AT515739B1

AT515739B1 - Elektrostatischer Partikelabscheider

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Publication number: AT515739B1
Application number: ATA50403/2015A
Authority: AT
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2017-05-15
Also published as: DE202014004295U1; AT515739A2; AT515739A3

Abstract

Die Neuerung betrifft einen elektrostatischen Partikelabscheider zur Abscheidung von Partikeln aus einem Gasstrom, umfassend mindestens eine Abscheideelektrode, mindestens eine Coronaelektrode und mindestens eine beheizbare Elektrodenhaltevorrichtung zur Fixierung der Coronaelektrode, wobei die Elektrodenhaltevorrichtung ein erstes elektrisch isolierendes Rohrelement mit einer Hochspannungskontaktvorrichtung in einem Rohrinneren des ersten Rohrelements sowie mit einer Heizvorrichtung auf einer Rohrmantelfläche des ersten Rohrelements, sowie ein zweites elektrisch isolierendes Rohrelement zur Aufnahme des ersten Rohrelements in einem Rohrinneren des zweiten Rohrelements umfasst, und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrelement, ausgewählt aus der Gruppe des ersten Rohrelements und zweiten Rohrelements, an seinem der Coronaelektrode zugewandten Endbereich in Längsrichtung gegenüber dem anderen Rohrelement übersteht und dabei eine Veränderung seines Innen- und/ oder Außendurchmessers aufweist, so dass das eine Rohrelement die Stirnfläche des anderen Rohrelements radial überdeckt und dabei einen Dichtbereich zwischen den Rohrelementen bildet.

Description

Beschreibung

ELEKTROSTATISCHER PARTIKELABSCHEIDER

[0001] Die Neuerung betrifft einen elektrostatischen Partikelabscheider zur Abscheidung von Partikeln aus einem Gasstrom nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

[0002] Elektrostatische Partikelabscheider sind bekannt aus dem Bereich der Abgasreinigung von Festbrennstofffeuerungen wie zum Beispiel Biomassefeuerungen. Sie umfassen mindestens eine im Wesentlichen rohrförmige oder plattenförmige Abscheideelektrode sowie mindestens eine im Wesentlichen stabförmige Coronaelektrode. Partikel wie zum Beispiel mineralischer oder organischer Staub, die in einem Gasstrom oder Abgasstrom enthalten sind, werden mittels der unter elektrischer Hochspannung stehenden Coronaelektrode elektrisch aufgeladen, scheiden sich an der gegenpoligen Abscheideelektrode ab und bleiben dort haften. Die Coronaelektrode wird mittels einer Elektrodenhaltevorrichtung in einem vorgebbaren Abstand zur Abscheideelektrode fixiert.

[0003] Bei einer häufigen Bauart erstreckt sich die Coronaelektrode entlang der Längsachse eines die Abscheideelektrode bildenden Abgasrohrstücks. Dabei bildet das Abgasrohr in seinem Inneren einen Strömungskanal für das partikelbeladene Abgas. Eine im Wesentlichen zylindrische Elektrodenhaltevorrichtung ist dabei mit ihrem einen Ende an der Abgasrohrwandung fixiert, während sie radial in das Abgasrohr hinein ragt und an ihrem anderen, freien Ende die Coronaelektrode hält. Die Elektrodenhaltevorrichtung isoliert die Hochspannung der Coronaelektrode von der Masse der Abscheideelektrode. Damit sich die Partikel des zu reinigenden Abgasstroms nicht an der Elektrodenhaltevorrichtung abscheiden, wobei ein Kurzschluss zwischen Coronaelektrode und Abscheideelektrode entstehen könnte, wird diese Elektrodenhaltevorrichtung mittels einer Heizvorrichtung auf eine Temperatur über die Abgastemperatur hinaus beheizt. Thermophorese sorgt dafür, dass sich die Partikel nicht an der Elektrodenhaltevorrichtung abscheiden.

[0004] Die Isolierung von Coronaelektrode, Abscheideelektrode und Heizvorrichtung (Elektrodenhaltevorrichtung) muss aus Gründen der Sicherheit wie auch der Zuverlässigkeit dauerhaft beständig, das Risiko eines Funkenüberschlags zwischen auf Hochspannung, auf Niederspannung oder Erdpotential liegenden Komponenten muss minimiert sein.

[0005] Die DE 202012100052 U1 offenbart eine Anordnung einer mit einer Widerstandsheizung beheizbaren Elektrode in einem Kamin oder einem Abgaskanal.

[0006] Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten elektrostatischen Partikelabscheider bereitzustellen.

Neuerungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen 2 bis 9 zu entnehmen.

Der neuerungsgemäße elektrostatische Partikelabscheider zur Abscheidung von Partikeln aus einem Gasstrom umfasst mindestens eine zum Beispiel rohrförmige oder plattenförmige Abscheideelektrode, mindestens eine zum Beispiel stabförmige Coronaelektrode und mindestens eine zum Beispiel zylindrische beheizbare Elektrodenhaltevorrichtung zur Fixierung der Coronaelektrode in einem vorgebbaren Abstand zur Abscheideelektrode. Der Partikelabscheider ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenhaltevorrichtung ein erstes elektrisch isolierendes Rohrelement mit einer Hochspannungskontaktvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung der Coronaelektrode in einem Rohrinneren des ersten Rohrelements sowie mit einer Heizvorrichtung zur Beheizung der Elektrodenhaltevorrichtung auf einer Rohrmantelfläche des ersten Rohrelements aufweist. Des Weiteren umfasst die Elektrodenhaltevorrichtung ein zweites elektrisch isolierendes Rohrelement zur Aufnahme des ersten Rohrelements in einem Rohrinneren des zweiten Rohrelements.

Es handelt sich also im Wesentlichen um eine „Rohr-in-Rohr“-Gestaltung der Elektrodenhaltevorrichtung. Die Bohrung des inneren (ersten) Rohrelements dient der Aufnahme der Hochspannungskontaktvorrichtung. Die Hochspannungskontaktvorrichtung umfasst einen elektri- sehen Leiter, dient der elektrischen Verbindung der Coronaelektrode mit einer von außen zugeführten Hochspannung, und hat in einem einfachen Fall die Form eines durchgehenden metallischen Stabes oder Drahtes. Eine solche Hochspannung liegt zum Beispiel im Bereich von etwa 10 kV bis 20 kV. Dabei kann es sich um eine reine Gleichspannung handeln, es kann aber auch eine Ein/Aus-getaktete Gleichspannung (mit oder ohne konstante elektrische Hintergrundspannung) mit einer Taktfrequenz im Bereich von etwa 100 Hz bis 300 Hz sein. Auf der äußeren Mantelfläche des inneren (ersten) Rohrelements ist eine elektrische Heizvorrichtung angeordnet. Die Heizvorrichtung wird mit Niederspannung betrieben, beispielsweise im Bereich von etwa 10 V bis 230 V, beispielsweise 24 V. Für ein Freihalten der Elektrodenhaltevorrichtung von Partikeln nach dem Prinzip der Thermophorese muss eine Heizleistung der Heizvorrichtung angewendet werden, die die Elektrodenhaltevorrichtung auf eine Temperatur von etwa 100 K über der Temperatur des umgebenden Abgases erwärmt, wozu erfahrungsgemäß Leistungen im Bereich von etwa 20 W bis 100 W erforderlich sind. Eine übliche Ausführung der Heizvorrichtung umfasst eine Heizwicklung aus dünnem Heizdraht.

[0007] Die Bohrung des äußeren (zweiten) Rohrelements dient der Aufnahme des ersten Rohrelements mit innenliegender Hochspannungskontaktvorrichtung und außenliegender Heizvorrichtung. Damit schützt, isoliert und stabilisiert das äußere Rohrelement das innere Rohrelement. Die Heizvorrichtung gibt seine Wärme auch an das äußere Rohrelement ab und bewirkt dort eine für Thermophorese ausreichende Temperaturerhöhung.

[0008] Die einzelnen Bauteile des Partikelabscheiders, insbesondere die Hochspannungs- und die Niederspannungskomponenten sowie das Abgasrohr, müssen für einen stabilen Betrieb elektrisch voneinander isoliert sein. Eine elektrische Isolierwirkung der Rohrelemente wird beispielsweise bei Verwendung eines keramischen Werkstoffs wie Al203 gewährleistet. Das erste Rohrelement kann zusammen mit der außenliegenden Heizvorrichtung in das zweite Rohrelement eingeklebt werden, wozu ein Kleber auf keramischer Basis Verwendung findet.

[0009] Die Neuerung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrelement, ausgewählt aus der Gruppe des ersten und zweiten Rohrelements, an seinem der Coronaelektrode zugewandten Endbereich in Längsrichtung gegenüber dem anderen Rohrelement übersteht und dabei eine Veränderung seines Innen- und/oder Außendurchmessers aufweist, so dass das eine Rohrelement die Stirnfläche des anderen Rohrelements radial überdeckt und dabei einen Dichtbereich zwischen den Rohrelementen bildet.

[0010] Die Elektrodenhaltevorrichtung erstreckt sich von seiner Fixierung an der Abschei-deelektrode frei in den Raum hinein, in dem das Abgas strömt (zum Beispiel Strömungskanal im Inneren des Abgasrohrs); in diesem Raum, zumeist mittig, ist auch die Coronaelektrode angeordnet. Somit ist der der Coronaelektrode zugewandte Endbereich eines Rohrelements der frei im Abgasraum liegende Bereich. Hier ist ein Rohrelement länger als das andere Rohrelement ausgebildet. Zum Beispiel ragt das zweite (äußere) Rohrelement in Längsrichtung weiter in den Abgasraum (Abgasrohr) hinein als das erste (innere) Rohrelement, es steht also das zweite Rohrelement gegenüber dem ersten Rohrelement über. Oder es ragt das erste (innere) Rohrelement weiter in den Abgasraum (Abgasrohr) hinein als das zweite (äußere) Rohrelement. Unter Längsrichtung wird hier die Richtung der Längs- oder Rohrachse des Rohrelements verstanden. Das „andere“ zurückstehende Rohrelement bildet an seinem Ende eine ringförmige Stirnfläche (Querschnittsfläche) aus. Diese Stirnfläche wird durch eine Durchmesser- beziehungsweise Querschnittsveränderung des „einen“ überstehenden Rohrelements überdeckt. Steht zum Beispiel das zweite (äußere) Rohrelement gegenüber dem ersten (inneren) Rohrelement über, so reduziert sich der Innendurchmesser des zweiten Rohrelements, zum Beispiel auf das Maß des Innendurchmessers des ersten Rohrelements. Steht dagegen das erste (innere) Rohrelement gegenüber dem zweiten (äußeren) Rohrelement über, so vergrößert sich der Außendurchmesser des ersten Rohrelements, zum Beispiel mindestens auf den Außendurchmesser des zweiten Rohrelements. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine mögliche Funkenüberschlagsstrecke zwischen den auf Hochspannung liegenden Komponenten (Coronaelektrode, Hochspannungskontaktvorrichtung) und den auf Niederspannung liegenden Komponenten (Heizvorrichtung, Niederspannungskontaktvorrichtung) zwei Abwinkelungen von der Art einer Labyrinthdichtung aufweist: Zunächst verläuft die mögliche Funkenüberschlagsstrecke an einer der Hochspannungskomponenten beginnend entlang eines zylindrischen Wegstücks am Außendurchmesser beziehungsweise Innendurchmesser des überdeckenden Rohrelements, knickt dann einmal an der Stelle der Durchmesserveränderung auf den Außendurchmesser beziehungsweise Innendurchmesser des überdeckten Rohrelements ab, um dann in einer zweiten Abwinkelung in axialer Richtung weiter zu einer der Niederspannungskomponenten zu führen. Dies bewirkt, dass die Durchschlagsfestigkeit (Isolierwirkung) zwischen den Hochspannungs- und Niederspannungskomponenten deutlich erhöht ist, wodurch sich der Abscheidebetrieb als elektrisch deutlich stabiler darstellt.

[0011] Gemäß einer Ausgestaltung ist der Dichtbereich zwischen den Rohrelementen konisch ausgebildet ist. Das kann zum Beispiel bei einem überstehenden, zweiten (äußeren) Rohrelement durch eine Bohrung mit konischem Übergang von einem an das erste (innere) Rohrelement angepassten Durchmesser auf einen an die Hochspannungskontaktvorrichtung angepassten Durchmesser der Fall sein. Alternativ kann der Dichtbereich zwischen den Rohrelementen streng radial ausgebildet sein.

[0012] Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohrelement auf seiner Rohrmantelfläche entlang seiner Längserstreckung einen ersten, der Coronaelektrode abgewandten Abschnitt mit einer Niederspannungskontaktvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung der Heizvorrichtung, einen zweiten, in etwa mittigen Abschnitt mit der Heizvorrichtung, sowie einen dritten, der Coronaelektrode zugewandten Abschnitt zur elektrischen Isolierung der Heizvorrichtung und/oder der Niederspannungskontaktvorrichtung von der Coronaelektrode und/oder der Hochspannungskontaktvorrichtung aufweist. Dabei hat der erste Abschnitt eine Länge von etwa 10 % bis 33 % der gesamten Längserstreckung des ersten Rohrelements, der zweite Abschnitt hat eine Länge von etwa 33 % bis 80 % der gesamten Längserstreckung, und der dritte Abschnitt hat eine Länge von etwa 10 % bis 33 % der gesamten Rohrelement- Längserstreckung. Die Heizvorrichtung auf dem zweiten Abschnitt ist somit in etwa mittig auf dem ersten Rohrelement angeordnet. Der Abstand zur Abgasrohrwandung (erster Abschnitt) dient der räumlichen Anordnung der Niederspannungskontaktvorrichtung zur elektrischen Verbindung der Heizvorrichtung mit einer Niederspannungsquelle innerhalb der Elektrodenhaltevorrichtung. Dieser Abstand sorgt ebenfalls dafür, dass eine Befestigung der Elektrodenhaltevorrichtung an der Abscheideelektrode nicht zu heiß wird. Der Abstand zu den Hochspannungskomponenten (dritter Abschnitt) dient wie ein Sicherheitsabstand der Distanzierung und damit elektrischen Isolierung zwischen Hochspannungs- und Niederspannungskomponenten.

[0013] Gemäß einer Ausgestaltung ist das erste Rohrelement mitsamt der Heizvorrichtung in dem zweiten Rohrelement verklebt, vorteilhafterweise mit einem feinkörnigen Keramikzement.

[0014] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Elektrodenhaltevorrichtung weiter ein Befestigungselement zur Befestigung der Elektrodenhaltevorrichtung an dem Partikelabscheider, wobei das Befestigungselement den der Coronaelektrode abgewandten Endbereich des ersten Rohrelements und/oder des zweiten Rohrelements mindestens teilweise umgreift und fixiert. Das Befestigungselement kann Öffnungen zum Durchführen der Hochspannungskontaktvorrichtung sowie der Niederspannungskontaktvorrichtung aufweisen.

[0015] Eine mögliche Ausführung ist eine metallische Verschraubung, die mit mindestens einem der Rohrelemente steckverbunden (zusätzlich Stoffschluss und/oder Formschluss) sowie mit der Abgasrohrwandung schraubverbunden ist.

[0016] Eine neuerungsgemäße Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Befestigungselement ein Stecker zur getrennten elektrischen Kontaktierung der Hochspannungskontaktvorrichtung einerseits sowie der Niederspannungskontaktvorrichtung andererseits zugeordnet ist. Der Stecker und ein Gegenstück (Kupplung) gewährleisten die elektrische Isolierung zwischen Hochspannungs- und Niederspannungskomponenten.

[0017] Eine weitere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenhaltevor-richtung weiter ein Abdichtelement zur Abdichtung des Rohrinneren des ersten Rohrelements und/oder des Rohrinneren des zweiten Rohrelements gegenüber dem Gasstrom umfasst, wobei das Abdichtelement den der Coronaelektrode zugewandten Endbereich des ersten Rohrelements und/oder des zweiten Rohrelements teilweise umgreift. Damit ist eine weitere Verbesserung der Durchschlagsfestigkeit zwischen Hochspannungs- und Niederspannungskomponenten gegeben.

[0018] Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungskontaktvorrichtung die Elektrodenhaltevorrichtung in ihrer gesamten Längserstreckung durchsetzt und an einem der Coronaelektrode zugewandten Endbereich eine Haltevorrichtung für die Fixierung der Coronaelektrode an der Hochspannungskontaktvorrichtung aufweist. Diese Haltevorrichtung gewährleistet form-, kraft- oder stoffschlüssig die dauerstabile Fixierung der Coronaelektrode.

[0019] Der neuerungsgemäße elektrostatische Partikelabscheider verbessert den Stand der Technik dahingehend, dass eine erhöhte und dauerhaft beständige Sicherheit wie auch Zuverlässigkeit erreicht und das Risiko eines Funkenüberschlags zwischen auf Hochspannung, auf Niederspannung oder Erdpotential liegenden Komponenten minimiert ist.

[0020] Der neuerungsgemäße elektrostatische Partikelabscheider einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Ansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

[0021] Es zeigen: [0022] Figur 1 einen elektrostatischen Partikelabscheider in einem Abgasrohrstück, [0023] Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Elektrodenhaltevorrichtung eines elektro statischen Partikelabscheiders, [0024] Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Elektrodenhaltevorrichtung, [0025] Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Elektrodenhaltevorrichtung.

[0026] Figur 1 zeigt einen elektrostatischen Partikelabscheider 1 in einem Abgasrohrstück 2. Der Partikelabscheider umfasst eine Abscheideelektrode 3, eine Coronaelektrode 4 und eine beheizbare Elektrodenhaltevorrichtung 5 zur Fixierung der Coronaelektrode 4. Die Abscheideelektrode 3 wird im vorliegenden Beispiel von der Rohrwandung des Abgasrohrstücks 2 gebildet. Ein partikelbeladener Abgasstrom strömt beispielsweise in Pfeilrichtung 6 durch den von der Rohrwandung im Inneren des Abgasrohrstücks 2 gebildeten Strömungskanal 7. Mittels der Coronaelektrode 4 werden die Partikel elektrostatisch aufgeladen. Elektrostatische Kräfte lenken die Partikel dann zur Abscheideelektrode 3, wo sie sich abscheiden und haften bleiben. Die Abscheideelektrode 3 wird periodisch gereinigt, beispielsweise durch Rütteln oder Auskehren, die Partikel werden dabei aufgefangen, entfernt und entsorgt.

[0027] Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Elektrodenhaltevorrichtung 5 eines elektrostatischen Partikelabscheiders 1. Die Elektrodenhaltevorrichtung 5 umfasst ein erstes elektrisch isolierendes Rohrelement 8 mit einer Hochspannungskontaktvorrichtung 9 in einem Rohrinneren des ersten Rohrelements 8 sowie mit einer Heizvorrichtung 10 auf einer Rohrmantelfläche des ersten Rohrelements 8, sowie ein zweites elektrisch isolierendes Rohrelement 11 zur Aufnahme des ersten Rohrelements 8 in einem Rohrinneren des zweiten Rohrelements 11. Das zweite Rohrelement 11 steht an seinem der Coronaelektrode 4 zugewandten Endbereich 11a in Längsrichtung gegenüber dem ersten Rohrelement 8 über und weist dabei eine Veränderung (Verkleinerung) seines Innendurchmessers auf, so dass das zweite Rohrelement 11 die Stirnfläche 8s des ersten Rohrelements 8 radial überdeckt und dabei einen Dichtbereich 12 zwischen den Rohrelementen 8 und 11 bildet. Der Dichtbereich 12 zeichnet sich durch eine konische Gestaltung auf Seiten des zweiten Rohrelements 11 und eine streng radiale Gestaltung auf Seiten des ersten Rohrelements 8 aus.

[0028] Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine mögliche Funkenüberschlagsstrecke zwischen den auf Hochspannung liegenden Komponenten (Coronaelektrode 4, Hochspannungskontaktvorrichtung 9) und den auf Niederspannung liegenden Komponenten (Heizvorrichtung 10, Niederspannungskontaktvorrichtung 13) zwei Abwinkelungen von der Art einer Labyrinthdichtung aufweist: Zunächst verläuft die mögliche Funkenüberschlagsstrecke an einer der Hochspannungskomponenten 4,9 beginnend entlang eines zylindrischen Wegstücks am Innendurchmesser des überdeckenden, zweiten Rohrelements 11, knickt dann einmal an der Stelle der Durchmesserveränderung auf den Außendurchmesser des überdeckten, ersten Rohrelements 8 ab, um dann in einer zweiten Abwinkelung in axialer Richtung weiter zu einer der Niederspannungskomponenten 10,13 zu führen.

[0029] Das erste Rohrelement 8 weist auf seiner Rohrmantelfläche entlang seiner Längserstreckung drei Abschnitte auf: Ein erster, der Coronaelektrode 4 abgewandter Abschnitt 8.1 mit einer Niederspannungskontaktvorrichtung 13 zur elektrischen Kontaktierung der Heizvorrichtung 10 hat eine Länge von etwa 10 % bis 33 % der gesamten Längserstreckung des Rohrelements 8. Ein zweiter, in etwa mittiger Abschnitt 8.2 mit der Heizvorrichtung 10 hat eine Länge von etwa 33 % bis 80 % der gesamten Längserstreckung. Ein dritter, der Coronaelektrode 4 zugewandter Abschnitt 8.3 zur elektrischen Isolierung der Heizvorrichtung 10 und/oder der Niederspannungskontaktvorrichtung 13 von der Coronaelektrode 4 und/oder der Hochspannungskontaktvorrichtung 9 hat eine Länge von etwa 10 % bis 33 % der gesamten Längserstreckung.

[0030] Erstes und zweites Rohrelement 8,11 können zusammen mit der eingeschlossenen Heizvorrichtung 10 miteinander verklebt sein, dies wird aus der Zeichnung nicht ersichtlich. Die Klebefuge 14 erstreckt sich zwischen der äußeren Mantelfläche des ersten (inneren) Rohrelements 8 und der inneren Bohrungswandung des zweiten (äußeren) Rohrelements 11.

[0031] Die in Figur 2 gezeigte Elektrodenhaltevorrichtung 5 umfasst weiter ein Befestigungselement 15 zur Befestigung der Elektrodenhaltevorrichtung 5 an dem Abscheider 1 (bzw. an dem Abgasrohrstück 2, an der Abscheideelektrode 3), wobei das Befestigungselement 15 den der Coronaelektrode 4 abgewandten Endbereich 8b des ersten Rohrelements 8 und/oder den der Coronaelektrode abgewandten Endbereich 11 b des zweiten Rohrelements 11 mindestens teilweise umgreift und fixiert.

[0032] Die Hochspannungskontaktvorrichtung 9 durchsetzt die Elektrodenhaltevorrichtung 5 in ihrer gesamten Längserstreckung und weist an ihrem der Coronaelektrode 4 zugewandten Endbereich 9a eine Haltevorrichtung 16 für die Fixierung der Coronaelektrode 4 an der Hochspannungskontaktvorrichtung 9 auf.

[0033] Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Elektrodenhaltevorrichtung 5. Es unterscheidet sich von der Ausführung nach Figur 2 hinsichtlich der Gestaltung des Dichtbereichs 12. Das zweite Rohrelement 11 steht auch hier an seinem der Coronaelektrode 4 zugewandten Endbereich 11a in Längsrichtung gegenüber dem ersten Rohrelement 8 über und weist dabei eine Veränderung (Verkleinerung) seines Innendurchmessers auf, so dass das zweite Rohrelement 11 die Stirnfläche 8s des ersten Rohrelements 8 radial überdeckt und dabei einen Dichtbereich 12 zwischen den Rohrelementen 8 und 11 bildet. Der Dichtbereich 12 zeichnet sich durch eine streng radiale Gestaltung auf Seiten beider Rohrelemente 8 und 11 aus.

[0034] Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Elektrodenhaltevorrichtung 5 eines elektrostatischen Partikelabscheiders 1. Die Elektrodenhaltevorrichtung 5 umfasst ein erstes elektrisch isolierendes Rohrelement 8 mit einer Hochspannungskontaktvorrichtung 9 in einem Rohrinneren des ersten Rohrelements 8 sowie mit einer Heizvorrichtung 10 auf einer Rohrmantelfläche des ersten Rohrelements 8, sowie ein zweites elektrisch isolierendes Rohrelement 11 zur Aufnahme des ersten Rohrelements 8 in einem Rohrinneren des zweiten Rohrelements 11. Das erste Rohrelement 8 steht an seinem der Coronaelektrode 4 zugewandten Endbereich 8a in Längsrichtung gegenüber dem zweiten Rohrelement 11 über und weist dabei eine Veränderung (Vergrößerung) seines Außendurchmessers auf, so dass das erste Rohrelement 8 die

Stirnfläche 11s des zweiten Rohrelements 11 radial überdeckt und dabei einen Dichtbereich 12 zwischen den Rohrelementen 8 und 11 bildet. Der Dichtbereich 12 zeichnet sich durch eine streng radiale Gestaltung auf Seiten beider Rohrelemente 8 und 11 aus.

[0035] Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine mögliche Funkenüberschlagsstrecke zwischen den auf Hochspannung liegenden Komponenten (Coronaelektrode 4, Hochspannungskontaktvorrichtung 9) und den auf Niederspannung liegenden Komponenten (Heizvorrichtung 10, Niederspannungskontaktvorrichtung 13) zwei Abwinkelungen von der Art einer Labyrinthdichtung aufweist: Zunächst verläuft die mögliche Funkenüberschlagsstrecke an einer der Hochspannungskomponenten 4,9 beginnend entlang eines zylindrischen Wegstücks am Außendurchmesser des überdeckenden, ersten Rohrelements 8, knickt dann einmal an der Stelle der Durchmesserveränderung auf den Innendurchmesser des überdeckten, zweiten Rohrelements 11 ab, um dann in einer zweiten Abwinkelung in axialer Richtung weiter zu einer der Niederspannungskomponenten 10,13 zu führen.

[0036] Das erste Rohrelement 8 weist auf seiner Rohrmantelfläche entlang seiner Längserstreckung drei Abschnitte auf: Ein erster, der Coronaelektrode 4 abgewandter Abschnitt 8.1 mit einer Niederspannungskontaktvorrichtung 13 zur elektrischen Kontaktierung der Heizvorrichtung 10 hat eine Länge von etwa 10 % bis 33 % der gesamten Längserstreckung des Rohrelements 8. Ein zweiter, in etwa mittiger Abschnitt 8.2 mit der Heizvorrichtung 10 hat eine Länge von etwa 33 % bis 80 % der gesamten Längserstreckung. Ein dritter, der Coronaelektrode 4 zugewandter Abschnitt 8.3 zur elektrischen Isolierung der Heizvorrichtung 10 und/oder der Niederspannungskontaktvorrichtung 13 von der Coronaelektrode 4 und/oder der Hochspannungskontaktvorrichtung 9 hat eine Länge von etwa 10 % bis 33 % der gesamten Längserstreckung.

[0037] Die in Figur 4 gezeigte Elektrodenhaltevorrichtung 5 umfasst weiter ein Befestigungselement 15 zur Befestigung der Elektrodenhaltevorrichtung 5 an dem Abscheider 1, wobei das Befestigungselement 15 den der Coronaelektrode 4 abgewandten Endbereich 8b des ersten Rohrelements 8 und/oder den der Coronaelektrode abgewandten Endbereich 11b des zweiten Rohrelements 11 mindestens teilweise umgreift und fixiert.

[0038] Die Hochspannungskontaktvorrichtung 9 durchsetzt die Elektrodenhaltevorrichtung 5 in ihrer gesamten Längserstreckung und weist an ihrem der Coronaelektrode 4 zugewandten Endbereich 9a eine Haltevorrichtung 16 für die Fixierung der Coronaelektrode 4 an der Hochspannungskontaktvorrichtung 9 auf.

Claims

Patentansprüche

1. Elektrostatischer Partikelabscheider (1) zur Abscheidung von Partikeln aus einem Gasstrom, umfassend mindestens eine Abscheideelektrode (3), mindestens eine Coronaelektrode (4) und mindestens eine beheizbare Elektrodenhaltevorrichtung (5) zur Fixierung der Coronaelektrode (4), wobei die Elektrodenhaltevorrichtung (5) ein erstes elektrisch isolierendes Rohrelement (8) mit einer Hochspannungskontaktvorrichtung (9) in einem Rohrinneren des ersten Rohrelements (8) sowie mit einer Heizvorrichtung (10) auf einer Rohrmantelfläche des ersten Rohrelements (8), sowie ein zweites elektrisch isolierendes Rohrelement (11) zur Aufnahme des ersten Rohrelements (8) in einem Rohrinneren des zweiten Rohrelements (11) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrelement (8, 11), ausgewählt aus der Gruppe des ersten Rohrelements (8) und zweiten Rohrelements (11), an seinem der Coronaelektrode (4) zugewandten Endbereich (8a, 11a) in Längsrichtung gegenüber dem anderen Rohrelement (8, 11) übersteht und dabei eine Veränderung seines Innen- und/oder Außendurchmessers aufweist, so dass das eine Rohrelement (8, 11) die Stirnfläche (8s, 11s) des anderen Rohrelements (8, 11) radial überdeckt und dabei einen Dichtbereich (12) zwischen den Rohrelementen (8, 11) bildet.
2. Elektrostatischer Partikelabscheider (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtbereich (12) zwischen den Rohrelementen (8, 11) konisch ausgebildet ist.
3. Elektrostatischer Partikelabscheider (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtbereich (12) zwischen den Rohrelementen (8, 11) streng radial ausgebildet ist.
4. Elektrostatischer Partikelabscheider (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohrelement (8) auf seiner Rohrmantelfläche entlang seiner Längserstreckung einen ersten, der Coronaelektrode abgewandten Abschnitt (8.1) mit einer Niederspannungskontaktvorrichtung (13) zur elektrischen Kontaktierung der Heizvorrichtung (10) mit einer Länge von etwa 10 % bis 33 % seiner gesamten Längserstreckung, einen zweiten, in etwa mittigen Abschnitt (8.2) mit der Heizvorrichtung (10) mit einer Länge von etwa 33 % bis 80 % seiner gesamten Längserstreckung, sowie einen dritten, der Coronaelektrode zugewandten Abschnitt (8.3) zur elektrischen Isolierung der Heizvorrichtung (10) und/oder der Niederspannungskontaktvorrichtung (13) von der Coronaelektrode (4) und/oder der Hochspannungskontaktvorrichtung (9) mit einer Länge von etwa 10 % bis 33 % seiner gesamten Längserstreckung aufweist.
5. Elektrostatischer Partikelabscheider (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohrelement (8) mitsamt der Heizvorrichtung (10) in dem zweiten Rohrelement (11) verklebt ist.
6. Elektrostatischer Partikelabscheider (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenhaltevorrichtung (5) weiter ein Befestigungselement (15) zur Befestigung der Elektrodenhaltevorrichtung (5) an dem Abscheider (1) umfasst, wobei das Befestigungselement (15) den der Coronaelektrode (4) abgewandten Endbereich (8b) des ersten Rohrelements (8) und/oder den der Coronaelektrode (4) abgewandten Endbereich (11b) des zweiten Rohrelements (11) mindestens teilweise umgreift und fixiert.
7. Elektrostatischer Partikelabscheider (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Befestigungselement (15) ein Stecker zur getrennten elektrischen Kontaktierung der Hochspannungskontaktvorrichtung (9) sowie der Niederspannungskontaktvorrichtung (13) zugeordnet ist.
8. Elektrostatischer Partikelabscheider (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenhaltevorrichtung (5) weiter ein Abdichtelement zur Abdichtung des Rohrinneren des ersten Rohrelements (8) und/oder des Rohrinneren des zweiten Rohrelements (11) gegenüber dem Gasstrom umfasst, wobei das Abdichtelement den der Coronaelektrode (4) zugewandten Endbereich (8a) des ersten Rohrelements (8) und/oder den der Coronaelektrode (4) zugewandten Endbereich (11a) des zweiten Rohrelements (11) teilweise umgreift.
9. Elektrostatischer Partikelabscheider (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungskontaktvorrichtung (9) die Elektrodenhaltevorrichtung (5) in ihrer gesamten Längserstreckung durchsetzt und an einem der Coronaelektrode (4) zugewandten Endbereich (9a) der Hochspannungskontaktvorrichtung (9) eine Haltevorrichtung (16) für die Fixierung der Coronaelektrode (4) an der Hochspannungskontaktvorrichtung (9) aufweist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen