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Die Erfindung betrifft einen Elektrofilter mit in einem Gehäuse angeordneten plattenförmigen Niederschlagselektroden und einer den Niederschlagselektroden zugeordneten Reinigungsvorrichtung, die mindestens einen mit einer unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit beaufschlagbaren Düsenbalken umfasst, der eine Vielzahl von Sprühdüsen zum Austritt und Versprühen der Reinigungsflüssigkeit zwischen den Niederschlagselektroden aufweist und dergestalt innerhalb des Gehäuses bewegbar ist, dass idealerweise die gesamte Oberfläche der Niederschlagselektroden mit der Reinigungsflüssigkeit besprühbar ist.
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Elektrofilter der eingangs genannten Art sind bekannt und werden beispielsweise zur Partikelabscheidung in einem Gasstrom verwendet, etwa zur Abscheidung von Staubpartikeln aus einem Abgasstrom. Ihr Wirkprinzip beruht darauf, dass die durch ein Hochspannungsfeld strömenden Staubpartikel durch Gasionen aufgeladen werden, die an negativen Sprühelektroden erzeugt werden. Die solchermaßen aufgeladenen Teilchen wandern im elektrischen Feld zu den Niederschlagselektroden, auf denen sie sich absetzen. Es ist daher offensichtlich, dass die Oberflächen der Niederschlagselektroden von Zeit zu Zeit gereinigt werden müssen, insbesondere, wenn sich aus dem gefilterten Gasstrom nicht nur trockene Staubpartikel, sondern auch klebrige Substanzen auf der Oberfläche der Niederschlagselektroden absetzen und die Wirksamkeit des Elektrofilters allmählich verringern.
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Aus dem Stand der Technik sind dazu Reinigungsvorrichtungen bekannt geworden, die die Oberfläche der plattenförmigen Niederschlagselektroden im einfachsten Fall mechanisch oder auch durch Einsatz einer Reinigungsflüssigkeit von den Ablagerungen befreien, welche unter hohem Druck aus einem entsprechenden Düsenbalken mit einer Vielzahl von Sprühdüsen auf die Oberflächen der Niederschlagselektroden versprüht wird. Ein Beispiel eines solchen mit Reinigungsflüssigkeit abzureinigenden Elektrofilters ist in der
US 5,601,791 offenbart.
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Darüber hinaus vertreibt die Anmelderin seit vielen Jahren ein vollautomatisches Reinigungssystem für Elektrofilter mit plattenförmigen Niederschlagselektroden, bei dem mehrere Düsenbalken linear entlang eines vorbestimmten Verfahrweges innerhalb des Gehäuses hin- und her bewegbar sind, um sämtliche im Gehäuse angeordnete Niederschlagselektroden im Bereich ihrer Oberfläche mit der Reinigungsflüssigkeit zu besprühen und abzureinigen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Elektrofilter der eingangs genannten Art mit einer Reinigungsvorrichtung vorzuschlagen, die bei hoher Reinigungsleistung mit einem geringeren Bauteil- und Fertigungsaufwand auskommt.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung eines Elektrofilters gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der erfindungsgemäße Vorschlag beruht darauf, dass der mindestens eine Düsenbalken derart im Gehäuse bewegbar ist, dass er um seine Längsachse drehbar im Gehäuse angeordnet ist. Durch eine entsprechend geeignete, zum Beispiel zentrale Anordnung innerhalb des Gehäuses in Bezug auf die zu reinigenden Niederschlagselektroden kann somit ein einzelner oder mehrere Düsenbalken durch Drehung um seine Längsachse eine vollständige Besprühung der zu reinigenden Oberflächen der Niederschlagselektroden sicherstellen, wobei die erfindungsgemäße rotierende bzw. drehbare Lagerung bei ansonsten in Bezug auf die Längsachse des mindestens einen Düsenbalkens ortsfester Anordnung innerhalb des Gehäuses einen deutlich verringerten baulichen Aufwand und geringere Störanfälligkeit mit sich bringt.
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Nach einem Vorschlag der Erfindung wird der Düsenbalken mittels eines außerhalb des Gehäuses angeordneten Antriebsmotors, beispielsweise eines geeigneten Elektromotors mit Untersetzungsgetriebe, um seine Längsachse gedreht.
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Im Rahmen der Erfindung kann der Düsenbalken während des Versprühens der Reinigungsflüssigkeit im Rahmen eines Reinigungszyklus zum Beispiel fortlaufend in einem Drehsinn um seine Längsachse gedreht werden oder auch oszillierend zwischen zwei Endpunkten mit wechselndem Drehsinn gedreht werden, wobei die beiden Endpunkte auch auf einem gemeinsamen Punkt zusammengefasst sein können.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist eine Detektionseinrichtung zur Überwachung der Drehung des Düsenbalkens vorgesehen, um die Funktion der Reinigungsvorrichtung im Rahmen einer automatisierten Anlagensteuerung des Elektrofilters vornehmen und überwachen zu können.
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Eine solche Detektionseinrichtung kann nach einem Vorschlag der Erfindung beispielsweise ein mit dem Antriebsmotor gekoppeltes und sich insoweit mit dem Düsenbalken mitdrehendes Flügelrad sowie einen zugeordneten kapazitiven Näherungsschalter umfassen, der bei Drehung des Flügelrades entsprechende Meßimpulse beim Vorbeistreichen eines jeden einzelnen Flügels des Flügelrades generiert und an die Anlagensteuerung übermittelt.
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Alternativ kann eine im Antrieb integrierte Überwachung der Rotation genutzt werden.
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In einer möglichen Bauform des erfindungsgemäßen Elektrofilters sind die plattenförmigen Niederschlagselektroden parallel und mit gleichbleibendem Abstand zueinander in einer Filterzelle zusammengefasst, wobei eine solche Filterzelle unter Zwischenlage von Isolatoren im Gehäuse befestigt ist. Der Düsenbalken weist dazu an seinen axialen Enden zusätzlich zu den Sprühdüsen entsprechende Kegelstrahldüsen auf, die so ausgerichtet sind, dass sie einen Teil der Reinigungsflüssigkeit auf die Isolatoren versprühen, um auch diese im Rahmen der Reinigung des Elektrofilters von eventuellen Anhaftungen zu befreien, sodass es nicht zu einem Funkenüberschlag kommen kann.
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Es versteht sich, dass das Gehäuse des Elektrofilters auch mehrere derartige Filterzellen umfassen kann, denen in geeigneter Weise entsprechende Düsenbalken zugeordnet sind, was nachfolgend noch beispielhaft erläutert werden wird.
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Der Düsenbalken des erfindungsgemäßen Elektrofilters ist nach einem Vorschlag der Erfindung rohrförmig mit einem inneren Lumen ausgebildet, wobei die Sprühdüsen sowie gegebenenfalls die Kegelstrahldüsen ausgehend vom inneren Lumen die Wandung des Düsenbalkens radial durchsetzen und der rohrförmige Düsenbalken ist an einem seiner Enden aus dem Gehäuse herausgeführt, wobei im Bereich des herausgeführten Endes ein Anschlussstutzen zur Einleitung der Reinigungsflüssigkeit in das Lumen angeordnet ist. Im Bereich der Durchführung des rohrförmigen Düsenbalkens durch das Gehäuse kann der rotierend gelagerte Düsenbalken in einem feststehenden und mit geeigneten Dichtungen versehenen Dichtflansch des Gehäuses abdichtend geführt sein.
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Die Sprühdüsen können von geeigneten Bohrungen im Düsenbalken, welche die rohrförmige Wandung des Düsenbalkens durchsetzen, gebildet werden. Beispielsweise kann der Düsenbalken aus Metall gefertigt sein, wobei die Bohrungen bzw. Öffnungen zur Ausbildung der Sprühdüsen in die Wandung des Düsenbalkens spanend oder mittels Laser eingebracht werden.
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Die benachbarten Sprühdüsen können linear entlang der Längsachse des Düsenbalkens verlaufen oder aber leicht versetzt zueinander, beispielsweise über die Längsachse betrachtet helixförmig umlaufend angeordnet sein. Durch eine solche versetzte Anordnung benachbarter Sprühdüsen wird eine gleichförmigere Druckverteilung der versprühten Reinigungsflüssigkeit auf die Niederschlagselektroden erreicht.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erfindungsgemäße Elektrofilter einen die Reinigungsflüssigkeit aufnehmenden Waschtank und eine zugeordnete Waschtankpumpe aufweist, die mit dem Düsenbalken kommunizierend, zum Beispiel über eine Rohrleitung, verbunden sind, um Reinigungsflüssigkeit unter geeignetem Druck aus dem Waschtank in den Düsenbalken zu fördern und von dort über die Sprühdüsen sowie gegebenenfalls Kegelstrahldüsen auf die Oberfläche der Niederschlagselektroden sowie gegebenenfalls der Isolatoren zu versprühen.
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Als geeignete Reinigungsflüssigkeit kann beispielsweise Heißwasser unter einem Druck von 2 bis 3 bar vorgesehen sein.
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Der vorangehend erläuterte Elektrofilter weist im Vergleich zu bisherigen Systemen mit einem hin- und herfahrenden Waschwagen mit mehreren Düsenbalken eine deutlich geringere Teileanzahl sowie durch den Entfall nicht mehr benötigter Führungsschienen, Spindel- oder Kettenantriebe, Endschalter zum Umschalten der Antriebsrichtung etc. einen deutlich vereinfachten und störunempfindlicheren Aufbau auf. Zudem verteilt sich der Druck der Reinigungsflüssigkeit sowie das Fördervolumen der vorgesehenen Waschtankpumpe auf eine deutlich geringere Anzahl an benötigten Sprühdüsen, sodass der vorherrschende Druck an den jeweiligen Düsen höher ist, was sich in einer besseren Reinigungswirkung niederschlägt. Durch den deutlich vereinfachten Aufbau lassen sich zudem erhebliche Kostenvorteile erwarten.
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Der vorangehend erläuterte Elektrofilter wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung in weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
- 1 in einer schematischen Seitenansicht einen Elektrofilter gemäß der Erfindung;
- 2 die Darstellung gemäß 1 in verkleinertem Maßstab aus einem um 90° horizontal gedrehten Betrachtungswinkel;
- 3 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Düsenbalkens gemäß der Erfindung.
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Aus der 1 ist ein Elektrofilter 1 ersichtlich, wie er beispielsweise zur Partikelabscheidung aus einem Gasstrom Verwendung finden kann.
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Der Elektrofilter 1 umfasst ein Gehäuse 10 mit einer beispielhaft dargestellten und innerhalb des Gehäuses 10 aufgenommenen Filterzelle 100, die eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten, gleich ausgebildeten und mittels metallischer Abstandshalter 13 voneinander beabstandeter plattenförmiger Niederschlagselektroden 11 umfasst, zwischen denen jeweils ein Freiraum 12 für den Gasdurchtritt angeordnet ist. Die aus Metall ausgeführte Filterzelle 100 ist unter Zwischenlage entsprechender Isolatoren 14 im Gehäuse 1 gehaltert.
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Weitere Einzelheiten des Elektrofilters 1, beispielsweise die elektrischen Anschlüsse, Sprühelektroden sowie Zuführungs- und Abführungsöffnungen für den Gasstrom sind vorliegend aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt, da sie für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich sind.
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Da sich beim Betrieb eines solchen Elektrofilters 1 an den Oberflächen der Niederschlagselektroden 11 die aus dem Gasstrom ausgesonderten Partikel niederschlagen und häufig einen festen Überzug ausbilden, der allmählich die Wirksamkeit des Elektrofilters 1 herabsetzt, ist eine Reinigungsvorrichtung vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Düsenbalken 15 umfasst, der zentral im Gehäuse 1 angeordnet ist und mit einem seiner Enden, hier rechtsseitig aus dem Gehäuse 1 herausgeführt ist.
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Wie insbesondere in weiteren Einzelheiten auch aus der 3 ersichtlich, ist der Düsenbalken 15 im Bereich seines Durchtritts durch die Gehäusewandung des Gehäuses 10 in einem Dichtflansch 154 sowie im Bereich seines anderen Endes in einem aus der 1 ersichtlichen Drehlager 156 des Gehäuses 1 derart aufgenommen, dass er gemäß Pfeil A um seine Längsachse L drehbar und insoweit bewegbar im Gehäuse 10 angeordnet ist, jedoch in Bezug auf seine Längsachse L ortsfest im Gehäuse 1 angeordnet ist. Die Drehung des Düsenbalkens 15 gemäß Pfeil A wird durch einen außerhalb des Gehäuses 10 an einer Drehmomentstütze 155 fixierten elektrischen Antriebsmotor 16 mit einem entsprechenden Untersetzungsgetriebe bewirkt. Das Untersetzungsgetriebe ist beispielsweise so ausgelegt, dass eine vollständige Rotation des Düsenbalkens 15 um seine Längsachse L in etwa 90 Sekunden erfolgt.
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Aus der Darstellung gemäß 3 ist überdies ersichtlich, dass der Düsenbalken 15 als zylindrisches Rohr mit einem inneren Lumen 152 ausgebildet ist und an seinem herausgeführten Ende einen Anschlussstutzen 153 aufweist, der in das Innere Lumen 152 einmündet und zum Angriffspunkt des Antriebsmotors 16 hin über eine entsprechende Dichtplatte 191 abgedichtet ist.
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Es ist von daher möglich, über den Anschlussstutzen 153 ausgehend von einem hier nicht dargestellten Waschtank und einer darin angeordneten Waschtankpumpe eine geeignete Reinigungsflüssigkeit, zum Beispiel Heißwasser unter einem Druck von etwa 2 bis 3 bar über den Anschlussstutzen 153 in das innere Lumen 152 des Düsenbalken 15 zu fördern.
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Der Düsenbalken 15 verfügt darüber hinaus über eine Vielzahl von Sprühdüsen 150, die die Wandung des Düsenbalkens 15 radial durchsetzen und so angeordnet sind, dass sie jeweils einem Freiraum 12 zwischen benachbarten plattenförmigen Niederschlagselektroden 11 gegenüberliegen. Die einzelnen Sprühdüsen 150 sind jedoch lediglich zur Veranschaulichung in der Darstellung gemäß 1 als auf dem Umfang aufgesetzte Düsen dargestellt, tatsächlich sind sie von entsprechend in die Wandung des Düsenbalkens 15 zum Beispiel mittels Laser eingebrachten Bohrungen bzw. Öffnungen in der Wandung gebildet. Es ist von daher offensichtlich, dass durch Einleiten der Reinigungsflüssigkeit über den Anschlussstutzen 153 und Drehung des Düsenbalken 15 um seine Längsachse A mittels des Antriebsmotors 16 die gesamte Oberfläche der Niederschlagselektroden 11 mit der Reinigungsflüssigkeit aus den Sprühdüsen 150 unter entsprechendem Druck beaufschlagt wird und insoweit die Oberflächen der Niederschlagselektroden 11 effektiv von Anhaftungen befreit werden, wie durch Pfeile in 1 angedeutet ist. Über die Längsachse L des Düsenbalkens 15 betrachtet können benachbarte Sprühdüsen 150 dabei leicht versetzt zueinander, zum Beispiel helixförmig umlaufend angeordnet sein, um die Druckbelastung auf die Filterzelle 100 infolge der unter hohem Druck austretenden Reinigungsflüssigkeit zu verringern.
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Eine solche Reinigung kann beispielsweise im Rahmen eines Reinigungszyklus nach einer vorbestimmten Betriebsdauer des Elektrofilters 1 und vorzugsweise automatisch von der entsprechenden Anlagensteuerung gesteuert durchgeführt werden.
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An den beiden axialen Enden weist der Düsenbalken 15 darüber hinaus zwei weitere Sprühdüsen auf, die als Kegelstrahldüsen 151 ausgebildet sind und auf die Isolatoren 14 gerichtet sind, sodass im Rahmen der Reinigung der Niederschlagselektroden 11 auch die Isolatoren 14 mittels der versprühten Reinigungsflüssigkeit von etwaigen Anhaftungen befreit werden, sodass es in diesem Bereich nicht zu Funkenüberschlägen kommen kann.
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Um die Drehung und insoweit korrekte Funktion des Düsenbalkens 15 im Rahmen der Reinigung der Niederschlagselektroden 11 überwachen zu können, ist eine Detektionseinrichtung vorgesehen, die in einem Ausführungsbeispiel in näheren Einzelheiten aus der 3 ersichtlich ist.
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Der Antriebsmotor 16 überträgt das Drehmoment zum Drehen des Düsenbalkens 15 in Pfeilrichtung A auf eine innerhalb des Düsenbalken 15 verlaufende und in Lagern 190, 192 gelagerte Achse 19, die im Bereich der Lager 190, 192 drehmomentfest mit dem Düsenbalken 15 verbunden ist. An einem axial herausgeführten Ende der Achse 19 ist ein metallisches Flügelrad 18 angeordnet, dessen Flügel sich mit der Achse 19 und dem Düsenbalken 15 in Pfeilrichtung A mitdrehen. Diese Drehung wird über einen entsprechend benachbart positionierten kapazitiven Näherungsschalter 17 erfasst und über entsprechend generierte Meßsignale an die Anlagensteuerung übermittelt, sobald ein Flügel des Flügelrades 18 am Näherungsschalter 17 vorbeistreicht.
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Mit der vorangehend erläuterten Reinigungsvorrichtung und einem um seine eigene Achse L drehbaren Düsenbalken 15 kann eine Filterzelle 100 mit einer Vielzahl plattenförmigen Niederschlagselektroden 11 wirksam und mit geringem baulichen Aufwand gereinigt werden. Darüber hinaus kann selbstverständlich das Gehäuse 1 mehr als nur eine Filterzelle 100 beherbergen, beispielsweise die aus der 2 ersichtlichen bis zu vier derartigen Filterzellen 100. Diese können bei vollständiger Rotation des Düsenbalken 15 um seine Längsachse gemäß Pfeilrichtung A gleichmäßig mit Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, mehr als einen derartigen Düsenbalken 15 vorzusehen, beispielsweise die in der Darstellung gemäß 2 gestrichelt angedeuteten Düsenbalken 15 zwischen jeweils zwei zugeordneten Filterzellen 100. Dies kann vom Fachmann je nach den Gegebenheiten ausgewählt werden. In jedem Fall gewährleistet der erfindungsgemäße Elektrofilter 1 eine gleichbleibende Filterleistung mit hoher Reinigungsleistung bei einem sehr einfachen und störunempfindlichen und kostengünstigen Aufbau der Reinigungsvorrichtung.
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Bei einem Druck von etwa 2 bis 3 bar werden beispielhaft etwa 300 bis 600 Liter der Reinigungsflüssigkeit pro Minute aus den Sprühdüsen 150 und Kegelstrahldüsen 151 in der beschriebenen Weise versprüht. Vorteilhaft zirkuliert die Reinigungsflüssigkeit zwischen dem Waschwassertank und dem Düsenbalken 15.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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