EP0265451A1 - Elektrostatische abscheidevorrichtung. - Google Patents

Elektrostatische abscheidevorrichtung.

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EP0265451A1
EP0265451A1 EP87902057A EP87902057A EP0265451A1 EP 0265451 A1 EP0265451 A1 EP 0265451A1 EP 87902057 A EP87902057 A EP 87902057A EP 87902057 A EP87902057 A EP 87902057A EP 0265451 A1 EP0265451 A1 EP 0265451A1
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EP
European Patent Office
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filter cartridge
electrostatic filter
separating device
electrodes
electrostatic
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Dumitru Cucu
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Individual
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Publication of EP0265451B1 publication Critical patent/EP0265451B1/de
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    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/14—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by the additional use of mechanical effects, e.g. gravity
    • B03C3/155—Filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/60—Use of special materials other than liquids
    • B03C3/64—Use of special materials other than liquids synthetic resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/74—Cleaning the electrodes
    • B03C3/78—Cleaning the electrodes by washing

Definitions

  • the prior art includes two-stage electrostatic precipitators. They have been known for around 45 years and were developed for the purpose of achieving high degrees of separation for solid particles, aerosols or under iconic drops from the gas stream.
  • the solid particles are charged by ions of one polarity with the aid of a so-called ionizer stage.
  • the ionizer consists of electrodes, also called spray electrodes, in the form of wires or tips on which the electrical field lines are concentrated. These electrodes are arranged between the counter electrodes, consisting of parallel plates. A plasma layer forms around the spray electrodes. The ions of the plasma layer with the same polarity as the spray electrodes migrate to the counter electrodes. The solid particles that flow through this ion rain are electrically charged because the ions are fixed on their surface.
  • the solid particles are pulled out of the gas flow and fixed on the plates of a collector.
  • the collector consists of separating plates which are at different potentials under high voltage and between which an electric field is generated.
  • the electrically charged solid particles are eliminated from the gas flow thanks to the electrostatic forces which act on the charged solid particles in the electrical field of the collector and are deposited on the collector plates.
  • the object of the present invention is to improve the current state of the art and is intended to manufacture electrostatic filters for the filtration of solid particles or droplets from gas or air with a higher degree of separation, in particular for submicron particles, ie in the range of 0.01 / um to l, um particle sizes.
  • An advantage is that such an electrostatic filter is, for example, much cheaper to manufacture, about 10-20 times cheaper than a classic two-stage electrostatic precipitator for the same amount of gas flow to be filtered.
  • the embodiment of the present invention allows the distances between collector electrodes to be reduced to the smallest distances, on the order of approximately 1 mm. In this way the highest degrees of separation are achieved.
  • the realization of such small distances between the electrodes and the collector plates is impossible with the previously existing electrostatic filters with metal plates.
  • the described electrostatic filter can be operated with only a single high voltage supply.
  • the electrostatic filter described in the invention has a minimal weight. It can be about 20 times lighter than a classic electrostatic filter because conductive foils with a low weight and a small thickness, for example 0.03 mm, are used as electrodes.
  • the separating device according to the invention can be inserted into any tubular system, whether or not already on site.
  • the pluses and minusions generated by the electrodes at the outlet of the gas flow from the electrostatic filter cartridge neutralize the electrical charge in the room air.
  • the degree of separation of the filter can be increased in a very simple manner.
  • This measure i.e. Extension of the cylindrical filter cartridge, separation levels from the area of HEPA filters with 99.99% separation rate for the smallest particles are achieved.
  • An increase in the degree of separation can also be produced by increasing the diameter of the spiral or cylindrical electrostatic filter cartridge and by increasing the high voltage.
  • the electrostatic filter cartridge because it is inexpensive to manufacture, like any mechanical filter made of porous or fibrous medium when loaded with dust, can be fitted with a new cartridge and replaced like any other mechanical filter. In this way, the filter cartridge can be replaced as "hazardous waste" when the filtered aerosol is dangerous or toxic to the environment. As a result, the current existing situation can be eliminated, in which electrostatic precipitators are cleaned and the toxic dust that is washed out of the electrostatic precipitator gets into the waste water.
  • this new type of electrostatic precipitator can be used wherever radioactive particles have to be filtered.
  • this new electrostatic filter is an ideal air filter for the nuclear industry, where radioactive particles or aerosols have to be filtered.
  • a further advantage of this invention is that the price of the separating device can be reduced even further by using insulating foils which have a conductive layer on one of their sides, or by the foils having special electrical polarization properties or magnetic properties exhibit.
  • a further increase in the degree of separation can also be achieved if a centrifugal movement is impressed on the gas flow before it enters the collector, so that the adhesion of the particles to the foils is favored.
  • FIG. 1 shows an electrostatic separating device with a UV light source 2, with a grid electrode 4 and an electrostatic filter cartridge 6, consisting of spiral-shaped insulating foils 8 and foil electrodes 7, applied to a high-voltage source 9, and which in a tubular housing 1 is mounted.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a spiral-shaped electrostatic filter cartridge 6 in the housing 1.
  • FIG. 3 shows a zigzag-shaped insulating film 8 between the film electrodes 7 and the housing 1.
  • FIG. 4 shows a smooth insulating film 8 with zigzag-shaped film electrodes 7, installed in the housing 1.
  • the insulating foils 8 have a zigzag shape and the foil electrodes 7 have been placed one on top of the other, whereby one rectangular electrostatic filter cartridge 6 is formed.
  • FIG. 6 shows a possibility of the invention, in which the insulating foils 8 are laid flat and the foil electrodes 7 are placed on top of one another in a zigzag shape, whereby a rectangular electrostatic filter cartridge 6 is created.
  • FIG. 7 shows a further possibility of folding the insulating film 8 between the film electrodes 7 and the housing 1.
  • FIG. 8 shows a reversal of FIG. 7, the insulating foils 8 being smooth and the foil electrodes 7 being folded.
  • FIG. 10 shows an embodiment of an electrostatic precipitator, in which the insulating foils 8 and the foil electrodes 7 arranged in a cylindrical, coaxial manner form an electrostatic filter cartridge 6 which has been installed in a housing 1.
  • FIG. 11 shows an embodiment of the invention in which the electrostatic filter cartridge 6 can be cleaned by an automatic washing device with an ultrasound generator 16, by means of a filler tube 11, a cleaning liquid 10 flows in, which can flow out of the drain valve 12 after use.
  • FIG. 12 shows an embodiment of the invention in which the gas flow in the core area and in the edge area of the electrostatic filter cartridge 6 is passed through a gas flow guide 13.
  • FIG. 13 shows an embodiment of the invention in which a liquid 15 is sprayed onto the electrostatic filter cartridge 6 by means of a nozzle 14, whereby a wet separator is created.
  • the electrostatic filter cartridge 6 is formed from two spiral-shaped insulating foils 18, 19, each of which has a conductive layer on one of its sides.
  • FIG. 15 shows an embodiment of the invention in which the ionization stage is separated from the collector stage and a spiral-shaped spray electrode 20 discharges corona in the direction of one or two grid electrodes 4.
  • a gas stream to be cleaned flows through a housing 1 in the direction of the arrow and is irradiated by the UV rays 3 of a UV source 2. After that, he is through a grid electrode 4 is conducted and ionized in the ionizer zone 5 by an ion rain. Positive or negative ions are generated in the ionizer zone 5. They arise from a corona discharge from the spiral edge, which is located under high voltage potential 9.
  • the particles in the gas stream flow into a third zone, the so-called electrostatic filter cartridge 6.
  • insulating foils 8 extend beyond the foil electrodes 7 in their length, producing the so-called insulation spacing.
  • the particles in the gas stream which are electrically charged after the ionization stage are pulled out of the gas stream thanks to the electrostatic forces in the space between the film electrodes 7 and deposited on the surface of the grounded film electrode and also on the surface of the strongly polarized insulating films 8 .
  • a so-called fourth stage is formed by a neutralizer 17.
  • the neutralizer zone 17 is on the gas outlet side of the electrostatic filter cartridge 6 formed.
  • the fourth stage is formed by the edges of the spiral foil electrodes 7, which generate a corona discharge between them by concentrating the field lines. As a result, ions of both polarities are generated, which in this way bring about an electrical neutralization of both the gas flow and the objects possibly located in the space into which the gas flow flows.
  • insulating foils 8 protrude from the foil electrodes 7 and that a necessary insulating distance is achieved. 1 that a spiral-shaped insulating film 8 is inserted between the grounded housing 1 and the film electrode 7 connected to the high-voltage potential 9, which isolates the electrostatic filter cartridge 6 from the housing 1.
  • the particles can also be charged on the gas inlet side in that the corona discharge does not take place between the edge of a foil electrode and the grid electrode, but between the edges of two foil electrodes lying at different potential.
  • the grid electrode can then be omitted.
  • Fig. 2 the spiral design of the electrostatic precipitator is shown.
  • the sectional view shows the top view of the electrostatic filter cartridge 6. It can clearly be seen that the ends of the insulating film 8 protrude beyond the ends of the film electrodes 7, so that there is a safe insulation distance. It can also be seen that an insulating film 8 is inserted between the housing 1 and the film electrode 7, which has been applied to a positive high-voltage potential 9.
  • Fig. 3 the layered structure of an electrostatic filter cartridge 6 is shown in a sectional view.
  • the zigzag films are insulating films 8.
  • the film electrodes 7 are smooth films. It can also be clearly seen here that an insulating film 8 is inserted between the outer film electrode 7 and the housing 1.
  • FIG. 4 shows the sectional structure of an electrostatic filter cartridge 6 in a sectional view, in which case the foil electrodes 7 are folded in a zigzag shape and the insulating foils 8 are smooth foils.
  • an insulating film 8 is inserted between the housing 1 and the outer film electrode 7.
  • FIG. 8 A further possibility of the invention is shown in FIG. In this case, zig-zag insulating foils 8 are placed on top of one another in layers with flat foil electrodes 7. In this way, rectangular electrostatic filter cartridges 6 can also be produced.
  • FIG. 6 shows a possibility corresponding to that already described in FIG. 5.
  • zigzag-shaped foil electrodes 7 are inserted between flat insulating foils 8, so that, for example, rectangular electrostatic filter cartridges 6 are created. 13
  • FIG. 7 A further embodiment of the folded insulating films 8 is shown in FIG. 7.
  • the film was folded round and, as already described in FIG. 3, wrapped between the film electrodes 7.
  • FIG. 8 similar to FIG. 4, a film electrode, which is folded round, is processed into an electrostatic filter cartridge 6.
  • the foil electrodes 7 and the insulating foils 8 represent cylindrical bodies which, when placed coaxially one inside the other, form an electrostatic filter cartridge 6. In this case too, an insulating film 8 is inserted between the outer film electrode 7 and the housing 1.
  • the U-shaped housing 1 can be 14
  • the filtered material can sink down, collect in the lower part of the U-shaped housing 1 and be drained from there, so that the filtered liquid aerosols can be recovered.
  • FIG. 12 shows an embodiment in which the gas stream flowing into the housing is passed through gas flow guides 13 which are arranged directly in front of the electrostatic filter cartridge 6. This makes it possible to direct the gas flow in such a way that it cannot flow through the intermediate space between the housing 1 and the electrostatic filter cartridge 6. The same also applies to the core area of the electrostatic filter cartridge 6.
  • the gas flow guides 13 15 are arranged directly in front of the electrostatic filter cartridge 6.
  • the core area and the edge area are zones with a lower degree of separation.
  • FIG. 13 shows an electrostatic filter device in which a liquid 15 is sprayed onto the electrostatic filter cartridge 6 by means of a nozzle 14. This creates a wet electrostatic precipitator with a high degree of separation.
  • the electrostatic cartridge 6 is formed only from two foils, one of which is smooth and the other is zigzag-shaped. Each of these foils is conductive on one side, so that when it is wound up, the two conductive layers, which are at different potential, are separated throughout the cartridge by an insulating layer.
  • FIG. 15 An embodiment is shown in FIG. 15 in which the ionizer is separated from the collector.
  • the ionizer is formed from a spiral spray electrode 20, which can be the edge of a foil, a fine metal wire or a plurality of tips, which discharges the corona with respect to one or two grid electrodes 4 and thereby forms one or two ionization zones 5.
  • This ionizer is designed such that it can be supplied with current of one polarity, thereby generating ions of this polarity, or with alternating current, thereby generating ions of both polarities.

Description

Elektrostatische Abscheidevorrichtung
Zum Stand der Technik gehören zweistufige Elektrofilter. Sie sind seit ungefähr 45 Jahren bekannt und wurden zu dem Zweck entwickelt, hohe Abscheidgrade für Feststoffteilchen, Aerosole oder unter ikronische Tropfen aus dem Gasstrom zu erreichen.
In der ersten Stufe eines bekannten Elektrofilters wird eine Aufladung der Feststoffteilchen durch Ionen einer Polarität mit Hilfe einer soge¬ nannten Ionisatorstufe durchgeführt.
Der Ionisator besteht aus Elektroden, auch Sprüh¬ elektroden genannt, in Form von Drähten oder Spitzen, auf die sich die elektrischen Feld¬ linien konzentrieren. Diese Elektroden sind zwischen den Gegenelektroden, bestehend aus parallelen Platten, angeordnet. Um die Sprüh¬ elektroden bildet sich eine Plasmaschicht. Die Ionen der Plasmaschicht mit gleicher Polarität wie die Sprühelektroden wandern zu den Gegen¬ elektroden. Die Feststoffteilchen, die durch diesen Ionenregen hindurchströmen, werden elektrisch aufgeladen, weil sich die Ionen auf ihrer Oberfläche fixieren.
In der zweiten Stufe werden die Feststoffteil¬ chen aus dem Gasström herausgezogen und auf den Platten eines Kollektors fixiert. Der Kollektor besteht aus Abscheideplatten, die sich auf verschiedenem Potential unter Hoch¬ spannung befinden und zwischen denen ein elektrisches Feld erzeugt wird. Die elektrisch aufgeladenen Feststoffteilchen werden beim Durchströmen durch den Kollektor dank der elektrostatischen Kräfte, die auf die aufge¬ ladenen Feststoffteilchen im elektrischen Feld des Kollektors einwirken, aus dem Gasstrom eliminiert und auf den Kollektorplatten abge¬ schieden.
In den Patenten US 2 579 441, US 2 502 560, US 3 798 879, US 2 504 430, DE 19 55 692, DE 12 45 328, DE 23 46 196, DE 11 67 799, die den gegenwärtigen Stand der Technik aufzeigen, werden verschiedene bekannte Ausführungen zwei¬ stufiger Elektrofilter gezeigt.
Alle beschriebenen Elektrofilter sind ohne Aus¬ nahme komplizierte und teure Ausführungen mit einem Gewicht von manchmal ca. 30 kg, und alle Elektrofilter unterliegen einer komplizierten Hers ellungstechnologie. Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe eine Verbesserung des gegenwärtigen Standes der Technik und soll die Fertigung von Elektrofiltern zur Filtrierung von Feststoff¬ teilchen oder Tropfen aus Gas oder Luft mit einem höheren Abscheidegrad, insbesondere für untermikronische Partikel, also auf dem Gebiet von 0,01 /um bis l,um Partikelgrößen, ermöglichen.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind vielfältig. Ein Vorteil ist, daß ein derartiges Elektrofilter zum Beispiel in der Herstellung wesentlich kostengünstiger ist, ungefähr 10-20mal billiger als ein klassisches zwei¬ stufiges Elektrofilter für die gleiche zu filtrierende Gasstromπtenge.
Die Ausführung dieses neuen Elektrofilters ist sehr einfach, wobei die Herstellung mit wenig.; Aufwand automatisiert werden kann.
Die Ausführung der vorliegenden Erfindung erlaubt eine Reduzierung der Abstände zwischen Kollektorelektroden auf kleinste Abstände, in der Größenordnung von ungefähr 1 mm. Hier¬ durch werden höchste Abscheidegrade erreicht. Die Realisierung derart kleiner Abstände zwischen den Elektroden und den Kollektorplatten ist bei den bisher existierenden Elektrofiltern mit Metallplatten unmöglich.
Das beschriebene Elektrofilter kann mit nur einer einzigen Hochspannungsversorgung betrieben werden. Das in der Erfindung beschriebene Elektrofilter hat ein minimales Gewicht. Es kann etwa 20-mal leichter als ein klassisches Elektro¬ filter sein, weil als Elektroden leitfähige Folien mit geringem Gewicht und geringer Dicke, z.B. 0,03 mm, eingesetzt werden.
Ein anderer Vorteil ist der, daß die erfindungs¬ gemäße Abscheidevorrichtung in jede beliebige rohrför ige Anlage, ob bereits bauseitig vor¬ handen oder nicht, eingefügt werden kann. Zusätz¬ lich bewirken die von den Elektroden erzeugten Plus- und Minusionen am Austritt des Gasstroms aus der elektrostatischen Filterpatrone eine Neutralisierung der elektrischen Raumluftladung.
Durch Benutzung von Elektroden mit breiteren Folien kann auf sehr einfache Art der Abscheide¬ grad des Filters vergrößert werden. Durch diese Maßnahme, d.h. Verlängerung der zylinderförmigen Filterpatrone, werden Abscheidegrade aus dem Gebiet der HEPA-Filter mit 99,99% Abscheidegrad für kleinste Partikel erreicht. Eine Erhöhung des Abscheidegrades kann auch durch eine Ver¬ größerung des Durchmessers der spiralförmigen oder zylinderförmigen elektrostatischen Filter¬ patrone erzeugt werden, sowie durch Erhöhung der Hochspannung.
Ein anderer Vorteil ist der, daß die elektrosta¬ tische Filterpatrone, weil billig in der Herstellung, wie jedes mechanische Filter aus porösem oder faserigem Medium, wenn mit Staub beladen, mit einer neuen Patrone ausgerüstet und wie jedes andere mechanische Filter ausgewechselt werden kann. Auf diese Weise kann die Filterpatrone in dem Fall, in dem das filtrierte Aerosol gefährlich oder giftig für die Umwelt ist, als "Sondermüll" ausgewechselt werden. Folglich kann die gegenwärtige existrierende Situation beseitigt werden, bei der Elektrofilter ge¬ reinigt werden und der giftige Staub, der aus dem Elektrofilter ausgewaschen wird, ins Abwasser gelangt.
Dank seines sehr niedrigen Herstellungspreises und seiner "Sondermüll"-Eigenschaften kann dieser neue Typ von Elektrofilter dort, wo radioaktive Teilchen filtriert werden müssen, zur Anwendung gelangen. Aus diesem Grund ist dieses neue Elektrofilter ein ideales Luftfilter für den Bereich Atomindustrie, wo radioaktive Teilchen oder Aerosole filtriert werden müssen.
Die gegenwärtigen Elektrofilter können nicht für die Filtrierung von radioaktiven Teilchen verwendet werden. Dafür müssen mechanische Filter mit großem Druckverlust und großem Energiever¬ brauch eingesetzt werden. Ein weiterer wichtiger Vorteil dieses hier vorgeschlagenen neuen Typs von Elektrofilter ist die Trennung der Elektroden von den isolierenden Folien, so daß auch leit¬ fähige Teilchen filtriert werden können, was in den meisten Fällen mit den vom gegenwärtigen Stand der Technik gebotenen Elektrofiltern nicht geeignet ist.
Die Anwendung dieser Erfindung bei der Filtrierung eines ölnebels ist besonders günstig, weil die Elektrodenkanten an der Austrittsseite des Gasstroms von den isolierenden Folien getrennt sind, wobei sich die elektrischen Feldlinien nicht mehr so intensiv auf die Kanten konzentrieren und der fließende Ölfilm sich nicht mehr im Wege einer sekundären Erzeugung wieder in sehr feine öltropfen verwandeln kann. Diese sekundäre Erzeugung von sehr feinem flüssigen Aerosol ist eine sehr ungünstige Erscheinung bei den gegenwärtigen Elektro¬ filtern. Hingegen kann man mit dieser Erfindung mit dem Elektrofilter ölnebel oder jeglichen anderen Nebel mit höchstem Abscheidegrad filtrieren.
Auch sehr aggressive Nebel wie zum Beispiel Säuren und Laugen können mit geeigneten Materialien wirtschaftlich günstig abgeschieden werden. Durch genügend große Breiten für die isolierenden Folien können auch Wasserdampf und Tröpfchen abgeschieden werden.
Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, daß der Preis der Abscheidevorrichtung dadurch noch mehr vermindert werden kann, daß isolierende Folien benutzt werden, die auf einer ihrer Seiten eine leitfähige Schicht haben, oder dadurch, daß die Folien spezielle elek¬ trische Polarisierungseigenschaften oder magnetische Eigenschaften aufweisen.
Diese Eigenschaften führen zur Erhöhung der Trennungswirkung für die Teilchen oder Aerosole.
Eine weitere Erhöhung des Abscheidegrades kann auch erzielt werden, wenn dem Gasstrom vor seinem Eintritt in den Kollektor eine Zentri¬ fugalbewegung aufgeprägt wird, so daß die Haftung der Teilchen auf den Folien begünstigt wird.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden folgend in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine elektrostatische Absσheide- vorrichtung mit einer UV-Lichtquelle 2, mit einer Gitterelektrode 4 und einer elektrostatischen Filterpatrone 6, bestehend aus spiralförmigen isolierenden Folien 8 und Folienelektroden 7, angelegt an eine Hochspannungsquelle 9, und die in einem rohrför igen Gehäuse 1 montiert ist.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer spiral¬ förmigen elektrostatischen Filterpatrone 6 im Gehäuse 1.
Fig. 3 zeigt eine zickzackförmige isolierende Folie 8 zwischen den Folienelektroden 7 und Gehäuse 1.
Fig. 4 zeigt eine glatte isolierende Folie 8 mit zickzackförmigen Folienelektroden 7, eingebaut im Gehäuse 1.
Fig. 5 zeigt eine Möglichkeit der Erfindung, bei der die isolierenden Folien 8 zickzack- förmig und die Folienelektroden 7 aufein¬ ander gelegt worden sind, wodurch eine rechteckige elektrostatische Filterpatrone 6 entsteht.
Fig. 6 zeigt eine Möglichkeit der Erfindung, bei der die isolierenden Folien 8 flach und die Folienelektroden 7 zickzack- förmig aufeinandergelegt worden sind, wodurch eine rechteckige elektro¬ statische Filterpatrone 6 entsteht.
Fig. 7 zeigt eine weitere Möglichkeit der Faltung der isolierenden Folie 8 zwischen den Folienelektroden 7 und Gehäuse 1.
Fig. 8 zeigt eine Umkehrung von Fig. 7, wobei die isolierenden Folien 8 glatt und die Folienelektroden 7 gefaltet sind.
Fig. 9 zeigt eine weitere Möglichkeit einer Faltung der isolierenden Folien 8.
Fig.10 zeigt eine Ausführung eines elektro¬ statischen Abscheiders, bei dem die isolierenden Folien 8 und die Folien¬ elektroden 7 zylinderförmig koaxial ineinander angeordnet eine elektro¬ statische Filterpatrone 6 bilden, welche in einem Gehäuse 1 eingebaut worden ist.
Fig.11 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der die elektrostatische Filterpatrone 6 durch eine automatische Waschvorrichtung mit einem Ultraschallgenerator 16 gereinigt werden kann, indem mittels eines Einfüll¬ rohres 11 eine Reinigungsflüssigkeit 10 einfließt, die nach Gebrauch aus dem Ablaßventil 12 abfließen kann.
Fig. 12 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der der Gasstrom im Kernbereich und im Randbereich der elektrostatischen Filterpatrone 6 durch eine Gasstrom» führung 13 geleitet wird.
Fig. 13 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der auf die elektrostatische Filterpatrone 6 eine Flüssigkeit 15 mittels einer Düse 14 aufgesprüht wird, wodurch ein Naßabscheider ent¬ steht.
Fig. 14 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der die elektrostatische Filter¬ patrone 6 aus zwei spiralförmigen isolierenden Folien 18, 19 gebildet ist, die jeweils auf einer ihrer Seiten eine leitfähige Schicht aufweisen.
Fig. 15 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der die Ionisierungsstufe von der Kollektorstufe getrennt ist und eine spiralförmige Sprühelektrode 20 Korona in Richtung auf eine oder zwei Gitterelektroden 4 entlädt.
In Fig. 1 wird das Funktionsprinzip der vor¬ liegenden Erfindung gezeigt. Ein zu reinigender Gasstrom durchströmt ein Gehäuse 1 in der Pfeilrichtung und wird von den UV-Strahlen 3 einer UV-Quelle 2 bestrahlt. Danach wird er durch eine Gitterelektrode 4 geleitet und in der Ionisatorzone 5 von einem Ionenregen ionisiert. In der Ioπisatorzone 5 werden positive αder negative Ionen erzeugt. Sie entstehen durch eine Koronaentladung von der spiralförmigen Kante, die sich unter Hochspannungspotential 9 befindet.
Aus der ersten Ionisierungszone, bestehend aus der UV-Quelle 2, und der zweiten Ionisierungs¬ zone 5, wo die weitere Ionisierung des Gas¬ stroms durch eine sogenannte ionische Bomba- dierung stattfindet, strömen die Teilchen in dem Gasstrom in eine dritte Zone ein, die sogenannte elektrostatische Filterpatrone 6. Hierin befinden sich die spiralförmigen Folienelektroden 7, die an verschieden ge- poltes Potential angelegt und durch isolierende Folien 8 getrennt sind. In Fig. 1 ist deutlich zu sehen, daß die isolierenden Folien 8 in ihrer Länge die Folienelektroden 7 überragen, den sogenannten Isolierungsabstand herstellend.
Die im Gasstrom befindlichen, nach der Ioni¬ sierungsstufe elektrisch geladenen Teilchen werden dank der elektrostatischen Kräfte in dem Raum zwischen den Folienelektroden 7 aus dem Gasstrom herausgezogen und auf der Ober¬ fläche der geerdeten Folienelektrode sowie auch auf der Oberfläche der stark polarisierten isolierenden Folien 8 abgelagert.
Eine sogenannte vierte Stufe wird von einem Neutralisator 17 gebildet. Die Neutralisator¬ zone 17 ist an der Gas us rittsseite der elektrostatischen Filterpatrone 6 ausgebildet. Die vierte Stufe wird von den Kanten der spiralförmigen Folienelektroden 7 gebildet, die zwischen sich durch Konzentrierung der Feldlinien eine Koronaentladung erzeugen. Hierdurch werden Ionen beider Polaritäten erzeugt, die auf diese Weise eine elektrische Neutralisierung sowohl des Gasstroms als auch der sich eventuell in dem Raum, in den der Gasstrom einströmt, befindlichen Gegen¬ stände bewirken.
Es wird auch gezeigt, daß die isolierenden Folien 8 gegenüber den Folienelektroden 7 vorstehen und dadurch ein notwendiger Isolier¬ abstand zustande kommt. Weiterhin ist in Fig. 1 zu sehen, daß zwischen dem geerdeten Gehäuse 1 und der an das Hochspannungs¬ potential 9 angeschlossenen Folienelektrode 7 eine spiralförmige isolierende Folie 8 einge¬ legt ist, die die elektrostatische Filter¬ patrone 6 gegenüber dem Gehäuse 1 isoliert.
Die Aufladung der Teilchen an der Gaseintritts¬ seite kann auch dadurch erfolgen, daß die Koronaentladung nicht zwischen der Kante einer Folienelektrode und der Gitterelektrode, sondern zwischen den Kanten zweier auf unter¬ schiedlichem Potential liegender Folien¬ elektroden stattfindet. Die Gitterelektrode kann dann entfallen. 11a
In Fig. 2 wird die spiralförmige Ausführung der elektrostatischen Abscheidevorrichtung gezeigt. Die Schnittdarstellung zeigt die Draufsicht auf die elektrostatische Filter¬ patrone 6. Deutlich zu sehen ist, daß die Enden der isolierenden Folie 8 die Enden der Folienelektroden 7 überragen , so daß ein sicherer Isolierabstand entsteht. Es ist auch zu sehen, daß zwischen dem Gehäuse 1 und der Folienelektrode 7, die an ein positives Hochspannungspotential 9 angelegt worden ist, eine isolierende Folie 8 eingelegt ist.
12
In Fig. 3 wird der schichtartige Aufbau einer elektrostatischen Filterpatrone 6 in Schnittdarstellung gezeigt. In diesem Fall sind die zickzackförmigen Folien isolierende Folien 8. Die Folienelektroden 7 sind glatte Folien. Auch hier ist deutlich zu sehen, daß zwischen der äußeren Folienelektrode 7 und dem Gehäuse 1 eine isolierende Folie 8 eingelegt ist.
In Fig. 4 wird der schichtartige Aufbau einer elektrostatischen Filterpatrone 6 in Schnitt¬ darstellung gezeigt, wobei in diesem Fall die Folienelektroden 7 zickzackförmig gefaltet und die isolierenden Folien 8 glatte Folien sind. Auch hier wird zwischen dem Gehäuse 1 und der äußeren Folienelektrode 7 eine isolierende Folie 8 eingelegt.
In Fig. 5 wird eine weitere Möglichkeit der Erfindung gezeigt. In diesem Fall werden zick¬ zackförmige isolierende Folien 8 abwechselnd schichtweise mit ebenen Folienelektroden 7 aufeinandergelegt. Hierdurch sind auch recht¬ eckige elektrostatische Filterpatronen 6 herstellbar.
In Fig. 6 wird eine Möglichkeit entsprechend der bereits in Fig. 5 beschriebenen gezeigt. Hier werden zickzackförmige Folienelektroden 7 zwischen ebenen isolierenden Folien 8 einge¬ legt, so daß zum Beispiel rechteckige elektro¬ statische Filterpatronen 6 entstehen. 13
In Fig. 7 wird eine weitere Ausführung der gefalteten isolierenden Folien 8 gezeigt. Die Folie wurde rund gefaltet und, wie bereits in Fig. 3 beschrieben, zwischen den Folienelektroden 7 eingewickelt.
In Fig. 8 wird, ähnlich wie in Fig. 4, eine jedoch rund gefaltete Folienelektrode zu einer elektrostatischen Filterpatrone 6 verarbeitet.
In Fig. 9 wird eine weitere Möglichkeit einer Faltungsart gezeigt. Schichtaufbau und Funktion der elektrostatischen Filter¬ patrone 6 werden beibehalten.
In Fig. 10 wird eine Ausführung dargestellt, bei der die Folienelektroden 7 und die iso¬ lierenden Folien 8 zylindrische Körper dar¬ stellen, die koaxial ineinander gestellt eine elektrostatische Filterpatrone 6 bilden. Auch in diesem Fall wird zwischen äußerer Folienelektrode 7 und dem Gehäuse 1 eine isolierende Folie 8 eingelegt.
In Fig. 11 wird eine Möglichkeit gezeigt, bei der eine automatische Reinigung oder Regene¬ rierung der elektrostatischen Filterpatrone 6 möglich ist. Muß die elektrostatische Filter¬ patrone 6 von angesetztem Staub oder Aerosolen gereinigt werden, so müssen die Filtrierung des Gasstroms und die Versorgung mit elektrischer Energie über das Hochspannungspotential 9 unter¬ brochen werden. Ist dies geschehen, kann das U-förmige Gehäuse 1 mittels eines Einfüll- 14
rohres 11 mit einer Reinigungsflüssigkeit 10 so weit aufgefüllt werden, daß die elektro¬ statische Filterpatrone 6 überflutet ist. Nach diesem Vorgang wird ein Ultraschall¬ generator 16 eingeschaltet, der die Reini¬ gungsflüssigkeit 10 in Schwingung, versetzt. Die Schwingungen lösen die abgelagerten Partikel von den Folienelektroden 7 und den isolierenden Folien 8 ab. Die abgelösten Partikel sinken in der Reinigungsflüssigkeit 10 in Richtung Ablaßventil 12. Mittels des Ablaßventils 12 kann die Reinigungsflüssig¬ keit 10 mit den Partikeln abgelassen und gegebenenfalls erneuert werden.
Mit dieser Vorrichtung kann auch im Falle der Filtrierung eines ölnebels oder anderer nebeiförmiger Flüssigkeiten das filtrierte Material abwärts sinken, sich im unteren Teil des U-förmigen Gehäuses 1 sammeln und von dort abgelassenwerden, so daß eine Rück¬ gewinnung der gefilterten flüssigen Aerosolen möglich ist.
In Fig. 12 wird eine Ausführung gezeigt, bei der der in das Gehäuse einströmende Gasstroπ durch GasStromführungen 13, die unmittelbar vor der elektrostatischen Filterpatrone 6 ange¬ ordnet sind, geleitet wird. Hierdurch ist es möglich, den Gasström derart zu lenken, daß er nicht durch den Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 1 und der elektrostatischen Filter¬ patrone 6 hindurchströmen kann. Das gleiche gilt auch für den Kernbereich der elektro¬ statischen Filterpatrone 6. Die Gasstromführungen 13 15
sind vorteilhaft, weil der Kernbereich und der Randbereich Zonen mit geringerem Ab¬ scheidegrad sind.
In Fig. 13 wird eine elektrostatische Filter- vorrichtung gezeigt, bei der mittels einer Düse 14 eine Flüssigkeit 15 auf die elektro¬ statische Filterpatrone 6 aufgesprüht wird. Hierdurch entsteht ein Naßelektrofilter mit hohem Abscheidegrad.
In Fig. 14 wird eine Ausführung gezeigt, bei der die elektrostatische Patrone 6 nur aus zwei Folien, von denen eine glatt und die andere zickzackförmig ist, gebildet ist. Jede dieser Folien ist auf einer ihrer Seiten leitfähig, derart, daß durch ihr Aufwickeln die zwei leitfähigen Schichten, die sich auf verschiedenem Potential befinden, überall in der Patrone durch eine isolierende Schicht getrennt werden.
In Fig. 15 wird eine Ausführung gezeigt, bei der der Ionisator vom Kollektor getrennt ist. Hier ist der Ionisator aus einer spiralförmigen Sprühelektrode 20 gebildet, die die Kante einer Folie, ein feiner Metalldraht oder eine Vielzahl von Spitzen sein kann, die Korona gegenüber einer oder zwei Gitterelektroden 4 entlädt und dabei eine oder zwei Ionisierungszonen 5 bildet. Dieser Ionisator ist derart gebildet, daß er mit Strom einer Polarität versorgt werden kann, dabei Ionen dieser Polarität erzeugend, oder mit Wechselstrom, dabei Ionen beider Polaritäten erzeugend.

Claims

16Patentansprüche
1. Zweistufige elektrostatische Abscheidevor¬ richtung mit einem Ionisator und einem Kollektor zur Trennung von Feststoffteilchen, Tropfen oder Aerosolen, bestehend aus wenigstens zwei an verschiedenes Potential angeschlossenen, aufgewickelten Folien¬ elektroden (7) , die unter Abstand voneinander durch isolierende Folien (8) getrennt sind, wodurch das Passieren eines Gasstroms durch die Zwischenräume der so gebildeten elektro¬ statischen Filterpatrone (6) gewährleistet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kante einer Folienelektrode (7) an der Gaseintrittsseite an ein Hochspannungs¬ potential (9) angeschlossen ist und eine Koronaentladung gegen die Kante einer anderen Folienelektrode (7) oder einer Gitterelektrode (4) , die einen Potentialunterschied hierzu aufweisen, entsteht, wodurch ein einströmender Gasstrom eine große Ionendichte bekommt, somit eine Ionisierungszone für den Gasstrom vor seinem Eintritt in die elektrostatische Filterpatrone (6) gebildet wird, und daß an der Gasaustrittsseite der elektrostatischen Filterpatrone (6) zwischen den Kanten beider Folienelektroden (7) eine Koronaentladung auftritt, wobei Ionen beider Polaritäten erzeugt werden und hierdurch eine Neutrali- sierungszone (17) für den ausströmenden Gas¬ strom gebildet wird. 17
2. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten isolierenden Folien (8) die Kanten der Folienelektroden (7) an der Gasein¬ tritts- und der Gasaustrittsseite um wenigstens 5 mm überragen, und daß die Anfänge und Enden der aufgewickelten isolierenden Folien (8) die der Folien¬ elektroden (7) um wenigstens 5 mm über¬ schreiten.
3. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Gaseinströmseite der elektrostatischen Filterpatrone (6) zwei GasStromführungen
(13) befinden, so daß der Gasstrom beim Eintritt und beim Durchtritt den Bereich zwischen der elektrostatischen Filter¬ patrone (6) und dem Gehäuse (1) sowie den Kernbereich der elektrostatischen Filterpatrone (6) nicht passieren kann.
4. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienelektroden (7) zickzackförmig sind und durch zwei isolierende Folien (8) getrennt werden, die aufeinandergelegt und zusammen spiralförmig aufgewickelt eine kompakte spiralförmige elektrostatische
Filterpatrone (6) bilden. 18
5. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der Kanten der Folien¬ elektroden (7) der Gaseintrittsseite der elektrostatischen Filterpatrone (6) Spitzen ausgebildet sind, die Ionen durch Koronaentladung erzeugen.
6. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Aufladung der Teilchen in einem getrennten Ionisator durchge¬ führt wird, wobei die zwei Folienelektroden (7), die durch die isolierenden Folien (8) getrennt sind, nur ein Kollektorpack darstellen.
7. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Filterpatrone (6) in einem zylindrischen oder rechteckigen Gehäuse (1) eingebaut ist.
8. Abscheidevorriσhtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen im Gasstrom vor ihrem Eintritt in die elektrostatische Filterpatrone (6) mit ultravioletten Strahlen (3) bestrahlt werden.
9. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienelektroden (7) aus einem leit¬ fähigen Kunststoff bestehen. 19
10. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Folienelektroden (7) und den isolierenden Folien (8) durch Sicken, Wellen, Fäden oder andere tief¬ gezogene Formen, die sich an den zusammen aufgewickelten Folien befinden, ein Abstand gebildet ist.
11. Abscheidvorrichtung nach einem der Ansprüche1 bis3,5 bis 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Folienelektroden (7) und die isolierenden Folien (8) axial ange¬ ordnete einzelne Zylinder verschiedener Durchmesser darstellen, die ineinander gestellt eine elektrostatische Filterpatrone (6) bilden.
12. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüchel bis3,5 bis 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Folienelektroden (7) und die isolierenden Folien (8) planförmig übereinander liegen.
13. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Filterpatrone (6) oder/und die Ionisatorzone (5) in einem U-förmigen Rohr eingebaut ist, das mit einer Reinigungsflüssigkeit (10) gefüllt werden kann, mit der die elektrostatische Filterpatrone (6) überflutet und gereinigt werden kann, wobei das Rohr an seiner unteren gebogenen Seite ein Ablaßventil (12) zum Austausch der Reinigungsflüssigkeit (10) hat 20
14. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich inner¬ halb oder außerhalb des U-förmigen Rohres im Bereich der elektrostatischen Filterpatrone (6) ein Ultraschallgenerator (16) befindet, der seine Schwingungen auf die elektrostatische Filterpatrone (6) überträgt, wobei auch die ganze Masse der Reinigungsflüssigkeit (10) die Schwingung des Ultraschallgenerators (16) erhält und eine Reinigung der elektro¬ statischen Filterpatrone (6) eingeleitet wird.
15. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienelektroden (7) mit Gleich¬ spannung versorgt werden.
16. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienelektroden (7) mit Wechsel¬ spannung versorgt werden.
17. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Folien (8) aus einem im elektrischen Feld polarisierenden Material bestehen.
18. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Bereich des Gaseintritts in die elektrostatische Filterpatrone (6) eine Düse befindet, durch die die elektrostatische 21
Filterpatrone (6) mit einer Flüssigkeit (15) befeuchtet wird, so daß ein Naß- elektrofilter entsteht.
19. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Folienelektrode (7) , die die ganze elektrostatische Filterpatrone (6) umschließt, an ein hohes elektrisches Potential angelegt und vom Gehäuse (1) durch eine isolierende Folie (8) isoliert ist.
20. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Filterpatrone (6) mindestens aus zwei isolierenden Folien gebildet ist, die jweils nur auf einer ihrer Seiten eine leitfähige Schicht auf¬ weisen, wobei eine (19) hiervon zickzack¬ förmig und die andere (18) ebenmäßig ist, so daß sich in der Filterpatrone (6) zwischen den zwei leitfähigen Schichten eine isolierende Schicht befindet.
21. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienelektroden und/oder die isolierenden Folien (7,8,-18,19) magnetische Eigenschaften aufweisen, die zusätzlich zur Trennung der Teilchen beitragen. 22
22. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasstrom vor Eintritt in die Filterpatrone (6) eine Zentrifugalbe¬ wegung aufgeprägt wird, so daß er in die Filterpatrone (6) mit einer kreisförmigen Zentrifugalbewegung eintritt.
23. AbscheideVorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisierungsstufe von der Kollektor¬ stufe getrennt und aus einer spiral- oder wellenförmigen Sprühelektrode (20) gebildet ist, die sich unter Hochspannung befindet und Korona in der Richtung des Gasstroms gegen eine oder zwei geerdete Gitter¬ elektroden, zwischen denen sie sich be¬ findet, entlädt.
24. Abscheidevorrichtung nach einem.der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gasstro austrittsseite der elektrostatischen Filterpatrone (6) zwischen der Kante nur einer einzigen Folienelektrode (7) und einer Gitterelektrode, die sich unter Wechsel-Hochspannung befindet, eine Korona-Entladung stattfindet, wobei Ionen beider Polaritäten erzeugt werden.
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