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Die Erfindung betrifft einen Elektroabscheider zum Herausfiltern von Partikeln aus einem Gasstrom mittels elektrostatischen Abscheidens der Partikel.
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Derartige Elektroabscheider können beispielsweise zum Entfernen von Staubteilchen oder anderen Partikeln aus einem zu reinigenden Abluft-Gasstrom eingesetzt werden. Dazu wird z.B. zwischen einer negativ oder positiv gepolten Sprühelektrode und einer geerdeten Niederschlags- bzw. Kollektorelektrode eine elektrische Spannung von mehreren kV aufgebaut und der Abluft-Gasstrom wird durch diese Elektrodenanordnung geleitet, wobei die Staubteilchen mittels einer Korona-Entladung in dem elektrischen Feld der Sprühelektrode elektrisch aufgeladen bzw. ionisiert werden und die derart aufgeladenen Staubpartikel durch die Coulomb-Wechselwirkung zu der Kollektorelektroden hin bewegt und an dieser abgeschieden werden. Dadurch bildet sich im Laufe der Zeit eine Staubschicht an der Niederschlagselektrode, welche bei Bedarf abgereinigt werden kann.
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Zum effektiven Reinigen bzw. Filtern großer Abluft-Volumenströme und/oder stark verunreinigter Abluft-Gasströme können Elektroabscheider mit mehreren Sprühelektroden und mehreren Kollektorelektroden eingesetzt werden, wobei zugleich eine möglichst kompakte, platzsparende Bauweise der entsprechenden Filter angestrebt wird.
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So beschreibt die
EP 1 297 894 B1 einen Ionisator für ein Filtergerät, der mehrere geerdete Blechwände aufweist, von denen Gaskanäle zum Hindurchleiten eines zu reinigenden Gasstromes gebildet sind. Die Blechwände sind S-förmig ausgebildet und derart angeordnet, dass die Gaskanäle der S-Form entsprechende Erweiterungen und Verengungen aufweisen, wobei die so entstehenden Erweiterungen und Verengungen sich mit ihrer Längsausdehnung quer zur Strömungsrichtung des Gasstromes erstrecken, sodass der Querschnitt der Strömungskanäle entlang der Strömungsrichtung entsprechend der S-Form der Blechwände variiert. Des Weiteren weist der Ionisator mehrere Sprühelektroden auf, welche – ebenfalls quer zur Strömungsrichtung des Gasstromes verlaufend – innerhalb der Erweiterungen angeordnet sind. Durch diese Konfiguration soll erreicht werden, dass die Geschwindigkeit des Gasstromes im Bereich der Erweiterungen verringert wird und das Gas somit länger im Einflussbereich der Sprühelektroden verweilt.
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In der
US 2654 438 A ist eine ähnliche Ionisator-Konfiguration beschrieben.
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Durch die Erfindung wird eine kompakte Elektroabscheidevorrichtung zum Herausfiltern von Partikeln aus einem Gasstrom mittels elektrostatischen Abscheidens bereitgestellt, mittels derer ein effektives Reinigen des Gasstromes bei geringer Beeinflussung der Strömungscharakteristik des Gasstromes ermöglicht ist.
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Gemäß der Erfindung wird eine Elektroabscheidevorrichtung (kurz „Abscheidevorrichtung“) zum Herausfiltern von – in fester und/oder flüssiger Form vorliegenden – Partikeln aus einem Gasstrom mittels elektrostatischen Abscheidens der Partikel bereitgestellt, aufweisend: eine Eintrittsöffnung zum Aufnehmen bzw. Einlassen des zu filternden Gases und eine Austrittsöffnung zum Abgeben bzw. Auslassen des gefilterten Gases, Sprühelektroden zum elektrischen Aufladen der herauszufilternden Partikel und einen Kollektor zum Abscheiden der elektrisch aufgeladenen Partikel daran. Der Kollektor weist flächige, entlang einer Welligkeitsrichtung (z.B. – bei Vorliegen einer periodischen Wellenform – einer Periodizitätsrichtung) wellenförmige Niederschlags- bzw. Kollektorelektroden auf, die derart ausgebildet und aufeinanderfolgend in einem Abstand zueinander angeordnet sind, dass sich jeweils ein Wellenberg einer Kollektorelektrode und ein Wellental einer benachbarten Kollektorelektrode gegenüberliegen (d.h. es liegen sich jeweils Wellenbäuche entgegengesetzter Auslenkung gegenüber), wobei jeweils von zwei benachbarten Kollektorelektroden ein zwischen denselben angeordneter Strömungkanal gebildet ist, welcher der Wellenform der Kollektorelektroden entsprechende Verengungen und röhrenartige Aufweitungen aufweist, die sich entlang der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung der Wellenform der Kollektorelektroden erstrecken. Jeweils eine Sprühelektrode ist entlang der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung verlaufend zentral in jeder der röhrenartigen Aufweitungen angeordnet. Die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung sind derart angeordnet, dass das Gas den Kollektor durch die Strömungskanäle hindurch entlang (d.h. parallel zu) der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung durchströmt.
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Die Elektroabscheidevorrichtung kann z.B. ein Gehäuse aufweisen, wobei der Kollektor und die Sprühelektroden im Inneren des Gehäuses aufgenommen sind, und wobei die Eintrittsöffnung und/oder die Austrittsöffnung derart in dem Gehäuse ausgebildet bzw. an dem Gehäuse angeordnet sind, dass das Gas auf seinem Strömungsweg von der Eintrittsöffnung zu der Austrittsöffnung den Kollektor durch die Strömungskanäle hindurch entlang der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung verlaufend durchströmt.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass die Eintrittsöffnung direkt von den (bezüglich der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung) an einer Seite des Kollektors gelegenen offenen Enden der röhrenartigen Aufweitungen und/oder Verengungen gebildet ist und die Austrittsöffnung von den an der gegenüberliegenden Seite des Kollektors gelegenen offenen Enden der röhrenartigen Aufweitungen und/oder Verengungen gebildet ist, wobei die äußeren Kollektorelektroden des Kollektors sozusagen selbst ein Gehäuse (oder zumindest einen Teil eines Gehäuses) bilden. Das zu reinigende Gas kann z.B. mittels eines externen Gebläses durch die Elektroabscheidevorrichtung hindurch befördert werden.
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Indem der zu reinigende Gasstrom die Strömungskanäle des Kollektors entlang der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung der Wellenform der Kollektorelektroden durchströmt, bleibt der Querschnitt eines jeweiligen Strömungskanals entlang der Strömungsrichtung des Gases konstant; somit kann die Strömungsgeschwindigkeit des Gases entlang der gesamten Strömungsstrecke im Wesentlichen konstant gehalten und ein druckverlustarmes Durchströmen des Kollektors gewährleistet werden, wobei die Strömungscharakteristik des Gasstromes im Wesentlichen von der Abscheidevorrichtung unbeeinflusst bleibt. Indem die Sprühelektroden sich mit ihrer Längsausdehnung ebenfalls entlang der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung – d.h. parallel zur Richtung der Gasströmung verlaufend – erstrecken, ist zudem ein gleichmäßiges elektrisches Beladen der herauszufilternden Gaspartikel entlang der gesamten Länge der innerhalb der Abscheidevorrichtung zurückgelegten Strömungsstrecke ermöglicht, sodass die gesamte Strömungsstrecke zum Abscheiden von Partikeln genutzt werden kann und somit ein effektives Reinigen des Gasstromes ermöglicht ist. Durch die jeweils zueinander versetzte Anordnung der wellenförmigen Kollektorelektroden ist zudem eine kompakte Bauweise der Abscheidevorrichtung ermöglicht, indem der Begrenzungsabschnitt einer röhrenartigen Aufweitung zugleich einen Begrenzungsabschnitt einer benachbarten Verengung bildet.
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Die Sprühelektroden und die Kollektor- bzw. Niederschlagselektroden können mittels einer Spannungsversorgung mit jeweiligen elektrischen Spannungen bzw. elektrischen Potenzialen beaufschlagt werden, wobei z.B. das an die Sprühelektroden angelegte (gemeinsame) Potenzial und das an die Kollektorelektroden angelegte (gemeinsame) Potenzial unterschiedliche Vorzeichen bezüglich eines gemeinsamen Referenzpotenzials (z.B. Erde oder Masse) aufweisen können, sodass die mittels der Sprühelektrode mit einer entsprechenden elektrischen Ladung beaufschlagten herauszufilternden Partikel durch die Coulomb-Kraft zu den Kollektorelektroden hin bewegt werden und an diesen abgeschieden werden. Es kann auch vorgesehen sein, die Sprühelektroden oder die Kollektorelektroden auf Erdpotenzial oder Massepotenzial zu legen. Die zwischen den Sprühelektroden einerseits und den Kollektorelektroden anderseits auftretende Spannung kann mehrere kV betragen. Die flächigen Kollektorelektroden des Kollektors können – z.B. übereinander oder nebeneinander angeordnet – entlang zueinander paralleler Hauptebenen verlaufend angeordnet sein. Die Kollektorelektroden können alle ein und dieselbe Wellenform aufweisen.
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Die Sprühelektroden verlaufen innerhalb der röhrenartigen Aufweitungen mit ihrer Längsausdehnung entlang (d.h. parallel zu) der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung der Wellenform der Kollektorelektroden; wobei die Länge einer jeweiligen Sprühelektrode z.B. (im Wesentlichen) der Länge der entsprechenden röhrenartigen Aufweitung (d.h. der Ausdehnung der Kollektorelektroden entlang der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung) entsprechen kann. Die Sprühelektroden können z.B. in Form von Rundstab-Elektroden, spitzenbesetzten Stabelektroden (sog. Spitzenelektroden), länglichen Blechen oder Aufbauten mit Sprühdrähten vorgesehen sein; sie können jedoch auch aus einer Kombination der genannten Elektrodenarten bestehen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Kollektorelektroden derart ausgebildet bzw. geformt, dass die röhrenartigen Aufweitungen eine teilzylindrische Gestalt aufweisen, wobei die Querschnitte – quer zur Wellenkamm-Erstreckungsrichtung bzw. zur Längsrichtung der Aufweitungen – der röhrenartigen Aufweitungen der Strömungskanäle zumindest abschnittsweise einer Kreisform folgen.
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Gemäß dieser Ausführungsform verlaufen die jeweils zentral in den röhrenartigen Aufweitungen angeordneten Sprühelektroden durch die Mittelpunkte der (zumindest abschnittsweise) kreisförmigen Querschnitte der röhrenartigen Aufweitungen; wobei eine jeweilige Sprühelektrode und die zugehörige röhrenartige Aufweitung sozusagen koaxial angeordnet sind. Diese koaxiale Konfiguration ermöglicht (lokal) das Ausbilden eines im Wesentlichen rotationssymmetrischen elektrischen Feldes zwischen einer jeweiligen Sprühelektrode und den dieselbe umgebenden Kollektorelektroden und somit ein gleichmäßiges elektrisches Beladen der herauszufilternden Partikel und Abscheiden der aufgeladenen Partikel innerhalb des gesamten Raumvolumens der röhrenartigen Aufweitung (und somit auch des jeweiligen Strömungskanals).
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Kollektorelektroden derart zu formen, dass die röhrenartigen Aufweitungen einen elliptischen, rechteckigen oder anderweitig (z.B. bzgl. einer durch die Sprühelektroden eines jeweiligen Strömungskanals verlaufenden Ebene) spiegelsymmetrischen Querschnitt haben oder einen beliebig geformten Querschnitt aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die von den Kollektorelektroden gebildeten Strömungskanäle nach unten hin offen.
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Zum Beispiel können die flächigen Kollektorelektroden (im Wesentlichen) entlang vertikal verlaufender, zueinander paralleler Hauptebenen angeordnet sein; wobei ein jeweiliger, zwischen zwei benachbarten Kollektorelektroden gebildeter Strömungskanal lediglich seitlich entlang seiner horizontalen Ausdehnungsrichtung von den beiden Kollektorelektroden begrenzt ist, jedoch in vertikaler Richtung nach unten hin offen (d.h. nicht abgeschlossen) ist. Indem die Strömungskanäle nach unten hin offen sind, kann z.B. eine an den Kollektorelektroden angelagerte Partikel-Schicht auf einfache Art und Weise unter Ausnutzung der Gewichtskraft von den Kollektorelektroden entfernt bzw. abgereinigt werden, z.B. indem der Kollektor bzw. die Kollektorelektroden mittels eines Hammerwerks abgeklopft, mittels einer Rüttelvorrichtung durchgerüttelt oder mittels einer Sprühvorrichtung mit einer Flüssigkeit abgesprüht wird/werden und die derart von dem Kollektor abgelösten Partikel sich aufgrund der Schwerkraft vertikal nach unten bewegen und somit aus den nach unten hin offenen Strömungskanälen entweichen können (und z.B. in einem dafür vorgesehenen Sammelbehälter aufgefangen werden können). Analog ermöglichen nach unten hin offene Kanäle z.B. das Abfließen abgeschiedener Flüssigkeiten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform verläuft die Wellenkamm-Erstreckungsrichtung vertikal bzw. lotrecht, sodass die röhrenartigen Aufweitungen sich ebenfalls in vertikaler Richtung erstrecken.
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Gemäß dieser Ausführungsform können z.B. die Sprühelektroden frei hängend (und somit von den Kollektorelektroden räumlich separiert sowie elektrisch isoliert) innerhalb der jeweiligen röhrenartigen Aufweitungen verlaufend angeordnet sein, wodurch z.B. ein Auftreten von Kriechströmen oder Spannungsüberschlägen zwischen den Sprühelektroden und den Kollektorelektroden unterdrückt werden kann. Zudem kann eine Anordnung mit einem vertikalen Verlauf der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung ein Reinigen des Kollektors weiter vereinfachen, da bei einer solchen Anordnung alle Begrenzungsabschnitte der röhrenartigen Aufweitungen und der Verengungen ausschließlich vertikal verlaufen, sodass beim Reinigen einmal von den Kollektorelektroden abgelöste Partikel nach unten durchfallen und dabei nicht auf horizontalen oder schrägen Begrenzungsabschnitten aufgefangen werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Kollektor quer zur Wellenkamm-Erstreckungsrichtung einen (im Wesentlichen) rechteckigen Querschnitt auf (wobei die Begrenzungslinien des Rechtecks der Wellenform der Kollektorelektroden entsprechen können).
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Gemäß dieser Ausführungsform kann die Elektroabscheidevorrichtung z.B. in bereits vorhandene Abluft- bzw. Gasströmungs-Schächte mit einem rechteckigen Querschnitt eingesetzt werden, wobei die Querschnitts-Abmessungen der Abscheidevorrichtung bzw. des Kollektors an die Abmessungen eines vorhandenen Schachts angepasst sein können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Elektroabscheidevorrichtung eine Spannungsversorgungseinrichtung auf, die derart ausgebildet ist, dass von ihr die Kollektorelektroden mit Erdpotenzial (bzw. Massepotenzial) und die Sprühelektroden mit einem gegenüber dem Erdpotenzial (bzw. Massepotenzial) negativ oder positiv gepolten elektrischen Potenzial beaufschlagt werden; wobei die zwischen den Kollektorelektroden einerseits und den Sprühelektroden andererseits resultierende elektrische Spannung z.B. einige zehn kV betragen kann.
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Gemäß dieser Ausführungsform können die aus dem Gasstrom herauszufilternden Partikel mittels der Sprühelektrode mit einer elektrischen Ladung beaufschlagt werden und durch die Coulomb-Kraft zu den auf Erdpotenzial (bzw. Massepotenzial) liegenden Kollektorelektroden hin bewegt und dort abgeschieden werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Sprühelektroden (ausschließlich) – mittelbar oder unmittelbar – an einer Trägerplatte aus einem elektrisch isolierenden Material befestigt, die (bezüglich einer vertikalen Richtung) oberhalb des Kollektors angeordnet ist; wobei z.B. die Kollektorelektroden einerseits und die Sprühelektroden andererseits mittels der Trägerplatte voneinander elektrisch isoliert sind. Die Trägerplatte kann z.B. an (oder oberhalb) einer oberen Begrenzungsfläche des Kollektors angeordnet sein oder eine solche Begrenzungsfläche bilden.
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Gemäß dieser Ausführungsform können die Sprühelektroden z.B. (mittelbar oder unmittelbar) frei hängend an der Trägerplatte befestigt sein, wobei die Sprühelektroden bei einem vertikalen Verlauf der röhrenartigen Aufweitungen der Strömungskanäle z.B. direkt vertikal von der Trägerplatte herunterhängend an derselben befestigt sein können (wodurch z.B. die Sprühelektroden auf einfache Art und Weise zentral im Inneren der röhrenartigen Aufweitungen verlaufend angeordnet sein können), und wobei die Sprühelektroden bei einem horizontalen Verlauf der röhrenartigen Aufweitungen z.B. mittels einer frei hängend an der Trägerplatte befestigten Haltevorrichtung frei hängend in den röhrenartigen Aufweitungen gehalten sein können.
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Gemäß dieser Ausführungsform können die Halterung der Sprühelektroden und die Spannungszuführung zu den Sprühelektroden von einem oberen Bereich des Kollektors (z.B. von oberhalb des Kollektors) her erfolgen, wodurch z.B. ein Verschmutzen der entsprechenden Sprühelektroden-Teile vermindert werden kann, da aufgrund der Schwerkraft die Verunreinigung und der Feuchtigkeitsgehalt des zu reinigenden Gasstroms nach unten hin zunehmen und da sich derartige Verunreinigungen vor verstärkt im unteren Bereich des Kollektors ansammeln. Durch eine solche frei hängende Bauweise und die damit einhergehende verringerte Verschmutzung der Sprühelektroden kann z.B. ein Auftreten von Kriechströmen und Spannungsüberschlägen unterdrückt bzw. vermindert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Sprühelektroden (ausschließlich) – mittelbar oder unmittelbar – an einer Trägerplatte aus einem elektrisch isolierenden Material befestigt, die (bezüglich einer horizontalen Richtung) an einer seitlichen Begrenzungsfläche des Kollektors angeordnet ist oder eine solche seitliche Begrenzungsfläche bildet.
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Gemäß dieser Ausführungsform können – etwa bei entlang vertikaler Hauptebenen verlaufenden flächigen Kollektorelektroden – z.B. in vertikaler Richtung sowohl nach oben als auch nach unten hin offene Strömungskanäle realisiert werden, wobei z.B. – wenn der Gasstrom ebenfalls in vertikaler Richtung verläuft – der Gasstrom nicht durch die Trägerplatte gestört wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Sprühelektroden (ausschließlich) – mittelbar oder unmittelbar – an zwei Trägerplatten aus einem elektrisch isolierenden Material, die (bezüglich einer horizontalen Richtung) jeweils an einer seitlichen Begrenzungsfläche des Kollektors angeordnet sind oder eine solche seitliche Begrenzungsfläche bilden, befestigt.
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Gemäß dieser Ausführungsform können ebenfalls in vertikaler Richtung sowohl nach oben als auch nach unten hin offene Strömungskanäle realisiert werden, wobei zudem eine symmetrisch ausgebildete Halterung der Sprühelektroden und somit eine erhöhte Stabilität ermöglicht sind.
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Die oben aufgeführten Befestigungsarten mittels Trägerplatten bieten sich insbesondere für den Fall an, dass die Sprühelektroden mit einer Hochspannung (bzw. einem entsprechenden elektrischen Potenzial) beaufschlagt sind und die Kollektorelektroden z.B. auf Erd- oder Massepotenzial liegen, da in einem solchen Fall ein elektrischer Kontakt (z.B. Kriechströme oder Überschläge) der mit einem Hochspannungs-Potenzial beaufschlagten Sprühelektroden zu einem umgebenden Medium (z.B. in einem unteren Bereich des Kollektors angesammelte Verunreinigungen) Schäden sowohl an der Abscheidevorrichtung als auch an deren Umgebung hervorrufen kann.
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Aufgrund des beschriebenen einfachen Aufbaus kann die Abscheidevorrichtung sehr robust ausgebildet sein und ist z.B. auch für extreme Abluftzusammensetzungen (d.h. für stark verunreinigte Gasströme), wie sie z.B. in Gießereien und in der Stahlindustrie vorkommen, geeignet. Bei starken Verunreinigungsgraden kann der Abscheidevorrichtung z.B. auch eine zusätzliche Filtervorrichtung (z.B. in Form eines Plattenabscheiders) nachgeschaltet sein, wobei die Abscheidevorrichtung z.B. zugleich als Ionisator für die nachgeschaltete Filtervorrichtung fungieren kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Perspektivansicht einer Elektroabscheidevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine Rückansicht der Elektroabscheidevorrichtung gemäß 1,
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3 eine Schnittdarstellung der Abscheidevorrichtung gemäß 1, und
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4 unterschiedliche Sprühelektrodenformen.
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Gemäß 1 weist eine Elektroabscheidevorrichtung 1 zum Reinigen eines Gasstroms 3 (in 1 veranschaulicht durch die grauen Pfeile 3, welche die Strömungsrichtung des Gasstroms angeben) eine Eintrittsöffnung 5, eine Austrittsöffnung 7, Sprühelektroden 9 und einen Kollektor 11 mit Kollektorelektroden 13 auf. Die Kollektorelektroden 13 sind als flächige, entlang einer Welligkeitsrichtung wellenförmig Kollerktorelektroden 13, hier in Form von wellenförmigen Blechwänden 13, ausgebildet. Gemäß 1 verläuft die Welligkeitsrichtung parallel zur z-Achse des in 1 dargestellten Koordinatensystems, wobei die Kollektorelektroden 13 alle ein und dieselbe, in z-Richtung periodische Wellenform aufweisen.
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Die flächigen Kollektorelektroden 13 sind – entlang vertikaler (hier: parallel zur yz-Ebene verlaufender) und zueinander paralleler Hauptebenen verlaufend – jeweils in gleichen Abständen zueinander derart nebeneinander angeordnet, dass sich jeweils ein Wellenberg einer Kollektorelektrode 13 und ein Wellental einer benachbarten Kollektorelektrode 13 gegenüberliegen (d.h. gemäß 1 sind die Wellenverläufe zweier benachbarter Kollektorelektroden 13 jeweils um eine halbe Periodenlänge der Wellenform in Periodizitätsrichtung, d.h. hier in z-Richtung, gegeneinander verschoben), wobei jeweils von zwei benachbarten Kollektorelektroden 13 ein zwischen denselben angeordneter Strömungskanal 15 gebildet ist. Die Strömungskanäle 15 weisen der Wellenform der Kollektorelektroden 13 entsprechende Verengungen 17 und röhrenartige Aufweitungen 19 auf, welche sich jeweils entlang der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung (hier: horizontal, parallel zur y-Richtung) der Wellenform der Kollektorelektroden 13 erstrecken.
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Jeweils eine Sprühelektrode 9 ist entlang der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung verlaufend zentral in jeder der röhrenartigen Aufweitungen 19 angeordnet. Die Sprühelektroden 9 sind als metallische Rundstäbe 9 ausgebildet und erstrecken sich mit ihrer Längsausdehnung entlang der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung.
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Gemäß der in 1 veranschaulichten Ausführungsform ist die Eintrittsöffnung 5, durch welche hindurch der zu filternde Gasstrom 3 in den Kollektor 11 eintritt, von den (bezüglich der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung) stirnseitigen offenen Längsenden der röhrenartigen Aufweitungen 19 (und der Verengungen 17) gebildet; und die Austrittsöffnung 7, durch welche hindurch der gefilterte Gasstrom 3 aus dem Kollektor 11 austritt, ist von den (bezüglich der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung) rückseitigen offenen Längsenden der röhrenartigen Aufweitungen 19 (und der Verengungen 17) gebildet. Das Gas 3 durchströmt (z.B. mittels eines externen Gebläses) den Kollektor 11 durch die Strömungskanäle 15 hindurch entlang der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung (hier: parallel zur y-Richtung) und somit auch parallel zur Erstreckungsrichtung der Sprühelektroden 9 und der röhrenartigen Aufweitungen 19.
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Wie in 1 veranschaulicht, sind die Sprühelektroden 9 mit einem gegenüber dem Erdpotenzial negativ gepolten elektrischen Potenzial beaufschlagt, wohingegen die Kollektorelektroden 13 auf Erdpotenzial liegen (analog kann vorgesehen sein, die Sprühelektroden mit einem gegenüber dem Erdpotenzial positiv gepolten elektrischen Potenzial zu beaufschlagen). Der zu filternde Gasstrom 3 tritt durch die Eintrittsöffnung 5 in den Kollektor 11 ein; innerhalb des Einflussbereichs der Sprühelektroden 9 werden in dem Gasstrom 3 enthaltene – z.B. feste oder auch flüssige – Partikel mit einer negativen elektrischen Ladung beaufschlagt und daraufhin durch die Coulomb-Kraft zu den geerdeten Kollektorelektroden 13 hin bewegt und an denselben abgeschieden. Der derart gefilterte Gasstrom 3 tritt durch die Austrittsöffnung 7 hindurch aus dem Kollektor 11 aus.
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Die Kollektorelektroden 13 sind derart geformt, dass die röhrenartigen Aufweitungen 19 eine teilzylindrische Gestalt aufweisen, d.h. quer zu ihrer Längserstreckungsrichtung (hier: y-Richtung) einen abschnittsweise kreisförmigen Querschnitt aufweisen (wobei die eine jeweilige röhrenartige Aufweitung 19 begrenzenden Kollektorelektroden-Abschnitte entsprechende Zylinder- bzw. Kreisabschnitte sind). Die Sprühelektroden 9 sind zentral entlang der jeweils zugehörigen Zylinderachse verlaufend in den röhrenartigen Aufweitungen 19 angeordnet, sodass sich zwischen einer jeweiligen Sprühelektrode 9 und den dieselbe röhrenartig umgebenden Kollektorelektroden-Abschnitten ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches elektrisches Feld ausbilden kann. Dadurch ist ein im Wesentlichen gleichmäßiges Beladen herauszufilternder Partikel mit elektrischer Ladung im gesamten Raumvolumen der Strömungskanäle 15 gewährleistet.
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Die von den Kollektorelektroden 13 gebildeten Strömungskanäle 15 sind nach unten hin offen (in 1 veranschaulicht durch die gestrichelt dargestellten Pfeile 21), sodass beim Reinigen der Elektroabscheidevorrichtung 1 von den Kollektorelektroden 13 losgelöste Partikel nach unten hin aus den Kanälen 15 entweichen können. Der Kollektor 11 weist – quer zur Wellenkamm-Erstreckungsrichtung, d.h. quer zur Strömungsrichtung – einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und kann somit z.B. auf einfache Art und Weise in Form eines Einschubs in einen bereits vorhandenen Abluft-Schacht mit einem entsprechenden rechteckigen Querschnitt eingesetzt werden.
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Die 2 bzw. 3 zeigen eine Rückansicht (in Richtung der negativen y-Achse) bzw. eine Schnittdarstellung der Elektroabscheidevorrichtung 1 gemäß 1, wobei zusätzlich die Befestigung der Sprühelektroden 9 veranschaulicht ist. 3 zeigt einen parallel zur yz-Ebene verlaufenden Schnitt, welcher durch die in einer vertikalen Ebene liegenden Sprühelektroden 9 verläuft. In 3 sind die Sprühelektroden 9 zudem im Gegensatz zu 1 als Spitzenelektroden dargestellt.
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Gemäß den 2 und 3 sind die Sprühelektroden 9 mittels einer Trägerplatte 23 aus einem elektrisch isolierenden Material in dem Kollektor 11 angeordnet. Die Trägerplatte 23 ist oberhalb des Kollektors 11 angeordnet und liegt auf den oberen Rändern der Kollektorelektroden 13 auf, wobei sie sozusagen eine obere Begrenzungsfläche des Kollektors 11 bildet. Die Sprühelektroden 9 sind mittels einer Haltevorrichtung 25 (dargestellt als Gestänge 25) derart an der Trägerplatte 23 befestigt, dass sie frei hängend entlang der Wellenkamm-Erstreckungsrichtung (hier: horizontal, entlang der y-Richtung) im Innern des Kollektors 11 verlaufen, wobei die Sprühelektroden 9 jeweils zentral in der entsprechenden röhrenartigen Aufweitung 19 angeordnet sind.
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4 veranschaulicht mehrere unterschiedliche Formen für die Sprühelektroden 9. So können die Sprühelektroden 9 (neben der in 1 veranschaulichten Rundstabform) z.B. auch als Spitzenelektrode 27, als abschnittsweise als Rundstab und abschnittsweise als Spitzenelektrode ausgebildete Kombinationselektrode 29, als mit Spitzen versehener Rundstab 31 und als mit Draht bespannte Sprühdraht-Elektrode 33 ausgebildet sein. Die Sprühelektroden können z.B. vollständig aus einem Metall oder einem anderen elektrisch leitfähigen Material bestehen; sie können jedoch auch einen Grundkörper aus einem elektrisch isolierenden Material aufweisen, der mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist und/oder mit elektrisch leitfähigem Draht bespannt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektroabscheidevorrichtung
- 3
- Gasstrom
- 5
- Eintrittsöffnung
- 7
- Austrittsöffnung
- 9
- Sprühelektrode
- 11
- Kollektor
- 13
- Kollektorelektrode
- 15
- Strömungskanal
- 17
- Verengung
- 19
- röhrenartige Aufweitung
- 21
- nach unten hin offenes Strömungskanalende
- 23
- Trägerplatte
- 25
- Haltevorrichtung / Gestänge
- 27
- Spitzenelektrode
- 29
- Kombinationselektrode
- 31
- mit Spitzen versehene Rundstabelektrode
- 33
- Sprühdraht-Elektrode
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1297894 B1 [0004]
- US 2654438 A [0005]
