DE19701463C1 - Elektrodenanordnung für Elektrofilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige einteilige Elektrode ist aus der EP 0 685 635 A1 bekannt. Die gattungsgemäße, in einer Kurbelgehäuseentlüf­ tung verwendbare Elektrodenanordnung schlägt als Sprühelek­ trode einen Draht, Stab oder ein dünnes Rohr vor, wobei die Sprühelektrode an ihren beiden Enden gehaltert ist. Der geringe Durchmesser des verwendeten dünnen Stabes oder Drahtes der Sprühelektrode bedingt eine eingeschränkte Unempfindlichkeit gegenüber Schwingungen.

Gattungsfremde Einrichtungen, in denen Elektrofilter zum Ab­ scheiden von Stäuben vorgesehen sind, sind beispielsweise der DE 33 24 803 C2 oder der FR 1 050 120 entnehmbar. Auch die FR 944 547 betrifft einen Elektrofilter.

Bei all diesen gattungsfremden Filtern ist ähnlich wie bei der gattungsgemäßen Elektrodenanordnung jeweils ein dünner Draht vorgesehen, der zur Ionisation der abzuscheidenden Par­ tikel dient. Die Sprühelektroden der gattungsfremden Elektro­ denanordnungen sind jedoch nicht einteilig, sondern zwei- oder mehrteilig ausgebildet:

Der Gegenstand der DE 33 24 803 C2 zeigt als Sprühelektrode einen Draht, der mit einem Rohr verbunden ist. Beide Teile bil­ den gemeinsam die Sprühelektrode. Der Gegenstand der FR 944 547 zeigt als Sprühelektrode einen Draht, der mit einem Zy­ linder verbunden ist. Ggf. kann der aus dem Draht gebildete Elektrodenabschnitt mit einer Vielzahl von Scheiben versehen sein, um die Ionisierung zu intensivieren. Der Gegenstand der FR 1 050 120 zeigt als Sprühelektrode einen Draht, der mit ei­ nem Vorsprung verbunden ist.

Diese zwei- oder mehrteilige Ausbildung der Sprühelektroden beeinflußt die Schwingungsempfindlichkeit und die Herstel­ lungskosten. Für den vorgesehenen Einsatzbereich bei Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, ist die Schwingungsunempfindlichkeit eine wesentliche Vorausset­ zung für einen störungsfreien Betrieb einer Ölabscheidevorrich­ tung. Aufgrund der großen Stückzahlen wirken sich in der Fahr­ zeugindustrie Preisunterschiede sehr stark aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Elektrodenanordnung dahingehend zu verbessern, daß die Öl­ abscheidevorrichtung möglichst kostengünstig herstellbar ist, eine möglichst hohe Unempfindlichkeit gegenüber Schwingun­ gen aufweist und einen niedrigen Leistungsbedarf aufweist.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Elektrodenanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteran­ sprüchen entnehmbar.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, die Ölabscheide­ vorrichtung mit einer zweistufig ausgestalteten Sprühelektrode zu versehen, wobei erfindungsgemäß unter "zweistufig" ver­ standen wird, daß die Sprühelektrode zwei Abschnitte mit unter­ schiedliche großen Querschnittsflächen aufweist, so daß sich zwei Bereiche mit unterschiedlicher Feldliniendichte ergeben: Zunächst eine erste Stufe mit geringer Querschnittsfläche, also hoher Feldliniendichte, so daß sich eine Korona ausbildet, in der die abzuscheidenden Partikel ionisiert werden. Die zweite Stufe mit einer demgegenüber größeren Querschnittsfläche dient nur noch zur elektrostatischen Abscheidung der geladenen Partikel.

Dadurch, daß die Sprühelektrode nicht über ihre gesamte Länge eine Korona aubildet, hat sie einen geringeren Leistungsbedarf, jedoch nicht einen in gleichem Maße verringerten Wirkungs­ grad, so daß der auf die eingesetzte Leistung bezogene Wir­ kungsgrad besser ist als bei Verwendung einer durchgängig dünn und gleichmäßig ausgestalteten Sprühelektrode.

Gegenüber den mehrteiligen Sprühelektroden gattungsfremder Elektrodenanordnungen zur Staubabscheidung weist die erfin­ dungsgemäß einteilige Sprühelektrode eine erheblich bessere Schwingungsresistenz auf, so daß sie eine hohe Betriebssi­ cherheit gewährleistet. Zudem läßt sich die einteilige Elektrode preiswerter herstellen, da die Montagekosten einer mehrteiligen Konstruktion entfallen.

Die Ausbildung der Sprühelektrode mit einem spitzkegeligen vorderen Bereich der ersten Stufe und einem sich daran an­ schließenden Bereich größeren Durchmessers für die zweite Stufe ermöglicht eine besonders robuste und schwingungsresi­ stente Konstruktion, wobei überraschend das am freien punkt­ förmigen Ende der spitzkegeligen ersten Stufe sich ausbildende elektrische Feld zur Ionisation der abzuscheidenden Partikel ausreicht, um gute Abscheideleistungen zu gewährleisten. Das scharfkantige oder spitze freie Ende dieser ersten Stufe bewirkt eine hohe Feldliniendichte und einen verbesserten Wirkungs­ grad gegenüber einem verrundeten Ende und ermöglicht so den Betrieb des Ölabscheiders mit geringer erforderlicher elektri­ scher Leistung bei guter Abscheideleistung.

Die Sprüh- und die Niederschlagselektrode können rotations­ symmetrisch ausgestaltet sein. Dies begünstigt gleichmäßige Feldlinien- und Betriebsverhältnisse im Ölabscheider sowie eine preisgünstige Herstellung der Elektroden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Dabei ist mit 1 eine Entlüftungsleitung bezeichnet, durch welche ölhaltige Gase in der Zeichnung von links nach rechts strömen. Die Gase gelangen in einen als Elektrofilter ausgestalteten Öl­ abscheider 2, in welchem umfangsmäßig verteilt drei Abschei­ dekammern 3 angeordnet sind. Jede Abscheidekammer 3 weist ein Gehäuse 4 mit zylindrischer innerer Wandung auf, welches als Niederschlagselektrode dient, wobei zentral in dem Gehäuse 4 eine Sprühelektrode 5 angeordnet ist. Die Sprühelektrode 5 weist eine erste, spitzkegelig ausgeführte Stufe 6 auf sowie eine zweite zylindrische Stufe 7. An der frei endenden Spitze der er­ sten Stufe bildet sich eine Korona aus und die darin ionisierten Ölpartikel des Gasstromes werden im Bereich der ersten Stufe und insbesondere in dem längeren Bereich der zweiten Stufe durch ihre elektrische Ladung an die Niederschlagselektrode, nämlich an das Gehäuse 4 geführt. Sie sammeln sich an der Gehäusewandung und laufen in einen Sammelraum 8 herab, von dem aus das abgeschiedene Öl in ein schematisch ange­ deutetes Kurbelgehäuse 9 fließt.

Der Innendurchmesser des Gehäuses 4 ist etwa 2,5-fach größer als der Außendurchmesser der zweiten Stufe 7 der Sprühelek­ trode 5. Dieses Durchmesserverhältnis von 2,5 (bzw. Quer­ schnittsflächenverhältnis von 6,25) ermöglicht gleichzeitig gute Abscheideleistungen, eine vergleichsweise niedrige Leistungs­ aufnahme, kompakte bauliche Abmessungen sowie ein günsti­ ges Verhältnis von Betriebsspannung zu Überschlagsspannung des Ölabscheiders, jedoch ist der Betrieb auch mit Durchmes­ serverhältnissen von 1,2 bis 10 (bzw. Querschnittsflächenver­ hältnissen von 1,44 bis 100) möglich.

Die Effizienz der gesamten Ausgestaltung des Ölabscheiders 2 wird durch die Parallelanordnung von mehreren, im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel drei, Abscheidekammern 3 unterstützt.

Die Schwingungsresistenz der dargestellten Sprühelektrode 5 wird insbesondere dadurch verbessert, daß keine stufenförmi­ gen Querschnittsveränderungen vorgesehen sind, die zu Span­ nungsspitzen im Material der Entlastungselektrode 5 führen könnten. Vielmehr ist ein stetiger, im dargestellten Ausführungs­ beispiel rein beispielhaft linearer, Querschnittsübergang von der Basis der ersten Stufe 6 bis zu deren frei endender Spitze vor­ gesehen, wobei der Durchmesser der Basis gleich dem Durch­ messer der zweiten Stufe 7 ist.

Dadurch, daß die Sprühelektrode 5 über einen Großteil ihrer Länge einen gegenüber einem eine Corona ausbildenden Draht größeren Durchmesser aufweist und so eine Halterung an nur einem Ende ermöglicht, entfällt eine gegenüber gattungsgemä­ ßen Sprühelektroden erforderliche zweite Halterung. Die Ge­ fahr, daß sich bei Verschmutzung einer Elektrodenhalterung Kriechströme ausbreiten können, ist so um mehr als 50% verrin­ gert und die Betriebssicherheit des Ölabscheiders entsprechend verbessert: eine von ansonsten zwei vorgesehenen Halterungen entfällt, und die verbliebene Halterung liegt im partikelarmen Be­ reich des bereits gereinigten Gasstromes.

Die konzentrische Anordnung der Sprühelektrode 5 in dem Ge­ häuse 4 stellt einen gleichmäßigen Strömungsweg um die Sprü­ helektrode 5 herum sicher und sorgt dadurch für eine gleich­ mäßige Abscheideleistung um die Sprühelektrode 5 herum so­ wie für einen möglichst wenig gestörten Fluß des die Ölpartikel enthaltenden Gases.

Die vergleichsweise massive Ausgestaltung der dargestellten Sprühelektrode 5 ermöglicht deren problemlose und preisgün­ stige Herstellung, z. B. durch Gießen. Nicht rotationssymmetri­ sche Formen wie z. B. etwa schraubendreherartige Formen sind durch Schmieden möglich; rotationssymmetrische durch Drehen.

Zur sicheren Ausbildung einer ausreichend ionisierenden Koro­ na ist vorteilhaft jeweils eine Spitze oder eine scharfe Kante vorgesehen. Die Sprühelektrode kann, beispielsweise angelehnt an die dargestellte Sprühelektrode 5, einen nadelartigen Fort­ satz aufweisen, der sich an die Spitze der ersten Stufe oder die erste Stufe darstellend an die zweite Stufe anschließt und der erfindungsgemäß beliebig kurz sein kann.

Claims (4)

1. Elektrodenanordnung für einen Elektrofilter mit einer einteiligen Sprüh- und einer Niederschlagselektrode, der als Ölabscheider im Verlauf der Entlüftungsleitung einer Kurbelgehäuseentlüftung für eine Brennkraftmaschine angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühelektrode (5) zweistufig ausgestaltet ist, wobei eine erste Stufe (6) eine geringe Querschnittsfläche und eine zweite Stufe (7) eine demgegenüber größere Querschnitts­ fläche aufweist,
und wobei sich die Sprühelektrode (5) von der Querschnittsfläche ihrer zweiten Stufe (7) zur kleinsten Querschnittsfläche ihrer er­ sten Stufe (6) verjüngt,
und wobei die erste Stufe (6) kegelförmig ausgebildet ist und eine an die zweite Stufe (7) grenzende Basis sowie eine frei endende Spitze aufweist,
und wobei das freie Ende der ersten Stufe (6) spitz oder scharf­ kantig ausgestaltet ist.

2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlüftungsleitung (1) mehrere Ölabscheider (2) paral­ lel geschaltet sind.

3. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sprühelektrode (5) axial in der als Rohr ausge­ stalteten Niederschlagselektrode (4) angeordnet ist.

4. Elektrodenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenquerschnittsfläche der Niederschlagselektrode (4) 1, 4 bis 100-fach größer ist als die Querschnittsfläche der zweiten Stufe (7) der Sprühelektrode (5).