DE2500103A1 - Elektrische staubsammelvorrichtung - Google Patents

Elektrische staubsammelvorrichtung

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Description

Sa 3111
Senichi Masuda, Tokyo / Japan
Elektrische Staubsammelvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Staubsammelvorrichtung, die Nachteile bekannter Ausführungen beseitigt, und zwar sowohl eine umgekehrte Ionisation als auch ein Wiederausbreiten von Staub, und die außerdem einen äußerst kompakten und wirtschaftlichen Aufbau besitzt.
Im allgemeinen ist eine elektrische Staubsammelvorrichtung mit zwei ernsthaften Mängeln behaftet, die als große Nachteile angesehen werden, welche die Leistungsfähigkeit der elektrischen Staubsammelvorrichtung beeinträchtigen. Hierbei handelt es sich um folgende Mängel:
1. Wenn der spezifische elektrische Widerstand T d des zu sammelnden Staubes höher wird als 10 Jl * cm, dann wird eine elektrische Feldstärke Ed (= eine Stromdichte innerhalb der Staubschicht ίά χ f d) innerhalb der an einer Staubsammlerelektrode angehäuften Staubschicht einen Durchlaßwert Eds des elektrischen Feldes übersteigen, so daß hier ein Durchschlag auftritt, eine intensive Funkenentladung erzeugt wird und eine Neutralisation der Staubladung, was von den Ionen entgegengesetzter Polarität, die hier erzeugt worden sind, herrührt, zu einer starken Herabsetzung der Staubsammelleistung führt;
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2. nach dem Abklopfen der Staubsammelelektroden wird ein Teil des an ihrer Oberfläche angehäuften Staubes in den Gasstrom ausgebreitet bzv/. hineingespritzt werden.
Bei dem Nachteil (1) handelt es sich um das sog. umgekehrte Ionisations-Phänomen und bei dem Nachteil (2) handelt es sich um das sog. Wiederausbreit-Phänomen.
Eine Lösungsmöglichkeit für das Wiederausbreit-Phänomen ist ein Zweistufentyp einer elektrischen Staubsammelvorrichtung, die einen Aufladeteil und einen Sammelteil zum Durchführen des Aufladens und des Sammelns von Staub in gesonderten, unabhängigen Räumen umfaßt, wobei im Sammelabschnitt eine Anzahl von kanalförmigen Treiberelektroden und eine Anzahl von kanalförmigen Sammlerelektroden quer zum Gasstrom angeordnet ist, so daß ihre entsprechenden öffnungen sich einander gegenüberliegen können; eine Gleichstromquelle zum Anlegen einer Gleichspannung wird bei dieser bekannten Ausführung zwischen den entsprechenden Elektroden angeschlossen.
Obwohl diese bekannte Vorrichtung eine Herabsetzung der Leistungsfähigkeit, die durch das Wiederausbreit-Phänomen bewirkt wird, bis zu einem gewissen Ausmaß verhindern kann, was auf den oben beschriebenen Aufbau der Sammlerelektroden zurückzuführen ist, wurde der andere Mangel, d.h. das umgekehrte Ionisations-Phänomen, nicht beseitigt, und zwar wegen der Verwendung der konventionellen Ausführung einer Gleichstrom-Korona-Entladung in dem Aufladeabschnitt, so daß auch die Herabsetzung der Staubsammel-Leistungsfähigkeit, bewirkt durch eine ungenügende Aufladung, nicht verhindert werden kann.
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Ganz allgemein ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Staubsammelvorrichtung zu schaffen, die sowohl die unter (1) als auch die unter (2) oben angeführten Mängel beseitigt und die eine ganz ausgezeichnete Leistungsfähigkeit sowie einen kompakten und wirtschaftlichen Aufbau besitzt, wobei sie die Wirkungen der Hydrodynamik ausnutzt.
Eine erste spezifische Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen von einer Korona-Entladeelektrode zu einer Sammlerelektrode fließenden, einpoligen Ionenstrom bei einem solchen Wert zu steuern, daß ein umgekehrtes Ionisations-Phänomen auf jeden Pail verhindert wird, ungeachtet eines spezifischen elektrischen Staubwiderstandes, der unabhängig von einem elektrischen Feld zwischen einer Treiberelektrode und einer Sammlerelektrode ist, während dieses elektrische Feld bei einem maximalen Schwellenwert gehalten wird, der gerade niedriger ist als der Wert zur Erzeugung eines Funkens, wodurch sich eine maximale Lademenge für den Staub ergibt, zur Ausübung einer maximalen Coulomb'sehen Kraft zum Sammeln auf Staubteilchen, um diese in Richtung auf das Innere des Kanales der Sammlerelektrode zu treiben.
Eine zweite spezifische Aufgabe der Erfindung besteht darin, auf die Staubteilchen eine hydrodynamische Kraft auszuüben, um diese in Richtung auf das Innere des Kanals der Sammlerelektrode zusammenzuführen, indem ein zusammengezogener bzw. verengter Strom des staubhaltlgen Gases ausgenutzt wird, der nach dem Passleren eines Spaltes zwischen den Treiberelektroden erzeugt wirdj um auf diese Weise die Staubteilchen im Innern des Sammlerelektrodenkanales
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auf äußerst wirksame Weise zusammen, und zwar als Ergebnis des zusammenwirkenden Effekts der elektrischen Kraft und der hydrodynamischen Zusammenführwirkunp;.
Eine dritte spezifische Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine elektrische Anhaftkraft äußerst wirkungsvoll auf die Staubschicht auszuüben, die durch Anhäufung auf den Staubteilchen, die sich einmal innerhalb des Sammlerelektrodenkanales angesammelt haben, gebildet ist, indem ein Ionenstrom hergestellt wird, der eine ausreichende Stromdichte für ein effektives Ausüben einer elektrischen Anhaftkraft innerhalb der Grenze zur Nichterzeugung eines umgekehrten Ionisationseffekts, der durch die Staubschicht fließt, aufweist; auf diese Weise wird die Staubschicht fortlaufend und fest an der Innenfläche des Kanales gehalten, so daß sie anwachsen kann, ohne daß ein Wiederausbreiten oder Wiederauseinanderspritzen der Staubteilchen von der angehäuften Staubschicht in irgendeinem Falle erzeugt wird.
Eine vierte spezifische Aufgabe der Erfindung liegt darin, die angewachsene Staubschicht wirksam abzuschälen und im Bereich innerhalb des Kanales nach unten fallen zu lassen, damit dieser Bereich gegenüber dem Gasstrom geschützt ist, ohne ein erneutes Ausbreiten der Staubteilchen zu erzeugen.
Gemäß einer Ausfuhrungsform umfaßt die erfindungsgemäße elektrische Staubsammelvorrichtung eine Gaseinlaßöffnung zum Einführen von staubhaltigem Gas, einen Hauptleitungskörper der Staubsammelvorrichtung, eine Gasauslaßöffnung zum Abführen reinen Gases sowie eine Austragsöffnung zum •Austragen von angesammeltem Staub. Diese Vorrichtung ist
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erfindungsgemäß gekennzeichnet durch
a) eine Anzahl von kanalförmigen Sammlerelektroden, die mit gleichem Abstand und parallel zueinander entlang einer Ebene, die quer zur Gasströmung innerhalb des Hauptleitungskörpers liegt, angeordnet und mit ihren öffnungen zu einer Zuströmseite gerichtet sind;
b) eine Anzahl von kanalförmigen Treiberelektroden, die , zuströmseitig von den Sammlerelektroden mit gleichem Abstand entlang einer Ebene, die quer zur Gasströmung innerhalb des Hauptleitungskörpers liegt, versetzt zu den entsprechenden Sammlerelektroden sowie isoliert von diesen Sammlerelektroden angeordnet und mit ihren öffnungen zu einer Abströmseite gerichtet sind;
c) eine Anzahl von Korona-Entladeelektroden, die auf halbem Wege zwischen einander benachbarten Treiberelektroden parallel dazu sowie gegenüber den Innenflächen der Öffnungen der Sammlerelektroden und parallel dazu angeordnet sind, wobei sie sowohl von den Treiber- als auch von den Sammlerelektroden isoliert sind;
d) eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichstrom-Hochspannung zwischen den Treiberelektroden und den Sammlerelektroden;
e) eine variable Gleichstrom-Hochspannungsquelle zum Anlegen einer einen variablen Spannungswert aufweisenden Gleichstrom-Hochspannung zwischen diesen Korona-Entladeelektroden und diesen Treiberelektroden und/odar eine variable, periodisch variierende Hochspannungsquelle zum Anlegen einer periodisch variierenden Hochspannung, deren Spitzenwert und/oder Periode variabel sind, zwischen
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den genannten Korona-Entladeelektroden und den Treiberelektroden; und
f) eine Abklopfvorrichtung zur Anwendung einer mechanischen Schlagwirkung bei den Sammlerelektroden, Treiberelektroden und Korona-Entladeelektroden.
Zum besseren Verständnis seien im folgenden einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. la, b, c, d und e Beispiele für Querschnittsausbildungen und eine relative Anordnung der kanalförmigen Treibereleektroden und Sammlerelektroden sowie der relativen Anordnung der Korona-Entladeelektroden, die ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung darstellen;
Fig. 2a, b, c, d, e, f und g Beispiele für die Struktur und Formgebung der Korona-Entladeelektroden sowie ihrer relativen Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3a, b, c, d, e, f und g Beispiele von Wellenformen einer variablen Gleichstrom-Hochspannung und/oder einer variablen, periodisch variierenden Hochspannung, die zwischen der Korona-Entladeelektrode und der Treiberelektrode (oder der Sammlerelektrode) anzulegen ist bzw. sind;
Fig. 1J ein Beispiel einer Elektrodenanordnung, in der Korona-EntladeeLektroden zusätzlich auf halbem Wege zwischen den Sammlerelektroden angeordnet sind;
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Flg. 5 eine Horizontal-Schnitt-Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung;
Fig. 6 eine Vertikal-Schnitt-Ansicht der in Fig. dargestellten Ausfuhrungsform.
Wie in den Fig. la bis Ie veranschaulicht ist, könnte die Querschnittsausbildung der kanalförmlgen Sammlerelektroden und der kanalförmigen Trägerelektroden eine U-Form, V-Form, Herzform, C-Form oder irgendeine andere Form aufweisen. In diesen Figuren ist eine Gruppe von kanalförmigen Sammlerelektroden 3 auf der Abströmseite eines durch Pfeile 1 angedeuteten Gasstromes angeordnet, wobei ihre öffnungen 2 zur Zuströmseite gerichtet sind; eine Gruppe von kanalförmigen Treiberelektroden 5, die auf der Zuströmseite des Gasstromes gegenüber den Sammlerelektroden 3 versetzt angeordnet sind, sind mit ihren Öffnungen Ί zur Abströmseite gerichtet und Korona-Entladeelektroden 8 sind je auf halbem Weg (6) zwischen benachbarten Treiberelektroden 5 angeordnet, indem sie Jeweils einer Innenfläche bzw. Innenseite 7 eines Kanales der Sammlerelektrode 3 gegenüberliegen. In Fig. la besitzen die Querschnittsausbildungen der Sammlerelektroden 3 und der Treiberelektroden 4 beide eine U-Form und an den entsprechenden Kantenteilen dieser Elektroden sind Zylinder 9 und 10 zur Verhinderung einer Konzentration eines elektrischen Feldes angebracht. In Fig. Ib sind die Querschnittsausbildungen der Sammlerelektroden 3 und der Treiberelektroden 1I genau die gleichen wie bei denen der Fig. la, während der Abstand zwischen diesen entsprechenden Elektroden kleiner ist als bei der Ausführung der Fig. la, wobei ihre vorspringenden Teile wechselseitig eng miteinander verbunden sind. In Fig. Ic besitzt die Querschnittsausbildung der Sammlerelektroden 3 eine C-Form, während die der Trei-
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berelektroden 5 eine U-Form aufweisen. In Fig. Id ist die Querchnittsausbildung der Sammlerelektroden 3 herzförmig, während die der Treiberelektroden 5 bogenförmig ist. In Fig. Ie besitzen die beiden Elektrodengruppen eine V-Form-Querschnittsausbildung.
In anderen Worten: Der hier verwendete Ausdruck "Kanalform" schließt einen kanalförmigen Aufbau ein, der irgendeine beliebige Querschnittsausbildung aufweist und mit einer öffnung an einer Seite versehen ist, wie oben beschrieben wurde. Es sei festgestellt, daß es zur Verhinderung einer Korona-Entladung (herrührend von den Kantenteilen) und somit zur Erhöhung der Funkenspannung, so hoch wie möglich, wünschenswert ist, die Kantenteile der Elektroden durch irgendeine beliebige Methode, z.B. durch die Anordnung von Zylindern 9 und 10 (wie in Fig. 1 dargestellt), abzurunden, um ein elektrisches Feld daran zu hindern, sich an den Kantenteilen zu konzentrieren.
Was die Korona-Entladeelektroden 8, die Kennzeichen dieser Erfindung sind, anbelangt, so sind diese auf halbem Wege zwischen benachbarten Treiberelektroden 5 angeordnet und zwar mit ihren Korona-Entladeteilen 11 gegenüberliegend zu den Innenflächen 7 der Samralerelektroden 3 (wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt), und während ihre Struktur und Ausbildung gemäß Fig. 1 als eine Vielzahl von Korona-Entladeteilen ausgebildet ist, die aus nadeiförmigen Vorsprüngen bestehen und mit gleichen Abständen an einem Zylinder vorgesehen sind, ist es eine Selbstverständlichkeit, daß, solange sie eine Korona-Entladung in Richtung auf die inneren Kanalflächen 7 der Sammlerelektroden 3 erzielen .können, irgendeine Struktur
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und irgendeine Ausbildung verwendet werden könnte, die z.3. allgemein eine Drahtform (Fig. 2a), eine rechteckige Drahtform (Fig. 2b), eine Stacheldrahtform (Fig. 2c), ein Draht, der mit Korona-Entladeteilen 11 bei gleichmäßigem Abstand und je mit einem nadeiförmigen Vorsprung versehen ist (Fig. 2d), ferner ein Zylinder, der mit Korona-Entladeteilen bei gleichmäßigem Abstand und je aus einem nadeiförmigen Vorsprung bestehend versehen ist (gemäß Fig. 2e), eine Messerkantenform (gemäß Fig. 2f), ein Metallstreifen mit Korona-Entladeteilen 11, die davon bei gleichmäßigem Abstand vorspringen, indem bogenförmige Aussparungen dort eingeschnitten sind (gemäß Fig. 2g), undsoweiter. Im allgemeinen werden jedoch die in den Flrr. 2d, 2e und 2g veranschaulichten Ausführungen bevorzugt, da eine Vergleichmäßigung des Koronastromes verwirklicht werden kann.
Diese Sammlerelektroden, Treiberelektroden und Koronaentladeelektroden sind isoliert voneinander und parallel zueinander angeordnet., Die Richtung dieser parallelen Elektroden könnte in irgendeiner vertikalen, horizontalen oder schrägen bzw. geneigten Richtung in einem dreidimensionalen Raum gewählt werden, und sie könnte entweder rechtwinklig oder schräg zur Gasströmung gewählt werden. Im allgemeinen ist es jedoch günstig und zweckmäßig, eine vertikale Richtung im dreidimensionalen Raum und eine lotrechte Richtung gegenüber einem Gasstrom zu wählen, da die Ausführung der Staubsammelvorrichtung kompakt und wirtschaftlich wird.
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Bezüglich des Abstandes zwischen der Korona-Entladeröhre 8 und der Treiberelektrode 1J ist es, obwohl es notwendig ist, die zwischen diese Elektroden angelegte Spannung durch Herabsetzen des Abstandes innerhalb des Bereiches zwecks Ermöglichung einer stabilen Korona-Entladung zu reduzieren, für eine Stabilisierung wünschenswert, den Abstand gleich einem Zentimeter oder mehr zu wählen; im Falle von großen Vorrichtungen ist es notwendig, den Abstand bei etwa 3 bis 5 cm im Hinblick auf eine Bearbeitungsgenauigkeit zu wählen, und im allgemeinen wird zweckmäßig der Abstand im Bereich von 1 bis 10 cm gewählt. Außerdem ist es im allgemeinen günstig, die Korona-Entladeröhre 8 in einer solchen Stellung anzuordnen, daß das spitze Ende des Korona-Entladeteiles 11 (eine Drahtfläche oder eine Messerkante selbst im Falle eines Drahtes, eines Rechteckdrahtes, einer Messerkante usw. sowie ein nadeiförmiger Vorsprung im Falle einer Elektrode, die mit nadeiförmigen Vorsprüngen versehen ist) auf derselben Ebene lokalisiert werden kann, wie die Kantenteile der Treiberelektroden 5, oder in einer Position, die auf der Zuströmseite von der genannten Ebene etwas zurückgezogen ist. Ferner ist es wünschenswert, den Abstand zwischen der Sammlerelektrode 2 und der Treiberelektrode 1J in der Weise zu wählen, daß der Abstand zwischen den entsprechenden Kantenteilen 9 und 10 nicht stark gegenüber dem Abstand zwischen diesen Kantenteilen und den entsprechenden Kanalinnenflächen differiert; der Abstand kann in einem Bereich von zwischen 1 bis 100 cm liegen.
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Die Wellenform der zwischen den Korona-Entladeelektroden und den Treiberelektroden anzulegenden Hochspannung könnte eine Gleichspannung Ede sein, wie in Pip. 3a veranschaulicht, ο der es könnte irgendeine andere beliebige periodisch variierende Wellenform mit einem Spitzenwert Ep und einer Periode T sein, z.B. eine wiederholende Impuls-Wellenform gemäß Fig. 3b, eine wechselnde sinusförmige Wellenform gemäß Fig. 3c, eine wechselnde gestörte Wellenform mit harmonischen Wellen, die eine »grundlegende sinusförmige Welle überlagern, gemäß Fig. 3d und 3e, ferner eine pulsierende Wellenform gemäß Fig. 3f sowie aus Gleichstromspannung bestehende Wellenformen, die die oben erwähnten Wellenformen überlagern, gemäß Fig. 3g: Die bei b1, c', d1, e1 und f1 dargestellten Wellenformen bestehen aus einer Gleichspannung, die die in den Fig. 3b, 3c, 3d, 3e und 3f dargestellten Wellenformen überlagern. Um jedoch eine umgekehrte Ionisation zu verhindern, die lokal durch eine Verteilung eines Ionenstromes über die innere Kanalfläche der Sammlerelektroden (so gleiphförmig wie möglich) herrührt, 1st es vorteilhaft, eine Wellenform zu verwenden, die eine scharfe Spitze in der Nähe des Punktes ihres Spitzenwertes aufweist, wie z.B. in den Fig. 3b, 3e, 3b1 und 3e'.
In einigen Fällen kann eine Gleichstrom-Korona-Entladung selbst ohne Anwendung einer Gleichhochspannung zwischen den genannten Korona-Entladeelektroden und den Treiberelektroden erzeugt werden und somit könnte in solchen Fällen die oben erwähnte variable Gleichstrom-Hochspannungsquelle weggelassen werden.
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Ferner sind in einigen Fälleriauf halbem Weg (12) zwischen den auf der Abströmseite vorgesehenen Sammlerelektroden 3 außerdem zusätzliche Korona-Entladeelektroden 13 angeordnet, die irgendeinen Aufbau und irgendeine Formgebung, wie in den Fig. 2a bis 2g veranschaulicht, aufweisen, bei gleichem Abstand und parallel zueinander sowie zu den Sammlerelektroden 3 und den Treiberelektroden 5 und isoliert von den Sammler- und Treiberelektroden angeordnet sind und deren Korona-Entladeteile 14 den Innenflächen der Kanäle der Treiberelektroden 5 auf der Zuströmseite (wie in Fipt. 4 dargestellt) gegenüberliegen. Zwischen diesen zusätzlichen Korona-Entladeelektroden 13 und den Sammlerelektroden 3 wird eine Gleichstrom-Hochspannung und/oder eine periodisch variierende Hochspannung mit irgendeiner beliebigen Wellenform (wie in Fig. 3 dargestellt) angelegt, um einen einpoligen Ionenstrom (mit einer entgegengesetzten Polarität des Ionenstromes, der von den Korona-Entladeelektroden 8 fließt), zu bilden, der in Richtung auf die Innenflächen 15 der Treiberelektroden 5 fließt, wodurch ungesammelter Staub oder evtl. wiederausgebreiteter Staub erneut aufgeladen werden kann, um gesammelt und auf den Innenflächen^ der Kanäle der Treiberelektroden 5 durch das elektrische Gleichstromfeld gesammelt und abgelagert zu werden. Aufgrund der zuvor erwähnten Ausführung kann die Leistung der erfindungsgemäßen Staubsammelvorrichtung weiter stark verbessert werden, und zwar mit nur einer leichten Steigerung der Kosten, was sich als besonders vorteilhaft auswirkt.
In der neuen elektrischen Staubsammelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung könnte auch die Abklopfrichtung bei den Treiberelektroden und den Sammlerelektroden senkrecht zu den entsprechenden Elektrodenkanälen sein, aber
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in allgemeinen ist es günstiger, die entsprechenden ElektrodenkanSle in derselben Richtung wie ihre Längsrichtung abzuklopfen, weil ein Wiederausbreiten dann verringert wird.
Während diese beschriebene, erfindungsgemäße elektrische Staubsammelvorrichtung in einer Trockentyp-Vorrichtung verwendet werden kann, ist es eine Selbstverständlichkeit, daß die Vorrichtung auch in einer Naßtyp-Vorrichtung benutzt werden kann, indem Wasserfilme auf den Oberflächen (inneren und äußeren Oberflächen) der Treiber- und Sammlerelektroden gebildet werden, und zwar durch Aufsprühen oder andere geeignete Verfahren.
Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Staubsammelvorrichtung könnten weiterhin, indem eine Staubsammelstufe aus Zusammenbautetlen gebildet werden kann, die aus Treiberelektroden, Sammlerelektroden, Korona-Entlsdeelektroden und - falls gewünscht - zusätzlichen Korona-Entladeelektroden auf der Abströmseite (auf halbem Wege zwischen den Sammlerelektroden) bestehen, die Staubsammelstufen für eine Verwendung nicht nur in einer einzigen Stufe angeordnet werden, sondern auch für mehrere Stufen entlang der Richtung des Gasstromes, und es ist eine Selbstverständlichkeit, daß die Vorrichtung für eine Verwendung in einer Art Zwitter- bzw. Kombinationsausführung ausgebildet werden kann, indem einige Stufen auf der Zuströmseite als Trockentyp und die übrigen Stufen auf der Abströmseite als Naßtyp ausgebildet sind. Außerdem könnte die oben beschriebene Staubsammelstufe auf der Afcströmseite eines bekannten Horizontal-Typs einer elektrischen Staubsammelvorrichtung angeordnet werden oder außerdem könnte diese Staubsammelstufe als Staubramrcelatschnitt eines Zweistufen-Typs eines elektrischen
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Staubsammlers benutzt werden. Es ist außerdem selbstverständlich, daß die Sammlerelektroden, die Treiberelektroden und Korona-Entladeelektroden nicht nur aus Metall konstruiert sein können, sondern auch aus irgendwelchen beliebigen Materialien, die die Beschaffenheit eines Leiters oder eines Halbleiters besitzen, wie z.B. leitendes Kunststoffmaterial oder dgl.
Im folgenden werden das charakteristische Merkmal und die charakteristische Konstruktion der erfindungsgemSßen elektrischen Staubsammelvorrichtung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben.
Fig. 5 stellt eine horizontale Schnittansicht dieser bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit einer trockenen Mehrstufentyp-Konstruktion dar, während Fig. eine vertikale Schnittansicht dieser Konstruktion ist.
In diesen Figuren bezeichnet Nummer 16 eine Einlaßöffnung für Staub enthaltendes Gas, Nummer 17 einen Hauptleitungskörper der Staubsammelvorrichtung, Nummer 18 eine Auslaßöffnung für reines Gas, Nummer 19 eine Lochplatte zur Vergleichmäßigung der Verteilung des Gasstromes, Nummer 20 einen Staubsammeltrichter, Nummer 21 eine Staubaustragsvorrichtung und Nummer 22 eine Austragsöffnung für Staub. Außerdem bezeichnen Nummer 23 eine Staubsammelstufe, die auf der Zuströmseite innerhalb des Hauptleitungskörpers 17 angeordnet ist und Nummer 2*J eine Staubsammelstufe, die auf der Abströmseite innerhalb des Hauptleitungskörpers 17 angeordnet ist.
Jede dieser Staubsarrtmelstufen besteht aus
a) kanalförmigen Sammlerelektroden 3 bzw. 31, die einen U-förmigen Querschnitt besitzen und mit Zylindern 9 bzw. 9' an ihren Kantenteilen versehen sind, wobei sie auf der
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Abströmseite in der genannten Stufe bei file ichmäßigem Abstand quer und senkrecht zu einem Gasstrom (vertikal und parallel zueinander ausgerichtet) angeordnet und mit ihren öffnungen 2 bzw. 21 zur Zuströmseite gerichtet sind;
b) kanalförmigen Treiberelektroden 5 bzw. 5S die einen U-förmigen Querschnitt sowie Zylinder 10 bzw. 10' an ihren Kantenteilen aufweisen und auf der Zuströmseite der genannten Sammlerelektroden versetzt und parallel dazu bei gleichem Abstand davon sowie mit gleichem Abstand quer und senkrecht zur Gasströmung (bei vertikaler und paralleler Ausrichtung zueinander) angeordnet sind, wobei ihre öffnungen 1I bzw. 4 · zur Abströmseite gerichtet sind;
c) Korona-Entladeelektroden 8 bzw. 8f, die auf halber Wege (6 bzw. 6') zwischen einander benachbarten Treiberelektroden 5 bzw. 5' parallel dazu und zu den Sammlerelektroden 3 bzw. 31 angeordnet sind, wobei jede Korona-Entladeelektrode 8 bzw. 8' aus einem vertikalen Zylinder besteht, der mit Korona-Entladeteilen 11 bzw. 11' versehen ist, die aus nadeiförmigen Vorsprüngen gebildet sind, welche fest an den genannten Zylindern mit gleichmäßigen Abständen (indem sie davon vorspringen) und gegenüberliegend zur Innenfläche 7 bzw. 7' des Kanales der Sammlerelektroden 3 bzw. 3' angebracht sind;
d) zusätzlichen Korona-Entladeelektroden 13 bzw. 13'» die auf halbem Wege (12 bzw. 12') zwischen einander benachbarten Sammlerelektroden 3 bzw. 3f parallel dazu und zu den Treiberelektroden 5 bzw. 5f angeordnet sind, wobei jede dieser zusätzlichen Korona-Entladeelektroden bzw. 13' aus einem vertikalen Zylinder besteht, der mit
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Korona-Entladeteilen 14 bzw. 14' versehen ist, welche aus nadeiförmigen Vorsprüngen gebildet sind, die fest an dem genannten Zylinder mit gleichen Abständen (indem sie davon vorspringen) und gegenüberliegend zu den Innenflächen 15 bzw. 15' der Kanäle der Treiberelektroden 5 bzw. 5' angebracht sind.
Die Treiberelektroden 5 bzw. 5' werden fest vom Hauptleitungskörper 17 über Streben 25 bzw. 25' gehaltert, und sie sind über diesen Hauptleitungskörper 17 mit Erde verbunden. Die Sammlerelektroden 3 bzw. 3' werden durch horizontale Träger 28 bzw. 28' gehaltert, die ihrerseits fest über Streben 27, 27' gehaltert sind, welche durch Isolatoren 26 bzw. 26· isolierend gehaltert werden und mit Bezug auf die erwähnten geerdeten Treiberelektroden 5 bzw. 5' an eine positive Gleichstrom-Hochspannung, die gerade niedriger ist als die Spannung zur Erzeugung einer Funkenentladung, angelegt sind, indem diese an eine positive variable Gleichstrom-Hochspannungsquelle 32 über eine Anschlußklemme 31 über Leiter 29, 29' und 30 angeschlossen sind. Die Korona-Entladeelektroden 8 und 8' werden durch horizontale Stangen 35 bzw. 25' gehaltert, die ihrerseits über Streben 34 bzw. 34' gehaltert sind, die durch Isolatoren 33 bzw. 33' isoliert getragen werden und durch Leiter 36, 36' und 37 sowie eine Anschlußklemme 38 an eine Ausgangsklemme 43 einer variablen (periodisch variierend) Hochspannungsquelle 42 angeschlossen sind, die eine positiv variable Gleichstrom-Vorspannungsquelle 39 und einen Impulstransformator 1Jl, der mit der Spannungsquelle 39 in Serie geschaltet ist, umfaßt, wobei der Impulstransformator 1Il auf seiner Primärseite an eine Ausgangsspannuhg einer Spannungsquelle 40 zur Erzeugung einer gestörten Wechsel-
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spannung angelegt ist, deren Spitzenwert und/oder Periode variabel sind, wie in Pig. 3e dargestellt ist, wodurch die Korona-Entladeelektroden 8 und 8' an eine periodisch variierende Hochspannung angelegt werden können, deren Spitzenwert und/oder Periode variabel sind, wie bei e1 in Fig. 3g veranschaulicht ist. Außerdem werden die zusätzlichen Korona-Entladeelektroden 13 bzw. 13' durch horizontale Stangen 46 bzw. 46' getragen, die ihrerseits fest über Streben 45 bzw. 45* gehaltert werden, welche durch Isolatoren 44 bzw. 44' isoliert gehaltert sind und durch Leiter 47, 47' und 4.8 sowie eine Anschlußklemme 49 an eine Aus gangs klemme 54 eJlner variablen (periodisch variierend) Hochspannungsquelle 53 angeschlossen sind, die mit der Ausgangsseite der positiven Gleichstrom-Hochspannunprsquelle 32 in Serie geschaltet ist und eine negative variable Gleichstrom-Vorspannungsquelle 50 und einen Impulstransformator 52 umfaßt, der mit der Spannungsquelle 50 in Serie geschaltet ist, wobei dieser Impulstransformator 52 auf seiner Primärseite an eine Ausgangsspannung einer Spannungsquelle 51 zur Erzeugung einer verzerrten Wechselspannung angelegt ist, deren Spitzenwert und/oder Periode entsprechend Fig. 3e variabel sind, wodurch die zusätzlichen Korona-Entladeelektroden 13 und 13' an eine periodisch variierende Hochspannung angelegt werden können, deren Spitzenwert und/oder Perlode variabel sind und die eine Wellenform besitzt, die durch Umkehrung der Wellenform gebildet ist, wie bei e* in Fig. 3g mit Bezug auf die Zeitachse (horizontale Abszisse) veranschaulicht ist.
Infolgedessen werden zwischen den Treiberelektroden 5 bzw. 5' und den Sammlerelektroden 3 bzw. 3' starke elektrische Felder errichtet, die eine Feldstärke besitzen, die gerade niedriger als die zur Erzeugung einer
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Funkenentladung ist, wobei letztere als positive Elektroden und die zuerst genannten als negative Elektroden wirken, ein sich wiederholender, impulsförmiger negativer Ionenstrom, der durch eine periodische, impulsive, negative Korona-Entladung bewirkt wird, von den genannten Korona-Entladeelektroden 8 bzw. 8' in Richtung auf die Innenflächen 7 bzw. 7' der Kanäle der Sammlerelektroden 3 bzw. 3' fließt und ein sich wiederholender, impulsförrciger positiver Ionenstrom, der durch eine periodische, impulsive, positive Korona-Entladung bewirkt wird, von den erwähnten zusätzlichen Korona-Entladeelektroden 13 bzw. 13' in Richtung auf die Innenflächen 15 bzw. 15' der Kanäle der Treiberelektroden 5 bzw. 51 fließt. Die Größen dieser negativen und positiven Ionenströme können dann von Null bis zu Maximalwerten gesteuert variiert werden, indem die Spannungswerte der genannten Gleichstrom-Vorspannungsquellen 39 und 50 und die Ausgangsspannungs-Spitzenwerte und -Frequenzen der erwähnten verzerrten Wechselspannungsquellen 1JO und 51 gesteuert werden, wodurch dann die negative Ionenstromdichte auf den Innenflächen 7 bzw. 71 und die positive Ionenstromdichte auf den Innenflächen 15 bzw. 15' frei reguliert werden können.
Während des Betriebes gelangt staubhaltiges Gas, das in den Hauptleitungskörper 17 durch die Einlaßöffnung eingeführt wird, nachdem es durch die Lochplatte 19 in seiner Strömungsgeschwindigkeitsverteilung vergleichmäßigt ist, durch die Zwischenwege bzw. Zwischenräume 6 zwischen den Treiberelektroden 5 in die Staubsammelstufe 23 auf der Zuströmseite; es wird dann zu den Kanalinnenflächen 7 der Sammlerelektroden 3 gerichtet, während
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es in zusammengezogene bzw. eingeengte Ströme zusammenfließt, und, nachdem die zusammengeflossenen Ströme an den Innenflächen 7 umgekehrt werden und die NShe der Kanalinnenflächen 15 der Treiberelektroden 5 passiert haben, strömen sie weiter zur Abströmseite durch die Zwischenräume 12 zwischen den Sammlerelektroden 3, und sie gelangen dann zur Staubsammelstufe 26 auf der Abströmseite. Während des zuvor erwähnten Vorganges werden die im Gas enthaltenen Staubteilchen einem Zusammentreffen mit dem sich wiederholenden impulsiven Ionenstrom unter der Wirkung des starken elektrischen Feldes ausgesetzt, die gerade niedriger 1st als die zur Erzeugung einer Funkenentladung auf der Strecke von dem erwähnten Zwischenraum 6 in Richtung auf die Innenfläche 7, und dadurch werden sie bis zu einem maximalen Ausmaß negativ geladen, wobei diese aufgeladenen Staubteilchen äußerst wirksam auf die genannten Innenflächen 7 getrieben, gesammelt und abgelagert werden, und zwar unter der Wirkung, die sich sowohl aus der maximalen Coulomb'sehen Kraft als auch aus der konvergierenden Kraft ergibt, die durch den erwähnten zusammengezogenen bzw. verengten Strom bewirkt wird. Ein kleiner Anteil von Staubteilchen, die dabei durchgesickert sind, sowie wiederausgebreitete Staubteilchen werden nun positiv bis zu einem maximalen Ausmaß durch den sich wiederholenden, Impulsiven,positiven Ionenstrom auf der Zuströmseite der Zwischenräume 12 unter der Wirkung des starken elektrischen Feldes aufgeladen, die gerade geringer 1st als die für die Erzeugung einer Funkenentladung; die wiederaufgeladenen Staubteilchen werden dann äußerst wirkungsvoll gesammelt, abgelagert und angehäuft auf den Innenflächen 15» und zwar unter der Wirkung der maximalen Coulomb'sehen Kraft. Da die oben erwähnte negative lonenstromdichte ebenso wie die positive Ionenstromdichte in diesem Falle frei gesteuert werden können, so daß die Relation id χ yd <^ Eds in der angehäuften Staub-
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schicht stets aufrechterhalten werden kann, ungeachtet des spezifischen elektrischen Widerstandes * d der Staubschicht, kann eine Erzeugung des umgekehrten Ionisationsphänomens vollständig verhindert und die elektrische Anhaftkraft kann wirksam auf die Staubschicht ausgeübt werden. Somit kann die Erzeugung eines Wiederausbreitens von Staub auf ein Minimum herabgedrückt werden, und die Staubschicht kann wirksam anwachsen. Wenn die Treiberelektroden 5 und die Sammlerelektroden 3 durch nicht veranschaulichte Abklopfeinrichtungen abgeklopft werden, dann ist es außerdem möglich, die Staubschichten entlang der Kanalinnenflächen 7 und 15, die gegenüber dem Gasstrom geschützt sind, in den Trichter 20 unter diesen Elektroden fallen, ohne daß überhaupt ein Wiederausbreiten bewirkt wird. Da die Betriebsweise und Wirkung der Staubsammelstufe 2H auf der Abströmseite genau die gleichen sind, kann eine weitere Erläuterung dieser Staubsammelstufe 24 entfallen. Auf diese Weise kann das Sammeln bzw. Abscheiden von Staub äußerst wirkungsvoll erzielt werden, ungeachtet der Beschaffenheit des Staubes. Das gereinigte Gas wird durch die Auslaßöffnung 18 in einen Schornstein oder dgl. abgeführt, und der im Trichter 20 angesammelte Staub wird durch die Austragsöffnung 22 mittels der Staubaustragsvorrichtung 21 nach außen ausgetragen.
Durch die oben beschriebene Ausführungsform wurde ein Beispiel für die Anwendung eines sich wiederholenden impulsiven Ionenstromes dargelegt. Solch ein Ionenstrom resultiert insbesondere in einer gleichförmigen Verteilung, so daß selbst im Falle eines hohen elektrischen Widerstandes des Staubes eine umgekehrte Ionisation, die von einer lokalen Konzentration eines Stromes herrührt, nicht erzeugt wird, und in dieser Hinsicht ist ein solcher Ionenstrom für
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die Sammlung von Staub geeignet, der einen hohen Widerstand aufweist. Selbst in dem Falle, daß die Staubteilchen extrem fein sind, die enthaltene Staubkonzentration hoch und ein Stromunterdrückungseffekt (Korona-Löscheffekt) beträchtlich ist, dann existiert ferner ein Effekt, durch den es möglich ist, einen ausreichenden Ionenstrom passieren zu lassen, so daß ein ausgezeichneter Staubsairmeleffekt erreicht werden kann. Daher ist die vorliegende Erfindung für solche Fälle anwendbar, wo Kleinstteilchen mit einer hohen Konzentration eingeführt werden. Im Falle von Staub mit einem verhältnismäßig niedrigen elektrischen Widerstand ist es eher vorzuziehen, eine Gleichspannung an die Korona-Entladeelektroden anzulegen, um einen intensiven Ionenstrom fließen zu lassen und um dadurch eine elektrische Anhaftkraft sich selbst zu einem maximalen Ausmaß frei werden zu lassen.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    [l.) Elektrische Staubsammelvorrichtung, gekennzeichnet durch
    - eine Anzahl von kanalförmigen Sammlerelektroden, die mit gleichmäßigem Abstand und parallel zueinander entlang einer Ebene, die quer zur Gasströmung innerhalb eines Hauptleitungskörpers liegt, angeordnet und mit ihren öffnungen zu einer Zuströmseite ausgerichtet sind;
    - eine Anzahl von kanalförmigen Treibereleketroden, die zuströmseitig von den Sammlereleketroden mit gleichmäßigem Abstand entlang einer Ebene, die quer zur Gasströmung innerhalb des Hauptleitungskörpers liegt, versetzt zu dsn entsprechenden Sammlerelektroden, parallel zueinander und zu den Sammlerelektroden sowie isoliert von diesen Sammlerelektroden angeordnet und mit ihren öffnungen zu einer Abströmseite gerichtet sind;
    - eine Anzahl von Korona-Entladeelektroden, die auf halbem Wege zwischen benachbarten Treibereleektroden parallel dazu und gegenüber den Innenflächen der öffnungen der Sammlerelektroden sowie parallel dazu und sowohl von den Treiberelektroden als auch von den Sammlerelektroden isoliert angeordnet sind; und
    - eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichstrom-Hochspannung zwischen den Treiberelektroden und den Sammlerelektroden.
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    2. Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korona-Entladeelektroden und die Treiberelektroden an entsprechende Anschlußklemmen einer variablen Gleichstrom-Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichstrom-Hochspannung angeschlossen sind, die einen variablen Spannungswert zwischen diesen Korona-Entladeelektroden und Treiberelektroden aufweist.
    3· Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korona-Entladeelektroden und die Treibereleektroden an entsprechende Anschlußklemmen einer variablen, periodisch variierenden, Hochspannungsqutflle zum Anlegen einer periodisch variierenden Hochspannung; angeschlossen sind, deren Spitzenwert und/oder Periode zwischen diesen Korona-Entladeelektroden und Treiberelektroden variabel sind.
    k. Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korona-Entladeelektroden und die Treiberelektroden an entsprechende Anschlußklemmen einer variablen Hochspannungsquelle angeschlossen sind, zum Anlegen einer periodisch variierenden Hochspannung, deren Spitzenwert und/oder Periode variabel sind, und einer Gleichstrom-Hochspannung mit einem die vorherige Spannung überlappenden, variablen Spannungswert zwischen den genannten Korona-Entladung- und Treiberelektroden.
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    Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von zusätzlichen Korona-Entladeelektroden vorgesehen ist, die auf halbem Wege zwischen einander benachbarten Sammlerelektroden und parallel dazu sowie gegenüber den Innenflächen der öffnungen der genannten Treiberelektroden und parallel dazu angeordnet sind, wobei sie sowohl von den Treiber- und Sammlerelektroden als auch von den zuerst genannten Korona-Entladeelektroden isoliert sind.
    Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese zusätzlichen Korona-Entladeelektroden und die Sammlerelektroden an entsprechende Anschlußklemmen einer variablen Gleichstrom-Hochspannungsquelle zum Anlegen einer Gleichstrom-Hochspannung angeschlossen sind, die einen variablen Spannungswert zwischen den zusätzlichen Korona-Entladeelektroden und den Sammlerelektroden aufweist.
    Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Korona-Entladeelektroden und die Sammlerelektroden an entsprechende Anschlußklemmen einer variablen, periodisch variierenden, Hochspannungsquelle, deren Spitzenwert und/oder Periode variabel sind, zwischen den zusätzlichen Korona-Entladeelektroden und den Sammlerelektroden angeschlossen sind, und daß eine Abklopfvorrichtung zur Anwendung einer mechanischen Schlagwirkung zumindest bei den genannten Sammler- und Treiberelektroden vorgesehen ist.
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    -γ*· ■■
    - 25 -
    8. Elektrische Staubsammelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Korona-Entladeelektroden und die Sammlerelektroden angeschlossen sind an entsprechende Anschlußklemmen einer variablen Hochspannungsquelle zum Anlegen einer periodisch variierenden Hochspannung, deren Spitzenwert und/oder Periode variabel sind, und einer Gleichstrom-Hochspannung mit einem,die erstgenannte Spannung überlagernden, variablen Spannungswert zwischen den genannten zusätzlichen Korona-Entladeelektroden und den Sammlerelektroden.
    9. Elektrische Staubsammelvorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Staubsammelstufen vorgesehen ist, von denen jede aus den genannten Sammler-, Treiber-, Korona-Entlade- und zusätzlichen Korona-Entladeelektroden besteht.
    10. Elektrische Staubsammelvorrichtung, mit einer Einlaßöffnung für staubhaltiges Gas am einen Ende eines eine Leitung bildenden Hauptkörpers der Vorrichtung und einer Auslaßöffnung für reines Gas am anderen Ende der genannten Leitung, ferner mit einer Anzahl von kanalförmigen Sammlerelektroden, die mit gleichem Abstand und parallel zueinander entlang einer Ebene, die quer zur Gasströmung innerhalb der Leitung liegt, angeordnet und mit ihren öffnungen zu einer Zuströmseite gerichtet sind, außerdem mit einer Anzahl von kanalförmigen Treiberelektroden, die zuströmseitig von den Sammlerelektroden in versetzter Lage zu den Sammlerelektroden angeordnet und mit ihren öffnungen zu einer Abströmseite gerichtet sind, sowie mit einer
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    Gleichstrom-Hochspannunprsquelle, die zwischen den Treiberelektroden und den Sammlerelektroden angeschlossen ist, gekennzeichnet durch
    a) eine Anzahl von Korona-Entladeelektroden, die auf halbem Wege zwischen einander benachbarten Treiberelektroden in solchen Stellungen angeordnet
    sind, daß sie den Öffnungen der Sammlerelektroden gegenüberliegen,
    b) eine variable Gleichstrom-Hochspannunsrsquelle und/ oder eine variable, periodisch variierende, Hochspannungsquelle, die zwischen den Korona-Entladeelektroden und den Treiberelektroden angeschlossen ist bzw. sind, und
    c) eine Abklopfvorrichtung, die in der Nähe der Sammler- und Treiberelektroden angeordnet ist.
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