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Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe von Elektrofiltern und anderen
mit Hochspannungsentladungen arbeitenden Vorrichtungen zur Behandlung von Gasen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Stromversorgung von Elektrofiltern
und anderen mit Hochspannung arbeitenden Vorrichtungen zur Behandlung z. B. Reinigung
von Gasen, insbesondere solchen von explosionsgefährdeter Beschaffenheit. Diese
Einrichtung besteht in an sich bekannter Weise aus Kondensatoren, die von der Hochspannungsquelle,
z. B. einem Transformator, aus über einen Gleichrichter abwechselnd und periodisch
aufgeladen werden.
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Gemäß der Erfindung ist mindestens einer der Kondensatoren derart
klein bemessen, daß die Kurzschlußstromstärke im Elektrofilter od. dgl. einen bestimmten
Wert nicht überschreiten kann, das Elektrofilter also praktisch kurzschlußfrei bleibt.
Infolgedessen kann ein Elektrofilter, das nach der Lehre der Erfindung mit Strom
versorgt wird, unbedenklich auch in solchen Betrieben, wie z. B. Getreide- und Pulvermühlen
od. dgl., bzw. für solche Gase und Schwebekörper verwendet werden, die Verpuffungsgefahren
mit sich bringen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der die
Hochspannung liefernde Transformator nur für einen Bruchteil der Betriebsspannung
bemessen zu werden braucht, demnach wesentlich kleiner und billiger als bisher ausfällt.
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Wie die Erfindung im einzelnen ausgeführt werden kann, ergibt sich
aus der nachstehenden Beschreibung von Beispielen und aus der Zeichnung.
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In dem Schema nach Abb. z ist r der Hochspannungstransformator und
2 ein Elektrofilter, das
von- diesem Transformator aus mit Strom
versorgt wird. Dies geschieht über einen mechanischen Gleichrichter 3 unter Mitwirkung
einer Batterie von in Reihe geschalteten Kondensatoren 4, 5, 6, 7. Die z. B. mit
der halben Frequenz des Wechselstromes umlaufende Gleichrichterscheibe ist mit den
beiden Kontaktsegmenten 8, 9 besetzt, die mit den ortsfesten Kontakten io, 1i, 1a
zusammenwirken. Die Sekundärleitung 13 des Transformators führt an den Kontakt ii
und die Leitung 14 an die Mitte der Korldensatorbatterie. Von dem Kontakt io des
Gleichrichters geht eine Leitung 15 zur Hochspannungselektrode 16 des Elektrofilters
2. Die negative Belegung des an einem Ende der Batterie befindlichen Kondensators
4 ist der Leitung 15 und damit mit der Elektrode 16 des Elektrofilters verbunden,
während die positive Belegung des das andere Batterieende bildenden Kondensators
7 an Erde gelegt ist, mit der auch die Niederschlagselektrode des Elektrofilters
und der Kontakt 12 des Gleichrichters verbunden ist. In der Leitung 15 liegen zweckmäßig
eine Drosselspule 17 und ein Ohmscher Widerstand 18, die beide auch vereint sein
können.
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In der in Abb. i dargestellten Stellung des Gleichrichters 3 werden
die Kondensatoren 4 und 5 über die Kontakte io, ii und die Leitungen 13, 14 aufgeladen.
Nach einer halben Periode und Weiterdrehung der Gleichrichterscheibe erfolgt die
Rufladung der Kondensatoren 6 und 7. Durch diese an sich bekannte Schaltung wird
zwischen der zum Elektrofilter führenden Leitung 15 und Erde eine Spannung
von 2 x 2 V der effektiven Transformatorspannung erzeugt. Erfindungsgemäß sind nun
die Kondensatoren oder mindestens einer von ihnen so klein bemessen, daß sich bei
einem Kurzschluß zwischen der Leitung 15 und Erde nur die Kondensatoren entladen
können. Es kann also in der Sekunde höchstens ein Strom i = f x C x U fließen,
wobei f - Frequenz in Hz, C - Kapazität in Farad und U-Spannung in Volt. Das Elektrofilter
2 kann unter diesen Umständen niemals einen Kurzschluß im üblichen Sinne erleiden.
Selbst bei unmittelbarer Berührung. der geerdeten Elektrofilterteile durch die Hochspannungselektrode
16 verlagert sich die Hochspannung auf die Drossel 17 bzw. den Widerstand 18, so
daß der Kurzschlußfunken unterdrückt wird. Die Stromstärke kann auf jeden Fall nicht
größer werden, als der kleinste Kondensator hergibt. Auf diese Weise gelingt es,
jede Zündgefahr für das Gas oder dessen Schwebekörper zu beseitigen.
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Bei der Schaltung nach Abb.2 handelt es sich darum, mehrere z. B.
sechs Elektrofiltereinheiten oder -gruppen von einem einzigen Transformator 9 aus
mit Strom zu speisen. In diesem Falle sind entsprechend viele z. B. sechs umlaufende
Gleichrichterscheiben 20 vorgesehen, die zweckmäßig auf einer gemeinsamen Antriebswelle
21, gegebenenfalls dicht nebeneinander, angeordnet sind. Die Kontaktanordnung ist
bei' diesen Gleichrichterscheiben im wesentlichen dieselbe wie in Abb. i. Der allen
Scheiben 2o gemeinsame ortsfeste Kontakt 22 liegt an Erde, und der ebenfalls gemeinsame
Kontakt 23 steht mit der Hochspannungsleitung 2.1' des Transformators in Verbindung.
Von den ortsfesten Einzelkontakten 24 der Gleichrichteranlage führen die Leitungen
25, 26, 27, 29, 30 zu den nicht weiter dargestellten Elektrofiltereinheiten
oder -gruppen. In diesen Leitungen liegen die Drosseln 31 oder Ohmschen Widerstände
oder beides. Die vom Transformator kommende Hochspannungsleitung 32 ist z. B. an
einen mittleren Punkt der Batterie von Kondensatoren 33, 34, 35, 36, 37, 38 angeschlossen,
die einzeln jeweils von den Leitungen 25 bis 30 aufgeladen werden und, wie zu Abb.
i angegeben, entsprechend klein bemessen sind. Für alle diese Kondensatoren ist
ein gemeinsamer, an Erde liegender Kondensator 39 vorgesehen.
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Wie sich aus der Schaltung nach Abb.2 ergibt, werden bei Kurzschluß
in einer Elektrofiltereinheit oder -gruppe die benachbarten Abteilungen oder Gruppen
nicht betroffen, weil die Stromstärke nicht über ein gewisses Maß hinaus anwachsen
kann. Für Großelektrofilteranlagen läßt sich auf diese Weise eine erhebliche Materialersparnis
erzielen, da man mit einem Transformator auskommt, der zudem keiner Kurzschluß-
oder Überspannungsgefahr ausgesetzt ist und nur die halbe Betriebsspannung zu leisten
hat.
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An Stelle eines mechanischen Gleichrichters nach Abb. i oder 2 kann
natürlich auch ein Ventilgleichrichter in Ein- oder Mehrfachanordnung vorgesehen
sein. Ferner besteht die Möglichkeit, statt der zumeist üblichen Periodenzahl von
5o Hz höhere Frequenzen zu verwenden und infolgedessen sowohl den Transformator
wie die Kondensatoren proportional zu verkleinern.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft eine besondere Art der
Regelung des Primärstromes des Hochspannungstransformators. Dabei wird von der Überlegung
ausgegangen, daß die Kondensatoren, wenn nicht mehr Spannung erzeugt wird, als für
den Betrieb des Elektrofilters od. dgl, unbedingt nötig ist, nur entsprechend niedrig
aufgeladen zu werden brauchen und dadurch die maximale Stromstärke im Elektrofilter
od. dgl. begrenzt wird, was der Zielsetzung der Erfindung entspricht. .Die Regulierung
des Primärstromes durch Ohmsche Widerstände scheidet wegen des damit verbundenen
Energieverlustes aus. Nach der Erfindung wird deshalb eine Drosselspule so in den
Primärstromkreis geschaltet, daß der Strom für den Synchronmotor des mechanischen
Gleichrichters erst hinter der Drosselspule abgenommen wird. Der Gleichrichter macht
infolgedessen die durch die Drossel bewirkte Phasenverschiebung mit und braucht
nicht nachreguliert zu werden. Da der Synchronmotor des Gleichrichters zumeist reichlich
bemessen ist, schadet ihm die etwas verringerte Spannung nicht.