DE1111309B

DE1111309B - Ionenspruehrohr mit Fremdbelueftung

Info

Publication number: DE1111309B
Application number: DEF26070A
Authority: DE
Inventors: Dr Rudolf Mueller; Dr Gerhard Heyl; Guenter Luettgens
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1958-07-02
Filing date: 1958-07-02
Publication date: 1961-07-20
Also published as: US3111605A

Description

Tonensprührohr mit Fremdbelüftung Es ist häufig erforderlich, in explosionsgefährdeten Räumen Ionen zu erzeugen, z. B. zur Beseitigung elektrostatischer Aufladungen bei der Herstellung, Verarbeitung oder Verwendung isolierender Stoffe oder zur Gasreinigung. Im folgenden ist der Erfindungsgedanke -am Beispiel der Beseitigung elektrostatischer Aufladungen an laufenden Bahnen aus isolierenden Stoffen dargestellt.
Die bekannten Entladungsmethoden sind in diesem Fall nicht anwendbar. oder unzureichend. Die Erhöhung der Leitfähigkeit des Materials durch hohe Luftfeuchtigkeit oder durch antistatische Präparationen ist meistens mit dem Arbeitsprozeß unvereinbar. Die Methode durch Luftionisierung ist, soweit sie auf der Anwendung radioaktiver Präparate beruht, begrenzt durch deren geringen maximalen Ionenstrom und die erforderlichen großen Aktivitäten. Für einen Ionenstrom von etwa 2 #tA, der zur Ableitung der Maximalladung einer 1 m breiten Bahn bei Geschwindigkeiten von nur 2 bis 4 m/mm mindestens notwendig ist, erfordern übliche ä-Strahler eine Aktivität von etwa 3 Millicurie, ß-Strahler eine solche von 50 bis 150 Millicurie und damit erhebliche Strahlenschutzmaßnahmen.
Die bekannten, mit Netz- oder Hochfrequenz be=-triebenen Hochspannungssprühstäbe können nicht verwendet werden, da sie nicht explosionssicher sind. Alle Versuche, die Ionen außerhalb des gefährdeten Raumes zu erzeugen und im Luftstrom an die zu entladende Stelle zu transportieren, scheitern an der schnellen Rekombination der Ionen. Der Transport unipolar geladener Luft über größere Entfernungen ist zwar möglich, liefert jedoch nur Ionenströme, die um Größenordnungen zu klein sind. Darüber hinaus ist mit unipolar geladener Luft eine Beseitigung der bezüglich Vorzeichen in vielen Fällen ständig wechselnden Aufladung nicht möglich.
Explosionsgeschützte Stäbe sind bisher nicht bekanntgeworden. Zur Durchführung der Schutzart Fremdbelüftung muß die Ionisierung in einem leitfähigen, geerdeten Gehäuse stattfinden, in dem ein ausreichender überdruck aufrechterhalten werden kann. Bei einem isolierenden Gehäuse besteht die Gefahr, daß Funken von den Spitzen oder Drähten nach außen dringen und an der Oberfläche entlanggleiten können. Außerdem lädt sich die Außenseite durch Influenz auf und ermöglicht damit zündfähige Entladungen zu geerdeten Teilen der Umgebung.
Für Sprühstäbe sind bisher im wesentlichen die in Abb. 1. dargestellten Typen bekannt. Bei den Stäben nach Abb. 1 a und 1 b befinden sich die Sprühspitze oder der Sprühdraht 1 in einem geschlitzten Rohr 2 aus Metall (s. Abb. 1 ä) oder aus isolierendem. Material mit eingebauter Metallfolie 4 (s. Abb. -1 b). Ein Überdruck im Entladungsraum 3 - kann auch mit erheblichen Fremdgasmengen nicht aufrechterhalten werden, da die Fläche der Austrittsöffnung größer als der Rohrquerschnitt ist. Bei Stäben nach Abb. 1 c befindet sich die Sprühspitze in einem isolierenden Material 5, das teilweise von einem Leiter 6 als Gegenelektrode umgeben ist.
Macht man bei Stäben nach Abb. 1 a die Austrittsöffnungen im Metallrohr ausreichend klein zur Verminderung des Gasverbrauches und zur Erreichung eines 1:Tberdruckes, so ist der erreichbare Ionenstrom viel zu gering. Durch elektrostatische Anziehungskräfte (Bildkräfte) wird nämlich der weitaus größte Teil der Ionen von der elektrisch leitenden Gehäusewand abgefangen.
Verwendet man in den Sprühstäben nach Abb. 1 b enge Löcher statt der breiten Schlitze, dann ist der austretende Ionenstrom ebenfalls zu gering. Die erzeugten Ionen lagern sich an der isolierenden Ionenfläche an und erzeugen insbesondere in der Umgebung der Austrittsöffnungen ein Gegenfeld, durch das die nachfolgenden Ionen abgestoßen werden. Sicherheitstechnisch ist eine solche Ausführung aus den obenerwähnten Gründen unzulässig.
Umgibt man Sprühstäbe nach Abb. 1 c mit einem leitfähigen Gehäuse mit kleinen Öffnungen, so gilt der gleiche Einwand wie gegen den fremdbelüfteten Stab nach Abb. 1 a. Der Ionenstrom ist viel zu gering.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ionensprührohr mit Fremdbelüftung, bestehend aus einem geerdeten, außen elektrisch leitfähigen, rohrartigen und mit einer isolierenden Schicht ausgekleideten Gehäuse mit kleinen Austrittsöffnungen und innerhalb des Gehäuseraumes angeordneten Sprühstäben. Als Erfindung wird beansprucht, daß das innen mit einer isolierenden Schicht ausgekleidete Gehäuse an der Austrittsöffnung frei von jeder Auskleidung ist.
In der erfindungsgemäßen Ausführung des Sprühstabes sind zu Gunsten der Sicherheit und des Fremdgasverbrauches die Austrittsöffnungen sehr klein gehalten. Durch geeignete Ausbildung des Entladungsraumes und der Austrittsöffnungen nach dem Schema der Abb. 2 gelingt es dennoch, einen ausreichend großen Ionenstrom zu erhalten. Das sicherheitstechnisch erforderliche leitfähige Gehäuse 8 wird mit einer isolierenden Schicht 7 ausreichender Dicke ausgekleidet, so daß nur ein schmaler Ring 9 unmittelbar um die Austrittsöffnung unbedeckt bleibt. Zu Beginn jeder Halbwelle der angelegten Hochspannung wird daher die Innenseite mit Ausnahme des Ringes 9 gleichnamig wie die Spitze aufgeladen, das Feld und der Ionenstrom werden zu den als Gegenelektrode wirkenden Austrittsöffnungen hin zusammengedrängt. Es gelangt also ein großer Teil der Ionen in die Nähe der Austrittsöffnungen, aus denen sie unterstützt vom Fremdgasstrom nach erträglichen Verlusten durch die Adsorption an der isolierenden Innenwand und am Ring 9 austreten. Ohne Fremdgasstrom sinkt die lonenausbeute etwa auf die Hälfte. Entladungsfunken enden auf der Innenseite des Ringes und können nicht durch die Austrittsöffnung nach außen dringen.
Bei einem Ausführungsbeispiel wurde die für derartige Stäbe übliche netzfrequente Spannung von etwa 7 kV an Spitzen gelegt, die einen Abstand von 20 mm von den Austrittsöffnungen hatten. Die Austrittsöffnungen hatten einen Durchmesser von 5 mm. Der Luftverbrauch betrug bei einem überdruck von 50 mm WS etwa 100 ms/h pro Meter Stablänge. Unter diesen Bedingungen wurde ein Ionenstrom von etwa 10 #tA gemessen. Er ist damit beträchtlich höher als bei üblichen radioaktiven Ionisatoren und zum Teil sogar noch größer als bei nicht explosionsgeschützten Sprühstäben, für die unter gleichen Bedingungen Ströme zwischen 5 und 100 #tA gemessen wurden.
Wegen des hohen erreichbaren lonenstromes ist das Ionisierungsverfahren auch geeignet zur Reinigung von mit Staub beladenen explosiblen Gasen. Der Fremdgasstrom tritt aus dem in diesem Falle mit Gleichspannung betriebenen Stab unmittelbar in den zu reinigenden Gasstrom ein. Die Ionen lagern sich hierbei an den Staub an. Die Abscheidung erfolgt anschließend bei niedrigen Feldstärken oder mit Hilfe von Kunststoffiltern, deren Abscheidewirkung durch die Vorionisierung verbessert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Ionensprührohr mit Fremdbelüftung, bestehend aus einem geerdeten, außen elektrisch leitfähigen, rohrartigen und mit einer isolierenden Schicht ausgekleideten Gehäuse mit kleinen Austrittsöffnungen und innerhalb des Gehäuseraumes angeordneten Sprühstäben, dadurch gekennzeichnet, daß das innen mit einer isolierenden Schicht (7) ausgekleidete Gehäuse (8) an den Austrittsöffnungen frei von jeder Auskleidung ist.
2. Ionensprührohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuseraum eine Randzone (9) um die Austrittsöffnungen unbedeckt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 556 067, 885 450, 921342, 956 791, 959 485; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1729 301; schweizerische Patentschrift Nr. 295 321.