DE2438670A1

DE2438670A1 - Teilchen-ladungseinrichtung sowie elektrische staubsammelvorrichtung mit einer solchen teilchen-ladungseinrichtung

Info

Publication number: DE2438670A1
Application number: DE2438670A
Authority: DE
Inventors: Senichi Prof Masuda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-08-14
Filing date: 1974-08-12
Publication date: 1975-03-06
Also published as: DE2438670C3; GB1479033A; DE2462539C2; DE2438670B2; FR2240770B1; DE2462539A1; FR2240770A1; US3980455A

Description

Sa 2978

Senichi Masuda, Tokyo / Japan

Teilchen-Ladungseinrichtung sowie elektrische Staubsammelvorrichtung mit einer solchen Teilchen-Ladungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Teilchen-Ladungseinrichtung sowie eine damit versehene elektrische Staubsammel-Vorrichtung, die insbesondere zur Ladung und Sammlung von Staub mit hohem Widerstand geeignet ist, wobei eine Ladung der Teilchen mittels einer periodisch variierenden Spannung durchgeführt wird, beispielsweise einer sich wiederholenden ImpuJsspannung oder dgl. In einer Einstufentype einer elektrischen Staubsammelvorrichtung, in der ein Ladeabteil zur Ladung der Teilchen und ein Sammelabschnitt zum Sammeln geladener Teilchen unter einem elektrischen Feld innerhalb desselben Raumes vorhanden ist, ist es allgemein bekannt, daß durch Anlegen einer sich wiederholenden Impulsspannung an Entladungselektroden es möglich wird, eine Punkenentladungsspannung zu steigern und ein Phänomen der umgekehrten Ionisation zu verhindern. Als Verfahren zur Durchführung dieser zuvor genannten Verbesserung ist weiterhin bereits ein verhältnismäßig neues Verfahren bekannt, bei dem zylindrische dritte Elektroden in (unmittelbarer) Nähe jeder Entladungselektrode -vorgesehen sind, bei dem ferner eine Hochspannung etwa zur Erzeugung einer Funkenentladung zwischen den dritten Elektroden und den Staubsammelelektroden angelegt wird, bei der außerdem eine Gruppe von Ionen impulsweise durch Anlegen einer wiederholenden Impulsspannung zwischen den dritten Elektroden und den Entladungselektroden erzeugt wird und bei dem

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diese Gruppe von Ionen in Richtung auf die Staubsammelelektroden gerichtet wird, um die Ladung der Elektroden durchzuführen.

In der herkömmlichen elektrischen Staubsammelvorrichtung wird im allgemeinen eine Corona-Stromstärke einzig durch ein elektrisches Feld in einem Staubsammelraum bestimmt, während ein Antreiben bzw. Weiterleiten von Teilchen (Partikeln) durch ein großes elektrisches Feld durchgeführt wird, d.h. etwa um eine Funkenentladung zu erzeugen und das zwischen den dritten Elektroden und den Staubsammelelektroden errichtet ist. Aber im Falle der Anwendung der zuvor erwähnten sich wiederholenden Spannungsimpulse kann eine Ionenstromstärke i_ QPi/m ^J in Übereinstimmung mit der Wiederholungsfrequenz der Impulsspannung geändert werden, ungeachtet des elektrischen Feldes, und daher kann die Ionenstromstärke in der Weise gesteuert bzw. geregelt werden, daß, wenn die Größe des spezifischen Widerstandswertes jd£ji~^m.J der angesammelten Staubschicht auf den Staubsammelelektroden verändert ist, die Relation von i χ ? , < E_fc (wobei E_fc die elektrische Durchschlagsfeldstärke der Staubschicht darstellt, die bis etwa 10 000 V/m ausmacht) gehalten werden kann, in anderen Worten, in der Weise, daß stets der Durchschlag der Staubschicht verhindert und dadurch das Auftreten eines, umgekehrten Ionisations-Phänomens, das durch den Durchschlag bewirkt wird, unterdrückt werden kann.

Da außerdem die in diesem Falle impulsiv erzeugte Gruppe von Ionen stark expandiert und zerstreut ist, was auf eine Coulomb'sche-Repulsivkraft zurückzuführen ist, und

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somit diese Ionen gleichförmig über die Staubsammelelektroden verteilt sind, wird die Ionenstromstärke i über allen Positionen gleichförmig, und von diesem Gesichtspunkt kann auch das Auftreten des umgekehrten Ionisationsphänomens an einer Position, wo die Ionenstromstärke i örtlich gesteigert ist, verhindert werden, so daß das zuvor erwähnte System der Anwendung eines wiederholenden Spannungsimpulses günstig ist. Um jedoch das zuvor erwähnte System effektiv ausnutzen zu können, muß sichergestellt sein, daß lediglich nach Anlegen einer Impulsspannung die Entladung von der Entladungselektrode verwirklicht wird, wohingegen während der Periode des Nichtanlegens der Impulsspannung die Entladungselektrode durch die dritten Elektroden vollkommen abgeschirmt ist, was in einem Nichtentladungsstrom resultiert. Andererseits fließt der Ionenstrom in Gleichstromart und es wird unmöglich, sowohl die Größe des Ionenstromes (ungeachtet des elektrischen Feldes) zu steuern, als auch eine gleichförmige Verteilung des Ionenstromes zu erreichen, so daß die Vorteile einer impulsiven Teilchenladung verlorengehen würden.

In einer praktischen Staubsammelvorrichtung ist es im Hinblick auf eine Bearbeitungspräzision erforderlich, daß der Abstand zwischen einer Entladungselektrode und einer benachbarten Elektrode mit einigen und mehr Zentimetern gewählt wird. Wenn dieser Jedoch so gewählt ist, dann ist der Abschirmeffekt der dritten Elektrode stark reduziert, so daß es schwierig wird, eine Corona-Entladung von der Entladungselektrode zu unterdrücken, wenn die Impulsspannung nicht angelegt ist. Weiterhin, selbst wenn der Abschirmeffekt unter einer bestimmten Bedingung verwirklicht sein sollte, würde die Temperatur und die Staubkonzentration des Einlaßgases von Zeit zu Zeit während des

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Betriebes der Vorrichtung verändert werden und dementsprechend würde der genannte bestimmte Zustand nicht unmittelbar erfüllt werden, was zu einer instabilen Betriebsweise führt. Aufgrund der oben beschriebenen Nachteile hat das bekannte impulsive Teilchen-Ladungssystem, das dritte Elektroden verwendet, keine praktische Nutzanwendung gefunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Teilchen-Ladungseinrichtung sowie eine verbesserte elektrische Staubsammelvorrichtung zu schaffen, die eine solche Teilchen-Ladungseinrichtung verwendet, wodurch die zuvor erwähnten Nachteile der impulsiven Teilchen-Ladung vollkommen überwunden werden und wodurch die Teilchen auf stabile Welse aufgeladen und der Staub bei größter Staubsammelleistung entfernt werden kann, und zwar bei optimaler Bedingung im Ansprechen auf eine Veränderung des Zustandes des Einlaßgases und des darin befindlichen Staubes, wobei stets die Erzeugung einer umgekehrten Ionisation selbst im Falle eines Staubes mit einem sehr hohen elektrischen Widerstandswert verhindert wird und wobei die Vorteile des Impulsiven Teilchen-Ladungssystems ausgenutzt werden.

Eine erfindungsgemäße Teilchen-Ladungseinrichtung umfaßt eine Entladungselektrode (einschließlich eines Drahtes und eines Stacheldrahtes sowie einschließlich eines Corona-Entladungsteiles), die einen kleineren Krümmungsradius zur Erzeugung einer Corona-Entladung aufweist und über einen Isolator im Zuströmabteil innerhalb einer Leitung so angeordnet ist, daß sie einem Gasstrom ausgesetzt 1st, ferner eine Gegenelektrode, die einen größeren Krümmungsradius zum Anziehen eines Corona-Stromes aufweist und gegenüber der sowie mit vorbestimmten Abstand zur Entladungselektrode an-

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geordnet ist,ferner eine dritte Elektrode, die einen großen Krümmungsradius aufweist und in (unmittelbarer) Nähe der Entladungselektrode bei vorbestimmtem Abstand von der Gegenelektrode sowie isoliert zur Entladungselektrode und zur Gegenelektrode angeordnet ist, außerdem eine Hochspannungsquelle zum Anlegen einer periodischen wiederholenden Hochspannung zwischen der Entladungselektrode und der dritten Elektrode sowie eine Gleichstrom -Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichstrom -Hochspannung zwischen der Gegenelektrode und der dritten Elektrode, um dazwischen ein elektrisches Gleichstromfeld zu errichten, das die an der Entladungselektrode erzeugten Ionen in Richtung auf die Gegenelektrode antreibt bzw. weiterleitet. Charakteristisch ist hierbei, daß die Einrichtung ferner eine Gleichspannungs-Vorspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichspannungs-Vorspannung zwischen der Entladungselektrode und der dritten Elektrode enthält, so daß während des Zeitabschnittes, wenn die periodisch wiederholende Hochspannung zwischen der Entladungselektrode und der dritten Elektrode nicht angelegt ist, die von der Entladungselektrode herrührende Gleichstrom-Corona-Entladung stets unterdrückt werden kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine elektrische Staubsammelvorrichtung gekennzeichnet durch ein Teilchen-Ladeabteil, das aus der zuvor erläuterten Teilchen-Ladungseinrichtung besteht, ferner durch einen Teilchen-Sammelabschnitt, der aus zwei, nämlich positiven und negativen, Gruppen von Teilchen-Sammelelektroden besteht, um zum Sammeln der aufgeladenen Teilchen verwendet zu werden, wobei die entsprechenden Gruppen von Elektroden abströmseitig von dem Teilchen-Ladeabteil isoliert voneinander und gegenüberliegend zueinander bei vorbestimmtem Abstand voneinander angeordnet sind, so daß

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der Gasstrom davon aufgefangen werden kann, und außerdem durch eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichstrom-Hochspannung zwischen der positiven und der negativen Gruppe von Teilchen-Sammelelektroden, wodurch die Staubsammelteilchen in dem Teilchen-Ladeabteil mittels einer intermittierenden Corona-Entladung aufgeladen werden können, die durch eine periodisch sich wiederholende Hochspannung bewirkt wird, und wodurch die aufgeladenen Staubteilchen in dem Teilchen-Sammelabschnitt mit Hilfe eines elektrischen Gleichstromfeldes gesammelt werden können.

Die Anwendung der Vorspannung kennzeichnet im wesentlichen die vorliegende Erfindung und führt zu den folgenden Vorteilen:

1. Eine Entladung tritt impulsweise an der Entladungselektrode nur während des Zeitabschnittes auf, wenn die periodische wiederholende Hochspannung angelegt ist, und während des übrigen Zeltabschnittes kann die Corona-Entladung stets in zuverlässiger Weise unterdrückt werden, so daß, selbst bei praktischen Abmessungen der Entladungselektrode, der dritten Elektrode und des Abstandes dazwischen und selbst wenn der

' Eintrittsgaszustand, die Staubkonzentration und dgl. stark variieren sollten, die Wirkungen des impulsiven Ladungssystems stets in zuverlässiger Weise gesichert sind.

2. Wenn ein Zweistufentyp der elektrischen Staubsammelvorrichtung unter Verwendung der Teilchen-Ladungseinrichtung gemäß der folgenden Erfindung als Tellchen-Ladeabteil ausgeführt 1st, dann ist eine elektrostatische Kapazität zwischen der dritten Elektrode und der EntIa-

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dungselektrode beträchtlich reduziert, und zwar als Ergebnis der Tatsache, daß der vorhandene Bereich zwischen den beiden Elektroden, zwischen denen die periodische sich wiederholende Spannung angelegt ist, in einem im wesentlichen sehr kleinen Volumen innerhalb des Teilchen-Ladeabteiles begrenzt ist, und infolgedessen können das Volumen und die Kosten der elektrischen Stromquelle für das Laden in einem Ausmaß herabgesetzt werden, daS sie praktisch annehmbar sind. Aufgrund der zuvor erwähnten Vorteile können - selbst im Falle eines Staubes mit einem spezifischen Widerstandswert in der Größenordnung von 10 (jQ - mj Ladung und Sammlung der Staubteilchen sehr wirksam unter optimaler Bedingung durchgeführt werden, die der Veränderung des Einlaßgaszustandes ohne die Erzeugung einer umgekehrten Ionisation angepaßt ist; und falls diese Teilchen-Ladungseinrichtung in einer Zweistufentype einer elektrischen Staubsammelvorrichtung verwendet wird, dann wird es möglich, die Staubteilchen in dem Teilchen-Sammelabschnitt auf der Abströmseite äußerst wirksam zu sammeln und zu entfernen.

Im folgenden seien der Aufbau und die Merkmale einer erfindungsgemäßen Teilchen-Ladungseinrichtung sowie einer elektrischen Staubsammelvorrichtung, die eine solche Teilchen-Ladungseinrichtung als Teilchen-Ladeabteil enthält und verwendet, anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Horizontal»Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zusammen mit einem Schaltschema einer elektrischen Stromquelle für die Zufuhr verschiedener Spannungen zu einer elektrischen Staubsammelvorrichtung;

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Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch dieselbe Ausführungsform, wobei die elektrische Stromquelle weggelassen worden ist;

Fig. 3 eine horizontale Schnittansicht durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 bis 8 mehrere Schaltbilder (Schaltschemata) von verschiedenen Beispielen der elektrischen Stromquelle und ihren Anschlüssen an die Entladungs-, Gegen- und dritten Elektroden im Falle einer Anwendung von Wechselspannung als ein Beispiel periodisch variierender Spannung.

In den Fig. 1 und 2 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Einlaßöffnung zum Einführen eines Staubhaitigen Gases bezeichnet; 2 ist eine geerdete Hauptleitung bzw. ein geerdetes Hauptgehäuse einer Staubsammelvorrichtung zum Hindurchleiten des eingeführten staubhaltigen Gases; Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Gasauslaßöffnung zum Ableiten des-gereinigten Gases. Unter der Hauptleitung 2 sind Staubsammeltrichter ¹I bzw. 5 vorgesehen, unter denen sich zugehörige Staubauslaßöffnungen 6 bzw. 7 befinden zum Abführen des gesammelten Staubes, der in einem Förderorgan 8 abgefördert wird. Mit 9 ist eine poröse bzw. mit Löchern versehene Platte bezeichnet, die zur Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwindigkeit des staubhaltigen Gases vorgesehen ist, das durch die Einlaßöffnung 1 eingeführt wird. Ein Teilchen-Ladeabteil ist auf der Zuströmseite innerhalb der Hauptleitung 2 vorgesehen. Mit 11 sind Entlade-Elektroden bezeichnet, die Je aus einem vertikalen Zylinder 13 von etwa 1 bis 3 cm Durchmesser bestehen und Entladeteile 12 aufweisen,

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die bei einem vorbestimmten Abstand von etwa 1 bis 10 cm stiftartig angebracht sind, wobei Jeder Entladeteil 12 durch einen nadeiförmigen Vorsprung von etwa 1 bis 3 cm Länge gebildet ist und ein scharfes Ende mit einem kleinen Krümmungsradius aufweist; die Entlade-Elektrode 11 wird über ein Isolationsrohr I¹I und einen Isolator 15 isoliert gehaltert, über einen Leiter 16 mit einer Ausgangs-Anschlußklemme 18 einer zugehörigen Hochspannungs-Negativ-Impulsquelle 17 verbunden sowie über einen Impulsformungswiderstand 19 innerhalb dieser Impulsquelle geerdet. Durch Prallplatten 20 wird das einströmende Gas daran gehindert, das Teilchen-Ladeabteil zu umströmen. Mit 21 ist eine Gruppe von vertikalen, planaren Gegenelektroden (gegenüberliegenden Elektroden) bezeichnet, die mittels Isolationsrohre 221soliert gehaltert werden und parallel zueinander sowie zur Gasströmung angeordnet sind. Eine Gruppe von dritten Elektroden 23 besitzt einen großen Krümmungsradius (etwa 1 bis 5 cm Durchmesser) und ist isolierend sowie in vertikaler Richtung gehaltert durch Isolationsrohre 24, so daß sie auf diese Weise in der Nähe der Entlade-Elektrode 11 (und zwar auf deren gegenüberliegenden Selten mit einem Abstand von etwa 1 bis 5 cm von den spitzen Endteilen der Entlade-Elektrode 11) sowie parallel zu dieser Elektrode 11 angeordnet sind, wobei diese dritten Elektroden im veranschaulichten Ausführungsbeispiel aus einem zylindrischen Körper bestehen.

Die Gegenelektroden-Gruppe 21 sowie die erwähnte dritte Elektrodengruppe 23 sind über Leiter 25 bzw. 26 mit positiven und negativen Ausgangs-Anschlußklemmen 28 bzw. 29 einer Gleichstrom-Hochspannungsquelle 27 und dadurch mit einem intensiven elektrischen Feld verbunden, um etwa eine Funkenentladung zu verursachen, die zwischen den ent-

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sprechenden Elektrodengruppen 21 und 23 in einer solchen Richtung hergestellt wird, daß negative Ionen, die an der Entlade-Elektrode 11 erzeugt werden, in Richtung auf die Gegenelektroden 21 gelenkt werden können.

Obwohl eine Impulsquelle beliebigen Aufbaus als zugehörige Hochspannungs-Negätiv-Impulsquelle 17 benutzt werden könnte, wird in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zur Erzeugung eines sich wiederholenden Hochspannungs-Negativ-Impulses verwendet, in der eine Ausgangsklemmenspannung einer Gleichstrom-Hochspannungsquelle 34 positiver Polarität, die einen Aufwärts-Transformator 30, einen Gleichrichter 31» einen Ladungswiderstand 32 und einen Glättungskondensator 33 enthält, intermittierend geerdet wird, und zwar über einen Strombegrenzungswiderstand 35 und eine feste Funkenelektrode mit einem geerdeten mechanischen Drehschalter 37. In diesem Ausführungsbeispiel enthält der mechanische Drehschalter 37 eine Scheibe 41 (im dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere eine Leiterscheibe), die so ausgebildet 1st, daß sie über eine Welle 39 durch einen Motor 38 mit veränderbarer Geschwindigkeit für eine Drehbewegung in einer Richtung angetrieben wird; die Scheibe weist ferner Funkenelektrodenstücke auf, die aus einer Gruppe von geerdeten Vorsprungselektroden zur Erzeugung eines Funken besteht, welche entlang dem Scheibenumfang mit gleichen Zwischenräumen angebracht sind, wobei die Scheibe 41 über einen Schleifring 42, eine Bürste 43 und einen Leiter 44 geerdet ist.

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Wenn während des Betriebes die Scheibe ¹Il gedreht wird, passiert nach und nach jede Vorsprungselektrode 40 die untere unmittelbare Nähe der festen Funkenelektrode 36 und jedesmal, wenn eine solche Elektrode die Nähe der Elektrode 36 passiert, tritt eine Funkenentladung zwischen der Vorsprungselektrode 40 und der festen Funkenelektrode 36 auf, die dann am selben Potential anliegt wie die Ausgangs-Anschlußklemme der Gleichstrom-Hochspannungsquelle 3¹I, was zu einem plötzlichen Wechsel des Potentials an der Elektrode 36 zum Erdpotential führt; wenn jedoch die Funkenentladung unterbrochen wird, dann wird das Potential an der Elektrode 36 zum anfänglichen Ausgangspotential der Gleichspannungsquelle 3^ wieder hergestellt. Wenn infolgedessen dieses Potential an ein Ende 47 des Impulsformungswiderstandes 19 (mit einem Widerstand R₁₉ (X£\ ) angelegt wird, dessen anderes Ende durch einen Kopplungs-Kondensator 46 (mit einem kapazitiven Widerstand C₁^ £f} ) geerdet ist, dann tritt ein entsprechend hoher Negativ-Spannungsimpuls mit einem steilen Aufstieg und Abfallen bei einer Zeit, die konstant ist zu T₁ = C^c · R₁Q I sec'] , an dem einen Ende auf, wodurch dieser Negativ-Impuls über die Ausgangs-Anschlußklemme 18 und den Leiter 16 an die Entlade-Elektrode 11 angelegt wird. In diesem Falle ergibt sich die Wiederholungsperiode T £sec^ der Negativ-Impulse durch die Gleichung T = 1/nN, wobei η £in Umdrehungen pro secj die Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde der Scheibe 41 und N die Anzahl der Vorsprungselektroden entlang dem Scheibenumfang darstellen. Durch Verwendung des mechanischen Drehschalters 37 als Impulserzeugungs-Schaltelement in der oben beschriebenen Weise wird es möglich, die Kosten einer Impulsquelle weitgehend zu reduzieren, und zwar gegenüber einer Anwendung eines elektronischen Schaltelements, z.B. ein elektronisches Rohr (Schaltrohr) oder ein

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Halbleiterelement (Thyristor).

Nach dem Anlegen eines Hochspannungs-Negativ-Impulses wird eine Gruppe von Negativ-Ionen, die durch eine impulsive negative Corona-Entladung erzeugt wird, welche von der Entlade-Elektrode 11 in Richtung auf die dritte Elektrode 23 erzeugt wird, im nachfolgenden Augenblick in Richtung auf die Gegenelektroden 21 geleitet, die zum elektrischen Gleichstromfeld gehören, welches zwischen der dritten Elektrode 23 und der Gegenelektrode 21 errichtet 1st; im Raum (Ladungsraum) 48 zwischen diesen Elektroden wirken die Negativ-Ionen so, daß die im Gas suspendierten Teilchen unter dem Einfluß eines intensiven elektrischen Feldes E stark aufgeladen werden, das sich da herum befindet, um eine Funkenentladung zu erzeugen (die Ladung Q, die durch ein Teilchen erreicht wird, ist proportional zu E ); außerdem werden die meisten überschüssigen Ionen durch die Gegenelektroden 21 absorbiert. Infolgedessen nimmt ein Negativ-Ionenstrom, der in die Gegenelektroden 21 fließt, auch eine Impulsform an; der Mittelwert 1 der Stromstärke i ist proportional zu der WJederho lungs frequenz f der Impuls spannung, so daß der Mittelwert 1 über einen beträchtlich weiten Bereich frei variiert werden kann, indem die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit der Scheibe ¹Il variiert wird.

Die dichte Negativ-Ionengruppe, die einen Impulsiven Negativ-Ionenstrom trägt, expandiert und dispergiert ferner schnell, wenn sie in Richtung auf die Gegenelektrode 21 wandert, was auf starke Coulomb'sehe Abstoßkräfte dazwischen zurückzuführen ist, und infolgedessen werden sie, wenn sie die Gegenelektrode 21 erreichen, eine sehr gleichförmige negative Ionenstromstärke über die ganzen Stellen aufweisen.

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Während dieser negative Ionenstrom durch die Staubschicht, die dann an der Gegenelektrode angesammtlt wird, hindurchgeht, ist es möglich, die Bedingung i χ 9 _d < E_fe dadurch aufrechtzuerhalten, daß der mittlere Ionenstrom 1

in der oben geschriebenen Weise gesteuert wird; der spezifische Widerstandswert S_ri der Staubschicht kann vergrößert werden, d.h. es ist möglich, das Auftreten eines Durchschlags in der Staubschicht zu vermeiden und dadurch die Erzeugung einer umgekehrten Ionisation zu verhindern. Wie beschrieben, ist es der wichtigste Vorteil, der sich aus einem System zum Laden von Teilchen mit einer sich wiederholenden Impulsspannung ergibt, daß das elektrische Feld E in dem Ladungsraum 48 und die Ionen-Stromstärke i (als mittlerer Ionenstrom i ) auf der Gegenelektrode 21 unabhängig gesteuert werden kann und daß dadurch die Ionen-Stromstärke i in Übereinstimmung mit der Größe des spezifischen Widerstandswertes $, variiert werden kann, so daß stets die Relation i x 3 _d < ^Ew aufrechtzuerhalten, während das elektrische Feld E stets bei einem hohen Wert gehalten wird, um etwa eine Funkenentladung zu erzeugen, wobei außerdem eine gleichförmige Stromstärke über die ganze Fläche der Staubschicht stets aufrechterhalten werden kann. Es wird hier noch einmal daran erinnert, daß bei dem herkömmlichen System des Anlegens einer einfachen Gleichspannung zwischen einer Entladungselektrode und einer Gegenelektrode die Ionenstromstärke 1 eine einfachwertige Funktion des elektrischen Feldes E ist, so daß, wenn der Widerstandswert? _d erhöht ist, falls die Ionenstromstärke i herabgesetzt ist, um die Bedingung 1 χ <? . < E. erfüllt ist, das elektrische Feld E not-

' d b

wendigerweise geschwächt 1st, was in einer Reduzierung der geladenen Teilchenmenge resultiert, so daß die Staubsammelle istung stark herabgesetzt 1st. Wenn demgegenüber

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das elektrische Feld E mit einem zufriedenstellend großen Wert gewählt wird, dann ist notwendigerweise die Relation i χ ¹J. > E. hergestellt, was zur Erzeugung einer umgekehrten Ionisation führt, und somit wird die Staubsammelleistung ebenfalls stark herabgesetzt. So lange eine Trockentyp-System verwendet wird, ergibt sich auf diese Weise keine Lösung für Probleme der bekannten Systeme. Ferner ist es im Falle einer Gleichstrom-Corona-Entladung unmöglich, eine gleichförmige Stromstärkeverteilung über die ganze Fläche der Gegenelektrode zu erreichen und eine umgekehrte Ionisation würde an der Stelle auftreten, an der die Ionenstromstärke i örtlich erhöht ist. Ein solches herkömmliches System hat daher den Nachteil, daß ein Herabsetzen des Mittelwertes der Ionenstromstärke i nicht immer zu einer Unterdrückung einer umgekehrten Ionisation führen würde.

Während allgemein gedacht werden kann, die dritte Elektrode 23 direkt an der negativen Anschlußklemme der Gleichstrom-Hochspannungsquelle 27 zu erden, ist die negative Anschlußklemme 29 gemäß der Erfindung an eine ungeerdete Anschlußklemme 50 einer negativen Gleichspannungsquelle 49 angeschlossen, um eine negative Vorspannung an die dritte Elektrode 23 im Hinblick auf das Erdpotential anzulegen. Im folgenden wird nun dieses Merkmal der Erfindung im einzelnen beschrieben.

Wie zuvor beschrieben worden ist, ist es in einer groß bemessenen Vorrichtung praktischen Maßstabes im Hinblick auf eine Bearbeitungspräzision notwendig, den Abstand zwischen den spitzen Enden der Entladungselektrode 11 und der dritten Elektrode 23 bis zu einem gewissen Ausmaß

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weit zu wählen. Als Resultat wird der elektrostatische Abschirmeffekt der dritten Elektrode auf den Entladungsteil 12 verloren gehen, so daß selbst im Falle eines Nichtanlegens einer Impulsspannung an die Entladungselektrode 11 eine Gleichstrom-Negativ-Corona-Entladung kontinuierlich auftritt von der Entladungselektrode 11 in Richtung auf die Gegenelektrode 21, was in einer kontinuierlichen Strömung eines Ionenstromes resultiert, und wodurch der Steuerungseffekt der sich wiederholenden Frequenz f auf den Mittelwert der Stromstärke 1 aufgehoben ist. Um einen solchen Nachteil zu verhindern, ist es erforderlich, die dritte Elektrode so zu konstruieren, daß die wesentliche Bedingung erfüllt wird, daß, wenn keine Impulsspannung an die Entladungselektrode 11 angelegt ist, der von der Entladungselektrode in Richtung auf die Gegenelektrode 21 fließende Ionenstrom stets auf Null gehalten werden kann; in anderen Worten, daß eine Dimension und Formgebung vorhanden ist, die für eine Verwirklichung eines ausreichenden elektrostatischen Abschirmeffektes auf den Entladeteil 12 der Entladungselektrode 11 geeignet sind. Da jedoch die Intensität des elektrischen Feldes zum Starten einer Corona-Entladung beim Entladeteil 12 variieren würde, wenn die Temperatur, der Druck und die Zusammensetzung des Gases und die Staubkonzentration sich von Zeit zu Zeit ändern sollten (selbst wenn der Aufbau und die Anordnung der dritten Elektrode so gewählt sind, daß die oben beschriebenen Erfordernisse unter einem bestimmten Gaszustand zufriedenstellen! sind), kann oft die Möglichkeit auftreten, daß die oben beschriebenen Erfordernisse nicht erfüllt sind, wenn sich der Gaszustand geändert hat.

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Um die zuvor erwähnten Schwierigkeiten zu überwinden und um stets die oben beschriebenen Erfordernisse zu erfüllen, ist gemäß der Erfindung Vorsorge in der Weise getroffen worden, daß eine veränderliche negative Gleichspannungs-Vorspannung zuvor an die dritte Elektrode 23 bezüglich eines Bezugspotentials (einem Potential, wenn keine Hochspannungs-Negativ-Impulse angelegt sind) der Entladungselektrode 11 angelegt wird, um dadurch die Intensität des elektrischen Feldes am Entladeteil 12 zu steuern, und daß im Ansprechen auf eine Änderung des Gaszustandes diese Vorspannung geändert wird, so daß stets keine negative Corona-Entladung von dem Entladeteil 12 in einem Stadium auftritt, wenn keine Hochspannungs-Negativ-Impulse an die Entladungselektrode angelegt 1st (in anderen Worten, so daß das elektrische Feld des Entladeteiles 12 nicht die Intensität des elektrischen Feldes des Corona-Starts erreichen kann). Durch die negative Gleichstrom-Hochspannungsquelle ist eine variable negative Gleichspannungs-Vorspannung in Bezug auf das Erdpotential an die dritte Elektrode 23 angelegt, und zwar über deren Ausgangs-Anschlußklemme und eine negative Ausgangs-Anschlußklemme 29 der Spannungsquelle 27, um die zuvor erwähnte Aufgabe zu erfüllen. Der andere Ausgang (Ausgangs-Anschlußklemme) dieser Hochspannungsquelle 49 1st geerdet. Es ist bereits mehrfach festgestellt worden, daß das Anlegen einer solchen Vorspannung zwischen der Entladungselektrode und der dritten Elektrode ein besonders wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung bildet.

Um die erwähnte Aufgabe zu erfüllen, sind verschiedene andere Verfahren brauchbar; beispielsweise kann der Leiter 26 direkt an die Anschlußklemme 50 angeschlossen werden,

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während die Anschlußklemme 29 direkt eher an Erde als an die Anschlußklemme 50 und den Leiter 26 angeschlossen wird. In jedem Falle ist es besonders notwendig, daß die Gleichspannung zum Antreiben der Ionen zwischen der dritten Elektrode 23 und der Gegenelektrode 21 angeschlossen ist und gleichzeitig eine variable Gleichspannungs-Vorspannung zur Steuerung des elektrischen Feldes am Entladeteil 12 zwischen der dritten Elektrode 23 und der Entladungselektrode 11 angelegt wird, wobei jedes Schaltungssystem, das zweckmäßigerweise dieses Erfordernis erfüllt, angewendet werden kann.

Auf der Abströmseite des Teilchen-Ladeabteiles 10 innerhalb der Hauptleitung 2 ist ein Teilchen-Sammelab- . schnitt 51 vorgesehen. Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel enthält dieser Teilchen-Sammelabschnitt 51 eine Gruppe vertikaler, kanalförmiger Elektroden 53, die eine flache, U-förmige Querschnittsausbildung mit einer zur Abströmseite gerichteten Öffnung aufweisen und isolierend gehaltert sind durch Isolationsrohre 52, wobei sie in einer Reihe mit geeignetem Abstand entlang einer vertikalen Ebene angeordnet sind, die rechtwinklig zur Gasströmung liegt; weiterhin enthält der Teilchen-Sammelabschnitt 51 eine Gruppe von vertikalen, kanalförmigen Elektroden 5¹J, die eine flache, U-förmige Querschnittsausbildung mit zur Zuströmseite gerichteten Öffnungen aufweisen und versetzt sowie mit geeigneten Abständen gegenüber der ersten Gruppe von Elektroden 53 angeordnet sind, wobei sie in einer Reihe mit angemessenen Zwischenräumen entlang einer vertikalen Ebene angeordnet sind, die senkrecht zur Gasströmung liegt. Die isolierend gehalterte zuströmseitige Elektrodengruppe 53 ist an eine Ausgangs-Anschlußklemme einer negativen Gleichstrom-Hochspannungsquelle. 56 über einen Leiter 55 angeschlossen, der mittels eines Isolationsrohres

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isoliert in die Hauptleitung 2 eingeführt ist; innerhalb eines Raumes (eines Staubsammelraumes) zwischen dieser Elektrodengruppe 53 und der geerdeten abströmseitigen Elektrodengruppe 54 ist ein elektrisches Feld errichtet, das eine solche Richtung aufweist, daß die Teilchen, die zuvor im Teilchen-Ladeabteil 10 negativ aufgeladen worden sind, in das Innere 59 des Kanals der abströmseitigen Elektrodengruppe 5¹I eingeleitet bzw. hineingetrieben werden.

Wenn demzufolge ein staubhaltiges Gas durch den Raum zwischen den beiden Elektrodengruppen 53 und 5¹J strömt (wie durch Pfeil 60 angedeutet), dann werden Staubteile entfernt und auf der Kanalinnenseite 59 angesammelt; sie fallen dann in den gegenüber dem Gasstrom geschützt darunter angeordneten Trichter 5, was auf eine mechanische Vibration zurückzuführen ist, die durch eine Vibrationseinrichtung 61 erzeugt wird. Während dieses Staubsammelvorganges wird ein kleiner Anteil von Staubteilchen, die eine positive Ladung aufweisen, auch von der zuströmseitigen Elektrodengruppe 53 angezogen und dort angesammelt, und diese Staubteilchen werden ebenfalls abgeschält und fallen durch Anwendung eines mechanischen Stoßes einer Klopfvorrichtung 62 ab. 63 und 64 sind Klopfvorrichtungen ζ ur Anwendung mechanischer Schläge auf die Gegenelektroden 21 bzw. die dritte Elektrode 23 im Teilchen-Ladeabtell 10, um dadurch den angesammelten Staub abzuschälen und ihn in den darunter vorgesehenen Trichter 4 fallen zu lassen. Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird aufgrund des Klopfens an der dritten Elektrode 23 die Entladungselektrode 11 ebenfalls mechanisch angestoßen.

Nach dem Abklopfen der Elektrodengruppen 53 und 54 in dem Staubsammelabschnitt 51 breitet sich ein Teil des angesammelten Staubes wieder aus (er spritzt auseinander).

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Um dieses sich Wiederausbreiten jedoch gemäß der Erfindung zu verhindern, ist abströmseitig von der Elektrodengruppe 5^ eine Gruppe vertikaler zylindrischer Entladungselektroden 66 angeordnet, die je mit aus nadeiförmigen Vor- ?>rüngen bestehenden Entladeteilen 65 versehen sind, wobei sie durch Isolationsrohre 67 entlang einer Ebene gehaltert werden, die parallel zur Rückseite 69 der EleJctrodengruppe 5^ liegt. Diese Elektrodengruppe 66 ist an die Ausgangs-Anschlußklemme 57 der Gleichstrom-Hochspannungsquelle 56 über einen Leiter 68 angeschlossen, der in die Hauptleitung 2 durch ein Isolationsrohr 67 isoliert eingeführt ist. Hierdurch wird eine Gleichstrom-Negativ-Corona-Entladung von der genannten Entladungselektrodengruppe in Richtung auf die Rückseite 69 der kanalförmigen Elektrodengruppe 5^ erzeugt, so daß, nachdem die wieder ausgebreiteten Teilchen erneut aufgeladen worden sind, diese Teilchen entgegen die Gasströmung getrieben und auf der Rückseite 69 erneut gesammelt werden, wo diese Teilchen sich verdichten und zu größeren Teilchen anwachsen, so daß diese nach dem Klopfen in den darunter vorgesehenen Trichter 5 fallen können. Obwohl es für dieses sich Wiederausbreiten passend wäre, einen Teilchen-Sammelabschnitt einer Zweistufentype einer elektrischen Staubsammelvorrichtung vorzusehen, weil darin kein Ionenstrom fließt und somit eine elektrische Anziehungskraft fehlt, kann dieses Wiederausbreiten wirksam durch die oben erwähnte Einrichtung zur Verhinderung dieses Wiederausbreitens vermieden werden, und es ist somit möglich, stets eine hohe StaubsammelIeistung zu erzielen.

Um die gleiche Aufgabe zu erfüllen, könnte anstelle der Corona-Entladungs-Elektrodengruppe 66 zur Erzeugung einer Gleichstrom-Corona-Entladung (wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel) selbstverständlich die im Tellchen-Ladeabteil 10 benutzte Elektrodengruppe, die aus Entladungs-

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Elektroden 11 besteht, damit sich wiederholende Hochspannungsimpulse angelegt werden, sowie die dritten Elektroden 23 verwendet werden, die in der Nachbarschaft der Elektroden 11 angeordnet sind. In diesem Falle erfüllt die Rückseite auf der Abströmseite der kanalförmigen Elektrodengruppe 5¹* die Funktion der Gegenelektrodengruppe 21; in der abgewandelten Ausführungsform ist es daher notwendig, die Gruppe 5¹* der kanalförmigen Elektroden isoliert zu haltern, um daran eine positive Gleichstrom-Hochspannung anzulegen und die Zuströmseite der kanalförmigen Elektrodengruppe 53 zu erden. Fig. 3 veranschaulicht einen horizontalen Querschnitt durch die abgewandelte Ausführungsform, indem die Bezeichnungen und Funktionen der mit den Bezugsziffern 1 bis 50 aufgeführten Elemente genau die gleichen sind, wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 und

In Fig. 3 ist auf der Zuströmseite eine kanalförmige Elektrodengruppe 72 vorgesehen, die mit der Elektrodengruppe 53 übereinstimmt und bei dieser abgewandelten Ausführungsform - wie oben beschrieben - geerdet ist. Mit ist auf der Abströmseite eine kanalförmige Elektrodengruppe (die mit der Elektrodengruppe 5^ übereinstimmt) bezeichnet, die dann an eine Ausgangs-Anschlußklemme 77 einer positiven Gleichstrom-Hochspannungsquelle 66 über einen Leiter 75 angeschlossen ist, der in die Hauptleitung durch ein Isolationsrohr 7^ isoliert eingeführt ist; auf diese Weise kann eine positive Gleichstrom-Hochspannung daran angelegt werden, um ein Teilchen sammelndes elektrisches Gleichstromfeld in dem Staubsammelraum 58 (zwischen der Elektrodengruppe 73 und der Zuströmseite der kanalförmigen Elektrodengruppe 72) zu errichten. Auf der Abströmseite der Rückseite 78 dieser abströmseitigen kanalförmigen Elektrodengruppe 73 ist eine Entladungs-

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elektrodengruppe 11' isoliert angeordnet, die im veranschaulichten Ausführungsbeispiel aus vertikalen Zylindern 13' mit Entladeteilen 12' (nadeiförmige Vorsprünge) und einer dritten Elektrodengruppe 23' (in diesem Falle Zylinder) bestehen, die in der Nähe von und parallel zu den Entladungselektroden II¹ angeordnet sind, wobei beide Elektrodengruppen 11^f und 23' in derselben vertikalen Ebene gruppiert sind, die rechtwinklig zur Gasströmungsrichtung liegt, und zwar parallel zur Rückseite 78 der Elektrodengruppe 73, so daß sie dem Gasstrom ausgesetzt sind. Die Entladungselektrodengruppe 11' und die dritte Elektrodengruppe 23' sind entsprechend an eine Ausgangs-Anschlußklemme 18' einer zugehörigen Hochspannungs-Negativ-Impulsquelle 17' sowie an eine Ausgangs-Anschlußklemme 50' einer variablen negativen Gleichstrom-Hochspannungsquelle 49* über Leiter 16' bzw. 26· angeschlossen, die in die Hauptleitung 2 mittels Isolationsrohre I¹I¹ bzw. 2¹I¹ isoliert eingeführt sind. Hierdurch ist innerhalb, des Raumes 48' zwischen der dritten Elektrodengruppe 23' und der Rückseite 78 der kanalförmigen Elektrodengruppe 73 ein starkes elektrisches Feld errichtet, um dadurch eine Funkenentladung zu erzeugen; gleichzeitig fließt ein impulsiver negativer Corona-Strom, dessen Größe ungeachtet des zuvor beschriebenen elektrischen Feldes stets frei gesteuert werden kann, von der genannten Entladungselektrodengruppe II¹ in Richtung auf die Rückseite 78 der Elektro- . dengruppe 73, wodurch die wieder ausgebreiteten Teilchen innerhalb des Raumes 48' intensiv aufgeladen und verstärkt in Richtung auf die Rückseite 78 geleitet bzw. getrieben werden, wo diese Teilchen angesammelt werden und zu groben Teilchen anwachsen, so daß auf diese Weise ein weiteres sich Ausbreiten vollkommen unterdrückt werden kann. Anders

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ausgedrückt: In diesem Teil der Hauptleitung 2 wird ein ein Wiederausbreiten der Teilchen unterdrückender Abschnitt 79 errichtet, der aus der Entladungselektrodengruppe 11·, der dritten Elektrodengruppe 23' und der Rückseite 78 der Elektrodengruppe 73 besteht. Ohne weitere Erläuterung ist es ganz selbstverständlich, daß während des erneuten Staubsammelvorganges, selbst wenn der spezifische Widerstandswert der zu sammelnden Staubteilchen sehr hoch sein sollte, eine umgekehrte Ionisation von der auf der Rückseite 78 angesammelten Staubschicht nicht auftreten wird, was zur Verwirklichung eines äußerst hohen Wiederausbreitungs-Unterdrückungseffektes führt, und daß dies den größten Vorteil darstellt, der ebenfalls aus der Verwendung der Elektrodengruppen II¹ und 23' zum Zwecke impulsiver Ladung in diesem Abschnitt zur Unterdrückung eines sich Wiederausbreitens resultiert. Es 1st in diesem Zusammenhang eine Selbstverständlichkeit, daß in der in Fig. 3 veranschaulichten Schaltungsanordnung die negativen Gleichstrom-Hochspannungsquellen 49 und ^9' sowie die Hochspannungs-Negativ-Impulsquellen 17 und 17' durch eine einzige negative Gleichstrom-Hochspannungsquelle bzw. eine einzige Hochspannungs-Negativ-Impulsquelle, wie allgemein verwendet, ersetzt werden können.

Wie es aus den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen deutlich wird, ergeben sich aus der Zweistufentype einer elektrischen Staubsammelvorrichtung gemäß der Erfindung folgende Vorteile:

1. Durch die Anwendung von sich wiederholenden Hochspannungs-Impulsen lediglich in dem Teilchen-Ladeteil (und falls gewünscht Im Abschnitt zum Unterdrücken eines Wiaderausbreitens), kann die Kapazität einer Hochspannungs-Impuls-

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quelle weltgehend reduziert werden; außerdem ist es dadurch möglich, Staub mit einem hohen Widerstandswert auf wirksame Weise aufzuladen, der in der Vergangenheit im wesentlichen nicht aufgeladen werden konnte, was auf die Erzeugung einer umgekehrten Ionisation zurückzu-.führen ist.

2. Infolgedessen kann in dem Teilchen- bzw. Staubsammelabschnitt der einen hohen Widerstandswert aufweisende Staub auf wirksame Weise ohne Erzeugung einer umgekehrten Ionisation gesammelt werden, und zwar lediglich mit Hilfe eines elektrischen Gleichstromfeldes ohne einen Ionenstrom.

3. Als ein Ergebnis davon kann die Vorrichtung äußerst klein dimensioniert und die Leistungsfähigkeit erhöht werden.

Im Teilchen-Sammelabschnitt können natürlich nicht nur die Elektroden mit der oben beschriebenen Ausbildung und Anordnung, sondern auch eine herkömmliche Parallelplatten-Elektrodengruppe mit gegenseitiger Isolation, eine Modifikation dieser Parallelplatten-Elektrodengruppe, in der entsprechende Plattenelektroden geneigt zueinander angeordnet sind, sowie andere Elektroden mit irgendeinem Aufbau und irgendeiner Anordnung verwendet werden.

Außerdem ist es erforderlich, die Wiederholungsfrequenz f der Impulsspannung, die an die Entladungselektrode 11 im Teilchen-Ladeabteil 10 angelegt ist, zu steuern, und zwar in Übereinstimmung mit dem Wechsel des spezifischen Widerstandswertes Z* der angesammelten Staubschicht, so daß ständig keine umgekehrte Ionisation auftreten kann."

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Zu diesem Zweck wird es vorgezogen, Funkenentladungen, die intermittierend 2wischen der Entladungselektrode 11 und der gegenüberliegenden Elektrode 21 nachfolgend auf den Beginn einer umgekehrten Ionisation erzeugt werden, mit Hilfe eines geeigneten Detektors 70 (vgl. z.B. Pig. I) festzustellen, und die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit η des Elektromotors 38 wird automatisch über einen Regler 71 gesteuert, so daß das Auftreten einer Frequenz der Funkenentladung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches (10 bis 100 mal pro Minute) aufrechterhalten werden kann (n wird herabgesetzt, falls die Funkenerzeugungsfrequenz zu hoch 1st).

Die neue Zweistufentype einer elektrischen Staubsammelvorrichtung gemäß der Erfindung ist für das Sammeln jeden Staubes geeignet, der einen hohen spezifischen Widerstandswert aufweist, wie z.B. Stäube von Kalkstein, Zementklinker und Zementöfen sowie Staub von Eisenerz-Sinter-Ofen und dgl. Insbesondere mit dem am veranschaulichten Ausführungsbeispiel dargestellten Aufbau war es möglich, Zementklinkerstaub mit einer Entstaubungsgröße von 99,9? zu entfernen, und zwar trotz der Tatsache, daß das Volumen der verwendeten Vorrichtung etwa IM so klein ist wie die herkömmliche Einstufentype der elektrischen Staubsammelvorrichtung; auf diese Weise hat die erfindungsgemäße Vorrichtung ihre bemerkenswerte Leistungsfähigkeit bewiesen.

Während die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung oben im Zusammenhang mit einer Zweistufentype einer elektrischen Staubsammelvorrichtung beschrieben worden ist, in der das erfindungsgemäße System im Teilchen-Ladeabteil angewendet wurde, ist es selbstverständlich möglich, daß eine Einstufentype der elektrischen

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Staubsammelvorrichtung so konstruiert werden könnte, daß sie nur das neue Teilchen-Ladeabteil enthält, wobei in diesem Falle ebenfalls der Effekt zur Verhinderung einer umgekehrten Ionisation erzielt werden kann.

Es hat sich bestätigt, daß die erfindungsgemäße Ausführungsform selbst den sog. "Corona-Hinderungseffekt" beseitigt, d.h. einen solchen Effekt, daß in einem konventionellen Typ, bei dem eine Gleichstrom-Corona-Entladung ausgenutzt wird, wenn ein besonders feiner Rauch in den Ladungsraum mit hoher Konzentration hereinkommt, eine Corona-Entladung durch die Raumladung der geladenen Teilchen in dem Rauch unterdrückt wird; auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Ausführungsform Ionen unabhängig auf das elektrische Feld der Raumladung zuführen, so daß stets eine ausgezeichnete Staubsamme1-leistung erreicht werden kann.

Während Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen eine Impulsspannung als periodisch variierende Spannung zum Anlegen an eine Entladungselektrode verwendet werden, oben beschrieben und in den Fig. 1 bis veranschaulicht worden sind, ist die Erfindung nicht nur auf solche Typen mit periodisch wechselnden Spannungen beschränkt, sondern statt dessen könnte eine Wechselspannung, Insbesondere eine Wechselspannung, deren Spannung und/oder Frequenz variabel ist, angewendet werden. Die Fig. 4 bis 8 veranschaulichen diesen abgewandelten Ausführungsformen.

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In Pig. 4 ist zwischen den dritten Elektroden 23 und den Gegenelektroden 21 eine Gleichstrom-Hochspannungs-

. quelle 8¹J angeordnet, um dazwischen eine Gleichstrom-Hochspannung V^ anzulegen, wodurch innerhalb eines Raumes 85 zwischen diesen Elektroden ein elektrisches Gleichstromfeld E errichtet wird, das so ausgebildet ist, daß stets die elektrische Feldstärke in dem Raum zwischen der Entladungselektrode 13 und den Gegenelektroden 21 (im folgenden als Corona-Raum angezogen) stets auf einem so hohen Wert gehalten wird, daß dadurch eine Funkenentladung da herum erzeugt wird. Zwischen dieser Corona-Entladungselektrode 13 und den Gegenelektroden 21 ist eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle 86 angeordnet, um dazwischen eine Gleichstromspannung V₂ anzulegen, wobei hier dieselbe Polarität wie bei der Gleichspannung V. sowie eine Größe kleiner als die Spannung V₁ vorhanden ist. An jeder Stelle in der Schaltung, die die Corona-Entladungselektrode 13 und die dritte Elektrode 23 verbindet, 1st außerdem eine Wechselstrom-Hochspannungsquelle 87 in Serie angeordnet, um eine Wechselspannung V, cos 2ΉΓ ft (f stellt eine Frequenz der Wechselspannungsquelle und t die Zeit dar) zwischen den Elektroden 13 und 23 anzulegen, wodurch eine periodische Corona-Entladung an dieser Corona-Entladungselektrode 13 erzeugt wird. Durch diese periodische Corona-Entladung erzeugte, einpolige Ionen werden in den Corona-Raum zwischen der dritten Elektrode und der Gegenelektrode 21 hineingezogen, um einen periodischen einpoligen Ionenstrom zu errichten, der In Richtung auf die Gegenelektrode 21 gerichtet ist, wobei der Durchschnittsstrom I und dementsprechend die folgende Stromstärke i_d dadurch frei variiert werden kann, daß die Spannungen V₁, V₂ und V, sowie die Frequenz f geändert werden.

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In dieser Welse wird der Corona-Entladungsstrom I in der Weise gewählt, daß die Stromstärke i_d £A/m J des Stromes, der durch die von der Gegenelektrode 21 angezogenen und dort angesammelten Staubschicht fließt (wobei dies gleich der Ionenstromstärke im Corona-Raum an der Oberfläche der Staubschicht ist), daß der tatsächliche spezifische Widerstandswert f^ (Sl -mj der Staubschicht und die elektrische Durchschlagsfeldstärke E_fe £V/mJ (dies ist gleich etwa 10 (V/m) ) durch die Relation i, χ ^ , < E. erfüllt sein kann.

d d b

Ferner wird durch ein periodisches Unterbrechen des Ionenstroms die Verteilung der Stromstärke i, auf der Gegenelektrode 21 so gleichförmig wie möglich gemacht, was auf den abstoßenden Zerstreuungseffekt des Ionenstromes zurückzuführen ist; und durch Anwendung einer Wechselstromquelle kann meist der ganze Stromeingang für die Erzeugung des Ladungs-Ionenstromes wirksam benutzt werden.

Im einzelnen bedeutet das, wenn die Spannung V₂ mit einem Wert vorbestimmt wird, der in der Polarität gleich der Spannung V^ ist und eine kleinere Größe als die Spannung V₁ besitzt, dann absorbiert die dritte Elektrode 23 den größten Teil der elektrischen Kraftlinien, die von der Gegenelektrode 21 zur Corona-Entladungselektrode laufen, um einen elektrostatischen Abschirmeffekt zu zeigen, so daß die elektrische Feldstärke an der Corona-Entladungselektrode 13 geschwächt ist und evtl. die Corona-Entladung, die sich von dieser Elektrode in Richtung auf die Gegenelektrode 21 erstreckt, gestoppt wird. Wenn in diesem Falle der Wert der Spannung V₁ im Verhältnis zur Spannung V₂ richtig ist, wird also keine Corona-Entladung von der Corona-Entladungselektrode 13 in Richtung auf die dritte Elektrode 23 auftreten. Wenn beim oben beschriebenen

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Zustand eine geeignete Wechselstrom-Hochspannung V, cos 2TTft zwischen der Corona-Entladungselektrode 13 und der dritten Elektrode 23 angelegt wird, dann tritt dort in jeder Periode der Wechselspannung ein Zeitintervall auf, in dem die oben beschriebene Balance verloren geht, und während des Zeitintervalls, in dem der absolute Wert des Potentials an der Corona-Entladungselektrode entweder sich dem absoluten Wert der Spannung V. nähert oder größer als die Spannung V₁ wird, wird eine einpolige Corona-Entladung mit derselben Polarität wie die Spannung V₁ von der Corona-Entladungselektrode 13 in Richtung auf die Gegenelektrode erzeugt, wodurch einpolige Ionen von der Corona-Entladungselektrode 13 ausgestrahlt werden. Der einpolige Ionenstrom I, der in der oben beschriebenen Weise in Richtung auf die Gegenelektrode 21 fließt, und somit die Größe der Durchschnittsstromstärke i,, kann über einen weiten Bereich unabhängig von der Spannung V₁ (und demzufolge unabhängig von der elektrischen Feldstärke E) durch Ändern der

Spannungen Vp und V, sowie der Frequenz f frei geregelt werden, wobei außerdem die Verteilung der Stromstärke i_d über die Gegenelektrode sehr gleichförmig ist. Da weiterhin die Impulsquelle nicht verwendet wird, wird der elektrieche Eingangsstrom vollkommen für die Errichtung eines Ladungs-Ionenstromes verbraucht, und auf diese Weise kann die Leistungsfähigkeit des elektrischen Stromes bzw. der elektrischen Kraft stark vergrößert werden.

Die Stelle, an der die variable Wechselstrom-Hochspannungsquelle eingesetzt wird, ist nicht auf die Position, wie sie in Fig. 4 dargestellt 1st, begrenzt, sondern sie könnte in irgendeiner Position in der Schaltung ge wählt werden, die die Corona-Entladungselektrode 13 und

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die dritten Elektroden 23 verbinden, wie z.B. die Positionen, die in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht sind. Außerdem ist die Erdungsposition der Stromzuführschaltung für das Corona-Entladungssystem nicht auf die Position der Gegenelektroden 21 begrenzt, wie es in den Fig. 4, 5 und 6 veranschaulicht ist, sondern es könnte irgendeine Position gewählt werden, z.B. die Punkte A, B oder C in Fig. 4, die Punkte D, E oder F in Fig. 5 oder der Punkt G, H oder J in Fig. 6. Weiterhin ist es noch möglich, im Hinblick auf die Spannungsquelle 84 zum Anlegen einer variablen Gleichstrom-Hochspannung zwischen der dritten Elektrode 23 und der Gegenelektrode 21 sowie der anderen Spannungsquelle 26 zum Anlegen einer variablen Gleichstrom-Hochspannung zwischen der Corona-Entladungselektrode und der Gegenelektrode 21 anstelle der einzelnen Anordnung dieser Spannungsquellen diese so zu konstruieren, daß die eine einen Teil oder die ganze.im allgemeinen benutzen kann, wie es beispielsweise in den Fig. 7 und veranschaulicht ist.

In Fig. 7 ist die Spannungsquelle 84 durch in-Serie-Schalten einer Gleichstrom-Hochspannungsquelle 84· zur Spannungsquelle 86 konstruiert, während in Fig. 8 die Spannungsquelle 86-dadurch aufgebaut 1st, daß eine variable Gleichspannungsquelle 86* zur Spannungsquelle 84 in Serie geschaltet ist. Im Falle der Konstruktion der Spannungsquellen 84 und 86 in einer solchen Weise, daß die eine einen Teil oder das ganze der anderen gemeinsam benutzen kann, wie in den Fig. 7 und 8 veranschaulicht, ist es auch eine Selbstverständlichkeit, daß die Stelle, an der die variable Wechselstrom-Hochspannungsquelle eingesetzt ist, nicht auf die. veran-

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schaulichten Positionen begrenzt ist, sondern sie könnte in jeder Position in der Schaltung gewählt werden, die die Corona-Entladungselektrode 13 und die dritte Elektrode 23 verbindet; und es ist ebenfalls selbstverständlich, daß in jedem Falle.der Verbindung der variablen Wechselstrom-Hochspannungsquelle die Erdungsposition in der Stromzuführschaltung an irgendeiner willkürlichen Position gewählt werden könnte.

Da viele Änderungen bei der obigen Konstruktion vorgenommen werden können und viele äußerst unterschiedliche Ausfuhrungsformen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird, sei darauf hingewiesen, daß alle oben beschriebenen und in den Zeichnungen veranschaulichten Maßnahmen nur als Verdeutlichung der Erfindung, nicht jedoch als Begrenzung anzusehen sind.

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Claims

Patentansprüche

(l.) Teilchen-Ladungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Entladungselektrode (13) mit kleinem Krümmungsradius, wenigstens eine Gegenelektrode (21), die einen großen Krümmungsradius aufweist, eine beliebige Querschnittsform besitzt und der Entladungselektrode gegenüberliegt, sowie wenigstens eine dritte Elektrode (23) vorgesehen sind, die einen großen Krümmungsradius aufweist, eine beliebige Querschnittsform besitzt und in der Nähe der Entladungselektrode angeordnet ist, wobei die Entladungselektrode, die Gegenelektrode und die dritte Elektrode isoliert so gehaltert sind, daß sie einem Gasstrom ausgesetzt sind, daß ferner sowohl eine Hochspannungsquelle (17) zum Anlegen einer periodisch variierenden Hochspannung zwischen der Entladungselektrode und der dritten Elektrode, als auch eine Gleichspannungsquelle (49) zum Anlegen einer Gleichspannungs-Vorspannung zwischen der Entladungselektrode und der dritten Elektrode zwischen der Entladungselektrode und der dritten Elektrode vorgesehen sind und daß eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle (47) zum Anlegen einer Gleichstrom-Hochspannung zwischen der Gegenelektrode und der dritten Elektrode zwischen dieser Gegenelektrode und dieser dritten Elektrode vorgesehen ist.

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2. Teilchen-Ladungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Entladungselektrode und der dritten Elektrode anzulegende periodisch variierende Hochspannung eine Wechselspannung mit einer beliebigen Wellenform ist, deren Größe und/oder Frequenz veränderbar 1st, und daß diese zwischen der Entladungselektrode und der dritten Elektrode vorgesehene Hochspannungsquelle so ausgebildet ist, daß eine solche Wechselspannung zwischen diesen Elektroden anlegbar ist.

3. Elektrische Staubsammelvorrichtung der Einstufentype, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch eine Teilchen-Ladungseinrichtung gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist, wobei die Gegenelektrode als Staubsammelelektrode benutzt ist.

Ί. Elektrische Staubsammelvorrichtung der Zweistufentype, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilchen-Sammelabschnitt (51) vorgesehen ist, der zwei, nämlich positive und negative Elektrodengruppen enthält, die isoliert voneinander und gegenüberliegend zueinander so angeordnet sind, daß sie den Gasstrom unterbrechen, und daß eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle (56) zum Anlegen einer Gleichstrom-Hochspannung zwischen der positiven und der negativen Elektrodengruppe vorgesehen ist, wobei die Teilchen-Ladungseinrichtung gemäß Anspruch 1 zuströmseitig zu diesem Teilchen-Sammelabschnitt angeordnet ist, so daß ein Teilchen-Ladeabteil gebildet 1st.

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Staubsammelvorrichtung der Zweistufentype gemäß Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Elektrodengruppen Im Teilchen-Sammelabschnitt aus einer Gruppe von vertikalen kanalförmigen Elektroden (53) besteht, die in einer Reihe mit gleichem Zwischenraum zueinander entlang einer vertikalen Ebene angeordnet sind, wobei ihre öffnungen auf die Abströmseite hin gerichtet sind, und daß die andere Elektrodengruppe aus einer Gruppe von vertikalen kanalförmlgen Elektroden (5¹O besteht, die in einer Reihe mit gleichem Zwischenraum zueinander entlang einer vertikalen Ebene abströmseitig und ganz in der Nähe von der ersten Gruppe der vertikalen, kanalförmigen Elektroden in versetzter Anordnung dazu angeordnet sind, wobei ihre öffnungen in Richtung auf die Zuströmseite gerichtet sind.

Elektrische Staubsammelvorrichtung der Zweistufentype nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalform-Elektrodengruppe auf der Zuströmseite geerdet 1st, während die Kanalform-Elektrodengruppe auf der Abströmseite isoliert und an eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle angelegt ist, daß ferner abströmseitig des Teilchen-Sammelabschnittes ein Abschnitt zum Unterdrücken eines wlederausbreitens der Teilchen vorgesehen ist, der aus einer Entladungs-Elektrodengruppe, die entlang einer den Gasstrom auffangenden vertikalen Ebene angeordnet und isolierend gegenüber der Rückseite der Kanalform-Elektrodengruppe der Abströmseite gehaltert 1st, sowie aus einer Gruppe dritter Elektroden besteht, die einen großen Krümmungsradius aufweisen, eine beliebige Querschnittsform besitzen und in der Nähe der Ent-

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ladungselektrodengruppe isolierend gehaltert sind, und daß eine Hochspannungs-Impulsquelle zum Anlegen einer sich wiederholenden impulsiven Hochspannung zwischen der Entladungs-Elektrodengruppe und der dritten Elektrodengruppe vorgesehen 1st.

7. Elektrische Staubsammelvorrichtung der Zweistufentype nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Impuls erzeugendes Schaltelement in der genannten Hochspannungs-Impulsquelle ein mechanischer rotierender Schalter verwendet ist, der eine Drehscheibe mit geerdeten Punkenelektrodenstücken, vorzugsweise Vorsprungseleketroden, die um den Scheibenumfang herum mit gleichen Abständen angeordnet und durch einen Elektromotor mit veränderbarer Geschwindigkeit antreibbar sind, und ein festes Funken-Elektrodenstück enthält, das Isoliert in der Weise angeordnet ist, daß die geerdeten Funken-Elektrodenstücke in unmittelbarer Nähe an dem festen Funken-Elektrodenstück vorbeiführbar sind.

8. Elektrische Staubsammelvorrichtung der Zweistufentype nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Detektoreinrichtung zum Feststellen von Funkenentladungen vorhanden ist, die zwischen der Entladungselektrode und entweder der Gegenelektrode oder der Rückseite der Kanalform-Elektrodengruppe auf der Abströmseite im Teilchen-Sammelabteil oder in dem Abschnitt zum Unterdrücken eines Wiederausbreitens von Teilchen erzeugt sind, und daß eine auf die genannte Hochspannungs-Impulsquelle wirkende Steuereinrichtung vorhanden ist, die die Impulswiederholungsfrequenz automatisch steuert, so daß das Auftreten einer

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Frequenz der Funkenentladung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches aufrecht erhaltbar ist.

Elektrische Staubsammelvorrichtung der Zweistufentype nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Detektoreinrichtung zum Feststellen von Funkenentladungen vorhanden 1st, die zwischen der Entladungselektrode und entweder der Gegenelektrode oder der RUckseite der Kanalform-Elektrodengruppe auf der Abströmseite im Teilchen-Sammelabteil oder in dem Abschnitt zum Unterdrücken eines Wiederausbreitens von Teilchen erzeugt sind, und daß eine Steuereinrichtung vorhanden 1st, die so ausgebildet ist, daß sie auf die genannte Gleichspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichspannungs- Vorspannung auf die dritte Elektrode wirkt, zum automatischen Steuern von deren Ausgangsspannung, so daß das Auftreten einer Frequenz der Funkenentladung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches aufrecht erhaltbar ist.

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