DE202021100251U1 - Elektrofilter zum Reinigen von Luft und anderen dielektrischen Fluiden - Google Patents

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Abstract

Elektrofilter zur Reinigung von dielektrischen Fluiden, vorzugsweise von Luft, wobei der Elektrofilter ein Gehäuse (1) aufweist, das eine Mehrzahl von Sammelelektroden (8) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelelektroden (8) wenigstens zwei voneinander elektrisch getrennte Pakete bilden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Geräte zur Reinigung von dielektrischen Fluiden mit mechanischen Verunreinigungen. Es kann zur Reinigung der Luft oder verschiedener dielektrischer Gase und Flüssigkeiten verwendet werden.
  • DE 20 2020 103 805 U1 offenbart eine Elektrofiltervorrichtung für dielektrische Flüssigkeiten. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, einen Satz von Sammelelektroden in Form von Metallplatten und Trennwänden aus dielektrischem Material, wobei die Elektroden und Trennwände Zellen bilden, in denen die Verunreinigungen gesammelt werden.
  • Die Offenbarung der DE 20 2020 103 805 U1 wird in die vorliegende Beschreibung zu Offenbarungszwecken durch Verweis miteinbezogen.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Effizienz elektrischer Reiniger zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung schafft einen Elektrofilter zur Reinigung von dielektrischen Fluiden, vorzugsweise Luft, wobei der Elektrofilter ein Gehäuse aufweist, das eine Mehrzahl von Sammelelektroden enthält, wobei die Sammelelektroden wenigstens zwei voneinander elektrisch getrennte Pakete bilden.
  • Es ist bevorzugt, dass jedes Paket von Sammelelektroden ausgebildet ist, beim Beaufschlagen mit Hochspannung ein inhomogenes elektrisches Feld zu erzeugen.
  • Es ist bevorzugt, dass benachbarte Pakete mittels einer länglichen dielektrischen Trennwand voneinander getrennt sind.
  • Es ist bevorzugt, dass die Sammelelektroden in wenigstens drei Pakete aufgeteilt sind, wobei die Länge der Trennwände zwischen benachbarten Paketen in Strömungsrichtung des Fluids zunimmt, abnimmt oder identisch ist.
  • Es ist bevorzugt, dass die Anzahl der Sammelelektroden in jedem Paket in Strömungsrichtung des Fluids zunimmt, abnimmt oder gleich bleibt.
  • Es ist bevorzugt, dass die Länge der Pakete von Sammelelektroden in Strömungsrichtung des Fluids zunimmt, abnimmt oder gleich bleibt.
  • Es ist bevorzugt, dass die Länge, d2, der weiteren länglichen dielektrischen Trennwand größer als die Länge, d1, der länglichen dielektrischen Trennwand, wobei der Wert der Länge, d1 bzw. d2, der länglichen dielektrischen Trennwände gleich wie oder größer als die Länge, c1 bzw. c2, des Pakets von Sammelelektroden ist, das sich stromaufwärts vor der jeweiligen Trennwand befindet.
  • Es ist bevorzugt, dass die Länge des nächsten Pakets von Sammelelektroden größer als die Länge des vorherigen Pakets von Sammelelektroden ist.
  • Es ist bevorzugt, dass die Länge, d2, der weiteren länglichen dielektrischen Trennwand kleiner als die Länge, d1, der länglichen dielektrischen Trennwand ist, wobei die Länge, d1 bzw. d2, der länglichen dielektrischen Trennwände gleich wie oder größer als die Länge, c1 bzw. c2, des Pakets von Sammelelektroden ist, das sich stromaufwärts vor der jeweiligen Trennwand befindet.
  • Es ist bevorzugt, dass die Länge des nächsten Pakets von Sammelelektroden geringer als die des vorherigen Pakets von Sammelelektroden ist.
  • Es ist bevorzugt, dass das Gehäuse Hochspannungsdurchführungen zum Anschließen adaptiver Hochspannungsversorgungsvorrichtungen aufweist.
  • Es ist bevorzugt, dass der Elektrofilter zum stufenweisen Filtern des Fluids, vorzugsweise der Luft, ausgebildet ist.
  • Es ist bevorzugt, dass jede Sammelektrode wenigstens einen Längskanal zum Durchlassen des Fluids aufweist.
  • Es ist bevorzugt, dass benachbarte Sammelelektroden desselben Pakets zwischen sich eine Speicherzelle definieren.
  • Es ist bevorzugt, dass jeder Längskanal ein Paar benachbarter Speicherzellen fluidverbindet.
  • Es ist bevorzugt, dass das Gehäuse an seinen jeweiligen Endbereichen einen Einlass und einen Auslass für das Fluid aufweist.
  • Es ist bevorzugt, dass das Gehäuse benachbart zu seinen jeweiligen Endbereichen jeweils eine fluiddurchströmbare, vorzugsweise luftdurchströmbare, Begrenzungsplatte enthält, welche die Sammelelektroden von der Wand des Gehäuses beabstanden und elektrisch isolieren.
  • Die Erfindung schafft eine Filtervorrichtung, umfassend einen bevorzugten Elektrofilter und eine adaptive Hochspannungsquelle zum Liefern von unterschiedlichem elektrischen Hochspannungs-Gleichstrom zum Versorgen der Pakete von Sammelelektroden mit unterschiedlichen Potentialen.
  • Die Erfindung schafft eine Verwendung eines Elektrofilters zum Reinigen von dielektrischen Fluiden, bei dem mehrere voneinander beabstandete und elektrisch getrennte Pakete von Sammelelektroden jeweils mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen derart beaufschlagbar und/oder abgleichbar sind, dass sich die Stärke des elektrischen Feldes in Strömungsrichtung des Fluids, vorzugsweise der Luft, verändert.
  • Es ist bevorzugt, dass die Stärke des elektrischen Feldes in Strömungsrichtung des Fluids, vorzugsweise der Luft, zunimmt oder abnimmt.
  • Es ist bevorzugt, dass das Fluid, vorzugsweise die Luft, in Strömungsrichtung stufenweise gefiltert wird.
  • Ein Fluid ist beispielsweise ein Gemisch aus einem Fluid und festen Teilchen. Das Fluid kann gasförmig oder flüssig sein. Das Fluid kann auch selbst ein Gemisch sein, beispielsweise ein Gemisch mehrerer nicht mischbarer Flüssigkeiten, d.h. eine Emulsion. Das Fluidgemisch ist beispielsweise ein heterogenes Gemisch, wie ein Aerosol, eine Suspension oder ein Gemisch aus einer Emulsion und festen Teilchen. Vorzugsweise ist das Fluid Luft.
  • Feste Teilchen in einem Fluidgemisch können eine Verunreinigung des Fluids darstellen. Zum Reinigen der Fluide von Verunreinigungen sind Elektrofilter, oder auch Elektroabscheider genannt, die auf dem elektrostatischen Prinzip beruhen, bekannt.
  • Eine Idee ist es, die bislang einzige Packung von Sammelelektroden in mehrere Packungen von Sammelelektroden aufzuteilen, beispielsweise indem längliche dielektrische Trennwände zwischen die Packungen eingefügt werden. Um inhomogene elektrische Felder zu erzeugen zu können, können für jedes Paket von Sammelelektroden unterschiedliche Werte der Potentialdifferenz von adaptiven Hochspannungsnetzteilen geliefert werden. Dabei können die bislang verwendeten Stifte, welche die Verdrahtungsfunktion erfüllen, durch Hochspannungsdurchführungen ersetzt werden. Das Ergebnis ist eine Struktur unabhängiger Pakete, die jeweils für die Reinigung von Partikeln der erforderlichen Größe optimiert sind.
  • Mit der hierin beschriebenen Idee eines Elektrofilters gibt es die Möglichkeit, abschnittsweise verschiedene ungleichmäßige elektrische Felder im Elektrofilter zu erzeugen, sodass die Felder für die Reinigung von Partikeln unterschiedlicher Größe in dielektrischen Fluiden, nämlich in Luft oder Flüssigkeit, optimiert werden können. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Elektrofilters erhöht werden.
  • Ausführungsbeispiele werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
    • 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Elektrofilters;
    • 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Elektrofilters; und
    • 3 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines Elektrofilters.
  • 1 zeigt einen Elektrofilter, der auch als Elektroabscheider bezeichnet werden kann. Der Elektrofilter umfasst ein Gehäuse 1 mit Düsen für einen Einlass 2 und einen Auslass 3. Das Gehäuse 1 weist Hochspannungsdurchführungen 4 und 5 auf. An den jeweiligen Endbereichen des Gehäuses 1 sind Begrenzungsplatten 6 und 7 in dem Gehäuse 1 untergebracht.
  • Der Elektrofilter enthält in seinem Gehäuse 1 eine Mehrzahl von Paketen Sammelelektroden 8. Die Pakete haben eine Länge c1 entlang der Längsrichtung des Gehäuses 1. Die Sammelelektroden 8 jedes Pakets sind durch längliche dielektrische Trennwände 11 getrennt. Die Sammelelektroden 8 weisen Längskanäle 9 auf. Benachbarte Sammelelektroden 8 desselben Pakets definieren zwischen sich Speicherzellen 10.
  • Die Sammelelektroden 8 benachbarter Pakete sind durch längliche dielektrische Trennwände 12 der Länge d1 voneinander getrennt.
  • Über die Hochspannungseingänge 4 und 5 werden jedem Paket von Sammelelektroden 8 die entsprechenden positiven und negativen Potentiale von einer nicht näher dargestellten Hochspannungsgleichstromquelle zugeführt. Diese Hochspannungswerte werden in adaptiven Stromversorgungen für das zu reinigende dielektrische Medium angepasst, wobei der erforderliche Bereich der Partikelgrößen von Verunreinigungen in der entsprechenden Packung von Sammelelektroden 8 abgeschieden wird.
  • Der Elektrofilter funktioniert wie folgt:
    • Der Strom eines kontaminierten dielektrischen Mediums, beispielsweise Luft oder Flüssigkeit, wird durch den Einlass 2 in den elektrischen Reiniger eingespeist. Wenn an jedem Paket von Sammelelektroden 8 ein Potentialunterschied besteht, treten in den Kanälen entsprechend optimierte inhomogene elektrische Felder auf, unter deren Wirkung die Verunreinigungen aus dem Hauptstrom des Mediums in die Speicherzellen 10 mitgerissen und auf den Sammelelektroden 8 der Packungen abgelagert werden. Das gereinigte Medium tritt durch den Auslass 3 aus.
  • 1 zeigt eine einheitliche Konfiguration zum Aufbau von Paketen von Sammelelektroden 8, wobei der Wert der Länge d1 der länglichen dielektrischen Trennwände gleich wie oder größer als die Länge c1 der Pakete ist. Die Länge aller Pakete ist identisch und gleich der Länge c1.
  • 2 zeigt einen Längsschnitt eines Elektrofilters 1 mit dem Aufbau einer zunehmenden Anzahl von Sammelelektroden 8 in jedem Paket. Die Bezungszeichen in 2 sind identisch zu den Bezugszeichen in 1, wobei zusätzlich zu den länglichen dielektrischen Trennwänden 12, weitere längliche dielektrische Trennwände 13 mit Länge d2 angeordnet sind.
  • In der zunehmenden Konfiguration der Pakete von Sammelelektroden 8 ist die Länge d2 der weiteren länglichen dielektrischen Trennwände 13 größer als die Länge d1 der länglichen dielektrischen Trennwände 12. Darüber hinaus ist der entsprechende Wert der Länge d1 bzw. d2 der länglichen dielektrischen Trennwände 12, 13 gleich wie oder größer als die Länge c1 bzw. c2 des Pakets, das sich vor der jeweiligen Trennwand 12, 13 befindet. Die Länge des nächsten Pakets ist größer als die des vorherigen Pakets (c1 > c2, c2 > c3).
  • Für die zunehmende Konfiguration von Paketen von Sammelelektroden gelten die folgenden in Tabelle 1 dargestellten Bedingungen: Tabelle 1
    Paketnummer Nr. Länge Bedingung
    Paket längliche dielektrische Trennwand
    1 C1 d1 (d1 ≥ C1) < C2 & C2 > C1
    2 C2 d2 (d2 ≥ C2) < C3 & C3 > C2
    ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ... ... ... ... ... ... ... ...... ... ...
    n-1 Cn-1 dn-1 (dn-1 ≥ Cn-1) < Cn & Cn > Cn-1
    n Cn -------------- Cn > Cn-1
  • 3 zeigt einen Längsschnitt eines Elektrofilters 1 mit dem Aufbau einer abnehmenden Anzahl von Sammelelektroden 8 in jedem Paket. Die Bezungszeichen in 3 sind identisch zu den Bezungszeichen in 2.
  • In einer abnehmenden Konfiguration der Pakete von Sammelelektroden 8 ist die Länge d2 der weiteren länglichen dielektrischen Trennwand 13 kleiner als die Länge d1 der länglichen dielektrischen Trennwand 12. Die Länge d1 bzw. d2 der länglichen dielektrischen Trennwände 12, 13 ist gleich wie oder größer als die Länge c1 bzw. c2 des vor der jeweiligen Trennwand 12, 13 befindlichen Pakets. Die Länge des nächsten Pakets ist geringer als die des vorherigen Pakets (c1 < c2, c2 < c3).
  • Für die abnehmende Konfiguration von Paketen von Sammelelektroden gelten die folgenden in Tabelle 2 dargestellten Bedingungen: Tabelle 2
    Paketnummer Nr. Länge Bedingung
    Paket längliche dielektrische Trennwand
    1 C1 d1 (d1 ≥ C1) > C2 & C2 < C1
    2 C2 d2 (d2 ≥ C2) > C3 & C3 < C2
    ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
    n-1 Cn-1 dn-1 (dn-1 ≥ Cn-1) > Cn & Cn < Cn-1
    n Cn ----------------- Cn < Cn-1
  • Mit den beschriebenen Elektrofiltern kann das dielektrische Medium, beispielsweise Luft oder Flüssigkeit, unter Verwendung inhomogener elektrischer Felder in jedem Paket von Sammelelektroden gereinigt werden, wobei das elektrische Feld für Partikel der erforderlichen Größe in Abhängigkeit von der vorliegenden Reinigungsaufgabe optimiert ist, sodass die Reinigungseffizienz signifikant ansteigt.
  • Tests des Elektrofilters durch die Anmelderin zeigten, dass mit den hierin beschriebenen Ausführungen des Elektrofilters der Wirkungsgrad des Elektrofilters und seine Produktivität um 35 % bis 45 % zunahmen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gehäuse
    2
    Einlass
    3
    Auslass
    4
    Hochspannungsdurchführung
    5
    Hochspannungsdurchführung
    6
    Begrenzungsplatte
    7
    Begrenzungsplatte
    8
    Sammelelektrode
    9
    Längskanal
    10
    Speicherzelle
    11
    Trennwand
    12
    Trennwand
    13
    Trennwand
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202020103805 U1 [0002, 0003]

Claims (21)

  1. Elektrofilter zur Reinigung von dielektrischen Fluiden, vorzugsweise von Luft, wobei der Elektrofilter ein Gehäuse (1) aufweist, das eine Mehrzahl von Sammelelektroden (8) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelelektroden (8) wenigstens zwei voneinander elektrisch getrennte Pakete bilden.
  2. Elektrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Paket von Sammelelektroden (8) ausgebildet ist, beim Beaufschlagen mit Hochspannung ein inhomogenes elektrisches Feld zu erzeugen.
  3. Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Pakete mittels einer länglichen dielektrischen Trennwand (11, 12, 13) voneinander getrennt sind.
  4. Elektrofilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelelektroden (8) in wenigstens drei Pakete aufgeteilt sind, wobei die Länge (d1, d2) der Trennwände (11, 12, 13) zwischen benachbarten Paketen in Strömungsrichtung des Fluids zunimmt, abnimmt oder identisch ist.
  5. Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Sammelelektroden (8) in jedem Paket in Strömungsrichtung des Fluids zunimmt, abnimmt oder gleich bleibt.
  6. Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (c1, c2, c3) der Pakete von Sammelelektroden (8) in Strömungsrichtung des Fluids zunimmt, abnimmt oder gleich bleibt.
  7. Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge, d2, der weiteren länglichen dielektrischen Trennwand (13) größer als die Länge, d1, der länglichen dielektrischen Trennwand (12), wobei der Wert der Länge, d1 bzw. d2, der länglichen dielektrischen Trennwände (12, 13) gleich wie oder größer als die Länge, c1 bzw. c2, des Pakets von Sammelelektroden (8) ist, das sich stromaufwärts vor der jeweiligen Trennwand (12, 13) befindet.
  8. Elektrofilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des nächsten Pakets von Sammelelektroden (8) größer als die Länge des vorherigen Pakets von Sammelelektroden (8) ist.
  9. Elektrofilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge, d2, der weiteren länglichen dielektrischen Trennwand (13) kleiner als die Länge, d1, der länglichen dielektrischen Trennwand (12) ist, wobei die Länge, d1 bzw. d2, der länglichen dielektrischen Trennwände (12, 13) gleich wie oder größer als die Länge, c1 bzw. c2, des Pakets von Sammelelektroden (8) ist, das sich stromaufwärts vor der jeweiligen Trennwand (12, 13) befindet.
  10. Elektrofilter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des nächsten Pakets von Sammelelektroden (8) geringer als die des vorherigen Pakets von Sammelelektroden (8) ist.
  11. Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) Hochspannungsdurchführungen (4, 5) zum Anschließen adaptiver Hochspannungsversorgungsvorrichtungen aufweist.
  12. Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrofilter zum stufenweisen Filtern des Fluids, vorzugsweise der Luft, ausgebildet ist.
  13. Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sammelektrode (8) wenigstens einen Längskanal (9) zum Durchlassen des Fluids, vorzugsweise der Luft, aufweist.
  14. Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Sammelelektroden (8) desselben Pakets zwischen sich eine Speicherzelle (10) definieren.
  15. Elektrofilter nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Längskanal (9) ein Paar benachbarter Speicherzellen (10) fluidverbindet.
  16. Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) an seinen jeweiligen Endbereichen einen Einlass (2) und einen Auslass (3) für das Fluid aufweist.
  17. Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) benachbart zu seinen jeweiligen Endbereichen jeweils eine fluiddurchströmbare, vorzugsweise eine luftdurchströmbare, Begrenzungsplatte (7, 8) enthält, welche die Sammelelektroden von der Wand des Gehäuses (1) beabstanden und elektrisch isolieren.
  18. Filtervorrichtung, umfassend einen Elektrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine adaptive Hochspannungsquelle zum Liefern von unterschiedlichem elektrischen Hochspannungs-Gleichstrom zum Versorgen der Pakete von Sammelelektroden (8) mit unterschiedlichen Potentialen.
  19. Verwendung eines Elektrofilters zum Reinigen von dielektrischen Fluiden, vorzugsweise von Luft, bei dem mehrere voneinander beabstandete und elektrisch getrennte Pakete von Sammelelektroden (8) jeweils mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen derart beaufschlagbar und/oder abgleichbar sind, dass sich die Stärke des elektrischen Feldes in Strömungsrichtung des Fluids, vorzugsweise der Luft, verändert.
  20. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des elektrischen Feldes in Strömungsrichtung des Fluids zunimmt oder abnimmt.
  21. Verwendung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid in Strömungsrichtung stufenweise gefiltert wird.
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