DE102011053578A1 - Counter electrode for use in device for separating contaminations e.g. oil droplets, from intake air supplied to combustion engine, has outer surface with material transmissive for part of contaminations separated from gas flow - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gegenelektrode für eine Vorrichtung zum Abscheiden von flüssigen und/oder partikelförmigen Verunreinigungen aus einem Gasstrom, in der zwischen zumindest einer ersten, als die Gegenelektrode wirkenden Elektrode und einer zweiten, als Emissionselektrode wirkenden und eine in Richtung der ersten Elektrode gerichteten Spitze aufweisenden Elektrode ein Strömungsweg des Gasstroms verläuft und zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eine die Durchschlagspannung überschreitende Gleichspannung zur Bildung eines stabilen Niedrigenergieplasmas anlegbar ist, wobei die Gegenelektrode derartig ausgebildet und anordbar ist, dass der Gasstrom zumindest teilweise über die Gegenelektrode leitbar ist ohne durch die Gegenelektrode hindurchzutreten, sowie eine Vorrichtung zum Abscheiden von flüssigen und/oder partikelförmigen Verunreinigungen aus einem Gasstrom, insbesondere von Öltröpfchen, Rußteilen oder Staub, vorzugsweise aus dem aus einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors stammenden Blow-by-Gasstroms, umfassend zumindest eine erste, als Gegenelektrode wirkende Elektrode und zumindest eine zweite, als Emissionselektrode wirkende und eine in Richtung der ersten Elektrode gerichtete Spitze aufweisende Elektrode, wobei zwischen der ersten Elektrode und zweiten Elektrode ein Strömungsweg des Gasstroms verläuft und zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eine die Durchschlagspannung überschreitende Gleichspannung zur Bildung eines stabilen Niedrigenergieplasma anlegbar ist. The present invention relates to a counterelectrode for a device for separating liquid and / or particulate contaminants from a gas flow, in between at least a first, acting as the counter electrode and a second, acting as an emission electrode and a directed towards the first electrode tip having a flow path of the gas flow and between the first electrode and the second electrode, a breakdown voltage exceeding DC voltage for forming a stable low-energy plasma can be applied, wherein the counter electrode is formed and arranged such that the gas flow is at least partially via the counter electrode can be conducted without passing through to pass through the counter electrode, and a device for separating liquid and / or particulate impurities from a gas stream, in particular oil droplets, soot particles or dust, preferably from the a blow-by gas stream originating from a crankcase of an internal combustion engine, comprising at least one first electrode acting as counterelectrode and at least one second electrode acting as emission electrode and having a tip directed in the direction of the first electrode, wherein a flow path between the first electrode and the second electrode of the gas flow and between the first electrode and the second electrode, a direct voltage exceeding the breakdown voltage to form a stable low-energy plasma can be applied.
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Plasmaabscheider bekannt, die dazu dienen, mittels eines Plasmas flüssige und/oder partikelförmige Verunreinigungen aus einem Gasstrom abzuscheiden. Insbesondere ist aus der
Die in diesem Dokument offenbarte Vorrichtung hat sich grundsätzlich bewährt, insbesondere hat es sich als hocheffektiv herausgestellt, eine Abscheidung mittels eines Niedrigenergieplasmas zu erzeugen, wobei zwischen einer ersten, als Gegenelektrode dienenden Elektrode und einer zweiten, als Emissionselektrode wirkenden Elektrode, eine Spannung angelegt wird, die größer als die Durchschlagsspannung ist. The device disclosed in this document has proven itself in principle, in particular it has proved to be highly effective to produce a deposition by means of a low-energy plasma, wherein a voltage is applied between a first electrode serving as counter-electrode and a second electrode acting as emission electrode. which is greater than the breakdown voltage.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass der in der
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die gattungsgemäße Gegenelektrode und die gattungsgemäße Vorrichtung derartig weiterzuentwickeln, dass der Abscheidegrad verbessert wird, insbesondere die Menge der aus der Vorrichtung austretenden Verunreinigungen in dem Gasstrom weiter minimiert wird. It is therefore an object of the present invention to further develop the generic counterelectrode and the generic device in such a way that the degree of separation is improved, in particular the amount of impurities emerging from the device in the gas flow is further minimized.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im Hinblick auf die Gegenelektrode dadurch gelöst, dass die Gegenelektrode ferner zumindest bereichsweise durchlässig für zumindest einen Teil der aus dem Gasstrom abgeschiedenen Verunreinigungen ist.This object is achieved with regard to the counter electrode in that the counter electrode is further at least partially permeable to at least part of the deposited from the gas stream impurities.
Hierbei wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Gegenelektrode im Wesentlichen flächig ausgebildet ist und/oder der Gasstrom im Wesentlichen senkrecht zu einer Normalenrichtung zumindest eines Bereichs der Gegenelektrode über die Gegenelektrode leitbar ist.In this case, it is proposed with the invention that the counterelectrode is substantially planar and / or the gas flow can be conducted essentially perpendicular to a normal direction of at least one region of the counterelectrode via the counterelectrode.
Auch ist alternativ oder zusätzlich besonders bevorzugt, dass die Gegenelektrode einen ersten Oberflächenbereich aufweist, in dem zumindest eine Öffnung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Öffnungen, insbesondere in Form eines Schlitzes, einer Bohrung, einer Aussparung und/oder einer Ausstanzung ausgebildet ist bzw. sind.Also, as an alternative or in addition, it is particularly preferred that the counterelectrode has a first surface area in which at least one opening, preferably a plurality of openings, in particular in the form of a slot, a bore, a recess and / or a punch-out is or are formed.
Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass zumindest ein zweiter Oberflächenbereich, zumindest bereichsweise umfassend ein für zumindest einen Teil der Verunreinigungen im wesentlichen durchlässiges, vorzugsweise poröses, insbesondere zumindest bereichsweise mikroporöses, mesoporöses und/oder makroporöses, und/oder elektrisch leitfähiges, Material, wobei vorzugsweise der zweite Oberflächenbereich zumindest bereichsweise durch den ersten Oberflächenbereich gebildet ist und/oder der zweite Oberflächenbereich zumindest bereichsweise in der Öffnung des ersten Oberflächenbereichs angeordnet ist und/oder das Material des zweiten Oberflächenbereichs ein Gitter, ein Geflecht, ein gewalztes Material, ein gesintertes Material, ein schaumförmiges Material und/oder eine Lochwand umfasst.It is also proposed with the invention that at least a second surface area, at least partially comprising a for at least a portion of the contaminants substantially permeable, preferably porous, in particular at least partially microporous, mesoporous and / or macroporous, and / or electrically conductive material, wherein Preferably, the second surface area is at least partially formed by the first surface area and / or the second surface area is at least partially disposed in the opening of the first surface area and / or the material of the second surface area, a grid, a mesh, a rolled material, a sintered material, one foam-like material and / or a perforated wall.
Besonders bevorzugt ist bei den vorangehenden zwei Ausführungsformen, dass die Öffnung des ersten Oberflächenbereichs und/oder die Poren des zweiten Oberflächenbereichs mittels Stanzen, Schneiden, Laserschneiden, Bohren, Laserbohren und/oder Fräsen erzeugbar ist bzw. sind.It is particularly preferred in the preceding two embodiments that the opening of the first surface area and / or the pores of the second surface area can be produced by means of stamping, cutting, laser cutting, drilling, laser drilling and / or milling.
Eine erfindungsgemäße Gegenelektrode kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass die Gegenelektrode zumindest bereichsweise eine plane, zylindermantelförmige, kegelmantelförmige und/oder kegelstumpfmantelförmige Fläche, insbesondere eines Zylinders, Kegels und/oder Kegelstumpfs mit einer kreisförmigen, elliptischen, und/oder polygonen, vorzugsweise regelmäßig polygonen, wie dreieckigen, quadratischen, fünfeckigen, sechseckigen, siebeneckigen, achteckigen, neuneckigen, zehneckigen und/oder zwölfeckigen Querschnittsform, darbietet, die der zweiten Elektrode zugewandte Oberfläche der Gegenelektrode, vorzugweise des ersten Oberflächenbereichs und/oder des zweiten Oberflächenbereichs, zumindest bereichsweise im wesentlichen eben ist, vorzugsweise entlang der dargebotenen Fläche, die der zweiten Elektrode zugewandte Oberfläche der Gegenelektrode zumindest eine Vertiefung, vorzugsweise eine Vielzahl von Vertiefungen, aufweist, und/oder die Oberfläche der Gegenelektrode und/oder die Gegenelektrode, insbesondere in einer durch die Normalenrichtung und die Richtung des Strömungswegs aufgespannte Ebene und/oder einer durch die Normalenrichtung und eine Richtung senkrecht zur Richtung des Strömungswegs aufgespannte Ebene, profilierte Querschnittsform aufweist, wie gewellt, sägezahnförmig, sinusförmig, cosinusförmig, parabelförmig und/oder eine Kombination von, insbesondere bereichsweise plateauförmigen, Erhebungen und Vertiefungen und/oder Sicken, und/oder die einer Vielzahl von zweiten Elektroden zugewandte Oberfläche der Gegenelektrode einen im wesentlichen gleichmäßigen Abstand zu den der Gegenelektrode zugewandten Enden der einzelnen zweiten Elektroden aufweist.A counterelectrode according to the invention can also be characterized in that the counterelectrode at least in regions has a plane, cylinder jacket-shaped, cone-shaped and / or truncated cone-shaped surface, in particular a cylinder, cone and / or truncated cone with a circular, elliptical, and / or polygonal, preferably regular polygonal, such as triangular, square, pentagonal, hexagonal, heptagonal, octagonal, triangular, ten-cornered and / or dodecagonal cross-sectional shape, presents the second electrode facing surface of the counter electrode, preferably the first surface region and / or the second surface region, at least partially substantially planar , preferably along the presented surface, the surface of the counterelectrode facing the second electrode has at least one depression, preferably a plurality of depressions, and / or the surface of the counterelectrode and / or it has the counterelectrode, in particular in a plane spanned by the normal direction and the direction of the flow path and / or plane spanned by the normal direction and a direction perpendicular to the direction of the flow path, profiled cross-sectional shape, such as wavy, sawtooth, sinusoidal, cosinusoidal, parabolic and / or a combination of, in particular partially plateau-shaped, elevations and depressions and / or beads, and / or a plurality of second electrode facing surface of the counter electrode has a substantially uniform distance from the counter electrode facing ends of the individual second electrodes.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen ist besonders bevorzugt, dass bei Ausbildung zumindest einer Vertiefung die Öffnung des ersten Oberflächenbereichs und/oder des zweiten Oberflächenbereichs zumindest bereichsweise im Bereich der Vertiefung ausgebildet ist, ein im Bezug auf die Vertiefung erhöhter Bereich der Oberfläche, insbesondere die Erhebung, der Gegenelektrode und/oder ein erhöhter Bereich der Gegenelektrode für zumindest einen Teil, vorzugsweise alle Verunreinigungen, undurchlässig ist und/oder der erhöhte Bereich, insbesondere die Erhebung, gegenüberliegend der Emissionselektrode ausbildbar ist.In the abovementioned embodiments, it is particularly preferred that, when at least one depression is formed, the opening of the first surface region and / or the second surface region is formed at least in regions in the region of the depression, an area of the surface which is elevated in relation to the depression, in particular the elevation Counter electrode and / or a raised portion of the counter electrode for at least a portion, preferably all impurities, impermeable and / or the raised area, in particular the elevation, opposite the emission electrode can be formed.
Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass der Abstand zwischen der der zweiten Elektrode zugewandten Oberfläche der Gegenelektrode und des der Gegenelektrode zugewandten Endes der zweiten Elektrode größer als eine geometrische Ausdehnung, insbesondere eine geometrische Ausdehnung senkrecht zur Normalenrichtung der Gegenelektrode, der Öffnung des ersten Oberflächenbereichs und/oder der Poren, insbesondere einer Maschenweite eines Gitters, des zweiten Oberflächenbereichs ist, vorzugsweise ein Vielfaches der Ausdehnung beträgt.Furthermore, the invention proposes that the distance between the surface of the counterelectrode facing the second electrode and the end of the second electrode facing the counterelectrode is greater than a geometric extension, in particular a geometric extension perpendicular to the normal direction of the counterelectrode, the opening of the first surface region and / or the pores, in particular a mesh size of a grid, of the second surface area, is preferably a multiple of the extent.
Auch ist bevorzugt, dass eine geometrische Ausdehnung, insbesondere eine geometrische Ausdehnung senkrecht zur Normalenrichtung der Gegenelektrode, der Öffnung des ersten Oberflächenbereichs und/oder der Poren, insbesondere eine Maschenweite eines Gitters, des zweiten Oberflächenbereichs größer als ein mittlerer Durchmesser der abzuscheidenden Verunreinigungen und/oder einer durch Agglomeration von Verunreinigungen entstehende Ansammlung von Verunreinigungen ist, vorzugsweise nicht mehr als ein dreifaches, vorzugsweise nicht mehr als ein zweifaches, noch bevorzugter nicht mehr als ein anderthalbfaches des mittleren Durchmessers beträgt.It is also preferred that a geometric extension, in particular a geometric extension perpendicular to the normal direction of the counterelectrode, the opening of the first surface area and / or the pores, in particular a mesh size of a grid, the second surface area greater than a mean diameter of the deposited impurities and / or is an accumulation of impurities resulting from agglomeration of impurities, preferably not more than a triple, preferably not more than a twofold, more preferably not more than one and a half times the average diameter.
Eine erfindungsgemäße Gegenelektrode kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, dass die Gegenelektrode, insbesondere der erste Oberflächenbereich und/oder der zweite Oberflächenbereich, geebnet ist, vorzugsweise mittels Walzen und/oder Pressen.A counter electrode according to the invention can furthermore be characterized in that the counter electrode, in particular the first surface area and / or the second surface area, is leveled, preferably by means of rolling and / or pressing.
Es ist für die Gegenelektrode auch bevorzugt, dass die Gegenelektrode Materialen mit im wesentlichen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten umfasst, insbesondere der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials des ersten Oberflächenbereichs im wesentlichen gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des zweiten Oberflächenbereichs ist, und/oder Bereiche der Gegenelektrode mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, insbesondere der erste Oberflächenbereich und der zweite Oberflächenbereich, beweglich relativ zueinander, insbesondere schwimmend und/oder mittels zumindest einer Dehnungsfuge voneinander teilweise mechanisch getrennt, gelagert sind.It is also preferable for the counter electrode that the counter electrode comprises materials having substantially the same coefficient of thermal expansion, in particular, the coefficient of thermal expansion of the material of the first surface area is substantially equal to the thermal expansion coefficient of the second surface area, and / or areas of the counter electrode having different thermal expansion coefficients, especially the first one Surface area and the second surface area, movable relative to each other, in particular floating and / or by means of at least one expansion joint from each other partially mechanically separated, are stored.
Schließlich wird für die Gegenelektrode gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass zumindest ein Oberflächengebiet der Gegenelektrode, insbesondere ein Oberflächengebiet außerhalb eines zwischen der Gegenelektrode und der Emissionselektrode ausgebildeten Plasmas, wie eines Plasmakegels, derartig behandelt ist, vorzugsweise mittels einer Beschichtung, mittels Ausbildung einer Nanostruktur, mittels Ätzen, mittels Sputtern und/oder mittels Abtragen, dass ein Anhaften zumindest eines Teils der Verunreinigungen an der Gegenelektrode, ein Zusetzen der Öffnungen und/oder Poren mit zumindest einem Teil der Verunreinigungen und/oder eine Adhäsion zumindest eines Teils der Verunreinigungen an der Gegenelektrode verändert ist, insbesondere reduziert ist.Finally, it is proposed for the counterelectrode according to the invention that at least one surface area of the counterelectrode, in particular a surface area outside a plasma formed between the counterelectrode and the emission electrode, such as a plasma gel, is treated in this way, preferably by means of a coating, by means of a nanostructure Etching, by sputtering and / or by ablation, that adhering at least a portion of the Impurities on the counter electrode, clogging of the openings and / or pores with at least a portion of the impurities and / or an adhesion of at least a portion of the impurities on the counter electrode is changed, in particular reduced.
Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die erste Gegenelektrode als erfindungsgemäße Gegenelektrode ausgebildet ist. The object concerning the device is achieved according to the invention in that the first counterelectrode is designed as a counterelectrode according to the invention.
Dabei ist besonders bevorzugt, dass auf der der zweiten Elektrode abgewandten Seite der ersten Elektrode zumindest ein Sammelraum für die Verunreinigungen ausgebildet ist.It is particularly preferred that at least one collecting space for the impurities is formed on the side facing away from the second electrode of the first electrode.
Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass zumindest ein, insbesondere von der Gegenelektrode und/oder der Emissionselektrode zumindest teilweise umfasstes und/oder zumindest teilweise durch die Gegenelektrode und/oder die Emissionselektrode ausgebildetes Strömungsführungselement in dem Sammelraum und/oder dem Strömungsweg angeordnet ist, wobei mittels des Strömungsführungselementes ein Eintritt eines Teilstroms des Gasstroms durch die Gegenelektrode in den Sammelraum verhinderbar ist, ein in den Sammelraum eintretender Teilstrom des Gasstroms in den Strömungsweg zwischen Gegenelektrode und zweiter Elektrode zumindest teilweise zurückgeführt wird, aus dem Gasstrom abgeschiedene Verunreinigungen von der Gegenelektrode und/oder dem Strömungsweg des Gasstroms wegführbar sind und/oder aus dem Gasstrom abgeschiedene Verunreinigungen in Richtung der Öffnung des ersten Oberflächenbereichs und/oder der Poren des zweiten Oberflächenbereichs leitbar sind.Furthermore, it is proposed with the invention that at least one, in particular of the counter electrode and / or the emission electrode at least partially and / or at least partially formed by the counter electrode and / or the emission electrode flow guide element is arranged in the collecting space and / or the flow path, wherein by means of the flow guide element, a partial flow of the gas stream through the counter electrode is prevented in the plenum, a partial flow of the gas stream entering the plenum is at least partially returned to the flow path between the counter electrode and the second electrode, from the counter electrode and / or separated from the gas flow the flow path of the gas stream are wegführbar and / or impurities separated from the gas stream in the direction of the opening of the first surface region and / or the pores of the second surface region are conductive.
Eine Weiterentwicklung dieser Ausführungsform sieht vor, dass das Strömungsführungselement zumindest eine, vorzugsweise zumindest bereichsweise in dem Sammelraum angeordnete Schottwand umfasst, wobei insbesondere mittels der Schottwand der Sammelraum in zumindest zwei Teilsammelräume unterteilbar ist und/oder das Strömungsführungselement durch die Vertiefung zumindest teilweise gebildet ist.A further development of this embodiment provides that the flow guide element comprises at least one partition wall, preferably at least partially arranged in the collecting space, wherein in particular by means of the bulkhead the collecting space is subdivided into at least two sub-collecting chambers and / or the flow guiding element is at least partially formed by the recess.
Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass eine Vielzahl von Strömungsführungselementen, insbesondere Schottwänden und/oder Vertiefungen, wobei vorzugsweise der Sammelraum eine Vielzahl von Auslassöffnungen für abgeschiedene Verunreinigungen umfasst, vorzugsweise jeder Teilsammelraum zumindest eine Auslassöffnung umfasst.Furthermore, it is proposed with the invention that a plurality of flow guidance elements, in particular bulkhead walls and / or depressions, wherein preferably the collecting space comprises a plurality of outlet openings for separated impurities, preferably each part collecting space comprises at least one outlet opening.
Schließlich kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, dass dem Bereich des Niedrigenergieplasmas und/oder dem Bereich zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ein mittels eines Vorabscheiders gereinigter Gasstrom zuführbar ist, insbesondere die Vorrichtung einen Vorabscheider für Verunreinigungen mit vorbestimmten Partikelgrößen umfasst, vorzugsweise beinhaltend zumindest einen Prallplattenabscheider, Zyklonabscheider, Labyrinthabscheider, Zentrifugalabscheider, Diffusionsabscheider und/oder elektromagnetischen, wie elektrostatischen und/oder magnetostatischen, Abscheider.Finally, a device according to the invention may be characterized in that a gas stream purified by means of a pre-separator can be fed to the region of the low-energy plasma and / or the region between the first electrode and the second electrode, in particular the device comprises, preferably comprising, a pre-separator for impurities with predetermined particle sizes at least one baffle plate separator, cyclone separators, labyrinth separators, centrifugal separators, diffusion separators and / or electromagnetic, such as electrostatic and / or magnetostatic, separators.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass der Abscheidegrad eines Plasmaabscheiders dadurch gesteigert werden kann, dass als Gegenelektrode ein Element eingesetzt wird, welches zumindest in einem Bereich, der der zweiten Elektrode, also der Emissionselektrode, gegenüberliegt, insbesondere einer Vielzahl von Emissionselektroden gegenüberliegt, keine geschlossene Oberfläche aufweist. Hierbei sind die Begriffe Emissionselektrode und Gegenelektrode nicht derartig beschränkend auszulegen, dass stets an die Emissionselektrode eine Gleichspannung angelegt wird, während die Gegenelektrode an Masse gelegt wird. So kann die Gleichspannung auch an die Gegenelektrode angelegt werden und die Emissionselektrode an Masse gelegt werden. Diese Begriffe werden im Wesentlichen dazu verwendet, um zu beschreiben, dass das Plasma in der Emissionselektrode punktuell zusammenläuft, während es an der Gegenelektrode auf einem vergleichsweise größeren Flächenbereich auftrifft, insbesondere einen Plasmakegel ausbildet. The invention is thus based on the surprising finding that the degree of separation of a plasma separator can be increased by using as counterelectrode an element which, at least in a region opposite to the second electrode, ie the emission electrode, lies opposite a plurality of emission electrodes , does not have a closed surface. In this case, the terms emission electrode and counterelectrode are not to be construed in such a restrictive way that a DC voltage is always applied to the emission electrode while the counterelectrode is grounded. Thus, the DC voltage can also be applied to the counter electrode and the emission electrode are grounded. These terms are essentially used to describe that the plasma in the emission electrode converges at points, while it strikes the counterelectrode on a comparatively larger surface area, in particular forms a plasma cone.
So wurde überraschenderweise festgestellt, dass für die Ausbildung eines stabilen Niedrigenergieplasmas zwischen der Emissionselektrode, insbesondere einer Vielzahl von Emissionselektroden, und der Gegenelektrode die Ausbildung von Öffnungen in der Gegenelektrode auch im Bereich der Emissionselektroden nicht schädlich ist. So ist es bereits ausreichend für eine Verbesserung des Abscheidegrades, dass die abgeschiedenen Verunreinigungen nicht außerhalb des Bereichs der Gegenelektrode, der den Emissionselektroden gegenüberliegt, abgeschieden wird, sondern Öffnungen in der Gegenelektrode vorgesehen sind, die beispielsweise in Form von Bohrungen im Randbereich des Abscheidebereichs der Gegenelektrode, also des Bereichs der Gegenelektrode, der den Emissionselektroden gegenüberliegt, angeordnet ist. Thus, it was surprisingly found that for the formation of a stable low-energy plasma between the emission electrode, in particular a plurality of emission electrodes, and the counter electrode, the formation of openings in the counter electrode is not harmful even in the region of the emission electrodes. Thus, it is already sufficient for an improvement in the degree of separation that the deposited impurities are not deposited outside the region of the counterelectrode, which faces the emission electrodes, but openings are provided in the counter electrode, for example in the form of holes in the edge region of the deposition region of the counter electrode , That is, the region of the counter electrode, which is opposite to the emission electrodes, is arranged.
Eine weitere Verbesserung des Abscheidegrades kann dadurch erreicht werden, dass, im Wesentlichen quer oder längs zu einem Strömungsweg des Grasstromes, längliche Öffnungen, insbesondere Schlitze, in der Gegenelektrode ausgebildet werden. Da jedoch erkannt wurde, dass derartige in einem ersten Oberflächenbereich der Gegenelektrode ausgebildete Öffnungen zu einer Kanalisierung des Niedrigenergieplasmas in dem Bereich der Elektroden führt, der zwischen den jeweiligen Öffnungen liegt, kann zu einer weiteren Steigerung des Abscheidegrades in einem zweiten Oberflächenbereich, der insbesondere durch die Öffnungen in dem ersten Oberflächenbereich gebildet wird, ein elektrisch leitfähiges, poröses Material, wie ein Gitter, angeordnet werden. Dadurch wird erreicht, dass auch der Bereich der Öffnungen in dem ersten Oberflächenbereich zur Ausbildung eines Niedrigenergieplasmas dient, also insbesondere in den durch das poröse Material gebildeten zweiten Gitter- bzw. Oberflächenbereich ebenfalls ein Niedrigenergieplasma gezündet wird. Beispielsweise kann der erste Oberflächenbereich einen Rahmen mit einer, insbesondere zentralen, Öffnung darstellen, der den zweiten Oberflächenbereich umgibt, wobei in dem zweiten Oberflächenbereich ein Gitter durch Einspannen in dem Rahmen oder eine andere Gitterstruktur angeordnet ist. A further improvement of the degree of separation can be achieved in that, substantially transversely or longitudinally to a flow path of the grass flow, elongate openings, in particular slots, are formed in the counterelectrode. However, since it has been recognized that such in a first surface area of the counter electrode formed openings to channel the low energy plasma in the region of the electrodes, which lies between the respective openings, an electrically conductive, porous, in order to further increase the degree of separation in a second surface area, which is formed in particular by the openings in the first surface area Material, such as a grid, are arranged. It is thereby achieved that the area of the openings in the first surface area also serves to form a low-energy plasma, ie, in particular a low-energy plasma is also ignited in the second grid or surface area formed by the porous material. For example, the first surface area may constitute a frame with a, particularly central, aperture surrounding the second surface area, wherein in the second surface area a grid is arranged by clamping in the frame or another grid structure.
So herrschte das Vorurteil vor, dass durch den Einsatz einer Gitterstruktur bei einer Vielzahl von Emissionselektroden sich lediglich in lokalen Bereichen ein Plasma ausbildet, nämlich in solchen Bereichen, in denen der Abstand zwischen den Emissionselektrodenspitzen und dem Gitterbereich der Gegenelektrode minimal ist. Es wurde jedoch überraschender Weise festgestellt, dass trotz der porösen Struktur bzw. der Gitterstruktur ein über die Fläche gleichmäßiges Zünden eines Plasmas ermöglicht wird und gleichzeitig eine gute Abführung von aus dem Gasstrom abgeschiedenen Verunreinigungen ermöglicht wird, insbesondere dadurch dass durch eine entsprechende Behandlung des porösen Materials, wie ein Walzen oder Pressen, insbesondere der Gitterstruktur, eine bestmögliche Parallelität zu den Emissionselektroden(spitzen) hergestellt wird. Thus, the prejudice prevailed that the use of a lattice structure in a multiplicity of emission electrodes forms a plasma only in local areas, namely in those areas in which the distance between the emission electrode tips and the grid area of the counterelectrode is minimal. However, it has surprisingly been found that in spite of the porous structure or the lattice structure over the surface uniform ignition of a plasma is made possible and at the same time a good removal of deposited from the gas stream impurities is made possible, in particular by that by an appropriate treatment of the porous material in how a rolling or pressing, in particular of the lattice structure, a best possible parallelism to the emission electrodes (tips) is produced.
Somit wird es durch diesen Aufbau der Gegenelektrode ermöglicht, dass unterhalb des gesamten Bereichs der Gegenelektrode, der den Emissionselektroden gegenüber liegt, ein Sammelraum bzw. Rückführraum ausgebildet wird, in dem die aus dem Gasstrom durch Ablenkung in Richtung der Gegenelektrode abgeschiedenen Verunreinigungen gesammelt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass der Gasstrom die einmal abgeschiedenen Partikel nicht mehr mitreißen kann, so dass der gesamte Abscheidegrad gesteigert wird, da der Weitertransport der Verunreinigungen im Strömungsweg verhindert wird. Somit wird es ermöglicht, dass insbesondere bei einem horizontal angeordneten Plasmaabscheider, also einem Plasmaabscheider, bei welchem die Gegenelektrode im Wesentlichen horizontal angeordnet ist, ein abgeschiedenes Medium wirkungsvoll aus dem Strömungsbereich des Gasstroms abgeführt werden kann, wenn die Gegenelektrode durchlässig für das abgeschiedene Medium ausgestaltet wird. Thus, by this construction of the counter electrode, it is possible to form, below the entire area of the counter electrode facing the emission electrodes, a collecting space in which the impurities separated from the gas flow by deflection toward the counter electrode are collected. This ensures that the gas stream can no longer entrain the once separated particles, so that the entire degree of separation is increased because the further transport of impurities in the flow path is prevented. This makes it possible, in particular in the case of a horizontally arranged plasma separator, ie a plasma separator in which the counterelectrode is arranged substantially horizontally, to effectively remove a separated medium from the flow region of the gas stream if the counterelectrode is made permeable to the separated medium ,
Dadurch wird ein permanenter Medien- bzw. Verunreinigungsabtransport sichergestellt, indem die Gegenelektrode ein für das abgeschiedene Medium durchlässige Struktur aufweist. Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass das abgeschiedene Medium direkt im Abscheidebereich der Emissions- und Gegenelektroden aus dem Strömungsbereich in einen nicht durchströmten Sammel- bzw. Rücklaufraum überführt werden kann, so dass ein Weitertransport des einmal abgeschiedenen Mediums im Hauptströmungsbereich des Gasstroms verhindert werden kann. As a result, a permanent removal of media or contaminants is ensured by the counterelectrode having a structure that is permeable to the deposited medium. This offers in particular the advantage that the separated medium can be transferred directly from the flow area into a collecting or return space not flowed through in the separation region of the emission and counterelectrodes, so that further transport of the once separated medium in the main flow region of the gas flow can be prevented.
Zur Steigerung des Abscheidegrads kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Oberfläche der Gegenelektrode, insbesondere in dem Bereich, in dem kein Plasma(kegel) ausgebildet wird, eine geringere Adhäsion für Verunreinigungen aufweist. Durch diese Maßnahme werden verschiedene Effekte erzielt. So wird zunächst erreicht, dass die in Richtung der Gegenelektrode abgeschiedenen Verunreinigungen nicht in dem Bereich des Strömungsweges des Gasstroms verbleiben, sondern durch die Öffnungen bzw. Poren durch die Gegenelektrode hindurchtreten. Darüber hinaus wird verhindert, dass sich durch Agglomeration eine große Ansammlung von abgeschiedenen Verunreinigungen bilden kann. Eine solche Ansammlung von Verunreinigungen würde einerseits eine größere Angriffsfläche für den Gasstrom bilden und so mit einer höheren Wahrscheinlichkeit mitgerissen werden. Andererseits können derartige Ansammlungen dazu führen, dass die Öffnungen bzw. Poren durch die Verunreinigungen verschlossen werden und so nicht durch die Gegenelektrode, insbesondere in den Sammelraum, abfließen können. Durch Verhinderung dieser Effekte kann auf einfache Weise ein erneutes Mitreißen der abgeschiedenen Verunreinigung durch den Gasstrom verhindert werden und so der Abscheidegrad wirksam verbessert werden.In order to increase the degree of separation, it can further be provided that the surface of the counterelectrode, in particular in the region in which no plasma (cone) is formed, has a lower adhesion for impurities. By this measure, various effects are achieved. Thus, it is initially achieved that the impurities deposited in the direction of the counterelectrode do not remain in the region of the flow path of the gas stream but pass through the openings or pores through the counterelectrode. In addition, agglomeration prevents a large accumulation of separated impurities from forming. On the one hand, such an accumulation of impurities would form a larger attack surface for the gas stream and thus be carried along with a higher probability. On the other hand, such accumulations can lead to the openings or pores being closed by the impurities and thus unable to flow off through the counterelectrode, in particular into the collecting space. By preventing these effects, re-entrainment of the deposited impurity by the gas flow can be prevented in a simple manner, and thus the degree of separation can be effectively improved.
Auch kann durch in dem Strömungsweg des Gasstroms oder in dem Sammelraum angeordnete Strömungsführungselemente verhindert werden, dass ein Teilstrom des Gasstroms in den Sammelraum eintritt. Ein solcher Teilstrom könnte dazu führen, dass von einem Teil des Gasstroms der Bereich, in dem das Plasma gezündet ist und Verunreinigungen abgeschieden werden, umgangen wird und/oder Verunreinigungen im Sammelbereich mitgerissen werden, wenn der Teilstrom wieder durch die Gegenelektrode in den Gasstrom eintritt.Also can be prevented by arranged in the flow path of the gas stream or in the collecting space flow guide elements that a partial flow of the gas stream enters the plenum. Such a partial flow could result in bypassing from a part of the gas flow the area in which the plasma is ignited and contaminants are separated and / or contaminants are entrained in the collecting area when the partial flow again enters the gas flow through the counterelectrode.
Hierbei ist jedoch beachtlich, dass die Verwendung der erfindungsgemäßen Gegenelektrode nicht nur auf eine Verwendung in einem Plasmaabscheider, welcher eine horizontal angeordnete Gegenelektrode aufweist, beschränkt ist. Auch ist die Erfindung nicht auf einer plane Gegenelektrode beschränkt, sondern die Gegenelektrode kann verschiedene geometrische Ausgestaltungen, insbesondere Querschnittsformen, aufweisen. So kann die Gegenelektrode zylindermantelförmig ausgebildet sein und insbesondere vertikal angeordnet sein. Durch eine entsprechende Bereitstellung eines die Gegenelektrode ringförmig umgebenden Sammelraums oder eines durch die Gegenelektrode ringförmig umgebenen Sammelraum kann so auch bei einem vertikalen Strömungsweg des Gases eine effiziente Abscheidung erreicht werden. Hierbei ist insbesondere bevorzugt, dass in dem Sammelraum Strömungsführungselemente angeordnet sind, die es ermöglichen, dass in den Sammelraum abgeschiedene Verunreinigungen von dem Gasstrom bzw. der Gegenelektrode weggeführt werden. Auch ist es möglich, dass die Gegenelektrode keine kreisförmige Querschnittsform aufweist, sondern die Querschnittsform eines Polygons, wie eines Dreiecks, eines Vierecks, insbesondere eines gleichmäßigen Polygons, aufweist. Auch kann die Gegenelektrode eine kreissegmentförmige Querschnittsform aufweisen, wobei ein Sammelraum im Inneren des Kreissegments gebildet werden kann. However, it is noteworthy that the use of the counterelectrode according to the invention is not limited to use in a plasma separator which has a horizontally arranged counterelectrode. Also, the invention is not limited to a plane counter electrode, but the counter electrode can various geometric configurations, in particular cross-sectional shapes, have. Thus, the counter electrode may be formed in the form of a cylinder jacket and, in particular, may be arranged vertically. By an appropriate provision of a circular space surrounding the counter electrode or an annular space surrounded by the counter electrode collecting chamber so an efficient separation can be achieved even with a vertical flow path of the gas. In this case, it is particularly preferred that flow guide elements are arranged in the collecting space, which allow contaminants separated into the collecting space to be led away from the gas flow or the counterelectrode. It is also possible that the counter-electrode does not have a circular cross-sectional shape but has the cross-sectional shape of a polygon, such as a triangle, of a quadrilateral, in particular of a uniform polygon. Also, the counter electrode may have a circular-segment-shaped cross-sectional shape, wherein a collecting space may be formed in the interior of the circle segment.
Desweiteren muss die Gegenelektrode, insbesondere im ersten und/oder zweiten Oberflächenbereich, nicht unbedingt eben bzw. plan sein. So kann die Gegenelektrode eine derartige Oberflächenstrukturierung aufweisen, dass Vertiefungen innerhalb der Gegenelektrode bzw. einer der Emissionselektrode zugewandten Oberfläche ausgebildet sind. Hierbei kann eine Oberflächenstrukturierung in alle Raumrichtungen der Gegenelektrode vorliegen, insbesondere in einer Richtung entlang des Hauptströmungsweges des Gasstroms, aber auch in einer Richtung senkrecht dazu. Insbesondere ist bevorzugt, dass eine regelmäßige Oberflächenstrukturierung ausgebildet ist, beispielsweise die Gegenelektrode bzw. die Oberfläche der Gegenelektrode eine gewellte Strukturierung aufweist. Hierbei kann die Strukturierung verschiedenste Querschnittsformen aufweisen, insbesondere kann die Strukturierung sinus(wellen)förmig, cosinus(wellen)förmig, parabelförmig, sägezahnförmig oder rechteckförmig sein. Diese Oberflächenstrukturierung bietet den Vorteil, dass durch die Vertiefungen Sammelbereiche für die Verunreinigungen gebildet werden, die dann außerhalb des Strömungsweges des Gasstromes gesammelt und abgeführt werden. Insbesondere ist dabei bevorzugt, dass in den Vertiefungen die entsprechenden Öffnungen bzw. Poren vorgesehen sind, durch die die Verunreinigungen durch die Gegenelektrode in den Sammelraum treten. Somit dienen die Vertiefungen selber auch als Strömungsführungselemente im Sinne der Erfindung. Zur Ausbildung eines gleichmäßigen Plasmas über die Fläche der Gegenelektrode ist besonders bevorzugt, dass die Bereiche außerhalb der Vertiefungen, insbesondere die Erhebungen im Vergleich zu den Vertiefungen, eine ebene oder plane bzw. plateauförmige Oberflächenform aufweisen. Desweiteren ist besonders bevorzugt, dass ausschließlich in dem Bereich der Erhebungen gegenüberliegend Emissionselektroden angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass ein Plasma über die gesamte Oberfläche der Gegenelektrode, insbesondere in einer Ebene, die durch alle Erhebungen festgelegt wird, also ein gleichmäßiges Plasma gezündet werden kann. Die Ausbildung eines Plateaus bewirkt insbesondere, dass ein idealer „Plasmakegel“, ausgehend von der Spitze der Emissionselektrode, ausgebildet werden kann. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Gegenelektrode im Bereich der Erhebungen undurchlässig für die Verunreinigungen ist und im Bereich der Erhebungen abgeschiedene Verunreinigungen über den Gasstrom in die Vertiefungen geführt werden bzw. mitgerissen werden, um von dort in den Sammelraum abgeführt zu werden. Furthermore, the counterelectrode, in particular in the first and / or second surface area, does not necessarily have to be flat. Thus, the counter-electrode may have such a surface structuring that depressions are formed within the counterelectrode or a surface facing the emission electrode. Here, a surface structuring in all spatial directions of the counter electrode may be present, in particular in a direction along the main flow path of the gas stream, but also in a direction perpendicular thereto. In particular, it is preferred that a regular surface structuring is formed, for example the counterelectrode or the surface of the counterelectrode has a corrugated structuring. In this case, the structuring may have a wide variety of cross-sectional shapes, in particular the structuring may be sinusoidal, cosinusoidal, parabolic, sawtooth or rectangular. This surface structuring offers the advantage that collecting areas for the contaminants are formed by the depressions, which are then collected and removed outside the flow path of the gas stream. In particular, it is preferred that the corresponding openings or pores are provided in the depressions through which the contaminants pass through the counter electrode into the collecting space. Thus, the wells themselves serve as flow guide elements in the context of the invention. To form a uniform plasma over the surface of the counterelectrode, it is particularly preferred that the regions outside the depressions, in particular the elevations in comparison to the depressions, have a flat or plane or plateau-shaped surface form. Furthermore, it is particularly preferred that emission electrodes are arranged opposite only in the region of the elevations. This ensures that a plasma over the entire surface of the counter electrode, in particular in a plane which is determined by all surveys, so a uniform plasma can be ignited. The formation of a plateau causes in particular that an ideal "plasma cone", starting from the tip of the emission electrode, can be formed. In addition, it can be provided that the counterelectrode in the region of the elevations is impermeable to the contaminants and impurities deposited in the region of the elevations are conducted via the gas flow into the depressions or entrained in order to be discharged from there into the collecting space.
Neben der Steigerung des Abscheidegrades des Plasmaabscheiders führt die Verwendung einer erfindungsgemäßen Gegenelektrode ferner zu dem Vorteil, dass eine kompakte Bauweise der gesamten Vorrichtung erreicht werden kann, da der Abführbereich für abgeschiedene Verunreinigungen in den Bereich der Ausbildung des Plasmas zwischen den Emissionselektroden und der Gegenelektrode angeordnet werden kann, insbesondere kein getrennter Abscheidebereich außerhalb dieses Plasmabereichs bereitgestellt werden muss. Mit anderen Worten wird durch die sich nahe am Abscheider stattfindende Ausleitung des abgeschiedenen Mediums eine sehr kompakte Bauweise möglich. In addition to increasing the separation efficiency of the plasma separator, the use of a counterelectrode according to the invention also leads to the advantage that a compact design of the entire device can be achieved, since the removal area for deposited impurities in the region of formation of the plasma between the emission electrodes and the counter electrode are arranged In particular, no separate separation region needs to be provided outside this plasma region. In other words, by taking place close to the separator discharge of the deposited medium, a very compact design possible.
Als für die Verunreinigungen durchlässiges Medium ist grundsätzlich jedes elektrisch leitfähige Material geeignet. So können beispielsweise als Gegenelektrode Bleche eingesetzt werden, in die mittels Stanzen, Bohren, Laserschweißens oder Fräsen entsprechende Öffnungen/Poren eingebracht werden, aber auch Gitter, beispielsweise Drahtgitter. Zur Ausbildung eines gleichmäßigen Niedrigenergieplasmas ist dabei jedoch bevorzugt, dass das Material einen gleichmäßigen Oberflächenverlauf (einen stetigen und/oder stetig differenzierbaren Oberflächenverlauf) aufweist, insbesondere eben ausgebildet ist. Dabei ist „eben“ im Sinne der Erfindung nicht mit „plan“ gleichzusetzen. So kann die Gegenelektrode beliebige Oberflächenformen aufweisen, insbesondere plan aber auch zylinderförmig oder kreisförmig bzw. elliptisch gewölbt ausgebildet sein. Unter einem ebenen Verlauf wird insbesondere verstanden, dass ein gleichbleibender Abstand zwischen der Oberfläche der Gegenelektrode und einer Vielzahl von Emissionselektroden, insbesondere zu Spitzen der Emissionselektroden, besteht. Um einen entsprechenden Grad an Ebenheit zu erzielen, ist besonders bevorzugt, dass als Ausgangsmaterial gewalzte Bleche bzw. gewalzte Gitter eingesetzt werden, um eine größtmögliche Parallelität zwischen den Spitzen der Emissionselektroden und der Oberfläche der Gegenelektrode zu erreichen. As a medium permeable to the impurities, basically any electrically conductive material is suitable. Thus, for example, metal sheets can be used as the counterelectrode, into which openings or pores are introduced by means of stamping, drilling, laser welding or milling, but also gratings, for example wire mesh. To form a uniform low-energy plasma, however, it is preferred that the material has a uniform surface course (a continuous and / or continuously differentiable surface course), in particular flat. In this case, "just" in the sense of the invention is not to be equated with "plan". Thus, the counter electrode may have any surface shapes, in particular flat but also cylindrical or circular or elliptically curved. A planar course is understood in particular to mean that there is a constant distance between the surface of the counterelectrode and a large number of emission electrodes, in particular at the tips of the emission electrodes. In order to achieve a corresponding degree of flatness, it is particularly preferred that rolled sheets or rolled grids are used as the starting material in order to maximize parallelism between the tips of the To reach emission electrodes and the surface of the counter electrode.
Als vorteilhaft hat sich ferner herausgestellt, dass die Größe entsprechender Öffnungen bzw. Poren, insbesondere eine Maschenweite des Drahtgitter, derartig dimensioniert ist, dass sie so klein wie möglich ist, um die Entstehung eines Plasmas zu ermöglichen, jedoch die Größe größer als die mittlere Größe von abgeschiedenen Verunreinigungen, insbesondere Partikeln, und/oder von durch Agglomeration von Verunreinigungen entstehende Ansammlungen von Verunreinigungen ist, insbesondere ein Vielfaches der Größe der abgeschiedenen Verunreinigungen und/oder Ansammlungen, wie ein Zweifaches oder Dreifaches, ist. Dadurch wird verhindert, dass die Gegenelektrode durch die abgeschiedenen Partikel/Verunreinigungen zugesetzt wird. It has also been found to be advantageous that the size of corresponding openings or pores, in particular a mesh width of the wire mesh, is dimensioned such that it is as small as possible in order to allow the formation of a plasma, but the size is greater than the average size of deposited impurities, in particular particles, and / or accumulations of impurities resulting from agglomeration of impurities, in particular a multiple of the size of the impurities deposited and / or accumulations, such as a twofold or a threefold. This prevents that the counter electrode is added by the deposited particles / impurities.
Überraschender Weise wurde festgestellt, dass bei Einsatz einer Vielzahl von Gegenelektroden eine Öffnungsgröße bzw. eine Maschenweite nicht unbedingt einem Vielfachen eines Abstands der Emissionselektroden zur Ausbildung eines stabilen Plasmas entsprechen muss. Insbesondere ist ein Versatz zwischen den Elektrodenspitzen und der Stegbreite der Gegenelektrode nicht schädlich für die Ausbildung eines gleichmäßigen Plasmas. Darüber hinaus hat es sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Stegbreite, insbesondere innerhalb eines Gitters, so gewählt wird, dass diese kleiner als ein mittlerer Durchmesser der abgeschiedenen Partikel bzw. ein mittlerer Durchmesser einer durch Agglomeration von Verunreinigungen entstehender Ansammlungen von Verunreinigungen ist. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die Stegbreite noch ausreichend ist, um eine ausreichende mechanische Stabilität der Gegenelektrode, insbesondere hinsichtlich der Parallelität der Gegenelektrode zu den Emissionselektroden, sicherzustellen. Surprisingly, it has been found that when using a plurality of counterelectrodes an opening size or a mesh size does not necessarily have to correspond to a multiple of a distance of the emission electrodes to form a stable plasma. In particular, an offset between the electrode tips and the land width of the counter electrode is not detrimental to the formation of a uniform plasma. Moreover, it has also been found to be advantageous if the web width, in particular within a grid, is chosen to be smaller than a mean diameter of the deposited particles or a mean diameter of an accumulation of impurities resulting from agglomeration of impurities. In this case, however, care must be taken that the web width is still sufficient to ensure a sufficient mechanical stability of the counterelectrode, in particular with regard to the parallelism of the counterelectrode to the emission electrodes.
Weiterhin kann in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass in dem Fall, in dem die Gegenelektrode verschiedene Materialien umfasst, beispielsweise verschiedene Materialien in Form des den ersten Oberflächenbereich bildenden Rahmens und des den zweiten Oberflächenbereich bildenden Gitters, solche Materialien gewählt werden, die einen im Wesentlichen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. So ist sichergestellt, dass auch bei Temperaturschwankungen aufgrund des Plasmas Spannungen innerhalb der Gegenelektrode, die insbesondere zu einer Auflösung der Parallelität zwischen der Gegenelektrode und den Emissionselektroden und so zu einem ungleichmäßigen Plasma führen könnte, verhindert werden. Bei Verwendung unterschiedlicher Materialien kann auch vorgesehen sein, dass die unterschiedlichen Bereiche der Gegenelektrode schwimmend gegeneinander gelagert sind, insbesondere entsprechende Dehnungsfugen vorgesehen sind, falls die Materialien unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Furthermore, in a preferred embodiment it can be provided that in the case where the counterelectrode comprises different materials, for example different materials in the form of the frame forming the first surface area and the grating forming the second surface area, such materials are selected as essentially one have the same coefficient of thermal expansion. This ensures that even in the case of temperature fluctuations due to the plasma, stresses within the counterelectrode, which could in particular lead to a resolution of the parallelism between the counterelectrode and the emission electrodes and thus to an uneven plasma, are prevented. When using different materials can also be provided that the different areas of the counter electrode are floatingly mounted against each other, in particular corresponding expansion joints are provided if the materials have different thermal expansion coefficients.
Wie bereits angeführt hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass im Strömungsweg des Gasstroms, aber auch in dem Sammelraum, entsprechende Strömungsführungselemente angeordnet werden. Durch diese Strömungsführungselemente kann einerseits verhindert werden, dass der Gasstrom in den unterhalb der Gegenelektrode angeordneten Sammelraum, also durch die Gegenelektrode hindurch, geführt wird. So wird insbesondere verhindert, dass ein durch den Sammelraum geführter Teilstrom das Plasma umgeht und so aus diesem Teilstrom keine Verunreinigungen abgeschiedenen werden. Auch kann durch die Strömungsführungselemente ein Mitreißen von Partikeln minimiert werden. As already stated, it has proven to be advantageous that corresponding flow guidance elements are arranged in the flow path of the gas flow, but also in the collecting space. By means of these flow-guiding elements, on the one hand, it can be prevented that the gas flow is guided into the collecting space arranged below the counterelectrode, that is to say through the counterelectrode. In particular, it is prevented that a partial flow guided through the collecting space bypasses the plasma and thus no impurities are separated from this partial flow. Also can be minimized by the flow guidance elements entrainment of particles.
Beispiel für derartige Strömungsführungselemente sind Schott- bzw. Trennwände innerhalb des Sammelraums, durch die eine Strömung durch den Sammelraum unterbunden wird, aber auch die zuvor beschriebenen Vertiefungen. Vorzugsweise werden durch die Trennwänden eine Vielzahl von Teilsammelräumen gebildet, aus denen die Verunreinigungen getrennt abgeführt werden. Auch kann durch die Strömungsführungselemente in dem Sammelraum sichergestellt werden, wie zuvor beschrieben, dass die in dem Sammelraum eintretenden Flüssigkeitspartikel von der Gegenelektrode weg zu einem Auslauf geleitet werden, insbesondere bei einer vertikalen Anordnung der Gegenelektrode. Ein Beispiel für in dem Gasstrom angeordnete Strömungsführungselemente sind Abweiser. Examples of such flow guide elements are bulkheads or partitions within the collecting space, through which a flow through the collecting space is prevented, but also the depressions described above. Preferably, a plurality of sub-collection spaces are formed by the partitions, from which the impurities are removed separately. Also can be ensured by the flow guide elements in the plenum, as described above, that the entering into the plenum liquid particles are directed away from the counter electrode to an outlet, especially in a vertical arrangement of the counter electrode. An example of flow guide elements disposed in the gas flow are deflectors.
Die Anordnung der Gegenelektrode in einer vertikalen Richtung ermöglicht es insbesondere, dass bei der Gegenelektrode zu einer rotationssymetrischen Ausbildung übergegangen werden kann. Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass Blow-by-Gase, die üblicherweise über eine kreisförmige Zuleitung zugeführt werden, nicht in eine rechteckförmigen Strömung umgewandelt müssten, wie es bei einer horizontalen Anordnung der Gegenelektrode mit einer planen Oberfläche der Gegenelektrode notwendig wäre. Durch diese Maßnahme ist es also lediglich notwendig, dass eine Strömung mit einem kreisförmigen Querschnitt in eine Strömung mit einem ebenfalls kreisförmigen Querschnitt, jedoch möglicherweise einem veränderten Durchmesser, insbesondere einem größeren Durchmesser als die Zuleitung, umgewandelt werden muss, was zu einer deutlichen Reduzierung der Verwirbelungen in dem Gasstrom und damit zu einer Steigerung des Abscheidegrades führt. The arrangement of the counterelectrode in a vertical direction makes it possible, in particular, for the counterelectrode to be able to proceed to a rotationally symmetrical design. This offers the particular advantage that blow-by gases, which are usually supplied via a circular feed line, would not have to be converted into a rectangular flow, as would be necessary in the case of a horizontal arrangement of the counterelectrode with a planar surface of the counterelectrode. By this measure, it is therefore only necessary that a flow having a circular cross-section in a flow with a circular cross-section, but possibly a different diameter, in particular a larger diameter than the supply line, must be converted, resulting in a significant reduction of turbulence in the gas stream and thus leads to an increase in the degree of separation.
Bei einer vertikalen Anordnung der Gegenelektrode ist es insbesondere möglich, dass eine Gegenelektrode eine zylindermantelförmige Außenwand bildet, wobei auf einer Außenseite der Gegenelektrode die entsprechenden Emissionselektroden angeordnet sind, um im Inneren des Zylinders einen Sammelraum zu bilden. Diese Konfiguration kann jedoch auch umgekehrt werden, d.h., dass im Inneren des Zylinders die Emissionselektroden angeordnet werden und ein die Gegenelektrode koaxial umgebender Raum als Sammelraum fungiert. In a vertical arrangement of the counter electrode, it is particularly possible that a counter electrode forms a cylinder jacket-shaped outer wall, wherein on an outer side of the Counter electrode, the respective emission electrodes are arranged to form a collecting space in the interior of the cylinder. However, this configuration can also be reversed, that is, inside the cylinder, the emission electrodes are arranged and a coaxial surrounding the counter electrode space acts as a collection space.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Beispielen erläutert sind. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description, are explained in the preferred embodiments of the invention by way of examples.
Dabei zeigt:Showing:
In
In dem in die Eintrittsleitung
Zu diesem Zweck sind innerhalb der Abscheidevorrichtung
Das Anlegen der Spannung an die Anschlüsse
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Gegenelektrode
Durch die Schottwand
Die Gegenelektrode
In dem Gasstrom
In
In
Eine Maschenweite b, also ein Abstand zwischen benachbarten Drahtstegen
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass es keiner Anpassung des Abstands der Emissionselektroden
Um darüber hinaus Spannungen innerhalb der Gegenelektrode
In alternativen Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, dass die Gegenelektrode durch einen ersten Oberflächenbereich gebildet ist, in dem mittels Bohren bzw. Laserschweißen Öffnungen eingebracht sind. In alternative embodiments, it can also be provided that the counterelectrode is formed by a first surface area in which openings are introduced by means of drilling or laser welding.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausbildung einer planen Gegenelektrode
Wie sich insbesondere aus
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch nicht auf eine horizontale Anordnung der Vorrichtung
In der in
Der in
Die aus dem vertikal verlaufenden Gasstrom
Die in der
In einer ersten Variante, die in
In der in
Bei der in
Die Ausgestaltung der Querschnittsform der Abscheidevorrichtung
In die
Die Vertiefungen
Im Gegensatz zu den in den
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und in den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein. The features disclosed in the foregoing description, claims and drawings may be material to the invention in its various embodiments, both individually and in any combination.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 101, 2011, 101, 201
- Abscheidevorrichtungseparating
- 3, 103, 2033, 103, 203
- Eintrittsleitung inlet line
- 5, 105, 2055, 105, 205
- Austrittsleitung exit line
- 7, 107, 2077, 107, 207
- Gasstrom gas flow
- 9, 109, 2099, 109, 209
- Gegenelektrode counter electrode
- 11, 111, 21111, 111, 211
- Emissionselektrode emitting electrode
- 13, 21313, 213
- Anschluss connection
- 15, 115, 21515, 115, 215
- Sammelraum plenum
- 17, 11717, 117
- Schottwand bulkhead
- 19a, 19b, 119a, 119b19a, 19b, 119a, 119b
- Teilsammelraum Part plenum
- 2121
- Oberflächenbereich surface area
- 2222
- Rahmen frame
- 2323
- Öffnung opening
- 2424
- Oberflächenbereich surface area
- 25, 12525, 125
- Drahtgitter wire mesh
- 26a, 26b26a, 26b
- Drahtsteg wire type
- 227227
- Ableitelement diverter
- 229229
- Ablauf procedure
- 231231
- Poröse Wand Porous wall
- 309, 309‘, 309‘‘309, 309 ', 309' '
- Gegenelektrode counter electrode
- 311, 311‘, 311‘‘311, 311 ', 311' '
- Vertiefung deepening
- 313, 313‘, 313‘‘313, 313 ', 313' '
- Erhebung survey
- 315, 315‘, 315‘‘315, 315 ', 315' '
- Emissionselektrode emitting electrode
- A1, A2A1, A2
- Ausschnitt neckline
- BB
- Richtung direction
- CC
- Richtung direction
- Ee
- Ebene level
- NN
- Normalenrichtung normal direction
- aa
- Abstand distance
- b b
- Maschenweitemesh
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2008/145251 A1 [0002, 0004] WO 2008/145251 A1 [0002, 0004]
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