Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Einrichtung zur Reinigung von Gasen, insbesondere zur Reinigung der Luft, welche Einrichtung ein die festen Teilchen der Verunreinigung abscheidendes Elektrodensystem aufweist. Die Einrichtung kann vorteilhaft in Auditorien, Versammlungssälen, Wohnungen, Speisesälen, Spitälern und Ambulanzräumlichkeiten eingebaut werden.
Eine bekannte Methode der Luftreinigung besteht darin, dass man die verunreinigte Luft mit Hilfe von Ventilatoren absaugt und gegen frische Luft austauscht.
Ein grosser Nachteil dieser Methode besteht aber darin, dass die von der Umgebung bzw. von der Strasse eingesaugte Luft nicht sauber ist; man kann also bloss einen Scheinerfolg erreichen. Im Winter muss man aber zusätzlich eine Heizung höheren Wirkungsgrades einbauen, und schliesslich ist der Betrieb dieser Einrichtung mit einem lästigen Geräusch verbunden.
Bekannt sind ausserdem die sogenannten elektrostatischen Abscheider, wobei die zu reinigende Luft zwischen den Elektroden eines Hochspannungskondensators durchgeleitet wird.
Diese Einrichtung erfordert jedoch eine spezielle Sicherheits- bzw. Schutzeinrichtung. Die Bedienung der Einrichtung darf bloss durch gut ausgebildetes Personal vorgenommen werden; es ist daher mit einem erhöhten Kostenaufwand zu rechnen.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Einbau von Luftkanälen in grösserer Anzahl erforderlich ist. Die gereinigte Luft enthält ausserdem freie Ionen, die bei der Luftreinigung unerwünschte biologische Effekte hervorrufen können.
Alle diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemässe Einrichtung eliminiert werden. Dies wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass im Wege des zu reinigenden Gasstromes vor dem Elektrodensystem ein lonisator angeordnet ist, welcher eine ringförmige Elektrode und eine stabförmige Elektrode besitzt, welch letztere die durch die ringförmige Elektrode bestimmte Ebene überragt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die ringförmige Elektrode ein Kreisring sein, wobei die stabförmige Elektrode vorteilhaft konzentrisch zur ringförmigen Elektrode angeordnet ist. Ausserdem ist es zweckmässig, wenn als Weg für den zu reinigenden Gasstrom bis zum Ionisator hin ein im Querschnitt abnehmender und vom Ionisator bis zum Elektrodensystem ein im Querschnitt zunehmender Kanal angeordnet ist.
Im Wege des zu reinigenden Gasstromes kann vor dem lonisator ein die Konzentration der Ionen messendes Gerät angeordnet sein, welches mit dem Ionisator in Wirkverbindung steht.
Als vorteilhaft hat sich schliesslich erwiesen, wenn im Wege des zu reinigenden Gasstromes ein positive Ionen und ein negative Ionen erzeugender Ionisator angeordnet ist, welchen Ionisatoren je ein die festen Teilchen in den Verunreinigungen abscheidendes Elektrodensystem zugeordnet ist.
Anhand der beiliegenden Zeichnung wird im folgenden eine beispielsweise ausgeführte Lösung des Erfindungsgegenstandes näher erläutert.
Im Wege des zu reinigenden Gasstromes ist ein positive Ionen und ein negative Ionen erzeugender Ionisator und ein sich an diese Ionisatoren anschliessendes, die festen Verunreinigungen abscheidendes Elektrodensystem angeordnet.
Das zu reinigende Gas strömt durch den kegelstumpfförmigen Kanal 4 in den Ionisator derart, dass ein Teil des strömenden Gases durch ein die Konzentration der Ionen messendes Gerät 6 strömt.
Die den einen Ionisator bildende ringförmige Elektrode 2 und die den anderen Ionisator bildende stabförmige Elektrode 3 werden über einen Schutzwiderstand an die - auf der Zeichnung nicht dargestellte - Hochspannungs-Speiseeinheit angeschlossen.
Die von der Stabelektrode 3 abgeschiedenen, positiven oder negativen Ionen laden die im Gas befindlichen festen Teilchen auf. Zu gleicher Zeit - infolge der Stosswirkung vom Ende der Stabelektrode - wird das zu reinigende Gas gegen das Elektrodensystem 1 bewegt, wo die festen Teilchen der Verunreinigung abgeschieden werden. Das zu reinigende Gas strömt durch den einen immer mehr zunehmenden Durchmesser aufweisenden, kegelstumpfförmigen Kanal 5 in das die festen Verunreinigungen abscheidende Elektrodensystem 1, welches aus voneinander in kleinem Abstand angeordneten und abwechselnd auf eine positive und negative Spannung aufgeladenen Elektroden besteht. Die Spannung beträgt z. B.
einige hundert Volt.
Eine Voraussetzung für die Abscheidung besteht darin, dass die durch den Reibungswiderstand bestimmte Drift-Geschwindigkeit in bezug auf die festen Verunreinigungsteilchen so gross ist, dass sie während eines Zeitraumes - der durch die Geschwindigkeit der festen Teilchen und durch die zwischen den Elektroden zurückgelegte Strecke bestimmt ist die Oberfläche einer Elektrode sicher erreichen.
Die Erfahrung lehrt, dass die festen Verunreinigungen im Elektrodensystem bei einer Geschwindigkeit von 0,250,5 m/sec und im Ionisator von 5-10 m/sec sicher abgeschieden werden können.
Die Spannung des Ionisators und des Elektrodensystems soll entsprechend der Art und Weise der Verunreinigung eingestellt werden.
Das gereinigte Gas tritt durch den Kanal 8 aus der Einrichtung.
Sofern die die positiven und negativen Ionen erzeugenden Ionisatoren einander nicht ausgleichen können, oder wenn in dem zu reinigenden Gasstrom eine grössere Anzahl nicht erwünschter Aufladungen vorhanden ist, wird die Spannung des die positiven oder negativen Ionen erzeugenden Ionisators durch das im Kanal 4 angeordnete Messgerät 6 und durch den zugeschalteten Verstärker 7 geregelt. Dadurch kann man aber erreichen, dass die Ionisation des aus der Einrichtung austretenden, gereinigten Gases so ist, dass die im Raum vorhandene, durch andere Einrichtungen erzeugte Aufladung kompensiert wird. Der Inhalt freier Ionen in der Luft ist aus biologischen Gesichtspunkten nicht gleichgültig (siehe hiezu Israel; Atmosphärische Elektrizität I-II, Springer Verlag, 1958).
Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Einrichtung kann der Inhalt der freien Ionen in der Luft optimal eingestellt werden.
Wenn eine Mehrheit der positiven Restionen einströmt, so entsteht um den positiven Ionisator ein retardierender Raum, der die Erzeugung der positiven Ionen verhindert, die die positiven Ionen verbrauchende Hälfte der Einrichtung wird daher vermindert betrieben. Deswegen vermindert sich die Emission der Restionen in der gereinigten Luft, infolgedessen wird also der Inhalt der positiven Ionen in der Luft vermindert werden.
Zu gleicher Zeit wird die negative Ionen verbrauchende Hälfte der Einrichtung unter der Wirkung der einströmenden positiven Restionen stärker betrieben werden. Damit wird aber ein Gleichgewicht immer schneller gesichert.
Im Falle der Einströmung von negativen Restionen wird der Prozess unter den gleichen Umständen abgewickelt.
Enthält die zu reinigende Luft eine Menge beliebiger Ladung in solchem Masse, dass ein automatischer Ausgleich nicht zustande gebracht werden kann, so ist die Regelung der Spannung der Ionisatoren nötig.
Es wird daher ein Teil der zu reinigenden Luft vor der Ionisierung durch das die Konzentration der Ionen messende Gerät 6 geführt, welches mit der die Spannung des Ionisators einstellenden Einrichtung in Wirkverbindung steht.
Diese Steuerschaltung ändert so lange die Spannung des einen oder des anderen Ionisators, bis die gereinigte Luft den gewünschten Ionengehalt aufweist. Diese Lösung ist vor allem in den Textilbetrieben von grossem Vorteil.
Ein grosser Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Einrichtung einen sehr kleinen Teil des zu reinigenden Raumes einnimmt. Sie kann an der Wand der Räumlichkeit angeordnet werden, ist ausserdem ganz geräuschlos und enthält keine beweglichen Bauteile.
Da die beiden Systeme sowohl in Hinsicht der Ionisatoren, wie auch der abscheidenden Elektrodensysteme voneinander unabhängig sind, wird es möglich, dass der Inhalt freier Ionen im Gas regulierbar ist, so dass die Einrichtung bei der Luftreinigung einen optimalen Ionengehalt, entsprechend den biologischen Erforderungen - zu sichern vermag.
Die erfindungsgemässe Einrichtung kann ausserdem die Luft von Bakterien und Pilzen säubern.
The invention relates to an electrostatic device for cleaning gases, in particular for cleaning the air, which device has an electrode system which separates the solid particles of the contamination. The device can advantageously be installed in auditoriums, assembly halls, apartments, dining rooms, hospitals and ambulance rooms.
A well-known method of air purification is that the polluted air is sucked off with the help of fans and exchanged for fresh air.
A major disadvantage of this method is that the air sucked in from the surroundings or from the street is not clean; so one can only achieve a sham success. In winter, however, you also have to install a higher-efficiency heating system, and ultimately the operation of this facility is associated with an annoying noise.
Also known are the so-called electrostatic precipitators, the air to be cleaned being passed through between the electrodes of a high-voltage capacitor.
However, this facility requires a special safety or protective device. The facility may only be operated by well-trained personnel; therefore, increased costs are to be expected.
Another disadvantage is that the installation of air ducts in large numbers is necessary. The cleaned air also contains free ions, which can cause undesirable biological effects when cleaning the air.
All these disadvantages are to be eliminated by the device according to the invention. This is achieved in a device of the type mentioned in that an ionizer is arranged in the path of the gas flow to be cleaned in front of the electrode system, which has an annular electrode and a rod-shaped electrode, the latter overhanging the plane defined by the annular electrode.
In a preferred embodiment, the ring-shaped electrode can be a circular ring, the rod-shaped electrode advantageously being arranged concentrically to the ring-shaped electrode. In addition, it is expedient if a channel with a decreasing cross-section and an increasing cross-section from the ionizer to the electrode system is arranged as the path for the gas flow to be cleaned up to the ionizer.
In the path of the gas flow to be cleaned, a device which measures the concentration of the ions and which is in operative connection with the ionizer can be arranged upstream of the ionizer.
Finally, it has proven to be advantageous if a positive ion and an ionizer generating negative ions are arranged in the path of the gas stream to be cleaned, each of which ionizers is assigned an electrode system separating the solid particles in the impurities.
An example of a solution to the subject of the invention is explained in more detail below with the aid of the accompanying drawing.
In the path of the gas flow to be cleaned, a positive ion and an ionizer generating negative ions and an electrode system which adjoins these ionizers and separates the solid impurities are arranged.
The gas to be cleaned flows through the frustoconical channel 4 into the ionizer in such a way that part of the flowing gas flows through a device 6 measuring the concentration of the ions.
The ring-shaped electrode 2 forming one ionizer and the rod-shaped electrode 3 forming the other ionizer are connected via a protective resistor to the high-voltage supply unit - not shown in the drawing.
The positive or negative ions deposited by the rod electrode 3 charge the solid particles in the gas. At the same time - as a result of the impact from the end of the rod electrode - the gas to be cleaned is moved towards the electrode system 1, where the solid particles of the contamination are deposited. The gas to be cleaned flows through the increasingly increasing diameter, frustoconical channel 5 into the solid impurities separating electrode system 1, which consists of electrodes arranged at a small distance and alternately charged to a positive and negative voltage. The voltage is z. B.
a few hundred volts.
A prerequisite for the deposition is that the drift speed determined by the frictional resistance with respect to the solid contaminant particles is so great that it is determined by the speed of the solid particles and the distance covered between the electrodes during a period of time safely reach the surface of an electrode.
Experience shows that the solid impurities can be safely separated in the electrode system at a speed of 0.250.5 m / sec and in the ionizer of 5-10 m / sec.
The voltage of the ionizer and the electrode system should be adjusted according to the nature of the contamination.
The cleaned gas exits the device through channel 8.
If the ionizers generating the positive and negative ions cannot balance each other, or if there is a large number of undesired charges in the gas flow to be cleaned, the voltage of the ionizer generating the positive or negative ions is measured by the measuring device 6 and located in the channel 4 regulated by the connected amplifier 7. In this way, however, one can achieve that the ionization of the purified gas emerging from the device is such that the charge that is present in the room and generated by other devices is compensated. The content of free ions in the air is not indifferent from a biological point of view (see Israel; Atmospheric Electricity I-II, Springer Verlag, 1958).
With the aid of the device described above, the content of the free ions in the air can be optimally adjusted.
If a majority of the positive residual ions flows in, a retarding space is created around the positive ionizer, which prevents the generation of positive ions, and the half of the device that consumes the positive ions is therefore operated at a reduced rate. Because of this, the emission of residual ions in the purified air is reduced, and consequently the content of positive ions in the air is reduced.
At the same time, the negative ion consuming half of the device will be operated more strongly under the effect of the inflowing positive residual ions. But this means that a balance is secured faster and faster.
If negative residual ions flow in, the process is carried out under the same circumstances.
If the air to be cleaned contains a quantity of any charge to such an extent that automatic compensation cannot be achieved, the voltage of the ionizers must be regulated.
Part of the air to be cleaned is therefore passed through the device 6 which measures the concentration of the ions and which is in operative connection with the device which adjusts the voltage of the ionizer before the ionization.
This control circuit changes the voltage of one or the other ionizer until the cleaned air has the desired ion content. This solution is particularly advantageous in textile companies.
A great advantage of the invention is that the device takes up a very small part of the space to be cleaned. It can be placed on the wall of the room, is also completely silent and contains no moving parts.
Since the two systems are independent of each other in terms of the ionizers as well as the separating electrode systems, it is possible that the content of free ions in the gas can be regulated so that the device has an optimal ion content for air purification, according to the biological requirements able to secure.
The device according to the invention can also clean the air of bacteria and fungi.