-
Selbsttätige Einrichtung an Elektrofiltern Die meisten zur Abscheidung
von Nebel, Rauch, Staub und Schwebekörperchen aus Gasen heute gebräuchlichen Elektrofilter
arbeiten mit praktisch (hinsichtlich ihrer Beeinflussung des elektrischen Feldes)
gleichbleibenden Elektrodenabständen. Es ist allerdings auch bekannt, Elektroden
zwecks Entfernung des Niederschlages einer Rüttelbewegung auszusetzen, wodurch aber
an sich die Feldverteilung zwischen den Elektroden nicht wesentlich beeinflußt wird.
Ferner ist es auch bekannt, die Rüttelbewegung so weit auszudehnen, daß die Elektroden
zur Be-, rührung miteinander gebracht werden, nachdem sie von der Spannungsquelle
abgeschaltet sind. Aber bei diesen bekannten Elektrodenfiltern ist das elektrische
Feld schon, bevor sich die Elektroden berühren, naturgemäß bereits zusammengebrochen,
weil die Elektroden praktisch eigenkapazitätsfrei sind.
-
Auch bei Emulsionszerstörern für Flüssigkeiten sind bewegliche Elektroden
bekannt, und zwar umlaufende Elektroden, die ihren Abstand gegenüber festen, ständig
unter Spannung, vorzugsweise Wechselspannung, liegenden Gegenelektroden ändern.
-
Bei all den bisher bekannten Elektrofiltern zur Gasreinigung ist also
der gegenseitige Abstand der spannungsführenden Elektroden, abgesehen von den geringfügigen
oder nicht regelmäßigen Variationen bei einer Rüttelbewegung, unveränderlich. Jedenfalls
ist dabei bisher eine planmäßige Beeinflussung des elektrischen Feldes für die Zwecke
des Staubniederschlages an der Sammelelektrode weder beabsichtigt noch ausgeführt
worden. Die bekannten Elektrofilter leiden im übrigen durchweg mehr oder weniger
an dein Vbelstand, daß ihre Abmessungen sehr groß und die betreffenden Anlagen daher
sehr kostspielig werden. 2Ian hat versucht, dieses L belstandes durch Erhöhung der
Spannung zwischen den Elektroden oder auch durch Verringerung der Elektrodenabstände
Herr zu werden. Es ist aber wegen der bei den nötigen Spannungen auftretenden Isolationsschwierigkeiten
nicht möglich, die Elektroden so nahe aneinander zu rücken, wie dies erwünscht wäre.
Ein gewisser Mindestabstand läßt sich nicht vermeiden, weil elektrische Überschläge
durch den die gegenpoligen Elektroden trennenden Luftraum hindurch vermieden werden
müssen; denn diese führen schließlich zu Dauerkurzschlüssen in der Anlage, die die
Zerstörung oder doch zeitweilige Außerbetriebsetzung der gesamten Anlage zur Folge
haben können. In denjenigen Fällen, in denen die Elektroden einander bis zur Berührung
genähert werden, übt diese Annäherung keinen Einfluß auf den Vorgang des Staubniederschlags
aus. Der während des Staubniederschlagprozesses unvermeidliche
Elektrodenabstand
bedingt weiter einen entsprechend großen Weg, den die zu entfernenden Schwebekörper
zurückzulegen haben, bis sie auf die Niederschlagselektroden auftreffen. Da Weg
aber gleichbedeutend mit Zeit ist, arbeiten die heute gebräuchlichen Elektrofilter
verhältnismäßig langsam. *Das... erfordert aber wiederum größere Filterabmessungen,
um bestimmte Gasmengen ein-«randfrei reinigen zu können. Man war deshalb naturgemäß
ständig bestrebt, den Elektrodenabstand so klein wie möglich zu halten, d. h. die
Elektroden so nahe aneinander zu rücken, wie dies praktisch unter Beachtung der
Vermeidung von Überschlagsgefahr irgend möglich erschien. In allen diesen Fällen
stellt aber der Niederschlag an sich einen mehr oder weniger unberechenbaren Faktor
dar; es kann sich nämlich an einzelnen Stellen der Niederschlagselektroden oder
auch an der ganzen Elektrode Niederschlag von solcher Mächtigkeit anhäufen, daß
der durch die stille Entladung zu überbrückende ursprünglich richtig bemessene Elektrodenabstand
bis zum Eintreten der Cberschlagsgefahr vermindert wird.
-
Die Erfindung zeigt einen Weg zur überwindung der geschilderten Schwierigkeiten.
Außerdem verfolgt sie die Absicht, ein äußerst wirksames Elektrofilter zu schaffen,
das möglichst wenig Raum beansprucht und doch ohne Gefahr mit hohen Spannungen bei
geringen Elektrodenabständen betrieben werden kann und in dem dabei die Niederschlagselektrode
einer ständig sich taktmäßig wiederholenden Reinigung unterzogen wird.
-
Dieser Zweck wird einmal dadurch erreicht, daß als Baustoff für die
Elektroden Halbleiter Verwendung finden oder aber beliebige, deren Eigenkapazität
jeweils durch Zusatzkondensatoren verstärkt ist, und weiterhin dadurch, daß diese
Elektroden, die -wechselweise mit den Zusatzkondensatoren verbunden und von ihnen
getrennt werden, nach ihrer Abschaltung von der Spannungsquelle unter allmählicher
Steigerung des elektrischen Feldes, aber unter Ausschluß gegenseitiger Berührung
einander genähert, dann wiederum voneinander entfernt und in bekannter Weise gereinigt
werden. Weiterhin können erfindungsgemäß bei Verwendung von Zusatzkondensatoren
diese abwechselnd angeschlossen und abgeschaltet werden. Mit diesen Hilfskapazitäten
können die Elektroden während oder kurz vor ihrer Aufladung in Verbindung gebracht
werden. Man kann auch diese Kondensatoren zunächst für sich laden, sie dann von
der Spannungsquelle trennen und sie schließlich an die Elektroden anschließen. Die
Hilfskapazitäten werden zweckdienlich vor - der Reinigung der \Tiederschlagselektrode
Yon den Elektroden abgeschaltet.
-
Die Erfindung ermöglicht es, die Elektroden, solange sie sich in einem
gewissen, den Funkenüberschlag ausschließenden gegenseitigen Abstand voneinander
befinden, aufzuladen, worauf sie von der Spannungsquelle abgeschaltet und einander
genähert werden. Selbst wenn dann im Augenblick des geringsten Elektrodenabstandes
ein Überschlag zwischen den Elektroden vorkommen sollte, ist dies beim Arbeiten
mit solchen Rohgasen, die keinen Anlaß zu Staubexplosionen geben können, unerheblich,
weil derartige Überschläge, da die Elektroden nach erfolgter Aufladung von der Spannungsquelle
abgeschaltet sind, sich nicht bis in diese Spannungsquelle hinein auswirken können.
Ist aber die abgeschaltete, geladene Elektrode in Gegenelektrodennähe gebracht,
so findet die Beaufschlagung der Elektroden mit den aus dein Gas zu entfernenden
Schwebeteilchen statt, worauf die Elektroden sich wieder voneinander entfernen und
vom Niederschlag befreit werden. Da infolge des Niederschlags der Spannungsabfall
zwischen den betreffenden gegenpoligen Elektroden zum Teil ausgeglichen wird, zudem
das Abstreifen der Staubpartikelchen von den Elektroden in einer Zone vorgenommen
wird, in der die Spannung einer etwa verbliebenen Restladung sich praktisch kauen
noch bemerkbar machen wird, ist auch die Vorrichtung zum Abstreifen des Niederschlags
einfach auszugestalten.
-
Von Vorteil ist dabei, daß die Feldverteilung zwischen den Elektroden
sowie der durch die Elektrodengasse und der. Gasstrom gerneinsam bedingte Weg der
Schwebeteilchen , zur einzelnen Niederschlagselektrode hin sich sehr günstig gestaltet.
-
An Hand der Fig. i bis 3 sei zunächst. der Grundgedanke der Erfindung
des näheren veranschaulicht.
-
In diesen Figuren sind die beiden zusammenarbeitenden Elektroden mit
ii bezeichnet. Sie werden von dein Spannungserzeuger i2 geladen und können außerdem
mit einem Kondensator 13 verbunden sein. Diese Arbeitsphase veranschaulicht die
Fig. i. Sobald die Elektroden i i aufgeladen sind, wird die Spannungsquelle 12 abgeschaltet,
und die Elektroden werden einander genähert. Diese Arbeitsphase ist in Fig. 2 zeichnerisch
dargestellt. Das von den Schwebeteilchen zu befreiende Gas strömt in an sich bekannter
Weise zwischen den Elektroden hindurch, wobei die Sch-%vebeteilchen, wenn sie nicht
schon geladen sind, durch die Ladewirkung der einen Elektrode elektrisch aufgeladen
oder auch umgeladen werden, so daß sie sich
nach der großflächigen
Niederschlagselektrode hin bewegen, auf der sie haften oder wo sie sich zu größeren
Anhäufungen zusammenschließen, wie dies durch die Punktierung auf der Vorderfläche
der linksliegenden Elektrocle i i angedeutet ist. Die Fig. 2 läßt auch erkennen,
daß die Elektroden von der Spannungsquelle 12, nicht aber vom Kondensator 13 abgeschaltet
sind.
-
Nach erfolgtem Niederschlagen der Schwebeteilchen werden die Elektroden
unter gleichzeitigem Abschalten des Kondensators 13 (die Spannungsquelle 12 bleibt
abgeschaltet) voneinander entfernt, und in dieser Arbeitsphase, die durch die Fig.3veranschaulicht
ist, können die Elektroden durch einen (in der Zeichnung nicht dargestellten) Abstreifer
oder durch eine Schüttelvorrichtung oder auch durch jede andere dieseln Zweck dienende
Vorrichtung vom Niederschlag befreit werden. Darauf werden Kondensator und Spannungsquelle
wieder eingeschaltet, so daß der Arbeitsvorgang von neuem beginnen kann.
-
Selbstverständlich können mehrere derartige Elektrodenpaare miteinander
kombiniert werden, und zwar zweckmäßig so, daß sich die einzelnen Elektrodenpaare
in eine=m gewissen Zeitpunkt von Paar zu Paar immer in verschiedenen Arbeitsphasen
befinden. Dabei kann das zu reinigende Gas jeweils so geführt oder umgeleitet werden,
daß es immer nur zwischen solchen Elektrodenpaaren hindurchströmen kann, die gerade
in der Niederschlagsphase (Fig. 2) stehen.
-
Es können. auch mehrere derartige Elektroclenpaare in Richtung des
strömenden Gases hintereinandergeschaltetwerden, wobei es naturgemäß zweckmäßig
ist, die einzelnen Elektrodenpaare je nach der Geschwindigkeit des zu reinigenden
Gasstromes derart einzustellen, daß jedes Teilchen des zu reinigenden Gases mindestens
einmal zwischen einem Elektrodenpaar hindurch inuß, das sich gerade in der Niederschlagsphase
(Fig. 2) befindet.
-
In der Fig. 4 ist schematisch eine praktische Ausführungsform für
den Erfindungsgedanken wiedergegeben. Hiernach beste' neu die Niederschlagselektroden
14 aus Segmenten eines unilaufenden Elektrodenzylinders, neben dein beiderseitig
aus Drähten oder Stangen bestehende Ladeelektroden 15 parallel zur Zylinderachse
geführt sind. Die einzelnen Elektrodenseginente sind durch Luftzwischenräume oder
auch durch Einlagen aus Isolierstoff elektrisch voneinander getrennt. Mittels einer
Kollektorvorrichtung 16, die in das Innere des Elektro.denzylinders hineinverlegt
sein kann, können ständig je zwei einander diametral gegenüberliegende Elektrodensegmente
an die Spanntrigsquelle 1= angeschlossen werden. Die bürstenartig ausgestalteten
Abstreifer 17 dienen zur Entfernung des Niederschlags auf den Elektroden, wenn diese
sich an den Abstreifbürsten vorbeibewegen. Die Abstreifer können naturgemäß auch
an sich beweglich sein. Auch kann die Entfernung des Niederschlags in beliebiger
bekannter anderer Weise, z. B. auch durch Absaugen, erfolgen.
-
Jedes Segment 14. des Elektrodenzylinders der Niederschlagselektrode
ist mit einem Belage eines Kondensators 13 verbunden, dessen anderer Belag an die
Ladeelektrode 15 angeschlossen ist. In den betreffenden Verbindungsleitungen der
Segmente mit ihren zugehörigen Kondensatoren liegen Schalter 18, .die in der Fig.
q. als Schalter mit exzentrischen Schleifringen angedeutet sind. Um die Anschaulichkeit
der Zeichnung zu vermehren, ist die Darstellung so gewählt, daß die Achse dieser
Schleifringe, die in Wirklichkeit senkrecht zur gezeichneten Lage steht, in die
Papierebene geklappt erscheint. Die Schleifschaltkontakte dienen dazu, die Sonderkapazitäten
13 während des Umlaufs der Elektroden zwangsläufig an diese Elektroden zu schalten
oder abzuschalten. Dabei ist die Einrichtung so getroffen, daß, wie dies an Hand
der Fig. i bis 3 des näheren erläutert worden ist, die Sonderkapazitäten während
der Aufladung eines Elektrodensegnientes und während des eigentlichen Abscheidevorgangs
den Segmenten zugeschaltet sind, während sie für die Zeit, in der das Abstreifen
der Niederschläge erfolgt, von den betreffenden Segmenten abgeschaltet sind.
-
Zum besseren Verständnis sei eines der Elektrodenseginente während
eines halben Umlaufs verfolgt, nämlich das Segment, das zu diesem Zweck mit i4.a
bezeichnet ist. In der Stellung 1q.a liegt dieses Segment an der Spannungsquelle
12 und an seiner Sonderkapazität, einem der Kondensatoren 13. Iss wird also mit
dein Kondensator zusammen aufgeladen. In der Stellung 1411 ist, wie die Figur ohne
weiteres erkennen läßt, die Trennung von der Spannungsquelle 12 bereits durchgeführt,
während die Verbindung mit dem Kondensator noch besteht. Das gleiche gilt für die
Stellung 14e. In der Stellung 14", in der sich das Segment den Ladeelektroden 15
schon genähert hat, kann bereits ein Anziehen und Niederschlagen der Schwebeteilchen
stattfinden, und die Anziellungs- und Niederschlagsintensität verstärkt sich, je
näher das Segment an die Ladeelektroden heranrückt. In der Stellung 1.Id hat sich
das Segment von den Ladeelektroden bereits wiederum etwas entfernt, und seine Verbindungen
sowohl- mit der Spannungsquelle 12
als auch mit dem Kondensator
sind aufgehoben. Infolge des Niederschlags der Schwebeteilchen ist ein Teil der
Ladung des Elektrodensegmentes abgeleitet worden, und das Segment hat mehr oder
weniger an Spannung verloren. Es befindet sich also in der Stellung r4,' und auch
in der darauffolgenden Stellung r4.e gewissermaßen in einer spannungslosen Zone,
in der das Abstreifen des -.Niederschlags von dem Segment mittels der Bürste
17 vor sich gehen kann. Sobald das Segment jedoch in die Stellung 141 übertritt,
wird es von neuem an die Spannungsduelle 12 gelegt und wiederum mit seinem Kondensator
verbunden. Die Drehrichtung des Segments ist durch einen Pfeil angedeutet, und beim
nächsten halben -Umlauf des Segments, vgl. den links gezeichneten Teil der Figur,
wiederholen sich die oben beschriebenen Vorgänge. Jedes Segment wird also, wie die
Figur erkennen läßt, bei einem Umlauf zweimal aufgeladen, zweianal mit Abscheidegut
beaufschlagt, und es verliert zweimal mehr oder weniger seine Spannung in einer
Phase, während der die Niederschlagsentfernung vor sich gehen kann.
-
Das zu reinigende Gas streicht, wie die nach oben gerichteten Pfeile
der Fig.,. erkennen lassen, zwischen der Zylinderelektrode und den Ladeelektroden
15 hindurch. Die Einrichtung kann aber naturgemäß auch so getroffen werden,
daß die Strömungsrichtung der zu reinigenden Gase zwischen den Elektroden in einer
Ebene verläuft, welche die von den dargestellten Richtungspfeilen bestimmte Ebene
in einem Winkel schneidet.
-
Im allgemeinen empfiehlt es sich, die Elektroden nicht so lange im
Zustand der größten Annäherung zu belassen, bis der ganze oder der größte Teil ihrer
Ladungen ausgeglichen ist, da bei fortschreitender Neutralisierung infolge der damit
verbundenen Spannungsabnahme auch die Filterwirkung abnimmt. i\lan wird also die
beaufschlagten Elektroden wieder voneinander entfernen, bevor die Ladung der Elektroden
oder ihrer Sonderkapazitäten ganz oder zum größten Teil ausgeglichen ist. Um dabei
die auf den Elektroden verbleibende Ladung, die beim Entfernen des Niederschlags
durch die Abstreifer ganz oder teilweise verlorengehen kann, in dem nächstfolgenden
Arbeitsgang wenigstens teilweise wieder nutzbar zu machen, können die betreffenden
Elektroden, wie dies in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4. auch erläutert ist,
bei einsetzender Abstandsvergrößerung zwischen den Elektroden vor Beginn der Niederschlagsentfernung
von ihren zugehörigen Kondensatoren abgeschaltet werden, so daß diese ihre anteilige
Ladung bewahren. Beim Wiederaufladen der Elektroden werden die Kondensatoren erneut
mit den Elektroden verbunden und bilden mit diesen zusammen wiederum Kapazitätseinheiten.
Eine unerläßliche Bedingung ist das Vorhandensein - derartiger Kondensatoren naturgemäß
nur dann, wenn die Eigenkapazität der Elektroden zu gering ist. Unter Umständen
kann ihr Vorhandensein aber den Gesamtwirkungsgrad der Anlage erheblich verbessern.
-
Wie das Ausführungsbeispiel der Fig.4 erkennen läßt, sind dort die
drahtförmigen Ladeelektroden 15, die zu beiden Seiten des Elektrodenzylinders verlaufen,
senkrecht zur Richtung des durch die Pfeile angedeuteten Gasstromes nicht symmetrisch
vor der Mitte der Zylinderelektrode angeordnet, sondern aus dieser Mitte heraus
dein ankommenden Gasstrom entgegen vorgeschoben. Das hat den Vorteil, daß von den
abzuscheidenden Schwebekörpern möglichst viele möglichst frühzeitig geladen werden,
so daß ihre Waaiderung zur Niederschlagselektrode recht früh einsetzen kann. Da
die Abstände der einzelnen Drähte der Ladeelektroden von den entgegengesetzt geladenen
Zylindersegmenten verschieden groß sind, könnte sich eine ungünstige Verteilung
der Ladewirkung einstellen. Um dies zu vermeiden, die allgemeine Ladewirkung somit
gleichmäßiger zu gestalten und damit der Lberschlagsgefahr von den einzelnen Ladeelektroden
zu den Niederschlagselektroden vorzubeugen, kann man die Durchmesser der einzelnen
Ladeelektroden v erschieden_wählen> z. B. nach der Richtung der ankommenden Gase
hin verkleinern und dadurch die Ladewirkung der einzelnen Elektroden abstimmen.
-
In der Fig. 5 ist eine Elektrofilteranlage mit drei Elektrodenzylindern
und den dazugehörigen Ladeelektroden schematisch in perspektivischer Ansicht dargestellt,
deren Wirkungsweise sich nicht von derjenigen der Fig.4 unterscheidet, so daß sich
eine besondere Erläuterung dieser Figur erübrigt. Selbstverständlich können in derartigen
Anlagen die Elektroden auch hintereinandergeschaltet sein, und es können Elektrodenbatterien
vorgesehen sein, deren einzelne Elektrodenpaare sowohl neben- wie hintereinanderliegen.
-
Die umlaufende (Zylinder-) Elektrode kann, wie aus der Fig. 4 hervorgeht,
aus einzelnen voneinander isolierten Segmenten zusammengesetzt sein. Es können aber
auch die Elektroden in Form von Längsstreifen parallel zur Zylinderachse auf der
Oberfläche des Zylinders angebracht werden. Die Elektroden können durch ein besonderes
Triebwerk in Umdrehung versetzt sein. Die Einrichtung kann aber auch. wenn die zu
reini2-,°nrle.i
Gase unter natürlichem Zug stehen oder überhaupt
genügende Strörnungsgeschwindigkeiten besitzen, so getroffen sein, daß der Gasdruck
zum Antrieb der Elektrode selbst benutzt wird. Die umlaufenden Elektroden können
ferner als Hohlkörper ausgebildet und mit Innenkühlung versehen sein. Unter Umständen
können sie als Wärmeaustauscher init dem zu reinigenden Gas dienen.
-
Die Fig. .1 zeigt, worauf ausdrücklich bingewiesen sein soll, überhaupt
nur eine Atisführungsform für den Erfindungsgedanken, der selbstverständlich konstruktiv
in den mannigfachsten Weisen ausgeführt werden kann.