DE1944973A1 - Ausgedehntes Entladungssystem fuer elektrostatische Ausfuellvorrichtungen - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. RWeickmann,

Dipl.-Ing. H.Weicrmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

MA/HI

SLICK lEDTJSTRIAL COMPA-HY Hew York, M.Y., V. St. A.

Ausgedehntes Entladungssystem für elektrostatische Ausfällvorrichtun^en.

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf elektrostatische Ausfällvorrichtungen, "bei denen einer Vielzahl von beabstandeten Kollektorplatten eine Vielzahl von Entladungselektroden zwischengeordnet sind. Derartige elektrostatische Ausfällvorrichtungen werden zur Kontrolle der Luftverunreinigungen zur Reinigung von Gas und zur Trennung und selektiven Entfernung von mitgeführten Teilchen benutzt. Im allgemeinen wird das die auszufällenden Beimengungen enthaltende fluide Medium unter positivem oder negativem Druck zwischen den Kollektorplatten an den Entladungselektroden vorbeigeführt, welche bei Anlegung einer genügend, hohen elektrischen Spannung eine Korona

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und ein elektrostatisches Feld erzeugen können. Die Spannung ist vorzugsweise negativ um einen negativen Koronaeffekt und eine negative Ionisation erzeugen zu können,, ·

In der Korona werden sowohl positive wie negativen Ionen erzeugt, wobei die positiven Ionen auf den negativ geladenen Entladtmgselektroden zurückgehalten werden, während die negativen Ionen längs der Feldlinien des elektrostatischen Feldes sich auf die geerdeten Kollektorplatten zubewegen. Die auszufällenden Teilchen fangen die negativen Ionen ab und werden dadurch selbst aufgeladen, so daß sie von der ihnen benachbarten Kollektorplatte angezogen werden. Die Kollektorplatten, sind im. allgemeinen mit Leitflächen oder anderen Einrichtungen versehen um zu verhindern, daß die bereits niedergeschlagenen Teilchen durch das vorbeiströmende fluide Medium wieder mitgerissen werden«. Dag die elektrostatische Ausfällvorrichtung verlassende fluide Medium wird einer Wiedergewinnungsanlage oder einer Austrittsöffnung zugeleitet.

Obwohl mit elektrostatischen Ausfällvorriehtungen ■ der vorstehend beschriebenen Art gute Ergebnisse erzielt werden, entkommt doch immer.noch ein geringer⁷ Teil an geladenen oder neutralen Teilchen auf der stromabwärtigen Seite des Stapels aus abwechselnd geschichteten .Kollektorplatten und_Entladungselektroden* Derartige Teilchen haben, entweder niemals die Kolläifeorpiatten erreicht oder sind von" dem vorbeiströmenden, fluiden Medium wieder davon abgerissen worden. Die Teilchen bewegen sich mit dem fluiden Medium, wobei die Erfahrung gezeigt hat, daß sich die geladenen Teilchen teilweise an Rohre und Wände unterhalb der Kollektorplattenfläche anhängen« Durch Zuführung

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eines ausgedehnten Entladungssystems zusammen mit einer zusätzlichen Staubsammelvorrichtung in Strömungsrichtung gesehen abwärts vom elektrostatischen Ausfällstapels kann das vorhergehende zur Verbesserung einer elektrostatischen Staubentfernungsanlage verwendet werden.

Die Erfindung schafft nun ein erweitertes Entladungssystem für elektrostatische Ausfällvorrichtungen des Typs, bei dem einer Vielzahl von beabstandeten Kollektorplatten eine Vie3_zahl von Entladungselektroden zwischengeordnet sind. Das erweiterte Entladungssystem enthält eine Vielzahl von zusätzlichen Entladungselektroden, welche stromabwärts, d.h. in Strömungsrichtung gesehen, hinter den ersterwähnten Entladungselektroden im Wege des fluiden Mediums angeordnet sind, aus welchem Beimengungen ausgefällt werden sollen und eine Vielzahl von Zusatzkollektorplatten unterhalb der Zusatzentladungselektroden im Wege des fluiden Mediums, wobei diese Zusatzkollektorplatten so ausgebildet sind, daß sie niedergeschlagenes Material aufnehmen und zurückhalten, ohne dabei den Fluß des fluiden Mediums wesentlich zu stören. Die Zusatzentladungselektroden sind so ausgebildet, daß sie ein gerichtetes Feld erzeugen, welches sich im wesentlichen i'n Strömungsrichtung des fluiden Mediums erstreckt und sind mit einer Vielzahl von scharfen Kanten oder Spitzen auf der Seite versehen, welche in Strömungsrichtung zeigt, während sie an den anderen Seiten im wesentlichen frei von scharfen Kanten und Spitzen sind. Die Zusatzentladungselektroden sind mit dem die Hauptentladungselektroden halternden Rahmen verbunden und von diesem gehaltert, wobei die Verbindung leitend ist, so daß die Hauptentladungselektroden und die Zusatzentladungselektroden elektrisch mit

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einander verbunden sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist geeignet, alle ausgefällten Stoffe auf den verschiedenen Kollektorplatten ··■ zu sammeln-, so, daß die Anzahl der Reinigungsvorrichtung entkommenden l-eilchen wesentlich vermindert

Anhand der in den Figuren der ,Zeichnung schematisch . . dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert , werden. Dabei zeigt: , , ■ ■

Figur -1- ei,ne. teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung eines Stapels,- der abwechselnd aus Kollektorplatten und Rahmen mit.Entladungselektroden aufgebaut ist, zusammen mit einem erweiterten erfindungsgemäßen Entladungssystem, -,-

Figur 2 eirmteilweise vergrößerten Schnitt längs der . , .-. Linie II-II durch die Anordnung nach Figur 1,, -■_:

Figur 3 einen, teilweise vergrößerten Schnitt längs der Linie III-III durch die Anordnung- nach Figur 1 und . ..

Figur 4 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel von ,erfindungsgemäßen Zusatz- , kollektorplatten. _:

Die Figur.zeigt eine elektrostatische Ausfällvorrichtung mit einem Stapel 10, der abwechselnd aus,Kollektorplatten 12 und Rahmen 14 aufgebaut ist, welche die Entladungselektroden 16 tragen, sowie . ej,nem. er- .,.--. weiterten Entladungssystem 18 ₁gemäß der, Erfindung.

Der Aufbau und die Betriebsweise des Stapels 10 ist bereits hinlänglich"bekannt. Bei einem Ausführimgsbeispiel,

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wie es in der Zeichnung dargestellt ist, sind die Kollektorplatten 13 im wesentlichen parallel zu-. einander in gleichem Abstand angeordnet« In der Mitte zwischen Kollektorplatten 12 sind Rahmen 14 vorgesehen, die vorzugsweise aus einer Vielzahl von Rohren bestehen. Jeder Rahmen besteht aus einem oberen Abschnitt 20, einem unteren Abschnitt 22 und Seitenabschnitten 24 und 26. Zwischen den oberen und unteren Abschnitten 20 und 22 sind Entladungselektroden 16 befestigt«. Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewählten Entladungselektroden sind beabstandete dünne Drahtleiter. Falls gewünscht, können die Drahtleiter scharfe Kanten aufweisen (Sterndrähte) oder mit in Abstand-voneinander angeordneten Spitzen versehen sein, um den Koronaeffekt zu verstärken. An den oberen Abschnitten .20 jedes Rahmens sind Stützen 28 aus einem elektrisch leitfähigem Material befestigt. Jede Stütze ist mit einem Isolator 30 versehen, welcher durch ein nicht dargestelltes Gehäuse der elektrostatischen Ausfällvorrichtung gesteckt und mit diesem verbunden sein kann, so daß die Rahmen 14 elektrisch- isoliert am Gehäuse befestigt sind. Die Stützen 28 sind mit einer nicht dargestellte η Hochspannungsquelle verbunden, um den Entladungselektroden 16 die-zur Erzeugung des elektrostatischen Felds und der Korona benötigten Betriebsspannungen zuzuführen.

An den Kollektorplatten 12 ist eine Vielzahl von beabstandeten kanalformigen Teilen 32 befestigt. Die" nach auswärts gekrümmten Wände 34 der Teile 32 erstrecken sich in den Raufte zwischen benachbarten KollektorpQatten und bilden zwischen einander im wesentlichen turbulonzfreie Abschnitte36. Die Teile 32 erstrecken sich im wesentlichen parallel zu den Entladun^selektroden 16 und sind"dabei"so an den Kollektorpüatten angeordnet, daß wenigstens eine

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ORIGINAL INSPECTED

Entladungselektrode.jedem dieser turbulenzfreien Ab- .· schnitte gegenüberliegt · Die Kollektorplatten .12 ':.. ; sind vorzugsweise geerdet.«= _? ,- . . .

Im. Betrieb strömt das fluide, vorzugsweise gasförmige Medium, welches die auszufüllenden Beimengungen enthält, in Richtung der Pfeile 38 durch den Stapel TO. Das fluide Medium fließt zwischen den beabstandeten Kollektorplatten 12 durch und dabei an den Entladungselektroden 16 vorbei. Infolge der an den Entladimgs— elektroden 16 entstehenden.Koronawirkung und dem zwischen ihnen und den Kollektorplatten gebildeten elektrostatischen Feld sammeln sich die ausgefällten Beimengungen in den turbulenzfreien Abschnitten 36 auf den Kollektor.platten 12 „

Die vorstehende detailierte Beschreibung des Stapels 10 ist nur beispielsweise und soll keinerlei Einschränkung bedeuten, daß die Kollektorplatten 12, die Rahmen H und die Entladungselektroden T6 jede gewünschte Form haben können. So können die Entlädungselektroden 16 auch so geformt und angeordnet sein, wie es in einer Parallelanmeldung mit dem Tiltel elektrostatische Ausfällvorrichtungen beschrieben ist« Die tragsamigen Entladungselektroden können auch mit Hilfe von an ihrem unteren Ende befestigtenGewichten stabilisiert sein, anstelle daß man sie an den unteren Abschnitten 22 der Rahmen 14 befestigt, wie es in der Figur dargestellt ist. Darüberhinaus können an den Kollektorplatten· noch verschiedene Vorrichtungen angebracht sein, um die darauf geBammelten ausgefällten'Beimengungen zurückzuhalten.

Das erweiterte Entladungssystem 18 gemäß der Erfindung ist auf der stromabwärtigen Seite 39 des Stapels TO

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ORiGINALlWSPECTED

angeordnet..·Es Gesteht ays ZusatEentladungselektroden 4O₁ welche unterhalb' das- Rahmens Η in Abstand voneinander angeordnet sind und Zusatzkollektorplatten 42» welche wiederum unterhalb dieser Zusatzentladungselektroden liegen» Jede Entladungselektrode 40 ist mit einer Vielzahl von scharfen^ Spitzen 44 versehen, welche sich vor der Seite..'wegerstrecken,-. welche i-n Strb'mungsrichtung des fluiden Mediums zeigt. Diese_:Spitzen 44 sind so ausgebildet, daß sie einen starken Korona- -. effekt und ein.im wesentlichen _;in Strömungsrichtung des fluiden Mediums gerichtetes elektrostatisches _: Feld erzengen« Jede dieser Zusatzentladungselektroden 40 ist mit Hilfe von Verbi.ndungsteilen 46 an. den Seiten 26 eines -Rahmens 14 elektrisch leitend ge-, haltert. Auf diese Weise liegt die an die Stützen 28 angelegten Spannung nicht nur an den EntHadungselektroden 1'6j .sondern auch an den Zusatzentladungselektroden 40, so daßfür das erweiterte EntlLadungssystem 18 keine gedrillte Abstützung und kein eigenes . elektrisches Versorgungssystera notwendig sind. Falls gewünscht, können natürlich selbstverständlich derartige getrennte Halterungsvorrichtungen und eigene Stromversorgungsanlagen für das Zusatzsystem 18 vorgesehen sein«

Wie in der Zeichnung dargestellt, sind die Verbindungsteile 46 und die Entladungselektroden 40 rohrförmig ausgebildet, wobei an den letzteren Spitzen 44

befestigt,sind. Die Zusatzentladungselektroden 40 brauchen jedoch nicht aus Rohren zu bestehen, sondern könnten auch aus einem metallstab oder dergleichen gebildet sein. Darüber hinaus ist der Aufbau der Zusatzentladimgselektroden nicht auf die dargestellte Form mit schaffen Spitzen 44 beschränkt. Ein im wesentlichen gerichteter Koronaeffekt kann auch,mit Hilfe von angeformten scharfen Kanten erzielt werden, indem man

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beispielsweise in Abständen Nuten auf eine Seite der Zusatzelektroden 40 einschneidet, welche in Strömung^- richtung des fluideη Mediums liegen oder indem man auf diesen Seiten scharfe Rippen oder Schneiden befestigt.

Die Zusatzkollektorplatten 42 können das auszu- . füllende Material aufnehmen und zurückhalten, welches den "Kollektorpiatten 12 des Stapels 10 entkommen ist, ohne dabei den kontinuierlichen Fluß des fluiden Mediums zu behindern. Die in den Figuren 1 und 3 dargestellten Zusatzkollektorplatten sind V-for'mig und enthalten.Vertiefungen 4-8, in denen die ausgefüllten Beimengungen zurückgehalten werden. Die Abstände zwischen den einzelnen Zusatzkollektorplatten erlauben eine kontinuierliche Strömung des fluiden Mediums aus der elektrischen Ausfällvorrichtung heraus. ,

In Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Zusatzkollektorplatten dargestellt, wobei jede dieser Zusatzkollektorplatten 50 im wesentlichen die Form eines Angelhakens hat. Jede Zusatzkollektorplatte ist wiederum mit einer Vertiefung oder Tasche 52 versehen, die durch einen Abschnitt 54 gebildet wird, welcher sich senkrecht zur Strömungsrichtung des fluiden Mediums erstreckt. Das fluide Medium fließt in Richtung ' der Pfeile 56, Die Zusatzkollektorplatten können jede beliebige geometrische Form aufweisen, solange ■ sie nur dazu geeignet ist, die ausgefällten Beimengungen aufzunehmen und zurückzuhalten und dabei ■ gleichzeitig die. Strömung des fluiden Mediums nicht wesentlich zu stören* Die Zusatzkollektorplatten sind'; vorzugsweise geerdet..

Die Zusatzentladungselektroden 40 sind vorzugsweise parallel zu den Rahmen 14 beabetandet und liegen im

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gleichen Abständen von benachbarten Kollektorplatten In dieser Stellung liegen sie im feg des fluiden . ; mediums _f welches in den Zwischenräumen zwischen, benachbarten Kollektorplatten 12 einer- Entladung unterworfen worden ist. Die Zusatzkollektorplatten 4? sund gestaffelt, d.h. versetzt angeordnet,* so daß sie den Querschnitt des flüiden Mediums völlig ausfüllen, ohne dessen Strömung zu behindern, :Die Zusatzentladungselektr-oden sind vorzugsweise so angeordnet, daß sie mit ihren scharfen Spitzen 44* ihren Vertiefungen oder Taschen 48 bzw. 52 wenigstens einer Zusatzkollektorplatte gegenüberliegen. Elektrostatische Ausfällvorrichtimgen bestehen 'häufig aus mehreren Stufen, von denen jede ähnlich aufgebaut ist wie der Stapel 10* Das■erweiterte Entladungssystem gemäß · der vorliegenden Erfindung kann-jeweils zwischen aufeinanderfolgenden Stufen als auch am Ende der letzten Stufe angeordnet sein.· .

Das erweiterte Entladimgssystem 1:8 ist speziell dazu geeignet, den geringen Prozentsatz von auszufällenden Beimengungen zu sammeln, welche aus den konventionellen elektrostatischen Ausfällvorrichtungen wie sie durch den Stapel TO repräsentiert werden, entweichen,. Die Teilchen dieser Beimengungen' sind im allgemeinen wenigstens zu einem, gewissen Grade geladen. Das erweiterte'Entladungssystem 18gemäß der vor-· liegenden Erfindung lädt diese Teilchen weiter auf und sanmelt sie auf den ZusatzkollektOrplatten %2; womit die Wirksamkeit der gesamten elektrostatischen Ausfällvorrichtung gesteigert' wird. Durch Ausbildung' der "" '.' '-' ' Zusätzen tladungselek-troden 40 derart, daß^J sie ein im" " "" wesentlichen gerichtetes elektrisches "feld·-⁵in^; S^römungsrichtung des fluiden Mediums erzeugen^ ''werden'älie "-''"' ini'luiden Medium zurückbleibenden Teilchen spezifisch

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auf die Zusatzkollektorplatten 42 gerichtet_a"Yfären" nämlich andererseits die weiteren Zusatzelektroden so ausgebildet, ..daß. sie .ein elektrostatisches, Seid erzeugen* welches.sich .gl ex mäßig/in. alle Richtungen erstreckt,-wie es der Fall ware _f v/enn die Elektroden au s dünnen Drahtle it erη be stünden, / sο.würde ei ne,
größere.Anzahl der,Teilchen, in Richtung auf die
Seitenwände des Gehäuses, der- .elektrostatischen A-asfäLlvo-rr.ichtung gerichtet, da die Zusatzentladungselektroden .vorzugsweise hinter, dem stromabwärtigen Ende 39 der Kollektorplatten .12 angeordnet sinda

Die Erfindung i&t .nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele^beschränkt, da es jedem Sachmann sofort.ersichtlich ist, daß eine erfindungsgemäße .. Anordnung. Yers-chi.edenen Ausgestaltungen fähig ist«,

-" Patentansprüche'--

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Elektrostatische Ausballvorrichtung zum Ausfällen von in fluiden' Medien enthaltenen Beimengungen j mit einer Vielzahl von zwischen Kollektorplatten ange-' ordneten Ehtladungselektroden, zwischen denen das fluide Medium strömt und - in Strömungsrichtung gesehen — hinter ihnen (stromabwärts) einer Entladung ausgesetzt wird, gekennzeichnet durch eine Vielzahl vo;n-stromabwärts der Entladungselektroden (16) im strömenden fluiden Medium angeordneten Zusatzentlad-nn^selektroden (40), hinter denen- in Strömungsriciitxm/? gesehen - derart ausgebildete Zusatzkollektorplatten (42) angeordnet sind, daß sie Ausfällungen aufnehmen und zurückhalten können, "ohne die Strömung des fluiden Mediums wesentlich zu beeinträchtigen.

2. Elektrostatische Ausfällvorrichtung nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzentladungselektroden (40) so ausgebildet sind, daß sie ein gerichtetes elektrostatisches Feld erzeugen können, welches sich im wesentlichen in Strömuftgsrichtung des fluiden Mediums erstreckt.

J5. Elektrostatische Ausfällvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzentladungselektroden mit einer Vielzahl von in Strömungsrichtung des fluiden Mediums weisenden scharfen Kanten oder Spitzen (44) versehen sind.

4. Elektrostatische Ausfällvorriehtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet» daß die anderen Seiten der Zusatzentladungselektroden im wesentlichen frei von scharfen ganten oder Spitzen sind.

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5. Elektrostatische Ausfällvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Vielzahl, von zwischen den Kollektorplatten (.12) angeordneten, zur Halterung der Entladungselektroden (16) ■ dienenden Halterungsvorrichtungen und eine Vielzahl von-Verbindungsstücken (46) zwischen den Züsatzelektroden (40) und diesen Halterungsvorrichtungen, wobei die Verbindungsstücke (46.) so ausgebildet sind, daß sie- die Zusatzentladungselektroden (40) haltern und einen elektrischen Leiter enthalten, um. die Entladungselektroden (16) mit den Zusatzentladungselektroden (40) elektrisch zu verbinden.»

6. Elektrostatische Ausfällvorrichtung nach Anspruch.5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsvorrichtungen fü r die Entladungselektroden (16) eine Vielzahl von Rahmen(14) bilden, an deren stromabwärtsgelegenen Enden die Verbindungsteile (46) befestigt sind und daß die Rahmen unädie Verbindungsteile aus elektrisch leitfähigem Material bestehen.

7. Elektrostatische Ausfällvorrichtung nach einem der Ansprüche 1· bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber jedem Strömungspaar für das fluide Medium, welcher durch gegenüberliegende Kollektor-

■' platten gebildet ist, wenigstens eine Zusatzentladungselektrode am stromabwärtigen Ende dieses Strömungspaares angeordnet ist.

8. Elektrostatische Ausfällvorrichtung nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zusatzentladungselektroden im wesentlichen parallel und equidistant zur benachbarten Kollektorplatte angeordnet sind. '

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der AnspyüQti-e 1 bia 9_? dadur-oh ge,ke.nngeic.hne!tj , daß die !Suaa.tzkollelctQirplatten wenigstens A"bsGh?xitt aufweisen ι wglGlier aiQii senkreelLti Stromungsipialitnng d©P. fluiden Mediums um die ausgefällten Beimengungen zu3iüak?äUhalten,

10_sllektiOstatiao.he Auafällvorriolitung nach AnspruQb. 9» dady^oh gekennzeiQlxnet, daß der mit scharfen KantfR oder Spitzen Yepsienenen Seite elektrode (40) wenigatenß; eine platte (42) mit ihren iVhsohnitt gegentitiierliegt, weloher sich senkrecht zyr Strömungsrlohtung de fluiden Mediums, erstreckt«

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