Verfahren und Apparatur zur elektrostatischen Abscheidung von Fremdpartikeln aus einem Gasstrom. Apparaturen zur elektrostatischen Abschei- dung von Fremdpartikeln aus einem Gasstrom nach vorheriger elektrischer Aafladung der selben sind in grosser Zahl bekannt, besonders solche Konstruktionen, bei denen die elektri- sehe Aufladung der Fremdpartikel durch Ioni sation des Gasstromes mittels einer elektrischen Glimmliehtentladung erfolgt.
Es existieren ferner seit kurzem auch Apparaturen, die eine radioaktive Bestrahlung des Gasstromes zur lonisierung desselben verwenden und durch die so gebildeten Gasionen eine elektrische Anfladung der vom Gasstrom mitgeführten Fremdpartikel bewirken.
Beide Bauarten elektrostatischer Abscheider sind zwar bezüg lich Abscheidungswirkung auf Fremdpartikel sehr kleipen Durchmessers (-unter etwa 1p-4 em) den nicht elektrisch arbeitenden Fil terapparaturen stark überlegen, weisen aber für noch kleinere Fremdpartikel ebenfalls eine Abnahme der Abscheidungswirkttng auf, da die Grösse der pro Fremdpartikel zu er zielenden elektrischen Aufladung mit deren Oberfläche abnimmt.
Bei nichtelektrisch arbeitenden Filterappa raturen werden zur Erhöhung der Wirksam keit gegenüber kleinen Fremdpartikel ver schiedene Verfahren benützt, die eine räum liche Vergrösserung der Fremdpartikel vor deren Eintritt in die Filterapparatur bewir ken. Darunter existieren auch sogenannte Kondensationsverfahren, bei denen die Par tikelvergrösserung durch Beimischung eines dampfförmigen Zusatzmediums zum Gasstrom und nachfolgende Kondensation erfolgt, wobei die Fremdpartikel als Kondensationskerne dienen.
Die Erfindung geht aus von der Erkennt nis, dass die Vorteile des Kondensationsver fahrens bei Apparaturen mit radioaktiver Be strahlung des Gasstromes -ausgenützt werden können. Es ist nämlich praktisch nicht mög lich, dieses Kondensationsverfahren bei den älteren, elektrostatisch arbeitenden Abschei- derapparaturen anzuwenden, da die Ionisie- rung durch Glimmlichtentladungen des dampf- förmigen Zusatzmediums beeinträchtigt würde.
Das erfindungsgemässe Verfahren kenn zeichnet sich nun dadurch, dass dem von Fremdpartikeln zu reinigenden Gasstrom ein Zusatzmedium in Dampfform beigefügt und das Gemisch dann Bedingungen unterworfen wird, die eine Kondensation des Zusatz mediums bewirken, wobei die vom Gasstrom mitgeführten Fremdpartikel als Konden sationskerne dienen und der Gasstrom samt den so räumlich vergrösserten Fremdpartikeln durch einen radioaktiv bestrahlten Raumteil geleitet wird, wo dieselben durch die im Gas gebildeten ionisierten Moleküle elektrisch auf geladen werden, so dass in einem nachfolgen den Elektrodensystem ein dort herrschendes,
im wesentlichen quer zur Gasströmung gerichtetes elektrisches Feld eine Ablenkkraft auf die geladenen Kondensationsteilchen samt Fremd partikeln ausübt, unter deren Wirkung diesel.- ben sieh in Richtung auf die Elektroden be wegen und sich im Elektrodensystem nieder schlagen, worauf die die Fremdpartikel ent haltende Flüssigkeit kontinuierlich aus letz terem abfliesst.
Die Erfindung betrifft auch eine Appara tur zur Durchführung dieses Verfahrens, welche mindestens einen Raum zur Ionisierung der Grasmoleküle und mindestens einen wei teren, ein Elektrodensystem enthaltenden Ab scheiderraum aufweist, in welchem durch ein im wesentlichen quer zur Gasströmung ge richtetes elektrisches Feld eine Ablenkkraft auf die Fremdpartikel ausgeübt wird, unter deren Wirkiuig dieselben sich in Richtung der Elektroden bewegen.
Diese Apparatur kenn zeichnet sich dadurch, dass im Ionisierraum radioaktive Stoffe mit vorwiegender Alpha- Emission und an mindestens einer Stelle vor dem Ionisatorraum Mittel zur Einführung eines Zusatzmediums in Dampfform, sowie Mittel zur Herbeiführimg einer Kondensation des Zusatzmediums vorgesehen sind, derart, dass die vom Gasstrom mitgeführten Fremd partikel als Kondensationskerne dienen und somit die Fremdpartikel vor ihrer elektrischen Aufladung im Ionisator durch die Konden sation des Zusatzmediiuns vergrössert werden,
worauf die Kondensationsteilchen samt Fremd partikel sich im Elektrodensystem nieder schlagen und die so gebildete Flüssigkeit kon tinuierlich aus letzterem abfliesst.
Diese Apparatur ist in beispielsweisen Aus führungen nachstehend beschrieben an Hand der Fig. 1 bis 5, von denen darstellen: Fig. 1 eine aus zwei Filterkesseln beste hende und mit Zwischenkühler arbeitende Ap paratur, die z.
B. zum Reinigen von Luft von Bakterien und Viren bestimmt ist, Fig. 2 eine Ausführung mit Zwischen kühler und nur einem Filterkessel, Fig. 3 eine mit Strahldüse arbeitende Bau weise, Fig. 4 und 5 eine besondere Bauweise des Abscheiderelektrodensystems. Eine beispielsweise Ausführung der Ap paratur zeigt Fig. 1 in schematischer Darstel lung, wobei zwei gleichartige Einrichtungen 1 hintereinander von dem von mitgeführten festen und flüssigen Fremdpartikeln zu reinigenden Gas durehströmt werden,
hier bei spielsweise als senkrecht angeordnete Filter kessel dargestellt. Dem ersten Filterkessel 1 wird das Gas durch den Stutzen 2 oben zu geführt und unmittelbar nach seinem Eintritt mit dem Zusatzmedium, z. B. Wasser, ver mischt, das in Dampfform aus den Düsen 3 ausströmt. Inder vorliegenden beispielsweisen Ausführung ist der Fall dargestellt, bei dem das als gesättigter Dampf einströmende Zu satzmedium eine höhere Temperatur aufweist als der Gasstrom und sich in demselben sofort zum Teil kondensiert, dabei die vom Gas mit geführten festen und flüssigen Fremdpartikel als Kondensationskerne benützend, diese also räumlich vergrössernd.
Das Gas mit den so vergrösserten Fremdpartikeln durchströmt an schliessend den Ionisator 4, in dem räumlich verteilt angeordnete radioaktive Substanzen mit vorwiegender Alpha-Emission, z. B. Polo nium enthaltende Substanzen, eine grosse Zahl ionisierter Moleküle in allen Teilen des Strö- mungsqilerschnittes erzeugen, die ihrerseits durch Zusammenprall mit den durch Kon densation vergrösserten Fremdpartikeln die selben elektrisch aufladen.
Im nachfolgenden Elektrodensystem 5 gelangt der Gasstrom unter die Wirkung eines vorwiegend quer zur Strömung gerichteten elektrischen Feldes, das auf die geladenen Fremdpartikel eine ablen kende Kraft ausübt, unter deren Antrieb sie sich auf die Elektroden zu bewegen und sich dort niederschlagen, Tobet die Kondensationsteil chen einen Flüssigkeitsfilm bilden, der die Fremdpartikel enthält.
Die Elektroden und die aus nichtleitendem Material bestehenden Isolierteile innerhalb des Elektrodensystems besitzen eine Struktur, die es dem Flüssigkeits film ermöglicht, aus dem Elektrodensystem ab zufliessen, wodurch die abgeschiedenen festen und flüssigen Fremdpartikel mit abtranspor tiert =erden.
Bei hohem Gehalt des Gases an mit geführten Fremdpartikeln ist es zweckmässig, den Gasstrom nach dem Verlassen des Elektro- densystems 5 durch einen zweiten gleich- artigen Ionisator 4 und ein zweites Elektro- dens@ stem 5 zu leiten.
Diese Hintereinander- sehaltung wäre wirksamer, wenn eine zweite Fremdpartikelv ergrösserung vor dem zweiten lonisator 4 erfolgen würde. Im vorliegenden Fall einer Beifügung eines Zusatzmediums höherer Temperatur ist eine zweite Konden sation aber wenig wirksam, da. sich der Gas- s -trom bereits nach der ersten Beifügung des Zusatzmediums in seiner Temperatur entspre- ehend erhöht hat.
Um jedoch eine zweite Fremdpartikelvergrösserung vornehmen zu können, wird das Gas durch eine Kühleinrich tung 6 geleitet und dann erst dem zweiten Filterkessel 1 zugeführt, der ebenfalls eine Düseneinrichtung 3 und zwei aus je einem Ionisator 4 und je einem Elektrodensystem 5 bestehende Abscheidungsbaugruppen auf weist. Aus dem Rohrstutzen 7 tritt dann der von festen. und flüssigen Fremdpartikeln be freite Gasstrom aus.
Die beiden Filterkessel 1 und die Kühl einrichtung 6 weisen zur Fortleitung der ab geschiedenen und durch die festen und flüs sigen Fremdpartikel verunreinigten Mengen. von flüssigem Zusatzmedium je eine Abfluss- einriehtung auf, in. Fig. 1 schematisch durch die Fallrohre 8 dargestellt. Das flüssige Zu satzmedium wird in Abscheidern 9 von dem Hauptteil der mitgeführten Fremdpartikel be freit, z.
B. durch Absetzen der festen Par tikel und dann der.Einrichtung 10 zugeleitet, wo die Umwandlung des Zusatzmediums in Dampfform unter entsprechendem Druck bzw. der erforderlichen Temperatur erfolgt und von wo aus der Dampf über die Leitungen 11 zu den Düsenanordnungen 3 gelangt. Das Zu satzmedium wird auf diese Weise im Kreislauf so lange wieder verwendet, bis sein Gehalt an nicht abgeschiedenen Fremdpartikeln oder gelöstem Gas eine Erneuerung notwendig macht.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Zwi schenschaltung einer Kühleinrichtung 6 vor einer zweiten Zumischung eines dampfförmi- gen Ztisatzmeditims zum Gasstrom kann auch innerhalb eines Filterkessels selbst vorgenom men werden. Eine derartige Apparatur ist in Fig. 2 schematisch dargestellt, wobei im Filterkessel 1 das bei 2 eintretende Gas, mit dem durch Düse 3 eingeleiteten dampfförmi gen Zusatzmedium vermischt, durch den ersten Ionisator 4 und das erste Elektrodensystem 5 strömt.
Hinter dem ersten Elektrodensystem 5 ist eine Kühleinrichtung 6 eingebaut; die den Gasstrom in einen thermischen Zustand ver setzt, der eine abermalige Beimengung des Zusatzmediums als gesättigter Dampf durch die zweite Düsenanordnung 3 wirksam wer den lässt. Nach erfolgter Vermischung und teilweiser Kondensation des Zusatzmediums im Gas strömt dasselbe durch den zweiten Ioni- sator 4 und ein zweites Elektrodensystem 5 zum Austrittsstutzen 7.
Die kondensierten und abgeschiedenen Mengen an flüssigem Zusatz medium können aus dem ersten und zweiten Elektrodensystem 5 ungehindert abfliessen und die festen und flüssigen Fremdpartikel fort führen durch das Fallrohr 8 zum Abscheider 9 für diese Fremdpartikel. Das flüssige Zu satzmedium wird wieder dem Dampferzeuger 10 zugeleitet und in dampfförmigem Zustand über die Leitungen 11 den Düsen 3 zugeführt, auf diese Weise einen geschlossenen Kreislauf bildend.
Sowohl in einer Apparatur mit nur einem, wie auch einer solchen mit zwei oder mehr Filterkesseln 1 kann auf eine getrennte Kühl einrichtung 6 verzichtet werden, wenn die Elektroden. oder Isolierteile des jeweils ersten Elektrodensystems 5 genügend intensiv ge kühlt werden, sei es mittels Hohlräiunen, in denen ein Kühlmittel zirkuliert, oder auf andere W% eise.
In den Apparaturen nach Fig. 1 und 2 wird die erwiinschte Kondensation des dampf- förmigen Zusatzmediums im Gas durch einen genügend grossen Temperaturunterschied zwi schen dein eingeleiteten gesättigten Dampf und dem Gas bewirkt. Dies ist aber nicht die einzige Methode, um eine rasche und inten sive Kondensation herbeizuführen, und jede andere Methode ist ebenfalls verwendbar, bei spielsweise auch die Expansion des Gases nach erfolgter Vermischung mit dem dampfförmi- gen Zusatzmittel. Eine Apparatur mit beispielsweiser Expan sion durch eine Düse zeigt im Prinzip die Fig. 3.
Hier strömt das von mitgeführten festen und flüssigen Fremdpartikeln zu be freiende Gas unter Druck im Rohr 12 zu einer Strahldüse 13, wo noch auf der Hochdruck seite das Zusatzmedium als gesättigter Dampf mit entsprechendem Druck über die Öffnun gen des Ringrohres 14 dem Gas beigemischt wird. Das Gemisch strömt dann durch die Strahldüse 13 und wird dahinter expandiert, so dass eine starke Kondensation des Zusatz- mediiuns erfolgt, wobei die vom Gas mitgeführ ten festen und flüssigen Fremdpartikel als Kon densationskerne dienen und auf diese Weise eine räiunliche Vergrösserung erfahren.
An schliessend wird das Gas samt den vergrösser ten Fremdpartikeln durch den Ionisator 4 und das Elektrodensystem 5 ztun Ausgangsstutzen 7.geleitet. Die abgeschiedenen Mengen flüs sigen Zusatzmediums gelangen über das Fall rohr 8 zum Abscheider 9, zwecks Beseitigung der im Zusatzmedium enthaltenen - Fremd partikel, und die Piunpeinrichtinmg 15 zum Dampferzeuger 10. Dort wird der gesättigte Dampf erzeugt, der über die Leitung 11 dem Ringrohr 14 der Strahldüse 13 mit dem er forderlichen Druck zugeführt wird.
Auch bei einer Ausführung der Apparatur nach Fig. 3 kann eine Hintereinanderschaltung von mehr als einem Filterkessel 1 erfolgen, deren jeder eine Strahldüse 13 mit Ringrohr 14, einen Ionisator 4 und einen Abscheiden 5 aufweist. Gegebenenfalls ist zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Filterkesseln 1 je ein Druckerzeuger anzuordnen, um das Gas mit der erforderlichen Geschwindigkeit durch die jeweils nachfolgenden Strahldüsen 13 strö men zu lassen.
Ausser der an Hand von Fig.*1 und 2 dar gestellten Methode der Kondensation des dampfförmigen Zusatzmediums im kühleren Gasstrom und derjenigen der adiabatischen Expansion des Gemisches über eine Strahldüse gemäss Fig. 3, kann auch jede andere Behand lungsweise des Gasstromes während oder nach dem Einleiten des dampfförmigen Zusatz mediums angewandt werden, die zu einer star- ken Kondensation des bereits in gesättigtem Zustand eingeleiteten Zusatzmediums führt.
Beispielsweise besteht auch die Möglichkeit, nach erfolgter Einleitung des Zusatzmediums in den Gasstrom, das Gemisch absatzweise in die Zylinder einer Kolbenmaschine einzuleiten, dort zu expandieren und anschliessend dem Filterkessel mit dem Ionisator und dem Ab- scheider zuzuleiten; durch eine derartige peri odische Expansion kann die gewünschte Kon densation ebenfalls bewirkt werden. Auch die Mischung von dampfförmigem Zusatzmedium mit dem Gasstrom bei gleicher Temperatur und eine nachherige gemeinsame Abkühlung des Gemisches kann zum Kondensieren des Zusatzmediums aus der Dampfphase benützt werden.
Für die Ausgestaltung des in der Appa ratur vorgesehenen elektrostatischen Filters, bestehend aus radioaktivem lonisator und Elektrodensystem wird auf andere diesbezüg liche Patente der Anmelderin, z. B. die schweizer. Patente Nrn.280824, 292598 und 289483 verwiesen.
Ferner ist eine besonders zweckmässige bei spielsweise Ausführung des Abscheiders in Fig. 4 im Längsschnitt und in Fig. 5 in Auf sieht von oben dargestellt. Das von mitgeführ ten Fremdpartikeln zu befreiende Gas strömt, nach erfolgter Beimischung des dampfförmi- gen Zusatzmediums und dessen Kondensation, in Richtung der Pfeile 16 im Filterkessel 17 zuerst durch den in Fig. 4 nur angedeuteten Ionisatorraum 4 und gelangt dann zum Ab- scheider,
der hier beispielsweise aus vier kon zentrisch ineinander angeordneten Rohren 18 aus elektrischem Isoliermaterial besteht, wodurch drei ringförmige und konzentrische Zwischenräume entstehen, in denen sich die Elektroden 19 befinden. Diese sind wellrohr- förmige Gebilde aus Metalldrahtnetz, Metall geflecht oder ähnlichem Material und weisen eine Struktur auf, die dem Gasstrom 16 den Durchtritt durch die drei konzentrischen Zwi- schenräiune in vorwiegend axialer Richtung ermöglicht, wobei einerseits ein genügend niedriger Strömungswiderstand eingehalten werden,
anderseits aber ein möglichst enger Kontakt zwischen dem strömenden Gas und dem Elektrodenmetall gewährleistet sein muss. Wie in Fig. 5 schematisch angedeutet, liegen der metallische Kesselmantel 17 sowie der Metallbelag 20 innerhalb des mittleren Isolier rohres 18 und die mittlere der drei konzen trischen Elektroden 19 am einen Pol einer (sleichspannungsquelle 21, deren anderer Pol mit den übrigen zwei Elektroden 19 verbun den ist. Hierdurch wird in den drei vom Gas durchströmten Zwischenräumen ein elektri sches Feld erzeugt mit Feldlinien, die im wesentlichen quer zur Gasströmung gerichtet sind.
Auf die vom Gasstrom mitgeführten -und im Ionisatorr aum 4 elektrisch aufgeladenen Fremdpartikel, die durch angelagerte Konden sationsteilchen vergrössert oder in diesen ent halten sind, wird durch dieses elektrische Feld eine ablenkende Kraft aasgeübt, die je nach Polarität der Partikelladung auf die metalli- chen Elektroden 19 oder auf die Wandungen der Isolierrohre 18 gerichtet ist.
Die Fremd partikel wandern in dieser Richtung und schlagen sich an den genannten Bauteilen 18 bzw. 19 nieder, wo die Kondensationsteilchen einen Flüssigkeitsfilm bilden, der längs der Wandungen 18 und durch die Poren der Elek troden 19 nach unten rinnt, die abgeschiedenen Fremdpartikel dabei mit sich führend.
< Je naeh Art der aus dem Gasstrom zu beseitigenden Fremdpartikel und der im Ab seheider herrschenden Strömungsgeschwindig keit werden mehrere Abscheider der in Fig. 4 und 5 dargestellten Bauart hintereinander im gleichen Filterkessel angeordnet, im Bedarfs falle unter Zwischenschaltung je eines wei teren Ionisators 4.
Durch geeignete Ausbildung der Isolier- rohre 18 und der Spannungszuführungen zu den Elektroden 19 kann eine derart sichere Isolation zwischen den Elektroden 19 erzielt werden, dass als dampfförmiges Zusatzmedium auch solche Stoffe verwendbar sind, die in flüs sigem Zustand als elektrische Halbleiter oder Leiter gelten können. Bei nicht zu grosser Menge abgeschiedenen Zusatzmediums sind die hier durch entstehenden Feldverzerrungen in der t:mgebung der Elektroden ohne nachteiligen Einfluss auf die Abscheidungswirktnmg des Elektrofilters.
Der Abscheider gemäss Fig. 4 lind 5 kann auch in der Weise aufgebaut werden, da.ss die konzentrisch angeordneten Rohre 18 aus Metall bestehen, als Elektroden dienen und sinngemäss mit. der Spannungsquelle 21 ver bunden sind, während die wellrohrförmigen Gebilde 19 aus elektrisch nichtleitendem 11YTa- terial. bestehen oder ganz fortgelassen werden.
Zur Kiihlung des Gasstromes ist es mög lich, die Rohre 18 des Abscheiders nach Fig. 4 und 5 hohl auszubilden und durch diese Hohl räume ein Kühlmittel zu leiten. In allen Fäl len kann auch noch im Ionisator 4 ein zu sätzliches, vorwiegend quer zur Strömungs- riehtung des Gases verlaufendes elektrisches Feld erzeugt werden, wodurch eine Verstär kung der elektrischen Aufladung der Fremd partikel erreichbar ist.
Process and apparatus for the electrostatic separation of foreign particles from a gas flow. Apparatus for the electrostatic separation of foreign particles from a gas stream after prior electrical charging of the same are known in large numbers, especially those constructions in which the foreign particles are electrically charged by ionizing the gas stream by means of an electrical glow discharge.
Apparatuses have also recently existed which use radioactive irradiation of the gas flow to ionize it and, through the gas ions thus formed, cause the foreign particles carried along by the gas flow to be electrically charged.
Both types of electrostatic precipitators are, with regard to the separation effect on foreign particles of very small diameter (-under about 1p-4 em), far superior to the non-electric filter apparatus, but also show a decrease in the separation effect for even smaller foreign particles, since the size of the per Foreign particles to he aiming electrical charge decreases with the surface.
In the case of non-electrical filter apparatus, various methods are used to increase the effectiveness against small foreign particles, which cause a spatial enlargement of the foreign particles before they enter the filter apparatus. These include so-called condensation processes, in which the particle enlargement takes place by admixing an additional vapor medium to the gas flow and subsequent condensation, the foreign particles serving as condensation nuclei.
The invention is based on the knowledge that the advantages of the condensation process can be exploited in apparatuses with radioactive irradiation of the gas stream. This is because it is practically impossible to use this condensation process in the older, electrostatically operating separating apparatus, since the ionization would be impaired by glowing light discharges from the vaporous additional medium.
The method according to the invention is now characterized in that an additional medium in vapor form is added to the gas flow to be cleaned of foreign particles and the mixture is then subjected to conditions which cause the additional medium to condense, the foreign particles carried along by the gas flow serving as condensation nuclei and the gas flow together with the so spatially enlarged foreign particles are passed through a radioactively irradiated part of the room, where they are electrically charged by the ionized molecules formed in the gas, so that in a subsequent electrode system a prevailing,
An electric field directed essentially transversely to the gas flow exerts a deflecting force on the charged condensation particles including foreign particles, under the effect of which the same.- ben move in the direction of the electrodes and are reflected in the electrode system, whereupon the liquid containing the foreign particles is continuously discharged the latter flows off.
The invention also relates to an Appara ture for performing this method, which has at least one space for ionizing the grass molecules and at least one white direct, an electrode system containing from separator space in which a deflecting force is applied by a substantially transverse to the gas flow directed electric field Foreign particles are exerted, under whose action they move in the direction of the electrodes.
This apparatus is characterized in that radioactive substances with predominant alpha emission and means for introducing an additional medium in vapor form, as well as means for bringing about a condensation of the additional medium are provided in the ionization room, in such a way that the gas flow entrained foreign particles serve as condensation nuclei and thus the foreign particles are enlarged before they are electrically charged in the ionizer by the condensation of the additional medium,
whereupon the condensation particles together with foreign particles precipitate in the electrode system and the liquid thus formed continuously flows out of the latter.
This apparatus is in exemplary embodiments from below described with reference to FIGS. 1 to 5, of which: Fig. 1 is a consisting of two filter tanks and working Ap paratur z.
B. is intended to clean air from bacteria and viruses, Fig. 2 shows an embodiment with an intermediate cooler and only one filter vessel, Fig. 3 a construction with a jet nozzle, Fig. 4 and 5 a special design of the separator electrode system. An example embodiment of the Ap paratur is shown in Fig. 1 in a schematic presen- tation, with two similar devices 1 being flowed through one behind the other by the gas to be cleaned from entrained solid and liquid foreign particles,
Shown here for example as a vertically arranged filter boiler. The first filter vessel 1, the gas is passed through the nozzle 2 above and immediately after its entry with the additional medium, z. B. water, mixed ver that flows out of the nozzle 3 in vapor form. In the present exemplary embodiment, the case is shown in which the additional medium flowing in as saturated vapor has a higher temperature than the gas flow and is immediately partially condensed in the same, using the solid and liquid foreign particles carried by the gas as condensation nuclei, i.e. these spatial enlarging.
The gas with the so enlarged foreign particles then flows through the ionizer 4, in which spatially distributed radioactive substances with predominant alpha emission, z. Substances containing polonium, for example, generate a large number of ionized molecules in all parts of the flow cross section, which in turn charge the same electrically by colliding with the foreign particles enlarged by condensation.
In the following electrode system 5, the gas flow comes under the action of a predominantly transverse electric field, which exerts a deflecting force on the charged foreign particles, driving them to move to the electrodes and precipitate there, Tobet the condensation particles Form a liquid film that contains the foreign particles.
The electrodes and the insulating parts made of non-conductive material within the electrode system have a structure that enables the liquid film to flow out of the electrode system, whereby the separated solid and liquid foreign particles are also removed = ground.
If the gas has a high content of entrained foreign particles, it is expedient to pass the gas flow through a second ionizer 4 of the same type and a second electrode system 5 after it has left the electrode system 5.
This arrangement one behind the other would be more effective if a second foreign particle enlargement took place before the second ionizer 4. In the present case of adding an additional medium at a higher temperature, a second condensation is not very effective because. the gas flow has already increased in temperature accordingly after the first addition of the additional medium.
However, in order to be able to make a second foreign particle enlargement, the gas is passed through a Kühleinrich device 6 and only then fed to the second filter vessel 1, which also has a nozzle device 3 and two separation assemblies each consisting of an ionizer 4 and an electrode system 5. From the pipe socket 7 then occurs from the fixed. and liquid foreign particles be free gas flow.
The two filter kettle 1 and the cooling device 6 point to the forwarding of the separated and contaminated by the solid and liq term foreign particles amounts. of additional liquid medium each has a drainage device, shown schematically in FIG. 1 by the downpipes 8. The liquid to set medium is freed in separators 9 from the main part of the entrained foreign particles be, for.
B. by settling the solid Par articles and then fed to the device 10, where the conversion of the additional medium into vapor form takes place under the appropriate pressure or the required temperature and from where the vapor reaches the nozzle assemblies 3 via the lines 11. In this way, the additional medium is reused in the cycle until its content of non-separated foreign particles or dissolved gas makes it necessary to replace it.
The interconnection of a cooling device 6, shown schematically in FIG. 1, before a second admixture of a vaporous additive to the gas stream can also be carried out within a filter vessel itself. Such an apparatus is shown schematically in Fig. 2, wherein in the filter vessel 1, the gas entering at 2, mixed with the vaporized additional medium introduced through nozzle 3, flows through the first ionizer 4 and the first electrode system 5.
A cooling device 6 is installed behind the first electrode system 5; which ver sets the gas flow in a thermal state, which allows a repeated admixture of the additional medium as saturated vapor through the second nozzle arrangement 3 who can effectively. After the mixing and partial condensation of the additional medium in the gas, the same flows through the second ionizer 4 and a second electrode system 5 to the outlet connection 7.
The condensed and separated amounts of liquid additive medium can flow unhindered from the first and second electrode system 5 and the solid and liquid foreign particles continue through the downpipe 8 to the separator 9 for these foreign particles. The liquid to set medium is fed back to the steam generator 10 and fed in the vapor state via the lines 11 to the nozzles 3, thus forming a closed circuit.
Both in an apparatus with only one, as well as one with two or more filter vessels 1, a separate cooling device 6 can be dispensed with if the electrodes. or insulating parts of the respective first electrode system 5 are cooled sufficiently intensively, be it by means of cavities in which a coolant circulates, or in some other way.
In the apparatus according to FIGS. 1 and 2, the desired condensation of the vaporous additional medium in the gas is brought about by a sufficiently large temperature difference between the saturated vapor introduced and the gas. However, this is not the only method for bringing about rapid and intensive condensation, and any other method can also be used, for example also the expansion of the gas after mixing with the vaporous additive. An apparatus with, for example, expansion through a nozzle is shown in principle in FIG.
Here, the entrained solid and liquid foreign particles to be freed gas flows under pressure in the pipe 12 to a jet nozzle 13, where the additional medium as saturated vapor at the appropriate pressure via the openings of the annular pipe 14 is added to the gas on the high pressure side. The mixture then flows through the jet nozzle 13 and is expanded behind it, so that strong condensation of the additional medium takes place, with the solid and liquid foreign particles entrained by the gas serving as condensation nuclei and thus experiencing a spatial increase.
The gas, including the enlarged foreign particles, is then passed through the ionizer 4 and the electrode system 5 to the outlet connector 7. The separated amounts of liquid additional medium pass through the downpipe 8 to the separator 9, in order to remove the foreign particles contained in the additional medium, and the Piunpeinrichtinmg 15 to the steam generator 10. There the saturated steam is generated, which is via the line 11 to the ring tube 14 of the Jet nozzle 13 with which it is supplied necessary pressure.
Even with an embodiment of the apparatus according to FIG. 3, more than one filter vessel 1 can be connected in series, each of which has a jet nozzle 13 with an annular tube 14, an ionizer 4 and a separator 5. If necessary, a pressure generator is to be arranged between each two successive filter vessels 1 in order to let the gas flow through the respective subsequent jet nozzles 13 at the required speed.
Except for the method of condensation of the vaporous additional medium in the cooler gas stream and that of the adiabatic expansion of the mixture via a jet nozzle according to FIG. 3, any other treatment of the gas stream can be used during or after the introduction of the vaporous additive medium can be used, which leads to strong condensation of the additive medium that has already been introduced in a saturated state.
For example, after the additional medium has been introduced into the gas stream, there is also the possibility of introducing the mixture intermittently into the cylinders of a piston engine, expanding it there and then feeding it to the filter vessel with the ionizer and the separator; the desired condensation can also be brought about by such a periodic expansion. The mixture of vaporous additional medium with the gas stream at the same temperature and subsequent joint cooling of the mixture can also be used to condense the additional medium from the vapor phase.
For the design of the electrostatic filter provided in the Appa temperature, consisting of a radioactive ionizer and electrode system, other related patents of the applicant, z. B. the swiss. See Patent Nos. 280824, 292598 and 289483.
Furthermore, a particularly useful embodiment of the separator is shown in Fig. 4 in longitudinal section and in Fig. 5 in On looks from above. After the addition of the vaporous additional medium and its condensation, the gas to be freed from entrained foreign particles flows in the direction of the arrows 16 in the filter vessel 17 first through the ionizer chamber 4, which is only indicated in FIG. 4, and then reaches the separator,
which here consists for example of four concentrically arranged tubes 18 made of electrical insulating material, whereby three annular and concentric spaces are formed in which the electrodes 19 are located. These are corrugated tube-shaped structures made of metal wire mesh, metal mesh or similar material and have a structure that enables the gas flow 16 to pass through the three concentric intermediate grooves in a predominantly axial direction, whereby on the one hand a sufficiently low flow resistance is maintained,
on the other hand, the closest possible contact between the flowing gas and the electrode metal must be ensured. As indicated schematically in Fig. 5, the metallic boiler shell 17 and the metal coating 20 are within the middle insulating tube 18 and the middle of the three concentric electrodes 19 on one pole of a (DC voltage source 21, the other pole of which is connected to the other two electrodes 19 As a result, an electric field is generated in the three spaces through which the gas flows, with field lines which are directed essentially transversely to the gas flow.
A deflecting force is exerted by this electric field on the foreign particles carried along by the gas flow and electrically charged in the ionizer room 4, which are enlarged by accumulated condensation particles or are contained in them. This force acts on the metallic electrodes depending on the polarity of the particle charge 19 or on the walls of the insulating tubes 18 is directed.
The foreign particles migrate in this direction and precipitate on the mentioned components 18 and 19, where the condensation particles form a liquid film that runs along the walls 18 and through the pores of the electrodes 19 down, the separated foreign particles with it leading.
<Depending on the type of foreign particles to be removed from the gas flow and the prevailing flow velocity, several separators of the type shown in Fig. 4 and 5 are arranged one behind the other in the same filter vessel; if necessary, a further ionizer 4 is interposed.
By suitably designing the insulating tubes 18 and the voltage supply lines to the electrodes 19, such reliable insulation can be achieved between the electrodes 19 that substances that can be considered electrical semiconductors or conductors in a liquid state can also be used as the additional vapor medium. If the amount of additional medium deposited is not too large, the field distortions in the area of the electrodes caused by this do not have a disadvantageous effect on the separation effect of the electrostatic precipitator.
The separator according to FIGS. 4 and 5 can also be constructed in such a way that the concentrically arranged tubes 18 are made of metal, serve as electrodes and, accordingly, with them. the voltage source 21 are connected, while the corrugated tubular structure 19 made of electrically non-conductive 11Y material. exist or be omitted entirely.
To cool the gas stream, it is possible to make the tubes 18 of the separator according to FIGS. 4 and 5 hollow and to pass a coolant through these hollow spaces. In all cases, an additional electrical field running predominantly transversely to the direction of flow of the gas can also be generated in the ionizer 4, as a result of which the electrical charge of the foreign particles can be increased.