DE1442412B2 - Elektrofilter zum Entfernen von Fremdpartikeln aus Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrofilter zum Entfernen von Fremdpartikeln aus Flüssigkeiten geringer elektrischer Leitfähigkeit.

Es sind elektrostatische Ausscheider für Schwebeteilchen aus Gasen, beispielsweise Luft, bekannt, wobei die Schwebeteilchen durch eine Koronaentladung oder eine radioaktive Quelle elektrisch aufgeladen und dann von einem elektrostatischen Feld in Richtung auf eine Sammelelektrode angezogen werden. Von Zeit zu Zeit wird diese Sammelelektrode, welche die Wandung des Ausscheiders sein kann, von den anhaftenden Schwebeteilchen, beispielsweise durch Abwaschen, gereinigt.

Für die Entfernung von Schwebeteilchen aus Flüssigkeiten eignen sich derartige Abscheider jedoch nicht, da die Flüssigkeit infolge ihrer Viskosität die abgeschiedenen Teilchen von der Sammelelektrode wieder wegschwemmen würde. Man hat aus diesem Grund bisher entweder Siebfilter benutzt, deren poröse Siebe sich jedoch schnell zusetzen und häufig gereinigt werden müssen, oder elektrostatische Filter, bei welchen die zu reinigende Flüssigkeit durch eine Elektrodenanordnung geführt wird, zwischen deren Elektroden ein elektrisches Feld herrscht, welches die Schwebeteilchen derart polarisiert, daß 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 kleinem Krümmungsradius versehen, so daß die Feldstärke in der Nähe 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 einem 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 Zentimeter bewirkt eine Polarisation der in dem diese Elektrodenanordnung umfließenden Öl enthaltenen Wasserteilchen, so daß sie sich zu größeren Wassertröpfchen zusammenballen, die dann in einem nachgeschalteten Ausscheider ausgefällt werden.

Die bekannten Vorrichtungen weisen bewegliche Teile auf. Infolgedessen sind sie mit allen den damit zusammenhängenden Ubelständen und Nachteilen behaftet. Beispielsweise sind Lager vorgesehen, die entsprechend gehaltert und gewartet, d. h. geschmiert werden müssen, dennoch aber der Abnutzung unterliegen. Die bekannten Vorrichtungen arbeiten mit einem geringen Wirkungsgrad.

Gegenüber diesen bekannten, eine Polarisation der auszuscheidenden Fremdstoffe hervorrufenden Filteranordnungen besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Elektrofilters, bei dem sich die Fremdstoffe nicht zu größeren Teilchen zusammenballen, die dann leicht beispielsweise zwischen den Platten eines Plattenfilters hängenbleiben 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 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 Flüssigkeit durch das Filter ohne Störungen durch Ablagerung oder durch ein Zusetzen und ferner ein leichteres Reinigen des Filters erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Leitung, durch die die zu reinigende Flüssigkeit geführt wird, eine Ionisierungsvorrichtung sowie mindestens eine Elektrode in der Flüssigkeitsleitung, mindestens eine Abscheidekammer, welche, zu der Flüssigkeitsleitung im Nebenschluß angebracht ist oder nur durch eine einzige Öffnung mit der Flüssigkeitsleitung verbunden ist, und eine Fangelektrode in der Abscheidekammer, wobei an die Elektroden eine Gleichspannung angelegt ist. Da sich die infolge der hohen Feldstärke ionisierten Fremdpartikeln in der Niederschlagskammer absetzen, bleibt die eigentliche Strömungsbahn für die zu reinigende Flüssigkeit frei von Ablagerungen, so daß sich der Strömungswiderstand des erfindungsgemäßen Filters auch nach längerer Betriebszeit nicht erhöht. Die Niederschlagskammer läßt sich in einfacher Weise ohne zeitraubende Demontagearbeiten reinigen.

Zweckmäßigerweise ist die Ionisierungsvorrichtung als Spitzenelektrode innerhalb der Ionisierungskammer ausgebildet. Als Ionisierungsvorrichtung 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 Fremdpartikeln anzieht und in noch höherem Maße in die Niederschlagskammer hineintreibt.

Bei vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Fangelektrode ringförmig ausgebildet und in der Nähe der Öffnung angeordnet. Infolge dieses Aufbaues ergibt sich in vorteilhafter Weise eine beachtliche hohe Effektivität. Das statische Feld ist auf einen kleinen Bereich konzentriert, so daß das System gemäß der Erfindung bei gleichem Leistungsverbrauch wie bei den bekannten Vorrichtungen wirksamer arbeitet.

Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes bestehen in den geringen Abmessungen, der Einfachheit und der wirtschaftlichen Herstellungsweise. Die Reinigung und Auswechselbarkeit der Elektroden ist besser. Die Spitzenelektrode im Glasgehäuse kann vorteilhafterweise z. B. durch Einbringen nur einer einzigen Schmelzdurchführung ausgewechselt werden.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen sind im folgenden an Hand 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 F i g. 1 dargestellten Elektrofilter werden die Fremdpartikeln unipolar, d. h. im gleichen Sinne, ionisiert. Infolge ihrer gleichartigen Aufladung streben sie auseinander und setzen sich in der der lonisationsstrecke nachgeschalteten Niederschlagskammer ab. Bei einer Ausbildung des Elektrofilters, bei der durch die Bewegung der ionisierten Fremdpartikeln auch Moleküle der Flüssigkeit mitgerissen

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werden, kann das Elektrofilter an einer Stelle ange- Praxis hat sich gezeigt, daß bei einem Durchmesser ordnet werden, an der die zu reinigende Flüssigkeit der Öffnung 11 von 4 mm und einem Abstand nicht durch eine Pumpe bewegt wird, beispielsweise zwischen der Spitze der Elektrode 14 und der Ringam Boden eines Flüssigkeitstanks, Transformator- elektrode 15 von 2,5 mm eine Spannung von 14 bis gehäuses od. dgl. 5 15 kV für eine gute Ausscheidung der Fremdpartikeln

Bei dem in F i g. 1 dargestellten einstufigen Elektro- erforderlich ist.

filter wird der Strömungskanal 10 für die zu reinigende Beim Vorbeiströmen der Flüssigkeit an der Flüssigkeit aus einem waagerechten Einlaßrohr 10 a, Ionisierungselektrode 14 werden sämtliche Fremdeinem kurzen senkrechten Abschnitt 10 b und einem partikeln, die größer als die Flüssigkeitsionen sind, waagerechten Auslaßrohr 10 c, welches mit dem Ein- io in der Nähe der Spitze der Elektrode 14 stark aufgelaßrohr 10a in einer Ebene liegt, gebildet. Der Kanal laden und bewegen sich auf die Öffnung 11 zu, durch 10 besteht zweckmäßigerweise aus einem Isolier- welche sie die Elektrode 15 zusätzlich anzieht. Die material, wie Glas, durch das als zusätzlicher Vorteil aufgeladenen Fremdpartikeln stoßen sich gegenseitig die das Elektrofilter durchströmende Flüssigkeit ab und setzen sich an der Wandung der Niederbeobachtet werden kann. Der Kanal 10 kann jedoch 15 Schlagskammer 12 ab. Etwa vom Flüssigkeitsstrom auch aus einem leitenden Material bestehen. längs des Kanals 10 mitgerissene ionisierte Fremd-Ander Umlenkstelle zwischen dem Einlaßrohr 10a partikeln werden von der Elektrode 16 zurück- und dem senkrechten Abschnitt 106 befindet sich gestoßen, so daß sie nicht in das Auslaßrohr 10 c eine Öffnung 11, welche in eine Niederschlagskammer gelangen.

12 führt. Diese ist im dargestellten Ausführungsbei- 20 Die in der Niederschlagskammer 12 weiterhin vor-

spiel zylindrisch mit einem oberen Abschlußteil 12 α gesehene Elektrode 17, deren Potential stärker negativ

und einem abnehmbaren Unterteil 12 b ausgebildet, als das der Elektrode 15 ist, beschleunigt die in die

die beide durch einen Flanschbügel 13 zusammen- Niederschlagskammer 12 eintretenden ionisierten

gehalten sind. Fremdpartikeln nach unten, so daß sie sich in der

Strömungsaufwärts ist vor der Öffnung 11 eine 25 Hauptsache in dem abnehmbaren Unterteil 12 b ab-

lonisierungsvorrichtung aus einer Spitzenionisierungs- setzen.

elektrode 14 angeordnet, an deren Stelle auch eine Die Niederschlagskammer 12 des in Fig. 1 darradioaktive Quelle treten kann. Die in der in Pfeil- gestellten Elektrofilters ist vollständig mit der Flüssigrichtung strömenden Flüssigkeit befindlichen Fremd- keit gefüllt. Hierfür eignet sie sich insbesondere für partikeln werden durch die von der Ionisierungselek- 30 Flüssigkeiten mit relativ schweren Fremdpartikeln, trode 14 ausgehende Ionisierungsfeldstärke samt- die sich am Boden der Kammer absetzen. Die Kamlich gleichsinnig ionisiert, so daß sie auseinander- mer 12 kann sich im Gegensatz zu der Darstellung streben und beim Eintritt in die Niederschlagskammer nach F i g. 1 jedoch auch nach oben über das Aus-12 sich an deren Wandung absetzen. laßrohr 10 c fortsetzen und ist in diesem Falle nur Um das Eintreten der ionisierten Fremdpartikeln 35 teilweise mit Flüssigkeit gefüllt; ein solches Elektronoch weiter zu unterstützen, ist bei dem in F i g. 1 filter eignet sich insbesondere für die Abscheidung dargestellten Elektrofilter unmittelbar hinter der leichterer Fremdpartikeln. Je nach der Art der Fremd-Öffnung 11 in der Niederschlagskammer eine zusatz- partikeln kann die Polarität der Elektroden auch umliche Ringelektrode 15 angeordnet, welche so aufge- gekehrt werden, so daß die ionisierende Elektrode laden ist, daß sie die ionisierten Fremdpartikeln an- 40 negativ ist.

zieht. Ferner ist innerhalb der Niederschlagskammer F i g. 2 zeigt eine Kaskadenschaltung mehrerer 12 unterhalb der anziehenden Elektrode 15 im Ab- Elektrofilter einer gegenüber der F i g. 1 abgewandelstand von ihr noch eine weitere anziehende Elektrode ten Bauform. Die Flüssigkeit strömt hier durch einen 17 vorgesehen. In dem senkrecht verlaufenden Ab- geraden Kanal 20, in dessen Wandung Öffnungen schnitt 10 b des Kanals 10 ist oberhalb der in die 45 21a, 21b und 21c in axialem Abstand vorgesehen Niederschlagskammer 12 führenden Öffnung II sind. Diese Öffnungen führen jeweils zu einer rechtaußerdem eine die ionisierten Fremdpartikeln ab- winklig zur Strömungsrichtung angeordneten Niederstoßende Elektrode 16 angeordnet, welche die Ab- Schlagskammer 22 a, 22 b bzw. 22 c. Gegenüber den scheidewirkung noch weiter erhöht. Die Praxis hat öffnungen 21a bis 21c befinden sich weitere öffnungezeigt, daß sich die Strömungsbedingungen durch 50 gen 23 a, 236 und 23 c, hinter denen sich bechereine das Auslaßrohr 10c mit dem Inneren der Nieder- förmige Teile 24 a, 24 b und 24 c befinden, durch schlagskammer 12 verbindende Leitung 18 verbessern deren Rückwände jeweils eine Ionisierungselektrode lassen. 25 a, 25 b bzw. 25 c hineinragt. Ebenso wie bei dem Die verschiedenen Elektroden werden durch eine Filter nach Fig. 1 ist hinter den öffnungen 21a bis Spannungsquelle 19 mit den gewünschten Potentialen 55 21c in den Niederschlagskammern 22a bis 22 c je beaufschlagt: So sind die Ionisierungselektrode 14 und eine Ringelektrode 26 a, 26 b bzw. 26 c angeordnet, die abstoßende Elektrode 16 mit dem positiven Pol welche den Effekt des Eintretens der ionisierten der Spannungsquelle 19 verbunden, während die an- Fremdpartikeln in die Niederschlagskammer erhöht, ziehende Elektrode 15 an einem negativen und die Bei Anlegen einer Hochspannung an die Ionisierungszweite anziehende Elektrode 17 an einem noch 60 elektroden 25 werden die Fremdpartikeln der im stärker negativen Potential der Hochspannungsquelle Kanal 20 strömenden Flüssigkeit ionisiert und treten 19 liegen. Die zwischen der Ionisierungselektrode 14 in die Niederschlagskammern 22 ein, während die und der Elektrode 15 liegende Spannung beträgt bei- Flüssigkeit im Kanal 20 weiterströmt. Durch die spielsweise 15 kV. Die an den verschiedenen Elek- Hintereinanderschaltung mehrerer Elektrofilter längs troden liegenden Spannungen hängen von einer Reihe 65 des gleichen Kanals 20 wird eine besonders gute von Faktoren ab, nämlich vom Abstand der Elek- Reinigungswirkung erzielt. Als besonders vorteilhaft troden, der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit hat es sich herausgestellt, wenn man bei aufeinander- und auch von der Größe der öffnung 11. In der folgenden Elektrofiltern die Polaritäten umkehrt, wie

dies durch die Polaritätszeichen in Fig. 2 veranschaulicht ist. Durch diese Maßnahme lassen sich vor allem verschiedenartige Fremdpartikeln, die leichter zu unterschiedlicher Ionenbildung neigen, besonders gut entfernen.

In weiterer Ergänzung ist bei der Ausführungsform nach den F i g. 2 und 3 eine aus den Elektroden 28 und 29 bestehende Ionenzugpumpe 27 vorgesehen, welche die zu reinigende Flüssigkeit durch den Kanal 20 hindurchtreibt. Gegebenenfalls können auch mehrere derartige Ionenzugpumpen längs des Kanals 20 vorgesehen sein. Ein besonderer Vorteil der Verwendung derartiger Ionenzugpumpen bei der Erfindung liegt darin, daß sie an die gleiche Spannungsquelle angeschlossen werden kann wie die für die Ausscheidungswirkung maßgebliche Ionisierungselektrode.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrofilter zum Entfernen von Fremdpartikeln aus Flüssigkeiten geringer elektrischer Leitfähigkeit, gekennzeichnet durch eine Leitung (10), durch die die zu reinigende Flüssigkeit geführt wird, eine Ionisierungsvorrichtung (14) sowie mindestens eine Elektrode (16) in der Flüssigkeitsleitung, mindestens eine Abscheidekammer (12), welche zu der Flüssigkeitsleitung

(10) in Nebenschluß angebracht ist oder nur durch eine einzige Öffnung (11) mit der Flüssigkeitsleitung (10) verbunden ist, und eine Fangelektrode (15) in der Abscheidekammer (12), wobei an die Elektroden eine Gleichspannung angelegt ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisierungsvorrichtung als Spitzenelektrode (14) innerhalb der Ionisierungskammer ausgebildet ist.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangelektrode (15) ringförmig ausgebildet und in der Nähe der öffnung

(11) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen