EP1673173A1 - Elektroabscheider mit eigenspülung - Google Patents

Elektroabscheider mit eigenspülung

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Publication number
EP1673173A1
EP1673173A1 EP04789985A EP04789985A EP1673173A1 EP 1673173 A1 EP1673173 A1 EP 1673173A1 EP 04789985 A EP04789985 A EP 04789985A EP 04789985 A EP04789985 A EP 04789985A EP 1673173 A1 EP1673173 A1 EP 1673173A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
precipitation
chamber
spray
oil
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04789985A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Ahlborn
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.)
Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Original Assignee
Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
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 Ing Walter Hengst GmbH and Co KG filed Critical Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Publication of EP1673173A1 publication Critical patent/EP1673173A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B03C3/14—Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by the additional use of mechanical effects, e.g. gravity
    • B03C3/15—Centrifugal forces

Definitions

  • the invention relates to an electrical separator according to the preamble of claim 1.
  • Such electrical separators are known from the field of vehicle technology for separating oil from the gas flow of a crankcase ventilation in internal combustion engines.
  • deposits can form on the precipitation electrode, which impermissibly reduce the distance between the precipitation electrode and the spray electrode.
  • Proposals are known for cleaning deposits on electrical separators by means of movable components.
  • the object of the invention is to improve an electrical separator of the generic type in such a way that it prevents the formation of deposits on the precipitation electrode with the most economical and reliable means possible.
  • the invention proposes to continuously rinse the precipitation electrode, specifically with the oil separated from the gas stream or still to be discharged from the electrostatic precipitator.
  • the spray electrode is with your
  • Corona area aligned against the flow direction of the gas stream.
  • the area of the electro-separator in the flow direction of the gas stream is referred to as the corona or precipitation area.
  • the corona area is the part of the spray electrode which forms the corona, which charges or ionizes the particles and where only a small part of the particles is already deposited on the precipitation electrode.
  • the subsequent precipitation area the majority of the charged particles are deposited on the precipitation electrode.
  • an outlet opening is provided on the precipitation electrode, through which the oil deposited on the precipitation electrode can be discharged.
  • the proposed design of the electrostatic precipitator makes it possible to dispense with movable components which may be susceptible to vibration.
  • an electrical separator according to the invention can be provided with an upward-facing corona region, that is to say it can be arranged within a downward-directed gas stream.
  • the oil outlet is located far below. The drainage of the oil at the precipitation electrode is supported on the one hand by gravity and on the other hand by the gas flow.
  • the electrode pre-separates, in particular, the larger particles from the gas stream, which in this way get to the wall of the flow deflection chamber, from where they can flow down to the precipitation electrode.
  • Such a chamber can be designed particularly advantageously as a cyclone, so that this chamber can serve as a normal coarse separator or pre-separator and further separate coarse separators can be dispensed with. Therefore, only the installation of the electrostatic precipitator can be sufficient to enable adequate cleaning of the gas flow, so that considerable savings can be made by using such a design both in terms of assembly and in terms of the installation space required and finally also in terms of the amount of material required Electric separators are possible compared to the use of an electric separator, which only serves as a fine separator and interacts with an additional, upstream, separate coarse separator.
  • the corona region of the spray electrode is oriented facing downward.
  • the gas flow must have a sufficiently high flow rate so that as large a quantity as possible of the precipitated on the precipitation electrode
  • Fig. 1, 1 schematically denotes an electrical separator as a whole, which has a spray electrode 2 and a precipitation electrode 3.
  • the spray electrode 2 has a needle-shaped corona region 4 and a precipitation region 5 with a much larger diameter.
  • the gas flow is passed through the electrostatic precipitator 1 by first entering a chamber 7 through a gas inlet opening 6, the gas inlet opening 6 being oriented and the chamber 7 being designed in such a way that a cyclone effect results and in particular the coarser oil particles already in this chamber 7 are deposited on the chamber wall.
  • the wall passes from the chamber 7 to the precipitation electrode 3, so that the oil which has been separated inside the chamber runs along the precipitation electrode 3, wets it, and in this way prevents the formation of deposits on the precipitation electrode 3.
  • Corona area 4 where the particles remaining in the gas stream are charged.
  • the particles move to the precipitation electrode 3, this precipitation collecting at the precipitation electrode 3, in particular in the section of the electro-separator 1 in which the precipitation region 5 of the spray electrode is located.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the invention, in which the fundamentally identical components are identified with the same reference numerals as in FIG. 1.
  • the flow electrode 2 is oriented downward, that is to say it has a corona region 4 directed downward, with the flow through this electrical separator 1 accordingly from the bottom upward.
  • the oil particles arranged on the precipitation electrode 3 are transported upwards by the gas stream, but without being carried along and entering the gas stream, since they coagulate at the precipitation electrode 3 and form correspondingly large particles or an oil film on the precipitation electrode 3.
  • a baffle 10 is arranged which effects the directional deflection and, although referred to as the baffle, is flow-optimized since the gas flow does not counteract the separation of oil particles the impact body 10 is steered, but the impact body 10 is intended to deflect the gas flow and point it against the walls of the chamber 7, so that the gas flow may be subsequently cleaned here.
  • the oil rising and separated along the precipitation electrode 3 reaches a collecting trough 8, which is provided between the chamber 7 and the precipitation electrode 3, the oil being guided from this collecting trough 8 out of the electrical separator 1 through an outlet opening 9 and, for example, into the remaining oil circuit is returned.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektroabscheider zum Ab­scheiden von ölhaltigen Partikeln aus einem Gasstrom mit einer Sprüh- und einer Niederschlagselektrode, wobei die Sprühelektrode einen in den Gasstrom ragenden vorderen Coranabereich und einen hinteren Niederschlagsbereich aufweist und wobei ei­ne Auslaßöffnung für an der Niederschlagselektrode entlanglau­fendes, abgeschiedenes Öl, wobei diese Auslaßöffnung auf Höhe des oder hinter dem Niederschlagsbereich der­ Sprühelektrode vorgesehen ist.

Description

"Elektroabscheider mit Eigenspülung"
Die Erfindung betrifft einen Elektroabscheider nach dem Ober- begriff des Anspruchs 1.
Derartige Elektroabscheider sind aus dem Bereich der Fahrzeugtechnik zum Abscheiden von Öl aus dem Gasstrom einer Kurbelgehäuseentlüftung bei Verbrennungskraftmaschinen be- kannt.
Beim Betrieb des Elektroabscheiders kann es zu Ablagerungen an der Niederschlagselektrode kommen, welche den Abstand zwischen der Niederschlagselektrode und der Sprühelektrode unzulässig verringern. Es sind Vorschläge bekannt, Ablagerungen an Elektroabscheidern mittels beweglicher Bauteile zu reinigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsge- mäßen Elektroabscheider dahingehend zu verbessern, dass dieser mit möglichst preisgünstigen und betriebssicheren Mitteln die Bildung von Ablagerungen an der Niederschlagselektrode verhindert.
Diese Aufgabe wird durch einen Elektroabscheider mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, die Niederschlagselektrode kontinuierlich zu spülen, und zwar mit dem aus dem Gasstrom abgeschiedenen bzw. aus dem Elektroabschei- der noch auszutragenden Öl. Die Sprühelektrode ist mit ihrem
Coronabereich entgegen der Strömungsrichtung des Gasstroms ausgerichtet.
Als Corona- bzw. Niederschlagsbereich ist dabei im Rahmen des vorliegenden Vorschlags jeweils ein Bereich des Elekroab- scheiders in Strömungsrichtung des Gasstroms bezeichnet. Im Coronabereich befindet sich der die Corona ausbildende Teil der Sprühelektrode, welcher die Partikel auflädt bzw. Ionisiert und wo nur ein geringer Teil der Partikel bereits an der Nieder- schlagselektrode angelagert wird. Im anschließenden Niederschlagsbereich wird der Großteil der aufgeladenen Partikel an der Niederschlagselektrode angelagert.
An der Niederschlagselektrode ist in diesem Niederschlagsbe- reich oder auch in Richtung des Gasstroms weiter stromabwärts eine Auslassöffnung vorgesehen, über welche das auf der Niederschlagselektrode niedergeschlagene Öl abgeführt werden kann.
Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung des Elektroabscheiders kann auf bewegliche Bauteile, die gegebenenfalls vibrationsanfällig sein können, verzichtet werden.
In einer ersten Variante kann ein erfindungsgemäßer Elektro- abscheider mit einem aufwärts weisenden Coronabereich vorgesehen sein, also innerhalb eines abwärts gerichteten Gasstroms angeordnet sein. In diesem Fall befindet sich die Auslassöffnung für das Öl entsprechend weit unten. Das Abfließen des Öls an der Niederschlagselektrode wird einerseits durch die Schwerkraft und andererseits durch den Gasstrom unterstützt.
Eine Richtungsumkehr des Luftstroms oberhalb der Sprüh- elektrode bewirkt fliehkraftbedingt eine Vorabscheidung insbesondere der größeren Partikel aus dem Gasstrom, die auf diese Weise an die Wand der Strömungs-Umlenk-Kammer geraten, von wo aus sie zur Niederschlagselektrode herabfließen können.
Besonders vorteilhaft kann eine derartige Kammer als Zyklon ausgestaltet sein, so dass diese Kammer als regelrechter Grobabscheider oder Vorabscheider dienen kann und auf weitere, separate Grobabscheider verzichtet werden kann. Es kann da- her lediglich der Einbau des Elektroabscheiders ausreichend sein, um eine ausreichende Reinigung des Gasstroms zu ermöglichend, so dass sowohl hinsichtlich der Montage, als auch hinsichtlich des benötigten Bauraums und schließlich auch hinsichtlich der benötigten Materialmenge erhebliche Einsparungen durch die Verwendung eines derart ausgestalteten Elektroabscheiders gegenüber der Verwendung eines Elektroabscheiders möglich sind, welcher ausschließlich als Feinabscheider dient und mit einem zusätzlich vorgeschalteten, separaten Grobabscheider zusammenwirkt.
In einer zweiten Variante, mit aufwärts strömendem Gasstrom, ist der Coronabereich der Sprühelektrode abwärts weisend ausgerichtet. Der Gasstrom muss eine ausreichend hohe Durchströmgeschwindigkeit aufweisen, damit eine möglichst große Menge des an der Niederschlagselektrode niedergeschlagenen
Öls nach oben transportiert wird und dort in die Auslassöffnung gelangen kann, um über eine separate Auslassleitung in den übrigen Ölkreislauf zurückzugelangen. Auch hier ist oberhalb der Sprühelektrode eine Kammer zur Strömungsumrichtung des Gasstroms vorgesehen, wobei die Auslassöffnung für das abgeschiedene Öl zwischen dieser Kammer und der Niederschlagselektrode angeordnet ist. Vorteilhaft kann in dieser Kammer ein Prallkörper vorgesehen sein, der die Richtungsumlenkung des Gasstroms bewirkt und so den Abscheidegrad verbessert. Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beiden rein schematischen Zeichnungen nachfolgend näher erläutert.
In Fig. 1 ist mit 1 schematisch ein Elektroabscheider insgesamt bezeichnet, der eine Sprühelektrode 2 aufweist sowie eine Niederschlagselektrode 3. Die Sprühelektrode 2 weist einen nadelartig ausgestalteten Coronabereich 4 auf sowie einen Niederschlagsbereich 5 mit demgegenüber sehr viel größeren Durchmesser.
Der Gasstrom wird durch den Elektroabscheider 1 geführt, indem er zunächst durch eine Gaseintrittsöffnung 6 in eine Kammer 7 eintritt, wobei die Gaseintrittsöffnung 6 so ausgerichtet und die Kammer 7 so gestaltet ist, dass sich eine Zyklonwirkung ergibt und insbesondere die gröberen Olpartikel bereits in dieser Kammer 7 an deren Kammerwandung abgeschieden werden.
Von der Kammer 7 geht die Wandung zur Niederschlagselek- trode 3 über, so dass das Öl, welches innerhalb der Kammer abgeschieden wurde, an der Niederschlagselektrode 3 entlang läuft, diese benetzt, und auf diese Weise die Bildung von Ablagerungen an der Niederschlagselektrode 3 verhindert.
Im weiteren Verlauf des Gasstroms gelangt dieser in den
Coronabereich 4, wo die im Gasstrom verbliebenen Partikel aufgeladen werden. Hierdurch bewegen sich die Partikel zur Niederschlagselektrode 3, wobei sich insbesondere in dem Abschnitt des Elektroabscheiders 1 , in welchem sich der Nieder- schlagsbereich 5 der Sprühelektrode befindet, dieser Niederschlag an der Niederschlagselektrode 3 sammelt.
Das gesamte abgeschiedene Öivolumen gelangt unten an der Niederschlagselektrode 3 zu einer Sammelrinne 8, von welcher eine Auslassöffnung 9 das Öl in den Ölkreislauf zurückleitet. In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem die grundsätzlich gleichen Bauteile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 gekennzeichnet sind. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch die Strömungs- elektrode 2 nach unten ausgerichtet, weist also einen nach unten gerichteten Coronabereich 4 auf, wobei dementsprechend dieser Elektroabscheider 1 von unten nach oben durchströmt wird. Die an der Niederschlagselektrode 3 angeordneten Olpartikel werden durch den Gasstrom nach oben transportiert, ohne jedoch mitgerissen zu werden und in den Gasstrom zu gelangen, da sie an der Niederschlagselektrode 3 koagulieren und entsprechend große Partikel bzw. einen Ölfilm auf der Niederschlagselektrode 3 bilden.
In der Kammer 7 zur Richtungsumlenkung des Gasstroms, die auch bei diesem Ausführungsbeispiel oberhalb der Sprühelektrode 2 vorgesehen ist, ist ein Prallkörper 10 angeordnet, welcher die Richtungsumlenkung bewirkt und, obwohl als Prallkörper bezeichnet, strömungsoptimiert ist, da der Gasstrom nicht zum Abscheiden von Ölpartikeln gegen den Prallkörper 10 gelenkt wird, sondern der Prallkörper 10 soll den Gasstrom umlenken und gegen die Wandungen der Kammer 7 richten, so dass hier gegebenenfalls noch eine Nachreinigung des Gasstroms erfolgt.
Das entlang der Niederschlagselektrode 3 aufsteigende und abgeschiedene Öl gelangt in eine Sammelrinne 8, die zwischen der Kammer 7 und der Niederschlagselektrode 3 vorgesehen ist, wobei von dieser Sammelrinne 8 aus das Öl durch eine Aus- lassöffnung 9 aus dem Elektroabscheider 1 herausgeleitet und beispielsweise in den übrigen Ölkreislauf zurückgeführt wird.

Claims

Patentansprüche:
1. Elektroabscheider zum Abscheiden von ölhaltigen Partikeln aus einem Gasstrom, mit einer Sprüh- und einer Niederschlagselektrode, wobei die Sprühelektrode einen in den Gasstrom ragenden vorderen Coronabereich und einen hinteren Niederschlagsbereich aufweist, gekennzeichnet durch eine Auslassöffnung (9) für an der Niederschlagselektrode (3) entlanglaufendes, abgeschiedenes Öl, wobei diese Auslassöffnung (9) auf Höhe des oder hinter dem Niederschlagsbereich (5) der Sprühelektrode (2) vor- gesehen ist.
2. Elektroabscheider nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Anordnung der Sprühelektrode (2) mit aufwärts weisendem Coronabereich (4), wobei oberhalb der Sprühelektrode (2) eine Kammer (7) zur Richtungsumlenkung des Gasstroms vorgesehen ist, deren Kammerwandung an die Niederschlagselektrode (3) anschließt, derart, dass an der Kammerwandung befindliches Öl an der Niederschlagselektrode (3) entlang nach unten zur Auslassöffnung (9) fließt.
3. Elektroabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Sprühelektrode (2) ein Zyklon vorgesehen ist.
4. Elektroabscheider nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Anordnung der Sprühelektrode (2) mit abwärts gerichtetem Coronabereich (4), wobei oberhalb der Sprühelektrode (2) eine Kammer (7) zur Richtungsumlenkung des Gasstroms vorgesehen ist, und wobei zwischen der Niederschlagselektrode (3) und der Kammer (7) die Ablauföffnung (9) angeordnet ist.
5. Elektroabscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (7) einen Prallkörper (10) enthält.
EP04789985A 2003-10-16 2004-10-14 Elektroabscheider mit eigenspülung Withdrawn EP1673173A1 (de)

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