DE102006031888B4 - Ionisationselement und elektrostatischer Filter - Google Patents

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    • B03C2201/04Ionising electrode being a wire

Abstract

Ionen emittierendes Ionisationselement für einen Ionisationsfilter mit einem Anschluss an eine Spannungsquelle und mit zumindest einem elektrisch leitenden Elektronenemitter, der einen Sprühdraht aufweist und infolge der über die Spannungsquelle angelegte Spannung aus dem Sprühdraht Ionen an die Umgebung abzugeben vermag, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühdraht wenigstens einen, schraubenfederartig gewundenen und Elektronen emittierenden ersten Wickeldraht (2) aufweist, der zur Vergrößerung der aktiven Oberfläche des Sprühdrahtes wendelförmig um eine virtuelle oder faktische Seele gewickelt ist und als elektrischer Leiter ausgebildet sowie mit der Spannungsquelle mittelbar oder unmittelbar verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ionen emittierendes Ionisationselement für einen Ionisationsfilter, mit einem Anschluss an eine Spannungsquelle und mit zumindest einem elektrisch leitenden Elektronenemitter, der einen Sprühdraht aufweist und infolge der über die Spannungsquelle angelegte Spannung aus dem Sprühdraht Ionen an die Umgebung abzugeben vermag. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrostatischen Filter mit wenigstens einem solchen Ionisationselement.
  • Derartige Ionisationselemente werden in den gattungsgemäßen elektrostatischen Filtern eingesetzt, um Stoffströme voneinander zu trennen oder Verunreinigungen aus einem Stoffstrom herauszufiltern. Bei diesen elektrostatischen Filtern werden die Ionisationselemente innerhalb des Stoffstromes angeordnet und mit einer Spannung, meist einer Hochspannung, beaufschlagt. Die Ionisationselemente bestehen üblicherweise aus einem, Elektronen abgebenden Material, wobei sich die in Folge der Hochspannung emittierten Elektronen mit Partikeln im Stoffstrom verbinden, so dass diese Partikelkluster dann eine elektrische Ladung aufweisen. Ein hinter dem Ionisationselement angeordneter Kollektor, etwa in Form eines Kondensators, kann dann die elektrisch aufgeladenen Partikel über elektromagnetische Anziehungskräfte aus dem Stoffstrom ablenken und so herausfiltern.
  • Die Erfindung ist überall dort anwendbar wo Elektronen eines Sprühdrahtes mit einem Stoff verbindbar sind, der aus einem Stoffstrom herausgefiltert werden soll. Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung ist ein Luftfilter, der Partikel aus einem Luftstrom entfernen soll. Selbstverständlich können auch alle anderen Formen eines Gasstromes auf diese Weise zu Reinigungs- oder Trennungszwecken gefiltert werden.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Sprühelemente zur Abgabe der Elektronen in den gattungsgemäßen Luftfiltern bekannt. Zum einen existieren nadelförmige Sprühelemente, die eine Spitze als Elektronenemitter nutzen. An der Nadelspitze eines solchen Emitters sind die Elektronen über die geringste Kraft in das Material des Sprühelementes eingebunden, so dass dort die Hauptsprühaktivität auftritt und ein kugelförmiges Sprühfeld um das Zentrum der Nadelspitze entsteht.
  • Eine Abwandlung einer solchen Ausgestaltung ist aus der DE 29 04 153 A1 bekannt. Hier sind die Nadelspitzen dadurch realisiert, dass Spitzen aus dem Sprühdraht heraus gebogen sind oder ein kurzer Abschnitt eines Sekundärdrahtes um den Sprühdraht gewunden ist, der mit zwei freien Enden von dem Sprühdraht wegspringt.
  • Diese Sprühdrähte weisen neben dem aufwändigen Herstellungsverfahren den Nachteil auf, dass sie rund um die Nadelspitze ein erhöhtes Emissionsverhalten, über die gesamte Länge des Sprühdrahtes jedoch ein ungleichmäßiges, punktuell oder sphärisch verdichtetes Ionenfeld zeigen.
  • Darüber hinaus sind aus der DE 40 19 527 A1 stangenförmige Sprühelemente bekannt, bei denen stangenförmiges Material verwendet wird. Diese Sprühelemente weisen Elektroden auf, die einen Kern aus Stahl oder Wolfram besitzen, der wiederum mit einer Legierung überzogen ist. Hier besteht der Nachteil der Elektroden dar in, dass durch die Beschichtung eine mehrschichtige Elektrode mit vergleichsweise hohem Fertigungsaufwand hergestellt werden muss. Auch ist die Elektroden abgebende Oberfläche im Vergleich zu einer reinen stangenförmigen Elektrode aus einem Einschichtmaterial nicht vergrößert.
  • Ferner ist es bekannt, Elektroden mit rundem oder rechteckigem Querschnitt und hinreichend rauer Oberflächenstruktur zu fertigen. Hier werden die Elektronen an den Spitzen und Kanten der Oberfläche jeweils emittiert. Hier bildet sich ein mehr oder minder gleichmäßiges, zylindrisches Sprühfeld rund um das stangenförmige Sprühelement aus.
  • Zu diesen Sprühelementen existiert wiederum eine Abwandlung, die aus der DE 43 26 895 C1 bekannt ist. Hier ist ein leitfähiges Gewebe auf Kohlenstofffasern auf eine nichtleitende Seele aufgezogen. Diese Kombination ergibt dann das Sprühelement.
  • Hier besteht trotz eines einheitlichen Sprühverhaltens der Nachteil, dass durch die Faseranhäufung im Gewebe eine nachhaltige Verbesserung des Emissionsverhaltens nicht auftritt, da sich die einzelnen, Ionen sprühenden Fasern des Gewebes untereinander behindern. Ferner ist das Gewebe in der Herstellung relativ aufwändig, und weist den weiteren Nachteil auf, dass nach Verbrauch der Fasern die Emission ohne sichtbare Folge, wie zum Beispiel ein Reißen einer Faser, nachlöst.
  • Weiterhin sind sägezahnförmige Sprühelemente bekannt, die ein Sprühelement in Form eines gezackten Sägeblattes aufweisen. Diese sägezahnartigen Sprühelemente stellen in funktioneller Hinsicht eine Kombination aus den beiden zuvor genannten Sprühelementen dar, da sie als Sprühelement mit längs, nebeneinander angeordneten Nadelspitzen angesehen werden. Diese Sprühelemente bilden kegelförmige Sprühfelder aus, wobei die Größe des Kegels von der Höher der eingebrachten elektrischen Spannung sowie von der Form und dem Abstand der Spitzen des Sägeblattes abhängig ist.
  • Schließlich sind drahtförmige Sprühelemente allgemein bekannt, die ähnlich wie die stangenförmigen Sprühelemente aufgebaut sind, wobei hier ein Draht als Sprühelement dient. Ein solcher Draht besteht üblicherweise aus einem Material, dass eine mikroskopisch gleichmäßig raue Oberfläche aufweist sowie sehr gut leitfähig ist. Üblicherweise werden hierfür Wolfram-Werkstoffe verwendet. Wie beim stangenförmigen Sprühelement, entsteht eine über die Länge des Drahtes verteilte Sprühaktivität in Form eines zylindrischen Sprühfeldes, dessen Zentrum der Draht bildet.
  • Eine in der DE 196 11 331 A1 beschriebene Abwandlung dieser Ausgestaltung verwendet einen Sprühdraht in Form einer Wendel. Hier ist zum einen das Sprühfeld durch die Geometrie der Wendel vergrößert, zum anderen ist das Sprühverhalten des einzelnen Sprühdrahtelementes durch die Verwendung eines anisotropen Querschnittes angepasst. Solche wendelförmigen Ionisationsdrähte mit wechselnder Querschnittsform sind nicht nur vergleichsweise schwer herstellbar, sie weisen auch eine erhöhte Rissgefahr und aufgrund von auftretenden Schwingungen ein zeitlich wechselndes Koronafeld auf.
  • Für eine optimale Filterwirkung ist es dagegen erwünscht, dass ein möglichst zeitlich konstantes Sprühfeld mit möglichst hoher Dichte von Elektronen entsteht. Zwar kann der Sprühdraht bzw. das Sprühelement verlängert werden, so dass sich dann ein größeres Sprühfeld ergibt, eine Erhöhung der Dichte innerhalb des Sprühfeldes ist hierüber jedoch nicht möglich. Eine solche Dichterhöhung kann nur über die Sprühaktivität des einzelnen Schnittes des Sprühelementes erzielt werden.
  • Wenn auch die bekannten Sprühelemente in hinreichender Weise Elektronen abzugeben vermögen, ist es doch wünschenswert, dass Emissionsverhalten mit dem Ziel zu verbessern, dass bei nicht wesentlich erhöhten, bevorzugt verringerten Herstellungskosten pro Längenabschnitt des Sprühelementes eine größere Anzahl von Elektronen emittiert wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Ionisationselement zu schaffen, dass bei möglichst geringen Herstellungskosten ein größeres Emissionspotential aufweist.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Sprühdraht wenigstens einen, federartig gewundenen und Elektronen emittierenden ersten Wickeldraht aufweist, der als elektrischer Leiter ausgebildet ist und mit der Spannungsquelle mittelbar oder unmittelbar verbunden ist.
  • Bezüglich der weiteren Aufgabe, einen elektrostatischen Filter zu schaffen, wird diese Aufgabe durch einen Filter nach Anspruch 33, 34 oder 35 gelöst, der mit einem erfindungsgemäßen Ionisationselement ausgestattet ist.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Ionisationselementes ist durch die Verwendung eines Sprühdrahtes mit einer hohlzylindrischen oder massiven Seele gekennzeichnet, um die der erste Wickeldraht gewunden ist.
  • Durch die Erfindung ist es nun möglich, einen kostengünstigen Ionisationsdraht als drahtförmiges Sprühelement zu verwenden. Ziel der Erfindung ist die Vergrößerung der aktiven Oberfläche, was im einfachsten Fall dadurch geschehen kann, dass der Ionisationsdraht wie eine Feder gewunden wird, so dass aus Sicht der Strömungsrichtung eine Wendel, wie sie etwa von der Schraubenfeder oder der Wendel eines Glühdrahtes bekannt ist, angeströmt wird. Diese Wendel weist im Vergleich zu einem linienförmigen Sprühdraht eine erhebliche Vergrößerung der aktiven Oberfläche innerhalb des Strömungskanals auf. Durch diese Vergrößerung der aktiven Elektronen emittierenden Oberfläche kann somit auch die Anzahl der emittierten Elektronen erheblich vergrößert werden.
  • Bei der besonders bevorzugten Ausgestaltung des Ionisationselementes wird die Wendel dadurch realisiert, dass ein Sprühdraht verwendet wird, der wie bisher von einem gradlinigen oder gebogenen Sprühdraht oder auch einer Stange gebildet ist, wobei zur Erhöhung der aktiven Oberfläche um die von dem drahtförmigen oder stangenförmigen Element gebildete Seele ein erster Wickeldraht herum gewunden ist. Dieser erste Wickeldraht ist dann das alleinige oder hauptsächliche Elektronen abgebende Element. Auch bei diesem Sprühdraht wird eine möglichst raue Oberfläche des verwendeten Materials gewünscht, um möglichst viele Elektronen abgeben zu können.
  • Bevorzugt wird als Seele ein drahtförmiges Material verwendet, während das Material des ersten Wickeldrahtes, der spiralförmig um die drahtförmige Seele gewickelt ist, einen geringeren Durchmesser als der Draht der Seele aufweisen kann. Als Material kann beispielsweise das bekannte Wolfram verwendet werden. Der Wickeldraht kann einlagig oder mehrlagig, wie es etwa von elektrischen Spulen bekannt ist, um die Seele herumgewickelt werden. Da untere Lagen zur Funktion des Sprühelementes kaum etwas beitragen, wird jedoch eine drei- oder mehrlagige Wicklung kaum sinnvoll sein.
  • Durch die besondere Bauform des erfindungsgemäßen Sprühdrahtes wird bezogen auf die gleiche Länge im Vergleich zu einem herkömmlichen, linearen und nicht umwickelten Sprühdraht, einerseits die aktive Oberfläche vergrößert und zum anderen dient der geringere Durchmesser des äußeren, sprühaktiven ersten Wickeldrahtes als „Kante", aus der sich die Elektronen leichter herauslösen. Dies führt dazu, dass bei gleicher eingespeister elektrischer Energie eine größere Zahl von Elektronen aus dem Sprühdraht herausgelöst werden können. Dies führt zu einer Erhöhung der insgesamt emittierten Elektronenanzahl sowie zu einer vergrößerten Dichte des Sprühfeldes.
  • Basierend auf der Idee, dass die aktive Oberfläche des Sprühdrahtes dadurch erhöht werden kann, dass ein erster Wickeldraht wendelförmig um eine virtuelle oder faktische vorhandene Seele gewunden ist, kann die Erfindung verschiedenste Ausgestaltungen annehmen. So kann beispielsweise die körperlich und nur virtuell vorhandene Seele des Sprühdrahtes elektrisch leitend oder elektrisch nicht leitend ausgebildet sein. Der erste Wickeldraht kann ferner so auf die Seele aufgewickelt sein, dass sich die Flanken des Drahtes miteinander berühren, es kann aber auch eine größere Steigung der Wendeln vorgesehen sein, so dass zwischen den einzelnen Wicklungen ein Abstand beliebiger Größe verbleibt. Um die aktive Oberfläche des Sprühdrahtes jedoch möglichst groß zu halten, wird der Abstand der einzelnen Wicklungen allerdings möglichst gering gehalten werden.
  • Der erste Wickeldraht wird bevorzugt fest auf die Seele aufgewickelt, wenn diese in körperlicher Form vorhanden ist. Auf diese Weise ist der erste Wickeldraht fest und gegen Verrutschen gesichert mit der Seele verbunden, wobei zusätzlich, sofern es der Einsatzzweck erforderlich macht, der erste Wickeldraht auch mit der Seele stoffschlüssig, etwa durch ein Schweißverfahren verbunden sein kann.
  • Alternativ kann die Seele auch von einem Kunststoffmaterial gebildet sein, so dass sich der unter Zug auf die Seele aufgewickelte erste Wickeldraht etwas in die Seele einschneidet und somit zumindest in Längsrichtung des Sprühdrahtes formschlüssig mit der Seele verbunden ist.
  • Im Sinne einer kostengünstigen Herstellung wird bevorzugt ein dünner Draht als Seele verwendet, auf den ohne Abstand zwischen den einzelnen Wendeln und mit einer Zugspannung ein etwas dünnerer Draht als erster Wickeldraht aufgewickelt wird. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr effektiver und kostengünstig herstellbarer Sprühdraht. Der Draht der Seele kann bei einer beispielhaften Ausgestaltung etwa einen Durchmesser von 0,25 mm aufweisen, während der Durchmesser des ersten Wickeldrahtes etwa 0,03 mm betragen kann.
  • Zusätzlich zum ersten Wickeldraht kann ein weiterer Wickeldraht verwendet werden, der beispielsweise eine Dicke von ebenfalls etwa 0,03 mm aufweisen kann. Dieser weitere, zweite Wickeldraht kann wie der erste Wickeldraht auf den Verbund von Seele und erstem Wickeldraht aufgewickelt werden, wobei er beispielsweise so aufgewickelt wird, dass er in die Täler zwischen den einzelnen Wicklungen des ersten Wickeldrahtes eingelegt wird. Alternativ kann der zweite Wickeldraht auch aus einem noch dünneren Material bestehen, so dass pro Windung des ersten Wickeldrahtes zwei oder mehr Windungen des zweiten Wickeldrahtes aufgewickelt werden können.
  • Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung verwendet ein Drahtbündel, das aus zwei oder mehr einzelnen Fasern hergestellt wurde. Bei dieser Ausgestaltung wird der erste und der zweite Wickeldraht bzw. im Bedarfsfall weitere Fasern, zunächst miteinander verdrillt und dann das so hergestellte Drahtbündel um die Seele herumgewickelt.
  • Schließlich ist es möglich, den ersten Wickeldraht und den zweiten Wickeldraht jeweils gegensinnig zueinander auf die Seele aufzuwickeln. Bei dieser Ausgestaltung wird der erste Wickeldraht zunächst von einem Ende des die Seele bildenden Drahtes zu einem gegenüberliegenden Ende gewickelt, während anschließend der zweite Wickeldraht von dem gegenüberliegenden Ende zu dem ersten Ende hin gewickelt wird. So kreuzen sich die einzelnen Windungen der unteren, von dem ersten Wickeldraht gebildeten Schicht mit denjenigen der oberen, von dem zweiten Wickeldraht gebildeten Schicht.
  • Schließlich ist es auch möglich, dass der erste und der zweite Wickeldraht, parallel zueinander unmittelbar auf die Seele aufgewickelt werden. Hierdurch ergibt sich zwar keine Erhöhung der aktiven Oberfläche im Vergleich zur Verwendung nur eines Wickeldrahtes, jedoch lässt sich der elektrische Widerstand für die Durchleitung der Spannung über die Verwendung zweier Drähte verringern.
  • Die Durchmesser des ersten und des zweiten Wickeldrahtes können bei allen Ausgestaltungen gleich oder unterschiedlich sein, wobei der erste Wickeldraht entweder kleiner als der zweite Wickeldraht oder der zweite Wickeldraht kleiner als der erste Wickeldraht sein können.
  • Das erfindungsgemäße Ionisationselement weist nun zumindest einen Sprühdraht auf, der wie zuvor beschrieben mit der virtuellen oder faktischen Seele und den darum gewundenen Wickeldraht bzw. Wickeldrähten ausgebildet ist. Zusätzlich zu den so neu ausgebildeten Sprühdrähten können natürlich konventionelle, bereits bekannte Sprühdrähte als Ergänzung verwendet werden. Der Elektronenemitter kann von nur einem Sprühdraht, ausgebildet nach der Erfindung oder von mehreren, nebeneinander und/oder hintereinander angeordneten Sprühdrähten gebildet sein.
  • Je nach Emissionsverhalten und Anzahl der Partikel, die mit Elektronen verbunden werden müssen, kann so die Größe des Sprühfeldes optimiert werden. So ist es beispielsweise möglich, im Randbereich der Strömung mit geringerer Strömungsgeschwindigkeit einen konventionellen, ringförmigen Sprühdraht zu verwenden, wäh rend davor oder dahinter sich quer durch die Strömung durchsetzende, erfindungsgemäße Sprühdrähte eingesetzt werden.
  • Natürlich können auch komplexere Formen des Elektronenemitters aufgebaut werden, indem mehrere Abschnitte von Sprühdrähten miteinander verbunden werden. So können einer oder mehrere Sprühdrähte so angeordnet werden, dass sie sich untereinander berühren. Auch ein Verschweißen an den Berührungsstellen ist möglich oder es können die Sprühdrähte in einem gemeinsamen Rahmen aufgenommen werden, der sich ringförmig um den Strömungskanal erstreckt. In diesem Rahmen können die Sprühdrähte in einer oder mehreren Ebenen angeordnet werden, auch eine leichte Anstellung des Sprühdrahtes in Strömungsrichtung ist möglich. Letzteres ist insbesondere dann sinnvoll, wenn über den Umfang verteilt eine Mehrzahl von Sprühdrähten Verwendung findet, da diese schräg zur Strömung angestellten Sprühdrähte dann ein Sprühfeld mit sich bringen, dass ebenfalls von der Strömung schräg durchströmt wird. Die effektive Länge des Sprühfeldes wird so erhöht, die Verringerung des Durchmessers des Sprühfeldes wird dann über die Anzahl der verwendeten Sprühdrähte kompensiert.
  • Schließlich ist es möglich, dass der Elektronenemitter von einem netzartigen Gebilde gebildet sein kann, dass aus einem oder mehreren Sprühdrähten geflochten wurde. Unter Flechten ist in diesem Zusammenhang jede Art des Aufbaus einer Gitter- oder Netzstruktur zu verstehen, auch wenn dies kein miteinander Verweben der einzelnen Sprühdrähte, sondern beispielsweise ein thermisches Verbinden an den Knotenpunkten bedingen würde. Bei allen Sprühdrähten kann ein handelsüblicher Draht mit kontinuierlichem gleich bleibendem Querschnitt verwendet werden. Bei einem solchen Draht wird das Emissionsverhalten durch die gewünschte Rauhigkeit des Materials eingestellt.
  • Alternativ kann jedoch das Sprühverhalten auch durch eine Konturierung des Drahtes, etwa durch Einprägen von radialen Unregelmäßigkeiten während des Abwickelns des Drahtes von einer Zufuhr, eingestellt werden. Der erste und/oder zweite Wickeldraht können bei einer sehr kostengünstigen Ausgestaltung einen runden Querschnitt aufweisen, es ist jedoch auch möglich, dass ein drei-, vier- oder mehreckiger Querschnitt verwendet wird. Insbesondere bei einem Rechteckquerschnitt kann der Wickeldraht dann auch in sich noch mal verwunden sein, so dass sich eine schneckenartige Form des ersten und/oder zweiten Wickeldrahtes ergibt. Ferner kann das Drahtmaterial einen sägezahnartigen oder auf andere Weise modifizierten Kantenbereich der Längskante aufweisen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
  • In den Zeichnungen zeigt:
  • 1 eine erste Ausgestaltung eines erfindungemäßen Sprühdrahtes in einer schematischen Ansicht,
  • 2 eine weitere Ausgestaltung eines erfindungemäßen Sprühdrahtes mit zwei Wickeldrähten in einer schematischen Ansicht und
  • 3 den prinzipiellen Aufbau einer dritte Ausgestaltung eines erfindungemäßen Sprühdrahtes mit einer zur zweiten Ausgestaltung unterschiedlichen Wickeltechnik.
  • In 1 ist eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Organisationselementes ausschnittsweise dargestellt. Das hier gezeigte Ionisationselement weist nur einen einzelnen, linear verlaufenden Sprühdraht auf, der eine Seele 1 sowie einen um diese Seele 1 herumgewickelten ersten Wickeldraht 2 aufweist.
  • Der erste Wickeldraht 2 ist dergestalt um die Seele 1 herumgewickelt, dass weder zwischen der Seele 1 und dem Material des ersten Wickeldrahts 2 noch zwischen den einzelnen Wicklungen ein Spalt verbleibt. Die einzelnen Wicklungen des ersten Wickeldrahts 2 liegen somit fest aneinander und an der Seele an.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Seele 1 ein innerer Draht, der einen etwa dreifachen Durchmesser im Vergleich zum ersten Wickeldraht 2 aufweist. Beide Materialien sind elektrisch leitend und können an die Hochspannung zur Aktivierung der Emissionsfunktion angeschlossen werden.
  • 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Sprühdrahtes. Hier ist wie bei der Ausgestaltung gemäß 1 als Seele ein Draht verwendet worden. Zusätzlich zu dem in 1 dargestellten ersten Wickeldraht 2 wurde hier ein zweiter Wickeldraht 3 aufgewickelt, der sich bei einem im Vergleich zum ersten Wickeldraht 2 identischen Drahtdurchmesser in die Mulden zwischen den einzelnen Wicklungen des ersten Wickeldrahtes 2 einlegt. Der zweite Wickeldraht 3 wurde, wie auch der erste Wickeldraht 2 unter Zug aufgewickelt, so dass sich eine spannungsbehaftete, spaltfreie Wicklung um den ersten Wickeldraht 2 ergibt.
  • 3 schließlich zeigt eine dritte Ausgestaltung des Sprühdrahtes für ein erfindungsgemäßes Ionisationselement. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel wurde als zweiter Sprühdraht 3 ein Draht verwendet, der einen im Vergleich zum ersten Wickeldraht 2 nochmals reduzierten Durchmesser aufweist. Dies führt dazu, dass der zweite Wickeldraht 2 nicht nur in den Mulden zwischen den einzelnen Wicklungen des ersten Wickeldrahtes 2 platziert ist, sondern auch in den Zwischenbereichen, so dass sich die von den zweiten Wickeldraht 3 gebildete Schicht eine konturierte Mantelfläche aufweist, die zum einen in axialer Richtung die Vertiefungen der Wicklungen aufweist und zum anderen auf Grund des darunter liegenden ersten Wickeldrahtes 2 in radialer Richtung alternierend vor- und zurückspringt.
  • Die Ausgestaltung gemäß 3 bietet somit eine sehr emissionsaktive Oberfläche ohne hierdurch besondere Kosten zu verursachen. Es werden nämlich nur drei verschiedene Drahtmaterialen zur Herstellung verwendet, die einen gleich bleibenden Querschnitt aufweisen. Diese Materialien sind als Meterware kostengünstig erhältlich und können leicht und fehlerfrei bearbeitet werden, da eine Orientierung bei der Belegung der einzelnen Schichten nicht beachtet werden muss.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Sprühdrahtes kann das Sprühfeld nun deutlich vergrößert werden. Eine noch größere Abdeckung des Stoffstromes könnte noch erzielt werden, wenn der Sprühdraht beweglich in der Strömung angeordnet wird, beispielsweise in einem drehbar in dem Flüssigkeitskanal angeordneten Rahmen oder wenn er gebogen ist und die Enden rotatorisch angetrieben sind. Diese Ausgestaltung erfordert jedoch eine vergleichsweise aufwändige Mechanik, auf die in den meisten Fällen zu Gunsten der Verwendung mehrerer, preiswerterer Sprühdrähte verzichtet werden wird.

Claims (35)

  1. Ionen emittierendes Ionisationselement für einen Ionisationsfilter mit einem Anschluss an eine Spannungsquelle und mit zumindest einem elektrisch leitenden Elektronenemitter, der einen Sprühdraht aufweist und infolge der über die Spannungsquelle angelegte Spannung aus dem Sprühdraht Ionen an die Umgebung abzugeben vermag, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühdraht wenigstens einen, schraubenfederartig gewundenen und Elektronen emittierenden ersten Wickeldraht (2) aufweist, der zur Vergrößerung der aktiven Oberfläche des Sprühdrahtes wendelförmig um eine virtuelle oder faktische Seele gewickelt ist und als elektrischer Leiter ausgebildet sowie mit der Spannungsquelle mittelbar oder unmittelbar verbunden ist.
  2. Ionisationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühdraht eine hohlzylindrische oder massive Seele (1) aufweist, um die der erste Wickeldraht (2) gewunden ist.
  3. Ionisationselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seele (1) elektrisch leitend ist und der Wickeldraht (2) an der äußeren Mantelfläche der Seele (1) berührungslos anliegt.
  4. Ionisationselement nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühdraht einen zusätzlich um die Seele (1) gewundenen zweiten Wickeldraht (3) aufweist.
  5. Ionisationselement nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wickeldraht (3) parallel zu dem ersten Wickeldraht (2) gewickelt ist.
  6. Ionisationselement nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wickeldraht (2) derart auf die Seele (1) gewickelt ist, dass die einzelnen Wicklungen des Wickeldrahtes (2) sich berührend aneinander anliegen.
  7. Ionisationselement nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wickeldraht (3) um einen halben Drahtdurchmesser des ersten Wickeldrahtes (2) versetzt auf die Seele (1) gewickelt ist, so dass er mit einem Teil seines Durchmessers zwischen die äußeren Bereiche der Windungen des ersten Wickeldrahtes (2) ragt.
  8. Ionisationselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wickeldraht (2) und der zweite Wickeldraht (3) nebeneinander liegend um die Seele (1) gewickelt sind.
  9. Ionisationselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wickeldraht (2) und der zweite Wickeldraht (3) miteinander zu einem Drahtbündel verdrillt sind und das Drahtbündel um die Seele (1) gewickelt ist.
  10. Ionisationselement nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtbündel weitere leitende und/oder nicht leitende, mit dem ersten Wickeldraht (2) und dem zweiten Wickeldraht (3) verdrillte Fasern aufweist.
  11. Ionisationselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des zweiten Wickeldrahtes (3) kleiner als der Durchmesser des ersten Wickeldrahtes (2) ist.
  12. Ionisationselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des zweiten Wickeldrahtes (3) dem Durchmesser des ersten Wickeldrahtes (2) entspricht.
  13. Ionisationselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des ersten Wickeldrahtes (2) zwischen 0,01 mm und 1 mm liegt, insbesondere 0,03 mm beträgt.
  14. Ionisationselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Seele (1) zwischen 0,1 mm und 2 mm liegt, insbesondere 0,25 mm beträgt.
  15. Ionisationselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des zweiten Wickeldrahtes (3) zwischen 0,01 mm und 1 mm liegt, insbesondere 0,03 mm beträgt.
  16. Ionisationselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wickeldraht (2) von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende des Wickelbereiches des Sprühdrahtes und der zweite Wickeldraht (3) gegensinnig zum ersten Wickeldraht (2) von dem zweiten Ende zu dem ersten Ende des Wickelbereiches des Sprühdrahtes gewickelt sind.
  17. Ionisationselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenemitter von einem einzelnen Sprühdraht gebildet ist.
  18. Ionisationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenemitter von mehreren Sprühdrähten gebildet ist, die zumindest teilweise parallel zueinander sowie nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet sind.
  19. Ionisationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenemitter von mehreren Sprühdrähten gebildet ist, die zumindest teilweise im Winkel zueinander sowie nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet sind.
  20. Ionisationselement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Sprühdrähte so angeordnet sind, dass sie sich untereinander berühren.
  21. Ionisationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenemitter von einem Netz gebildet ist, das aus einem oder mehreren Sprühdrähten zusammengesetzt, insbesondere geflochten ist.
  22. Ionisationselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wickeldraht (2) einen runden, über seine Länge gleich bleibenden Querschnitt aufweist.
  23. Ionisationselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wickeldraht (2) einen runden Querschnitt, über seine Länge zumindest abschnittsweise veränderlichen Querschnitt aufweist.
  24. Ionisationselement nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wickeldraht (2) in der äußeren Mantelfläche wenigstens auf einer Seite Einkerbungen aufweist.
  25. Ionisationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wickeldraht (2) ein flaches Band mit rechteckigem oder sägezahnartigem Querschnitt ist.
  26. Ionisationselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wickeldraht (3) einen runden Querschnitt aufweist.
  27. Ionisationselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wickeldraht (3) ein flaches Band mit rechteckigem oder sägezahnartigem Querschnitt ist.
  28. Ionisationselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Teiles des Sprühdrahtes aus Wolfram gefertigt sind.
  29. Ionisationselement nach Anspruch 2 oder nach einem der Ansprüche 2 bis 28 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seele (1) aus einem elektrisch nicht leitenden Material gefertigt ist.
  30. Ionisationselement nach Anspruch 2 oder nach einem der Ansprüche 2 bis 28 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seele (1) aus einem leitenden Material, insbesondere aus Wolfram gefertigt ist.
  31. Ionisationselement nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wickeldraht (2) mit der Seele (1) fest verbunden, insbesondere verschweißt ist.
  32. Ionisationselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wickeldraht (2) mit dem zweiten Wickeldraht (3) fest verbunden, insbesondere verschweißt ist.
  33. Elektrostatischer Filter, insbesondere Luftfilter mit – einem Durchströmkanal für einen Stoffstrom eines voneinander zu trennenden Mediengemischs und – wenigstens einem in dem Durchströmkanal angeordneten Elektronenemitter, der an eine Hochspannung angeschlossen ist und über ein oder mehrere, Ionen emittierende Ionisationselemente in Form eines Sprühdrahtes Elektronen in den Stoffstrom abzugeben vermag und mit – zumindest einem, Elektronen anziehenden Kollektor, der hinter einem Elektronenemitter oder hinter den Elektronenemittern angeordnet ist und Partikel, die sich mit den Elektronen verbunden haben, aus dem Stoffstrom abzuscheiden vermag, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühdraht wenigstens einen, schraubenfederartig gewundenen und Elektronen emittierenden ersten Wickeldraht (2) aufweist, der zur Vergrößerung der aktiven Oberfläche des Sprühdrahtes wendelförmig um eine virtuelle oder faktische Seele gewickelt ist und als elektrischer Leiter ausgebildet sowie mit der Spannungsquelle mittelbar oder unmittelbar verbunden ist.
  34. Elektrostatischer Filter nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Ionisationselemente ein Ionisationselement nach einem der Ansprüche 2 bis 32 ist.
  35. Elektrostatischer Filter nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere Ionisationselemente neben- und/oder hintereinander aufweist.
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