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Verfahren und Einrichtung zum Abscheiden von Schwebekörpern aus Gasen
oder isolierenden Flüssigkeiten durch elektrische Felder. Bei den elektrischen Gasreinigungsanlagen
bekannter Bauart wird die Abscheidung der Schwebekörper dadurch bewirkt, daß die
elektrisch geladenen Schwebekörper im elektrischen Felde wandern und sich auf bestimmten
Elektroden absetzen. Die elektrische Ladung wird dabei den Schwebekörpern in der
Regel durch besondere Hilfsmittel (Sprühelektroden, Koronabildung usw.) erteilt.
Da elektrisch geladene Teilchen um so langsamer wandern, je größer sie sind, ist
dieses Verfahren nur für verhältnismäßig kleine Schwebekörper geeignet. Das Verfahren
gemäß der Erfindung ist nun insbesondere zur Abscheidung großer Schwebekörper bestimmt,
und zwar liegt es in der Natur -des Verfahrens, daß die Abscheidung um so besser
erfolgt, je größer die Teilchen sind. Das -Verfahren gemäß der Erfindung besteht
nun darin, daß man die elektrisch neutralen oder fast neutralen Schwebekörper zwischen
ein aus zwei ungleichpoligen leitenden Elektroden gebildetes irrhomogenes Feld leitet
und diese Elektroden mittels einer äußeren Stromquelle mit Elektrizität von so geringer
Spannung lädt, daß
keine Koronawirkung oder Ausströmung zwischen
ihnen stattfindet. Es ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der die zu reinigenden
Gase an Hartgummiringen vorbeistreichen, die durch Reibung elektrisch aufgeladen
werden, so' daß hier um die Hartgummiringe ebenfalls ein inhomogenes Feld erzeugt
wird. Durch diese Anordnung läßt sich aber eine technisch befriedigende Reinigung
nicht erreichen, da die Reibungselektrizität dazu nicht ausreicht.
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Zach Abral am-Föppl, Theorie der Elektrizität I, eubner-L eipzig,
5. Auflage igi8, S. r45, wird ein im inhomogenen Felde sich befindende dielektrische
Kugel nach Stellen größerer Feldstärke hingetrieben. Die hierbei wirkende sogenannte
dielektrische Kraft ist proportional dem Volumen des Teilchens und von der Richtung
der Feldstärke unabhängig; die Kraft und die durch sie bedingte Wanderung ist daher
um so größer, je größer die Schwebekörper sind. Befindet sich z. B. ein elektrisch
neutrales Teilchen T (Abb. i) in einem Zylinderkondensator 2, so wird es unabhängig
vom Vorzeichen der angelegten Spannung gegen die innere Elektrode getrieben, und
zwar um so schneller, je größer es ist.
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Es kommt hierbei jedoch sehr auf die Abmessungen des Kondensators
an. Die genauere Überlegung zeigt, daß dünne Drähte innerhalb weiter Röhren dielektrisch
kaum wirksam sind; um eine günstige Wirkung zu erzielen, muß man verhältnismäßig
dicke Innenelektroden verwenden. Die Theorie ergibt, daß die Wirkung die günstigste
ist, wenn das Verhältnis von Radius r des Elektrodendrahtes zum Elektrodenabstand
d etwa
o,5 bis i,o beträgt.
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Da die dielektrische Kraft vom Vorzeichen der angelegten Spannung
unabhängig ist, kann man zur Speisung der Elektroden Gleichstrom, aber auch mit
Vorteil Wechselstrom verwenden. Die Spannung bzw. der Elektrodenabstand und Drahtdurchmesser
werden gemäß der Erfindung so gewählt, daß keine Korona oder Ausstrahlung auftritt,
also auch ein Funkenübergang zwischen den Elektroden ausgeschlossen ist. Die oben
beschriebenen Erscheinungen haben zur Folge, da.ß die Abscheidung der Schwebekörper
nur an den Elektroden der einen Art stattfindet, gegen die die Schwebekörper auf
Grund ihres Bestreben, nach Stellen größerer Feldstärke zu gelangen, getrieben werden.
Im Gegensatz zu den bekannten Niederschlagseinrichtungen ist es diejenige Elektrode,
an der die größere Feldstärke herrscht.
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Dielektrische Kräfte wirken. am besten auf Teilchen größerer Dielektrizitätskonstante
(c > i). Man kann zweckmäßig die Dielektrizitätskonstante der Schwebekörper erhöhen,
indem man Wasserdampf in das Gas einleitet. Die Schwebekörper überziehen sich dabei
mit einer Wasserhaut, wodurch erstens ihre Abmessung sich vergrößert und zweitens
ihre Dielektrizitätskonstante etwa auf die des Wassers (e - 8o) erhöht wird.
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Die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung sind verschiedener
Art. Einmal erfolgt die Abscheidung der Schwebeteilchen nur an der einen Elektrode,
in dem Falle, daß eine zylinderförmige Elektrode innerhalb eines Hohlzylinders verwandt
wird, also nur an der Innenelektrode. Hierbei wird vor allein der Reinigungsvorgang
der -Niederschlagsanlage sehr vereinfacht. Dann ist die Abscheidung vom Vorzeichen
der v erwendeten Spannung unabhängig, wodurch die Verwendung von Wechselspannung
ermöglicht wird, die man auf einfache Art erzeugen kann. Ferner ist der Energieverbrauch,
da Stromübergänge nicht auftreten, außerordentlich gering. Ein weiterer Vorteil
liegt darin, daß eine Ionisation der Schwebeteilchen unnötig ist, wodurch Strahlungsverluste
und Koronabildung, ferner übermäßig hohe Spannung und die damit verbundene Ü'berschlagsgefahr
vermieden werden. Dann können die Elektroden in ihren Abmessungen so kräftig gehalten
werden, daß große Stabilität erreicht wird und eine konstruktiv richtige Durchbildung
beider Elektrodenarten erin8glicht wird. Die Anordnung kann so getroffen werden,
daß, wie in Abb. i dargestellt, eine zylinderförmige Innenelektrode i inmitten einer
rohrförmigen Gegenelektrode 2 verwandt wird, wobei der Durchmesser der zylinderförmigen
Innenelektrode entsprechend groß zu wählen ist. Das Verfahren gelingt am besten,
wenn die niederzuschlagenden Teilchen elektrisch vollkominen neutral sind. Aber
auch zur Abscheiclung von größeren Schwebekörpern, die auf Grund ihrer Entstehung
oder anderer Einflüsse eine geringe elektrische Ladung besitzen, kann das Verfahren
gemäß der Erfindung mit großem Erfolg verwendet werden, cla hier die infolge der
elektrischen Ladung ,#Nirkenden Kräfte gegenüber der dielektrischen Kraft verschwindend
klein sind.
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In Abb. 2 sind z. B. als NTiederschlagselektroden Wellbleche 2 verwandt,
die sich einander parallel so gegenübergestellt sind, daß ihre Ausbuchtungen ungefähr
kreisförmige Hohlräume ergeben, während ihre Einbuchtungen noch so weit voneinander
entfernt sind, daß ein Gasdurchtritt möglich ist. In der Mitte der kreisförmigen,
durch die Wellbleche gebildeten Hohlräume stehen die stabförmigen Innenelektroden
r. Die Abmessungen
dieser Innenelektroden sind so gewählt, daß
keine Koronäwirkung oder Ausströmung zwischen den Elektroden beiderseitigen Vorzeichens
stattfindet, sondern nur ein inhomogenes Feld gebildet wird, das in der Nähe der
Innenelektroden dichter ist als in der Nähe der Wellblechelektroden.
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In der Ausführung nach Abb. 3 wird die Rückseite der Wellblechelektroden
ebenfalls als Elektrodenfläche verwandt, indem dieser Rückseite gegenüber eine weitere
Wellblechelektrode so angeordnet ist, daß wiederum Hohlräume entstehen, die von
Innenelektroden i ausgefüllt sind.
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In der Einrichtung nach Abb. q. sind Wellbleche verwandt, bei denen
die einzelnen Wellen nicht wie sonst verlaufen, sondern zwischen je zwei Halbwellen
eine Halbwelle mit geringerem Krümmungsradius vorhanden ist. Die beiden Wellbleche
stehen sich dann derart gegenüber, daß jedesmal einer Ausbuchtung 3 mit größerem
Krümmungsradius eine Ausbuchtung .I mit kleinerem Krümmungsradius gegenübersteht.
Zwischen 3 und ¢ entsteht infolgedessen wieder ein inhomogenes Feld, das bei d.
dichter als bei 3 ist. Die zwischen 3 und 4 sich bewegenden Schwebekörper werden
infolgedessen nach den Stellen größerer Felddichte, also nach q. hingetrieben.
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Auch wenn Wellbleche der normalen Form nach Abb. 5 einander gegenübergestellt
werden, entstehen inhomogene Felder, indem das Feld bei 5 größere Dichte als auf
der entgegengesetzten Seite besitzt.
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Die in Abb. 2, 3 und 5 dargestellten Wellbleche mögen »symmetrische«
Wellbleche genannt werden, während das in Abb. q. dargestellte Wellblech »unsymmetrisch«
heißen möge.
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Abb. 6 zeigt eine Einrichtung, bei der zwischen zwei gradflächigen
Elektroden Stäbe 7 mit kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt angeordnet sind.
Auch bei dieser Ausführung entstehen zwischen 7 und 6 elektrische Felder, die bei
7 naturgemäß dichter sind und sich nach 6 hin allmählich ausbreiten und daher weniger
dicht werden. Auch bei dieser Ausführung wird infolgedessen keine Koronawirkung
oder Ausströmung bei entsprechender Wahl der Spannung zwischen den Elektroden auftreten,
und die Schwebekörper werden sich nach den Stellen größerer Felddichte, also nach
7 hin bewegen.
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Statt der Wellbleche können auch Drahtgeflechte oder Siebe benutzt
«erden. Die stabförmigen Elektroden können auch aus Röhren mit durchbrochenen Wandungen
bestehen, so daß die Schwebeteilchen durch die Durchbrechungen hindurch in das Innere
der Röhren gelangen und hier entleert werden können.