DE3702469A1

DE3702469A1 - Isolator fuer einen elektrostatischen teilchenabscheider, insbesondere russabscheider fuer abgase von dieselmotoren, und verfahren zum betreiben des isolators

Info

Publication number: DE3702469A1
Application number: DE19873702469
Authority: DE
Inventors: Siegfried Bilz; Wolfgang Schilling
Original assignee: Knecht Filterwerk GmbH
Current assignee: Knecht Filterwerk GmbH
Priority date: 1987-01-28
Filing date: 1987-01-28
Publication date: 1988-08-11
Also published as: DE3702469C2

Description

Die Erfindung betrifft einen an dem Gehäuse eines elektrostatischen Teilchenabscheiders, insbesondere Rußabscheiders für Abgase von Dieselmotoren, befe stigbaren Isolator nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

Solche Isolatoren sind aus DE 33 05 601 C2 bekannt.

Nachteilig bei jenen Isolatoren ist es, daß diese, wenn sie aus Keramik sind, bei Temperaturen, wie sie zum Abbrennen abgelagerter Rußteilchen erforderlich sind, leitfähig werden mit der Folge, daß es zu Kurz schlüssen kommen kann.

Hier Abhilfe zu schaffen, ist die Aufgabe der vorlie genden Erfindung.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausführung des Isolators nach den kennzeichnenden Merkmalen des Pa tentanspruchs 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Un teransprüche 2-5.

Anspruch 6 gibt ein Verfahren an, mit dem ein mit ei nem erfindungsgemäßen Isolator ausgestatteter elek trostatischer Teilchenabscheider besonders wirt schaftlich betrieben werden kann.

Die Ansprüche 7 und 8 betreffen vorteilhafte Ausge staltungen dieses Verfahrens.

Ein Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Isolator ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 den Isolator teils im Schnitt, teils in Ansicht,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Isolator von außerhalb des Abscheidegehäuses mit aufgebrochener Gehäusewand.

Der Isolator besteht aus Keramikmaterial und setzt sich aus einem Hauptteil 1 und einem Einschubteil 2 zusammen. Das Hauptteil 1 ist eine in Richtung des Abscheidergehäuses 3 offene fingerhutartige Kappe, bei der von dem geschlossenen Boden aus ein die Kappe durchlaufender Hohldorn 4 zur Aufnahme der Elektrode 5 angeformt ist. An dem offenen Ende des Hauptteiles kann der Hohldorn 4 über Stege 6 mit dem äußeren Rand des Hauptteils 1 verbunden sein.

Das Einschubteil 2 ist mit einem schraubenförmigen Kanal 7 zur Aufnahme eines Widerstandsheizdrahtes 8 versehen und am geschlossenen Ende des Hauptteiles 1 mit diesem verklebt.

Der Querschnitt des schraubenförmigen Kanals 7 ist größer als derjenige des Heizdrahtes 8. Der Heiz draht 8 liegt ausschließlich an der radial innen lie genden Wand des Kanals 7 an. Radial innerhalb des Einschubteils 2 verbleibt ein mit der Atmosphäre in Verbindung stehender hohler Ringraum 9. Der Ringraum 9 dient dazu, daß die Wärme aus dem mit dem Heizdraht 8 beheizten Bereich des Isolators nicht in voller Höhe an den direkt mit der Elektrode 5 in Verbindung stehenden Bereichen des Isolators ansteht. Dies ist erforderlich, da bei den zum Abbrennen von Rußteil chen erforderlichen Temperaturen von weit über 500°C das Keramikmaterial des Isolators 1 leitfähig wird und der Isolator, wenn er insgesamt diese Temperatur annimmt, seine Isolationswirkung verliert. Der bei dem Isolator vorgesehene Ringraum ermöglicht es, ei nen axialen Teilbereich der Oberfläche des Isolators 1 lokal auf eine zum Abbrennen abgelagerten Rußes ausreichende Temperatur zu erhöhen, ohne daß diese Temperatur gleichzeitig auch in den direkt mit der Elektrode in Verbindung stehenden Isolatorbereichen ansteht. Um dies mit Sicherheit zu gewährleisten, sind die Heizwicklungen auch nur in einem axial mitt leren Bereich der radial außerhalb des Ringraumes 9 liegenden Bereich des Isolators vorgesehen. In den von der Heizdraht-8-Wicklung frei bleibenden axialen Endbereichen radial außerhalb des Ringraumes 9 sind die Wärmeflußquerschnitte des Isolatormaterials der art gering zu halten, daß der dort fließende Wärme strom nicht ausreicht, um die Temperatur der mit der Elektrode 5 in Verbindung stehenden Isolatorbereiche soweit ansteigen zu lassen, daß das Isolatormaterial leitfähig wird. Eine Leitfähigkeit von üblicherweise verwendetem Isolator-Keramikmaterial beginnt in der Regel bei Temperaturen ab 500°C. Die für die Rußver brennung erforderliche Temperatur beginnt dagegen erst ab etwa 700°C.

Das Abbrennen des sich auf der Isolatoroberfläche ab setzenden Rußes ist erforderlich, um infolge der elektrischen Leitfähigkeit des Rußes auftretende Oberflächenkriechströme zu unterbinden. Um solche Kriechströme zu unterbinden, reicht es aus, an ir gendeiner Stelle auf der Oberfläche des Isolators ei nen Bereich zu schaffen, der dafür sorgt, daß ein Kriechstrom zwischen der aus dem Isolator 1 innerhalb des Gehäuses 3 austretenden Elektrode 5 und dem Ge häuse 3 mit Sicherheit unterbrochen wird.

Ehe sich bei dem Betrieb eines elektrostatischen Ruß abscheiders auf der Isolatoroberfläche Rußablagerun gen gebildet haben, die einen nennenswerten Kriech strom bzw. elektrische Überschläge zulassen, kann in der Regel eine recht lange Zeit vergehen. Eine stän dige Beheizung des Isolators wird daher als unwirt schaftlich angesehen.

Aus diesem Grunde wird während des Betriebes des elektrostatischen Rußabscheiders jeweils der Span nungsabfall an der Elektrode gemessen. Die Heizung wird erst dann eingeschaltet, wenn über eine vorgege bene Zeitdauer von z. B. 0,5 Minuten ein oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegender Spannungsabfall festgestellt wird. Bei einer angelegten Spannung von ca. 10 KV kann dieser Grenzwert z. B. bei einem Span nungsabfall von 3000 V liegen.

Nach Einschalten der Heizung wird weiterhin der Span nungsabfall gemessen, wobei die Heizung nach Errei chen eines vorgegebenen Grenzwertes für einen ernied rigten Spannungsabfall noch mindestens eine vorgege bene Zeitdauer von z. B. 1 Minute in Betrieb bleibt. Der letztgenannte Grenzwert für einen durch Rußab brennen erniedrigten Spannungsabfall liegt in dem hier gegebenen Beispiel bei 1500 V.

Claims

1. An dem Gehäuse eines elektrostatischen Teilchen abscheiders, insbesondere Rußabscheiders für Ab gase von Dieselmotoren, befestigbarer Isolator, aus insbesondere Keramik, zur Aufnahme einer stabförmigen mit einer außerhalb des Gehäuses an gebrachten Hochspannungsquelle in Verbindung ste henden zu dem Gehäuse gegenpoliger Elektrode, der einen im Gehäuseinneren liegenden die stabförmige Elektrode umgreifenden Bereich aufweist, in dem ein elektrisches Widerstands-Heizelement angeord net ist, mit dem zumindest ein die Elektrode vollständig umlaufender in sich geschlossener Teilbereich auf eine Temperatur erhitzbar ist, bei der dort angelagerte Teilchen, wie insbeson dere Ruß, abbrennen, gekennzeichnet durch die Merkmale:

a) in dem Isolator (1) ist koaxial zu der Elektrode (5) ein hohler Ringraum (9) vor gesehen,
b) der Ringraum (9) ist an seinem dem Inneren des Gehäuses (3) des Abscheiders zugewand ten Ende verschlossen, während er an seinem anderen Ende mit der Atmosphäre in Verbin dung steht,
c) das Heizelement (8) ist in oder an dem ko axial radial außerhalb des Ringraumes (9) liegenden Isolator (1) Material angebracht,
d) das Heizelement (8) endet in axialer Rich tung vor dem geschlossenen Ende des Ring raumes (9).

2. Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (8) in axialer Richtung auch vor dem offenen Ende des Ringraumes (9) endet.

3. Isolator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Wi derstands-Heizelement ein linienförmiges Element, insbesondere ein Draht ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses in geschlossenen Kanälen (7) verläuft, deren Querschnitt jeweils größer als derjenige des Heizelements (8) ist.

4. Isolator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das linienförmige Element (8) über mindestens eine Windung um den Ringraum (9) gewickelt ist und ausschließlich an den radial innen liegenden Wänden des bzw. der Kanäle (7) anliegt.

5. Isolator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innerhalb der Heizelemente (8) liegende Teil des radial außerhalb des Ringraumes (9) liegenden Isolatormaterials ein von dem offe nen Ende des Ringraumes (9) aus einfügbares Ein schubteil (2) ist und dieses Teil als alleiniger Träger der Heizelemente (8) dient.

6. Verfahren zum Betreiben eines Isolators für einen elektrostatischen Abscheider nach einem der vor hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch die Verfahrensschritte:

a) Messen des Spannungsabfalles zwischen Hoch spannungsquelle und stabförmiger Elektrode (5),
b) Einschalten der Widerstandsheizung (8) bei Überschreiten eines vorgegebenen Spannungs abfalles S ₁ über eine vorgegebene Zeitdauer Z ₁ hinweg,
c) Abschalten der Widerstandsheizung (8) bei Erreichen eines vorgegebenen Spannungsab falls S ₂, der kleiner als S ₁ ist, über eine vorgegebene Zeitdauer Z ₂ hinweg.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspannen Z ₁ und Z ₂ mindestens etwa 30 Sekunden betragen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer Z ₁ kleiner als die Zeitdauer Z ₂ ist.