DE20303087U1

DE20303087U1 - Electrically operated separator for oil particles in a gas stream in an internal combustion engine's crankcase has emission and passive electrodes

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Publication number: DE20303087U1
Application number: DE20303087U
Authority: DE
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2013-02-27

Abstract

Surrounded by an electrically insulating tubular sleeve (5), an emission electrode (1) fits inside a ring-shaped passive electrode (2). During operation, current flows through the electrode structure from top to bottom so that gas containing oil particles hits a needle-like corona area (3) in the emission electrode that links to a separator area (4) with a greater diameter.

Description

Die Neuerung betrifft einen Elektroabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The innovation concerns an electrical separator according to the preamble of claim 1.

Derartige Abscheider sind aus der Praxis bekannt, beispielsweise wird dabei im Rahmen der Kurbelgehäuseentlüftung bei Verbrennungskraftmaschinen ein ölpartikelhaltiger Gasstrom zwischen die Sprüh- und die Niederschlagselektrode geführt. Die Sprühelektrode lädt in ihrem Koronabereich die Ölpartikel auf, die durch den Elektroabscheider aus einem Gasstrom abgeschieden werden sollen. Wenn der Gasstrom die aufgeladenen Partikel anschließend in den Abscheidebereich führt, verringert sich dort die Gassenbreite, also der Freiraum zwischen Sprüh- und Niederschlagselektrode. In diesem Bereich erfolgt keine Aufladung der Partikel mehr, sondern die Partikel werden im elektrischen Feld abgeschieden, indem sie gegen die Niederschlagselektrode geführt werden.Such separators are from the Practice known, for example, in the context of the crankcase ventilation Internal combustion engines contain an oil particle Gas flow between the spray and led the precipitation electrode. The spray electrode loads in the corona area the oil particles on, which is separated from a gas stream by the electrostatic precipitator should be. When the gas flow subsequently charges the charged particles leads the separation area, there the width of the alley is reduced, i.e. the space between the spray and precipitation electrodes. In this area, the particles are no longer charged, but instead the particles are separated in the electric field by: be guided against the precipitation electrode.

Bei Elektroabscheidern korreliert die Abscheideleistung mit der Höhe der Spannung, mit welchem der Elektroabscheider betrieben wird. Bei höheren Spannungen und längerer Betriebsdauer wächst allerdings die Gefahr, dass sich Ablagerungen an der Niederschlagselektrode bilden. Diese Ablagerungen bilden sich typischerweise im Abscheidebereich des Elektroabscheiders, also dort, wo die Gassenbreite ohnehin am geringsten ist. Dies kann zu unerwünschten Spannungsüber- oder -durchschlägen führen, die sich bis hin zum Bauteilversagen auswirken können.Correlated with electrical separators the separation performance with the height the voltage with which the electrical separator is operated. At higher Tensions and longer Operating time grows however, there is a risk of deposits on the precipitation electrode form. These deposits typically form in the separation area of the electrostatic precipitator, i.e. where the aisle width is anyway least. This can lead to unwanted overvoltage or -durchschlägen to lead, which can have an impact right up to component failure.

Eine gleich gute Abscheideleistung bei verringerter angelegter Spannung kann durch eine größere Baulänge des Abscheiders und eine dementsprechend große wirksame Länge der Sprüh- und der Niederschlagselektrode bewirkt werden. Je nach Einsatzgebiet des Elektroabscheiders kann jedoch die Schwingungsfestigkeit von Elektroden größerer Baulängen problematisch sein, z.B. wenn die Sprühelektroden freistehend und frei endend innerhalb einer rohrförmigen Niederschlagselektrode angeordnet sind. Werden Stützarme zwischen Sprüh- und Niederschlagselektrode verwendet, so stellen diese Stützarme Stellen dar, an denen ein Kriechstrom auftreten kann, welcher zu einem Versagen des Bauteils führen kann.An equally good separation performance with a reduced applied voltage, the longer length of the Separator and a correspondingly large effective length of the Spray and the precipitation electrode be effected. Depending on the area of application of the electrostatic precipitator however, the vibration resistance of electrodes of longer lengths is problematic be, e.g. when the spray electrodes free-standing and free-ending within a tubular precipitation electrode are arranged. Become support arms between spray and precipitation electrode are used, so these support arms make places where a leakage current can occur, leading to failure of the component can.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Elektroabscheider dahingehend zu verbessern, dass dieser eine hohe Abscheideleistung ermöglicht und möglichst betriebssicher und durchschlagsfest auch unter rauen Einsatzbedingungen ist.The innovation is based on the task, one generic electrical separator to improve in that this has a high separation performance allows and if possible reliable and puncture-proof even under harsh operating conditions is.

Diese Aufgabe wird durch einen Elektroabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is carried out by an electrical separator solved with the features of claim 1.

Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, die Oberfläche der Sprühelektrode dort elektrisch isolierend auszugestalten, wo kein Stromfluss erfolgen soll, also im Abscheidebereich der Sprühelektrode. Trotz der dadurch bedingten Verringerung der Gassenbreite, was für die Durchschlagsfestigkeit an sich als unvorteilhaft gilt, wird eine Verbesserung der Durchschlagsfestigkeit erreicht, da kein Strom mehr zwischen Sprüh- und Niederschlagselektrode im Abscheidebereich fließen kann.In other words, the innovation suggests the surface the spray electrode to be designed to be electrically insulating where there is no current flow should, i.e. in the separation area of the spray electrode. Despite that conditional reduction in the width of the aisle, indicating the dielectric strength Is considered unfavorable to improve the dielectric strength reached because there is no current between the spray and precipitation electrodes in the Separation area flow can.

Vorteilhaft kann die elektrische Isolierungsschicht durch eine auf die Sprühelektrode aufgebrachte elektrisch isolierende Beschichtung ausgestaltet sein. Ähnlich wie bei einer Lackierung können beispielsweise elektrisch isolierende Materialien aufgebracht werden, sodass auch vorhandene Sprühelektroden auf einfache Weise nachträglich isoliert werden können.The electrical can be advantageous Insulation layer by an electrically applied to the spray electrode insulating coating can be configured. Similar to a paint job can, for example electrically insulating materials are applied, so too existing spray electrodes easily afterwards can be isolated.

Alternativ kann eine rohrartige Hülle vorgesehen sein, welche als Isolator auf die Sprühelektrode aufgeschoben werden kann und welche ebenfalls problemlos eine nachträgliche Isolierung der Sprühelektrode ermöglicht.Alternatively, a tubular casing can be provided be, which are pushed onto the spray electrode as an insulator can and which also easily a subsequent insulation of the spray electrode allows.

Bei der Herstellung neuer Elektroabscheider kann vorteilhaft die Sprühelektrode bei der Herstellung in ihrem Abscheidebereich mit einem isolierenden Werkstoff umspritzt werden, sodass eine nachträgliche Behandlung oder eine nachträgliche Montage zusätzlicher Bauteile zur Isolierung der Sprühelektrode entfallen kann. Während die Elektrodenspitze, wo der Koronabereich vorgesehen ist, vorzugsweise aus Metall gebildet sein kann, kann daher der Abscheidebereich der Sprühelektrode aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, wie beispielsweise Kunststoff gefertigt sein, wobei lediglich ein elektrischer Leiter zur Elektrodenspitze führt.In the manufacture of new electrical separators advantageously the spray electrode in the production area in their separation area with an insulating Material are overmolded, so that a subsequent treatment or subsequent Assembly of additional Components for the insulation of the spray electrode can be omitted. While the electrode tip where the corona area is provided, preferably can be formed from metal, the deposition area of the spray electrode made of an electrically insulating material such as plastic be made, only one electrical conductor to the electrode tip leads.

Die Anordnung von Stützarmen ist problemlos möglich, wenn diese Stützarme aus dem isolierenden Werkstoff bestehen, also beispielsweise an die grundsätzlich rohrartige Hülle angeformt sind oder beim Spritzen des Isolators mitgespritzt werden. Außer dem durch die Isolierung bereits bewirkten Effekt einer verbesserten Durchschlagsfestigkeit ergibt sich ein weiterer Vorteil dadurch, dass die Stützarme eine längere Bauform des Elektroabscheiders ermöglichen, da sie durch ihre Stützwirkung die Schwingungsresistenz der Sprühelektrode verbessern.The arrangement of support arms is easily possible if these support arms consist of the insulating material, for example to the in principle tubular casing are molded on or are injected when the insulator is sprayed. Moreover by the isolation effect already brought about an improved Dielectric strength has another advantage in that that the support arms one longer Design of the electrostatic precipitator allow, because of their supporting action the vibration resistance of the spray electrode improve.

Derart längere Elektroabscheider können – wie eingangs erwähnt – bei gleicher Abscheideleistung mit niedrigerer Spannung betrieben werden, sodass zusätzlich zu dem Effekt der Isolierung auch der Effekt der geringeren Spannung die Durchschlagswahrscheinlichkeit erheblich reduziert. Der vorschlagsgemäße Elektroabscheider stellt daher bei Neukontruktionen durch entweder eine höhere mögliche Betriebsspannung oder durch eine größere mögliche Baulänge eine gute Abscheideleitung sicher. Bei der Nachrüstung vorhandener Elektroabscheider verbessert die vorschlagsgemäße Ausgestaltung die Durchschlagsfestigkeit und damit die Betriebssicherheit. Sie bietet zu dem bei Alt- und Neukonstruktionen die Möglichkeit, durch an den Isolator angeformte Stützarme die Schwingungsfestigkeit des Elektroabscheiders nachträglich zu verbessern.Such longer electrical separators can - as at the beginning mentioned - at the same Separation performance can be operated with lower voltage, so additionally the effect of insulation and the effect of lower voltage the probability of breakthrough significantly reduced. The proposed electrical separator therefore provides for new designs by either a higher possible operating voltage or a larger possible overall length good separation line for sure. When retrofitting existing electrical separators improves the proposed design the dielectric strength and thus the operational safety. she offers the possibility for old and new constructions by the support arms molded onto the isolator, the vibration resistance of the Subsequent electrical separator to improve.

Die Anordnung einer isolierenden Hülle um den Abscheidebereich der Sprühelektrode kann vorzugsweise auch dazu genutzt werden, eine Abreinigung des Koronabereichs der Sprühelektrode zu ermöglichen. Hierzu ist eine Relativbeweglichkeit zwischen der Sprühelektrode und der Hülle vorgesehen. Bei nachträglich montierbaren Hüllen kann beispielsweise eine Beweglichkeit der Hülle vorgesehen sein, sodass diese entlang der Sprühelektrode axial hin und her bewegt wird. Bei Neukonstruktionen oder ohnehin axial beweglichen Sprühelektroden kann hingegen eine ortsfeste Montage der Hülle vorgesehen sein. Auch wenn der Isolator – wie eingangs erwähnt – während der Herstellung des Elektroabscheiders unmittelbar die Sprühelektrode umgebend angespritzt wird, kann eine Abreinigung der Elektrodenspitze, also des Koronabereichs, durch eine entsprechend axiale Beweglichkeit der Sprühelektrode oder zumindest von deren koronabildender Spitze relativ zu der isolierenden angespritzten Schicht vorgesehen sein.The arrangement of an insulating Cover around the Separation area of the spray electrode can preferably also be used to clean the Corona area of the spray electrode to enable. For this there is a relative mobility between the spray electrode and the shell intended. In retrospect mountable sleeves For example, the sleeve can be moved so that this along the spray electrode is moved axially back and forth. For new designs or anyway axially movable spray electrodes on the other hand, a stationary assembly of the casing can be provided. Even if the isolator - like mentioned at the beginning - during the Manufacture of the electrostatic precipitator directly the spray electrode is injected surrounding the electrode tip, ie the corona area, by a corresponding axial mobility the spray electrode or at least from their corona forming tip relative to the insulating one molded layer may be provided.

In diesen Fällen, wo die Isolierung eine Abreinigung der Elektrodenspitze ermöglicht, liegt sie der Elektrodenspitze dementsprechend eng an, um während der Relativbewegung zwischen Hülle und Elektrodenspitze eine Abreinigung der Elektrodenspitze sicherzustellen.In those cases where the insulation is a Allows cleaning of the electrode tip, it is the electrode tip accordingly close to during the relative movement between the shell and electrode tip to ensure cleaning of the electrode tip.

Vorzugsweise kann dabei die Hülle zweiteilig ausgestaltet sein und gegenüber ihrem elektrisch isolierenden Grundkörper ein zweites Element speziell zur Abreinigung der Elektrodenspitze aufweisen, nämlich einen Reinigungsring, welcher die Elektrodenspitze umgibt.The cover can preferably be configured in two parts be and opposite their electrically insulating base body, a second element specifically have for cleaning the electrode tip, namely a Cleaning ring that surrounds the electrode tip.

Ein derartiger Reinigungsring kann beispielsweise als Elastomerkörper ausgebildet sein, welcher der Elektrodenspitze eng anliegt.Such a cleaning ring can for example as an elastomer body be formed, which fits the electrode tip closely.

Vorzugsweise kann die Isolierung aus einem Dielektrikum bestehen, wie es beispielsweise für die Herstellung von Kondensatoren bekannt und handelsüblich ist. Derartige dielektrische Werkstoffe weisen den Vorteil auf, dass sie hinsichtlich der Durchschlagsfestigkeit geeignet sind und weiterhin auch hinsichtlich der sich einstellenden Feldstärke bzw. Ladungskonzentration geeignet sind, welche ja für die Abscheidungsleistung des Elektroabscheiders maßgeblich ist.Preferably the insulation consist of a dielectric, such as for manufacturing of capacitors is known and commercially available. Such dielectric Materials have the advantage that they have high dielectric strength are suitable and also with regard to the resulting field strength or charge concentration, which are suitable for the deposition performance of the electrostatic precipitator is.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird anhand der rein schematischen Darstellung nachstehend näher erläutert.An embodiment of the innovation is explained in more detail below using the purely schematic representation.

Dabei zeigtIt shows

1 einen Längsschnitt durch Sprüh- und Niederschlagselektrode eines Elektroabscheiders, welcher zur Ölabscheidung im Bereich der Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine dient, und 1 a longitudinal section through the spray and precipitation electrode of an electrostatic precipitator, which serves for oil separation in the area of the crankcase ventilation of an internal combustion engine, and

2 einen Querschnitt durch die Anordnung von 1 2 a cross section through the arrangement of 1

In 1 ist mit 1 eine Sprühelektrode bezeichnet, die innerhalb einer rohrförmigen Niederschlagselektrode 2 angeordnet ist. Im Betrieb wird die Elektrodenanordnung von unten nach oben durchströmt, sodass das ölpartikelhaltige Gas zunächst auf einen nadelartigen Koronabereich 3 der Sprühelektrode trifft, an welchen sich dann der Abscheidebereich 4 mit größerem Durchmesser anschließt.In 1 1 denotes a spray electrode, which is inside a tubular precipitation electrode 2 is arranged. During operation, the electrode arrangement is flowed through from bottom to top, so that the gas containing oil particles initially hits a needle-like corona area 3 the spray electrode, where the separation area then meets 4 with a larger diameter.

In ihrem Abscheidebereich 4 ist die Sprühelektrode 1 von einer elektrisch isolierenden rohrartigen Hülle 5 umgeben – welche wie insbesondere 2 zeigt – Stützarme 6 ausbildet, welche zugunsten einer besseren Schwingungsresistenz die Sprühelektrode 1 innerhalb der Niederschlagselektrode 2 stabilisieren und zentrieren.In your separation area 4 is the spray electrode 1 from an electrically insulating tubular casing 5 surrounded - which like in particular 2 shows - support arms 6 trains the spray electrode in favor of better vibration resistance 1 inside the precipitation electrode 2 stabilize and center.

Die Sprühelektrode 1 ist axial beweglich und kann gegenüber der in 1 dargestellten Stellung nach oben gezogen werden. Dabei wird der nadelartige Koronabereich 3 der Sprühelektrode 1 durch einen Reinigungsring 7 der Hülle 5 gezogen, der aus einem Elastomermaterial gebildet ist und dem Koronabereich 3 eng anliegt.The spray electrode 1 is axially movable and can be compared to the in 1 position shown are pulled up. The needle-like corona area 3 the spray electrode 1 through a cleaning ring 7 the shell 5 drawn, which is formed from an elastomeric material and the corona area 3 fits tightly.

Claims

Electro separator, with a spray and a precipitation electrode, the spray electrode having a corona area with a comparatively small diameter and a separation area with a larger diameter, characterized in that the surface of the spray electrode ( 1 ) in their separation area ( 4 ) is designed to be electrically insulating.

Electro separator according to claim 1, characterized by a spray electrode ( 1 ) applied electrically insulating coating - like a paint job.

Electro separator according to claim 1, characterized by a tube-like, subsequently on the spray electrode ( 1 ) attachable cover ( 5 ).

Electro separator according to claim 1, characterized in that the spray electrode ( 1 ) in their separation area ( 4 ) is overmolded with an insulator.

Electro separator according to claim 3 or 4, characterized by support arms ( 6 ) located between the spray electrode ( 1 ) and precipitation electrode ( 2 ) and through which the spray electrode ( 1 ) surrounding insulator are formed.

Electro separator according to claim 3, characterized in that the spray electrode ( 1 ) is axially movable, relative to the shell ( 5 ), the envelope ( 5 ) where they are the corona area ( 3 ) encloses the spray electrode ( 1 ) cleaning during the relative movement is tight.

Electro separator according to claim 6, characterized characterized that the envelope ( 5 ) is designed in two parts, in addition to the tubular insulating body, a cleaning ring ( 7 ) with which she spray electrode ( 1 ) in their corona area ( 3 ) surrounds.

Electro separator according to claim 7, characterized in that the cleaning ring ( 7 ) is formed by an elastomer body.

Electro separator according to one of the preceding claims, characterized characterized that the insulation consists of a dielectric, like it for the production of capacitors can be used.