DE2823971A1 - Staubabscheider - Google Patents

Description

Arvi Artama, Tampere, Finnland

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Staubabscheider nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1,

Elektrostatische Staubabscheider werden zürn Abscheiden von Luftunreinheiten, zur Reinigung und Trennung der Gase und zum Abscheiden der Stoff teilchen von Gasen eingesetzt., Die bisher bekannten Geräte arbeiten hauptsächlich nach folgendem Prinzip; Der Stoff, z.B. Luft, der gereinigt werden soll, wird durch einen Raum geführt, in dem Entladungselektroden und Sammelscheiben eingebaut sind ο Zwischen den Entia.dungselektroden und Sammelscheiben herrscht

r.oijft—Spknriung, ^aß in den Entladungselektroden eine Koronaentladung und gieicri2Sirt4g_zj4schen den Elektroden ein elektrostatisches Feld entsteht„ "ZtJs^Erzeugung einer

negativen Korona und Ionisation sollte die .SgajrinuAC[_;aBl·- -*—^="ΐχ^- besten negativ sein- In der Koronaentladung entwickeln sich sowohl- positive als auch negative—Ionen ο Die positiven Ionen bleiben negativ geladen in der Entladungselektrode, während die negativen Ionen den Kraftlinien entlang in dem elektrostatischen Feld in die geerdeten Sammelscheiben fließen» Die Teilchen, die von dem Stoff abgeschieden werden sollen, werden von den negativen Ionen mitgenommen, geladen und auf die Sammelscheiben geführt* Der gereinigte Stoff, ZoBo Luft oder anderes Gas verläßt das Gerät und ist wieder verwendbar. —:/""■"■"■ —

Die Sammelscheiben werden in den bisher bekannten-Geräten in " bestimmten Zeitabständen gereinigt/- damit die Fremdkörper entfernt werden können» S±e""~werden meistens mit Wasserstrahl gereinigt, in einigen Fällen wird sogar ein Schwingungsgerät verwendet, damit die Fremdkörper sich besser entfernen lassen. Der Nachteil bei diesen Geräten ist eben die umständliche Reinigung der Sammelscheiben„ Die Teilchen haften fest

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und es ist sehr schwer sie zu entfernen= Die Reinigungsmechanismen sind relativ teuer und aus dem Grund sind diese Geräte nur als große Einheiten für große Klima- und Staubabscheidereinrichtungen geeignet»

Die trockenen elektrostatischen Staubabscheider haben sich als nicht besonders leistungsfähig erwiesen und sind, was die Reinigungsfähigkeit betrifft, schlecht» Außerdem besteht eine Brand- und Explosionsgefahr, da der angesammelte Staub unter bestimmten Umständen Feuer fangen kann, und das Feuer sich leicht wegen staubiger Umgebung verbreiten kann, aus dem Grund können und dürfen diese Geräte nicht ZcBo in der Industrie verwendet werden» Die Entfernung des im Gerät angesammtelten Staubes kann sehr schwer sein»

Es gibt auch solche feuchte elektrostatische Staubabscheider, in denen durch die Koronaentladungselektroden und das elektrostatische Feld außer dem zu reinigenden Gas noch ein feiner Flüssigkeitsstrahl geführt wird. Dabei werden die kleinen Flüssigkeitsteilchen ionisiert, und sie nehmen die sich im Gas befindenden Fremdkörper mit sich in die Sammelscheiben , Die Konstruktion dieser feuchten elektrostatischen Staubabscheider ist ziemlich schwer und sie werden teuer im Gebrauch„ Sie kommen nur in großen Anlagen in Frage ο

Der Zweck dieser Erfindung ist es, einen effektiven und einfach konstruierten feuchten elektrostatischen Staubabscheider herzustellen, der sowohl als eine kleine als auch als eine große Einheit z.B. für die Staubabscheidung in Wohnungen und Industrieanlagen eingesetzt werden kann_u

Weiterhin wird bezweckt, daß der Energieverbrauch des Gerätes möglichst gering bleibt, daß eine laufende Spülung vorliegt und daß die Wartung und der Wechsel der Teile einfach ist,.

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Es ist in erster Linie kennzeichnend für diese Erfindung, daß die Elektroden in dem Durchflußraum so hinter- und nebeneinander angeordnet sind, daß sich mehrere aufeinanderfolgende elektrostatische Felder bilden, durch die das Durchfließen des Stoffes erfolgt» Dabei sind die Elektroden, die am einen Pol der Spannungsquelle angeschlossen sind, hauptsächlich fadenförmig und die am anderen Pol angeschlossenen Elektroden scheibenförmig, damit die elektrostatischen Felder nicht homogen werden„ Gleichzeitig ist die angewandte Spannung so eingestellt, daß keine Koronaentladung entsteht, sondern es wird durch das genannte elektrostatische Feld erreicht, daß die verschiedenen Ladungen der vom Stoff abzuscheidenden Teilchen sich voneinander trennen und die Teilchen Elektrodipole bilden» Diese bewegen sich in Richtung der Elektrode, wo die Spannung des Feldes größer ist* Die genannten fadenförmigen Elektroden sind so eingeordnet, daß sie mit Hilfe des Flüssigkeitsstrahls, der Jen ^ Elektroden entlang fließt, die zukomm^nden^SiraTib^eJLlchenmit sich spülen»

Mit der hier-gekennzeichneten Erfindung wird die Konstruktion des Staubabscheiders einfach j-lsiaiungjsfähig, sicher im Gebrauch und leicht zu warten» Der Energieverbrauch bleibt auch relativ gering« -— -~~ __—-—-_

Im Folgenden werden einige KonstrXTktioTTSmog^irchk-eitgn^ und Einzelheiten eingehender erläutert, wobei jeweils auf die "⁵^ beiliegenden Zeichnungen hingewiesen wird.. Es zeigen;

Fig» 1 Ein Schema des Grundprinzips des Gerätes,

Fig„ 2 ein schematisches Querschnittsbild des Gerätes in Seitenansicht,

Fig« 3 eine Elektrode (positiv) von vorn gesehen sowie vergrößert,

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Fig«, 4 dieselbe Elektrode in Seitenansicht,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie a-A von Fig. 1, wobei die negative Elektrodenscheibe zu sehen ist,

Fig= 6 eine günstige Konstruktionsform der Elektrodenscheibe als vergrößerte Teilzeichnung,

Fig_u 7 eine andere Konstruktionsmöglichkeit in Seitenansicht, teilweise in aufgebrochener Schnittdarstellung,

Fig» 8 das Gerät von vorn,

Fig. 9 eine Elektrodeneinheit des Gerätes von Fig. 7,

Fig. Io dieselbe Einheit in Seitenansicht sowie im Querschnitt,

Fig. 11 eine Elektrodeneinheit von anderem Typ, Fig. 12 dieselbe Einheit in Seitenansicht.

Das Prinzip des elektrostatischen Staubabscheiders wird anschaulich in Fig. 1 dargestellt, wobei A und B Querschnitte der Elektroden sind. A ist eine scheibenförmige negative Elektrode und B eine faden- oder stabförmige, positive Elektrode. An den Elektroden ist eine relativ große Spannung von einigen Kilovolt angeschlossen, wobei zwischen den Elektroden ein elektrostatisches Feld entsteht., Wenn das Teilchen C durch einen Luftstrom in dieses Feld gerät, entsteht ein elektrischer Dipol, und das Teilchen fängt an, sich in die Richtung zu bewegen, wo die Stärke des Feldes am größten ist, also in diesem Fall in die Richtung des Fadens B. Weil bei der Erfindung ein Wasserstrahl oder eine schwache Strömung den Faden bil-

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det, nimmt sie das Teilchen mit sich«. Bei der Erfindung wird also die Luft nicht ionisiert, um das abzuscheidende Teilchen mit Strom zu laden» Es entsteht keine Entladung.

Ein die Erfindung beinhaltendes Gerät besteht aus einem Grundgehäuse (Fig« 2-6)„ Der Querschnitt hat die Form eines Quadrates oder eines Rechtecks» Der obere Teil 2 des Gehäuses ist offen und kann mit einem schließbaren Deckel versehen werden, um die Kontrollen und die Wartung zu erleichtern« Die beiden Enden sind auch offen» An der einen Öffnung 3 ist ein Luftfilter 4 eingebaut, dessen Konstruktion bekannt ist, und an der anderen Öffnung 5 wiederum ein Gebläse 6, das den Luftstrom durch den Staubabscheider erzeugt- In den Öffnungen kann natürlich auch ein passendes Gitter oder ein Rost eingebaut werden, die den Luftstrom nicht hindern, aber die inneren Teile schützen und während der Wartung geöffnet werden können. Das Grundgehäuse wird am besten aus einem zweckmäßigen Kunststoffmaterial hergestellt, damit die elektrischen Isolationsarbeiten erleichtert werden» Im unteren Teil des Gehäuses befindet sich ein Flüssigkeitsbecken 7, und unter dem &cden sind Beine 8 vorgesehen»

Im Grundgehäuse, im Mittelraum 9 sind in der Erfindung hintereinander abwechselnd negative und positive Elektroden 10 und l'i vorgesehen» Die positiven Elektroden 10 (Fig» 3 und 4) bilden den Rahmen 12, in dessen Oberteil sich eine Flüssigkeitsrinne befindet» Am Rinnenboden 13 sind kleine Abflußöffnungen 14 nebeneinander angeordnet und durch die Öffnungen sind dünne Fäden gezogen, deren Oberteil an der Stange in der Rinnenmitte und deren Unterteil unten am Rahmen 12 befestigt ist. Die Fäden 15 sollen den Flüssigkeitsstrom steuern» Den Faden entlang fließt das Wasser oder eine andere Flüssigkeit» Öl eignet sich deshalb gut, weil es leichter zu isolieren ist„ In dem Fall sollte

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der Faden aus leitendem Material sein z,B. aus Metall« In der Mitte des Elektrodenrahmens ist ein Überlaufrohr 17 vorgesehen, das ein Überfüllen der Rinne verhindert." Di'e Rinnen der verschiedenen Elektroden sind mit dem Verbindungsrohr 18 verbunden, so daß das Flussigkeitsniveau in allen Rinnen gleich bleibt« In der Innenfläche des Grundrahmens im Gerät können die Leitungen, in die die Elektroden eingeführt werden, das Einsetzen der Elektrode erleichtern= Die Zwischenscheiben l9 trennen die Elektroden voneinander und stützen sie, Die Elektroden sind jedoch elektrisch miteinander verbunden, z,B„ mit Hilfe eines Verbindungsrohres 18, das Elektrizität leiten kann. Der Unterteil der Elektroden 10 bleibt im Flüssigkeitsbecken 7 unterhalb des Flüssigkeitsniveaus « In der Anlage ist eine Pumpe 20 eingebaut, die, wenn das Gerät läuft, die Flüssigkeit von dem Becken 7 in die Rinnen 13 pumpt, von denen aus sie weiter ständig den Faden 15 entlang niederfließt- An dem Beckenboden ist das Filter 21 vorgesehen, das die Fremdkörper in der Flüssigkeit filtert= Es muß natürlich möglich sein, das Filter auszuwechseln oder zu reinigen«

Die negativen Elektroden L. wiederum sind, was ihre Form betrifft einer Metallnetzscheibe (Fig= 5 und 6) oder einer feinen Zellenscheibe ähnlich, damit der Luftstrom durchfließen kann» Die Scheiben Il können auch ohne Löcher sein, wenn sie die gleiche Richtung wie der Luftzug haben« Die Scheiben 11 können mit einem Material, das Elektrizität isoliert, überzogen werden, damit Elektroentladungen zwischen den Elektroden verhindert werden» Sie sind auch günstig an den Leitungen der Gehäusewände eingelegt, die eine solche Sperre haben, daß sie nicht bis zum Flüssigkeitsniveau des Beckens reichen» In dem Becken sind für diese Elektroden quergestellte Zwischenwände angeordnet, die das Becken jedoch nicht in vollkommen getrennte Fächer teilen«

Um das Gerät in Betrieb zu setzen, werden die Pole der 4-Kilo-

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watt Spannungsquelle 22 mit den Elektroden verbunden, und die Pumpe und das Gebläse werden gestartet= Wenn die Elektroden unter Spannung stehen und die Luft, die zu reinigen ist, durch das Gerät bläst, werden die verschiedenen Stromladungen der kleinen Staub- und anderen Teilchen getrennt und Elektrodipole erzeugt= Dabei geraten die Teilchen zu den Fadenelektroden, die der Flüssigkeitsstrom gebildet hat, und die Luft wird effektiv gereinigt, weil der Strom die Teilchen mit sich nimmt=

Die Pole der Spannungsquelle können miteinander vertauscht werden; darüber hinaus kann eine der Elektroden, z.B. im Flüssigkeitsstrom, geerdet werden= Die Bewegungsrichtung der Teilchen bleibt trotzdem unverändert, verläuft also auf die fadenförmige Elektrode zu=

Das normale Leitungswasser kann verwendet werden, da das Wasser immer so viele Salze enthält, daß das Wasser eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit hat= Man kann natürlich auch andere Flüssigkeiten verwenden. Wenn die Flüssigkeit isolierend ist, muß der Leitfaden aus einem leitfähioen Material sein=

In den Abbildungen 7-12 wird eine Konstruktionsmöglichkeit der Erfindung dargestellt= Das Gerät hat z = B. ein Kunststoffgehäuse 30= An der vorderen Gehäusewand 31 ist eine Öffnung vorgesehen, durch die die Luft oder das Gas ins G^ejc"ät eingeführt wird ο An der Öffnung ist ein Gebläse 33 angebracht, das die Luft durch die elektrostatische Batterie 34 durchbläst, wobei die Luft aus der Öffnung 35 herausgeblasen wird= Im Unterteil des Gerätes befindet sich ein Spülwasserbecken 36, in das das Wasser von Elementen mit den Schinutzteilchen fließto Am Becken ist auch eine Pumpe 37 mit antrieb und Filtere Das Filter sammelt die Schmutzteilchen, und die Pumpe pumpt das Wasser durch die Rohrleitung 38 zurück in die

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Elemente» Für diesen Zweck genügt eine Pumpe von geringer Leistung, denn der Wasserverbrauch ist nicht sehr groß» Zum Gerät gehört noch eine Spannungsquelle, wie z.B. ein Spannungstransformator 39, der dit. Netzspannung auf eine 4 Kilovolt-Betriebsspannung transformiert=

In der hier dargestellten Konstruktionsmöglichkeit sind die Elektrodenelemente in einem am besten aus Kunststoff bestehenden rechteckigen Rahmen 40 angeordnet« Der Rahmen besteht aus vertikalen Nebenleisten 41, rinnenförmigen Ober- und Unterteilen 42, die sich im oberen Teil nach oben und im unteren Teil nach unten öffnen„ Zu den Ober- und Unterteilen gehören noch Stützscheiben 43, die den Bau stützen» Am Boden der rinnenförmigen Teile 42 befindet sich eine Menge gleichmäßig verteilter Öffnungen 44, durch die ein passender Metalldraht oder fadenförmige Elektroden 45 zwischen den Rinnen eingespannt sind» Die Elektroden sind an dem Rahmen so befestigt, daß zwischen den Fäden und genannten Öffnungen ein Schlitz bleibt, durch den das Wasser den Faden entlang nach unten fließen kann und v/eiter in das Becken 36« Außer den fadenförmigen Elektroden ist am Rahmen 40 noch eine Elektrode 46 aus Metallnetz befestigt, die ähnlich funktioniert, wie oben erklärt„Die Elektrode sollte am besten mit Kunststoff bezogen werden=

Die oberen rinnenförmigen Rahmenteile 42 dienen als Flüssigkeitskanäle, von denen das Wasser zu den Fäden geleitet wird. Auf der einen Rinnenseite 42 befindet sich in der Mitte ein nach außen und unten gebogener Abflußrand 47, durch den das in der Rinne versammelte, überflüssige Wasser weiter in die nächste Rinne auf unterer Ebene einfließen kann und von dort in die nächste Rinne usw, bis das Wasser schließlich aus der letzten Rinne in die Rinne 48 fließt und von dort in das Becken.

Die unterste Rinne des Rahmens hat den gleichen Nocken 47 wie

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die oberste Rinne. Damit wird erreicht, daß der Nocken das nebenliegende Element stützt und die hintereinander angesetzten Elemente eine einheitliche, etwas schräge Reihe bilden. An den Gehäusewänden können natürlich noch passende Stützgestelle eingebaut sein, z.6. Leisten oder dergleichen, die die Elemente stützen«

In einer Konstruktionsmöglichkeit (Abb_o 10 und Ii) kann die Scheibenelektrode des Elements auch aus einer Serie von Scheibenblättern 49 bestehen, die miteinander verbunden sind und zwischen den genannten fadenförmigen Elektroden angesetzt werden=

Die zwei letzteren Konstruktionsmöglichkeiten sind in dem Sinne vorteilhaft, daß das Auswechseln, Reinigen und Warten leicht sind« Der Einsatz von Elementen dieser Art ermöglicht, daß aus denselben Teilen Staubabscheider verschiedener Größe zusammengebaut werden können, in denen mehrere Elemente hinter- oder auch nebeneinander eingesetzt werden können, Die Schaltung der Elektroden an den entsprechenden Polen ist mit Hilfe der Leitungen leicht durchzuführen.

Es ist selbstverständlich, daß die Luft auch schräg durch die Elemente durchgeführt werden kann, indem die Konstruktion entsprechend verändert wird»

Das Gerät kann auch sonst im Rahmen der Erfindung auf verschiedene Weise konstruiert werden«

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Claims (1)

1. fa»#nfcmw*lT
   Dr. Helmut Spofh

   1200 Rosunhfiiii/Obfc. 77 P 2?

   Max-Jowj-Plalz 6

   Arvi Artama, Laukontori 4 C 30, SF-332OO Tampere 20,

   Finnland

   Staubabscheider

   Patentansprüche

   1» Feuchter elektrostatischer Staubabscheider, in dem das zu reinigende Gas durch ein Elektrodenpaar unter Spannung geführt wird, indem der eine Pol der Spannungsquelle an der einen Elektrode und der andere Pol an der anderen Elektrode angeschlossen ist, so daß ein elektrostatisches Feld entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in der Durchlaßrichtung hinter- und nebeneinander so eingebaut sind, daß sich mehrere elektrostatische Felder hinter- und nebeneinander bilden, wobei die einen Elektroden fadenförmig sind, die anderen hauptsächlich scheibenförmig, damit die elektrostatischen Felder nicht homogen werden, während die Spannung so eingestellt ist, daß keine Koronaentladung entsteht, sondern durch das oben genannte elektrostatische Feld verursacht wird, daß die verschiedenen Ladungen der Teilchen, die abzuscheiden sind, getrennt werden, und wobei sich die Teilchen in Elektrodipole verwandeln und sich in die Richtung der Elektrode bewegen, wo die Feldspannung größer ist, also in die Richtung der fadenförmigen Elektroden (15), die der Flüssigkeitsstrahl im Gerät bildet, wobei die Staubteilchen vom Strom weggespült werden»

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   ORIGINAL INSPECTED

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   2. Staubabscheider nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der DurchfLußstrom, der in die Elektrode eingeführt wird von einem Faden (15, 45) gesteuert wird, der an dem Gestell (12, 40) befestigt ist»

   3. Staubabscheider nach den Patentansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (10, 40) aus mehreren Fäden (15,45) bestehen, die nebeneinander an dem Gestell (12, 40) angeordnet sind»

   4. Staubabscheider nach den Patentansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Oberteil des Elektrodengestells sich eine Flüssigkeitsrinne (13, 42) befindet oder eine entsprechende Einrichtung, durch deren Bodenlöcher (14, 44) die Fäden (15, 45) zum Unterteil des Rahmens geführt werden und durch die die Flüssigkeit den Faden entlang fließt.

   5ο Staubabscheider nach den Patentansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mehreren hinter- und nebeneinander geordneten Elektrodenpaaren besteht, von denen die einen fadenförmige Elektroden sind (15, 45) und die anderen scheibenförmig (11, 46), wobei die beiden Elektrodengruppen am entsprechenden Pol der Spannungsquelle angeschlossen sind, damit ein elektrostatisches Feld zwischen den Elektroden entsteht«

   6. Staubabscheider nach den Patentansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in dem Grundgehäuse angeordnet sind, an dessen Enden sich die Durchflußöffnungen für Luft (3,4,32,35) befinden, wobei sich am Boden ein Flüssigkeitsbecken (7,36) befindet und durch die Pumpe (20,37) die Flüssigkeit durch die Rinnen (13,42) und Faden (15,45) zirkuliert wird,

   7c Staubabscheider nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in das Becken (7,36) ein Filter (2) eingebaut

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   ist, damit die Flüssigkeit gereinigt wird.

   80 Staubabscheider nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den Rinnen eine Überlaufrohrleitung befindet=

   9ο Staubabscheider nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den verschiedenen Rinnen (13) ein Verbindungsrohr (18) befindet-

   ΙΟ» Staubabscheider nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Endöffnung (3) ein Filter (4) und an der anderen (5) ein Gebläse (6) eingebaut ist«

   11 ο Staubabscheider nach den Patentansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Elektroden (11) entweder Netzscheiben, die den Luftstrom durchlassen, oder Metallscheiben ohne Löcher sind, die isoliert werden können, damit Entladungen verhindert werden»

   12„ Staubabscheider nach den Patentansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (45,46) paarweise im Rahmen (40) eingebaut sind.

   13 ο Staubabscheider nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Rinnenrandes, der sich im Rahmenoberteil befindet, einen Überlaufrand (47) bildet, durch den das Überlaufwasser in die Rinne des Elektrodenrahmens nebenan fließt=

   14„ Staubabscheider nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmige Elektrode· (46) aus Gittermaterial besteht, die zwischen den fadenförmigen Elektroden (45) eingebaut sind.

   15. Staubabscheider nach Patentanspruch 12, dadurch gekenn-

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   zeichnet, daß die scheibenförmige Elektrode (46) aus
   einer Netzscheibebasteht, die sich auf einer anderen
   Ebene im Rahmen befindet als die fadenförmigen Elektroden.,

   16ο Staubabscheider nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne im Rahmenunterteil (42) die gleiche Form hat wie die Rinne im Oberteil (42).

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