EP0829304A1 - Apparatus for electrostatical separation of contaminants - Google Patents

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EP0829304A1
EP0829304A1 EP97115555A EP97115555A EP0829304A1 EP 0829304 A1 EP0829304 A1 EP 0829304A1 EP 97115555 A EP97115555 A EP 97115555A EP 97115555 A EP97115555 A EP 97115555A EP 0829304 A1 EP0829304 A1 EP 0829304A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter device
filter
separating
electrode
electrodes
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97115555A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Braun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxs AG
Original Assignee
Maxs AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maxs AG filed Critical Maxs AG
Publication of EP0829304A1 publication Critical patent/EP0829304A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04—Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/12—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by separation of ionising and collecting stations
    • 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
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/025—Combinations of electrostatic separators, e.g. in parallel or in series, stacked separators, dry-wet separator combinations

Definitions

  • the present invention relates to devices for the electrostatic separation of impurities, such as suspended matter and the like from a gas stream, with at least one ionization source for loading impurities and at least one second, oppositely polarized and designed as filter device first separation electrode.
  • Such a device is known from WO 95/18680.
  • the known device comprises a frusto-conical separating filter which is polarized opposite to an ionization source and which is formed from a galvanically produced film.
  • the counter electrode ensures that charged impurities which pass through the openings of the deposition electrode are repelled by the counter electrode and accumulate on the back of the deposition electrode.
  • a reusable, cleanable separating electrode is used, which can optionally have an antibacterial coating, for example by separating silver. This coating makes germs harmless and organic growth, including bacterial growth, on the deposition electrode is prevented.
  • a filter breakthrough such as can occur with fleece filters, is not possible. If a filter breaks through, bacteria grow from the dirty to the clean air side of the filter and thus get back into the exhaust air. Further growth on the clean air side can also lead to the breaking off of entire bacterial colonies from the filter. Although separation devices according to WO 95/18680 work very well tried and tested, efforts are nevertheless being made to achieve improvements that make separation more effective.
  • At least one further second separating electrode is arranged as a pre-filter device in the flow direction upstream of the at least one first electrode.
  • this pre-filter device is, in particular, to filter out coarse particles from the supply air. This is preferably done in such a way that all particles that could clog the subsequent filter device are filtered out. Because the pre-filter device is also a separating electrode, the separating effect can be set on the basis of the applied voltage, so that it can be optimized with regard to the filtering effect of the subsequent filter device. Although pre-filtering is already known in the prior art, fleece filters are used for this purpose, which must be disposed of as waste after use and bacterial growth in the filter cannot be ruled out.
  • the separation area of the filter device can be larger than the separation area of the pre-filter device. Since this is generally made simpler, it is also less expensive to clean. It is advantageous here if, according to a variant, the separation area ratio between filter device and pre-filter device is approximately 13: 1-4: 1, preferably 7: 1. Such a relationship has been found Experiments turned out to be very positive, so that the filter device only has to be cleaned extremely rarely.
  • the voltage applied to the pre-filter device can be lower than to the filter device. This ensures that the pre-filter device only carries out the rough separation and that fine and very fine particles are not already deposited on the pre-filter device.
  • the filter openings in the pre-filter device can have a cross-sectional size that is the same as or smaller than or than the filter openings of the filter device.
  • This measure ensures in any case that only particles which are smaller than the openings of the first separating electrode are present in the inflow of the filter device.
  • the result of this measure is that the filter device permanently makes its entire filter surface available without the passage openings becoming blocked by excessively large particles. A longer period of use of the filter device can thereby be achieved.
  • the effectiveness of the pre-filter device can be further increased in that, according to one variant, at least one second ionization source is arranged upstream of the pre-filter device.
  • This ionization source and the pre-filter device permits an even more precise determination of the separation rate.
  • a counter electrode can be arranged in the flow direction behind the first separation electrode, which counter-polarity is opposite or has a different voltage. This leads to the accumulation of contamination particles through the openings of the Separation electrode have passed through on the back.
  • the design of the present invention generally leads to faster contamination of the pre-filter device, it can advantageously be designed as a cassette unit which can be removed separately from a device housing. The cassette unit is then simply pulled out and returned to the device housing after cleaning.
  • the filter device is also designed together with the counter electrodes as a cassette unit which can be removed separately from a device housing.
  • the simultaneous arrangement of counter electrodes and separating electrodes in a single cassette unit ensures that precisely defined distances from separating electrodes to counter electrodes are achieved, which guarantee trouble-free operation even after the cassette has been cleaned.
  • such a design contributes to the compactness of the entire device.
  • Such a cassette unit is also suitable for modular construction, as a result of which the number and thus the area of the effective deposition electrode can be adapted accordingly. Such a modular system would be e.g. applicable for different device sizes.
  • a plurality of separating filters arranged one above the other can be arranged in the cassette unit of the filter device, which are each designed as individual or common separating electrodes and extend essentially in the direction of flow of the inflow.
  • the advantage of such an arrangement is that the effective separation area can be increased significantly, since not only the flow cross section Overall cross section of the device is available. However, this also means that the supply air has to be deflected in order to flow through the separating electrodes or the separating electrode. As a result, the separation effect can be increased again.
  • the total separation area is then determined by the number of passage areas and the length of the cassette unit. For such an arrangement, it is important that the separating electrode or separating electrodes be tilted out of the vertical with respect to the direction of flow of the inflow in order to enable this stacked arrangement.
  • a particularly advantageous embodiment provides that the separating filters are arranged parallel to one another and the counter electrodes on the outlet side of the separating filters are arranged parallel to these, the inlet side of the cassette unit having inlet channels, the wall regions of which are at least partially formed by the separating filters.
  • Such an arrangement enables the outlet sides of two separating electrodes to be assigned to a single counter electrode.
  • the parallel arrangement of separation electrodes and counter electrodes leads to a very compact design.
  • the closed areas of the inlet side located between the inlet channels can serve to hold the counter electrodes. These areas therefore have a dual function. On the one hand, they keep the different separation areas at a distance and cause all inflow to be passed through the separation electrodes, and on the other hand, they hold the counter electrode without it coming into contact with the supply air flow before it passes through the separation electrodes.
  • the outlet side of the cassette unit can have outlet channels, the wall areas of which at least partially differ from those Separation filters are formed, the counter electrodes being arranged in the outlet channels.
  • filter devices for the separation of different impurity sizes can be arranged one behind the other. Due to the precise coordination by the applied voltage and the geometry of the filter devices, only predetermined particle sizes are always separated from the correspondingly assigned filter device.
  • the counter electrode of the preceding filter device can preferably also be the ionization source of the subsequent filter device.
  • the device can be made more compact since additional ionization sources do not have to be provided.
  • a special embodiment which can also enjoy protection on its own, without being in connection with the preceding claims, provides that a tent construction is arranged as a clean air space on the outlet side of this device.
  • a tent construction as an additional device, the high purity of the filtered air at a low volume flow can advantageously be used to supply people with breathing problems in acute cases.
  • a low volume flow provides the tent construction with a constant clean air flow. If a person is in the additional device, he can breathe this air. At the same time, however, the tent construction does not have to be hermetically sealed, since the slight excess pressure of the clean air supplied is different from the other air Establishment displaced. With this open design there is no immediate security risk should the air delivery fail.
  • the separating device shown in FIG. 1 essentially has a housing 1 with a supply air opening 2 and an exhaust air opening 3, a coarse filter or pre-filter device 5 arranged in the flow channel 4 of the housing 1 and a fine or main filter device 6 arranged subsequently in the flow direction.
  • the supply air opening 2 is provided with a coarse grating 7 for holding back coarse contamination particles and for protection against unwanted access.
  • the protective or coarse grille 7 is either made of plastic or, if shielding is desired, made of metal or is provided with appropriate metal additives.
  • a fan 8 for generating the corresponding flow is arranged in the area of the exhaust air opening 3.
  • An ionization source 9 which is designed as a brush star with carbon fiber bristles, is arranged in front of the filter device 6 at a predetermined distance. A voltage between -8 to -20 kV can be applied to the ionization source 9 without significant ozone production occurring.
  • a second ionization source 10 to which a negative voltage can be applied in a similar manner, is arranged in front of the pre-filter device 5.
  • the pre-filter device has a separating electrode 11 designed as a metal mesh, which is arranged in the flow channel 4 such that the entire flow must pass through it.
  • the deposition electrode 11 can, however, also be produced as a perforated film, expanded metal or the like, in particular by electroplating.
  • the hole size of the separating electrode 11 is preferably between 100 and 1000 ⁇ m, which ultimately depends on the intended coarse filtering.
  • the deposition electrode 11 is provided with a positive voltage or is grounded. Between the interchangeability, the separating electrode 11 is arranged in a cassette frame 12 and can be easily removed and thus easily cleaned.
  • the geometry of the deposition electrode 11 can also be different. For example, Surface enlargement folds (zigzag, wavy lines) are executed.
  • the filter device 6 consists of a plurality of plate-shaped separating electrodes 13 arranged parallel to one another. In the exemplary embodiment shown, ten such separating electrodes 13 are arranged one above the other, essentially at a uniform distance from one another.
  • the separating electrodes 13 extend essentially in the direction of the main feed flow and in each case parallel to one another.
  • the separating electrodes are held in a cassette frame 14 which has a plurality, in the present case five, of inlet channels 16 on its inlet side 15, the upper and lower walls of which are each formed by a separating electrode 13.
  • the inlet channels are each separated from one another by the closed regions 17 of the cassette frame 14 or spaced apart from the housing 1.
  • the cassette frame 14 On the outlet side 18, the cassette frame 14 has six outlet channels 19 which are separated from one another by closed areas 20.
  • the separation electrodes 13 also form the upper and lower side walls at least in the middle four outlet channels 19.
  • a wall is formed by the cassette frame 14.
  • a counter electrode 21 is arranged parallel to the deposition electrodes 13, which are polarized opposite to the deposition electrodes 13.
  • the areas 17 on the inlet side 15 close the outlet channels 19 to the inlet side 15 and serve as a holder for the counter electrodes 21.
  • the areas 20 on the outlet side 18 close the inlet channels 16 to the outlet side 18.
  • This construction ensures that all flow flows through the separating electrodes 13.
  • the filter device 6 can also be completely removed from the device and cleaned and then reinserted without any changes in the distances between the separating electrodes 13 and counter electrodes 21.
  • the cassette unit of the filter device 6 can be constructed modularly, so that the number and thus the area of the separating electrodes 13 can be adapted for different devices in the modular principle.
  • the design of the filter device 6 also ensures that it has a larger separation area than the pre-filter device 5.
  • the total separation area of the filter device 6 can be 28dm 2
  • the total separation area of the pre-filter device 5 is 4dm 2 , which means that the area ratio of the separation areas is 7 : 1 is given.
  • the hole dimension of the separating electrode 11 of the pre-filter device 5 is 200 ⁇ m ⁇ 200 ⁇ m
  • the hole size of the separating electrodes 13 of the filter device 6 is 2500 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m.
  • the separating electrodes 13 of the filter device 6 have a total open area of approx. 40% and the separating electrodes 11 of the pre-filter device 5 have a total open area of approx. 30%.
  • the distances between the separating electrodes 13 on the inlet side 15 and the distance between the separating electrode 13 and the counter electrode 21 on the outlet side 18 is between 5 and 30 mm.
  • the counter electrodes 21 are preferably provided with a voltage of -3 kV to -6 kV to increase the degree of separation.
  • the counter electrode 21 can be a solid or perforated plate down to individual point or line electrodes.
  • the ionization sources 9 and 10 can each be arranged at a distance of 2-8 cm in front of the associated filter device 5 or 6.
  • a suction is created by driving the fan 8, so that supply air enters the supply air opening 2 through the coarse grille 7.
  • the coarse grating 7 retains the coarsest impurities in the gas stream.
  • the ionization source 10 causes the impurity particles carried in the gas stream to be negatively charged, so that there is a first deposition of coarse particles on the prefilter device 5, which is preferably present at different potentials.
  • the strength of the ionization at this point is chosen such that only coarse impurity particles are preferably deposited on the separating electrode 11 of the pre-filter device 5. Contamination particles that are larger than the hole size stick to the front of the deposition electrode 11 due to the pressure from the air flow.
  • the pre-cleaned gas stream then flows past the ionization source 9.
  • the entrained dirt particles that have not yet been charged are also still charged due to the higher voltage present here.
  • the gas stream then penetrates into the inlet channels 16 on the inlet side 15 of the filter device 6 and is then deflected for passage through the horizontally arranged separation electrodes 13. Since a voltage which is opposite in polarity to the ionization source 9 is also present at these deposition electrodes 13, The smaller impurity particles carried in the gas stream are separated here. Since the hole size of the separating electrodes 13 is the same as or larger than the hole size of the separating electrode 11 of the pre-filter device 5, the same does not become blocked.
  • Contamination particles which penetrate through the openings of the separating electrodes 13, hit a counter-directed field generated by the counter-electrodes 21, so that they accumulate on the back of the separating electrodes 13.
  • the essentially completely cleaned gas stream then exits through the outlet channels 19 on the outlet side 18 of the filter device 6 and is fed to its determination by the fan 8.
  • the cascading according to the invention enables selective separation of impurity particles of different sizes in different separation stages. This effect is achieved through different filter geometries (positioning relative to air flow, hole size, material) and ionization source arrangement, as well as different voltages at ionization sources 9, 10 and separating electrodes 11, 13 and counter electrodes 21.
  • Further filter devices 6 can be provided, the counter electrodes 21 being able to simultaneously form the ionization sources of the subsequent filter device.
  • the separating electrode 11 and the separating electrodes 13 and the counter electrodes 21 can be easily exchanged or cleaned. In the present case, however, the prefilter device 5 will be cleaned more frequently, which is ultimately desirable because of the simplicity of the cleaning to be carried out.
  • the device described here can be used to separate impurities up to a diameter of greater than or equal to 0.01 ⁇ m.
  • FIGS. 4a, 4b and 4c Different forms of ionization sources 9, 10 are shown in FIGS. 4a, 4b and 4c.
  • This embodiment referred to as a brush star, can have both three (FIG. 4a) and up to six (FIG. 4c) carbon fiber brushes 22 with a bristle length of 5-20 mm in a star-shaped arrangement on a holder 23.
  • FIG. 5 shows an arrangement variant in which two ionization sources according to FIG. 4b are arranged one above the other in order to cover the flow channel 4 as far as possible.
  • FIGS. 6a and 6b there is also the possibility, as shown in FIGS. 6a and 6b, of using carbon fiber brushes 24 which are arranged on a strip 25.
  • the carbon fibers 24 can be arranged continuously (FIG. 6a) or at a distance from one another (FIG. 6b).
  • the bristle length is about 10mm.
  • FIG. 7 shows how the brushes 24 can be arranged distributed over the flow channel 4.
  • the brushes 24 can be installed in the direction or across the air flow.
  • the dimensions of the overall device can e.g. 240mm in width, 330mm in height and 500mm in length.
  • the degree of separation depends on the volume flow passing through the device. The smaller the volume flow, the higher the degree of separation. At low volume flows, the filtered air can meet clean room requirements.

Abstract

This electrostatic filter separates suspended impurities from a gas stream. The particles are charged by ionisation sources (9, 10). Following the sources, there is an oppositely-charged separation electrode (13) in the form of a main filter (6). In the novelty, ahead of the first ionisation source, there is at least one further, second separation electrode (11) which takes the form of a coarse pre-filtration unit (5) for larger particles.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum elektrostatischen Abscheiden von Verunreinigungen, wie Schwebstoffe und dergleichen aus einem Gasstrom, mit mindestens einer Ionisationsquelle zum Beladen von Verunreinigungen und mindestens einer zweiten, entgegengesetzt gepolten und als Filtereinrichtung ausgebildeten ersten Abscheideelektrode.The present invention relates to devices for the electrostatic separation of impurities, such as suspended matter and the like from a gas stream, with at least one ionization source for loading impurities and at least one second, oppositely polarized and designed as filter device first separation electrode.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der WO 95/18680 bekannt. Die bekannte Vorrichtung umfaßt einen kegelstumpfförmigen Abscheidefilter, der entgegengesetzt zu einer Ionisationsquelle gepolt ist und aus einer galvanisch hergestellten Folie gebildet ist. In Strömungsrichtung hinter dem Abscheidefilter ist eine im wesentlich gleichartig ausgebildete Gegenelektrode angeordnet. Die Gegenelektrode sorgt dafür, daß geladene Verunreinigungen, die durch die Öffnungen der Abscheideelektrode hindurchtreten, von der Gegenelektrode abgestoßen werden und sich auf der Rückseite der Abscheideelektrode anlagern. Eine solche Vorrichtung hat zudem den Vorteil, daß eine wiederverwendbare, reinigungsfähige Abscheideelektrode eingesetzt wird, die gegebenenfalls eine antibakterielle Beschichtung, z.B. durch Abscheiden von Silber, aufweisen kann. Durch diese Beschichtung werden Keime unschädlich gemacht und organisches Wachstum, auch Bakterienwachstum, auf der Abscheideelektrode wird verhindert. Ein Filterdurchbruch, wie er z.B. bei Vliesfiltern auftreten kann, ist nicht möglich. Bei einem Filterdurchbruch wachsen Bakterien von der Schmutz- auf die Reinluftseite des Filters durch und gelangen so wieder in die Abluft. Weiteres Wachstum auf der Reinluftseite kann auch zum Abbruch ganzer Bakterienkolonien aus dem Filter führen. Obwohl Abscheidevorrichtungen gemäß der WO 95/18680 sich sehr gut bewährt haben, ist man dennoch bestrebt, Verbesserungen zu erwirken, die ein effektiveres Abscheiden möglich machen.Such a device is known from WO 95/18680. The known device comprises a frusto-conical separating filter which is polarized opposite to an ionization source and which is formed from a galvanically produced film. In the direction of flow behind the separating filter there is an essentially identical counter electrode. The counter electrode ensures that charged impurities which pass through the openings of the deposition electrode are repelled by the counter electrode and accumulate on the back of the deposition electrode. Such a device also has the advantage that a reusable, cleanable separating electrode is used, which can optionally have an antibacterial coating, for example by separating silver. This coating makes germs harmless and organic growth, including bacterial growth, on the deposition electrode is prevented. A filter breakthrough, such as can occur with fleece filters, is not possible. If a filter breaks through, bacteria grow from the dirty to the clean air side of the filter and thus get back into the exhaust air. Further growth on the clean air side can also lead to the breaking off of entire bacterial colonies from the filter. Although separation devices according to WO 95/18680 work very well tried and tested, efforts are nevertheless being made to achieve improvements that make separation more effective.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum elektrostatischen Abscheiden von Verunreinigungen der eingangs genannten Art bereitszustellen, bei der eine wirksamere Filterwirkung bereitgestellt wird.It is therefore the object of the present invention to provide a device for the electrostatic separation of impurities of the type mentioned at the outset, in which a more effective filter effect is provided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Strömungsrichtung vor der mindestens einen ersten Elektrode mindestens eine weitere zweite Abscheideelektrode als Vorfiltereinrichtung angeordnet ist.This object is achieved in that at least one further second separating electrode is arranged as a pre-filter device in the flow direction upstream of the at least one first electrode.

Diese Vorfiltereinrichtung hat den Zweck, insbesondere Grobpartikel aus der Zuluft herauszufiltern. Dies erfolgt bevorzugt in einer Art und Weise, daß sämtliche Partikel, die die nachfolgende Filtereinrichtung verstopfen könnten, herausgefiltert werden. Dadurch, daß die Vorfiltereinrichtung ebenfalls eine Abscheideelektrode ist, ist aufgrund der angelegten Spannung die Abscheidewirkung einstellbar, so daß sie in Bezug auf die Filterwirkung der nachfolgenden Filtereinrichtung optimiert werden kann. Zwar ist das Vorfiltern im Stand der Technik bereits bekannt, jedoch werden hierzu Vliesfilter eingesetzt, die nach Gebrauch als Abfall entsorgt werden müssen und ein Bakterienwachstum im Filter nicht ausschließbar ist.The purpose of this pre-filter device is, in particular, to filter out coarse particles from the supply air. This is preferably done in such a way that all particles that could clog the subsequent filter device are filtered out. Because the pre-filter device is also a separating electrode, the separating effect can be set on the basis of the applied voltage, so that it can be optimized with regard to the filtering effect of the subsequent filter device. Although pre-filtering is already known in the prior art, fleece filters are used for this purpose, which must be disposed of as waste after use and bacterial growth in the filter cannot be ruled out.

Damit die Einsatzdauer der Vorrichtung nicht von der Filterwirkung der Filtereinrichtung abhängig ist, kann die Abscheidefläche der Filtereinrichtung größer sein als die Abscheidefläche der Vorfiltereinrichtung. Da diese in aller Regel einfacher ausgebildet ist, ist auch deren Reinigung weniger aufwendig. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn gemäß einer Variante, das Abscheideflächenverhältnis zwischen Filtereinrichtung und Vorfiltereinrichtung ca. 13:1-4:1, bevorzugt 7:1, beträgt. Ein solches Verhältnis hat sich bei Versuchen als sehr positiv herausgestellt, so daß eine Reinigung der Filtereinrichtung nur äußerst selten erfolgen muß.So that the period of use of the device is not dependent on the filter effect of the filter device, the separation area of the filter device can be larger than the separation area of the pre-filter device. Since this is generally made simpler, it is also less expensive to clean. It is advantageous here if, according to a variant, the separation area ratio between filter device and pre-filter device is approximately 13: 1-4: 1, preferably 7: 1. Such a relationship has been found Experiments turned out to be very positive, so that the filter device only has to be cleaned extremely rarely.

Des weiteren kann die an der Vorfiltereinrichtung anliegende Spannung geringer sein als an der Filtereinrichtung. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Vorfiltereinrichtung nur die Grobausscheidung vornimmt und sich nicht schon feine und feinste Partikel an der Vorfiltereinrichtung ablagern.Furthermore, the voltage applied to the pre-filter device can be lower than to the filter device. This ensures that the pre-filter device only carries out the rough separation and that fine and very fine particles are not already deposited on the pre-filter device.

Günstigerweise können die Filteröffnungen in der Vorfiltereinrichtung eine gleich große oder kleinere Querschnittsgröße aufweisen wie oder als die Filteröffnungen der Filtereinrichtung. Durch diese Maßnahme ist auf jeden Fall sichergestellt, daß in der Zuströmung der Filtereinrichtung nur Partikel vorhanden sind, die kleiner sind als die Öffnungen der ersten Abscheideelektrode. Diese Maßnahme hat zur Folge, daß die Filtereinrichtung dauerhaft ihre gesamte Filterfläche zur Verfügung stellt, ohne daß die Durchtrittsöffnungen durch zu große Partikel verstopfen. Eine längere Einsatzdauer der Filtereinrichtung läßt sich hierdurch erreichen.Conveniently, the filter openings in the pre-filter device can have a cross-sectional size that is the same as or smaller than or than the filter openings of the filter device. This measure ensures in any case that only particles which are smaller than the openings of the first separating electrode are present in the inflow of the filter device. The result of this measure is that the filter device permanently makes its entire filter surface available without the passage openings becoming blocked by excessively large particles. A longer period of use of the filter device can thereby be achieved.

Die Effektivität der Vorfiltereinrichtung läßt sich noch dadurch verstärken, daß gemäß einer Variante in Strömungsrichtung vor der Vorfiltereinrichtung mindestens eine zweite Ionisationsquelle angeordnet ist. Das Zusammenspiel zwischen dieser Ionisationsquelle und der Vorfiltereinrichtung läßt eine noch genauere Bestimmung der Abscheiderate zu.The effectiveness of the pre-filter device can be further increased in that, according to one variant, at least one second ionization source is arranged upstream of the pre-filter device. The interaction between this ionization source and the pre-filter device permits an even more precise determination of the separation rate.

Um auch die Abscheidewirkung an der Filtereinrichtung verstärken zu können, kann in Strömungsrichtung hinter der ersten Abscheideelektrode eine Gegenelektrode angeordnet sein, die entgegengesetzt gepolt ist oder eine andere Spannung aufweist. Hierdurch kommt es zur Anlagerung von Verunreinigungspartikeln, die durch die Öffnungen der Abscheideelektrode hindurchgetreten sind, auf deren Rückseite.In order to also be able to increase the separation effect on the filter device, a counter electrode can be arranged in the flow direction behind the first separation electrode, which counter-polarity is opposite or has a different voltage. This leads to the accumulation of contamination particles through the openings of the Separation electrode have passed through on the back.

Da es aufgrund der Konzeption der vorliegenden Erfindung in aller Regel zu einer schnelleren Verschmutzung der Vorfiltereinrichtung kommt, kann diese vorteilhafterweise als separat aus einem Vorrichtungsgehäuse entnehmbare Kassetteneinheit ausgebildet sein. Die Kassetteneinheit wird dann einfach herausgezogen und nach deren Reinigung wieder in das Vorrichtungsgehäuse zurückgeführt.Since the design of the present invention generally leads to faster contamination of the pre-filter device, it can advantageously be designed as a cassette unit which can be removed separately from a device housing. The cassette unit is then simply pulled out and returned to the device housing after cleaning.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, die jedoch auch für sich alleine gesehen Schutz genießen kann, ohne daß sie in Verbindung mit den vorangegangenen Ansprüchen gesehen wird, ist auch die Filtereinrichtung gemeinsam mit den Gegenelektroden als separat aus einem Vorrichtungsgehäuse entnehmbare Kassetteneinheit ausgebildet. Die gleichzeitige Anordnung von Gegenelektroden und Abscheideelektroden in einer einzigen Kassetteneinheit gewährleistet, daß genau definierte Abstände von Abscheide- zu Gegenelektroden erreicht werden, die auch nach Reinigung der Kassette einen störungsfreien Betrieb gewährleisten. Darüber hinaus trägt eine solche Ausführung zur Kompaktheit der gesamten Vorrichtung bei. Eine solche Kassetteneinheit eignet sich auch zur Modulbauweise, wodurch die Anzahl und somit die Fläche der effektiven Abscheideelektrode entsprechend angepaßt werden kann. Ein solches Baukastensystem wäre z.B. für verschiedene Vorrichtungsgrößen anwendbar.In a further advantageous embodiment, which, however, can also be seen on its own without being seen in connection with the preceding claims, the filter device is also designed together with the counter electrodes as a cassette unit which can be removed separately from a device housing. The simultaneous arrangement of counter electrodes and separating electrodes in a single cassette unit ensures that precisely defined distances from separating electrodes to counter electrodes are achieved, which guarantee trouble-free operation even after the cassette has been cleaned. In addition, such a design contributes to the compactness of the entire device. Such a cassette unit is also suitable for modular construction, as a result of which the number and thus the area of the effective deposition electrode can be adapted accordingly. Such a modular system would be e.g. applicable for different device sizes.

Bevorzugterweise können in der Kassetteneinheit der Filtereinrichtung mehrere, übereinander angeordnete Abscheidefilter angeordnet sein, die als jeweils einzeln oder gemeinsame Abscheideelektrode ausgebildet sind und sich im wesentlichen in Strömungsrichtung der Zuströmung erstrecken. Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß sich die effektive Abscheidefläche wesentlich erhöhen läßt, da als Durchströmquerschnitt nicht nur der Gesamtquerschnitt der Vorrichtung zur Verfügung steht. Das bedeutet aber auch, daß die Zuluft umgelenkt werden muß, um durch die Abscheideelektroden oder die Abscheideelektrode hindurchzuströmen. Hierdurch läßt sich die Abscheidewirkung nochmals erhöhen. Die Gesamtabscheidefläche wird dann durch die Anzahl der Durchtrittsbereiche und der Länge der Kassetteneinheit bestimmt. Für eine derartige Anordnung ist es wichtig, daß die Abscheideelektrode oder Abscheideelektroden aus der Senkrechten bezüglich der Strömungsrichtung der Zuströmung heraus gekippt werden, um diese gestapelte Anordnung zu ermöglichen.Preferably, a plurality of separating filters arranged one above the other can be arranged in the cassette unit of the filter device, which are each designed as individual or common separating electrodes and extend essentially in the direction of flow of the inflow. The advantage of such an arrangement is that the effective separation area can be increased significantly, since not only the flow cross section Overall cross section of the device is available. However, this also means that the supply air has to be deflected in order to flow through the separating electrodes or the separating electrode. As a result, the separation effect can be increased again. The total separation area is then determined by the number of passage areas and the length of the cassette unit. For such an arrangement, it is important that the separating electrode or separating electrodes be tilted out of the vertical with respect to the direction of flow of the inflow in order to enable this stacked arrangement.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Abscheidefilter parallel zueinander angeordnet sind und die Gegenelektroden auf der Austrittsseite der Abscheidefilter parallel zu diesen angeordnet sind, wobei die Einlaßseite der Kassetteneinheit Eintrittskanäle aufweist, deren Wandbereiche zumindest teilweise von den Abscheidefiltern gebildet sind. Eine solche Anordnung ermöglicht es, daß die Austrittsseiten von zwei Abscheideelektroden einer einzigen Gegenelektrode zugeordnet sind. Die parallele Anordnung von Abscheideelektroden und Gegenelektroden führt zu einer sehr kompakten Bauweise.A particularly advantageous embodiment provides that the separating filters are arranged parallel to one another and the counter electrodes on the outlet side of the separating filters are arranged parallel to these, the inlet side of the cassette unit having inlet channels, the wall regions of which are at least partially formed by the separating filters. Such an arrangement enables the outlet sides of two separating electrodes to be assigned to a single counter electrode. The parallel arrangement of separation electrodes and counter electrodes leads to a very compact design.

Darüber hinaus können die zwischen den Eintrittskanälen befindlichen geschlossenen Bereiche der Einlaßseite zur Halterung der Gegenelektroden dienen. Diese Bereiche übernehmen somit eine Doppelfunktion. Zum einen halten sie die verschiedenen Abscheidebereiche auf Distanz und bewirken, daß sämtliche Zuströmung durch die Abscheideelektroden hindurchgeführt wird, und zum anderen haltern sie die Gegenelektrode, ohne daß diese mit der Zuluftströmung in Berührung kommt, bevor diese die Abscheideelektroden passiert.In addition, the closed areas of the inlet side located between the inlet channels can serve to hold the counter electrodes. These areas therefore have a dual function. On the one hand, they keep the different separation areas at a distance and cause all inflow to be passed through the separation electrodes, and on the other hand, they hold the counter electrode without it coming into contact with the supply air flow before it passes through the separation electrodes.

Die Auslaßseite der Kassetteneinheit kann Austrittskanäle aufweisen, deren Wandbereiche zumindest teilweise von den Abscheidefiltern gebildet sind, wobei die Gegenelektroden in den Austrittskanälen angeordnet sind. Hierdurch wird eine Symmetrie erreicht, indem sich beim Aufbau der Kassetteneinheit jeweils ein Eintrittskanal und ein Austrittskanal in der Anordnung abwechseln. Eine gleichmäßige Durchströmung der Filtereinrichtung ist somit garantiert.The outlet side of the cassette unit can have outlet channels, the wall areas of which at least partially differ from those Separation filters are formed, the counter electrodes being arranged in the outlet channels. As a result, symmetry is achieved in that an inlet channel and an outlet channel alternate in the arrangement when the cassette unit is constructed. A constant flow through the filter device is thus guaranteed.

Um eine selektive Abscheidung von Verunreinigungspartikeln unterschiedlicher Größe zu erreichen, können mehrere Filtereinrichtungen zum Abscheiden unterschiedlicher Verunreinigungsgrößen hintereinander angeordnet sein. Durch die genaue Abstimmung durch die angelegte Spannung sowie die Geometrie der Filtereinrichtungen werden jeweils immer nur vorbestimmte Partikelgrößen von der entsprechend zugeordneten Filtereinrichtung abgeschieden.In order to achieve a selective separation of impurity particles of different sizes, several filter devices for the separation of different impurity sizes can be arranged one behind the other. Due to the precise coordination by the applied voltage and the geometry of the filter devices, only predetermined particle sizes are always separated from the correspondingly assigned filter device.

Hierbei kann bevorzugterweise die Gegenelektrode der vorangegangenen Filtereinrichtung gleichzeitig Ionisationsquelle der nachfolgenden Filtereinrichtung sein. Hierdurch läßt sich die Vorrichtung kompakter aufbauen, da zusätzliche Ionisationsquellen nicht vorgesehen sein müssen.Here, the counter electrode of the preceding filter device can preferably also be the ionization source of the subsequent filter device. As a result, the device can be made more compact since additional ionization sources do not have to be provided.

Eine besondere Ausführungsform, die aber auch für sich alleine Schutz genießen kann, ohne in Verbindung mit den vorangegangenen Ansprüchen zu stehen, sieht vor, daß auf der Austrittsseite dieser Vorrichtung eine Zeltkonstruktion als Reinluftraum angeordnet ist. Mit einer solchen Zeltkonstruktion als Zusatzeinrichtung läßt sich die hohe Reinheit der gefilterten Luft bei niedrigen Volumenstrom vorteilhaft zur Versorgung von Menschen mit Atmungsproblemen in akuten Fällen nutzen. Ein niedriger Volumenstrom versorgt die Zeltkonstruktion mit einem konstanten Reinluftstrom. Befindet sich eine Person in der Zusatzeinrichtung, so kann sie diese Luft atmen. Gleichzeitig muß die Zeltkonstruktion jedoch nicht hermetisch abgeschlossen sein, da der leichte Überdruck der zugeführten Reinluft andere Luft aus der Einrichtung verdrängt. Durch diese offene Bauweise besteht kein unmittelbares Sicherheitsrisiko sollte die Luftförderung ausfallen.A special embodiment, which can also enjoy protection on its own, without being in connection with the preceding claims, provides that a tent construction is arranged as a clean air space on the outlet side of this device. With such a tent construction as an additional device, the high purity of the filtered air at a low volume flow can advantageously be used to supply people with breathing problems in acute cases. A low volume flow provides the tent construction with a constant clean air flow. If a person is in the additional device, he can breathe this air. At the same time, however, the tent construction does not have to be hermetically sealed, since the slight excess pressure of the clean air supplied is different from the other air Establishment displaced. With this open design there is no immediate security risk should the air delivery fail.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1
eine Vorrichtung zum elektrostatischen Abscheiden gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Schnittdarstellung,
Fig. 2
die Filtereinrichtung aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung mit eingezeichneter Luftströmung,
Fig. 3
die Filtereinrichtung aus Fig. 1 mit entsprechenden elektrischen Verbindungen,
Fig. 4a, 4b und 4c
Varianten von pinselsternförmigen Ionisationsquellen,
Fig. 5
eine Anordnungsvariante der Ionisationsquellen aus Fig. 4b,
Fig. 6a und 6b
Varianten von bürstenförmigen Ionisationsquellen und
Fig. 7
eine Anordnungsvariante der Ionisationsquellen aus Fig. 6a oder 6b.
An exemplary embodiment of the present invention is explained in more detail below with reference to a drawing. It shows:
Fig. 1
a device for electrostatic deposition according to the present invention in a schematic sectional view,
Fig. 2
1 in an enlarged view with the air flow shown,
Fig. 3
1 with corresponding electrical connections,
4a, 4b and 4c
Variants of brush-shaped ionization sources,
Fig. 5
4b shows a variant of the arrangement of the ionization sources from FIG.
6a and 6b
Variants of brush-shaped ionization sources and
Fig. 7
a variant of the arrangement of the ionization sources from FIG. 6a or 6b.

Die in Fig. 1 gezeigte Abscheidevorrichtung weist im wesentlichen ein Gehäuse 1 mit einer Zuluftöffnung 2 und einer Abluftöffnung 3, eine im Strömungskanal 4 des Gehäuses 1 angeordnete Grobfilter- oder Vorfiltereinrichtung 5 und eine nachfolgend in Strömungsrichtung angeordnete Fein- oder Hauptfiltereinrichtung 6.The separating device shown in FIG. 1 essentially has a housing 1 with a supply air opening 2 and an exhaust air opening 3, a coarse filter or pre-filter device 5 arranged in the flow channel 4 of the housing 1 and a fine or main filter device 6 arranged subsequently in the flow direction.

Die Zuluftöffnung 2 ist mit einem Grobgitter 7 zum Zurückhalten gröbster Verunreinigungspartikel und zum Schutz gegen ungewollten Zugriff versehen. Das Schutz- oder Grobgitter 7 besteht entweder aus Kunststoff oder wenn eine Abschirmung gewünscht wird, aus Metall oder ist mit entsprechenden Metallzusätzen versehen.The supply air opening 2 is provided with a coarse grating 7 for holding back coarse contamination particles and for protection against unwanted access. The protective or coarse grille 7 is either made of plastic or, if shielding is desired, made of metal or is provided with appropriate metal additives.

Im Bereich der Abluftöffnung 3 ist ein Ventilator 8 zur Erzeugung der entsprechenden Strömung angeordnet.A fan 8 for generating the corresponding flow is arranged in the area of the exhaust air opening 3.

Vor der Filtereinrichtung 6 ist in vorbestimmtem Abstand eine Ionisationsquelle 9 angeordnet, die als Pinselstern mit Kohlefaserborsten ausgebildet ist. An die Ionisationsquelle 9 ist eine Spannung zwischen -8 bis -20kV anlegbar, ohne daß eine nennenswerte Ozonproduktion auftritt.An ionization source 9, which is designed as a brush star with carbon fiber bristles, is arranged in front of the filter device 6 at a predetermined distance. A voltage between -8 to -20 kV can be applied to the ionization source 9 without significant ozone production occurring.

Vor der Vorfiltereinrichtung 5 ist eine zweite Ionisationsquelle 10 angeordnet, an die in ähnlicher Weise eine negative Spannung anlegbar ist.A second ionization source 10, to which a negative voltage can be applied in a similar manner, is arranged in front of the pre-filter device 5.

Die Vorfiltereinrichtung weist eine als Metallgewebe ausgebildete Abscheideelektrode 11 auf, die derart im Strömungskanal 4 angeordnet ist, daß die gesamte Strömung durch diese hindurchtreten muß. Die Abscheideelektrode 11 kann aber auch als Lochfolie, Streckmetall oder ähnliches, insbesondere durch galvanische Herstellung, erzeugbar sein. Die Lochgröße der Abscheideelektrode 11 beträgt bevorzugt zwischen 100 bis 1000 µm, was letztendlich von der beabsichtigten Grobfilterung abhängt. Die Abscheideelektrode 11 ist mit einer positiven Spannung versehen oder liegt an Masse an. Zwischen der Auswechselbarkeit ist die Abscheideelektrode 11 in einem Kassettenrahmen 12 angeordnet und durch diesen leicht ausbaubar und somit leicht zu reinigen.The pre-filter device has a separating electrode 11 designed as a metal mesh, which is arranged in the flow channel 4 such that the entire flow must pass through it. The deposition electrode 11 can, however, also be produced as a perforated film, expanded metal or the like, in particular by electroplating. The hole size of the separating electrode 11 is preferably between 100 and 1000 μm, which ultimately depends on the intended coarse filtering. The deposition electrode 11 is provided with a positive voltage or is grounded. Between the interchangeability, the separating electrode 11 is arranged in a cassette frame 12 and can be easily removed and thus easily cleaned.

Die Geometrie der Abscheideelektrode 11 kann jedoch auch unterschiedlich sein. Zum Beispiel können zur Oberflächenvergrößerung Faltungen (Zick-Zack, Wellenlinien) ausgeführt werden.However, the geometry of the deposition electrode 11 can also be different. For example, Surface enlargement folds (zigzag, wavy lines) are executed.

Die Filtereinrichtung 6 besteht aus mehreren parallel zueinander angeordneten, plattenförmigen Abscheideelektroden 13. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zehn solcher Abscheideelektroden 13 übereinander, im wesentlichen im gleichmäßigen Abstand zueinander, angeordnet. Die Abscheideelektroden 13 erstrecken sich im wesentlichen in Richtung der Hauptzuführströmung und jeweils parallel zueinander. Die Abscheideelektroden sind in einem Kassettenrahmen 14 gehalten, der an seiner Einlaßseite 15 mehrere, im vorliegenden Fall fünf, Eintrittskanäle 16 aufweist, deren obere und untere Wandung jeweils von einer Abscheideelektrode 13 gebildet ist. Die Eintrittskanäle sind jeweils durch die geschlossenen Bereiche 17 des Kassettenrahmens 14 voneinander getrennt, bzw. zum Gehäuse 1 hin beabstandet.The filter device 6 consists of a plurality of plate-shaped separating electrodes 13 arranged parallel to one another. In the exemplary embodiment shown, ten such separating electrodes 13 are arranged one above the other, essentially at a uniform distance from one another. The separating electrodes 13 extend essentially in the direction of the main feed flow and in each case parallel to one another. The separating electrodes are held in a cassette frame 14 which has a plurality, in the present case five, of inlet channels 16 on its inlet side 15, the upper and lower walls of which are each formed by a separating electrode 13. The inlet channels are each separated from one another by the closed regions 17 of the cassette frame 14 or spaced apart from the housing 1.

Auf der Auslaßseite 18 weist der Kassettenrahmen 14 sechs Austrittskanäle 19 auf, die durch verschlossene Bereiche 20 voneinander getrennt sind. Die Abscheideelektroden 13 bilden auch zumindestens bei den mittleren vier Austrittskanälen 19 jeweils die obere und untere Seitenwand. Bei den äußeren Kanälen 19 ist jeweils eine Wandung durch den Kassettenrahmen 14 gebildet. Innerhalb eines jeden Austrittskanals 19 ist parallel zu den Abscheideelektroden 13 jeweils eine Gegenelektrode 21 angeordnet, die entgegengesetzt zu den Abscheideelektroden 13 gepolt sind. Die Bereiche 17 auf der Einlaßseite 15 verschließen die Austrittskanäle 19 zur Einlaßseite 15 hin und dienen als Halterung für die Gegenelektroden 21. Die Bereiche 20 auf der Auslaßseite 18 verschließen die Eintrittskanäle 16 zur Auslaßseite 18 hin.On the outlet side 18, the cassette frame 14 has six outlet channels 19 which are separated from one another by closed areas 20. The separation electrodes 13 also form the upper and lower side walls at least in the middle four outlet channels 19. In the outer channels 19, a wall is formed by the cassette frame 14. Within each outlet channel 19, a counter electrode 21 is arranged parallel to the deposition electrodes 13, which are polarized opposite to the deposition electrodes 13. The areas 17 on the inlet side 15 close the outlet channels 19 to the inlet side 15 and serve as a holder for the counter electrodes 21. The areas 20 on the outlet side 18 close the inlet channels 16 to the outlet side 18.

Diese Konstruktion gewährleistet, daß sämtliche Strömung durch die Abscheideelektroden 13 hindurchströmt.This construction ensures that all flow flows through the separating electrodes 13.

Die Filtereinrichtung 6 läßt sich aufgrund des Kassettenrahmens 14 ebenfalls aus der Vorrichtung komplett herausnehmen und reinigen und anschließen wieder einsetzen, ohne daß sich an den Abständen zwischen Abscheideelektroden 13 und Gegenelektroden 21 etwas verändert.Due to the cassette frame 14, the filter device 6 can also be completely removed from the device and cleaned and then reinserted without any changes in the distances between the separating electrodes 13 and counter electrodes 21.

Des weiteren kann die Kassetteneinheit der Filtereinrichtung 6 modular aufgebaut sein, so daß die Anzahl und damit die Fläche der Abscheideelektroden 13 für unterschiedliche Vorrichtungen im Baukastenprinzip angepaßt werden kann.Furthermore, the cassette unit of the filter device 6 can be constructed modularly, so that the number and thus the area of the separating electrodes 13 can be adapted for different devices in the modular principle.

Durch die Ausführung der Filtereinrichtung 6 ist weiterhin sichergestellt, daß diese eine größere Abscheidefläche aufweist, als die Vorfiltereinrichtung 5. Z.B. kann die Gesamtabscheidefläche der Filtereinrichtung 6 28dm2 betragen, wohingegen die Gesamtabscheidefläche der Vorfiltereinrichtung 5 4dm2 beträgt, wodurch ein Flächenverhältnis der Abscheideflächen von 7:1 gegeben ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Lochabmessung der Abscheideelektrode 11 der Vorfiltereinrichtung 5 200µm x 200µm und die Lochgröße der Abscheideelektroden 13 der Filtereinrichtung 6 2500µm x 50µm. Dabei weisen die Abscheideelektroden 13 der Filtereinrichtung 6 eine gesamte offene Fläche von ca. 40% auf und die Abscheideelektroden 11 der Vorfiltereinrichtung 5 eine gesamte offene Fläche von ca. 30% auf.The design of the filter device 6 also ensures that it has a larger separation area than the pre-filter device 5. For example, the total separation area of the filter device 6 can be 28dm 2 , whereas the total separation area of the pre-filter device 5 is 4dm 2 , which means that the area ratio of the separation areas is 7 : 1 is given. In the present exemplary embodiment, the hole dimension of the separating electrode 11 of the pre-filter device 5 is 200 μm × 200 μm and the hole size of the separating electrodes 13 of the filter device 6 is 2500 μm × 50 μm. The separating electrodes 13 of the filter device 6 have a total open area of approx. 40% and the separating electrodes 11 of the pre-filter device 5 have a total open area of approx. 30%.

Die Abstände zwischen den Abscheideelektroden 13 auf der Einlaßseite 15 und der Abstand zwischen der Abscheideelektrode 13 und der Gegenelektrode 21 auf der Auslaßseite 18 beträgt zwischen 5 und 30mm.The distances between the separating electrodes 13 on the inlet side 15 and the distance between the separating electrode 13 and the counter electrode 21 on the outlet side 18 is between 5 and 30 mm.

Die Gegenelektroden 21 sind bevorzugt mit einer Spannung von -3kV bis -6kV zur Steigerung des Abscheidegrades versehen. Die Gegenelektrode 21 kann ein Voll- oder Lochblech bis hin zu einzelnen Punkt- oder Linienelektroden sein.The counter electrodes 21 are preferably provided with a voltage of -3 kV to -6 kV to increase the degree of separation. The counter electrode 21 can be a solid or perforated plate down to individual point or line electrodes.

Die Ionisationsquellen 9 und 10 können jeweils im Abstand von 2-8cm vor den zugeordneten Filtereinrichtung 5 oder 6 angeordnet sein.The ionization sources 9 and 10 can each be arranged at a distance of 2-8 cm in front of the associated filter device 5 or 6.

Im folgenden wird insbesondere unter Zuhilfenahme der Figuren 2 und 3 die Wirkungs- und Funktionsweise der oben beschriebenen Ausführungsform näher erläutert. Die beschriebene Abscheidevorrichtung wird überall dort eingesetzt, wo ein mit wenigen Verunreinigungspartikel beladener Luft- bzw. Gasstrom gefordert ist.In the following, the mode of operation and functioning of the embodiment described above will be explained in more detail with the aid of FIGS. The described separation device is used wherever an air or gas stream loaded with a few contaminant particles is required.

Durch Antreiben des Ventilators 8 entsteht ein Sog, so daß Zuluft in die Zuluftöffnung 2 durch das Grobgitter 7 eintritt. Das Grobgitter 7 hält gröbste Verunreinigungen des Gasstromes zurück. Durch die Ionisationsquelle 10 wird eine negative Aufladung der im Gasstrom mitgeführten Verunreinigungspartikel bewirkt, so daß es zu einer ersten Ablagerung von groben Partikeln an der Vorfiltereinrichtung 5, die bevorzugt an unterschiedlichem Potential anliegt, kommt. Die Stärke der Ionisation an dieser Stelle wird so gewählt, daß bevorzugt an der Abscheideelektrode 11 der Vorfiltereinrichtung 5 lediglich eine Ablagerung von groben Verunreinigungspartikeln erfolgt. Verunreinigungsteilchen, die größer als die Lochgröße sind, bleiben aufgrund des Drucks durch den Luftstrom auf der Vorderseite der Abscheideelektrode 11 haften.A suction is created by driving the fan 8, so that supply air enters the supply air opening 2 through the coarse grille 7. The coarse grating 7 retains the coarsest impurities in the gas stream. The ionization source 10 causes the impurity particles carried in the gas stream to be negatively charged, so that there is a first deposition of coarse particles on the prefilter device 5, which is preferably present at different potentials. The strength of the ionization at this point is chosen such that only coarse impurity particles are preferably deposited on the separating electrode 11 of the pre-filter device 5. Contamination particles that are larger than the hole size stick to the front of the deposition electrode 11 due to the pressure from the air flow.

Anschließend strömt der vorgereinigte Gasstrom an der Ionisationsquelle 9 vorbei. Die mitgeführten, noch nicht geladenen Schmutzpartikel werden aufgrund der hier höher anliegenden Spannung ebenfalls noch aufgeladen. Der Gasstrom dringt dann in die Eintrittskanäle 16 an der Einlaßseite 15 der Filtereinrichtung 6 ein und wird dann zum Durchtritt durch die waagerecht angeordneten Abscheideelektroden 13 umgelenkt. Da an diesen Abscheideelektroden 13 ebenfalls eine zur Ionisationsquelle 9 gegenpolige Spannung anliegt, kommt es hier zur Abscheidung von den kleineren im Gasstrom mitgeführten Verunreinigungspartikeln. Da die Lochgröße der Abscheideelektroden 13 gleich groß ist wie oder größer ist als die Lochgröße der Abscheideelektrode 11 der Vorfiltereinrichtung 5 kommt es nicht zum Verstopfen derselben.The pre-cleaned gas stream then flows past the ionization source 9. The entrained dirt particles that have not yet been charged are also still charged due to the higher voltage present here. The gas stream then penetrates into the inlet channels 16 on the inlet side 15 of the filter device 6 and is then deflected for passage through the horizontally arranged separation electrodes 13. Since a voltage which is opposite in polarity to the ionization source 9 is also present at these deposition electrodes 13, The smaller impurity particles carried in the gas stream are separated here. Since the hole size of the separating electrodes 13 is the same as or larger than the hole size of the separating electrode 11 of the pre-filter device 5, the same does not become blocked.

Verunreinigungspartikel, die durch die Öffnungen der Abscheideelektroden 13 hindurchdringen, treffen auf ein gegengerichtetes, durch die Gegenelektroden 21 erzeugtes Feld, so daß sie sich auf der Rückseite der Abscheideelektroden 13 anlagern.Contamination particles, which penetrate through the openings of the separating electrodes 13, hit a counter-directed field generated by the counter-electrodes 21, so that they accumulate on the back of the separating electrodes 13.

Der im wesentlichen vollständig gereinigte Gasstrom tritt dann durch die Austrittskanäle 19 an der Auslaßseite 18 der Filtervorrichtung 6 aus und wird durch den Ventilator 8 seiner Bestimmung zugeführt.The essentially completely cleaned gas stream then exits through the outlet channels 19 on the outlet side 18 of the filter device 6 and is fed to its determination by the fan 8.

Wichtig für die opimale Reinigung des Gasstromes ist die genaue Abstimmung der Spannungen der Ionisationsquellen 9 und 10 auf die zugeordneten Abscheideelektroden 11 und 13, sowie deren Verhältnisse untereinander.It is important for the optimal purification of the gas flow that the voltages of the ionization sources 9 and 10 are precisely matched to the assigned separating electrodes 11 and 13 and their relationships with one another.

Durch die erfindungsgemäße Kaskadierung kann eine selektive Abscheidung von Verunreinigungsteilchen unterschiedlicher Größen in verschiedenen Abscheidestufen erfolgen. Erreicht wird dieser Effekt durch unterschiedliche Filtergeometrien (Positionierung zum Luftstrom, Lochgröße, Material) und Ionisationsquellenanordnung, sowie unterschiedliche Spannungen an Ionisationsquellen 9, 10 und Abscheideelektroden 11, 13 und Gegenelektroden 21.The cascading according to the invention enables selective separation of impurity particles of different sizes in different separation stages. This effect is achieved through different filter geometries (positioning relative to air flow, hole size, material) and ionization source arrangement, as well as different voltages at ionization sources 9, 10 and separating electrodes 11, 13 and counter electrodes 21.

Weitere Filtereinrichtungen 6 können vorgesehen sein, wobei die Gegenelektroden 21 gleichzeitig die Ionisationsquellen der nachfolgenden Filtereinrichtung bilden können.Further filter devices 6 can be provided, the counter electrodes 21 being able to simultaneously form the ionization sources of the subsequent filter device.

Durch die Anordnung der Abscheideelektrode 11 und der Abscheideelektroden 13 sowie der Gegenelektroden 21 in jeweils einer Kassetteneinheit, sind diese leicht austausch- bzw. reinigbar. Im vorliegenden Falle wird es jedoch zu einer häufigeren Reinigung der Vorfiltereinrichtung 5 kommen, was letztendlich aufgrund der Einfachheit der durchzuführenden Reinigung gewünscht ist.Due to the arrangement of the separating electrode 11 and the separating electrodes 13 and the counter electrodes 21 in each case in a cassette unit, these can be easily exchanged or cleaned. In the present case, however, the prefilter device 5 will be cleaned more frequently, which is ultimately desirable because of the simplicity of the cleaning to be carried out.

Durch die hier beschriebene Vorrichtung lassen sich Verunreinigungsteilchen bis zu einem Durchmesser von größer gleich 0,01µm abscheiden.The device described here can be used to separate impurities up to a diameter of greater than or equal to 0.01 μm.

In den Figuren 4a, 4b und 4c sind unterschiedliche Formen von Ionisationsquellen 9, 10 dargestellt. Diese als Pinselstern bezeichnete Ausführungsform können sowohl drei (Fig. 4a) als auch bis zu sechs (Fig. 4c) Kohlefaserpinsel 22 mit einer Borstenlänge von 5-20mm in sternförmiger Anordnung auf einem Halter 23 aufweisen.Different forms of ionization sources 9, 10 are shown in FIGS. 4a, 4b and 4c. This embodiment, referred to as a brush star, can have both three (FIG. 4a) and up to six (FIG. 4c) carbon fiber brushes 22 with a bristle length of 5-20 mm in a star-shaped arrangement on a holder 23.

In der Fig. 5 ist eine Anordnungsvariante dargestellt, bei der zwei Ionisationsquellen gemäß Fig. 4b übereinander angeordnet sind, um möglichst weiträumig den Strömungskanal 4 abzudecken.FIG. 5 shows an arrangement variant in which two ionization sources according to FIG. 4b are arranged one above the other in order to cover the flow channel 4 as far as possible.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, wie in Fig. 6a und 6b gezeigt ist, Kohlefaserbürsten 24 einzusetzen, die auf einer Leiste 25 angeordnet sind. Dabei können die Kohlefasern 24 durchgängig (Fig. 6a) oder im Abstand zueinander (Fig. 6b) angeordnet sein. Die Borstenlänge beträgt dabei ca. 10mm. In Fig. 7 ist gezeigt, wie die Bürsten 24 über den Strömungskanal 4 verteilt angeordnet sein können. Hierbei können die Bürsten 24 in Richtung oder quer zum Luftstrom eingebaut sein.However, there is also the possibility, as shown in FIGS. 6a and 6b, of using carbon fiber brushes 24 which are arranged on a strip 25. The carbon fibers 24 can be arranged continuously (FIG. 6a) or at a distance from one another (FIG. 6b). The bristle length is about 10mm. FIG. 7 shows how the brushes 24 can be arranged distributed over the flow channel 4. Here, the brushes 24 can be installed in the direction or across the air flow.

Sämtliche hier gezeigten Ausführungsformen der Ionisationsquellen 9 und 10 lassen sich auch untereinander kombinieren.All of the embodiments of the ionization sources 9 and 10 shown here can also be combined with one another.

Die Abmessungen der Gesamtvorrichtung können z.B. in der Breite 240mm, in der Höhe 330mm und in der Länge 500mm betragen.The dimensions of the overall device can e.g. 240mm in width, 330mm in height and 500mm in length.

Der Abscheidegrad ist vom durch die Vorrichtung gehenden Volumenstrom abhängig. Je kleiner der Volumenstrom, desto höher ist der Abscheidegrad. Bei niedrigen Volumenströmen kann die gefilterte Luft Reinstraumansprüchen genügen.The degree of separation depends on the volume flow passing through the device. The smaller the volume flow, the higher the degree of separation. At low volume flows, the filtered air can meet clean room requirements.

Claims (16)

Vorrichtung zum elektrostatischen Abscheiden von Verunreinigungen, wie Schwebstoffe und dergleichen aus einem Gasstrom mit mindestens einer Ionisationsquelle (9,10) zum Beladen von Verunreinigungen und mindestens einer zweiten, entgegengesetzt gepolten und als Filtereinrichtung (6) ausgebildeten ersten Abscheideelektrode (13), dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor der mindestens einen Ionisationsquelle (9, 10) mindestens eine weitere zweite Abscheideelektrode (11) als Vorfiltereinrichtung (5) angeordnet ist.Device for the electrostatic separation of impurities, such as suspended matter and the like, from a gas stream with at least one ionization source (9, 10) for loading impurities and at least one second, oppositely polarized and designed as filter device (6) first separating electrode (13), characterized in that that at least one further second separating electrode (11) is arranged as a pre-filter device (5) in the flow direction upstream of the at least one ionization source (9, 10). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidefläche der Filtereinrichtung (6) größer ist als die Abscheidefläche der Vorfiltereinrichtung (5).Device according to claim 1, characterized in that the separation area of the filter device (6) is larger than the separation area of the pre-filter device (5). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheideflächenverhältnis zwischen der Filtereinrichtung (6) und der Vorfiltereinrichtung (5) ca. 13:1 bis 4:1, bevorzugt 7:1, beträgt.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the separation area ratio between the filter device (6) and the pre-filter device (5) is approximately 13: 1 to 4: 1, preferably 7: 1. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Vorfiltereinrichtung (5) anliegende Spannung geringer ist als an der Filtereinrichtung (6).Device according to one of claims 1 to 3 , characterized in that the voltage applied to the pre-filter device (5) is lower than to the filter device (6). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteröffnungen in der Vorfiltereinrichtung (5) eine gleich große oder kleinere Querschnittsgröße aufweisen wie oder als die Filteröffnungen der Filtereinrichtung (6).Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the filter openings in the pre-filter device (5) have a cross-sectional size of the same size or smaller than or as the filter openings of the filter device (6). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor der Vorfiltereinrichtung (5) mindestens eine zweite Ionisationsquelle (10) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one second ionization source (10) is arranged in the flow direction upstream of the pre-filter device (5). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter der ersten Abscheideelektrode (13) eine Gegenelektrode (21) angeordnet ist, die entgegengesetzt gepolt ist oder eine andere Spannung aufweist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a counterelectrode (21) is arranged behind the first separating electrode (13) in the direction of flow and is opposite-polarized or has a different voltage. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorfiltereinrichtung (5) als separat aus einem Vorrichtungsgehäuse (1) entnehmbare Kassetteneinheit ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pre-filter device (5) is designed as a cassette unit which can be removed separately from a device housing (1). Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (6) gemeinsam mit den Gegenelektroden (21) als separat aus einem Vorrichtungsgehäuse entnehmbare Kassetteneinheit ausgebildet ist.Device, in particular according to one of claims 1 to 8, characterized in that the filter device (6) together with the counter electrodes (21) is designed as a cassette unit which can be removed separately from a device housing. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kassetteneinheit der Filtereinrichtung (6) mehrere, übereinander angeordnete Abscheidefilter (13) angeordnet sind, die als jeweils einzelne oder gemeinsame Abscheideelektrode ausgebildet sind und sich im wesentlichen in Strömungsrichtung der Zuströmung erstrecken.Apparatus according to claim 9, characterized in that a plurality of separating filters (13) arranged one above the other are arranged in the cassette unit of the filter device (6), which are designed as individual or common separating electrodes and extend essentially in the direction of flow of the inflow. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidefilter (13) parallel zueinander angeordnet sind und die Gegenelektrode (21) auf der Austrittsseite der Abscheidefilter (13) parallel zu diesen angeordnet sind, wobei die Einlaßseite (15) der Kassetteneinheit Eintrittskanäle (16) aufweist, deren Wandbereiche zumindest teilweise von den Abscheidefiltern (13) gebildet sind.Apparatus according to claim 10, characterized in that the separating filters (13) are arranged parallel to one another and the counterelectrode (21) on the outlet side of the separating filters (13) are arranged parallel to these, the inlet side (15) of the cassette unit entering channels (16) The wall areas of which are at least partially formed by the separating filters (13). Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Eintrittskanälen (16) befindlichen geschlossenen Bereiche (17) der Einlaßseite (15) zur Halterung der Gegenelektroden (21) dienen.Device according to claim 10 or 11, characterized in that the closed areas (17) of the inlet side (15) located between the inlet channels (16) serve to hold the counter electrodes (21). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßseite (18) der Kassetteneinheit Austrittskanäle (19) aufweist, deren Wandbereiche zumindest teilweise von den Abscheidefiltern (13) gebildet sind, wobei die Gegenelektroden (21) in den Austrittskanälen (19) angeordnet sind.Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the outlet side (18) of the cassette unit has outlet channels (19), the wall areas of which are at least partially formed by the separating filters (13), the counter electrodes (21) in the outlet channels (19 ) are arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Filtereinrichtungen (6) zum Abscheiden unterschiedlicher Verunreinigungsgrößen hintereinander angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that a plurality of filter devices (6) for separating different sizes of impurities are arranged one behind the other. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (21) der vorangegangenen Filtereinrichtung (6) gleichzeitig Ionisationsquelle der nachfolgenden Filtereinheit ist.Apparatus according to claim 14, characterized in that the counter electrode (21) of the preceding filter device (6) is also the ionization source of the subsequent filter unit. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsseite der Vorrichtung eine Zeltkonstruktion als Reinluftraum zugeordnet ist.Device, in particular according to one of claims 1 to 15, characterized in that a tent construction is assigned as a clean air space to the outlet side of the device.
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