-
Elektrofilter zum Entfernen von Premdpartikeln aus Flüssigkeiten Die
Erfindung betrifft ein Elektrofilter zum Entfernen von Fremdpartikeln aus flüssigkeiten
mit mindestens einer Kammer, in der eine Elektrodenanordnung sur Erzeugung eines
elektrischen Feldes vorgeschen ist.
-
Es sind elektrostatische Aussoheider für Schwebeteilchen aus Gasen,
beispielsweise Luft, benannt, wobei die Schwebeteilchen durch eine Koronaentladung
oder eine radioaktive Quelle elektrisch aufgeladen und dann von einem elektrostatischen
Feld in Richtung auf eine Sammelelektrode angesogen erden. Von Zeit zu Zeit wird
diese Sammelelektrode, welche die Wandung des Ausscheiders sein kann, von den anhaftendan
Schwebeteilchen, beispielsweise durch Abwaschen, gereinigt0 FUr die Entfernung von
Schwebeteilchen aus FlUssigkeiten eignen sich derartige Abscheider Jedoch nicht,
da die PlUssigkeit infolge ihrer Viskosität die abgeschiedenen Teilchen von der
Sammelelektrode wieder wegechwemmen wUrde. Man hat aus diesem Grunde bisher entweder
Siebfilter benutzt, deren poröse Siebe sich Jedoch sehr schnell zusetzen und häufig
gereinigt werden müssen, oder elektrostatische F11-ter, bei welchen die zu reinigende
Flüssigkeit durch eine
Elektrodsnanordnung geführt wird, zwischen
deren Elektroden ein elketrisches Feld herrsht, welches die Schwebeteilchen derart
polarisiert, daX sie sich infolge der durch ihre Polarisation hervorgerufenen Anziehungskräfte
gegenseitig zusammenballen und in form größerer derartiger Zusammenballungen auf
den Boden des Abscheiders sinken, von wo sie von Zeit zu Zeit entfernt werden. Um
bei derartigen Plattenfiltern die Polarisationsfeldstärke bereits mit relativ niedrigen
Spannungen zu erreichen, hat man die Platten mit Körpern mit Kleinom Krümmungsradius
versshen, so daß die feldstärke in der Hähe dieser Körper infolge der Spitzenwirkung
heraufgesetzt wird. Für die Entwässerung von Mineralölen ist ferner eine Vorrichtung
bekannt, bei der sich zwei Spitzenelektroden, an denen eine Spannung zwischen 5
und 15 kV liegt, in einen Abstand von 7,5 bis 20 cm gegenüberstehen. Die für die
höchste Spannung und den geringsten Abstand gültige mittlere Feldstärke von etwa
2 kV pro cm bewirkt eine Polarisation der in dem diese Elektrodenanordnung umfließenden
Öl entheltenen Wasserteilchen, so daß sie sich zu gräßeren Wassertröpfchen zusammenbellen,
die dann in einem nachgeschalteten Ausscheider ausgefällt werden.
-
Gegenüber diesen bekannten, eine Polarisation der auszuscheidenden
Fremdstoffe hervorrufenden Filteranordnungen besteht die Aufgabe der Erfindung in
der Schaffung eines Elektrofilters, hei dem sich die Fremdstoffe nicht zu größeren
Teilchen zusammenballen, die dann leicht beispielsweise zwischen den Platten eines
Plasttenfilters hängen bleiben und dadurch den filterquerschnitt verringern oder
sogar infolge weiterer Ablagerungen zu Kurzschlüssen führen können, sondern bei
dem die Fremdstoffe ionisiert, d.h. mit einer bestimmten Polarität elektrisch aufgeladen
werden, so daß sie auseinanderstreben
und sich beim Eintreten in
eine besondere Niederschlagskammer an deren Wandung absetzen. Hierdurch soll insbesondere
ein unbehinderter Durchlauf der Flûüssigkeit durch das Filter ohne Störungen durch
Ablagerung oder durch ein zusetzen und ferner ein leichteres Reinigen des Pilters
erreicht werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrodenanordnung
als Ioniserungsvorrichtung sur Erzeugung einer die zu entfernenden Fremdpartikel
ionisierenden feldstärke ausgebildet ist, und daß der Kammer eine weitere nicht
mit einem elektrischen Peld beaufsohlagte Niederschlagskammer, in der sich sie au
ionisierenden Fremdpartikel infolge gegenseitiger Abstoßung absetzen, nachgeschaltet
ist0 Da eich die infolge der hohen Peldetärke ionisierten Fremdpartikel in der Niederschlagskammer
absetzen, bleibt die eigentliche Strömungsbahn fUr 4ie zu reinigende Plßssigkeit
frei von Ablagerungen, so daß sich der Ströungswiderstand des erfindungsgamäßen
Filters auch nach längerer Betriebszeit nicht erhöht. Die Niederschlagskammer läßt
sich in einfacher Weise ohne zeitraubende Demontagearbeiten reinigen.
-
Zweckmäßigerweise wird die lonisierungsvorrichtung in an sich bekannter
Weise als Spitsenelektrode innerhalb der Ionisierungskammer ausgebildet. Als lonisierungsvorrichtung
läßt sich jedoch auch eine radioaktive Quelle verwenden.
-
Zur Erhöhung der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Elektrofilters
kann die Ionisierungsvorrichtung außer der Ionisierungselektrode - oder der radioaktiven
Quelle - eine weitere Elektrode aufweisen, welche die ionisierten Fremdpartikel
ansieht und in noch höherem Maße in die Niederschlagskammer hineintreibt.
-
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen sind im folgenden anhand
der Darstellungen von Ausführungsbeispielen beschrieben.
-
Es zeigt : Fig. 1 ein ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektrofilters,
Fig. 2 eine Anordnung mit mehreren hintereinandergeschalteten, gegenüber der Fig.
1 abgewandelten Elektrofiltern, und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der
Fig. 2.
-
Bei dem in Fig. 1 dargestellten E1ktrofilter werden die Fremdpartikel
unpolar, d.h. im gleichen Sinne, ionisiert.
-
Infolge ihrer gleichartigen Aufladung streben sie auseinander und
setzen sich in der der Ionisationsstrecke nachgeschalteten Niederschlagskammer ab.
Bei einer. Ausbildung des elektrofiters, bei der durch die Bewegung der ionisierten
Fremdpartikel auch Moleküle der PlUssigkeit mitgerissen werden, kann das Elektrofilter
an einer Stelle angeordnet wer den, an der die zu reinigende Flüssigekti nicht durch
eine Pumpe bewegt wird, beispielsweise am Boden eines Flüssigkeitstanks, Transformatorgehäuses
oder dergleichen.
-
Bei dem in Fig. 1 dargestellten einstufigen Elektrofilter wird der
Strömungskanal 10 für die zu reinigende Flüssigkeit aus einem waagerechten Einlaßrohr
10a, einem kurzen senkrechten Abschnitt 10b und einem waagerechten Auslaßrohr 10c,
welches mit dem Einlaßrohr 10a in einer Ebene liegt, gebildet. Der kanal 10 besteht
zweckmäßigerweise aus einem Isoliermaterial, wie Glas, durch das als zusätzlicher
Port teil die das Elektrofilter durchströmende Flüssigkeit beobachtet werden kann.
Der Kanal 10 kann Jedoch auch aus eineni leitenden Material bestehen.
-
An der Umlenkstelle zwischen dem Einlaßrohr 10a und dem senkrechten
Abschnitt lOb befindet sich eine Öffnung 11, welche in eine Niedarschlagskammer
12 führt. Diese ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zylindrisch mit einem oberan
Abschlußteil 12a und einem abnehmbaren Unterteil 12b ausgebildet, die beide durch
einen Flanschbügel 13 susammengehalten sind.
-
Strömungsaufwärts ist vor der Öffnung 11 eine tonisierungsvorrichtung
aus einer Spitzonioniserungselektrodde 14 angeordnet, an deren Stelle auch eine
radioaktive Quelle treten kann. Die in der in Pfeilrichtung strömenden Flüssigkeit
befindlichen Fremdpartikel werden durch die von der Ionisierungselektrode 14 ausgehenden
Ionisierungsfeldstärke stlich gleichsinnig ionisiert, so daß sie auseinanderstreben
und beim Eintritt in die Niederschlagskammer 12 sich an der Wandung absetzen0 lin
das Eintreten der ionisierten fremdpartikel noch weiter zu unterstützen, ist bei
dem in Pig. 1 dargestellten Elektrofilter unmittelbar hinter der Öffnung tl in der
Niederschlagskammer eine zusätzliche Ringelektrode 15 angeordnet, welche so aufgeladen
ist, daß sie die lontsierten Fremdpartikel ansieht, Perner lot innerhalb der Niederschlagskammer
12 unterhalb der anziehenden Elektrode 15 im Abstand so thr noch Meine weitere anziehende
Elektrode 17 vorgesehen. In dem senkrecht verlaufenden Abschnitt 10b des Kanales
10 ist oberhalb der in die Niederachlagskammer 12 führenden Öffnung 11 außerdem
eine die ionisierten Fremdpartikel abstoßende Elektrode 16 angeordnet, welche die
Abscheidewirkung noch weiter erhöht. Die Praxis hat geseigt, daß sich ai. Strömungsbedingungen
durch eine da. Auslalrohr 10@ mit dem Inneren der Hiederschlagskammer 12 verbindende
Leitung 18 verbessern lassen.
-
Die verschiedenen Elektroden werden durch eine Spannungequelle 19
mit den gewünschten Potentialen beaufschlagt: So sind die Ionisierungselektrode
14 und die abstoßende Elektrode 16 mit dem positiven Pol der Spannungsquelle 19
verbunden, währand abs anziehande Elektrode 15 an einem negativen und die zweits
anziehende Elektrode 17 an einem noch stärker negativen Potential der Hochspannungsquelle
19 liegt. Die zwischen der Ionisierungselektrode 14 und der Elektrode 15 liegende
Spannung beträgt beispielsweise 15 kV. Dic an den verschiedenen Elektroden liegenden
Span nungen hängen ven einer Reihe von Faktoren ab, nänilich vom Abstand der Elektroden,
der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und auch von der Größe der Öffnung
11. In der Praxis hat sich gszeigt, daß bei einem Durchmesser der Öffnung 11 von
4 nm und einem Abstand zwischen der spitze der Elektrode 14 und der Ringelektrode
15 von 2,5 mm eine Spannung von 14 bis 15 kV für eine gute Ausscheidung der Fremdpartikel
erforderlich lot.
-
Beim Vorbeiströmen der PlUsaigkeit an der Ioniserungselektrode 14
werden sämtliche Fremdpartikel, die größer als die Fl2ssigkeitsionen sind, in der
Nähe der Spitze der Elektrode 14 stark aufgeladen und bewegen sich auf die Öffnung
11 zu, durch welche sie die Elektrode 15 zusätzlich anzieht. Die aufgeladenen Fremdpartikel
stoßen eich gegenseitig ab und setzen sich an der Wandung der Niederschlagskammer
12 ab.
-
Etwa von Flüssigkeitsstrom längs des Kanales 10 mitgerissene ionisierte
Fremdpartikel werden von der elektrode 16 zurückgestoßen, so daß sie nicht in das
Auslaßrohr tOc gelangen.
-
Die in der @iederschlagskammer 12 weiterhin vorgesehene Elektrode
17, deren Potential stärker negativ als das der Elektrode 13 ist, beschleunigt di.
in di. wiederschlagskammer
12 eintretenden ionisierten Fremdpartikel
nach unten, so daß sie sich in der Hauptsache in dem abnehmbaren Unterteil 12b absetsen.
-
Die Hisderschlagskammer 12 des in Fig. 1 dargestellten Elektrofilters
ist vollständig mit der Plilssigkeit gefüllt. Hierfür eignet sie eich insbesondere
für Fl2ssigkeiten mit relativ schweren Fremdpartikeln, die sich am Boden der Kammer
absetzen. Die Kammer 12 kann sich im. Gegensatz zu der Darstelluag nach Pigo 1 Jedoch
auch nach oben Aber das Auslaßrohr 10c fortsetzen und ist in diesem Falle nur teilweise
mit Fl2ssigkeit gefüllt; ein solches Elektrofilter eignet sich insbesondere £r die
Abscheidung leichterer Fremdpartikel.
-
Je nach der Art der Fremdpartikel kann die Polarität der Elektroden
auch umgekehrt werden, so daß die ionisierende Elektrode negativ ist. Bei einem
genügende kleinen Abstand zwischen der Ionisierungselektrode 14 und der Elektrode
15 kann statt der Gleichspannungsquelle auch eine Wechselspannungaquelle verwendet
werden, so daß vereinfachend lediglich ein Hochspannungstransformator ohne Hochspannungsgleichrichter
verwendet werden kanne Fig. 2 zeigt eine Kaskadenschaltung mehrerer Elektrofilter
einer gegenüber der Fig. 1 abgewandelten Bauform. Die Fltesigkeit strömt hier durch
einen geraden Kanal 20, in desen Wandung Öffnungen 21a, 21b und 21c in axialem Abstand
vorgesehen sind. Diese Öffnungen führen jeweils zu einer rechtwinklig zur Strömungstrichtung
angeordneten Niederschlagskammer 22a, 22b bzw. 22c. Gegenüber von den Öffnungen
21a bis 21c befinden sich weitere Öffnungen 23a, 23b und 23c, hinter denen sich
becherförmige Teile 24a, 24b und 24c befinden, durch deren Rückwände jeweils eine
Ionisierungselektrode 25a, 25b bew, 25c hineinragt0 Ebenso wie bei dem
Filter
nach Fig. 1 ist hinter den Öffnungen 21a-c in den Niederschlagsksmmern 22a-c Je
eine Ringelektrode 26a, 26b bzw. 26c angeordnet, welche den Effekt des Eintretens
der ionisierten Frendpartikel in die Niederschlagskammer erhöht. Rei, Anlegen einer
Hochspannung an die Ionisierungselektroden 25 werden die Fremdpartikel der im Kanal
20 atrönonden Flüssigkeit ionisiert und treten in die Niederschlagskammern 22 ein,
während die Fl2ssigkeit im kanal 20 weiterströmt. Durch die Hintereinanderschaltung
mehrerer Elektrofilter längs des gleichen Kanals 20 wird eine besonders gute Reinigungswirkung
erzielt, Als besonders vorteilhaft hat es sieh herausgestellt, wenn man bei aufeinanderfolgenden
Elektrofiltern die Polaritäten umkehrt, wie dies durch die Polaritätszeichen in
Fig. 2 veranschaulicht ist. Durch diese Maßnahme lassen sich vor allem verschiedenartige
frendpsrtikel, die leichter zu unterschiedlicher Ionenbildung zeigen, hasonders
gut entfernen.
-
In weiterer Ergänzung ist bei der Ausführungsform nach den Fig. 2
und 3 eine aus der Elektroden 28 und 29 bestehende Ione@zu@nunpe 27 vorgesahen,
welche die zu reinigende Flüssigksit durch den Kanal 20 hindurchtreibt. Gegebenenfalls
können auch mehrere derartige Iononzugpumpen längs des Kamalas 20 vorgesehen sein.
ein besonderer Vorteil der Verwendung derartiger Ionenzugpumpen bei der Erfindung
liegt darin, dal sie an die gleiche Spannungsquelle angeschlossen werden kann wie
die für die Ausscheidungswirkung maßgebliche Ionisierungselektrode.