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Ionisierungseinrichtung zur Neutralisierung elektrostatischer Aufladungen
Gegenstand des Hauptpatents ist eine Ionisierungseinrichtung, insbesondere zur Neutralisierung
elektrostatischer Aufladungen auf Stoffbahnen mittels Sprühentladungen, deren Besonderheit
darin besteht, daß als eine Elektrode ein dünnwandiges, innen eine leitende Belegung
tragendes Isolierrohr und als Gegenelektrode ein oder mehrere auf gleichem Potential
hefindliche, in geringem Abstand parallel zu diesem Rohr angeordnete elektrische
Leiter dienen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche
Ionisierungseinrichtung in der Weise weiter auszugestalten, daß sie sich zur Einwirkung
auf strömende, gasförmige Medien und gegebenenfalls, beispielsweise als Fördergut,
darin enthaltene lose, flockige, körnige, pulverförmige, staubförmige oder vernebelte
flüssige Stoffe eignet.
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Insbesondere bezweckt die Erfindung die Lösung des folgenden Problems:
Bei der Verarbeitung pulverförmiger Stoffe, wie z. B. Kakaopulver, in Anlagen mit
pneumatischen Fördereinrichtungen kann es unter Umständen vorkommen, daß die pulverförmigen
Teilchen sich entzünden. Hierdurch können Staubexplosionen und Brände verursacht
werden. Als mögliche Ursache hierfür wurde bereits früher erkannt, daß die Teilchen
bei der Bearbeitung oder der pneumatischen Förderung ungewollte elektrostatische
Aufladungen erfahren, als deren Folge unter gewissen Umständen eine Funkenbildung
möglich ist. Zur Behebung
der Explosionsgefahr wurden bereits die
verschiedensten Vorschläge gemacht.
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Ein auf ein anderes Ziel gerichteter, bereits bekannter Vorschlag
betrifft eine Vorrichtung zum Veredeln von Mehl mit. Hilfe von Ozon, das unter Anwendung
von mittels stiller oder Korona-Entladungen hochgespannten Wechselstromes aus gegebenenfalls
mit Sauerstoff angereicherter Luft erzeugt werden soll. Als Elektrode dient dabei
ein Rohr, welches einen als Gegenelektrode dienenden Draht konzentrisch umgibt.
Durch diese Vorrichtung wird Luft hindurchgeblasen und in den Behälter oder das
pneumatische Förderrohr, in dem sich das Mehl befindet, eingeleitet. Dadurch soll
eine unerwünschte Bildung von Salpetersäure vermieden werden. .
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Ein anderer bekannter Vorschlag betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung
von zur Mehlbehandlung od. dgl. oder zur Sterilisierung von Lagerräumen für Mehl
geeigneter Luft, bei der die Luft durch mehrere hintereinander angeordnete Lichtbögen
hindurchgeleitet wird, wobei jedem quer zum Luftstrom angeordneten Elektrodenpaar
eineTrennwand mit eingebauter Luftdüse vorgeschaltet ist.
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Weiterhin sind Einrichtungen und Verfahren zur Behandlung von Schüttgut
sowie dieWärmebehandlung thermoplastischer Materialien in einem Höchfrequenzkondensatorfeld
bekannt. Auch diese bekannten Einrichtungen befassen sich nicht mit der obigen der
vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Ionisierungseinrichtung zur Neutralisierung
elektrostatischer Aufladungen, bei der eine Sprühentladung zwischen einem innen
eine leitende Belegung tragenden Isolierrohr und einem zu diesem parallel verlaufenden
elektrischen Leiter: als - Geäenelektrode stattfindet, wie sie erstmals im Hauptpatent
angegeben ist. Erfindungsgemäß sind mehrere parallel zueinander verlaufende Elektroden
in einem durch eine Wand des Gehäuses und die Trennwände gebildeten Entladungsraum
angeordnet, durch den ein zu entladendes Fördergut, z. B.. ein von einem Luftstrom
getragenes Kakaopulver, entladen wird.
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Bei den gemäß der Erfindung zu verwendenden, in an sich bekannter
Weise eine lonisierung bewirkenden intermittierenden elektrischen Entladungen, insbesondere
hochfrequenten Sprühentladungen, Bändelt es sich weder um eine Lichtbögenentladung,
bei welcher unter stärker Hitzeentwicklung der elektrische Strom über eine praktisch
leitende stabile Ionenbrücke verläuft, noch um die sogenannte "stille oder Korona-Entladung,
welche der Einleitung eines Lichtbogenüberschlags bei --Hochspannung vorausgeht
und von einer Art Glimmerscheinung begleitet ist, sondern um eine intermittierende,
durch einen Unterbrecherschalter gesteuerte Entladungsform, bei der verhältnismäßig
kräftige Funken auftreten, die in dem von dem Unterbrechergehalter vorgegebenen
Takt zünden und abreißen: Durch den Funkenüberschlag kann sich jedoch die zur Verfügung
stehende Energie,- insbesondere Höchfrequenzenergie-, nicht - -entladen,
- und jeder Ein7qlfui@ke besitzt nicht- genügend Wärme, um Stickstoffoxyd zu bilden;
jedoch ist seine Energie stark genug, um drei Sauerstoffatome zu einem Ozonmolekül
zu verketten und eine kräftige und ausgiebige Ionisierung der vorbeiströmenden Luft
zu bewirken.
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Die praktische Durchführung dieses Verfahrens ist nach einem weiteren
Vorschlag der Erfindung in besonders günstiger Weise dadurch möglich, daß das Medium
oder das Gemisch durch ein System parallel geschalteter Entladungsstrecken derart
hindurchgeleitet wird, daß die einzelnen Teilchen der Strömung nacheinander den
Einwirkungen mehrerer Entladungsstrecken ausgesetzt werden.
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Hierdurch wird eine ganz besonders kräftige und wirksame Ionisierung
der Luft, des Gemisches oder des sonstigen Mediums erreicht, die einen Ausgleich
oder eine Neutralisierung der Ladungen zuverlässig herbeiführt, was sich mit Hilfe
eines Elektrometers leicht nachweisen läßt.
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Es besteht die Möglichkeit, ein strömendes Medium, beispielsweise
einen Luftstrom bei Förderanlagen ohne oder vor Berührung mit festen Teilchen bzw.
dem Fördergut zu ionisieren, oder aber das Medium zusammen mit den bereits in ihm
enthaltenen Teilchen durch die Ionisiervorrichtung hindurchzuleiten.
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Ein Beispiel für die Ausnutzung der Ozonbildung für die Förderung
oder Beschleunigung chemischer Reaktionen ist die Benutzung der ionisierten Luft
zur Trocknung oxydierender Farben, beispielsweise in Druckereibetrieben.
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Die ionisierende Wirkung von Sprühentladungen zum Bau von Ionisierungsvorrichtungen,
insbesondere zum Zweck der Neutralisierung elektrostatischer Aufladungen auf Stoffbahnen
aus Papier. Kunststoffen, Textilien. usw': auszunutzen, war an sich bereits bekannt.
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Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend angegebenen
neuen Verfahrens ist erfindungsgemäß eine Mehrzahl ° -arallel angeordneter, langgestreckter
Elektroden vorgesehen, die gruppenweise mit zwei Anschlußleitern verbunden sind,
welche sich vorzugsweise an entgegengesetzten Enden der parallelen, langgestreckten
Elektroden befinden. Durch das Elektrodensystem dieser Vorrichtung kann der Strom
des zu ionisierenden Mediums hindurchgeleitet werden, so daß er mit den zwischen
den Elektroden der beiden Gruppen stattfindenden Sprühentladungen in intensive Berührung
gebracht wird.
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Eine sehr gut wirksame Ausführungsform der Vorrichtung besteht darin,
daß die Elektroden mindestens der einen Gruppe durch je ein dünnwandi= ges, innen
eine leitende Belegung tragendes Isolier= rohr gebildet werden, während die Elektroden
der anderen Gruppe (Gegenelektroden) durch je einen parallel und in geringem Abstand
zu den Rohrelektroden angeordneten blanken Leiter (Stab, Draht) gebildet sein können.
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Eine solche Ausführungsform ergibt eine sich längs der gesamten Elektrodenausdehnung
gleichiiiäß-#g tiiid fein ausbildendd-Spriihentladüng.' ''
Das Entstehen
der Sprühentladung wird noch begünstigt, wenn die blanken Leiter als möglichst dünne
Drähte oder, bei verhältnismäßig massiver Ausführung, scharfkantig ausgebildet sind.
Es kann auch zweckmäßig sein, die durch blanke Leiter gebildeten Elektroden der
einen Gruppe in größerer Zahl anzuordnen als die durch Isolierrohre mit Innenbelägen
gebildeten Elektroden der anderen Gruppe. Beispielsweise können die durch blanke
Leiter gebildeten Elektroden käfigartig je eine durch ein Isolierrohr mit Innenbelag
gebildete Elektrode umgeben.
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Die langgestreckten parallelen Elektroden können senkrecht oder auch
parallel zu der sie bestreichenden Strömung des zu ionisierenden Mediums oder Gemisches
angeordnet sein.
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Der von dem Medium oder Gemisch durchströmte Entladungsraum, in welchem
sich die aktiven Teile der Elektroden befinden, ist vorzugsweise von nach Strömungslinien
gestalteten Wandungen eines Gehäuses umschlossen. Dieses Gehäuse kann mit Anschlußflanschen
od. dgl. zum Einschalten des Entladungsraumes in die Leitung eines Gebläses versehen
sein.
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Die Elektroden einer jeden Gruppe ragen zweckmäßig mit ihrem einen
Ende in einen gemeinsamen oder je einen besonderen, von dem Entladungsraum durch
eine Zwischenwandung abgetrennten Raum innerhalb des Gehäuses, in welchem die elektrischen
Anschlüsse untergebracht sind.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
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Fig. i zeigt als Beispiel eine Kakaomahlanlage, in welche eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung eingebaut ist; Fig. 2 und 3 zeigen Schnittansichten einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung in zwei Ansichten; Fig. 4 stellt schematisch die Anordnung eines
Elektrodensystems einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dar; Fig. 5 zeigt das Schaltbild
und Fig. 6 eine -rotierende, periodisch arbeitende Unterbrechervorrichtung einer
Hochfrequenzenergie-Erzeugungsanlage, wie sie in Verbindung mit dem Verfahren bzw.
der Vorrichtung gemäß der Erfindung vorgesehen werden kann.
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In der schematischen Darstellung von Fig. i ist i eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung, die in die Leitung eines Gebläses oder Exhaustors :2 vor der
Eintrittsstelle in ein Mahlwerk 3 angeordnet ist. Von diesem aus führt ein Luftkanal
4-zu einem Filterkasten 5. Das Kakaopulver, welches das Mahlwerk verläßt, wird von
dem vom Exhaustor kommenden Luftstrom erfaßt und in den Filterkasten geblasen. Es
wurde bisher bei Anlagen ohne die Vorrichtung i- elektrostatisch aufgeladen, und
diese Aufladung führte unter Umständen zu einer Funkenbildung, die Brände und Staubexplosionen
zur Folge haben konnte. Dadurch, daß nun erfindungsgemäß ein durch die Vorrichtung
i ionisierter und damit gewissermaßen elektrisch leitend gemachter Luftstrom als
Fördermittel benutzt wird, wird die elektrostatische Aufladung des Kakaopulvers
neutralisiert öder abgeleitet, da die ionisierte Blasluft in innige Berührung mit
dem Kakaopulver gebracht wird.
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Die Vorrichtung i weist, wie Fig. 2 als Längsschnittdarstellung zeigt,
ein Gehäuse 6 auf, das vorzugsweise aus Isolierstoff (Hartpapier od. dgl.) besteht.
Dieses Gehäuse ist durch Isolierstoff-Zwischenwände 7 so aufgeteilt, daß sich oben
und unten je ein Raum für den Anschluß der Elektroden 9, io an gruppenweise gemeinsame
Anschlußleiter (gestrichelt dargestellt) sowie an der Seite ein Raum für die Unterbringung
von Teslatransformatoren ii der Hochfrequenz-Erzeugungsanlage ergibt. Die obere
und die untere Zwischenwandung 7 sind jeweils zugleich als Halterung für die Elektrodengruppen
9 und io ausgebildet. Der Raum zwischen den beiden Wandungen 7, in dem sich die
aktiven Teile der Elektroden beider Gruppen befinden (in Fig.4 ausschnittsweise
im Grundriß dargestellt), wird in Pfeilrichtung (Fig. 2) von dem Luftstrom des Gebläses
durchströmt. Er ist an den Seitenwandungen 8 an die Luftleitung (in Fig. 3 kreisrund
gestrichelt dargestellt) angeschlossen und kann zweckmäßig noch durch Anpassung
seiner Begrenzungswandungen an den Verlauf der Strömungslinien weiter ausgestaltet
sein.
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Es kann vorteilhaft sein, den Luftkanal 4 (Fig. i) ebenfalls aus Isolierstoff
herzustellen. Seine Länge ergibt sich aus den Forderungen der Praxis.
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Die eine Gruppe (9) der Elektroden der Vorrichtung wird durch je ein,
dünnwandiges, innen eine leitende Belegung tragendes Isolierrohr aus keramischem
Material oder Spezialglas gebildet, während die Elektroden io der anderen Gruppe
(Gegenelektroden) durch je einen parallel und in geringem Abstand zu den Rohrelektroden
angeordneten blanken Leiter (Stab, Draht} gebildet sein können, insbesondere aus
hochwertigem ozonfestem Chromnickelstahl.
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Die Frequenz der angelegten Hochspannung kann beispielsweise etwa
45 ooo Hz betragen, die Höhe der Spannung. 75 ooo V= und die -.Leistung.etwa
300 W. , -. ..: . . - , .
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Ein Beispiel für die im Zusammenhang hiermit verwendbare Hochfrequenz-Erzeugereinrichtung
zeigt Fig. 5. In diesem Schaltbild veranschaulichen 9 und io die beiden Elektrodengruppen.
ii ist der Teslatransformator mit der Primärwicklung 13a und der Sekundärwicklung
13 b. 12 ist ein Erdungspunkt. 14 sind Kupplungskondensatoren, 15 eine rotierende
Unterbrecherfunkenstrecke, die mit solcher Frequenz umlaufen kann, daß bei Betrieb
der Anlage mit technischer Wechselspannung von 5o Hz Schwebungen zwischen der technischen
Frequenz und der Unterbrecherfrequenz vermieden werden. Der Unterbrecher ist in
Fig. 6 für sich dargestellt. 15 a ist eine als Anschluß- und Kühlfläche für die
feststehenden Unterbrecherkontakte dienende Lasche, 15 b ein Stützisolator, 15 c
die aus Isolierstoff bestehende, schnell umlaufende Unterbrecherscheibe, i5 d sind
feststehende und 15e rotierende Unterbrecherkontakte. Als Unterbrecherkontakte sind
hier die Fußpunkte von Schaltfunken bezeichnet.
Mit 16 (Fig.5)
sind Hochfrequenzdrosseln und mit 17 ist ein Streufeldtransformator 22o!6ooo
V bezeichnet. 18 sind Breitbandentstörungsglieder, i9 eine Anzeigelampe und 2o ein
Netzschalter.
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Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß und wie die eingangs angeführten
Zwecke und Aufgaben durch das angegebene neue Verfahren bzw. neue Vorrichtung gemäß
der Erfindung erfüllt werden können. Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung
der Erfindung sind indessen nicht auf die hier dargestellten und im einzelnen beschriebenen
Beispiele beschränkt. Insbesondere ist es möglich, die Erfindung zur Beseitigung
eiektros.tatischerRufladungen bei der Bearbeitung, Verarbeitung oder Lagerung von
pulverförmigen Stoffen, zur Sterilisierung von Luft, bei der Bleichung von Getreide,
Mehl usw., zur beschleunigten Trocknung firnisgebundener Farben durch Oxydation,
zur Beeinflussung des elektrischen Ladungszustandes nichtleitender Stoffe insbesondere
in unmittelbarer Umgebung feuergefährlicher Flüssigkeiten oder explosiver Gase,
oder zur Ionisierung von Luft oder gasförmigen Medien für Heilzwecke oder zwecks
Erzielung bestimmter biologischer Wirkungen zu verwenden; ferner läßt sieh durch
Zuführung von ionisierter Frischluft in Bergwerksbetrieben insbesondere die Gefahr
schlagender Wetter vermindern, zumindest soweit sie auf eine Funkenbildung infolge
elektrostatischer Rufladungen von Teilchen zurückzuführen sind.