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Verfahren und Vorrichtung zur elektrischen Abscheidung von Schwebeteilchen
aus Gasen. Bei der elektrischen Abscheidung schwebender Teilchen aus Gasen, die
unter Benutzung einer von glatten, drahtförmigen Elektroden ausgehenden Coronaentladung
vorgenommen wird, macht sich häufig der Mißstand geltend, daß das abzuscheidende
Material nicht ausschließlich auf den flächenförmigen Sammelelektroden niedergeschlagen
wird, sondern daß sich auch die sprühenden Drähte teilweise oder vollständig damit
bedecken. Hierdurch wird der Austritt der Entladung an einzelnen Stellen lokalisiert,
die gleichmäßige Durchstrahlung des Raumes gestört und damit die Wirksamkeit der
Anlage herabgesetzt oder gänzlich aufgehoben. Diese Nachteile treten besonders dann
auf, wenn es sich um die Abscheidung schwebender Teilchen gewisser nichtleitender
Stoffe, z. B. Zinnoxyd, handelt, und da das der häufigste Fall ist, bedeutet die
Beseitigung bzw. Einschränkung derselben eine wichtige Verbesserung der elektrischen
Gasreinigungsverfahren.
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Das Beschlagen der Drähte beginnt damit, daß an einem ursprünglich
glatten Draht kleine Unebenheiten durch Korrosion oder ähnliche Ursachen entstehen
oder daß einzelne, zufällig sich absetzende Staubteilchen Teile des Drahtes isolieren.
An solchen Stellen löst sich die den Draht kontinuierlich bedeckende Corona in Spitzenentladungen
auf, indem zwei Entladungsstellen voneinander getrennt werden und zwischen ihnen
eine nichtstrahlende Zone, von der eine elektrostatische Feldwirkung ausgeht, sich
ausbildet. Sie hat die gleiche Ladung wie der Draht. und wenn diesem, wie es gewöhnlich
geschieht, negative Elektrizität zugeführt wird, so übt sie eine Anziehung auf positiv
geladene Teilchen aus, die auch in einem von negativer Sprühentladung durchstrahlten
Gase immer auftreten und verschiedene Herkunft haben. Sie können z. B. bereits primär
im rauchführenden Gasstrom in kleiner Menge vorhanden sein oder durch Ionenstoß
in der Hauptmasse des durchsprühten Gases entstehen. Vor allem bilden sie sich aber
durch Ionenadsorption in unmittelbarer Nähe des Drahtes, da dort als Bedingung für
das Zustandekommen der Entladung positive Ionen sich auf die Sprühelektrode zu bewegen.
Schließlich werden sie auch in der Nachbarschaft negativ geladener Apparatkörper
durch Influenzwirkung auf noch ungeladenen Staub erzeugt.
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Infolge der elektrostatischen Anziehung in der entladungsfreien Zone
zwischen zwei solchen Spitzen findet dort eine vermehrte Niederschlagung besonders
der aus der positiv geladenen Schicht am Draht stammenden Teilchen statt, wodurch
sich die beschlagene Stelle verdickt und verbreitert.
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Eine Spitzenentladung breitet sich von ihrer Ansatzstelle kegelförmig
nach der flächenhaften Elektrode aus, und es wurde festgestellt, daß sich die Strahlungskegel
von zwei benachbarten Spitzen gegenseitig abstoßen und infolgedessen, wenn sie zufällig
an einem Draht auftreten, sich voneinander entfernen und gegen die Enden des Drahtes
hin bewegen. Dadurch wird die Verbreiterung der elektrostatisch wirkenden Zone noch
mehr begünstigt, die weitere Niederschlagung von positiv geladenem Staub befördert
und die Isolierung verstärkt.
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Beobachtungen haben nun ergeben, daß die Anziehungskraft der in der
geschilderten ZVeise gebildeten nichtstrahlenden Zone nur in geringe Tiefe eines
von Teilchen erfüllten Gases reicht. Es werden daher die auf Grund der erörterten
physikalischen Verhältnisse
sich am Draht absetzenden Schwebeteilchen
auch fast nur den ihm am nächsten liegenden Schichten entnommen. Das unerwünschte
Beschlagen der Drähte muß infolgedessen vermeidbar sein, wenn es gelingt, die den
Draht unmittelbar umgebende Schicht von vornherein möglichst frei von Staubteilchen
zu halten.
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Auf diesen Gedanken und den angeführten Erfahrungen beruht die vorliegende
Erfindung.
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Sie besteht darin, daß die zu reinigenden Gase zunächst durch ein
elektrostatisches Vorfeld geführt werden, welches im Innern der Reinigungskammer
derart angeordnet ist, daß die den Ladeelektroden zunächst strömenden Gasschichten
staubfrei erhalten werden. Dadurch wird ein Bedecken der Ladeelektroden mit Staubteilchen
verhindert. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die den Elektroden zunächst liegenden
Gasschichten in einer strömenden Gasmasse auf lange Strekken bestehen bleiben, wie
man oft an der Schlierenbewegung unmittelbar verfolgen kann.
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Das elektrische Vorfeld übt so gewissermaßen eine elektrostatische
Schirmwirkung auf den Draht aus; die durch einen mechanischen Schirm, in dessen
Staubschatten der Draht liegt, nicht e`uensogut erreicht werden kann, weil durch
das Hindernis im Strom Wirbel entstehen, die wieder mehr Staub an die Grenzschicht
des Drahtes bringen.
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Es ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der rohrförmige Niederschlagselektroden
und in der Rohrachse verlaufende Sprühdrähte verwendet werden. Diese Sprühdrähte
besitzen an der Eintrittsstelle des Gases in das Rohr Verdickungen, an denen ebenfalls
keine Sprühwirkung stattfindet. Durch eine derartige Anordnung können aber die den
Ladeelektroden zunächst strömenden Gasschichten nicht staubfrei erhalten werden,
wie es für unsere Erfindung erforderlich ist, da gerade an den Eintrittsstellen
der Rohre eine heftige Wirbelbildung stattfindet, die erst im Innern des Rohres,
in dem bereits der Sprühdraht allein zur Wirkung kommt, ausgeglichen wird.
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Die Erfindung ist an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Abb. i der Zeichnung zeigt das erste Ausführungsbeispiel in Seitenansicht.
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Abb. 2 zeigt das zweite Beispiel in Seitenansicht und Abb.3 dasselbe
in Oberansicht. Bei dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel sei mit a ein
Zylinder bezeichnet, durch den das Gas mit den abzuscheidenden Schwebekörperchen
in Richtung der Pfeile b streicht. Die drahtförmige Sprühelektrode ist mit c bezeichnet.
Sie ist negativ geladen und bildet mit der geerdeten Rohrwandung a, die als Sammelelektrode
gedacht ist, das Sprühfeld, in dem die Ladung und Abscheidung der Schwebeteilchen
erfolgt. Die drahtförmige Elektrode c ist mit zylinderförmigen Verdickungen d versehen,
die nur elektrostatische Kraftfelder erzeugen sollen. Diese elektrostatischen Vorfelder
schaffen in den vorbeistreichenden Gasen eine Zone staubfreien Gases, und wenn das
Gas dann in die Sprühzone eintritt, befinden sich in der unmittelbaren Umgebung
des Drahtes c keine Schwebeteilchen mehr, und es können sich infolgedessen auch
keine Teilchen an dem Draht c festsetzen.
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Bei den in den Abb. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen ist
wiederum a die Wandung des Kanals, durch den das Gas in Richtung des Pfeiles b strömt.
Mit cl sind die drahtförmigen Ladeelektroden bezeichnet, und c, benennen die plattenförmigen
Sammelelektroden. Einer jeden Reihe von Drähten c,. ist nun eine Platte d vorgeschaltet,
die ein elektrostatisches Feld hervorruft. Ehe also das Gas in das durch die Drähte
hervorgerufene Sprühfeld eintritt, muß es durch das elektrostatische Vorfeld gehen.
Dieses .bewirkt ein Abscheiden der Schwebeteilchen aus den nächsten an den Platten
d vorbeistreichenden Schichten. Wenn diese Schichten dann in die Nähe der Drähte
c, gelangen, sind sie staubfrei, und das Vollsetzen der Drähte mit Schwebeteilchen
wird auf diese Weise verhindert.