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Elektrofilteranlage Das Patent 750 146 zeigt eine Elektrofilteranlage
für Luft oder andere Gase, in der die zu reinigende Luft zunächst durch eine Ionisierungskammer,
in der taußeroridentlich dünne Ionisierungsdrähte zur Aufladung des Gasstromes vorgesehen
sind, und dann durch eine Niederschlagskammer, die aus einer Anzahl zur Hauptgasströmung
paralleler und abwechselnd an die beiden Pole einer Hochspannungsstromquelle angeschlossener
Platten besteht, hindurchgetrieben wird. Bei einer solchen Anlage sind die Ionisierungsdrähte
zwischen Elektroden mit gekrümmter Oberfläche ausgespannt, die als geerdete Elektroden
bezeichnet werden. Eine so ausgebildete Ionisierungskamm@er wird mit so geringer
Spannung gespeist, daß der Stromverhrauch verhältnismäßig niedrig ist und nur eine
geringfügige, aber völlig unschädliche Menge von Ozon oder Stickoxyden erzeugt wird.
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Da die Ionisierungsdrähte ein hohes Potential gegenüber den geerdeten
Elektroden besitzen, müssen ade notwendigerweise von den Elektroden isoliert sein.
Ferner ist eine Tragvorrichtung für die Ionisierungsdrähte vorgesehen, von der die
geerdeten Elektroden einen Teil bilden oder elektrisch mit ihr verbunden :sind,
wobei das Traggerüst die Gestallt des Metallgehäuses besitzen kann. Das bedeutet;
daß die Ionisnerungsdrähte auch elektrisch isoliert gegenüber dem Gehäuse sein müssen.
Zu
diesem Zweck sind die Teile der Drähte, die sich in .der Nähe
der,Sei.tenwand des Gehäuses befinden, zwischen Trägern ausgespannt, die in Abständen
und isoliert von den benachbarten Seiten des Gehäuses angeordnet sind.
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Der Zwischenraum zwischen den Trägern der Drahtenden; bzw. den Drahtenden
selbst und den ,Gehäusewänden ist eine Stelle, an der bei den bisherigen Konstruktionen
der Ionisierungsstrom ungleichmäßig ist, d. h. der von dem Gas- oder Luftstrom durch
diese Stelle getragene Staub wird nicht genügend elektrisch aufgeladen, wie es für
die wirksame Niederschlagung des Staubes in der nachfolgenden Niederschlagskammer
notwendig ist. Diese zStelle mit ungleichmäßiger Ionisierung erstreckt sich von
den Enden der Träger für die Drähte, und zwar io :bis 15 mm vom Träger aus gerechnet.
Solche dunklen Stellen sind auch vorhanden an den Zwischenträgern der Ionisierungsdrähte,
wie sie im allgemeinen bei längeren Drähten vorgesehen sind.
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Bei großen Elektrofiltern, die lange und quer zum -Gasstrom angeordnete
Ionislerungsdrähte haben, ist die Gesamtheit der Stellen mit ungleichmäßiger oder
ungenügender Ionisierung kllein im Verhältnis zu der-Gesamtheit der Stellen mit
gleichmäßiger bzw. genügender Ionisation, die zur A.ufladung der niedergeschlagenen
Teilchen dient, und der Gesamtwirkungsgrad der Anlage wird durch die dunklen Stellen
nur wenig verkleinert.
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Aber wenn die Drähte kürzer sind, ändert sich das Verhältnis der Stellen
,schlechter Ionisation zu denen guter Ionisation in solchem Maße, daß eine nicht
unerhebliche Verschlechterung des Gesamtwirkungsgrades der Anlage eintritt. Wenn
z: B. in einer Anlage, in der neun Zehntel der Luft in hinreichendem Maße ionisiert
werden, wobei ein Wirkungsgrad von 95 % erzielt wird, und in- dieser Anlage das
restliche Zehntel ungleichmäßig ionisiert wird, so -daß in diesem Teil der Reinigungswirkungsgrad
nur 5o% beträgt, so würde sich ein Gesamtwirkungsgrad von nur 9o,5 % ergeben. Wenn
zwar auch go,5% einen noch guten Wirkungsgrad für die Reinigung von Luft darstellen,
der nur mit Elektrofiltern erreichbar ist und. für alle in der Praxis vorkommenden
Reinigungszwecke ausreicht, so soll im folgenden doch ein Mittel gezeigt werden,
durch das der Wirkungs-U a ad solcher Niede rschlagsplatten durch Verbes#serung
der Ionisierung an den bisher ungleichmäßig ionisierten- Stellen wesentlich verbessert
wird. Gemäß :der Erfindung wird dies .dadurch erreicht, (daß in der Ionisierungskammer
Leitflächen, z. B. Leitbleche od. dgl., vorgesehen sind, die den durch die Ionisierungskammer
fließenden, zu reinigenden Luftstrom von den Stellen der Ionisierunggskammer in
denen eine schlechte oder ungenügende Ionisilerung stattfindet, nach den Stellen
mit gleichmäßiger bzw. genügender Ionisation ablenkt. Derartige Mittel, die als
Leitbleche oder sonstige Luftführungen ausgebildet sind, lindern den Luftstrom daran,
,daß er durch die an den Emden der Sprühdrähtträger oder an sonstigen Stellen vorhandenen
Teile der Ionisierungskammer, in denen eine schlechte oder ungenügende Ionisation
stattfindet, hindurchfließt und infolgedessen nur ungenügend gereinigt wird. Vorteilhafterweise
sind dabei die zur Ablenkung des Luftstromes dienenden Leitbleche etwa halbzylindrisch
ausgebildet, um eine glleichmäßige Ablenkungswirkung und eine gute Ionisierung des
abgelenkten Luftstromes zu erzielen. Der Abstand der Leitbleche von den Ionisierungsdrähten
ist dabei zweckmäßig etwas größer als der Abstand zwischen den Ionisierungsdrähten
und den geerdeten Gegenelektro:den.
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In den Fig. i bis 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung
ausgebildeten Elektrofilteranlage dargestellt.
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Fig. i zeigt die Elektrofilteranlage im Aufriß bzw. ,Schnitt gemäß
der Linie 14 der Fig.2; Fig. 2 zeigt dieselbe Anlage im Seitenriß gemäß der Linie
II-IiI der Fig. i, wobei einzelne Teile zwecks größerer Klarheit der Darstellung
abgebrochen gezeichnet oder weggelassen sind; Fig. 3 und q. sind Teilansichten von
Einzelheiten gemäß den Linien,1.TI-III der Fig. i und IV-IV der Fig. 2, Fig. 4 enthält
dabei eine kleine Abänderung; Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine abgeänderte
Ausführung einer solchen Ionisierungsvorrichtung, und Fig.6 zeigt die Ansicht einer
Einzelheit, und zwar zeigt sie Leitbleche, die mit der Seite der Zellenwand gemäß
Fig. 5 verbunden sind.
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Bei den Bargestellen Ausführungsformen, .die nur einige der vielen
möglichen Ausführungen zeigen, bei denen die Erfindung angewendet werden kann, wird
die zu behandelnde bzw. zu reinigende Luft durch den oberen Teil der Elektrofilteranlage
oder deren Gehäuse i, und zwar durch ein dort befindliches Schutzsieb 2, eingesaugt
und strömt dann abwärts zu einer Ionisierungskammer 3, die sich im oberen Teil des
Gehäuses befindet. Darnach strömt die Luft weiter nach unten und gelangt in eine
Niederschlagskammer 4, in der :der Staub wird. Danach strömt .die behandelte Luft
entweder nach einer weiteren Behandlungss,tufe oder tritt ins Freie. An der mit
5 bezeichneten Stelle kann ein der Einfachheit halber nicht besonders dargestellter
Flügelradlüfter angeordnet sein, der zur Förderung -der Luft durch die Anlege hindurch
dient.
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Die Jonisierungskammer 3 enthält gewöhnlich eine Mehrzahl von Ionisierungsmitteln,
die quer zur Richtung des Gasstromes angeordnet sind. Jedes Ionisierungsmittel besteht
aus einem dünnen Draht 6, der in der Mitte zwischen zwei entsprechend breiteren
Elektroden 7 angebracht ist, die vorzugsweise rohrförmige Gestalt haben oder auch
nur aus einer gekrümmten Fläche bestehen, die Odem Ionisierungsdraht zugewandt ist.
Die rohrförmigen Elektroden 7 sind an der geerdeten Wbnd des Gehäuses i befestigt,
und die Ionvsierungsdrähte 6 sind zwischen starren Metallträgern 8 ausgespannt,
die an einem Rahmenwerk 9 angebracht sind, das auf der Innenseite des Gehäuses durch
Isolatoren
i i gehalten wird. Bei der Verwendung längerer Ionisierungsdrähte sind gewöhnlich
noch ein oder mehrere Zwischenträger 12 für die Drähte vorhanden, die ebenfalls
an dem isoliert gelagerten Rahmenwerk g befestigt sind.
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Bei ,der in den Fi:g: i und 2 dargestellten Einrichtung besteht die
Niederschlagskammer 4 aus einer großen Zahl isoliert angeordneter Platten 2o und
geerdeter Platten 2i, die abwechselnd und in geeigneten Abständen voneinander angeordnet
sind und parallel zur Richtung des Gasstromes: liegen. Die isoliert angeordneten
Niederschlagsplatten 2o werden von mit Einkerbungen versehenen Trägern 22 gehalten,
die wie die isolierenden Mittei auf den Isolatoren 23 befestigt sind. Die nicht
isolierten, geerdeten Niederschlagsplatten 21 werden von am Gehäuse i angeordneten,
ebenfalls mit Einkerbungen versehenen Trägern 24 gehalten.
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Sowohl die Iornisierungsdrähte 6 als auch die isolierten Niederschlagsplatten
@2o sind an eine Gleichstromhochspannungsquelle angeschlossen, während die Gegenelektrode
7 und die Platten.2i geerdet sind. Da der Abstand zwischen jedem Draht 6 und den
zugehörigen rohrförmigen Elektroden 7 größer ist als der Abstand zwischen den Plattenelektroden
2o und 21 der Niederschlagskammer, ist die Ionisierungsspännung meist höher als
die zum Niederschlagen dienende, zwischen den Platten 2o und 21 vorhandene Spannung.
Die Ionisierungsdrähta 6 und die isolierten Platterv 2o der Niederschlagskammer
sind durch die Leitungen 25 und 26 an den Pluspol der Hochspannungsstromquelle angeschlossen,
während das geerdete Gehäuse des Apparates durch die Leitung 30 an den Minuspol
der Hochspannungsstromquelle angeschlossen ist. Damit sind auch die Gegenelektroden
7 der Ionisierungskammer und die plattenförmigen Elektroden 21 der Niederschlagskammer
an den negativen Pol der Hochspannungsstromquelle angeschlossen.
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Eine solche Anlage ist zwar im Betrieb hinreichend brauchbar, es hat
sich -aber gezeigt, daß der Wirkungsgrad durch ungleichmäßige Ionisation verschlechtert
wird. Dies beruht darauf, daß die Luft durch den Zwischenraum zwischen den Trägern
$ und den diesen gegenüberliegenden Seitenwänden 32 des Gehäuses strömen kann. Da
an dieser Stelle kein Ionisierungsdraht vorhanden ist, kann ein Teil :der Luft in
dem Gehäuse an den Seitenwänden 32 entlang strömen und unmittelbar durch die Räume
31 hindurch in die Niederschlagskammer gelangen. Da diese Luft also durch einen
nur ungleichmäßig ionisierten Raum hindurchgeht, wird hierbei der Staub:nicht genügend
aufgeladen und infolgedessen dieser Teil der staubhaltigen Luft nicht wirksam gereinigt.
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Eine andere Stelle mit ungleichmäßiger Ionisierungswirkung ist an
den Enden der Träger 8 und der Zwischenträger °i2, und zwar in der Nähe der Ionisierungsdrähte,
vorhanden und dehnt sich etwa io bis 15 mm um die Kontaktstelle aus.
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Um diesen Nachteil zu beseitigen, sind, in der Strömungsrichtung der
zu reinigenden Luft gesehen, vor den angegebenen Stellen Leitbleche 33 angebracht,
die den zu reinigenden Luftstrom so führen, daß er von den genannten Stellen abgelenkt
und durch gleichmäßig ionisierende Zonen hindurchgeführt wird. Ebenso sind .auch
vor den Zwischenträgern 12 Leitflächen 3,4 angebracht, die den Luftstrom so ablenken,
daß er durch das gleichmäßig ionisierte Feld hindurchfließt.
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Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, die eine der Leitflächen 33 oder
34 im Querschnitt zeigt, ist vorteilhafterweise jede Leitfläche im wesentlichen
etwa halbzylindrisch ausgebildet und erstreckt sich zwischen zwei geerdeten Elektroden
7, mit denen sie elektrisch leitend verbunden ist. Die Krümmung dieser Leitflächen
ist so, daß der, Krümmungsradius etwa gleich der Entfernung von einem Draht zu einer
der geerdeten Elektroden 7 ist. Es hat sieh dabei als vorteilhaft gezeigt, den Abstand
der Leitflächen von dem Sprühdraht etwas größer als den Zwischenraum zwischen dem
,Sprühidraht und der zugehörigen Gegenelektrode 7 zu machen.
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Die an den Enden gelegenen Leitflächen 33 decken so die, Zwischenräume
31 aib und springen nach dem Innern der Anlage zu etwas über die an den Enden vorgesehenen
Träger 8 der Sprühdrähte vor und sorgen so in Verbindung mit dem Ionisierungsdraht
für ein im wesentlichen senkrechtes Ionisierungsfeld. Die dazwischen angeordneten
Leitflächen 34 haben eine ähnliche Wirkung. Gegebenenfalls können die Kanten der
Leitflächen umgebördelt sein, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, um hierdurch den
Luftwiderstand möglichst herabzusetzen und dafür zu sorgen, daß sich nicht durch
scharfe Ecken eine unerwünschte Koronaerscheinung bildet.
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Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind die Leitflächen geerdet. Infolgedessen
wird sich ein elektrostatisches Feld zwischen den Leitflächen und dem Ionisierungsdraht
ausbilden, wie mehr oder weniger symbolisch durch die von dem dünnen Draht 6 aus
gezogenen gestrichelten Linien in den Fig. 3 und 4 zum Ausdruck gebracht ist. Ein
solches ionisierendes Feld hat fast überall etwa den gleichen Gradienten wie ein
auf die geerdeten Elektroden gerichtetes Feld, da die metallischen Leitflächen 33
unid 34. annähernd fast ebenso weit von dem ionisierenden Draht wie die geerdeten
Elektroden angeordnet sind. Es ist im allgemeinen zweckmäßig, einen kürzeren Abstand
zwischen den Leitflächen und den Ioni.sierungsdrähten zu vermeiden, weil sonst die
Möglichkeit besteht, daß der Gradient des Feldes so groß wird, @daß eine Ozonerzeugung
eintritt oder sogar Spannungsdurchbrüche stattfinden, Andererseits ist es zweckmäßig,
den Abstand zwischen den Leitflächen und den Drähten nicht zu groß zu machen, damit
das Feld nicht zu schwach wird und eine ungleichmäßige Ionisierungswirkung eintritt.
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Es dürfte meist zweckmäßig sein, die Leitflächen so klein wie möglich
zu machen, um den Lustwiderstand möglichst gering zu halten. Da das elektrische
Feld zwischen dem Ionisierungsdraht und den Leitflächen einen Winkel mit der Senkrechten
bilden
kann, brauchen die Leitflächen sich nicht unbedingt über die dunklen Stellen, auf
dem Draht hinaus zu erstrecken und können tä,tsächlich eine geringere Länge besitzen.
So hat :es: sich beispielsweise gezeigt, daß ein Zwis.rhenleitblec'h- von io mm
Breite ein. Feld- mit gleichmäßiger Ionisation erzeugt.
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Beim Betrieb der Anlage strömt die an der Oberseite des Gehäuses eintretende
Luft in der Pfeilrichtung nach unten und wird in bestimmter Weise unterteilt. Ein
Teil des Luftstromes fließt in gerader Richtung durch die Anlage hindurch. Der andere
Teil fließt abwärts um :die Leitflächen 33 und 34 herum und in die Zwischenräume
31 an den Seiten des Gehäuses bzw. in die dunklen Stellen in der Nähe der Zwisc'.henträger
12 hinein. Der erste Teil des Luftstromes wird, da er durch den freien Zwischenraum
zwischen einem Draht 6 und einem gegenüberliegenden Teil der -geerdeten Elektrode
-7 hindurchfließt, ohne weiteres gleichmäßig ioäsierf_ Der zweite Teil des Luftstromes
wird jetzt, ,da er durch .das zwischen dem Draht 6 und den. Leitflächen 33 und 34
vorhandene Feld, wie durch die Pfeile 35 und 36 .angedeutet -ist, -hindurchfließen
muß, ebenfalls gleichmäßig ionisiert. Es wird also auf diese Weise erreicht, daß
der gesamte durch die Ionisierungskammer hindurchgehende Luftstrom gleichmäßig :ionisiert
wird. .
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In der Fig.-5 ist die Anwendung des Erfindungsgedankens bei einer
etwas anders ausgebildeten Gasreinigungsanlage dargestellt. Bei dieser Gasreinigungsanlage
ist eine Ionisierungseinheit vorgesehen, die eine ;Mittelelektrode 40 enthält; auf
der mehrere Isolatoren 42 mit ihren unteren Enden befestigt sind. Auf der Oberseite
dieser Isolatoren ist ein Träger 44 .angebracht, - an dem Haltevorrichtungen
46 für die Ionisierungadrähte 48 und 50 befestigt sind. Das Gehäuse i' hat
:die Gestalt einer rechteckigen Zelle mit den Seiten 52, die parallel zu den ionisierenden
Drähten liegen. Die oberen Ränder des Gehäuses sind umgebördelt und abgerundet und
bilden so die geerdeten Elektroden 54, -die mit der anderen geerdeten Elektrode
4ö zusammenwirken.
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Die geerdete Elektrode 40, die Isolatoren 42; der Träger 44, die Haltevorrichtungen
46 und -,die Drähte 48 und 50 bilden eine in sich geschlossene Einheit und können
als solche indem Gehäuse der Gasreinigungsanlage angebracht werden. ITm hier für
eine gleichmäßige Ionisierungswirkung zu sorgen, ist eine entsprechend gekrümmte
Schirmflache 56 vorgesehen, deren-mittlerer Teil durch den einen Isolator
42 tragenden Bolzen 6o befestigt ist, während die beiden seitlichen, etwa kreisbogenförmig
gekrümmten Teile 62 -mit ihren umgebördelten Endkanten 64 an die seitlichen geerdeten
Elektröden 54 sich anlegen.
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Wie die Fig.-6 zeigt, kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß
an jeder :der beiden seitlichen geerdeten Elektroden 54 eine kreisförmig gebogene
Schirmfläche 66 angebracht ist und die beiden einander zugewandten Kanten 68 dieser
beiden Schirmflächen an dem Rohr 6o anliegen. Dadurch wird erreicht, daß die aus
den Teilen 40, 42, 44, 46, 48 und 5o bestehende Zelleneinheit ohne irgendwelche
Schwierigkeit oder Abänderung in das Gehäuse der Gasreinig-ungsanlage eingesetzt
werden kann.