DE2854716A1

DE2854716A1 - Vorrichtung zum elektrostatischen bewegen und behandeln von luft

Info

Publication number: DE2854716A1
Application number: DE19782854716
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Phys Dr Kersten; Egbert Kuhl
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1978-12-18
Filing date: 1978-12-18
Publication date: 1980-06-19

Description

"Vorrichtung zum elektrostatischen Bewegen und Behandeln
von Luft" Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrostatischen Bewegen und Behandeln von Luft mit einem Ionengenerator, der aus Gitterfelder bildenden Kathodenelementen mit kleiner Oberfläche und aus in einem Abstand x davon entfernt angeordneten Anodenelementen mit großer Oberfläche besteht, zwischen denen durch Ionisierung von Luftmolekülen ein elektrostatischer Wind entsteht.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS 25 38 958 bekannt. Der elektrostatische Wind entsteht dabei zwischen den Gitterfelder bildenden Kathoden-und Anodenelementen. Solche Vorrichtungen haben den Vorteil, daß zur Erzeugung des Windes kein Gebläseflügelrad erforderlich ist, welches im allgemeinen recht heftige Geräusche macht, und daß es zugleich möglich ist, mit Hilfe der Vorrichtung die in der Luft enthaltenen Schwebstoffe auszufiltern.
Beim Betrieb einer solchen Vorrichtung ergeben sich jedoch Schwierigkeiten. Zur Erzeugung eines ausreichenden Windes oder einer ausreichenden Windgeschwindigkeit wird ein relativ starkes elektrostatisches Feld benötigt. Ein sol- ches elektrostatisches Feld führt regelmäßig zu einer hohen gesundheitsschädlichen Ozonkonzentration.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei ausreichender Windgeschwindigkeit mit einem elektrostatischen Feld auskommt, bei dem die Schwellenfeldstärke nicht überschritten wird, wo üblicherweise Ozonbildung auftritt.
Die gestellte Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine n-fache Anzahl von Gitterfeldern mit gegenseitigem Abstand y (größer x) in Windrichtung als Kaskade hintereinander angeordnet sind und daß alle n Kathodenelemente mit dem negativen und alle n Anodenelemente mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle verbunden sind.
Dabei wird eine ausreichende Windgeschwindigkeit durch die Erzeugung einer gerichteten Feldverteilung um die Kathodendrähte erreicht, und zwar durch eine Abstandsunsymmetrie zu den Anoden innerhalb des bzw. zum nächsten Gitterfeld. Im Falle von Drähten und Rundstäben sorgt dafür der Abstand y zwischen zwei Gitterfeldern, der größer ist als der Abstand x zwischen der Kathodenebene und der Anodenebene innerhalb eines Kaskadenelementes.
Bei einer derartigen Kaskadenanordnung der Gitterfelder kann das elektrostatische Feld so niedrig eingestellt sein, daß es für jede einzelne Kaskade am oder unter dem Schwellwert der Ozonbildung liegt. Dennoch ist die Windgeschwindigkeit am Ende der Kaskade ausreichend groß.
Zur Erhöhung der Wirksamkeit der Entstaubung ist eine gute Erfassung aller im Luftstrom befindlichen Staubpartikel sinnvoll. In diesem Zusammenhang ist es günstig, entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung innerhalb eines Gitterfeldes die Kathoden- und Anodenelemente um ein halbes Rastermaß gegeneinander zu versetzen oder bei unversetzter Lage von Kathoden- und Anodenelementen innerhalb eines Gitterfeldes die aufeinanderfolgenden Kaskadenelemente um ein halbes Rastermaß gegeneinander zu versetzen.
Änderungen des notwendigen Potentials aufgrund von Schmutzablagerungen auf den Anoden können nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch ausgeregelt werden, daß die Anoden- in Luftströmungsrichtung flächig ausgebildet sind. Damit ist über längere Zeit ein wartungsfreier Betrieb gesichert.
Die Kaskadierung nach der Erfindung führt bei paralleler Spannungsversorgung aus nur einer Spannungsquelle zu einer Vervielfachung der Luftgeschwindigkeit gegenüber einer Einfach-Anordnung. Dadurch wird die Nachschaltung geeignet dimensionierter Nachbehandlungsstufen, wie Geruchsvernichtet Luftbefeuchter und Entkeimungsvorrichtung, möglich.
Der Vorteil einer Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß mit ihr nur ein als angenehm empfundener leichter Luftzug entsteht ohne lästiges Ventilatorgeräusch.
Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum elektrostatischen Bewegen und Behandeln von Luft, Fig. 2a und 2b Elektrodenanordnungen, bei denen Anoden und Kathoden um ein halbes Rastermaß versetzt sind und die Möglichkeit aufgezeigt ist, die Anoden flächig zu gestalten.
Fig. 3a und 3b Elektrodenanordnungen, bei denen die Gitterfelder um ein halbes Rastermaß gegeneinander versetzt sind und die Möglichkeit aufgezeigt ist, die Anoden als in Luftströmungsrichtung offene U-Profile auszubilden, Fig. 4 die Schaltung der Spannungsversorgung der Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine durch eine teils durchgezogene und eine teils gestrichelte Linie 8 umgrenzte Vorrichtung zum elektrostatischen Bewegen und Behandeln von Luft. Diese Vorrichtung besteht aus den Gitterfeldern 1a bis 1d. Jedes Gitterfeld besteht aus einer Anzahl von Anodenelementen 3 und Kathodenelementen 5 im Abstand x. Der Abstand x ist kleiner als der Abstand y zum nächsten, in Kaskade nachgeschalteten Gitterfeld, um die Unsymmetrie der Feldverteilung um die Kaskade und damit die Vorzugsrichtung für den elektrischen Wind zu erhalten.
Zur Spannungsversorgung dient eine Spannungsquelle 7. An diese sind die Anodenelemente 3 und die Kathodenelemente 5 der jeweiligen Gitterfelder 1a bis 1d parallel angeschlossen. Die den Gitterebenen aufgeprägte Betriebsspannung liegt dabei etwa am Schwellwert, bei dem Ozonbildung einsetzt, oder sogar etwas darunter. Bei dem Betrieb der Vorrichtung entsteht ein Wind, dessen Geschwindigkeit bei gleichbleibender Spannung aus der Spannungsquelle mit steigender Anzahl der Kaskaden zunimmt, ohne daß es zu einer merklichen Ozonbildung kommt.
Fig. 2 und 3 zeigen Varianten zur Erhöhung der Abscheidungswirkung von Schmutz, indem entweder die aufgeladenen Teilchen durch die Versetzung der Kathoden- und Anodenelemente um ein halbes Rastermaß z zum Querdriften veranlaßt werden (Fig. 2a, b) oder gegeneinander versetzte Teile des Luftstroms erfaßt werden, indem bei unversetzter Lage von Kathoden- und Anodenelementen innerhalb eines Gitterfeldes die aufeinanderfolgenden Kaskadenelemente um ein halbes Rastermaß z gegeneinander versetzt sind (Fig.
3a, b). Es sind auch Varianten der Profilierung des Anodenquerschnitts möglich. Fig. 2b zeigt beispielsweise in Windrichtung flächige Anodenelemente 3', während Fig.
3b U-förmig profilierte Anodenelemente 3" wiedergibt, die in Strömungsrichtung offen sind.
Fig. 4 zeigt schematisch die Ausführung der Spannungsquelle als Stromkonstanter. Dieser besteht aus der Spannungsquelle 7, die in Fig. 1 zwischen die Anschlußpunkte A und C geschaltet ist. In Reihe mit der Spannungsquelle 7 liegt zwischen den Anschlußpunkten B und A ein Widerstand R. Am Widerstand R fällt die Spannung ab, die dem Strom der Kaskadenanordnung proportional ist und zur Ansteuerung der Stromkonstanterschaltung 21 dient. Diese besteht aus einem an den Anschlußpunkt A angeschlossenen, an einer Gleichspannungsquelle 23 liegenden Schwellwertgeber 25. Der den Schweliwertgeber abtastende Schleifkontakt 27 ist an einen mit dem Anschlußpunkt B durchverbundenen Komparator 29 angeschlossen. Der Komparator regelt dann über die angedeutete Steuerleitung 31 die Spannungsquelle 7 so, daß ein von der Schmutzablagerung unabhängiger, gleichbleibender Strom über die Gitterfelder fließt.
Auf dem in Fig. 1 dargestellten, zur Vorrichtung 8 gehörenden Fundament g stützen sich über angedeutete Stützen 11 nicht nur die Gitterfelder 1a bis ld, sondern auch noch nachgeschaltete Aggregate ab, wie beispielsweise ein Luftbefeuchter 13, eine Entkeimungsvorrichtung 15 und ein Geruchsfilter 19. Die Entkeimungsvorrichtung kann dabei beispielsweise aus Entkeimungslampen bestehen, die das Luftdurchtrittsfeld beleuchten. Der Geruchsfilter kann beispielsweise ein Kohle-Aktivfilter sein.

Claims

Patentanspruche: 1 6). Vorrichtung zum elektrostatischen Bewegen und Behandem von Luft mit einem Ionengenerator, der aus Gitterfelder bildenden Kathodenelementen mit kleiner Oberfläche und aus in einem Abstand x davon entfernt angeordneten Anodenelementen mit großer Oberfläche besteht, zwischen denen durch Ionisierung von Luftmolek<ilen ein elektrostatischer Wind entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine n-fache Anzahl von Gitterfeldern (7a - Id) mit gegenseitigem Abstand y (größer x) in Windrichtung als Kaskade hintereinander angeordnet sind und daß alle n Kathodenelemente (5) mit dem negativen und alle n Anodenelemente (3) mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle (7) verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenelemente (3) zur Anlagerung von abgesetzten Schwebstoffen eingerichtet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Gitterfeldes (la - 1d) die Kathoden- und Anodenelemente um ein halbes Rastermaß (z) gegeneinander versetzt sind (Fig. 2).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei unversetzter Lage von Kathoden- und Anodenelementen innerhalb eines Gitterfeldes (la - 1d) die aufeinanderfolgenden Kaskadenelemente um ein halbes Rastermaß (z) gegeneinander versetzt sind (Fig. 3).
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden (3) in Luftströmungsrichtung flächig ausgebildet sind (Fig. 2b).
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden (3) als in Luftströmungsrichtung offene U-Profile ausgebildet sind (Fig. 3b).
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle als Stromkonstanter ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterfeldkaskade ein Geruchsvernichter (19) (z. B. Kohle-Aktivfilter) nachgeschaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterfeldkaskade ein Luftbefeuchter (13) nachgeschaltet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterfeldkaskade Entkeimungslampen (15) nachgeschaltet sind.