DE20315936U1

DE20315936U1 - Überschlagsfreier Elektro-Abscheider

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Publication number: DE20315936U1
Application number: DE20315936U
Authority: DE
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2013-10-17

Abstract

Elektro-Abscheider zum Abscheiden von Partikeln aus einem entzündlichen Gasstrom, mit einer Niederschlagselektrode, und mit einer Sprühelektrode, welche einen so genannten Corona-Abschnitt geringen Querschnitts und einen so genannten Niederschlags-Abschnitt mit demgegenüber größerem Querschnitt aufweist, wobei der Niederschlags-Abschnitt der Sprühelektrode eine Oberflächenbeschichtung mit geringer elektrischer Leitfähigkeit aufweist, und wobei ein elektrischer Bremswiderstand in den elektrischen Leitungsabschnitten vorgesehen ist, welche im Falle einer Überschlagsentladung durchströmt sind.

Description

Die Neuerung betrifft einen Elektro-Abscheider zum Abscheiden von Partikeln aus einem entzündlichen Gasstrom.
Derartige Elektro-Abscheider sind aus der Praxis bekannt. Sie dienen beispielsweise zur Abscheidung von ölhaltigen Partikeln aus dem Gasstrom der Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors.
Derartige Abscheider haben sich grundsätzlich bewährt. Es ist jedoch in Einzelfällen nicht auszuschließen, dass bei ungünstig hohen Temperaturen oder beim Vorhandensein von entsprechenden Gaszusammensetzungen im Gasstrom die für einen elektrischen Überschlag erforderliche Feldstärke herabgesetzt werden kann, wie dies auch durch beispielsweise auskondensierendes Wasser der Fall sein kann. Die Überschläge können bis zur Zerstörung von Einzelkomponenten des Elektro-Abscheiders führen. Bereits die Oberflächenbeschichtung des Niederschlags-Abschnitts der Sprühelektrode mit einem Material geringer elektrischer Leitfähigkeit kann eine erhebliche Herabsetzung der Überschlagsgefahr bewirken, denn aufgrund des vergleichsweise größeren Querschnitts des Niederschlags-Abschnitts der Sprühelektrode ist bei einer umgebenden rohrförmigen Niederschlags-elektrode der Elektrodenabstand in diesem Niederschlagsbereich des Elektro-Abscheiders erheblich geringer als im Coronabereich, so dass im Niederschlagsbereich grundsätzlich die Überschlagsgefahr größer ist, durch die vorgesehene Beschichtung jedoch reduziert werden kann.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektro-Abscheider zu schaffen, der eine besonders hohe Sicherheit gegen elektrische Überschläge aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Elektro-Abscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, einen elektrischen Bremswiderstand vorzusehen, und zwar in der elektrischen Leitung, die im Falle eines elektrischen Überschlags vom Strom durchflossen wird. Die Neuerung geht dabei von der Überlegung aus, dass sich die kapazitiv gespeicherte Energie in den Elektroden und eventuell auch in der Hochspannungsversorgung nicht schlagartig entladen soll. Durch die Verwendung einer Sprühelektrode mit elektrisch weniger leitfähig beschichtetem Niederschlags-Abschnitt ist sichergestellt, dass ein Überschlag sich erwartungsgemäß nur von dem Corona-Abschnitt dieser Sprühelektrode lösen kann. Bei einer an sich bekannten stabförmigen Ausgestaltung der Überschlagselektrode mit einem bolzenartigen Niederschlags-Abschnitt und einem nadelartigen Corona-Abschnitt bedeutet dies, dass die Nadel mit dem Bolzen unter Zwischenschaltung eines elektrischen Widerstandes verbunden ist, so dass sich die kapazitiv gespeicherte Energie aus dem Bolzen nur über diesen Widerstand, nämlich den so genannten „Bremswiderstand" entladen kann.
Die Neuerung geht dabei von der Überlegung aus, dass der Stromverbrauch zum Betrieb der Corona sehr viel geringer ist als die beim Überschlag auftretende Stromstärke. Im Normalbetrieb fällt daher am Bremswiderstand nur eine sehr geringe Leistung ab. Steigt die Stromstärke jedoch während der Überschlagsbildung, fällt am Bremswiderstand eine derart hohe Spannung ab, dass zum Aufbau der unerwünschten Funkenstrecke nicht mehr ausreichend Spannung zur Verfügung steht.
Alternativ zu der vorbeschriebenen Ausbildung des Bremswiderstandes an der Sprühelektrode kann im Corona-Abschnitt der Niederschlagselektrode, der mit dem Corona-Abschnitt der Sprühelektrode zusammenwirkt, ein derartiger Bremswiderstand vorgesehen werden. Hierzu kann bei der vorerwähnten rohrartigen Ausgestaltung der Niederschlagselektrode beispielsweise ein Ring aus Kunststoff vorgesehen sein, der innen auf der rohrförmigen Niederschlagselektrode angebracht sein kann oder in die Wandung dieser rohrförmigen Niederschlagselektrode eingelassen sein kann.
Zwei Ausführungsbeispiele der Neuerung werden anhand der rein schematischen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die
1 und 2 die beiden unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, und
3 eine schematische, Schaltbild-artige Darstellung.
In 1 ist eine Elektrodenanordnung eines Elektro-Abscheiders 1 dargestellt, in Form einer Sprühelektrode 2 und einer Niederschlagselektrode 3. Die Sprühelektrode 2 weist einen bolzenartigen Niederschlags-Abschnitt 4 mit vergleichsweise größerem Durchmesser auf sowie einen nadelartig dünnen Corona-Abschnitt 5. Die Anströmung des Elektro-Abscheiders 1 mit partikelhaltigem Gas erfolgt der 1 entsprechend von unten nach oben, so dass im Coronabereich des Elektro-Abscheiders 1 zunächst die Partikel aufgeladen und anschließend, stromabwärts, im Niederschlagsbereich des Elektro-Abscheiders 1 angelagert werden, nämlich an der Niederschlagselektrode 3.
Die Sprühelektrode 2 ist in ihrem Niederschlags-Abschnitt 4 mit einem Material beschichtet bzw. ummantelt, welches einen vergleichsweise großen elektrischen Widerstand aufweist, beispielsweise mit einem PPS-Kunststoff. Die Überschläge können sich daher nur vom nadelartigen Corona-Abschnitt 5 der Sprühelektrode aus zur Niederschlagselektrode 3 erstrecken. Um hier einen elektrischen Widerstand aufzubauen, ist die Niederschlagselektrode 3 in ihrem Corona-Abschnitt, also in dem Bereich, welcher den nadelartigen Corona-Abschnitt 5 der Sprühelektrode 2 umgibt, mit einem Kunststoffring 6 versehen. Es handelt sich dabei um einen elektrisch leitfähigen Kunststoff, so dass der Normalbetrieb des Elektro-Abscheiders 1 problemlos möglich ist, im Falle eines Überschlags jedoch werden erhebliche Spannungsabfälle im Bereich dieses Kunststoffringes 6 verursacht, so dass die für einen Überschlag erforderliche Spannung nicht zustande kommt bzw. schnell zusammenbricht.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 ist der Kunststoffring 6 in die Wandung der Niederschlagselektrode 3 eingelassen, um für den Gasstrom einen ungehinderten inneren Querschnitt des Strömungsweges sicherzustellen.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei welchem ausschließlich die Sprühelektrode 2 dargestellt ist, da der entsprechende Bremswiderstand an dieser Sprühelektrode 2 vorgesehen ist.
Der bolzenförmige Niederschlags-Abschnitt 4 der Sprühelektrode 2 ist mit einer Kunststoffbeschichtung 7 aus PPS ummantelt, der nadelartige Corona-Abschnitt 5 schließt über einen elektrischen Widerstand 8 an die elektrische Zuleitung dieser Sprühelektrode 2 an, wobei die elektrische Zuleitung für den Corona-Abschnitt 5 durch den Niederschlags-Abschnitt 4 der Sprühelektrode 2 verwirklicht ist. Dieser Niederschlags-Abschnitt kann innerhalb der Kunststoffbeschichtung 7 aus leitfähigem Metall bestehen, beispielsweise aus Aluminium.
Rein beispielhaft ist dargestellt, dass der elektrische Widerstand 8 mit Hilfe einer Madenschraube 9 fixiert ist: Der elektrische Widerstand 8 weist in den Niederschlags-Abschnitt 4 ragend einen dünnen Haltenstift auf, welcher sich in eine entsprechende Bohrung des Niederschlags-Abschnittes 4 erstreckt und dort mittels der Madenschraube 9 festgelegt ist. Der Schraubkanal kann von der Madenschraube 9 aus nach außen hin, also zur Kunststoffbeschichtung 7 hin, entweder frei bleiben oder mit einem Kunststoff verfüllt sein, welcher ebenfalls einen vergleichsweise hohen elektrischen Widerstand aufweist.
Die in den beiden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele können unabhängig voneinander verwirklicht sein oder auch innerhalb desselben Elektro-Abscheiders gemeinsam verwirklicht sein, wobei in diesem letzteren Falle die elektrischen Widerstände an der Sprühelektrode einerseits und der Niederschlagselektrode andererseits aufeinander abgestimmt sind und gegebenenfalls von den Widerstandswerten abweichen, die bei einer ausschließlichen Anordnung eines Bremswiderstandes an nur der Sprühelektrode 2 oder an nur der Niederschlagselektrode 3 gewählt werden.
3 zeigt Schaltbild-artig die elektrischen Verhältnisse:
Dort ist erkennbar, dass im Bolzen, also im Niederschlags-Abschnitt 4 der Sprühelektrode 2, Energie kapazitiv gespeichert werden kann, welche sich – eventuell zusammen mit Energie aus der Hochspannungsversorgung – schlagartig entladen kann in Form des beschriebenen elektrischen Überschlags. Dadurch dass dieser Bolzen neuerungsgemäß eine durchschlagsfest isolierende Schicht oder Hülle aufweist, ist sichergestellt, dass sich der Überschlag nur von dem nadelartigen Coronabereich 5 auslösen kann, welcher in 3 mit „Corona" gekennzeichnet ist. Diesem nadelartigen Coronabereich ist ein Bremswiderstand R2 zugeordnet, der dem Widerstand 8 von 2 entspricht. Die kapazitiv gespeicherte Energie in C1 von 3 aus dem Niederschlagsbereich 4 der Sprühelektrode 2 kann sich daher nur über diesen Bremswiderstand R1 entladen.
Der Stromverbrauch zum Betrieb der Corona ist erheblich geringer als beim Überschlag. R1 ist vergleichsweise hoch und der zum regulären Betrieb der Corona erforderliche Strom kann bei spielsweise geringer als ein mA. Beim Überschlag hingegen sind Ströme von mehreren Ampere erforderlich, wobei der Widerstand R1 beim Überschlag verhältnismäßig sehr niedrig ist. Im Normalbetrieb fällt am Bremswiderstand R2 nur eine geringe Leistung ab. Steigt der Strom während der Überschlagsbildung an, fällt am Bremswiderstand eine derart hohe Spannung ab, dass zum Aufbau der Funkenstrecke keine Spannung mehr zur Verfügung steht. Alternativ zum Bremswiderstand R2 in der Zuleitung, in welchem Fall R3 = 0 sein kann, kann der Bremswiderstand auch in der Masseleitung vorgesehen sein, nämlich als Bremswiderstand R3 gemäß 3, wobei in diesem Fall R2 = 0 sein kann.

Claims

Elektro-Abscheider zum Abscheiden von Partikeln aus einem entzündlichen Gasstrom, mit einer Niederschlagselektrode, und mit einer Sprühelektrode, welche einen so genannten Corona-Abschnitt geringen Querschnitts und einen so genannten Niederschlags-Abschnitt mit demgegenüber größerem Querschnitt aufweist, wobei der Niederschlags-Abschnitt der Sprühelektrode eine Oberflächenbeschichtung mit geringer elektrischer Leitfähigkeit aufweist, und wobei ein elektrischer Bremswiderstand in den elektrischen Leitungsabschnitten vorgesehen ist, welche im Falle einer Überschlagsentladung durchströmt sind.
Elektro-Abscheider nach Anspruch 1, dadurch Gekennzeichnet, dass der Corona-Abschnitt (5) der Sprühelektrode (2) über einen elektrischen Widerstand (8) mit seiner elektrischen Zuleitung -wie dem Niederschlags-Abschnitt (4) der Sprühelektrode (2) – verbunden ist.
Elektro-Abscheider nach Anspruch 1, dadurch Gekennzeichnet, dass in dem mit dem Corona-Abschnitt (5) der Sprühelektrode (2) korrespondierenden Bereich der Niederschlagselektrode (3) ein elektrischer Widerstand in Form eines Flächenabschnitts angeordnet ist.
Elektro-Abscheider nach Anspruch 3, dadurch Gekennzeichnet, dass die Niederschlagselektrode (3) die Sprühelektrode (2) rohrförmig umgibt, wobei der Flächenabschnitt als Ring ausgestaltet ist.
Elektro-Abscheider nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenabschnitt als an der Niederschlagselektrode (3) vorgesehenes Kunststoff-Bauteil ausgestaltet ist.