DE1947075A1

DE1947075A1 - Elektrofilter fuer Gase

Info

Publication number: DE1947075A1
Application number: DE19691947075
Authority: DE
Inventors: Bodo Fuetterer; Juergen Mayer; Otto Dipl-Phys Dr Stemme
Original assignee: Interelectric AG
Current assignee: Maxon Motor AG
Priority date: 1969-09-17
Filing date: 1969-09-17
Publication date: 1971-03-18
Also published as: CH509831A

Description

t;lektrofilter für Gase Die Erfindung betrifft ein Elektrofilter für Gase, mit einer scharfkantige oeffnungen aufweisenden siebartigen Lochelektrode und einer im Abstand von dieser angeordneten Gegenelektrode.
Derartige Elektrofilter dienen dazu, Verunreinigungen, insbesondere Staub, aus Gasen zu entfernen Die Lochelektrode eines Elektrofilters dient dabei als Sprühelektrode, während die im Abstand davon angeordnete Gegenelektrode als Abscheideelektrode dient, an die die elektrisch geladenen Staubteilchen wandern, dort ihre Ladung abgeben und sodann in einen Auffangraum fallen, Die bekannten Elektrofilter mit Lochelektrode sind im allgemeinen rotationssymmetrisch aufgebaut, wobei die Lochelektrode und die Gegenelektrode Zylinderflächen bilden, welche koaxial zueinander angeordnet und an eine Spannungsquelle angeschlossen sind0 Elektrofilter lassen sich in zwei Betriebsarten teilen, Die Betriebsart, bei der die Lochelektrode negativ gegenüber der Abscheideelektrode ist, ist wegen ihres geringen Spannungsbedarfes von besonderem Interesse, Da die nötige Betriebsspannung von dem Krümmungsradius der Lochkanten abhängt, welcher sich im allgemeinen auf die halbe Dicke der Lochelektrode einstellt, sollte die Lochelektrode eine möglichst geringe Foliendicke aufweisen. Aus Gründen der mechanischen Stabilität läßt sich jedoch die Foliendicke von Lochsieben nur in begrenztem Maße verringern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lochsieb für Elektrofilter zu schaffen, das eine verhältnismäßig große mechanische Stabilität aufweist und dessen Lochrandkanten extrem kleine KrUmmungsradien aufweisen, die sich auch bei einem Abbrand der Lochränder nicht vergrößern, Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß die Lochelektrode sandwichartig aus mindestens einer Tragschicht sowie aus einer mit dieser fest verbundenen dünneren Schicht (Sprühschicht) aus einem Metall höherer Abbrandfestigkeit als dem Material der Tragschicht aufgebaut ist. Die Tragschicht dient dabei lediglich zur mechanischen Versteifung des Ganzen, während die dünnere Sprthschicht den KrUmmungsradius der LochrAnder-bestimmtO Gemäß einer besonderen Weiterbildung besteht die Lochelektrode aus mehreren abwechselnd aufeinanderfolgenden und miteinander verbundenen Tragschichten und Sprühschichten0 Dadurch wird die F1äche der scharfen Kanten entsprechend erhöht, so daß sich auch die Zahl der von den Kanten ausgehenden Ladungsträger erhöht.
Die Tragschicht besteht vorzugsweise aus einem weichen Metall beispielsweise aus Kupfer, Nickel oder Eisen, während die Sprühschicht aus einem abbrandfesteren Material besteht etwa aus Titan, Tantal, Molybdän, Platin, Wolfram, Kohlenstoff oder deren Legierungen.
Die Sprthschicht weist vorzugsweise eine Dicke von weniger als 100 Mikron auf.
Erfindungsgemäß .lassen sich die Lochelektroden in der Weise hersteilen, daß auf eine Tragschicht mindestens eine dünne Schicht aus einem abbrandfesteren Material als dem der Tragschicht galvanoplastisch aufgetragen wird. hierdurch ist gewährleistet, daß die Sprühschicht eine gleichmäßige und kontrollierte Dicke aufweist0 Die Tragschicht kann ebenfalls galvanoplastisch hergestellt werfer indem diese auf einer mit Isolierinseln versehenen Matrize abgesch den wir. Für die richtige Wirkungsweise kommt es dabei nicht auf d Konfiguration der Lochränder an, sondern lediglich auf die Material auswahl und auf die Dickenverhältnisse der Tragschicht und der S hschicht.
Die Löcher der Lochelektrode können an beliebiger Stelle des Herstellungsverfahrens hergestellt werden, beispielsweise auch durch Stanzen einer sandwichartigen Folie.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben0 Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer Lochelektrode nach der Erfindung; Fig0 2 zeigt einen Querschnitt entsprechend Figc 1 nach einer bestimmten Betriebszeit der Lochelektrode; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer Lochelektrode nach der Erfindung mit einer Tragschicht und zwei Sprühschichten; Fig0 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer Loc' elektrode nach der Erfindung mit drei Tragschicht und vier Sprühschichten; Fig0 5 zeigt eine Lochelektrode auf einer zu ihrer Herstellung dienenden Matrize.
Die in Fig0 1 dargestellte Sprühelektrode umfaßt eine Tragschicht 1 aus Metall, welche über ihre Oberfläche mit zahlreichen Perforationen 2 versehen ist, von denen in der Figur nur eine Perforation dara gestellt ist. Die Tragschicht 1 besteht aus Metallblech. Die Perforationen 2 können auf an sich bekannte Weise hergestellt werden, etwa durch Stanzen einer Blechfolie oder aber durch den galvanoplastischen Aufbau einer Metallschicht über einer Matrize, welche mit Isolierinseln versehen ist.
Auf der einen Seite der Tragschicht 1 ist eine Sprühschicht 3 galvanoplastisch aufgetragen, welche wesentlich kleiner ist als die Tragschicht 1 und aus einem Material mit hoher Abbrandfestigkeit besteht. Eine hohe Abbrandfestigkeit bedeutet in diesem Fall: 1 chemische Beständigkeit, insbesondere gegen Sauerstoffs Stickstoff, Schwefelwasserstoff und Stickstoff-Sauerstoffverbindungen, da sicher eine starke Erwärmung der Folie in Folge Ionenbombardement auftritt; 2o Die Atome der Sprühschicht sind nicht "leicht" von massereichen positiven Gasionen aus der Oberfläche des Material heraus zuschlagen.
Eine hohe Abbrandfestigkeit ergibt sich insbesondere auch mittels Stoffen, die erst bei hohen Temperaturen verdampfen0 Beispiele für abbrandfeste Materialien sind Titan, Tantal Molybdän, Platin, Wolfram, Kohlenstoff und Verbindungen dieser Stoffe, Fig 2 zeigt die Siebelektrode nach Fig 1 nach einer gewissen BetriebszeitO Man erkennt, daß die Tragschicht 1, welche z.B, aus Kupfer oder Nickel besteht, an den Kantenbereichen 4 der Perforationen bereits merklich abgetragen ist, so daß die Sprühschicht 3 über die Tragschicht hervorragt und damit den Krümmungsradius der Sprühkante bestimmt Allgemein kann man sagen, daß der Krümmungsradius etwa gleich der halben Dicke der Sprühschicht 3 ist0 Fig. 3 zeigt im Querschnitt einen Teil der Siebelektrode, bei der auf beiden Seiten der Tragschicht 1 Sprühschichten 3 aufgetragen sind. Diese Anordnung besitzt gegenüber derjenigen nach den Figuren 1 und 2 zwei wichtige Vorteile. Bei sonst gleichen Abmessungen ist die Fläche der Kanten der Sprühschicht doppelt so groß0 Damit erhöht sich auch die Zahl der von den Kanten ausgehenden und zur Beladung von Staubteilchen nötigen Elektronen0 Außerdem stellt sich nach kurzer Betriebszeit ein Abbrand der Tragschicht 1 ein, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 3 dargestellt ist. Der durch Abbrand freigelegte Raum zwischen den Sprühschichten 3 wird dadurch annähernd feldfrei, so daß ein weiterer Abbrand der Tragschicht 1 nur in dem Maße erfolgt, wie die Kanten 5 der Sprühschichten 3 abgetragen werden. Für die Tragschicht 1 kann daher ein Material mit extrem niedriger Abbriandfestigkeit verwendet werden, was technologische und kostenäßige Vorteile bietet, In Fortführung des Gedankens lassen sich mehrere Tragschichten 1 und Sprühschichten 3 in abwechselnder Folge anordnen, Fig0 4 zeigt eine Siebelektrode mit drei Tragschichten 1 und vier Sprtlhschichten 30 Dadurch wird die Sprühleistung weiter erhöht. Die Dicke der Tragschichten wird vorzugsweise so bemessen, daß die Tragschichten in der Lage sind, der Siebelektrode eine genügende Steifigkeit zu verleihen, Die Dicke der Sprühschichten 3 bestimmt im wesentlichen den KrUmsungsradius der Sprühkanten, so daß also möglichst dünne Sprühschichten anzustreben sind.
Fig. 5 dient zur Erläuterung der galvanoplastischen Herstellungsart von Siebelektroden nach der Erfindung. Zur Herstellung wird eine Matrize 6 verwendet, in deren Oberfläche Isolierstoffinseln 7 eingebettet sind, welche an den gewünschten Stellen der Perforationen der Siebelektrode liegen. Nachdem die Oberfläche 8 der Matrize 6 passiviert worden ist, wird die Tragschicht 1 galvanolastisch auf der Matrize abgeschieden0 Auf diese Tragschicht wird sodann eine dünne Spruhschicht 3 aus einem Material hoher Abbrandfestigkeit ebenfalls galvanoplastisch niedergeschlagen, so daß eine Siebelektrode entsteht, deren Querschnitt in Fig. 5 zu erkennen ist.
Man kann natürlich auch Tragschichten in Form von fertigen Blechen verwenden, welche perforiert und danach galvanoplastisch mit einer SprUhschicht versehen werden0 Es ist ferner mdglichs Lochelektroden nach der Erfindung dadurch herzustellen, daß man ein dickes Blech aus dem Material der Tragschicht und ein dünnes Blech aus dem Material der Sprühschicht durch Walzen miteinander verbindet und bis auf die gewünschte Dickeauswalzt. Das Perforieren kann dabei nach dem Herstellen der ferti gen Folie durch Stanzen erfolgen

Claims

Patentansprüche 19 1,o: Lochelektrode für Aerosol-Elektrofilter, welche außer der Löchelektrode eine im Abstand von dieser angeordnete Abscheideelektrode aufweisen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Lochelektrode sandwichartig aus mindestens einer Tragschicht (1) und einer mit dieser fest verbundenen dünneren Sprühschicht (3) aus einem Metall höherer Abbrandfestigkeit als dem Material der Tragschicht besteht
2. Lochelektrode nach Anspruch 1, dadurch -g e k e n n -z e i c h n e t , daß sie aus mehreren abwechselnd aufeinander folgenden und miteinander verbundenen Tragschichten (1) und Sprühschichten (3) besteht
3. Lochelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t X daß die Tragschicht aus Kupfer, Nickel oder Eisen besteht
4. Lochelektrode nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sprühschicht aus Titan, Tantal, Molybdän, Platin, Wolframs Kohlenstoff oder deren Legierungen beste-s.r
5. Lochelektrode nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e k e n n - -z e i c h n e t , daß die Sprtihschicht eine Dicke von weniger als 100 Mikron aufweist.
6. Lochelektrode nach Anspruch i bis 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Sprühschicht eine Dicke von weniger als 10 Mikron aufweist0
7. Verfahren zum herstellen einer Lochelektrode nach Anspruch 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auf eine folienartige Tragschicht mindestens eine dünnere Schicht aus einen abbrandfesteren Material als dem der Tragschicht galvanoplastisch aufgetragen wird 8o Verfahren nach Anspruch 7> dadurch g e k e n n z e i cXh -n e t , daß die Tragschicht auf einer mit Isolierinseln versehen nen Matrize galvanoplastisch hergestellt wirdn