebszeit. Man erkennt, dass die
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hervorragt und damit den Krümmungsradius der Sprühkante bestimmt. Allgemein kann man sagen, dass der Krümmungsradius etwa gleich der halben Dicke der Sprühschicht --3-- ist.
Fig. 3 zeigt im Querschnitt einen Teil einer Siebelektrode, bei der auf beiden Seiten der Tragschicht --1-- Sprühschichten --3-- aufgetragen sind. Diese Anordnung besitzt gegenüber derjenigen nach den Fig. l und 2 zwei wichtige Vorteile. Bei sonst gleichen Abmessungen ist die Fläche der Kanten der Sprühschicht doppelt so gross. Damit erhöht sich auch die Zahl der von den Kanten ausgehenden und zur Beladung von Staubteilchen nötigen Elektronen. Ausserdem stellt sich nach kurzer Betriebszeit ein Abbrand der Tragschicht-l--ein, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 3 dargestellt ist.
Der durch Abbrand freigelegte Raum zwischen den Sprühschichten --3-- wird dadurch annähernd feldfrei, so dass ein weiterer Abbrand der Tragschicht--l--nur in dem Masse erfolgt, wie die Kanten--5--der Sprühschichten--3--abgetragen werden. Für die Tragschicht--l--kann daher ein Material mit extrem niedriger Abbrandfestigkeit verwendet werden, was technologische und kostenmässige Vorteile bietet.
In Fortführung des Gedankens lassen sich mehrere Tragschichten--l--und Sprühschichten - in abwechselnder Folge anordnen. Fig. 4 zeigt eine Siebelektrode mit drei Tragschichten - l--und vier Sprühschichten--3--. Dadurch wird die Sprühleistung weiter erhöht. Die Dicke der Tragschichten wird vorzugsweise so bemessen, dass die Tragschichten in der Lage sind, der Siebelektrode eine genügende Steifigkeit zu verleihen. Die Dicke der Sprühschichten --3-- bestimmt im wesentlichen den Krümmungsradius der Sprühkanten, so dass also möglichst dünne Sprühschichten anzustreben sind.
Fig. 5 dient zur Erläuterung der galvanoplastischen Herstellungsart von Siebelektroden nach der Erfindung. Zur Herstellung wird eine Matrize--6--verwendet, in deren Oberfläche Isolierstoffinseln --7-- eingebettet sind, welche an den gewünschten Stellen der Perforationen der Siebelektrode liegen. Nachdem die Oberfläche--8--der Matrize--6--passiviert worden ist, wird die Tragschicht - l--galvanoplastisch auf der Matrize abgeschieden. Auf diese Tragschicht wird sodann eine dünne Sprühschicht-3-aus einem Material hoher Abbrandfestigkeit ebenfalls galvanoplastisch niedergeschlagen, so dass eine Siebelektrode entsteht, deren Querschnitt in Fig. 5 zu erkennen ist.
Man kann natürlich auch Tragschichten in Form von fertigen Blechen verwenden, welche perforiert und danach galvanoplastisch mit einer Sprühschicht versehen werden.
Es ist ferner möglich, Lochelektroden nach der Erfindung dadurch herzustellen, dass man ein
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dickes Blech aus dem Material der Tragschicht und ein dünnes Blech aus dem Material der Sprühschicht durch Walzen miteinander verbindet und bis auf die gewünschte Dicke auswalzt. Das Perforieren kann dabei nach dem Herstellen der fertigen Folie durch Stanzen erfolgen.
PATENTANSPRÜCHE :
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dünneren Sprühschicht (3) aus einem Metall höherer Abbrandfestigkeit als dem Metall der Tragschicht besteht.
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