DE69318655T2

DE69318655T2 - Venturi Isolator für einen elektrostatischen Abscheider

Info

Publication number: DE69318655T2
Application number: DE69318655T
Authority: DE
Inventors: Charles Allan Orange County North Carolina Rector; J. Clayton Lee County North Carolina Rosser
Original assignee: Trion Inc
Current assignee: Trion Inc
Priority date: 1992-09-11
Filing date: 1993-09-10
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2013-09-11
Also published as: EP0775527A1; DE69318655D1; EP0587441B1; EP0587441A1; ATE166255T1; US5421863A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Abscheider des elektrostatischen Typs. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Isolator zur Verwenddung in einem elektrostatischen Abscheider.

Hintergrund der Erfindung

Elektrostatische Abscheider werden zur Entfernung von Schutzstoffen bzw. Verschmutzungen, wie etwa von Flüssigkeitströpfchen und festen Partikeln aus einem Fluid, in dem sie sich in Suspension befinden, verwendet. Das Abscheidungsverfahren umfaßt typischerweise wenigstens zwei Basisschritte. Zunächst wird die verschmutzte Suspension ionisiert, indem sie durch eine elektrische Korona hindurchgeführt wird. Die in dem Fluid erzeugten Ionen kollidieren dann mit den suspendierten Verschmutzstoffen, so daß die Tröpfchen und Partikel elektrisch geladen werden. Das ionisierte Fluid mit den geladenen Schmutzstoffpartikeln wird dann durch ein elektrostatisches Feld geführt, in welchem die geladenen Partikel mittels einer Coulombkraft aus dem Fluid herausgedrängt werden. Die praktischen Aspekte elektrostatischer Abscheidung, welche ebenfalls als Elektroablagerung oder Elektrofällung bezeichnet wird, wurden in einer wirtschaftlichen Größenordnung erstmais in den Vereinigten Staaten durch Cottrell im Jahre 1906 dargelegt und im Jahre 1936 durch Penny weiterentwickelt.

Beschreibung des verwandten Standes der Technik

Figur 1 zeigt schematisch eine Schnittansicht eines bekannten zweistufigen elektrostatischen Abscheiders. Ein verschmutztes gasförmiges Fluid, wie etwa Luft oder industrielles Abgas, fließt in Richtung des Pfeiles A in ein Ende einer durch Endplatten 2 gebildeten Leitung. In der ersten Stufe des Abscheiders fließt das verschmutzte Fluid zwischen Koronadrähten 4. Die Koronadrähte 4 sind mit einer elektrischen Spannung versehen, die zur Erzeugung einer elektrischen Korona um die Drähte herum ausreichend ist. Das durch die Korona durchgehende Fluid wird ionisiert, und Schmutzstoffpartikel im Fluid werden durch die Ionenbeschießung geladen.
Weiter stromabwärts in Richtung des Flusses A weist die zweite Stufe des Abscheiders eine Folge von Hochspannungsplatten 8 auf, welche zwischen Masseplatten 10 mit Beabstandung angeordnet sind. Das ionisierte Fluid mit den geladenen Schmutzstoffieilchen fließt in die Zwischenräume zwischen den Platten. Die geladenen Teilchen im Fluid werden auf den Platten 10 abgelagert, so daß sauberes Gas vom stromabwärtsseitigen Ende der Leitung ausgestoßen wird.
Die Hochspannungsplatten 8 sind elektrisch miteinander verbunden und zwischen den Endplatten 2 auf einer Hochspannungsverbindungsstange 12 gehaltert. In gleicher bzw. ähnlicher Weise sind die Masseplatten 10 miteinander verbunden und zwischen Endplatten 2 auf einer separaten Masseplattenverbindungsstange 14 gehaltert. Die Endplatten 2, welche die Wände einer Fluidleitung bilden, sind zur Verminderung der Gefahr von elektrischen Schlägen aufgrund der Koronadrähte 4 und der Hochspannungsplatten 8 vorzugsweise geerdet. Ferner können die Masseplatten 10, die Masseplattenverbindungsstange 14 und die Endplatten 2 im gleichen Schaltkreis miteinander geerdet sein. Daher müssen die Hochspannungsplattenverbindungsstange 12 und die Hochspannungsplatten 8 von den geerdeten Endplatten 2 elektrisch isoliert sein.
Figur 2 zeigt eine herkömmliche Technik zur Isolierung der Hochspannungsplatte 8 von einer geerdeten Endplatte 2. Die Hochspannungsplattenverbindungsstange 12 erstreckt sich durch einen Isolator 16, der auf der Hochspannungsplattenverbindungsstange 12 gegen die Endplatte 2 gehalten ist. Die Hochspannungsplattenverbindungsstange 12 kann auf jedem Ende mit Windungen ausgebildet sein, und mittels einer Verbindungsstangensicherungsmutter 18 an den Isolator 16 angeschraubt sein. Der Isolator 16 ist aus einem elektrisch isolierenden Material wie etwa Keramik oder Kunststoff hergestellt, welches verhindert, daß Ladung durch die Verbindungsstange 12 zur geerdeten Endplatte 2 fließt. Ein zylindrisches oder rohrförmiges Abstandsstück 20 kann auf der Verbindungsstange 12 angeordnet sein, um die Beabstandung zwischen der Hochspannungsplatte 8 und dem Isolator 16 aufrechtzuerhalten. Gleichartige rohrförmige Abstandsstücke 20 können zwischen jeder der Hochspannungsplatten 8 angeordnet sein.
Während des normalen Betriebes der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung können die Oberflächen der Hochspannungsplatte 8, des rohrförmigen Abstandsstücks und des Isolators 16 mit einer Schmutzstoffschicht 22, welche aus dem Fluß A abgelagert wird, beschichtet werden. Wenn der Fluß A Schmutzstoffmaterial enthält, welches elektrisch leitend ist, kann sich mit der Zeit Schmutzstoffschicht 22 derart aufbauen, daß sie ausreicht, um einen elektrischen Weg für einen Kurzschlußstrom von der Hochspannungsplatte 8 zu der geerdeten Endplatte 2 zur Verfügung zu stellen. Dieser Zustand wird bisweilen als Ubersehlag bzw. Funkenüberschlag bezeichnet. Sobald die Hochspannungsplatte 8 kurzgeschlossen ist, füngieren die Platte und tatsächlich der gesamte Kollektorabsehnitt des Abscheiders nicht mehr zur Entfernung von Schmutzstoffen aus dem Fluß A, während dieser an der Platte 8 vorbei- und durch die Kollektorplatten des Abscheiders hindurchfließt. Tatsächlich sammeln sich, im Falle positiver Ionisierung, Teilchen zunächst auf den Masseplatten. Jedoch erfolgt durch Impaktion bzw. Auftreffen auch eine gewisse Ansammlung auf den Hochspannungsabstandsstücken, was ebenfalls zum Überschlag beiträgt. Daher muß der Betrieb des in Figur 2 dargestellten Abscheiders häufig unterbrochen werden, so daß die Schmutzstoffschicht 22 von der Oberfläche des Isolators 16 zur Vermeidung eines Überschlags entfernt werden kann.
US-Patent 3,531,918 (Vegeby) bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schutz von rohrförmigen Hochspannungsisolatoren in elektrostatischen Abscheidem sowohl gegen Staubbeschichtungen als auch Kondensation von Dämpfen. Dieses Patent offenbart eine Stange (8), welche mittels einer auf einer Seite eines zylinderförmigen Hochspannungsisolators (1) angeordneten Platte (2) gehaltert ist. Die Stange wird zur Aufhängung eines bekannten Emmissionssystems einschließlich eines nicht genannten Elementes (7) verwendet.
Die Platte ist mit einem oder mehreren großen Löchern (3) konstanten Durchmessers ausgebildet, so daß es möglich ist, das Innere des Isolators zu reinigen. Eine Scheibe (14) ist oberhalb der Platte angebracht und mit kleinen Löchern (14a) perforiert.
Kammer (11) ist mit Mitteln zur Zurverfügungstellung komprimierter Ventilationsluft oder gereinigten Gases als Schutzmedium ausgebildet, welches abwärts durch die großen und kleinen Löcher zum Strömen bzw. Fließen gebracht wird. Gemäß Vegeby kann eine geeignete Menge von Überschlaggas bzw. Flashgas mit einem verhältnismäßig geringen Druckabfall durch die kleinen Löcher erhalten werden, so daß eine geringe und gleichförmige Flußrate in dem gesamten Raum innerhalb des zylindrischen Isolators und des zylindrischen Abschirmungszylinders (5) erhalten wird. Aus diesem Grunde werden Turbulenzen vermieden.
Die Vorrichtung gemäß Vegeby weist verschiedene Nachteile auf, die mittels der vorliegenden Erfindung überwunden werden können. Der erste dieser Nachteile liegt darin, daß es scheint, daß die Vorrichtung gemäß Vegeby eine kontinuierliche Injektion von komprimiertem Fluid für ihren bestimmungsgemäßen Betrieb benötigt. Bin weiterer Nachteil liegt darin, daß ein Luft-Totraum zwischen der Stange und dem Loch in der Platte, durch welche sich die Stange erstreckt, gebildet wird. Dieser Totraum kann mit Schmutzstoffen aufgefüllt werden, wodurch dann die Gesamtisolierungswirkung der Vorrichtung vermindert ist. Ferner ist es sehr schwierig, den Totraum ohne Demontage der gesamten Vorrichtung zu reinigen. Ferner sind die großen Löcher in der Scheibe mit genügendem Abstand von dem äußeren Umfang der Stange angeordnet, daß die Geschwindigkeit und der Reinigungseffekt eines sich durch die Löcher bewegenden Gases stark vermindert wird, bevor es an der Oberfläche der Stange ankommt. Tatsächlich regt Vegeby die Verwendung eines Niedriggeschwindigkeits-Luftstroms innerhalb des zylindrischen Isolators zur Vermeidung von Turbulenzen an. Schließlich verliert das Vegeby-Gas eine beträchtliche Energiemenge, wenn es über die kleinen und großen Löcher überschlagen bzw. gespritzt oder gedrosselt wird. Obwohl diese Energieverluste durch Minimierung der Geschwindigkeit des Gases durch die Löcher reduziert werden können, werden zur Reinhaltung der Stange Gase höherer Geschwindigkeit bevorzugt.
Die DE-C-328828 beschreibt einen elektrostatischen Abscheider, bei dem ein zu reinigendes Gas in eine mit Hochspannungsplatten zur Entfernung von Schmutzstoffen aus dem Gasstrom ausgestattete Kammer beschleunigt wird. Diese Druckschritt offenbart nicht einen Deflektor, der auf einer sich in ein Venturi-Loch erstreckenden Verbindungsstange angebracht ist, und auch nicht die Konstrution eines derartigen Deflektors und einer zugeordneten, elektrisch isolierten Buchse um die Verbindungsstange, so daß eine Isolierung zwischen der Verbindungsstange und ihrer Halterung zur Verfügung gestellt ist.
Die DE-A-1093447 beschreibt eine elektrische Gasreinigungsvorrichtung, bei der das zu reinigende Gas in den eingeengten Teil eines Venturi-Rohres gegeben wird, welches aus einem äußeren Gehäuse und einem inneren Vorsprung, welcher an eine Hochspannungsquelle angeschlossen ist, gebildet ist.

Zusammenfassung der Offenbarung

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Effindung ist eine Vorrichtung zur Anbringung an der Endplatte der Kammer eines elektrostatischen Abscheiders, in dem ein zweites Fluid fließt, und aus welchem Schmutzstoffe entfernt werden sollen, geschaffen, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine elektrisch isolierende Scheibe, wobei die Scheibe Mittel zur Anbringung der Scheibe in einer Öffnung in der Endplatte des Abscheiders, so daß eine erste Seite der Scheibe innerhalb des Flusses des zu reinigenden zweiten Fluides ist, und die Scheibe ferner ein Loch zur Aufnahme einer darin angeordneten Verbindungsstange aufweist;
Mittel zur Halterung der Verbindungsstange im Loch, so daß ein erstes Fluid zwischen einer Innenfläche des Loches und der Verbindungsstange durch das Loch fließen kann;
wobei das Loch schmale Venturi-Mittel auf der ersten Seite der Scheibe zur Beschleunigung des Flusses des ersten Fluids durch die Scheibe in die Kammer aufweist, wobei ein Deflektor auf der Verbindungsstange zur Ablenkung des Flusses des ersten Fluides nach seinem Austritt aus dem Loch angeordnet ist, und wobei der Deflektor nichtleitend und derart angeordnet ist, daß er eine Isolierschicht zwischen der Verbindungsstange und der Endplatte, in welcher die Scheibe anbringbar ist, bildet.
Der venturiförmige Durchgang kann einen Durchmesser aufweisen, der in Richtung des Fluidflusses an einem Auslaß des venturiförmigen Durchgangs zuninunt. Der venturiförmige Durchgang kann auch einen Durchmesser aufweisen, der in Richtung des Fluidflusses an einem Einlaß des Durchgangs abnimmt. Die Halterungsmittel können ein Abstandsstück zur Zentrierung der Verbindungsstange in dem Loch aufweisen. Das Abstandsstück kann ein Venturi-Abstandsstück zur Führung des Fluidflusses in das Loch in einer Richtung, die parallel zu einer Achse des Loches ist, sein. Der Deflektor kann eine dem Loch gegenüberliegende gekrütntnte Obeffläche aufweisen. Die Scheibe kann mit einer Seite parallel zu und in Kontakt mit einem Fluidfluß durch den Abscheider angeordnet sein. Das Fluid kann Fluid umfassen, welches mittels des Abscheiders behandelt worden ist.
Die Erfindung umfaßt einen elektrostatischen Abscheider, aufweisend:
eine Ionisierungszelle/Sammelzelle, in der ein zu reinigendes zweites Fluid fließt, mit einer Endplatte;
eine Verbindungsstange;
eine auf der Verbindungsstange innerhalb der Zelle angebrachte Hochspannungsplatte;
wobei die Endplatte parallel zu der Hochspannungsplatte angeordnet ist;
eine in der Endplatte angebrachte elektrisch isolierende Scheibe, wobei die Scheibe einen Durchgang zur Aufnahme der Verbindungsstange aufweist;
Mittel zur Verringerung des Druckes innerhalb der Ionisierungszelle/Sammelzelle;
Mittel zur Halterung der Verbindungsstange in dem Durchgang derart, daß ein erstes Fluid durch den Durchgang zwischen einer Innenfläche des Durchgangs und der Verbindungsstange fließen kann, wobei der Fluß des ersten Fluids in Richtung der Hochspannungsplatte geleitet wird in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu der Hochspannungsplatte ist; und
wobei der Durchgang schmale Venturi-Mittel auf einer Seite der Scheibe, welche der Zelle gegenüberliegt, zur Beschleunigung des Flusses des ersten Fluides durch den Durchgang in die Zelle aufweist, wobei ein Deflektor zur Ablenkung des Flusses des ersten Fluides nach seinem Austreten aus dem Loch auf der Verbindungsstange angeordnet ist, und wobei der Deflektor nichtleitend und derart angeordnet ist, daß er eine Isolierschicht zwischen der Verbindungsstange und der Endplatte, in welcher die Scheibe angebracht ist, bildet.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betrieb eines wie oben beschriebenen elektrostatischen Abscheiders, bei dem bewirkt wird, daß ein kontaminiertes Fluid durch die Zelle fließt und ein Reinigungsfluid durch das Loch zwischen der Innenfläche des Loches und der Verbindungsstange derart beschleunigt wird, daß die Verbindungsstange von aus dem verschmutzten Fluid abgeschiedenen Schmutzstoffen gereinigt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen weiter beschrieben, wobei der Begriff "Figur" zu "Fig." abgekürzt wurde, und wobei ähnliche bzw. gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern versehen worden sind.
Figur 1 ist eine schematische Schnittansicht eines elektrostatischen Abscheiders.
Figur 2 ist eine Schnittansicht eines Teils eines elektrostatischen Abscheiders, in der ein Isolator dargestellt ist.
Figur 3 ist eine Schnittansicht eines Teils eines elektrostatischen Abscheiders, in der eine Ausführungsfonu eines Venturi-Isolators dargestellt ist.
Figuren 4 und 5 sind Schnittansichten von Venturi-Isolatoren zur Verwendung in dem elektrostatischen Abscheider der Figur 3.
Figur 6 ist eine Draufsicht eines Venturi-Abstandstücks zur Verwendung mit den in Figuren 3, 4 und 5 dargestellten Venturi-Isolatoren.
Figur 7 ist eine Draufsicht eines weiteren Venturi-Abstandstücks zur Verwendung mit den in Figuren 3,4 und 5 dargestellten Venturi-Isolatoren.
Figur 8 ist eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform des in Figur 3 dargestellten Deflektors.
Figur 9 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie 9-9' in Figur 8.
Figur 10 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie 10-10' in Figur 8.
Figur 11 ist eine explodierte isometrische Ansicht einer Ionisierungszelle/Santtnelzelle eines elektrostatischen Abscheiders, umfassend verschiedene Venturi-Isolatoren.
Figur 12 ist eine isometrische Ansicht eines elektrostatischen Abscheiders, der verschiedene Venturi-Isolatoren Init Luftrezirkulation verwendet.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Figur 3 zeigt eine Ausführungsform eines auf einer Hochspannungsplattenverbindungsstange 12 angeordneten Venturi-Isolators 24. Der Venturi- Isolator 24 kann ebenfalls als Venturi-Rohr-Isolator 24 oder Venturi- Isolatorscheibe 24 bezeichnet werden. Obwohl Venturi-Isolator 24 in den Figuren als runde Scheibe dargestellt ist, kann er auch in anderen Fonnen ausgebildet sein, wie etwa viereckig, achteckig oder oval. Venturi-Isolator 24 kann aus einem beliebigen elektrisch isolierenden Material hergestellt sein, wie etwa wärmeaushärtbarem glasgefülltem Polyesterharz, Keramik, Porzellan oder irgendeinem anderen hochspannungsisolierenden Material mit gutem Bogenentladungswiderstand.
Venturi-Isolator 24 weist ein Loch bzw. einen Durchgang 26 auf, das bzw. der vorzugsweise in der Nähe der Mitte des Venturi-Isolators 24 zur Aufnahme oder zur Halterung der Hochspannungsverbindungsstange 12 vorgesehen ist. Loch 26 ist ausreichend groß, daß es einen Raum zwischen der Hochspannungsverbindungsstange 12 und der Innenwand des Lochs 26 zur Verfügung stellt, so daß ein Fluid, wie beispielsweise Luft, sich in Richtung des Flusses B durch den Raum hindurchbewegen kann. Dieser Raum ermöglicht, daß der Fluß B sehr nahe der Oberfläche der Hochspannungsverbindungsstange 12 aus dem Loch 26 austritt, so daß die im Fluß B enthaltene Energie vor Kontalltierung der Verbindungsstange 12 nach Austreten aus Loch 26 nicht wesentlich dissipiert wird. Ferner gibt es keinen Totraum zwischen der Hochspannungsverbindungsstange 12 und dem Isolator 24, welcher sich andernfalls mit Schmutzstoffen füllen könnte. Die Geschwindigkeit des Flusses B kann während seines Eintritts in Loch 26 allmählich erhöht werden, und in Nähe der Mitte des Loches 26, wo der Durchmesser weiter vermindert wird, wieder erhöht werden.
Das Loch 26 kann eine Abschrägung 28 an einem oder beiden Enden zur Erhöhung der Festigkeit des Venturi-Isolators 24 in der Nähe des Endes des Loches autweisen. Die Abschrägung 28 unterstützt ferner die Umleitung bzw. Neuausrichtung des Flusses B bei dessen Austritt aus dem Loch 26. Ein Fluß mit hoher Energie und hoher Geschwindigkeit kann somit auf die Oberfläche der Verbindungsstange 12 aufgebracht werden. Eine ähnliche Abschrägung am Einlaß des Loches 26 kann zur Unterstützung einer Minimierung von Energieverlusten während der Beschleunigung des Flusses B an dem anderen Ende des Loches 26 beitragen. Loch 26 kann daher einen Venturi-Durchgang bzw. einen venturifönnigen Durchgang bilden.
Venturi-Isolator 24 kann auf der Hochspannungsverbindungsstange 12 gegen eine Öffnung in der Endplatte 2, oder eine andere Wand des Abscheiders durch beliebige herkömmliche Mittel, wie etwa durch eine Verbindungsstangensicherungsmutter 18 gehalten werden. Es sind jedoch auch andere Befestigungsmittel, wie etwa Splinte bzw. Keile oder Klebverbindungsmaterialien zur Befestigung des Venturi-Isolators 24 auf der Hochspannungsverbindungsstange 12 verwendbar. Die Verbindungsstangensicherungsmutter 18 und die Endplatte 2 können in ausgenommenen Bereichen des Venturi-Isolators 24 aufgenommen sein, um eine Aufrechterhaltung der Zentrierung der Verbindungsstange 12 innerhalb des Loches 26 zu unterstützen. Der Venturi-Isolator 24 kann auch unmittelbar auf der Platte 2 angebracht bzw. befestigt sein.
Die Hochspannungsverbindungsstange 12 kann mit einem Venturi-Abstandsstück 30 zwischen dem Venturi-Isolator 24 und der Verbindungsstangensicherungsmutter 18 ausgestattet sein. Das Venturi-Abstandsstück 30 überbrückt die stromaufwärtige Öffnung des Loches 26 und wirkt unterstützend bei der Halterung und der Zentrierung der Hochspannungsverbindungsstange 12 innerhalb des Loches 26. Das Venturi-Abstandsstück 30 wirkt ebenfalls unterstützend bei der Ausrichtung oder Führung des Flusses B durch das Loch in einer Richtung, die parallel zu der Achse des Loches 26 ist. Das Venturi-Abstandsstück 30 ist vorzugsweise aus einem isolierenden Material, wie etwa wärmeaushärtbarem glasgefülltem Polyesterharz oder irgendeinem anderen Material, welches zur Bildung der Venturi-Isolatorscheibe 24 verwendbar ist, hergestellt.
Ein Deflektor 32 ist zwischen der Venturi4solatorscheibe 24 und der Hochspannungsplatte 8 auf der Hochspannungsplattenverbindungsstange 12 angeordnet. Figur 3 zeigt den Deflektor 32 mit einem rohrförmigen Abschnitt, welcher über die Hochspannungsverbindungsstange 12 schiebbar ist. Deflektor 32 kann zur Ablenkung des Flusses B bei dessen Austritt aus Loch 26 verwendet werden. Deflektor 32 kann auch in dem Bereich um die Innenseite des Loches 26 den Druck erhöhen oder einen positiven Fluiddruck erzeugen, indem er einen Teil des Flusses B bei dessen Austritt aus dem Loch 26 senkrecht zu der Achse des Loches 26 ablenkt.
Deflektor 32 kann aus einem hochspannungsisolierendem Material mit guter Lichtbogenfestigkeit bzw. Lichtbogenkriechstromfestigkeit hergestellt sein. Somit ist die Verbindungsstange 12 durch den Luftstromdeflektor 32 abgeschirmt. Somit ist die Möglichkeit eines Funkenüberschlags zwischen der Verbindungsstange 12 und dem Venturi-Isolator 24 wesentlich vermindert. Zusätzlich erhöht der Scheibenabschnitt des Deflektors 32 die potentielle Hochspannungs-Entladungsstrecke bzw. -Kriechstromstrecke signifikant.
Die Ablenkung und/oder der erhöhte Druck, welche bzw. welcher durch den Deflektor 32 verursacht sind, führt dazu, daß die in Richtung des Flusses A durch die Zelle hindurchgehenden Schmutzstoffe vom Venturi-Isolator 24 und vom Loch 26 weg abgelenkt werden, wodurch die Oberfläche des Venturi-Isolators 24 sauber bleibt. Daher kann die Lichtbogen-Kriechwegstrecke zwischen der Hochspannungsplatte 8 und der geerdeten Endplatte 2 aufrechterhalten werden. Die Betriebszeit zwischen Reinigungen des elektrostatischen Abscheiders kann somit wesentlich erhöht werden, insbesondere wenn der Abscheider mit elektrisch leitenden Schmutzstoffen verwendet wird. Deflektor 32 kann auch als Luftstromdeflektor 32 bezeichnet werden.
Figuren 4 und 5 zeigen Schnittansichten alternativer Ausführungsformen des Venturi-Isolators 24. In Figur 4 weist das Loch 26 einen abnehmenden Durchmesser in Richtung des Flusses B auf Das Loch 26 in Figur 4 weist einen linear abnehmenden Durchmesser in Richtung des Flusses B auf Der Durchmesser des Loches 26 könnte jedoch auch konstant sein oder in nichtlinearer Weise abnehmen.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform des Venturi-Isolators 24, bei der der Durchmesser des Loches 26 in einer gekrtitnten oder nichtlinearen Weise abnimmt. Der im allgemeinen abnehmende Durchmesser des Loches 26 in Figur 5 erhöht allmählich die Geschwindigkeit des Flusses B durch den Venturi-Isolator 24, so daß der aus dem Loch 26 austretende Fluß B die größtmögliche Geschwindigkeit mit den geringstmöglichen Reibungsverlusten innerhalb des Loches 26 erreicht. Der Durchmesser des Loches 26 nahe dem Auslaß für den Fluß B kann zur allmählichen Verzögerung bzw. Verlangsamung des Flusses B nahe dem Auslaß zur Minimierung von Turbulenzen und hiermit verbundenen Energieverlusten nahe dem Auslaß leicht zunehmen. Loch 26 kann daher ein Venturi-Durchgang bzw. ein venturiförmiger Durchgang sein.
Figur 6 zeigt eine Draufsicht einer möglichen Ausführungsform des Venturi- Abstandsstücks 30. Venturi-Abstandsstück 30 unterstützt die Zentrierung der Hochspannungsverbindungsstange 12 in dem Loch 26. Venturi-Abstandsstück 30 kann ferner den Fluß B in einer Richtung parallel zur Achse des Loches 26 flüfren bzw. ausrichten. Venturi-Abstandsstück 30 gemäß Figur 6 ist kreuzförmig mit abgerundeten Ecken nahe der Schnittstelle der Arme des Kreuzes zur Erhöhung der Stärke des Abstandsstücks. Eine alternative Ausführungsform des Venturi-Abstandsstücks 30 ist in Figur 7 dargestellt. Figur 7 zeigt ein stemförmiges Venturi-Abstandsstück 30. Die in Figur 7 dargestellte Stemform gestattet einen größeren Luftfluß in das Loch 26 zwischen den Armen des Sterns.
Obwohl jede der in Figur 7 gezeigten Formen mit vier Armen dargestellt wurde, kann eine größere oder kleinere Anzahl von Armen ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise kann das Venturi-Abstandsstück 30 lediglich zwei Arme aufweisen, die sich in unterschiedlichen Richtungen erstrekken, um einen größtmöglichen Luftfluß in das Loch 26 bei gleichzeitiger Halterung und Zentrierung der Hochspannungsverbindungsstange 12 zu ermöglichen. Die gestrichelten Linien in Figuren 6 und 7 deuten ausgenommene Bereiche auf einer Seite des Venturi-Abstandsstücks 30 zur Aufnahme eines Endes des Deflektors 32, wie in Figur 3 dargestellt, an.
Figur 8 zeigt eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform des Deflektors 32 bezüglich des Flusses A. Wie in den Schnittansichten der Figuren 9 und 10 dargestellt, kann eine Oberfläche des Deflektors 32 gekrümmt sein, während die andere Seite flach bzw. eben ist. Die gekrümmte Seite des Luftstromdeflektors 32 ist vorzugsweise derart angeordnet, daß sie dem Ausgang des Venturi-Loches 26 gegen den Fluß B gegenüberliegt Aufgrund des eingeschränkten Durchmessers zwischen der gekrümmten Fläche des Deflektors 32 und dem Venturi-Isolator 24 sollte die Geschwindigkeit des Flusses A zwischen dem Deflektor 32 und dem Venturi-Isolator 24 während des Flusses über die gekrümmte Fläche des Deflektors 32 nahe dem Ausgang des Loches 26 zunehmen. Diese erhöhte Geschwindigkeit des Luftstromes A nahe dem Ausgang des Loches 26 dient zur Erhöhung bzw. Verstärkung des Reinigungseffektes des Flusses nahe dem Ausgang des Loches 26. Andere Alternativen können einen quadratisch oder rechteckig geformten Scheibenabschmtt des Deflektors 32 aufweisen.
Figur 11 ist eine explodierte isometrische Ansicht eines Ionisator/Sammelzellenfaches (Sammelzellenkammer) eines elektrostatischen Abscheiders umfassend eine Anzahl von Venturi-Isolatorscheiben 24. In der ersten Stufe der in Figur 1 dargestellten Zelle sind Koronadrähte 4 durch viereckige, mit Spikes ausgebildete Ionisatorplatten 34 und Masseelektroden 36 ersetzt worden. Eine Anzahl von Ionisiererverbindungsstangen 38 sichert die viereckigen, mit Spikes ausgebildeten Ionisatorplatten 34 zwischen den Endplatten 2. Ein oberes, unter Druck stehendes Luftübertragungsrohr 40 und ein unteres, unter Druck stehendes Luftübertragungsrohr 42 sind durch die Masseelektroden 36 zur Übertragung von Luft in die Mitte von zwei parallelen Zellen hindurch angeordnet, wie im folgenden unter Bezugnahme auf Figur 12 noch im einzelnen beschrieben wird. Die oberen und unteren unter Druck stehenden Luftübertragungsrohre 40, 42 können auch zur Halterung von Masseelektroden 36 dienen. Es wurde ebenfalls festgestellt, daß es sich als nützlich erweist, Deflektoren 32 zwischen den viereckigen, mit Spikes ausgebildeten Ionisatorplatten 34 und der Endplatte 2 in der ersten Stufe anzuordnen.
Die zweite Stufe der in Figur 11 dargestellten Ionisator/Sammelzelle umfaßt eine Anzahl von mit Abstand zwischen Hochspannungsplatten 8 angeordnete Masseplatten 10. Eine Anzahl von Hochspannungsverbindungsstangen 12 sichert die Hochspannungsplatten 8 zwischen Endplatten 2, wahrend eine Anzahl von Masseplattenverbindungsstangen 14 die Masseplatten 10 zwischen den Endplatten 2 sichert. Die Masseplatten 10 können elektrisch mit den geerdeten Endplatten 2 mittels Masseplattenverbindungsstangen 14 verbunden sein. Hieraus folgt, daß die Venturi-Isolatoren 24 für die Masseplattenverbindungsstangen 10 nicht benötigt werden.
Rohrförmige Abstandsstücke 20 können zwischen jeder der Verbindungsstangen zur Aufrechterhaltung einer geeigneten Entfernung zwischen den Platten angeordnet sein. Die rohrförmigen Abstandsstücke 20, welche die Hochspannungsplatten 8 voneinander trennen, und die rohrförmigen Abstandsstücke 20, welche die Masseplatten 10 voneinander trennen, können aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt sein, wie etwa Alunimium, welches nicht korrodierend ist, ein geringes Gewicht aufweist und preiswert ist. Die rohrförmigen Abstandsstücke 20, welche zwischen den Endplatten 2 und den Hochspannungsplatten 8 angeordnet sind, sind bevorzugt aus einem nichtleitenden Material hergestellt, wie etwa aushärtbarem glasgefülltem Polyesterharz oder irgendeinem anderen Material, welches für Venturi-Isolator 24 verwendbar ist.
Jede Verbindungsstange kann mittels einer Verbindnngsstangensicherungsmutter 18 an den Endplatten 2 gesichert bzw. befestigt sein. Rohrförmige Stempel bzw. Plunger 48 sind zur Herstellung eines Hochspannungskontaktes von Versorgungsspannungs-Hochspannungskontakten zwischen Ionisator/Sammelzellen vorgesehen. Federn 44 sind zur Belastung der rohrförmigen Stempel 48 vorgesehen, so daß ein Hochspannungskontakt zwischen den Zellen und/oder der Versorgungsspannung gewährleistet ist. Alternativ hierzu können Federn 44 mit einem Ende unmittelbar gegen die Verbindungsstangensicherungsmutter 18 anliegen.
Figur 12 ist eine isometrische Ansicht eines elektrostatischen Abscheiders, der eine Anzahl von Venturi-Isolatoren mit Luftrezirkulation verwendet. Die integrierte Einheit der Figur 12 verwendet zwei Ionisierer/Sammelzellen, welche parallel angeordnet sind. Die integrierte Einheit kann jedoch auch zur Verwendung einer einzelnen Zelle, sowie zur Verwendung zweier oder mehrerer paralleler Zellen ausgebildet sein. Bei der Verwendung einer Vielzahl von Zellen kann eine beliebige Anzahl von Ionisierer/Sammelzellen aufeinander gestapelt werden, so daß die Höhe durch die Anzahl und den Durchmesser der innerhalb in die Zellenaufbauten eingetügten Luftübertragungsrohre gesteuert bzw. bestimmt ist.
Die integrierte Einheit der Figur 12 ist mit einem Gebläseantriebsmotor 50 und einem Tragflächengebläse bzw. Flügelgebläse 52 ausgebildet, welches Luft durch die Ionisierer/Sammelzellen in die Einheit zieht. Das behandelte Fluid wird aus dem Tragflächengebläse 52 in eine unter Druck stehende Plenumkammer 54 ausgegeben. Ein Teil der behandelten Luft aus der unter Druck stehenden Plenumkammer 54 kann durch eine vordere Rückluftleitung 56 und eine hintere Rückluftleitung 58 zu vorderen und hinteren Trennwand-Druckkammern 60, 62 geleitet bzw. kanalisiert werden. Der übrige Teil der sauberen behandelten Luft kann aus dem hinteren Teil der Einheit durch einen Abluftgrill 64 abgegeben werden. Einmal innerhalb der Trennwand-Druckkammern 60, 62 bewegt sich ein Teil der gereinigten Luft (d.h. Fluß B) durch Löcher 26 in Venturi-Isolatoren 24, während der übrige Teil der Luft in den Druckkammern in obere und untere Druckluftübertragungsrohre 40, 42 geht. Wie in Figur 12 dargestellt, verbinden obere und untere Druckluftübertragungsrohre 40, 42 die Trennwand-Druckkammern mit ähnlichen Kammern, die nahe der Mitte durch die nach innen gerichteten Zellenendplatten 66 gebildet sind. Dementsprechend kann Fluß B an jedem Ende beider Ionisierer/Sammelzellen auf die Venturi-Isolatorscheiben 24 gegeben werden.
Ein Druckunterschied zwischen der Ionisierer/Sammelzellenkammer und der unter Druck stehenden Plenumkammer 54 wird mittels des Tragflächengebläses 52 erzeugt. Dieser Unterschied ist ausreichend zur Erzeugung eines Luftstromes durch die Venturi-Isolatorscheiben 24.
Es wurde durch die vorliegenden Erfinder festgestellt, daß vorzugsweise mittels des Abscheiders behandelte Luft, oder saubere Luft aus einer anderen Quelle, auf die Venturi-Isolatoren 24 gegeben werden sollte, um den Abscheider fur längere Zeiträume zu betreiben. Der Durchgang irgendwelcher Schmutzstoffe in das Loch 26 in Venturi-Isolator 24 kann schließlich zu einer Bogenentladung und einer Stillegung des Sammelsystems bzw. Kollektorsystems führen. Die integrierte Einheit der Figur 12 ist daher derart konstruiert, daß der Fluß B durch die Venturi-Isolatorscheiben 24 aus drei verschiedenen Quellen zur Vertügung gestellt werden kann, je nach dem speziellen zu sammelnden Schmutzstoff.
Zunächst kann saubere Luft von der unter Druck stehenden Plenumkammer 54 über vordere und hintere Rückluftleitungen 56, 58 zu den Venturi- Isolatoren 24 rezirkuliert bzw. rückgeführt werden. In dieser Betriebsart kann eine Hilfsplatte 70 eine Außenluftöffnung 68 in der vorderen Rückluftleitung 56 zur Vermeidung eines Eintretens von Außenluft während des normalen Umlaufbetriebes abdecken. Zweitens können vordere und hintere Rückluftleitungen 56, 58 fur rezirkulierende Luft gesperrt sein, und Außenluft kann durch die Außenluftöffnung 68 in die vorderen und hinteren Rückluftleitungen 56, 58 eingezogen werden. Beispielsweise kann es, wenn die mittels des Abscheiders behandelte Luft leitende Teilchen enthält, wie beispielsweise Kohlenstoff, vorteilhaft sein, durch die Außenluftöffnung 68 eingeführte Luft anstelle der wiederumlaufenden Luft zu verwenden, da übriggebliebene bzw. residuelle leitende Elemente, welche während der Behandlung nicht entfernt wurden, vorzeitige Bogenentladungen verursachen können. Die Außenluft kann unter Druck gesetzt werden oder kann als Ergebnis eines durch das Gebläse 52 in der Zelle hergestellten niedrigen Drucks in die Abscheiderzelle eingezogen werden.
Alternativ hierzu kann die Hilfsplatte 70 schwenkbar oder mit Kühlschlitzen ausgebildet sein, wodurch ermöglicht wird, daß Außenluftöffnung 68 sich nur öffnet, wenn Außenluft benötigt wird, oder daß ermöglicht wird, daß eine Mischung aus rezirkulierter und sauberer Luft in den Rückluftleitungen erzeugt wird.
Die Prinzipien, bevorzugten Ausführungsformen und Betriebsarten der vorliegenden Erfindung sind in der vorstehenden Beschreibung beschrieben worden. Die Ertindung sollte jedoch nicht als durch die konkreten Ausführungsformen, welche oben beschrieben wurden, beschränkt angesehen werden. Vielmehr sollen die beschriebenen Ausführungsformen als beschreibend, und nicht als einschränkend angesehen werden. Variationen und Anderungen können durch Dritte vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist, zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Anbringung an der Endplatte (2) der Kammer eines elektrostatischen Abscheiders, in dem ein zweites Fluid fließt, aus welchem Schmutzstoffe entfernt werden sollen, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine elektrisch isolierende Scheibe (24), wobei die Scheibe Mittel zur Anbringung der Scheibe in einer Öffnung in der Endplatte des Abscheiders, so daß eine erste Seite der Scheibe innerhalb des Flusses des zu reinigenden zweiten Fluides ist, und die Scheibe ferner ein Loch (26) zur Aufnahme einer darin angeordneten Verbindungsstange aufweist;

Mittel zur Halterung der Verbindungsstange im Loch, so daß em erstes Fluid zwischen einer Innenfläche des Loches und der Verbindungsstange durch das Loch fließen kann;

wobei das Loch schmale Venturi-Mittel auf der ersten Seite der Scheibe zur Beschleunigung des Flusses des ersten Fluids durch die Scheibe in die Kammer aufweist, wobei ein Deflektor (32) auf der Verbindungsstange zur Ablenkung des Flusses des ersten Fluides nach seinem Austritt aus dem Loch angeordnet ist, und wobei der Deflektor nichtleitend und derart angeordnet ist, daß er eine Isolierschicht zwischen der Verbindungsstange und der Endplatte, in welcher die Scheibe anbringbar ist, bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halterungsmittel ein Abstandsstück (30) zur Zentrierung der Verbindungsstange in dem Loch aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die erste Seite der Scheibe parallel zu und in Kontakt mit dem Fluß des zweiten Fluids durch die Abscheiderkammer angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Fluid das zweite Fluid, welches mittels des Abscheiders behandelt worden ist, umfaßt.

5. Elektrostatischer Abscheider, autweisend:

eine Ionisierungszelle/Sammelzelle, in der ein zu reinigendes zweites Fluid fließt, mit einer Endplatte (2);

eine Verbindungsstange (12);

eine auf der Verbindungsstange innerhalb der Zelle angebrachte Hochspannungsplatte (8);

wobei die Endplatte parallel zu der Hochspannungsplatte angeordnet ist;

eine in der Endplatte angebrachte elektrisch isolierende Scheibe (24), wobei die Scheibe einen Durchgang (26) zur Aufnahme der Verbindungsstange aufweist;

Mittel zur Verringerung des Druckes innerhalb der Ionisierungszelle/Sammelzelle;

Mittel zur Halterung der Verbindungsstange in dem Durchgang derart, daß ein erstes Fluid durch den Durchgang zwischen einer Innenfläche des Durchgangs und der Verbindungsstange fließen kann, wobei der Fluß des ersten Fluids in Richtung der Hochspannungsplatte geleitet wird in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu der Hochspannungsplatte ist; und

wobei der Durchgang schmale Venturi-Mittel auf einer Seite der Scheibe, welche der Zelle gegenüberliegt, zur Beschleunigting des Flusses des ersten Fluides durch den Durchgang in die Zelle aufweist, wobei ein Deflektor (32) zur Ablenkung des Flusses des ersten Fluides nach seinem Austreten aus dem Loch auf der Verbindungsstange angeordnet ist, und wobei der Deflektor nichtleitend und derart angeordnet ist, daß er eine Isolierschicht zwischen der Verbindungsstange und der Endplatte, in welcher die Scheibe angebracht ist, bildet.

6. Abscheider nach Anspruch 5, wobei der Durchgang einen in einer Richtung des Flusses abnehmenden Durchmesser aufweist.

7. Abscheider nach Anspruch 6, wobei die Scheibe mit einer Seite parallel zu und in Kontakt mit einem Fluß des zweiten Fluides durch die Zelle angeordnet ist.

8. Abscheider nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei das erste Fluid das zweite Fluid, nachdem dieses mittels des Abscheiders behandelt worden ist, umfaßt.

9. Abscheider nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, mit Auswahimitteln auf der Leitung, bei denen zwischen einer ersten Betriebsart, bei der das zweite Fluid nach seiner Behandlung durch die Ionisierungszelle/Sammelzelle durch die Leitung zu dem Durchgang geleitet wird, und einer zweiten Betriebsart, in der Fluid von einer äußeren Quelle durch die Leitung zu dem Durchgang geleitet wird, ausgewählt werden kann.

10. Abscheider nach Anspruch 9, wobei die äußere Quelle komprimierte ist Fluid zur Verfügung stellt.

11. Abscheider nach Anspruch 9, wobei die äußere Quelle Fluid bei Atmosphärendruck zur Verfügung stellt.

12. Verfahren zum Betrieb eines elektrostatischen Abscheiders nach Anspruch 5, bei dem bewirkt wird, das ein kontaminiertes Fluid durch die Zelle fließt und ein Reinigungsfluid durch das Loch zwischen der Innenfläche des Loches und der Verbindungsstange derart beschleunigt wird, daß die Verbindungsstange von aus dem verschmutzten Fluid abgeschiedenen Schmutzstoffen gereiuigt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Reinigungsfluid ein Fluid umfaßt, welches durch den Abscheider behandelt worden ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Reinigungsfluid senkrecht in Richtung einer Hochspannungsplatte fließt.

15. Verfahren nach Anspruch 12, mit dem Verfahrensschritt, daß das Reinigungsfluid nach seiner Beschleunigung durch das Loch abgelenkt wird, so das Schmutzstoffe vom Loch weg abgelenkt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das verschmutze Fluid durch Aufbau eines verminderten Druckes innerhalb der Zelle aus dieser abgezogen wird.