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-Elektrostatischer Luftfilter Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf einen verbesserten elektrostatischen Luftfilter, der schnell montiert werden
kann und sich aus Teilen zusammensetzt, die die Anzahl von für die Herstellung des
Luftfilters benötigten verschiedenen Teilen auf einem Slinimum halten. Die Erfindung
sieht darüber hinaus einen Ionisierungsbereich für einen elektrostatischen Luftfilter
vor, in dem eine Doppelionisationsdrahtanordnung Anwendung findet, so daß auf diese
Weise der Wirkungsgrad der elektrischen Aufladung der Partikel in der hindurchdringenden
Luft verbessert werden kann, in-dem Spannungen erzielt werden, die unter den normalerweise
für einen derartigen Ionisierungsbereich geforderten Spannungen liegen.
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Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Schutzmittel
für die Isolatoren geschaffen, die zur Montage und Lagerung der Sammlerplatten mit
hoher Spannung verwendet
werden, so daß die Neigung zur Abscheidung
von aufgeladenen Partikeln auf der Oberfläche des Isolators verringert wird. Ein
derartiger Aufbau von aufgeladenen Partikeln auf der Isolatorenoberfläche ist nicht
wünschenswert, da er die Wahrscheinlichkeit von Funkenüberschlägen zwischen der
Platteneinheit hoher Spannung und der geerdeten Platte, in der die Isolatoren montiert
sind, erhöht.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung dient die nachfolgende detaillierte
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, von denen Fig. 1 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Luftfilters zeigt, bei dem die äußere
Schutzhülle entfernt ist; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von Teilen von zwei
Platten des Sammierbereiches ist, in der die Abstands- und Haltestäbe der Erfindung,
die sich durch die Platten erstrecken, gezeigt sind; Fig. 3 eine Draufsicht, teilweise
im Schnitt, eines erfindungsgemäßen Luftfilters ist; Fig. 4 eine Seitenansicht einer
erfindungsgemäßen Sammlerplatte zeigt;
Fig. 4a eine Endansicht der
in Fig. 4 gezeigten Platte ist; Fig. 5 einen Querschnitt des Ionisierungsbereiches
des Luftfilters entlang der Linie 5-5 in Fig. 3 zeigt; Fig. 6 eine Seitenansicht
eines Haltestrahles für eine geerdete Ionisationselektrode zeigt; Fig. 7 ein Querschnitt
eines Sammlerplattenseparators ist; Fig. 7a ein Schnitt entlang der Linie a-a in
Fig. 7 ist; und Fig. 8 eine Seitenansicht einer Seitenplatte des erfindungsgemäßen
elektrostatischen Luftfilters zeigt.
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Wendet man sich nunmehr den Zeichnungen zu, in denen gleiche Bezugszeichen
zur Kennzeichnung von gleichen Teilen in den verschiedenen Ansichten verwendet werden,
so erkennt man in Fig. 1 in perspektivischer Ansicht einen erfindungsgemäßen elektrostatischen
Luftfilter. Aus Gründen der besseren Darstellung sind die Seitenplattenteile sowie
die geerdeten Ionisierungsröhren für den Iomsierungsbereich entfernt worden.
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Der Luftfilter wird allgemein mit 10 bezeichnet und besteht aus einem
Ionisierungsbereich 12 und einem Sammlerbereich 11.
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Eine derartige Einheit ist gewöhnlich in geeignete Leitungen eingesetzt,
die mit mitteln zur Erzeuguny eines Luftstromes in der durch den Pfeil angedeuteten
Richtung ausgestattet sind. Das heißt, daß die zu reinigende Luft zuerst durch den
Ionisierungsbereich 12 dringt und daß dann das ionisierte Gas, das elektrisch aufgeladene
Partikel enthält, durch den Sammlerbereich 11 hindurchgeführt wird.
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Der Sammlerbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht aus einer
Vielzahl von im gleichen Abstand angeordneten Sammlerplatten 13 und 14, die parallel
zueinander und alternierend mit Platten der entgegengesetzten Ladung angeordnet
sind. Die Platten 13 und 14 werden von stab- oder rohrförmigen Elementen 15 gehalten,
die durch öffnungen in den Platten laufen, wie hiernach im einzelnen noch beschrieben
wird. Die mit 14 bezeichneten Platten sind Platten mit hoher Spannung, während die
mit 13 bezeichneten Platten die geerdeten Sammlerplatten darstellen. Die rohrförmigen
Elemente 15 erstrecken sich in einer solchen Weise durch die Platten, daß ein rohrförmiges
Element 15 entweder nur mit geerdeten Platten oder nur mit Platten mit hoher Spannung
in Berührung tritt. Die rohrförmigen Elemente 15, die die Platten 13 und 14 elektrisch
isolieren und auf einem geeigneten Abstand zueinander halten, sind in einer Seitenwand
25 montiert, wie in den Figuren 3 und 8 zu erkennen ist.
Obwohl
die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einer breiten Vielzahl von Metallen hergestellt
sein kann, wird sie am bequemsten und wirtschaftlichsten aus Aluminium hergestellt.
Wenn nicht anders angedeutet, bestehen daher die einzelnen Elemente derkrfindungsgemäßen
Vorrichtung aus Aluminium.
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Wendet man sich nunmehr den Figuren 4 und 4a zu, so erkennt man in
Frontansicht und in Seitenansicht eine Sammlerplatte -13. Die Plattenelemente 14
sind identisch ausgeführt wie die Plattenelemente 13. Sie unterscheiden sich lediglich
dadurch, daß die bei Betrieb der Vorrichtung aufgebrachte Ladung unterschiedlich
ist. Die folgende Beschreibung kann daher auf beide Arten von Platten Anwendung
finden.
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Wie nan der Fig. 4 entnehmen kann, besteht das Plattenelement aus
einem allgemein rechteckig geformten Aluminiummetallstück, das mit einer Anzahl
von seitlich versetzten Bereichen ausgestattet ist, um die Gesamtsteifigkeit der
Platte zu erhöhen, wie man am besten Fig. 4 entnehmen kann. Die seitlich versetzten
Bereiche sind so angeordnet, daß die Platte in bezug auf ihre Längsachse symmetrisch
ausgebildet ist. Eine solche Steifigkeit ist wünschenswert, um die- Platten parallel
zu halten und das während des Luftdurchganges, wenn sich die Sammlerplatten in Betrieb
befinden, auftretende Flattern zu verringern.
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In Fig. 2 ist diese komplexe Form der Platten zur Erhöhung
der
Steifigkeit aus Gründen einer klareren Darstellung weggelassen worden. Obwohl eine
derartige Form nicht unbedingt notwendig ist, trägt sie in bemerkenswerter Weise
zu den Gesamtvorteilen der Erfindung bei.
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Die Platten 13 sind mit einer Vielzahl von runden und rechteckförmigen
Öffnungen versehen, wie in Fig. 4 zu erkennen ist. Die dargestellten Uffmngen und
zugehörigen Halteeinheiten dienen dazu, die Platten der Einheit in einem gleichen
Abstand zueinander zu halten und deren Steifigkeit zu erhöhen, da diese sonst während
des Luftdurchflusses Tendenzen zum Flattern zeigen könnten. Ein jedes Ende der Platte
13 ist mit zwei kreisförmigen Uffnungen und zwei rechteckförmigen Öffnungen an diagonal
gegenüberliegenden Rändern ausgestattet, wobei diese rechtwinklig zueinander ausgerichtet
sind. Die kreisförmigen Öffnungen sind mit 33 und die rechteckigen öffnungen mit
34 bezeichnet. Die Mittelpunktslinien für die Positionierung der stabförmigen Elemente
15 zur Montage der Platten sind mit 37 bezeichnet. Man kann erkennen, daß die oeffnungen
33 an den Schnittpunkten der Linien 37 zentriert sind, während die rechteckförmigen
Oeffnungen 34 seitlich versetzt zu den Schnittpunkten der Mittelpunktslinien 37
angeordnet sind. Der Grund für diese Anordnung wird nachfolgend beschrieben.
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Wendet man sich den Figuren 7 und 7a zu, so erkennt man im Querschnitt
ein erfindungsgemäß ausgebildetes rohrförmiges Element 15. Das rohrförmige Element
15 kann als Vollstab ausgebildet sein, mit Ausnahme der für die Ausrichtung benötigten
Endbereiche, obgleich es aus Gewichts- und Wirtschaftlichkeitsgründen wirtschaftlich
ist, ein hohles Rohr zu verwenden. Das rohrförmige Element 15 ist in gleichen Abständen
über seine Länge mit einer Vielzahl von Schlitzen 32 versehen.
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Die Schlitze 32 erstrecken sich etwa über ein Dritte der Länge des
Rohrdurchmessers. An jedem Ende des rohrförmigen Elementes 15 ist ein Paßstück 28
vorgesehen, das in das Ende des Rohres gepreßt oder in anderer Weise eingeformt
ist, um die rohrförmigen Elemente zueinander auszurichten und die Sammlereinheit
zusammenzuhalten.
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An seinem Außenrand ist der Schlitz 32 vorzugsweise bx ter ausgebildet
als an seinem Innenrand. Der von dem Schlitz gebildete Bogen entspricht an seinem
breitesten Punkt im wesentlichen der Breite der Seitenwand der Uffnung 33 in der
Platte 15.
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Wendet man sich nunmehr wieder Fig. 4 zu, so erkennt man, daß sich
dieAnordnung von kreis- und rechteckförmigen Uffnungen an einem Ende der Platte
13 von der am gegenüberliegenden Ende unterscheidet. Das heißt, daß diagonal gegenüberliegende
Anordnungen von rechteck- und kreisförmigen Uffnungen so ausgebildet sind, daß man
durch bloßes Umdrehen von alternierenden Platten eine Folge
von
kreis- und quadratischen (rechteckförmigen) Oeffnungen in alternierender Weise erhalten
kann. Man kann das am besten der Fig. 2 entnehmen, in der die gezeigten Platten
14 und 13 die in Fig. 4 gezeigte Form und Ausbildung der Uffnungen besitzen, wobei
die Enden gegeneinander verdreht sind, so daß jeweils eine quadratische öffnung
einer kreisförmigen Uffnung entspricht und zu dieser ausgerichtet ist.
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Wenn die rohrförmigen Elemente 15 durch eine Reihe von Platten laufen,
die in alternierender Weise angeordnet sind, wie in Fig. 2 gezeigt ist, laufen sie
durch den Mittelpunkt der Oeffnung 33 in einer Platte und berühren die Seitenwände
der Uffnung 34 in der benachbarten Platte. In den Schlitz 32 kann eine Seitenwandöffnung
34 eingreifen, so daß dadurch der Abstand zwischen Platten der gleichen Polarität
fixiert wird. Indem man die Schlitze mit dem gewünschten Abstand zwischen ähnlich
aufgeladenen Platten anordnet, dienen die rohrförmigen Elemente 15 einerseits dazu,
den richtigen Abstand zwischen den Platten aufrechtzuerhalten und andererseits dazu,
die Platten gegen Bewegungen in plattenebenenparallelen Richtungen sowie anderen
Richtungen zu sichern. Aus dem Obenstehenden geht hervor, daß diese Vorteile gegenüber
dem Stand der Technik allein durch die Verwendung von einfachen zylindrischen Rohrelementen
ohne die Anordnung von Vorsprüngen, in Eingriff tretenden Einsätzen u.ä. erzielt
werden.
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Kosten- und Herstellungsprobleme werden stark reduziert.
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Da die rohrförmigen Elemente frei von Vorsprüngen sind, ist die Neigung
zum Punkenüberschlag vernachlässigbar klein. Die kreisförmige Konfiguration der
tlulontageöffnungen und Abstandstäbe setzt die Neigung zum Funkenüberschlagen herab.
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Die in den Figuren 3 und 8 dargestellte Seitenwand 25 ist mit einer
Vielzahl von großen kreisförmigen Öffnungen versehen, in denen Isolationsscheiben
26 aus einem Material wie Steatit angeordnet sind. Die Isolationsscheibe 26 weist
in ihrer Mitte eine Öffnung auf, in der ein rohrförmiges Element 15 eingesetzt ist,
das in elektrischem Kontakt mit den unter hoher Spannung stehenden Platten 14 steht
und diese trägt. Eine Paßschraube 27 wirkt mit dem Einsatz 28 zusammen und wird
dazu verwendet, um den Abstand zwischen den geerdeten Platten 13 und den unter hoher
Spannung stehenden Platten 14 einzustellen.
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Die geerdeten Platten 13 sind an ein ähnliches rohrförmiges Element
15' angeschlossen. Die Schlitze 32 weisen untereinander und in bezug auf das Ende
des rohrförmigen Elementes 15' einen geeigneten Abstand auf. mittels der Schraube
27 sind die geerdeten Platten 13 fest mit der Endplatte 25 verbunden. Daraus folgt,
nicht nur daß das rohrförmige Element 15/die geerdeten Platten 13 auf Abstand hält
und lagert, sondern die gesamte Einheit aus den Endplatten 25 und- den
Platten
13 in fester Relation zueinander.
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Die Isolationsscheibe 26 ist auf ihrer Innenseite mit Windungen versehen,
um die Isolierung der geerdeten Platte 25 in bezug auf die Hochspannung führenden
Platten 14 und ihre Halteelemente 15 zu sichern. Bei der unter Hochspannung stehenden
Einheit können die Schrauben 27 dazu verwendet werden, um die rohrförmigen Elemente
15' und die unter Hochspannung stehenden Platten 14 in bezug auf die geerdeten Platten
13 zu justieren, um auf diese Weise zwischen diesen einen einheitlichen Abstand
aufrechtzuerhal ten.
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Wie man Fig. 3 entnehmen kann, befindet sich die den Seitenwänden
25 benachbarte geerdete Platte 13 in direktem Kontakt mit diesen und bildet einen
Schutz für die Isolationsscheibe 26 gegenüber dem Luftstrom, der zwischen den Platten
13 und 14 hindurchdringt.
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Auf diese Weise werden aufgeladene Partikel, die sich auf den Isolationsscheiben
26 ansammeln könnten, in zu großem Ausmaße am Zugang/der Kammer zwischen der äußersten
Platte 13 und dem äußeren Wandelement 25 gehindert. Durch diese schützende Anordnung
wird die Menge an Schmutz und ähnlichem, die sich auf der Innenfläche der Isolationsscheibe
26 ansammelt, merkbar herabgesetzt.
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Die Wandelemente 25 werden sowohl durch die rohrförmigen
Elemente
15, die Seitenwandhalterungen 24 an der Abstromseite des Sammlerbereiches 11 als
auch durch die ~Ionisierungskanalhaltedemente 30 im Ionisierungsbereich 12 zueinander
auf Abstand gehalten. Die Wandelemente 25 können über geeignete Verbindungsarten,
beiwielsweise Schweißen oder Vernieten, an diese Halterungen 24 und 30 angeschlossen
sein.
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Aus dem Obengesagten geht hervor, daß eine Einzelbefestigung der Sammlerplatten
an die rohrförmigen Elemente 15 entfallen kann. Die Schlitze 32 schränken die Bewegung
der Platten entlang der Länge der rohrförmigen Elemente 15 ein. Da diese Schlitze
darüber hinaus in entgegengesetzten Richtungen mit den Seiten der rechteckförmigen
oeffnungen 33 in Eingriff treten, wird auch jede Bewegung der Platten in senkrechten
Richtungen in bezug auf die rohrförmigen Elemente 15 ausgeschaltet.
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Wie bereits bemerkt wurde, befinden sich die geerdeten Sammlerplatten
13 in elektrischem Kontakt mit der Chassis der Einheit. Die unter Hochspannung stehenden
Platten stehen alle über die rohrförmigen Elemente 15 in elektrischem Kontakt zueinander,
so daß eine einzige Verbindung einer Hochspannungsquelle zu einer der Platten oder
zu einen der rohrförmigen Elemente, die die unter Hochspannung stehenden Platten
halten, ausreicht, um jeder Platte das gleiche Potential aufzudrücken.
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iachfolgend wird nunmehr der Ionisierungsbereich 12 des erfindungsgemäßen
elektrostatischen Luftfilters beschrieben. Der Ionisierungsbereich besteht aus Ionisationsdrähten
22, die während des Betriebes der Anlage auf einer hohen Spannung gehalten werden,
und einer Vielzahl von geerdeten Ionisierungsröhren 29, die in unmittelbarer Nähe
von den Drähten 22 oberhalb und unterhalb von diesen angeordnet sind. Die den Ionsisierungsbereich
umfassende Einheit ist folgendermaßen ausgebildet. Wie man Fig. 1 entnehmen kann,
sind kanalförmig ausgebildete Endhalteelemente 13 mit L-förmigen Winkelelementen
21 versehen. Die Halteelemente 18 sind an jedem Ende an ihren Innenseiten mit Öffnungen
19 ausgestattet, durch die sich obere Ionisationsdrahthalterungen 16 und untere
Drahthalterunyen 17 erstrecken. Die Winkelelemente 21 dienen als Halteelemente für
einen Isolator 20, der wiederum Elemente 16 und 17 in elektrischer Isolierung gegenüber
dem Rest der Einheit hält. Die Isolatoren 20 können über geeignete mittel, beispielsweise
Schrauben 38, mit den Winkelelementen 21 und den Drahthalteelementen 16 und 17 verbunden
sein. Zwischen den Halteelementen 16 und 17 und den Seiten des Elementes 18 ist
ein Luftraum vorgesehen.
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Wie man am besten aus dem in Fig. 5 gezeigten Querschnitt entnehmen
kann, bestehen die Drahthalteelemente 16 und 17 aus ein-er im wesentlichen geschlossenen
rechteckförmigen Röhre, die einen Schlitz 39 aufweist, der sich über die Länge der
Röhre an einer Seite derselben erstreckt. Auf der Außenseite der Halterung 16 ist
in Intenallen eine Vielzahl von Öffnungen 31 angeordnet.
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Das Halteelement 17 ist in ähnlicher Weise wie das Halteelement 16
ausgebildet, weist jedoch auf seiner Außenseite in Intervallen eine Vielzahl von
Ansätzen 40 auf, deren Lage der der Uffnungen 31 entspricht.
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ünschenswerterweise bestehen die Ionisationsdrähte 22 aus einem einzigen
Drahtstück. Der Draht 22 ist zuerst um den Endansatz 40 an jedemEnde der Einheit
herumgewunden und dann um die Außenseite des Elementes 17 zum Element 16 und um
dieses herumgeführt, wobei der Draht direkt quer über eine der oeffnungen 31 und
dann wieder nach unten um das Element 17 herum und zum gleichen Ansatz 40 zurückgeführt
wird. Danach läuft der Draht an der Unterseite des Elementes 17 entlang bis zu einem
zweiten Ansatz, wonach der Draht wiederum wie oben beschrieben geführt wird, bis
der gesamte Ionisierungsbereich auf diese Weise fertiggestellt
ist.
Um die gewünschte Spannung der Drähte 22 aufrechtzuerhalten, wird, dienen am besten
Fig. 5 entnehmen kann, ein einstückig ausgebildtes Feder- und Halteelement 41 verwendet.
nachdem der Draht 22 in der ünschten Spannung herumgewunden ist, wird das Element
41 so angeordnet, daß sich dessen Hakenende durch den Schlitz 39 und nach oben durch
die öffnung 31 erstreckt, wo der gekrümmte Haken 42 den Dreht übergreift. Der Federteil
43 zieht den Haken 42 dann nach unten, so daß der Draht 22 die gewünschte Spannung
erhält. Aus dem Obengesagten wird offensichtlich, daß jede Drahteinheit 22, obwohl
sie aus einem einzigen Gesamtdrahtstück gebildet wird, was ihre Spannung betrifft,
nahezu unabhängig von einer benachbarten Ionisationsdrahteinheit ist. Wenn daher
während des Betriebes ein Draht reißen sollte, kann er schnell wieder ersetzt werden,
indem ein neuer Draht um den Ansatz 40 und die Elemente 16 und 17 herumgewunden
und mittels des Feder- und Hakenelementes 41 auf die richtige Spannung gebracht
wird.
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Die geerdeten Ionisierungsröhren 29 werden mittels eines S-förmig
ausgebildeten kanalförmigen Elementes 30 an jedem Ende auf Abstand zu den Ionisationsdrähten
22 gehalten. Das S-förmig ausgebildete kanalförmige
Element 30
ist mittels Schweißung oder Nietung an die Endwandeleniente 25 angeschlossen. Es
weist eine Vielzahl von streifenförmigen Elementen 35 auf, die nach innen gebogen
sind und gerade verlaufende Bereiche 36 belassen, welche mit den Enden der Röhren
29 in Eingriff treten und diese zueinander auf Abstand halten. Da sich das kanalförmig
ausgebildete Halteelement 30 in elektrischem Kontakt mit der geerdeten Wand 25 befindet,
sind die Röhren 29 ebenfalls geerdet.
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Die gesamte lonisierungseinheit besteht daher aus einer doppelten
Gruppierung von Drähten 22 und einer doppelten Gruppierung von geerdeten Ionisierungsröhren
29. Diese Doppel gruppierung oder dieses Zweitstufensystem Sorgt für einen maximalen
Wirkungsgrad beim Aufladen und macht im Ionisierungsbereich des elektrostatischen
Luftfilters geringere Spannungen möglich als dieses bei herkömmlichen Systemen möglich
ist. Auf diese Weise wird die erzeugte Ozonmenge herabgesetzt. Wenn Luft in den
elektrostatischen Luftfilter eindringt, passiert sie zuerst die äußerste Reihe der
geerdeten Ionisierungsröhren 29, danach eine-erste Gruppierung von unter Hochspannung
stehenden Ladedrähten 22, dann die zweite Gruppierung dieser Drähte und schließlich
die zweite Gruppierung der geerdeten Ionisierungsröhren 29. Die nunmehr elektrisch
aufgeladenen Partikel und die nunmehr io-nisierte Luft strömen dann durch den Sammlerbereich,
in
dem die aufgeladenen Partikel an den entsprechenden Sammlerplatten abgeschieden
werden.