DE3813156A1

DE3813156A1 - Ion source for the electrostatic charging of particles in the gas stream of an electrical dust filter

Info

Publication number: DE3813156A1
Application number: DE19883813156
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Hirth; Baldur Dr Eliasson; Dieter Wildi
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1987-05-26
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1988-12-08

Abstract

Separate ion source, completely independent of the gas stream to be purified, for electrostatic charging of particles for an electrostatic dust filter, based on corona discharge. The ion source consists of a metal chamber (3) which forms the one electrode and has, in one chamber wall, holes (5) and projecting rounded hollow stubs (10) arranged coaxially thereto and in the interior of which spray electrodes (12) as counterelectrodes are located exactly in alignment with the holes (5). There flows through the chamber (3) an ionisation-gas stream (1) which emerges, ladened with ions (9), through the holes (5), its velocity corresponding to the drift velocity of the electrical field of the high-voltage source (12) applied to the electrodes. Conversely: plate inside and hollow tips in the chamber wall.

Description

Technical field

Elektrostatische Abscheidung von festen und flüssigen Par tikeln in einem Gasstrom (Elektrofilter). Anwendung bei der Rauchgasreinigung, in der Metallurgie (Hüttenwesen) und chemi schen Technologie. Erhöhte Bedeutung im Zusammenhang mit Luftverschmutzung und Umweltschutz.Electrostatic separation of solid and liquid par particles in a gas stream (electrostatic precipitator). Application in the Flue gas cleaning, in metallurgy (metallurgy) and chemi technology. Increased importance related to Air pollution and environmental protection.

Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung von elektro statischen Filtern durch Erhöhung der Effizienz der elektrischen Aufladung der Partikel (Aufladegrad) für Anordnungen, bei denen die Aufladung und die Abscheidung durch voneinander getrennte Vorrichtungen vorgenommen wird.The invention relates to the improvement of electro static filters by increasing the efficiency of electrical Charging the particles (degree of charging) for arrangements, at which are charged and separated by one another separate devices is made.

Insbesondere betrifft sie eine Ionenquelle für die elektro statische Aufladung von Partikeln im Gasstrom eines elektri schen Staubfilters, wobei zwecks Auslösung einer Koronaent ladung eine positive und eine negative Elektrode vorgesehen ist. In particular, it relates to an ion source for the electro static charge of particles in the gas stream of an electri dust filter, whereby to trigger a coronaent charge provided a positive and a negative electrode is.

State of the art

Bei herkömmlichen elektrostatischen Staubfiltern wird in der Regel die Beladung der Partikel mit Ionen mittels unmittel bar im vom Trägergas durchströmten Raum durchgeführten Korona entladungen bewerkstelligt (vgl. DE-C 24 38 670; H.J.White, Entstaubung industrieller Gase mit Elektrofiltern, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1969).With conventional electrostatic dust filters in usually the loading of the particles with ions by means of direct bar in the corona through which the carrier gas flows discharges accomplished (see DE-C 24 38 670; H.J. White, Dust removal from industrial gases with electrostatic filters, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1969).

Derartige Anordnungen erlauben weder die Verwendung von optimal dimensionierten Entladungsvorrichtungen noch von hohen und homogenen elektrischen Feldern zur Querbeschleunigung der geladenen Partikel.Such arrangements do not allow the use of optimal dimensioned discharge devices still of high and homogeneous electric fields for lateral acceleration of the charged particles.

Es ist schon vorgeschlagen worden, den Ionisationsraum vom eigentlichen Auflade- und Abscheideraum zu trennen, derart, dass Sprühdrähte in Kammern angeordnet sind, deren Wände mit Löchern versehen sind. Dabei befinden sich die Löcher vorzugsweise in der Nähe der Sprühdrähte (vgl. DE-C-8 33 799). In einer ähnlichen Vorrichtung stehen Spitzen als Sprühelek troden einer gelochten Wand als Gegenelektrode gegenüber (vgl. FR-A- 8 83 953).It has already been suggested that the ionization space from separate the actual charging and separating space, that spray wires are arranged in chambers, the walls of which are provided with holes. The holes are there preferably in the vicinity of the spray wires (cf. DE-C-8 33 799). In a similar device, tips are used as a spray elec- tric tread a perforated wall as a counter electrode (see FR-A-8 83 953).

Derartige Vorrichtungen haben aus Gründen des Verlaufs der elektrischen Feldlinien nur eine beschränkte Effizienz, indem nur ein geringer Teil der an den Sprühelektroden erzeugten Ionen in den Gasstrom gelangt und für die Aufladung zur Ver fügung steht.Such devices have for reasons of the course of the electrical field lines only a limited efficiency by only a small part of those generated on the spray electrodes Ions get into the gas stream and are used for charging is standing.

Es besteht daher ein Bedürfnis, die Geräte zur elektrostati schen Abscheidung von in einem Gasstrom suspendierten Partikeln durch Erhöhung der Verfügbarkeit der Ionen weiterhin zu ver bessern.There is therefore a need to electrostatize the devices separation of particles suspended in a gas stream by increasing the availability of the ions improve.

Presentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ionenquelle für die elektrostatische Aufladung von Partikeln in einem Gasstrom anzugeben, welche eine von diesem Gasstrom völlig unabhängige Erzeugung von Gasionen hoher Effizienz und hoher Dichte gestattet und andererseits eine Betriebsführung ermög licht, bei der die für die Beladung und Querbeschleunigung der Partikel im Gasstrom massgebenden elektrischen Felder unabhängig von der Ionenquelle eingestellt werden können.The invention has for its object an ion source for the electrostatic charging of particles in one Specify gas flow, which is one of this gas flow entirely independent generation of gas ions of high efficiency and high Density allowed and on the other hand management light, which is used for loading and lateral acceleration of the electric fields that determine the particles in the gas flow can be set independently of the ion source.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is carried out in the characterizing part of the Features specified claim 1 solved.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben.The invention is illustrated by the following figures described exemplary embodiments.

Dabei zeigt:It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips einer her kömmlichen Ionenquelle mit Koronaentladung zwischen einer Spitze und einer gelochten Kammerwand; Figure 1 is a schematic representation of the principle of a conventional ion source with corona discharge between a tip and a perforated chamber wall.

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Prinzips einer erfin dungsgemässen Ionenquelle mit Koronaentladung zwischen einer Spitze und einem vorkragenden Hohlstummel in der gelochten Kammerwand; Figure 2 is a schematic representation of the principle of an inventive ion source with corona discharge between a tip and a cantilevered stub in the perforated chamber wall.

Fig. 3 eine Darstellung einer Ionenquelle mit Koronaentladung zwischen Spitzen und vorkragenden Hohlstummeln in der gelochten Kammerwand; 3 is an illustration of an ion source with corona discharge between the tips and butts projecting hollow in the perforated chamber wall.

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Prinzips einer er findungsgemässen Ionenquelle mit Koronaentladung zwischen einer Platte und einer Hohlspitze in der gelochten Kammerwand; Figure 4 is a schematic representation of the principle of an ion source according to the invention with corona discharge between a plate and a hollow tip in the perforated chamber wall.

Fig. 5 eine Darstellung einer Ionenquelle mit Koronaentladung zwischen einer Platte und Hohlspitzen in der gelochten Kammerwand. Fig. 5 is an illustration of an ion source with corona discharge between a plate and hollow tips in the perforated chamber wall.

In Fig. 1 ist das Prinzip einer herkömmlichen Ionenquelle mit Koronaentladung zwischen einer Spitze und einer gelochten Kammerwand schematisch dargestellt. 1 ist die Bahn des Ioni sationsgases (in der Regel ein Luftstrom). 2 ist die Sprüh elektrode für die Koronaentladung in Form einer Vollspitze. Von der Kammer aus Metall (3 in Fig. 3) ist lediglich die Kammerwand 4 mit dem der Spitze 2 gegenüberliegenden Loch 5 gezeichnet. 6 stellen die elektrischen Feldlinien dar, welche von der Spitze 2 aus ungefähr parabelförmig verlaufen und senkrecht auf der Kammerwand 4 auftreffen. In dieser Figur ist die Sprühelektrode negativ, die Kammerwand 4 positiv geladen, was durch entsprechende Vorzeichen angedeutet ist. Ein negativ geladenes, genutztes Ion 7 (Vorzeichen -) bewegt sich ungefähr längs einer Feldlinie, was durch die Bahn 8 angedeutet ist. 9 ist der mit Ionen beladene Gasstrom (Luft + Ionen).In Fig. 1 the principle of a conventional ion source with corona discharge between a tip and a perforated chamber wall is shown schematically. 1 is the path of the ionization gas (usually an air flow). 2 is the spray electrode for corona discharge in the form of a full tip. Of the metal chamber ( 3 in FIG. 3), only the chamber wall 4 with the hole 5 opposite the tip 2 is drawn. 6 represent the electric field lines, which run approximately parabolically from the tip 2 and strike the chamber wall 4 perpendicularly. In this figure, the spray electrode is negative, the chamber wall 4 is positively charged, which is indicated by the corresponding sign. A negatively charged, used ion 7 (sign -) moves approximately along a field line, which is indicated by the path 8 . 9 is the gas stream loaded with ions (air + ions).

Wie man der Fig. 1 entnehmen kann, gelangt demzufolge nur ein verschwindend geringer Teil der negativen, genutzten Ionen 7 in ein Loch 5 der Kammerwand 4. Der grösste Teil trifft auf der Kammerwand 4 auf und wird dort entladen, geht also als wirksamer Teil für die Ionenquelle verloren.As can be seen in FIG. 1, consequently only a negligible part of the negative ions 7 used enter a hole 5 in the chamber wall 4 . The largest part hits the chamber wall 4 and is discharged there, so it is lost as an effective part for the ion source.

Damit eine Koronaentladung stabil bleibt, muss der Abstand Spitze zu Platte ca. 50 mal grösser sein als der Krümmungs radius der Spitzenabrundung. Letzterer beträgt üblicherweise ca. 50 µm. Damit wird der Abstand Spitze zu Platte ca. 2,5 mm. Auf Grund des Feldlinienverlaufes kann näherungsweise ange nommen werden, dass in der Plattenebene eine Ionenstromfläche (Querschnitt) vorhanden ist, deren Radius ungefähr dem Abstand Spitze zu Platte entspricht. Die Ionenstromdichte nimmt dem gemäss von der Spitze zur Platte im Verhältnis der Quadrate von Spitzenradius zu Abstand ab, im vorliegenden Fall also um den Faktor 2500. Die Ionenstromdichte bezogen auf das Gasvolumen im Loch 5 der Kammerwand 4 beträgt demgemäss bloss noch ca. 10⁸/cm³. In order for a corona discharge to remain stable, the distance from tip to plate must be approx. 50 times larger than the radius of curvature of the tip rounding. The latter is usually approx. 50 µm. The distance from tip to plate is approx. 2.5 mm. On the basis of the field line course, it can be approximately assumed that an ion current surface (cross-section) is present in the plate plane, the radius of which approximately corresponds to the distance from tip to plate. The ion current density accordingly decreases from the tip to the plate in the ratio of the squares from the tip radius to the distance, in the present case by a factor of 2500. The ion current density based on the gas volume in the hole 5 of the chamber wall 4 is accordingly only about 10 ⁸ / cm ³ .

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Prinzips einer erfindungsgemässen Ionenquelle mit Koronaentladung zwischen einer Spitze und einem vorkragenden Hohlstummel in der gelochten Kammerwand. 10 stellt einen aus der Kammerwand 4 herausra genden, der Sprühelektrode 2 entgegen gerichteten, vorkragenden abgerundeten Hohlstummel dar, dessen Oeffnung koaxial in der Fortsetzung des Loches 5 der Kammerwand 4 liegt. Die Abrundung des Hohlstummels 10 ist so gewählt, dass unter den gegebenen elektrostatischen Verhältnissen (Potential differenz, Feldstärke) kein Koronaeffekt auftritt. Alle übri gen Bezugszeichen entsprechen genau denjenigen der Fig. 1. Im Gegensatz zu Fig. 1 sind die Feldlinien stark gekrümmt und verdichten sich am abgerundeten Ende des Stummels 10 wieder. Daher werden nun sehr viel mehr Ionen 7 in die Nähe des Stummelendes und somit in die Oeffnung getrieben. Die Effizienz der Ionenerzeugung (Ausbeute an nutzbaren Ionen) ist gegenüber Fig. 1 sehr viel grösser. Fig. 2 is a schematic representation of the principle of an inventive ion source with corona discharge between a tip and a projecting hollow stub in the perforated chamber wall. 10 represents a protruding from the chamber wall 4 , the spray electrode 2 facing, projecting rounded hollow stub, the opening of which is coaxial in the continuation of the hole 5 of the chamber wall 4 . The rounding of the hollow stub 10 is selected such that under the given electrostatic conditions (potential difference, field strength) no corona effect occurs. All other reference numerals correspond exactly to those of Fig. 1. In contrast to Fig. 1, the field lines are strongly curved and condense again at the rounded end of the stub 10 . Therefore, much more ions 7 are now driven into the vicinity of the stub end and thus into the opening. The efficiency of ion generation (yield of usable ions) is much greater compared to FIG. 1.

Der Abrundungsradius des Hohlstummels 10 kann mit ca. 500 µm angenommen werden. Die Ionenstromdichte am Hohlstummel 10 zu jener an der Spitze 2 verhält sich wie 50²:500². Der Faktor der Abnahme der Ionenstromdichte ergibt sich daher zu ca. 100. Das bedeutet, dass die Anordnung gemäss Fig. 2 eine um 25 mal höhere Ionenstromdichte liefert als diejenige nach Fig. 1.The radius of curvature of the hollow stub 10 can be assumed to be approximately 500 μm. The ion current density at the hollow stub 10 to that at the tip 2 behaves like 50 ² : 500 ² . The factor of the decrease in the ion current density therefore results to be approximately 100. This means that the arrangement according to FIG. 2 provides a 25 times higher ion current density than that according to FIG. 1.

Fig. 3 zeigt eine Ionenquelle mit Koronaentladung zwischen Spitzen und vorkragenden Hohlstummeln in der gelochten Kammer wand. 1 stellt eine der möglichen Bahnen des Ionisationsgases (Luft) dar. Die Trajektorien in der Umgebung der benachbarten Spitzen (nicht eingezeichnet) haben ähnlichen Verlauf. 2 sind die auf einer über eine Durchführung 11 aus Isoliermaterial befestigten Platte oder einem Rahmen angeordneten Sprühelek troden in Form von parallelen Vollspitzen für die Korona entladung. 3 ist eine als Gegenelektrode dienende Kammer aus Metall. Die den Sprühelektroden 2 gegenüberliegende Kammer wand ist mit Löchern 5 versehen, zu welchen koaxial die gegen die Spitzen gerichteten vorkragenden abgerundeten Hohlstummel 10 angeordnet sind. 9 ist der mit Ionen beladene Gasstrom. Die ungleichnamigen Pole der Vorrichtung sind an einer ein seitig geerdeten Hochspannungsquelle 12 angeschlossen. Fig. 3 shows an ion source with corona discharge between the tips and protruding hollow stubs in the perforated chamber wall. 1 shows one of the possible paths of the ionizing gas (air). The trajectories in the vicinity of the neighboring peaks (not shown) have a similar course. 2 are the arranged on a bushing 11 made of insulating material plate or a frame spray electrodes in the form of parallel full tips for the corona discharge. 3 is a metal chamber serving as a counter electrode. The chamber opposite the spray electrodes 2 is provided with holes 5 , to which the cantilevered rounded hollow stubs 10 are arranged coaxially. 9 is the gas stream loaded with ions. The opposite poles of the device are connected to a one-sided grounded high voltage source 12 .

In Fig. 4 ist das Prinzip einer erfindungsgemässen Ionen quelle mit Koronaentladung zwischen einer Platte und einer Hohlspitze in der gelochten Kammerwand dargestellt. 13 ist eine Sprühelektrode für Koronaentladung in Form einer Hohl spitze, welche sich koaxial zu einem Loch 5 in der Kammerwand 4 auf der Innenseite der Kammer befindet. Der Hohlspitze 13 gegenüber ist eine Gegenelektrode 14 in Form einer Platte angebracht. Von der Hohlspitze 13 aus werden positive und negative Ionen ausgeschleudert. Die - im vorliegenden Fall - negativen, nicht genutzten Ionen 15 laufen ungefähr längs einer Feldlinie 6 (punktierte Linie 16 als Bahn) gegen die Platte 14 und werden dort entladen. Die genutzten Ionen 7 (angedeutet durch ein +-Zeichen) werden in der Umgebung der Hohlspitze 13 durch den Luftstrom (Ionisationsgas 1) längs der Bahn 8 in das Loch 5 gedrückt und bilden zusammen mit der Luft den mit Ionen beladenen Gasstrom 9.In Fig. 4 the principle of an ion source according to the invention with corona discharge between a plate and a hollow tip in the perforated chamber wall is shown. 13 is a spray electrode for corona discharge in the form of a hollow tip, which is coaxial to a hole 5 in the chamber wall 4 on the inside of the chamber. Opposite the hollow tip 13 is a counter electrode 14 in the form of a plate. Positive and negative ions are ejected from the hollow tip 13 . The - in the present case - negative, unused ions 15 run approximately along a field line 6 (dotted line 16 as a path) against the plate 14 and are discharged there. The ions 7 used (indicated by a + sign) are pressed in the vicinity of the hollow tip 13 by the air stream (ionizing gas 1 ) along the path 8 into the hole 5 and together with the air form the gas stream 9 laden with ions.

Fig. 5 zeigt eine Ionenquelle mit Koronaentladung zwischen einer Platte und Hohlspitzen in der gelochten Kammerwand. 1 stellt eine der möglichen Bahnen des Ionisationsgases (Luft) dar. Die Trajektorien, welche in die benachbarten Hohlspitzen 13 einmünden (nicht eingezeichnet) haben ähnlichen Verlauf. 13 sind die als Hohlspitzen ausgebildeten Sprühelektroden für die Koronaentladung. Sie sind in einer Wand der Kammer 3 aus Metall koaxial zu den Löchern 5 angeordnet. In der Kammer 3 befindet sich den Sprühelektroden 13 gegenüber eine Gegenelektrode 14 in Form einer ebenen Platte, welche über eine Durchführung 11 aus Isoliermaterial in der Kammer 3 gehalten wird. 9 ist der mit Ionen beladene Gasstrom. 12 stellt eine einseitig geerdete Hochspannungsquelle zur Speisung der Vorrichtung dar. Fig. 5 shows an ion source with corona discharge between a plate and hollow tips in the perforated chamber wall. 1 shows one of the possible paths of the ionization gas (air). The trajectories which open into the neighboring hollow tips 13 (not shown) have a similar course. 13 are the spray electrodes designed as hollow tips for the corona discharge. They are arranged in a wall of the chamber 3 made of metal coaxially with the holes 5 . In the chamber 3 is the spray electrodes 13 opposite a counter electrode 14 in the form of a flat plate, which is held in the chamber 3 via a bushing 11 made of insulating material. 9 is the gas stream loaded with ions. 12 illustrates a high voltage source grounded at one end to power the device.

Embodiment 1

Siehe Fig. 3!See Fig. 3!

Die Ionenquelle bestand aus einer prismatischen Kammer 3 aus rostfreiem Stahlblech von 3 mm Dicke. Ein Rahmen aus rostfreiem Stahl von 4 mm Dicke war mit auf einem orthogonalen Raster angeordneten Sprühelektroden 2 in Form von Vollspitzen bestückt. Der Querabstand der Spitzen betrug 15 mm, der Längs abstand in Strömungsrichtung des Ionisationsgasstromes 1 betrug 30 mm. Die Spitzen hatten eine Länge von 10 mm und einen Abrundungsradius von 0,04 mm. In die den Sprühelek troden 2 gegenüberliegende Seite der Kammer 3 waren auf einem den Spitzen entsprechenden orthogonalen Raster Löcher 5 von 1 mm Durchmesser gebohrt und vorkragende abgerundete Hohl stummel 10 axial eingesetzt. Diese Hohlstummel 10 wiesen an ihrem vorkragenden Ende eine Abrundung mit einem Radius von 50 um auf. Der Abstand von den Sprühelektroden 2 zu den Stummeln 10 betrug im Durchschnitt ca. 4 mm. An die ungleich namigen Elektroden wurde eine einseitig geerdete Hochspannungs quelle 12 mit der Spannung U gelegt.The ion source consisted of a prismatic chamber 3 made of 3 mm thick stainless steel sheet. A frame made of stainless steel 4 mm thick was equipped with spray electrodes 2 in the form of full tips arranged on an orthogonal grid. The transverse distance of the tips was 15 mm, the longitudinal distance in the flow direction of the ionization gas stream 1 was 30 mm. The tips had a length of 10 mm and a radius of curvature of 0.04 mm. In the Sprühelek electrodes 2 opposite side of the chamber 3 holes 5 of 1 mm in diameter were drilled on a corresponding orthogonal grid and projecting rounded hollow stub 10 axially inserted. This hollow stub 10 had a rounded portion with a radius of 50 .mu.m at its projecting end. The distance from the spray electrodes 2 to the stubs 10 was approximately 4 mm on average. At the electrodes of the same name, a high-voltage source 12 with the voltage U was grounded on one side.

Die Ionenquelle wurde über ein isolierendes Kunststoffrohr an ein Luftgebläse angeschlossen, welches eine mittlere Förder menge von 60 l/min aufwies. Die Sprühelektroden 2 wurden mit dem Hochspannungspol eines Gleichspannungsgerätes verbunden, während die Kammer 3 an Erde lag. Die Spannung U betrug 4 kV, so dass eine mittlere virtuelle Feldstärke von ca. 10 kV/cm vorlag. Im vorliegenden Fall wurde der Strom auf einen Wert von ca. 30 µA einreguliert. Die Gasgeschwindigkeit in den Löchern 5 betrug ca. 40 m/s. Ein Teil der in der Koronaent ladung erzeugten Ionen wurde durch die Hohlstummel 10 und die Löcher 5 nach aussen geschleudert. Im vorliegenden Fall betrug dieser Ionenstrom ca. 3 µA.The ion source was connected via an insulating plastic tube to an air blower, which had an average delivery rate of 60 l / min. The spray electrodes 2 were connected to the high voltage pole of a DC device, while the chamber 3 was grounded. The voltage U was 4 kV, so that there was an average virtual field strength of approximately 10 kV / cm. In the present case, the current was adjusted to a value of approx. 30 µA. The gas velocity in the holes 5 was approximately 40 m / s. Part of the ions generated in the corona discharge was thrown out through the hollow stub 10 and the holes 5 . In the present case, this ion current was approximately 3 µA.

Embodiment 2

Siehe Fig. 5!See Fig. 5!

Die Ionenquelle bestand aus einer prismatischen Kammer 3 aus rostfreiem Stahlblech von 3 mm Dicke. In einer der Breit seiten der Kammer 3 waren auf einem orthogonalen Raster von 25 mm×25 mm Löcher 5 gestanzt und Hohlspitzen 13 eingelassen worden, deren Kegelflächen nach dem Innern gerichtet waren. Die Spitzen 13 kragten nach dem Innern um 4 mm (Höhe des Kegelstumpfs) über die Innenfläche der Kammerwand vor und hatten an der Basis einen Durchmesser von 2,5 mm, am schlankeren Ende einen solchen von 1 mm. Sie wiesen je eine zentrale Bohrung (Loch 5) von 1 mm Durchmesser auf. Im Innern der Kammer 3 war eine aus rostfreiem Stahlblech von 2 mm Dicke gefertigte Platte 14 als Gegenelektrode über eine Durchführung 11 aus Isoliermaterial angebracht. Ihre den Hohlspitzen 13 zugewandte ebene Oberfläche befand sich in einem Abstand von 4 mm von den schlanken Enden dieser Spitzen.The ion source consisted of a prismatic chamber 3 made of 3 mm thick stainless steel sheet. In one of the broad sides of the chamber 3 holes 5 were punched on an orthogonal grid of 25 mm × 25 mm and hollow tips 13 were inserted, the conical surfaces of which were directed towards the inside. The tips 13 protruded from the inside by 4 mm (height of the truncated cone) over the inner surface of the chamber wall and had a diameter of 2.5 mm at the base and 1 mm at the slimmer end. They each had a central hole (hole 5 ) with a diameter of 1 mm. In the interior of the chamber 3 , a plate 14 made of stainless steel sheet with a thickness of 2 mm was attached as a counter electrode via a bushing 11 made of insulating material. Its flat surface facing the hollow tips 13 was at a distance of 4 mm from the slender ends of these tips.

Der Ionisationsgasstrom 1 bestand aus Luft (mittlere Förder menge 90 l/min; Gasgeschwindigkeit in den Löchern 5 ca. 45 m/s). Die Hochspannungsquelle 12 bestand aus einem Gerät zur Erzeu gung einer gepulsten rechteckförmigen Spannung U von 5 kV bei einer Pulsdauer von 5 µs und einer Pause von 200 µs. Maximale Feldstärke: 12,5 kV/cm. Der gemessene Ionenstrom ausserhalb der Kammer 3 betrug ca. 5 µA.The ionization gas stream 1 consisted of air (average delivery rate 90 l / min; gas velocity in the holes 5 approx. 45 m / s). The high voltage source 12 consisted of a device for generating a pulsed rectangular voltage U of 5 kV with a pulse duration of 5 microseconds and a pause of 200 microseconds. Maximum field strength: 12.5 kV / cm. The measured ion current outside the chamber 3 was approximately 5 µA.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele 1 und 2 gemäss Fig. 3 und 5 beschränkt. Statt einer prismatischen Kammer zur Erzeugung der Koronaentladung sind auch andere symmetrische Formen ausführbar. Sämtliche Figuren können beispielsweise als Längsschnitte längs einer Radialebene eines zentralsymmetrischen Rotationskörpers aufgefasst werden. Es ergeben sich dadurch konzentrische zylindrische und hohl zylindrische Formen als virtuelle Grundformen wie als konkrete Bauelemente. Für gewisse Verwendungszwecke können derartige Zentralkörper bezüglich Einbauverhältnisse und Strömungs technik Vorteile aufweisen. The invention is not limited to the exemplary embodiments 1 and 2 according to FIGS. 3 and 5. Instead of a prismatic chamber for generating the corona discharge, other symmetrical shapes can also be implemented. All of the figures can be understood, for example, as longitudinal sections along a radial plane of a centrally symmetrical body of revolution. This results in concentric cylindrical and hollow cylindrical shapes as virtual basic shapes as well as concrete components. For certain purposes, such central bodies can have advantages with regard to installation conditions and flow technology.

Es ist darauf zu achten, dass das Verhältnis Länge zu Durch messer der Löcher 5 stets grösser als 1 gewählt wird (sog. lange Löcher!), um ein "Durchgreifen" benachbarter, aussen angelegter elektrischer Felder des Beladungs- und Abschei deraums zu verhindern. Uebliche Verhältnisse sind 2:1 bis 8:1. Dadurch wird eine vollständige Entkoppelung der Ionen quelle einerseits und des zu entstaubenden Gasstromes anderer seits erreicht.It must be ensured that the length to diameter ratio of the holes 5 is always chosen to be greater than 1 (so-called long holes!) In order to prevent "reaching through" from adjacent electrical fields of the loading and separation area. The usual ratios are 2: 1 to 8: 1. A complete decoupling of the ion source on the one hand and the gas stream to be dedusted on the other hand is thereby achieved.

Bei einer auf dem Prinzip des Koronaeffekts beruhenden Ionen quelle werden die Ionen in einer schmalen Zone vor der Spitze erzeugt, die ungefähr ihrem Abrundungsradius entspricht. Den Weg zur Platte bzw. zum Loch legen sie durch Drift im elektrischen Feld und im Strömungsfeld zurück. Ob sie durch das Loch ausgetragen werden können, hängt ab vom Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit zur Feldstärke. Da die Strömungs geschwindigkeit nie hoch genug sein kann gegenüber der Feld drift, kann man vorzugsweise das Feld pulsweise statt dauernd einschalten. Die Einschaltdauer ist so zu bemessen, dass gerade der Raum mit Ionen gefüllt wird, worauf das Feld ausge schaltet wird und die Ionen durch die Gasströmung ohne Ein wirkung des elektrischen Feldes durch das Loch ausgeblasen werden. Es zeigte sich, dass bei einem Pulsverhältnis von 5 µs/200 µs bei sonst gleichem Gasstrom der gleiche Ionen strom erreicht werden kann, wie bei stationärem elektrischen Feld. Dies bedeutet eine Einsparung an elektrischer Energie an der Korona von 97,5% (Faktor 40).For an ion based on the principle of the corona effect The ions become a source in a narrow zone in front of the tip generated, which corresponds approximately to their radius of curvature. They lay the way to the plate or hole by drifting electrical field and in the flow field back. Whether they're through the hole can be discharged depends on the ratio the flow velocity to the field strength. Because the flow speed can never be high enough compared to the field drift, the field can preferably be pulsed instead of continuously turn on. The duty cycle should be measured so that just the room is filled with ions, after which the field is out is switched and the ions through the gas flow without on effect of the electric field blown out through the hole will. It was found that with a pulse ratio of 5 µs / 200 µs with the same gas flow for the same ions current can be achieved, as with stationary electrical Field. This means a saving in electrical energy on the corona of 97.5% (factor 40).

Claims

1. Ion source for the electrostatic charging of particles in the gas stream of an electrical dust filter, wherein a positive and a negative electrode is provided for the purpose of triggering a corona discharge, characterized in that a plurality of openings in the form of holes ( 5 ) with a ratio of length to Diameter greater than 1, consisting of an electrical conductor and providing an electrode-forming chamber ( 3 ), in which, opposite the holes ( 5 ), the other electrode is arranged at a constant distance and insulated, the two electrodes are connected to a high voltage source ( 12 ), and that the chamber ( 3 ) is flooded by an ionizing gas along the path ( 1 ) in such a way that the latter exits through the large number of holes ( 5 ) as a gas stream ( 9 ) loaded with ions .

2. Ion source according to claim 1, characterized in that the openings in the chamber ( 3 ) on the side of the inner wall of the latter as tubular, at their ends rounded elevations in the form of in the interior of the chamber ( 3 ) in front of cantilevered stubs ( 10 ) and that the insulated electrode inside the chamber ( 3 ) consists of a large number of needle-shaped conductor elements, the full tips of which are designed as spray electrodes ( 2 ), exactly opposite the hollow stubs ( 10 ) and coaxial to the holes ( 5 ) in the chamber ( 3 ) are arranged.

3. Ion source according to claim 1, characterized in that the openings in the chamber ( 3 ) on the side of the inner wall of the latter as tubular elevations in the form of projecting into the interior of the chamber ( 3 ), as spray electrodes ( 13 ) acting Hollow tips are formed and that the insulated electrode acting as counter electrode ( 14 ) in the interior of the chamber ( 3 ) is designed as a plate or as a cylinder.

4. Ion source according to claim 1, characterized in that the high voltage source ( 12 ) is a DC voltage source.

5. Ion source according to claim 1, characterized in that the high voltage source ( 12 ) is a source with a pulsed voltage of 5 µs pulse duration and 200 µs pause.