CH333902A - Device for unipolar particle charging - Google Patents

Device for unipolar particle charging

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CH333902A
CH333902A CH333902DA CH333902A CH 333902 A CH333902 A CH 333902A CH 333902D A CH333902D A CH 333902DA CH 333902 A CH333902 A CH 333902A
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radioactive preparation
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Holger Dr Lueder
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Holger Dr Lueder
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/38Particle charging or ionising stations, e.g. using electric discharge, radioactive radiation or flames

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  • Electrostatic Separation (AREA)

Description

  

  Einrichtung zur unipolaren     Teilchenaufladung       Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein  richtung zur unipolaren     Aufladung    der in  einem durch einen Schacht. strömenden Gas  suspendierten Teilchen mit Hilfe eines radio  aktiven Präparates.

   Sie besteht. darin, dass  das radioaktive Präparat eine das Mehrfache  der Reichweite seiner ionisierenden Strahlen  betragende     Längserstreekung    besitzt und im  wesentlichen senkrecht zur Gasströmung im  Schacht angeordnet ist und dass zwischen  einer mindestens zum Teil durch das radio  aktive Präparat gebildeten ersten Elektrode  und mindestens einer zweiten Elektrode,     wel-          ehe    dieser in Richtung der Gasströmung nach  geschaltet ist, ein elektrostatisches Feld  (Längsfeld) sich erstreckt.  



  Eine derartige Einrichtung benötigt man  beispielsweise bei Elektrofiltern, in denen die  aufgeladenen Teilchen anschliessend in einem  elektrostatischen Feld aus ihrer ursprüngli  chen Bahn abgelenkt und auf einer     Abschei-          derelektrode    niedergeschlagen werden. Das  Ziel bei derartigen Einrichtungen ist es, dass  möglichst alle den     lonisator    verlassenden  Teilchen - seien es Staubpartikel oder     Flüs-          sigkeitströpfehen    - elektrisch unipolar bis  nahezu     zur    Sättigung aufgeladen sind.  



  Bisher ist für diesen Zweck in der Technik  hauptsächlich die     Coronaentladung    an Sprüh  spitzen oder     -drähten    ausgenutzt worden. Die  sem Verfahren haften jedoch verschiedene  Mängel an. In der     Coronaentladung    wird das  Gas chemisch verändert; in der Luft ent-    stehen beispielsweise Ozon und Stickoxyd, so  dass dieses Verfahren wegen der störenden       Beiprodulte    in vielen Fällen nur bedingt oder  gar nicht anwendbar ist. Weiterhin haben  die Ionen. von ihrem Entstehungsort in der  Nähe der Sprühelektroden bis zur Gegenelek  trode einen langen Weg, auf welchem sich  Gasmoleküle an die Ionen anlagern und sie  dadurch schwerer beweglich und zum Auf  laden der im Gas suspendierten Teilchen un  geeigneter machen.

   Ausserdem erfordert die       Coronaentladung    eine sehr hohe Gleichspan  nung und verhältnismässig grosse Gleich  ströme, was eine Gefährdung für das Bedie  nungspersonal darstellt. Schliesslich ist die  Gefahr einer Entzündung brennbarer Gase bei       Coronaentladungen    sehr gross.  



  Deshalb sind schon verschiedene Versuche  unternommen worden, radioaktive Präparate  zur     Ionenerzeugung    heranzuziehen. Hier gibt  es eine ganze Reihe von Vorschlägen, nach  welchen die Ionen verschiedenen Vorzeichens  zur Beladung der Teilchen verwendet wer  den, 'so dass eine anschliessende     Abscheidung     auf beiden Elektroden eines elektrostatischen  Feldes erfolgt. Allerdings ist die Wirksamkeit  dieser Einrichtungen sehr gering, da ein  grosser Teil der Ionen durch     Rekombination     v     erlorengeht    und auch bereits aufgeladene  Teilchen durch Ionen entgegengesetzten Vor  zeichens wieder entladen werden können.  



  Um zu einer unipolaren     Aufladung        zit    ge  langen, hat man eine     Ionenanstauung    vor-      geschlagen, die dadurch bewirkt werden sollte,  dass man die im Gas erzeugten Ionen des einen  Vorzeichens schnell auf eine verhältnismässig  weit von dem radioaktiven Präparat ent  fernte Elektrode absaugte und die Ionen des  andern Vorzeichens in einem homogenen elek  trostatischen Feld gegen die     Strömungsrich-          tung    des Gases wandern liess. Da es sich jedoch  bei den angestauten Ionen um  alte  Ionen  handelt, die sieh mit Gasmolekülen beladen  haben und schwer beweglich sind, eignen sie  sich schlecht für die unipolare     Aufladung    der  Teilchen.  



  Wenn man eine unipolare     Aufladung    der  Teilchen erreichen will, muss man zunächst  ganz klare Vorstellungen über die der Teil  chenbeladung zugrunde liegenden physikali  schen Vorgänge besitzen. Werden in einem  elektrostatischen Feld Ionen erzeugt, so wan  dern die Ionen unterschiedlichen Vorzeichens  jeweils in Richtung auf eine der beiden Feld  elektroden. In der Nähe jeder der Elektroden  ergibt sich ein Überschuss der Ionen eines  Vorzeichens, und zwischen den Elektroden  befindet sich eine Fläche, welche von ebenso  vielen positiven wie negativen Ionen durch  setzt wird. Nimmt man ein homogenes elektro  statisches Feld an, welches vollkommen gleich  mässig ionisiert     wird,    dann liegt diese Fläche  genau in der Mitte     zwischen    den beiden Feld  elektroden.  



  Es kommt nun darauf an, die aufzula  denden Teilchen entweder nur dort entlang  zuleiten, wo ein     Übergchuss    an Ionen des ge  wünschten Vorzeichens herrscht, oder sie so  zu führen, dass sie sich unmittelbar vor dein  Verlassendes Feldraumes so lange in einem  Bereich von Ionen     vorwiegend    des gewünsch  ten Vorzeichens befinden, dass eine mög  licherweise zuvor erfolgte     Aufladung    der  Teilchen im entgegengesetzten Sinn bis zur  Sättigung wieder rückgängig gemacht wird  und eine Rufladung im gewünschten Sinn bis  nahe zur Sättigung erfolgt.

   Gänzlich verfehlt       wär    es beispielsweise, die Trennfläche zwi  schen positivem und negativem     Raumladungs-          bereich    in Strömungsrichtung zu stellen, weil  dann nicht nur die Partikel eine verschiedene    Ladung erhalten, sondern ein Teil von ihnen  ungeladen die Einrichtung     verlässt.    Der Er  findung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,  den Strahlungsbereich des die Ionisation     b(,-          wirkenden    radioaktiven Präparates und das  überlagerte elektrostatische Feld so auszubil  den und einander zuzuordnen,

   dass der Be  reich mit einem     Überschuss    an Ionen des ge  wünschten Vorzeichens den ganzen     Strii-          mungsquerschnitt    erfüllt und möglichst gross  wird bzw. umgekehrt der überwiegend Ionen  falschen Vorzeichens aufweisende Bereich  möglichst klein wird und dem erstgenannten  Bereich in der Gasströmung vorgelagert ist.  



  Die grundlegende Erkenntnis besteht in  diesem Zusammenhang darin,     da.ss    für diesen  Zweck in erster Linie ein radioaktives Prä  parat in Frage kommt, bei welchem die Dichte  der durch dessen Strahlung bewirkten Ioni  sation zum Präparat hin stark zunimmt.  Von der Form her gilt dies - wenn man von  dem wegen seiner geringen Gesamtstrahlung  technisch unbrauchbaren  Punkt - oder  Ku  gelstrahler  absieht - vornehmlich von einem   Zylinderstrahler . Von der Strahlungsart  her sind     Beta-Strahlen    besonders geeignet,  weil die Zahl der von ihnen erzeugten Ionen  pro Wegeinheit zum radioaktiven Präparat  hin exponentiell zunimmt.

   Die Ionen falschen  Vorzeichens können am     schnellsten    beseitigt  werden, wenn das radioaktive Präparat selbst  wenigstens einen Teil der ersten Elektrode  des elektrostatischen Feldes bildet. Mindestens  eine weitere Elektrode muss dann noch in  Strömungsrichtung des Gases der ersten Elek  trode nachgeschaltet sein, damit die Teilchen  vor dem Austritt aus dem Feldraum in der       gewünschten    Weise unipolar aufgeladen wer  den können.  



       Ausführungsbeispiele    der     Erfindung    er  geben sich aus der nachfolgenden Beschrei  bung im Zusammenhang mit     der        Zeichnung.     Hierin zeigen in schematischer     Darstellung:          Fig.    1 einen Längsschnitt. durch einen  Sehacht, bei welchem der     Strahlung:

  sbereieli     und das diesem überlagerte elektrostatische  Feld Zylinderform haben,           Fig.2    einen Querschnitt durch eine Aus  führungsform der erfindungsgemässen Ein  richtung,       Fig.    3 einen Längsschnitt. im wesentlichen       gemäss    der Linie     A-A    in     Fig.2,          Fi-.4    einen Längsschnitt durch ein an  deres Ausführungsbeispiel der Erfindung,       Fig.5    einen     Lä.ngssehnitt    durch ein wei  teres Ausführungsbeispiel der Erfindung,       Fig.6    eine Form des radioaktiven     Prä-          parates,

            Fig.7    eine weitere Form des radioaktiven  Präparates,       Fig.8    eine aus mehreren Ringschächten       zusammengesetzte    Einrichtung, die in axialer  Richtung durchströmt wird,       Fig.9    eine Einrichtung, bei welcher der  Schacht die Form einer archimedischen Spi  rale besitzt, und       Fig.10    eine Einrichtung, bei welcher Ring  schächte in radialer Richtung durchströmt  werden.  



       L    m den Erfindungsgedanken näher zu er  läutern, ist. in     Fig.    1 ein Ausführungsbeispiel       dargestellt,    bei welchem die physikalischen  Vorgänge leicht theoretisch nachprüfbar sind  und welches mit geringfügigen Änderungen  auch in der Praxis Verwendung finden kann.  Das die     aufzuladenden    Teilchen enthaltende  Gas strömt in Pfeilrichtung durch einen aus  den isolierten Wänden 1 und ? bestehenden  Schacht 3. In der Mitte des Schachtes ist  ein radioaktives Präparat in Form eines nach  allen Richtungen Strahlen emittierenden  Drahtes 4 angeordnet.

   Konzentrisch um diesen  Draht     verläuft    ein     zylinderförmiges,    für das    Gas durchlässiges Gitter 5, welches gegenüber  dem Draht 4 eine zum Beispiel negative Span  nung besitzt. Die Anordnung ist so getroffen,  dass die Reichweite R der ionisierenden Strah  len etwa     mit    dem Radius     r"    des elektrosta  tischen Zylinderfeldes übereinstimmt.  



  Unter der vereinfachenden Voraussetzung,  dass die ionisierenden Strahlen den radio  aktiven Draht als geradlinige Strahlen ver  lassen und jeder Strahl auf seinem Wege über  all die gleiche Anzahl z von     Ionenpaaren    pro  Wegelement erzeugt, ist die     Ionisierung,    das  heisst die Zahl der pro Volumen- und Zeit  einheit neu gebildeten     Ionenpaare    im Ab  stand r ( <  R) von der Drahtachse  
EMI0003.0028     
    Hierbei ist N die Anzahl der pro Zeit-     und          Drabtlängseinheit    in die     Raumwinkeleinheit     emittierten ionisierenden Strahlen, R deren  Reichweite und O = Man erkennt deutlich,

    dass der Zylinderstrahler
EMI0003.0032  
   eine     Ionisations-          dichte    erzeugt, die nicht nur proportional
EMI0003.0035  
    sondern wegen der begrenzten Reichweite der  radioaktiven Strahlen in stärkerem Masse,  nämlich proportional     arc        cos   
EMI0003.0038  
   abnimmt.  



  Unter     Vernachlässigung   
EMI0003.0040  
   einer     lonenrekom-          bination    berechnet sich     daraus    die für die  Teilchenbeladung massgebende Differenz der       Sättigungsstromdichten    der vom Draht weg  wandernden Ionen und der zum Draht wan  dernden Ionen des umgekehrten Vorzeichens  zu  
EMI0003.0045     
    wobei e die Ladung der Ionen,     @"    =
EMI0003.0047  
   und     r"     etwa gleich der halben Schachtbreite ist.  



  Man erkennt aus dieser Gleichung, dass  in unmittelbarer     bähe    des Drahtes die Strom  dichte negativ ist, das heisst, der Einfluss der  auf den Draht zuströmenden Ionen überwiegt  und die Teilchen hier demzufolge umgekehrt    aufgeladen werden als ausserhalb eines den  Draht konzentrisch umgebenden Zylinders,  dessen Radius für r" = R durch     r1        =,0,37    R  gegeben ist.

   Verwendet man ein radioaktives  Präparat, welches lediglich     Beta-Strahlen    aus  sendet, beispielsweise also     Tritium,    mit wel  chem eine     Zirkonsehicht    auf einem Draht  beladen sein kann, dann schrumpft der     durch         den Radius     r1    bestimmte Bereich, in welchem  die Ionen falschen Vorzeichens überwiegen,  noch weiter zusammen.  



  Da nun die im Gasstrom suspendierten  Teilchen nur zu einem kleinen Teil den Zy  linder vom Radius     r1    durchqueren und auch  diese sich in diesem Zylinder nur eine Zeit  spanne aufhalten, die relativ klein ist gegen  über der     Verweilzeit    im zylindrischen Ring  mit     r"   <I>= R</I> als Aussen- und     r1    als Innenhalb  messer, werden praktisch alle den Schacht  durchströmenden Teilchen wie im     Cot.rell-          Rohr    unipolar mit Ladungen vom Vorzeichen  des     Ionisators    versehen.

   Die     Aufladung    ist  mithin dem Vorzeichen nach die gleiche wie  bei der     Corona-Entladung,    obwohl im ganzen  Raum des Zylinders vom Radius R an jeder  Stelle positive und negative Ionen in glei  cher Anzahl erzeugt werden. Aber gerade weil  im ganzen     Beladungsraum     junge  Ionen  für die     Teilchenaufladung    zur Verfügung  stehen, werden die Teilchen sehr viel schnel  ler aufgeladen als mit den Ionen der     Corona-          Entladung,    die hierfür den ganzen Weg vom  Sprühdraht bis zum Teilchen zurücklegen  müssen.

   Aus diesem Grunde arbeitet die er  findungsgemässe Einrichtung auch sehr viel  ökonomischer, das heisst mit erheblich ge  ringeren Stromdichten, und die suspendier  ten Teilchen werden in sehr viel kürzerer Zeit,  das heisst bei erheblich grösserer Strömungs  geschwindigkeit nahezu bis zur Sättigung  aufgeladen.  



  Selbstverständlich muss die Radioaktivität  des Präparates so gross sein, dass die     Sätti-          gungsstromdiehte    in dem Raum ausserhalb  des Zylinders vom Radius     r-1    ausreicht, um  die Ladung, die ein Teilchen innerhalb dieses  Zylinders erhalten hat, wieder zu neutrali  sieren und das Teilchen mit dem gewünschten  Vorzeichen bis zur Sättigung aufzuladen.

    Auch in diesem Zusammenhang ist die Ver  wendung von     Tritium,    welches beispielsweise  in einer Metallschicht absorbiert sein kann,  von grossem Vorteil, da     Tritium    keine     Gamma-          Strahlen    emittiert und da die Reichweite der  emittierten     Beta-Strahlen    nur 0,8 cm beträgt,  so dass auch bei Anwendung grosser Bele-         gungsdichten    und langer Drähte eine     Strali-          lungsgefalir    nicht gegeben ist.

   Unter Reich  weite versteht man bekanntlich diejenige  Strecke, nach welcher     Korpuskularstrahlen          (ziun.    Beispiel     Alpha-Strahlen)    im Mittel ihre  gesamte     Energie    verloren haben, bzw. nach  welcher Strahlen, die beim Durchgang durch  Materie eine     exponentielle    oder ähnliche In  tensitätsabnahme zeigen (zum Beispiel     Beta-          Strahlen),    nur noch
EMI0004.0033  
   ihrer ursprünglichen  Intensität. besitzen.  



  In     Fig.    ? und 3 ist. ein Ausführungsbei  spiel dargestellt, welches wegen seines ein  fachen Aufbaus besonders leicht herzustellen  ist. Der Schacht 7 wird von den beiden aus  leitfähigem Material bestehenden Wänden 8  und 9     begrenzt.    In den<U>W</U>eg des Gases sind  die beiden Metallgitter 10 und 11 geschaltet,       zwischen    denen sieh das radioaktive Präparat  12 befindet.

   Zwischen der durch das Prä  parat 12 gebildeten ersten Elektrode und     der     durch die     Sehaehtwände    8 und 9 und die  Gitter 10 und 11 gebildeten zweiten Elektrode  lieg: die     Gleiehspannungsquelle    13, so     da.ss     ein einem Zylinderfeld ähnelndes elektro  statisches Gesamtfeld entsteht, dessen Achse  von dem radioaktiven Präparat eingenommen  ist und welches sich aus Längsfeldern - bei  denen die Feldlinien im Mittel etwa in bzw.

    gegen die Richtung des strömenden Gases  verlaufen - zwischen dem Präparat 12 und  dem Gitter 10 bzw. 11 und     Querfeldern      bei denen die Feldlinien im Mittel etwa in  einer senkrecht zur Gasströmung stehenden  Richtung verlaufen - zwischen dem Präparat  und den Schachtwänden 8 bzw. 9 zusammen  setzt. Insbesondere in der näheren Umgebung  des Präparates 12' ergeben sich gegenüber  der Feldverteilung in     Fig.    1 kaum Unter  schiede, so dass die dort untersuchten Ver  hältnisse auch für das in den     Fig.2    und 3  dargestellte Ausführungsbeispiel gelten.  



  Eine weitere Möglichkeit, den Einfluss der  Zone mit der Raumladung falschen Vorzei  chens zu verringern, besteht darin, konzen  trisch um das radioaktive Präparat eine weit  maschige     Hilfselektrode,    hier eine Draht-      spirale 14, in einem im Vergleich     zur    Reich  weite der radioaktiven Strahlung recht klei  nen Abstand anzuordnen.

   Diese Hilfselek  trode besitzt das gleiche Potential, wie das  Präparat 12 oder ein Potential, das sich höch  stens geringfügig im Sinne des     Potentialv    er  la.ufs des elektrostatischen Feldes von dem  jenigen des Präparates 12 unterscheidet.     Diese          I3ilfselektrode    saugt die Ionen falschen Vor  zeichens sehr rasch auf, lässt aber doch das       elektrostatische    Feld genügend stark durch  greifen, um die innerhalb der Drahtspirale       erzeugten    Ionen des     gewünschten    Vorzeichens  in den Raum ausserhalb der Spirale zu trans  portieren.  



  In     Fig.l    ist ein weiteres Ausführungs  beispiel der erfindungsgemässen Einrichtung  dargestellt. Hier wird der Schacht 16 von       den    beiden Wänden 17 und 18 begrenzt, die  den elektrischen Strom nur sehr schwach  leiten. Das die aufzuladenden Teilchen ent  haltende Gas durchströmt beim Eintritt in  den Sehacht eine Gitterelektrode 19 und beim  Austritt aus dem Schacht eine Gitterelektrode  20. Im Schacht ist. das radioaktive Präparat  21, dessen Längserstreckung ein Mehrfaches  der Reichweite seiner ionisierenden Strahlen  beträgt, senkrecht zur     Gasströmung    angeord  net. Das radioaktive Präparat. wird an seinen  Enden gehalten und ist über die Leitung 22  mit der     Gleichspannungsquelle    23 verbunden.

    In Höhe des als erste Elektrode dienenden  Präparates 21 sind die Schachtwände 17 und  18 mit im Vergleich zur Schachtbreite schma  len     Elektrodenbändern    24 und     2'5    belegt, die  als Zusatzelektroden wirken und ein Poten  tial gegenüber dem radioaktiven Präparat be  sitzen. Ihr Potential wird an einer Zwischen  stufe 26 der     Gleichspannungsquelle    23 abge  griffen, so dass sie einen geringeren Span  nungSunterschied gegenüber dem Präparat 21  besitzen als die beiden Gitterelektroden 19  und 20.  



  Auch in diesem Fall ergibt sich in der  Nähe des radioaktiven Präparates ein zylin  drisches Feld, für das die gleichen Überle  gungen wie bei der Anordnung in     Fig.    1 gel  ten. Hinzu kommt aber, dass das durch die    Gitterelektroden 19 und 2Ö     bewirkte    Längs  feld verhältnismässig weit in Strömungsrich  tung     auseinandergezogen    werden kann, so dass  sich eine besonders günstige räumliche Ver  teilung der für die     Aufladung    nützlichen  Ionen ergibt  Während in den bisherigen Ausführungs  beispielen dem Strahlungsfeld ein zylinder  ähnliches elektrostatisches Feld überlagert  war,

   bedient man sich in dem Ausführungs  beispiel der     Fig.        ä    eines homogenen elektro  statischen Feldes. Der Schacht 27 erstreckt  sich     zwischen    zwei Wänden 28     und    29 aus  einem Material, das den     elektrischen    Strom  nur sehr schwach leitet. Das radioaktive Prä  parat     3@0    hat die Form eines schmalen, ledig  lich nach der     Leeseite    strahlenden Bandes,  welches auf der ersten Gitterelektrode 31 auf  gebracht ist. Der Schacht wird an der Aus  trittsseite durch eine zweite Gitterelektrode  32 abgeschlossen, welche gegenüber der ersten  Gitterelektrode 31 eine Spannung besitzt.  



  Es lässt sich zeigen, dass sich unmittelbar  leewärts des     Critters    31 nur eine verhältnis  mässig dünne     Raiunladungsschicht    falschen  Vorzeichens     befindet.    Dies ist dadurch zu  erklären, dass nicht alle Ionen     auf    das radio  aktive Band 30 zuwandern, sondern sofort  von dem Gitter 31 aufgenommen werden. Lee  wärts dieser     Raumladungsschicht    falschen  Vorzeichens ergibt sich ein mindestens zehn  fach tieferer Raum, in welchem die Ionen  des     gewünschten    Vorzeichens überwiegen.

    Da die     Aufenthaltsdauer    der Teilchen in  diesem Raum demnach mindestens zehnmal  länger ist, nehmen auch bei dieser Anord  nung praktisch alle Teilchen Ladungen vom  Vorzeichen des     radioaktiven    Bandes an. Beim  homogenen elektrischen Feld liegen die Ver  hältnisse insofern besonders günstig, als die  ses Feld weit über die Reichweite der ioni  sierenden Strahlen hinaus erstreckt werden  kann und so die Aufenthaltsdauer der Teil  chen im     Ionenstrom    mit Ionen des gewünsch  ten Vorzeichens gegenüber der Aufenthalts  dauer in der der Gitterelektrode 31 benach  barten Raumladung vom umgekehrten Vor  zeichen noch weiter verlängert werden kann.

        Die Wände     2!8    und 29 können beispiels  weise aus Gas oder     Kunststoff    bestehen, das  nötigenfalls auf der innern Oberfläche durch       Bedampfung    mit einer halbleitenden Schicht  schwachleitend gemacht ist. Damit auch in  der Nähe der Schachtwände ein homogenes  Feld entsteht, muss die Gitterelektrode 31  und die Gegenelektrode 32 in möglichst gutem  Kontakt mit den Wänden 28 und 29 stehen,  was durch eine     Metallisierung    oder     Graphi-          tierung        der    Berührungsstellen erreicht wer  den kann.  



  Wie auch beim zylinderähnlichen Feld  kann man beim homogenen Feld den Einfluss  der Zone mit der Raumladung falschen Vor  zeichens durch eine Hilfselektrode in Form  eines weitmaschigen Gitters 33 verringern.  Auch in diesem Fall erhält die Hilfselektrode  33 ein Potential, welches sieh höchstens  geringfügig im Sinne des Potentialverlaufs  des elektrostatischen Feldes von demjenigen  der ersten Elektrode 31 unterscheidet.  



  Es genügt in jedem Fall, wenn das vor  zugsweise in der Mittelebene des Schachtes  angeordnete radioaktive Präparat wenigstens  auf der     Leeseite    in einem etwa     halbzylinder-          förmigen    Bereich Ionen erzeugt.

   Unter Um  ständen kann es jedoch von Vorteil sein, die  Einrichtung auf der, Luv-     und        Leeseite    des  radioaktiven     Präparates        symmetrisch    auszu  bilden, das heisst also, wie es in den     Fig.1     bis 4 angenommen ist, das Präparat sowohl  leewärts wie     luvwärts    strahlen und das elek  trostatische Längsfeld ebenfalls in beiden  Richtungen wirken     zu    lassen.

   In diesem Fall  sind nämlich die Teilchen schon im richtigen       Sinne    aufgeladen, wenn sie in den kleinen  Bereich der Raumladung falschen Vorzei  chens gelangen, so dass die Teilchen dort erst  wieder entladen werden müssten, bevor sie mit  dem falschen Vorzeichen aufgeladen werden  können, wodurch der Einfluss dieses stören  den     Raumladungsbereichs    noch weiter ver  mindert wird.  



  Das radioaktive Präparat kann die     Form     eines Drahtes mit beliebigem Querschnitt be  sitzen, der nach allen Seiten ionisierende  Strahlen emittiert. Ans Herstellungsgründen    ist es jedoch einfacher, dem radioaktiven Prä  parat die Form eines schmalen Bandes zu  geben, welches im wesentlichen nur auf einer  Seite mit einer radioaktiven Schicht belegt  ist (vgl. das Band 30 in     Fig.5).     



  Gemäss     Fig.    6 kann das schmale Band  auch in Form einer Sehraube 34 mit der  radioaktiven Schiebt nach aussen um einen  Draht 35 gewickelt sein. Auf diese Weise  kann die Auffangfläche für die Ionen fal  schen     Vorzeichens    und damit die Wirksamkeit  der Ionen vom Vorzeichen     des    radioaktiven  Präparates auch beim zylinderförmigen elek  trostatischen Feld     vergrössert    werden.  



  In     Fig.    7 ist. ein in sich     verdralltes    schma  les Band 36 dargestellt, welches die radio  aktive Schicht 37 nur auf einer Seite zu  tragen     braucht.    In den Fällen der     Fia.        (i     und 7 erhält das Strahlungsfeld nicht nur  einen Gradienten in radialer, sondern auch  einen Gradienten in     lon;itudinaler        R.iehtun-,     was     ziu    einer Verkleinerung des Scheide  radius     r1    zwischen positiver und negativer       Teilchenaufladung    führt..  



  Die radioaktive Schicht muss nicht unbe  dingt. zur wirksamen, das heisst Ionen absau  genden Oberfläche der ersten Elektrode ge  hören, wenn im übrigen eine genügend grosse  wirksame     Elektrodenoberfläehe    vorhanden ist.  Es ist. dabei aber zu beachten, dass eine elek  trische Verbindung zwischen der Strahlungs  quelle und der eigentlichen Elektrode besteht,  da sonst eine das elektrostatische Feld be  einflussende Ladung auf der radioaktiven  Schicht auftritt.  



  Besondere Beachtung ist. der Halterung  des radioaktiven Präparates zu widmen. Wenn  diese Halterung in Strömungsrichtung ver  läuft, muss sie die     Teilchenaufladung    un  günstig     beeinflussen,    ähnlich wie es bei der  Aufbringung des Präparates auf ein parallel  zu den Schachtwänden gehaltenes Blech oder  auf die Schachtwände selbst der Fall ist,  weil unter diesen Umständen die Trennungs  fläche zwischen positiver und negativer Raum  ladung in die Strömungsrichtung gestellt ist  und daher in einer schmalen Zone der Strö  mung die suspendierten Teileben praktisch      überhaupt nicht aufgeladen werden.

   Es ist  deshalb zweckmässig, dass radioaktive Präpa  rat - wenn man es nicht, wie in     Fig.1    an  seinen Enden befestigen kann, oder wenn es  nicht möglich ist, die Halterungen in nicht  störender Weise auf der     Luvseite    des Prä  parates anzuordnen - durch dünne Drähte  zu halten, die wenigstens in     Präparatnähe     senkrecht zur Strömungsrichtung des Gases  verlaufen.  



  Um dem die Teilchen enthaltenden Gas  strom einen grösseren     Durchströmquerschnitt     zu bieten, kann man mehrere     Einriehtungen          gemäss    den     Fig.    3, 4 oder 5 seitlich aneinander  fügen, wobei dann eine Schachtwand gleich  zeitig zur Begrenzung zweier aneinander gren  zender Schächte dient.

   Zweckmässig ist es  jedoch, die Schächte nicht mit planparalle  len Wänden, sondern mit     zylindrisehen    Wän  den - also mit ringförmigem Querschnitt in  einer die Elektrode enthaltenden Ebene   auszuführen und dann mehrere Schächte kon  zentrisch     ineinanderzustecken.    Man gelangt  dann zu einer in     Fig.8    dargestellten Ein  richtung, bei welcher die drei Schächte<B>33,</B>  39 und 40 in axialer Richtung vom Gas durch  strömt werden. Einige der Schachtwände 41  dienen zur Begrenzung je zweier Schächte.  Auch das radioaktive Präparat 42 besitzt  jeweils Ringform und ist mit nicht darge  stellten Halterungen in gleichem Abstand  von zwei benachbarten Schachtwänden ge  halten.  



  Eine andere Möglichkeit. zur Vergrösse  rung des Strömungsquerschnittes zeigt.     Fig.    9.  Hier ist ein Schacht 43 durch Aufwinden  einer einzigen Schachtwand 44 in Form einer  archimedischen Spirale gebildet. Eine solche       Anordnung    benötigt auch nur einen einzigen  radioaktiven Draht 45 und ist daher unter  Umständen in fahr     ikatorischer    Hinsicht von  Vorteil. Die Halterungen für den Draht 46  können hierbei in axialer Richtung auf der       Luvseite    an den Draht anschliessen.  



  Es ist auch möglich, einen einzelnen  Schacht 46 durch zwei parallel gestellte,  ebene     Ringscheiben-wände    47 zu bilden. Das  radioaktive Präparat erhält hierbei wiederum    die Form eines Drahtringes 48, dessen Ebene  in der Schachtmitte liegt und dessen Achse  mit der     Symmetrieachse    des Schachtes zu  sammenfällt. Das Gas strömt hierbei in ra  dialer Richtung entweder nach innen, wie es  die Pfeile andeuten, oder nach aussen.

   In  diesem Ausführungsbeispiel ist der Schacht  in ähnlicher Weise wie der Schacht der     Fig.    4  ausgerüstet, das heisst in Höhe des radio  aktiven Präparates 48 verlaufen schmale       Elektrodenbänder    49 und 50 und der Schacht  wird durch eine Gitterelektrode 51 abge  schlossen, die in diesem Fall die Form eines  Zylinders hat.  



  Um grössere Strömungsquerschnitte zu er  zielen, können mehrere dieser Schächte derart       aufeinandergesetzt    werden, dass ein ringzylin  drischer Körper entsteht, dessen Wandstärke  durch die     Sehachttiefe    und dessen Höhe     durch     die Zahl der     aneinandergefügten    Schächte  gegeben ist.     Aueh    hierbei können wieder  Schachtwände eingespart werden, da stets  zwei     aneinandergrenzende    Schächte eine ge  meinsame     Schaehtwand    besitzen. In dem Aus  führungsbeispiel der     Fig.10    sind vier der  artige Schächte zu einem ringzylindrischen  Körper zusammengesetzt, die einen gemein  samen Austritt 5\? besitzen.

    



  Mit diesen Ausführungsbeispielen ist selbst  verständlich die Fülle der Anwendungsmög  lichkeiten noch nicht erschöpft. Beispielsweise  benötigt man zur Errichtung des elektrosta  tischen Längsfeldes nicht immer eine nach  geschaltete Gitterelektrode. In vielen Fällen  genügt ein beliebig geformter     Elektroden-          körper,    der ein entsprechendes Potential ge  genüber dem radioaktiven Präparat besitzt.  Unter Umständen reicht es beispielsweise aus,  die als Elektroden dienenden Schachtwände  genügend weit in Strömungsrichtung vorzu  ziehen. Mit besonderem Vorteil kann man  aber hierfür Teile einer Elektrode eines nach  geschalteten     Abscheidersystems    verwenden.



  Device for unipolar particle charging The invention relates to a device for unipolar charging of the in one through a shaft. flowing gas suspended particles with the help of a radioactive preparation.

   She consists. in that the radioactive preparation has a length that is several times the range of its ionizing radiation and is arranged essentially perpendicular to the gas flow in the shaft and that between a first electrode formed at least in part by the radioactive preparation and at least one second electrode, Before this is connected in the direction of the gas flow, an electrostatic field (longitudinal field) extends.



  Such a device is required, for example, with electrostatic precipitators in which the charged particles are then deflected from their original path in an electrostatic field and deposited on a separating electrode. The aim of such devices is that as far as possible all the particles leaving the ionizer - be they dust particles or liquid droplets - are electrically charged in a unipolar manner to almost saturation.



  So far, the corona discharge on spray tips or wires has mainly been used for this purpose in technology. However, there are several shortcomings in this method. The gas is chemically changed in the corona discharge; In the air, for example, ozone and nitrogen oxide are produced, so that this process can only be used to a limited extent or not at all in many cases because of the disruptive additional modules. Furthermore, the ions have. From the point of origin near the spray electrodes to the counter electrode there is a long way on which gas molecules attach to the ions, making them more difficult to move and unsuitable for charging the particles suspended in the gas.

   In addition, the corona discharge requires a very high DC voltage and relatively large DC currents, which is a hazard for the operating personnel. After all, the risk of inflammable gases igniting in the event of corona discharges is very high.



  Therefore, various attempts have been made to use radioactive preparations to generate ions. There is a whole series of proposals according to which the ions of different signs are used to charge the particles, so that a subsequent deposition takes place on both electrodes of an electrostatic field. However, the effectiveness of these devices is very low, since a large part of the ions is lost through recombination and even already charged particles can be discharged again by ions of opposite signs.



  In order to achieve a unipolar charge, an ion accumulation has been proposed, which should be brought about by quickly sucking off the ions of the one sign generated in the gas onto an electrode relatively far away from the radioactive preparation and the ions of the with a different sign in a homogeneous electrostatic field against the direction of flow of the gas. However, since the accumulated ions are old ions that are loaded with gas molecules and are difficult to move, they are poorly suited for the unipolar charging of the particles.



  If one wants to achieve a unipolar charge of the particles, one must first have very clear ideas about the physical processes on which the particle charge is based. If ions are generated in an electrostatic field, the ions of different signs wander in the direction of one of the two field electrodes. In the vicinity of each of the electrodes there is an excess of ions of a sign, and between the electrodes there is an area which is penetrated by as many positive as negative ions. Assuming a homogeneous electrostatic field, which is ionized completely evenly, then this area is exactly in the middle between the two field electrodes.



  It is now a matter of either guiding the particles to be charged along where there is an excess of ions of the desired sign, or of guiding them in such a way that they are in a range of ions, predominantly of the field, immediately before you leave the field space The desired sign is that any previously carried out charging of the particles in the opposite direction up to saturation is reversed and a call charge takes place in the desired direction up to near saturation.

   It would be completely wrong, for example, to place the interface between the positive and negative space charge area in the direction of flow, because then not only do the particles receive a different charge, but some of them leave the facility uncharged. The invention is therefore based on the task of training the radiation range of the radioactive preparation acting on the ionization b (, - and the superimposed electrostatic field and assigning them to one another,

   that the area with an excess of ions of the desired sign fills the entire flow cross-section and becomes as large as possible or, conversely, the area predominantly having the wrong sign becomes as small as possible and is upstream of the first-mentioned area in the gas flow.



  The basic knowledge in this connection consists in the fact that a radioactive preparation is primarily used for this purpose, in which the density of the ionization caused by its radiation increases sharply towards the preparation. In terms of shape, this applies - if one disregards the point or ball radiator, which is technically unusable because of its low total radiation - primarily from a cylindrical radiator. In terms of the type of radiation, beta rays are particularly suitable because the number of ions they generate per unit of travel to the radioactive preparation increases exponentially.

   The wrong sign ions can be eliminated most quickly if the radioactive preparation itself forms at least part of the first electrode of the electrostatic field. At least one further electrode must then be connected downstream of the first electrode in the flow direction of the gas so that the particles can be charged in the desired unipolar manner before they exit the field space.



       Embodiments of the invention he give from the following description environment in conjunction with the drawing. Herein show in a schematic representation: FIG. 1 a longitudinal section. through a vision in which the radiation:

  The area and the electrostatic field superimposed thereon have a cylindrical shape, FIG. 2 shows a cross section through an embodiment of the device according to the invention, FIG. 3 shows a longitudinal section. essentially according to the line AA in FIGS. 2 and 4, a longitudinal section through another exemplary embodiment of the invention, FIG. 5 a longitudinal section through a further exemplary embodiment of the invention, FIG. 6 a form of the radioactive preparation ,

            FIG. 7 shows a further form of the radioactive preparation, FIG. 8 a device composed of several ring shafts through which the flow flows in the axial direction, FIG. 9 shows a device in which the shaft has the shape of an Archimedean spiral, and FIG. 10 shows a Device in which ring shafts are traversed in the radial direction.



       L m to explain the idea of the invention in more detail, is. 1 shows an exemplary embodiment in which the physical processes can easily be theoretically verified and which can also be used in practice with minor changes. The gas containing the particles to be charged flows in the direction of the arrow through one of the insulated walls 1 and? existing shaft 3. In the middle of the shaft is a radioactive preparation in the form of a wire 4 that emits rays in all directions.

   A cylindrical grid 5 which is permeable to the gas and which has a negative voltage, for example, relative to the wire 4, runs concentrically around this wire. The arrangement is made in such a way that the range R of the ionizing beams corresponds approximately to the radius r ″ of the electrostatic cylinder field.



  Under the simplifying prerequisite that the ionizing rays leave the radioactive wire as straight rays and that each ray generates the same number z of ion pairs per path element on its way, this is the ionization, i.e. the number per volume and time unit newly formed ion pairs at a distance r (<R) from the wire axis
EMI0003.0028
    Here N is the number of ionizing rays emitted into the solid angle unit per unit of time and length, R is their range and O = It can be clearly seen that

    that the cylinder emitter
EMI0003.0032
   an ionization density that is not only proportional
EMI0003.0035
    but because of the limited range of the radioactive rays to a greater extent, namely proportional arc cos
EMI0003.0038
   decreases.



  Under neglect
EMI0003.0040
   an ion recombination is used to calculate the difference between the saturation current densities of the ions migrating away from the wire and the ions of the opposite sign, which is decisive for the particle load, and which are moving towards the wire
EMI0003.0045
    where e is the charge of the ions, @ "=
EMI0003.0047
   and r "is approximately equal to half the shaft width.



  It can be seen from this equation that the current density is negative in the immediate vicinity of the wire, that is, the influence of the ions flowing towards the wire predominates and the particles are charged in the opposite direction here than outside a cylinder concentrically surrounding the wire, the radius of which is r "= R is given by r1 =, 0.37 R.

   If a radioactive preparation is used that only emits beta rays, for example tritium, with which a zirconium layer on a wire can be loaded, then the area determined by the radius r1, in which the ions of the wrong sign predominate, shrinks even further together.



  Since only a small part of the particles suspended in the gas flow cross the cylinder of radius r1 and these also only stay in this cylinder for a period of time which is relatively short compared to the residence time in the cylindrical ring with r "<I> = R </I> as the outer diameter and r1 as the inner diameter, practically all particles flowing through the shaft, as in the Cot.rell tube, are provided with unipolar charges with the sign of the ionizer.

   The sign of the charge is therefore the same as that of the corona discharge, although positive and negative ions are generated in equal numbers at every point in the entire space of the cylinder of radius R. But precisely because young ions are available in the entire loading space for particle charging, the particles are charged much faster than with the ions of the corona discharge, which have to travel all the way from the spray wire to the particle.

   For this reason, the device according to the invention also works much more economically, that is to say with considerably lower current densities, and the suspended particles are charged in a much shorter time, that is, at a considerably higher flow rate, almost to saturation.



  Of course, the radioactivity of the preparation must be so great that the saturation current in the space outside the cylinder of radius r-1 is sufficient to neutralize the charge that a particle has received within this cylinder and to neutralize the particle with the charge the desired sign up to saturation.

    In this context, too, the use of tritium, which can be absorbed in a metal layer, for example, is of great advantage since tritium does not emit gamma rays and since the range of the emitted beta rays is only 0.8 cm, so that too When using large densities and long wires, there is no flow gradient.

   As is well known, range is understood as the distance after which corpuscular rays (e.g. alpha rays) have lost their entire energy on average, or by which rays that show an exponential or similar decrease in intensity when passing through matter (e.g. beta - rays), only
EMI0004.0033
   their original intensity. have.



  In Fig. and 3 is. a Ausführungsbei shown game, which is particularly easy to manufacture because of its simple structure. The shaft 7 is delimited by the two walls 8 and 9 made of conductive material. The two metal grids 10 and 11 are connected in the <U> W </U> eg of the gas, between which the radioactive preparation 12 is located.

   Between the first electrode formed by the preparation 12 and the second electrode formed by the eye walls 8 and 9 and the grids 10 and 11 lies: the equilibrium voltage source 13, so that an overall electrostatic field similar to a cylinder field is created, the axis of which is different from the radioactive preparation is ingested and which is composed of longitudinal fields - in which the field lines on average are roughly in or

    run against the direction of the flowing gas - between the preparation 12 and the grid 10 or 11 and transverse fields in which the field lines run on average in a direction perpendicular to the gas flow - between the preparation and the shaft walls 8 and 9 together. In particular in the immediate vicinity of the preparation 12 'there are hardly any differences compared to the field distribution in FIG. 1, so that the conditions investigated there also apply to the exemplary embodiment shown in FIGS. 2 and 3.



  Another possibility to reduce the influence of the zone with the space charge with the wrong sign is to concentrate around the radioactive preparation a wide-meshed auxiliary electrode, here a wire spiral 14, which is quite small compared to the range of the radioactive radiation to arrange a gap.

   This auxiliary electrode has the same potential as the preparation 12 or a potential which differs at most slightly from that of the preparation 12 in terms of the potential curve of the electrostatic field. This auxiliary electrode absorbs the ions of the wrong sign very quickly, but allows the electrostatic field to penetrate sufficiently strong to transport the ions of the desired sign generated inside the wire spiral into the space outside the spiral.



  In Fig.l another embodiment example of the device according to the invention is shown. Here the shaft 16 is bounded by the two walls 17 and 18, which conduct the electric current only very weakly. The gas containing the particles to be charged flows through a grid electrode 19 when it enters the shaft and a grid electrode 20 when it exits the shaft. the radioactive preparation 21, the length of which is a multiple of the range of its ionizing rays, net angeord perpendicular to the gas flow. The radioactive preparation. is held at its ends and is connected to the DC voltage source 23 via the line 22.

    At the level of the preparation 21 serving as the first electrode, the shaft walls 17 and 18 are covered with electrode strips 24 and 2'5 which are narrow compared to the width of the shaft and which act as additional electrodes and have a potential with respect to the radioactive preparation. Their potential is picked up at an intermediate stage 26 of the direct voltage source 23, so that they have a lower voltage difference compared to the preparation 21 than the two grid electrodes 19 and 20.



  In this case, too, there is a cylindrical field in the vicinity of the radioactive preparation for which the same considerations apply as in the arrangement in FIG. 1. In addition, however, the longitudinal field caused by the grid electrodes 19 and 20 is relatively can be pulled apart far in the direction of flow, so that a particularly favorable spatial distribution of the ions useful for charging results. While in the previous embodiments, an electrostatic field similar to a cylinder was superimposed on the radiation field,

   one uses in the execution example of FIG. A homogeneous electrostatic field. The shaft 27 extends between two walls 28 and 29 made of a material that conducts the electric current only very weakly. The radioactive preparation 3 @ 0 has the shape of a narrow, single Lich radiant band on the lee side, which is placed on the first grid electrode 31. The shaft is closed on the exit side by a second grid electrode 32, which has a voltage compared to the first grid electrode 31.



  It can be shown that immediately leeward of the critter 31 there is only a comparatively thin charge layer with the wrong sign. This can be explained by the fact that not all ions migrate to the radioactive band 30, but are immediately taken up by the grid 31. Downstream of this space charge layer with the wrong sign there is a space at least ten times deeper in which the ions of the desired sign predominate.

    Since the length of time the particles stay in this space is at least ten times longer, practically all particles in this arrangement also take on charges with the sign of the radioactive band. In the case of a homogeneous electric field, the conditions are particularly favorable in that this field can be extended far beyond the range of the ionizing radiation and so the length of time the particles stay in the ion current with ions of the desired sign compared to the length of time they stay in the Grid electrode 31 neighboring space charge can be extended even further from the opposite sign.

        The walls 28 and 29 can, for example, consist of gas or plastic, which, if necessary, is made weakly conductive on the inner surface by vapor deposition with a semiconducting layer. In order that a homogeneous field is also created in the vicinity of the shaft walls, the grid electrode 31 and the counter electrode 32 must be in the best possible contact with the walls 28 and 29, which can be achieved by metallization or graphing of the contact points.



  As with the cylinder-like field, in the case of a homogeneous field, the influence of the zone with the space charge with the wrong sign can be reduced by an auxiliary electrode in the form of a wide-meshed grid 33. In this case too, the auxiliary electrode 33 receives a potential which differs from that of the first electrode 31 at most slightly in terms of the potential profile of the electrostatic field.



  In any case, it is sufficient if the radioactive preparation, which is preferably arranged in the center plane of the shaft, generates ions at least on the leeward side in an approximately semi-cylindrical area.

   Under certain circumstances, however, it can be advantageous to symmetrically form the device on the windward and leeward side of the radioactive preparation, that is to say, as is assumed in FIGS. 1 to 4, to radiate the preparation both leeward and upwind to let the electrostatic longitudinal field also act in both directions.

   In this case, the particles are already charged in the right sense when they get into the small area of the space charge with the wrong sign, so that the particles would have to be discharged again there before they can be charged with the wrong sign, which is the influence this disrupt the space charge area is further reduced.



  The radioactive preparation can be in the form of a wire with any cross-section that emits ionizing radiation in all directions. For manufacturing reasons, however, it is easier to give the radioactive preparation the form of a narrow band, which is essentially covered with a radioactive layer on only one side (see band 30 in FIG. 5).



  According to FIG. 6, the narrow band can also be wrapped around a wire 35 in the form of a viewing hood 34 with the radioactive slide facing outwards. In this way, the collecting area for the ions with the wrong sign and thus the effectiveness of the ions with the sign of the radioactive preparation can also be increased in the case of the cylindrical electrostatic field.



  In Fig. 7 is. a twisted narrow band 36 is shown, which the radioactive layer 37 only needs to carry on one side. In the cases of FIG. (i and 7, the radiation field receives not only a gradient in radial, but also a gradient in ion; itudinal direction, which leads to a reduction in the sheath radius r1 between positive and negative particle charge.



  The radioactive layer does not have to be. listen to the effective, i.e. ion-absorbing surface of the first electrode, if a sufficiently large effective electrode surface is also available. It is. It should be noted, however, that there is an electrical connection between the radiation source and the actual electrode, as otherwise a charge that influences the electrostatic field will appear on the radioactive layer.



  Special attention is given. to dedicate the support of the radioactive preparation. If this holder runs in the direction of flow, it must have an unfavorable effect on the particle charge, as is the case when the preparation is applied to a sheet metal held parallel to the shaft walls or on the shaft walls themselves, because under these circumstances the separation surface between positive and negative space charge is placed in the direction of flow and therefore in a narrow zone of the flow the suspended sub-levels are practically not charged at all.

   It is therefore advisable that radioactive prepa rat - if it cannot be attached at its ends, as in Fig. 1, or if it is not possible to arrange the brackets in a non-disturbing manner on the windward side of the prep - by thin wires to keep, which at least in the vicinity of the preparation run perpendicular to the direction of flow of the gas.



  In order to provide the gas stream containing the particles with a larger flow cross-section, several Einriehtungen according to FIGS. 3, 4 or 5 can be joined laterally, in which case a shaft wall serves at the same time to delimit two adjacent shafts.

   It is useful, however, not to run the shafts with planparalle len walls, but with zylindrisehen Wän - that is, with an annular cross-section in a plane containing the electrode and then plug several shafts concentrically into one another. One then arrives at a device shown in FIG. 8, in which the three shafts <B> 33, </B> 39 and 40 are flowed through by gas in the axial direction. Some of the shaft walls 41 serve to delimit two shafts each. The radioactive preparation 42 each has a ring shape and is kept ge with brackets not illustrated presented at the same distance from two adjacent shaft walls.



  Another possibility. shows to enlarge the flow cross-section. 9. Here a shaft 43 is formed by winding up a single shaft wall 44 in the form of an Archimedean spiral. Such an arrangement also only requires a single radioactive wire 45 and is therefore advantageous under certain circumstances in terms of driving. The holders for the wire 46 can connect to the wire in the axial direction on the windward side.



  It is also possible to form a single shaft 46 by means of two parallel, flat annular disk walls 47. The radioactive preparation is in turn given the shape of a wire ring 48, the plane of which lies in the center of the shaft and the axis of which coincides with the axis of symmetry of the shaft. The gas flows here in ra dialer direction either inwards, as indicated by the arrows, or outwards.

   In this embodiment, the shaft is equipped in a similar manner to the shaft of FIG. 4, that is, at the level of the radioactive preparation 48, narrow electrode strips 49 and 50 and the shaft is closed abge by a grid electrode 51, which in this case has the shape of a cylinder.



  In order to achieve larger flow cross-sections, several of these shafts can be placed on top of one another in such a way that a ring-cylindrical body is created, the wall thickness of which is given by the depth of the viewing shaft and the height of which is given by the number of shafts joined together. Here, too, shaft walls can be saved again, as two adjacent shafts always have a common shaft wall. In the exemplary embodiment from FIG. 10, four of the shafts of this type are assembled into an annular cylindrical body, which have a common outlet 5 \? have.

    



  With these exemplary embodiments, the abundance of application possibilities is of course not yet exhausted. For example, you do not always need a downstream grid electrode to set up the electrostatic longitudinal field. In many cases, an electrode body of any shape is sufficient, which has a corresponding potential with respect to the radioactive preparation. Under certain circumstances it is sufficient, for example, to pull the shaft walls used as electrodes far enough in the direction of flow. It is particularly advantageous to use parts of an electrode of a downstream separator system for this purpose.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Einrichtung zur unipolaren Aufladiung der in einem durch einen Schacht strömen den Gas suspendierten Teilchen mit Hilfe eines radioaktiven Präparates, dadurch ge kennzeichnet, dass das radioaktive Präparat eine das Mehrfache der Reichweite seiner ionisierenden Strahlen betragende Längser streckung besitzt und im wesentlichen senk recht zur Gasströmung im Schacht angeord net ist, und dass zwischen einer mindestens zum Teil durch das radioaktive Präparat gebildeten ersten Elektrode und mindestens einer zweiten Elektrode, welche dieser in Richtung der Gasströmung nachgeschaltet ist, ein elektrostatisches Feld sich erstreckt. UNTERANSPRÜCHE 1. PATENT CLAIM Device for unipolar charging of the particles suspended in a gas flowing through a shaft with the aid of a radioactive preparation, characterized in that the radioactive preparation has a length which is several times the range of its ionizing radiation and is essentially perpendicular to the gas flow Shaft is angeord net, and that between a first electrode formed at least partially by the radioactive preparation and at least a second electrode, which is connected downstream of this in the direction of the gas flow, an electrostatic field extends. SUBCLAIMS 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das radioaktive Präparat in der Mittelebene des Schachtes an geordnet ist und wenigstens auf der Leeseite in einem etwa halbzylinderförmigen Bereich Ionen erzeugt. 2. Einrichtung nach LTnteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass das radioaktive Präparat die Form eines schmalen Bandes hat, welches nur auf einer Seite mit einer radioaktiven Schicht belegt ist. 3. Einrichtung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des schmalen Bandes senkrecht zur Gasströ mung steht und dass die radioaktive Schicht des schmalen Bandes auf dessen Leeseite an gebracht ist. 4. Device according to patent claim, characterized in that the radioactive preparation is arranged in the central plane of the shaft and generates ions at least on the leeward side in an approximately semi-cylindrical area. 2. Device according to claim 1, characterized in that the radioactive preparation has the shape of a narrow band, which is covered with a radioactive layer on only one side. 3. Device according to dependent claim 2, characterized in that the surface of the narrow band is perpendicular to the gas flow and that the radioactive layer of the narrow band is placed on its lee side. 4th Einrichtung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass das schmale Band in sich verdrallt ist und die radioaktive Schicht auf einer seiner Seiten trägt. 5. Einrichtung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass das schmale Band in Form einer Schraube mit der radioaktiven Schicht nach aussen um einen Draht ge wickelt ist. 6. Einrichtung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass das radioaktive Präparat die Form eines Drahtes besitzt, der nach allen Seiten ionisierende Strahlen emit tiert. 7. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das radioaktive Präparat Beta-Strahlen emittiert. B. Device according to dependent claim 2, characterized in that the narrow band is twisted in itself and carries the radioactive layer on one of its sides. 5. Device according to dependent claim 2, characterized in that the narrow band in the form of a screw with the radioactive layer to the outside is wound around a wire GE. 6. Device according to dependent claim 1, characterized in that the radioactive preparation is in the form of a wire which emits ionizing radiation on all sides. 7. Device according to claim, characterized in that the radioactive preparation emits beta rays. B. Einrichtung nach Unteranspruch 7, da durch gekennzeichnet, dass das radioaktive Präparat eine Metallsehicht besitzt, in der Tritium absorbiert ist. 9. Einrichtung naeh Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die zweite Elek trode die Form eines Gitters hat und min destens den grössten Teil des Sehachtquer- sehnittes einnimmt. 10. Device according to dependent claim 7, characterized in that the radioactive preparation has a metal layer in which tritium is absorbed. 9. Device according to claim, characterized in that the second electrode has the shape of a grid and at least occupies the largest part of the visual cross-section. 10. Einrichtung nach Patentanspruch, <B>da-</B> durch gekennzeichnet, dass der Schaeht Wände aus einem Material aufweist, welches den elektrischen Strom sehr schwach leitet, und dass sich das elektrostatisehe Längsfeld zwi schen zwei in Strömungsriehtung aufeinander folgenden und den Schachtquerschnitt einneh menden, gitterförmigen Elektroden erstreckt, von denen die erste das langgestreckte, in Leerichtung strahlende radioaktive Präparat längs ihrer Mittellinie trägt. 11. Device according to patent claim, characterized in that the shaft has walls made of a material which conducts the electric current very weakly, and that the electrostatic longitudinal field between two successive flow directions and occupies the shaft cross-section Menden, grid-shaped electrodes extends, of which the first carries the elongated, radiating radioactive preparation along its center line. 11. Einrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, da.ss zwischen den beiden Elektroden in der Nähe der ersten Elektrode eine Hilfselektrode angebracht ist, welche ebenfalls den Schaehtquerschnitt ein nimmt, aber aus einem weitmaschigeren Gitter als die Hauptelektrode besteht und welches ein Potential besitzt, das sieb höchstens gering fügig im Sinne des Potentialverlaufs des elek- trostatisehen Feldes von demjenigen der ersten Elektrode unterscheidet. 12. Device according to dependent claim 10, characterized in that an auxiliary electrode is attached between the two electrodes in the vicinity of the first electrode, which also takes up the viewing cross-section, but consists of a wider meshed grid than the main electrode and which has a potential, the sieve differs at most slightly from that of the first electrode in terms of the potential profile of the electrostatic field. 12. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das radioaktive Präparat selbst die erste Elektrode zur Er zeugung des elektrostatischen Längsfeldes bildet und diesem Längsfeld ein elektrosta tisches Querfeld überlagert ist, derart, dass wenigstens auf der Leeseite des radioaktiven Präparates ein einem Zylinderfeld ähnelndes Gesamtfeld entsteht, dessen Achse von dem radioaktiven Präparat eingenommen ist. 13. Einrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schacht wände aus leitfähigem Material bestehen und als Zusatzelektroden wirken, die ein Potential gegenüber dem radioaktiven Präparat be sitzen. Device according to claim, characterized in that the radioactive preparation itself forms the first electrode for generating the electrostatic longitudinal field and an electrostatic transverse field is superimposed on this longitudinal field in such a way that at least on the lee side of the radioactive preparation an overall field similar to a cylindrical field is created, whose axis is occupied by the radioactive preparation. 13. Device according to dependent claim 12, characterized in that the shaft walls are made of conductive material and act as additional electrodes that have a potential with respect to the radioactive preparation. 1-1. Einrichtung nach I"nteranspruclr 1?, (ladureb -ekennzeiehnet, dass die aus einem schwach leitenden -Material bestehenden Sehaehtwände in Höhe der ersten Elektrode mit im Vergleich zur Schachtbreite schmalen Elektrodenbändern belegt sind, die als Zusatz elektroden wirken und ein Potential gegen über dem radioaktiven Präparat besitzen. 1-1. Device according to I "nteranspruclr 1 ?, (ladureb -ekennzeiehnet that the eye walls made of a weakly conductive material at the level of the first electrode are covered with narrow electrode strips compared to the shaft width, which act as additional electrodes and a potential compared to the radioactive Own preparation. 15. Einriehtun- nach L?nteransprueh 1?, (ladureb gekennzeichnet, dass das radioaktive Präparat in einem gegenüber der Reich weite der ionisierenden Strahlen kleinen Ab stand konzentrisch von einer als Hilfselek trode wirkenden Drahtspirale umgeben ist, welche ein Potential besitzt, das sieb. lröeh- stens geringfügig im Sinne des Potential verlaufs des elektrostatischen Feldes von dem jenigen der ersten Elektrode unterscheidet. 16. 15. Einriehtun- according to L? Nteransprueh 1 ?, (Ladureb characterized that the radioactive preparation was in a small distance compared to the range of the ionizing radiation concentrically surrounded by a wire spiral acting as an auxiliary electrode, which has a potential, the sieve. It differs at least slightly from that of the first electrode in terms of the potential profile of the electrostatic field. Einrichtung nach j-nteranspruelr 1'3, dadurch gekerrnzeiehnet, dass die Einrieh- tnnp auf \der Luv- und Leeseite des radio aktiven Präparates svmmetriseh ausgebildet i,t. 1.7. Einriehtunso- nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Sehacht in einer die Elektrode enthaltenden Ebene einen ringförmigen- Querschnitt aufweist. 18. Device according to j-nteranspruelr 1'3, characterized in that the Einrieh- tnnp on \ the windward and leeward side of the radioactive preparation is svmmetriseh i, t. 1.7. Einriehtunso- according to claim, characterized in that the viewing shaft has an annular cross-section in a plane containing the electrode. 18th Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass eine Schachtwand gleichzeitig zur Begrenzung zweier aneinan- dergrenzender Schächte dient. 19. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Schacht durch Aufwinden einer Schachtwand in Form einer archimedischen Spirale gebildet ist.. ?0. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das radioaktive Präparat die Form eines Drahtringes be sitzt und der ihn umgebende Schacht durch zwei ebene Ringscheiben gebildet wird, wobei das Gas den Schacht in radialer Richtung durchströmt. Device according to patent claim, characterized in that a shaft wall serves at the same time to delimit two adjacent shafts. 19. Device according to claim, characterized in that the shaft is formed by winding a shaft wall in the form of an Archimedean spiral ..? 0. Device according to patent claim, characterized in that the radioactive preparation sits in the form of a wire ring and the shaft surrounding it is formed by two flat annular disks, the gas flowing through the shaft in a radial direction. \?.1. Einrichtung nach rnteransprüehen 18 und ?0, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere von ebenen Ringscheiben begrenzte Schächte derart. aneinandergefügt sind, dass ein ring- zplindriseher Körper entsteht. \?.1. Device according to sub-claims 18 and? 0, characterized in that several shafts delimited by flat annular disks in this way. are joined together to form a ring-shaped body.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3421291A (en) * 1965-01-18 1969-01-14 Messen Jaschin G A Electrostatic dust separator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3421291A (en) * 1965-01-18 1969-01-14 Messen Jaschin G A Electrostatic dust separator

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