EP2696999B1 - Reinigungsvorrichtung - Google Patents

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EP2696999B1
EP2696999B1 EP12715656.0A EP12715656A EP2696999B1 EP 2696999 B1 EP2696999 B1 EP 2696999B1 EP 12715656 A EP12715656 A EP 12715656A EP 2696999 B1 EP2696999 B1 EP 2696999B1
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EP
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cleaning device
contaminating particles
ionizing means
flow channel
designed
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Jochen Lorenscheit
Ingo Schulz
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B6/00—Cleaning by electrostatic means
    • 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
    • B03C3/41—Ionising-electrodes
    • 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
    • B03C3/45—Collecting-electrodes
    • B03C3/47—Collecting-electrodes flat, e.g. plates, discs, gratings
    • 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
    • B03C3/66—Applications of electricity supply techniques
    • B03C3/68—Control systems therefor
    • 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
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/10—Ionising electrode has multiple serrated ends or parts
    • 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
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/24—Details of magnetic or electrostatic separation for measuring or calculating parameters, efficiency, etc.

Definitions

  • a high voltage DC plasma may be used for cleaning when an electrostatic or electrodynamic field is generated between 2 electrodes between which the gas or medium to be cleaned flows.
  • contaminants in the medium or impurity-forming particles or molecules in the field may be ionized.
  • This so-called field ionization leaves a positively charged body of the particle or contaminant, which is directed under the influence of the ionization-inducing field and removed along the field lines from the region of ionization, or along the field lines from the place of ionization to one Cathode drifts.
  • the voltage between the electrodes and thus the resulting field strength is suitably chosen, so that approximately all particles or all contaminating particles are ionized, one can speak of a plasma in which all contaminating particles are ionized.
  • Some embodiments of the invention use, in addition to an ionization device, which can generate an electric field by means of two opposite electrodes on different sides of a flow channel, additionally an impurity sensor, which detects the degree of contamination of the medium to be cleaned.
  • a control device is also coupled to the contamination sensor, which can change an operating mode of the ionization device depending on a determined characteristic of the contaminating particles, for example the concentration or the particle size of the impurities.
  • the field strength of the ionization device can be adapted dynamically to the circumstances or to time-varying requirements.
  • sensors used to detect contaminants in the medium to be cleaned are IR sensors, laser particle sensors (air particle counter) or ultrasonic sensors.
  • IR sensors IR sensors
  • laser particle sensors air particle counter
  • ultrasonic sensors functioning according to other principles sensors can be used.
  • any sensor or device by means of which an impurity in a medium or a substance differing from a medium within the medium can be recognized as an impurity sensor.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a cleaning device for removing contaminating particles 4 from a medium or from a gas or gas mixture.
  • the gas or the contaminated medium flows along a flow channel in a flow direction 6, so that the gas or medium flowing in a flow direction 6 along the flow channel can be removed by means of the cleaning device.
  • This is not to be understood as meaning that in fact a volume flow in the flow direction has to take place in order to be able to clean a medium or to ensure the desired functionality.
  • the direction of flow 6 indicates that direction with respect to which the contaminating particles can be removed when they enter the cleaning device from the direction of flow 6. This need not necessarily be the case through a directed volumetric flow of the medium in the flow direction 6, but may also be the case, for example, for reasons of diffusion.
  • the direction of flow 6 indicates that direction in which a cleaning action takes place, so that in the flow direction 6 downstream of the cleaning device, the concentration of the contaminating particles 4 after passing through the cleaning device is lower than before the passage through the cleaning device.
  • the cleaning device comprises at least one ionization device 8, which has a pair of electrodes which oppose each other on different sides of the flow channel.
  • a pair of electrodes which oppose each other on different sides of the flow channel.
  • FIG. 1 For example, as one of the possible embodiments of the pair of electrodes, an anode 10 having a plurality of tips and a planar cathode 12 are shown.
  • the specific shape of the electrodes which the shape of the generated electric field, which may be adapted to other geometric conditions and other conditions.
  • the arrangement of cathode and anode can be reversed, ie, an application of voltage to the electrodes may be opposite to that in FIG FIG.
  • the cleaning device furthermore has a control device 20 which is coupled both to the ionization device 8 and to the contamination sensor 16 is.
  • the control device 20 is designed to vary an operating mode of the ionization device 8 as a function of the characteristic of the contaminating particles 4 determined by the contamination sensor 16. This can be done, for example, by varying the height of the voltage applied to the electrodes 10 and 12.
  • a simple further possibility of the regulation is to switch off the concentration of the contaminating particles 4, the ionization device 8, or to ensure that the ionization device 8 no longer generates an electric field when it falls below a predetermined maximum value.
  • the ionization device 20 may also be optionally coupled to the power supply 14, for example in an alternative embodiment.
  • a power consumption in the cleaning by means of a plasma or by means of an ionizing electric field is reduced. Furthermore, a reduction of the ozone emission can be achieved, as well as a reduction of the wear of the electrodes.
  • a characteristic of the contaminating particles in the medium is determined.
  • an operation mode of the ionization device is varied.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)

Description

  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung befassen sich mit einer Reinigungsvorrichtung zum Entfernen von verunreinigenden Partikeln aus einem Medium, insbesondere unter Verwendung eines elektrischen Feldes.
  • Zur Reinigung von Medien oder Gasen, wie beispielsweise Luft, existieren eine große Anzahl von Verfahren. Abseits von herkömmlichen Methoden, wie beispielsweise der Verwendung eines Filters, können Medien, wie beispielsweise strömende Gase oder dergleichen, auch mittels Plasmen, also mittels vollständig oder großteils ionisierten Gasen oder, allgemein gesprochen, durch Ionisation gereinigt werden. Zusätzlich zu der Möglichkeit, Medien bzw. strömende Gase mittels Hochstromplasmen zu reinigen, also dadurch, dass das zu reinigende Medium einer großen Menge vollständig ionisierten Gases ausgesetzt wird, besteht auch die Möglichkeit, so genannte Hochspannungs- Gleichstrom- Plasmen zu verwenden bzw. zu erzeugen, bei denen eine geringere elektrische Leistung zur Erzeugung des Plasmas erforderlich sein kann. Diese können unter Anderem in Abscheidern, Dichtungen, Filtern, Reinigern, Schabern, Signalübertragern oder weiteren maschinenbaulichen Erzeugnissen eingesetzt werden.
  • Ein Hochspannungs- Gleichstrom- Plasma kann zur Reinigung dann verwendet werden, wenn ein elektrostatisches oder elektrodynamisches Feld zwischen 2 Elektroden erzeugt wird, zwischen denen das zu reinigende Gas bzw. Medium strömt. Bei ausreichend hoher Feldstärke können Verunreinigungen in dem Medium bzw. die Verunreinigungen bildenden Partikel oder Moleküle in dem Feld ionisiert werden. Durch diese so genannte Feldionisation verbleibt ein positiv geladener Rumpf des Partikels bzw. der Verunreinigung, der unter dem Einfluss des die Ionisation hervorrufenden Feldes gerichtet und entlang der Feldlinien aus dem Bereich der Ionisation entfernt wird, bzw. entlang der Feldlinien vom Ort der Ionisation zu einer Kathode driftet. Ist die Spannung zwischen den Elektroden und damit die resultierende Feldstärke passend gewählt, sodass näherungsweise alle Partikel bzw. alle verunreinigenden Partikel ionisiert werden, kann von einem Plasma gesprochen werden, in dem sämtliche verunreinigenden Partikel ionisiert sind.
  • Die Reinigung mit einem Plasma erfordert es allgemein, hohe Felder bzw. die zur Erzeugung eines hohen Feldes erforderlichen hohen Spannungen permanent aufrecht zu erhalten, was äußerst Energieaufwändig ist. Dokument DE 296 15 980 U1 offenbart eine Vorrichtung zur elektrostatischen Abscheiden von Verunreinigungen
  • Dokument DE 100 45369 A1 offenbart eine Verfahren, beiden ein Gasstrom, der Staubteilchen enthält, über Sprühelektroden und Abscheideelektroden geleitet wird.
  • Es besteht somit die Notwendigkeit, eine Reinigungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die effizienter betrieben werden kann.
  • Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung verwenden neben einer Ionisierungseinrichtung, die mittels zweier sich auf unterschiedlichen Seiten eines Strömungskanals gegenüberliegenden Elektroden ein elektrisches Feld erzeugen kann, zusätzlich einen Verunreinigungssensor, der den Grad der Verunreinigung des zu reinigenden Mediums feststellt. Mit dem Verunreinigungssensor ist ferner eine Kontrolleinrichtung gekoppelt, die abhängig von einer ermittelten Charakteristik der verunreinigenden Partikel, beispielsweise der Konzentration oder der Partikelgröße der Verunreinigungen, einen Betriebsmodus der Ionisierungseinrichtung verändern kann. Mit anderen Worten kann bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung die Feldstärke der Ionisierungseinrichtung dynamisch an die Gegebenheiten bzw. an zeitlich schwankende Anforderungen angepasst werden.
  • Wird beispielsweise von dem Verunreinigungssensor detektiert, dass aktuell keine verunreinigenden Partikel in einem Strom von Luft bzw. einem anderen Medium enthalten sind, kann die Feldstärke reduziert werden, bzw. es kann eine Spannung an den Elektroden der Ionisierungseinrichtung reduziert werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann diese Reduzierung optional bis zum Abschalten einer Spannungsversorgung vorgenommen werden, d.h. die Kontrolleinrichtung kann in Form einer binären Steuerung arbeiten und die Spannungsversorgung wahlweise ein- oder ausschalten.
  • Dieses Vorgehen kann eine erhebliche Menge Energie zur Aufrechterhaltung des elektrischen Feldes sparen, wobei gleichzeitig eine kontinuierlich hohe Reinigungswirkung sichergestellt ist.
  • Spannungen, mit denen die Elektroden einiger Ausführungsbeispiele von Ionisierungseinrichtungen beaufschlagt werden, um eine Reinigungswirkung zu erzielen, können zwischen 1kV und 100kV, bevorzugt zwischen 3kV und 20kV, liegen.
  • Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung weisen eine Kaskade von Ionisierungseinrichtungen auf, die in der Strömungsrichtung des zu reinigenden Mediums hintereinander angeordnet sind. So kann beispielsweise ein weiteres Ausführungsbeispiel eine zweite Ionisierungseinrichtung aufweisen, welche wiederum über zwei einander gegenüberliegende Elektroden verfügt. Bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird lediglich ein nachgelagertes Element der Kaskade, also beispielsweise die zweite Ionisierungseinrichtung, mittels der Kontrolleinrichtung beeinflusst bzw. an- und ausgeschaltet. So kann der Energieverbrauch prinzipiell auf bis zur Hälfte reduziert werden, wobei eine zuverlässige Reinigungswirkung zu jedem Zeitpunkt gegeben ist.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist sowohl vor als auch nach der ersten Ionisierungseinrichtung einer Kaskade bzw. einer einzelnen Ionisierungseinrichtung ein Verunreinigungssensor angeordnet. Somit kann sowohl die Reinigungsleistung der Ionisierungseinrichtung variiert werden, bis eine vollständige Reinigung erzielt ist, als auch unschädlich die maximale Energieeinsparung erzielt werden, wenn in dem Medium für einen gewissen Zeitraum a priori keine verunreinigenden Partikel enthalten sind.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die Konzentration der verunreinigenden Partikel zwischen der ersten und der zweiten Ionisierungseinrichtung bestimmt, um zuverlässig entscheiden zu können, ob die stromabwärts gelegene zweite Ionisierungseinrichtung abgeschaltet oder mit reduzierter Leistung betrieben werden kann.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen wird nur die zweite Ionisierungseinrichtung, die stromabwärts von der ersten Ionisierungseinrichtung gelegen ist, mittels der Kontrolleinrichtung beeinflusst, so dass beispielsweise bei Unterschreiten eines vorbestimmten Maximalwerts von tolerierbaren Verunreinigungen die zweite Ionisierungseinrichtung abgeschaltet wird.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden als Sensoren zu der Detektion von Verunreinigungen in dem zu reinigenden Medium IR-Sensoren, Laserpartikelsensoren (Luftpartikelzähler) oder Ultraschallsensoren verwendet. Selbstverständlich können bei weiteren Ausführungsbeispielen auch nach anderen Prinzipien funktionierende Sensoren verwendet werden. Als Verunreinigungssensor soll insoweit jeder Sensor oder jede Vorrichtung verstanden werden, mittels derer eine Verunreinigung in einem Medium bzw. ein von einem Medium abweichender Stoff innerhalb des Mediums erkannt werden kann.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgen, bezugnehmend auf die beigefügten Figuren, näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Reinigungsvorrichtung;
    • Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Reinigungsvorrichtung mit kaskadierten Ionisierungseinrichtungen; und
    • Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben einer Reinigungsvorrichtung.
  • Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Reinigungsvorrichtung zum Entfernen von verunreinigenden Partikeln 4 aus einem Medium oder aus einem Gas bzw. Gasgemisch. Das Gas bzw. das verunreinigte Medium strömt entlang eines Strömungskanals in einer Flussrichtung 6, so dass mittels der Reinigungsvorrichtung das in einer Flussrichtung 6 entlang des Strömungskanals strömende Gas bzw. Medium entfernt werden kann. Dies ist nicht allein so zu verstehen, dass tatsächlich ein Volumenstrom in der Flussrichtung erfolgen muss, um ein Medium reinigen zu können bzw. um die gewünschte Funktionalität zu gewährleisten. Die Flussrichtung 6 gibt vielmehr diejenige Richtung an, bezüglich derer die verunreinigenden Partikel entfernt werden können, wenn sie aus der Flussrichtung 6 in die Reinigungsvorrichtung geraten. Dies muss nicht notwendigerweise durch einen gerichteten Volumenstrom des Mediums in der Flussrichtung 6 der Fall sein, sondern kann beispielsweise auch aus Gründen der Diffusion der Fall sein. Die Flussrichtung 6 gibt also allgemein gesprochen diejenige Richtung vor, in der eine Reinigungswirkung erfolgt, so dass in der Flussrichtung 6 stromabwärts von der Reinigungsvorrichtung die Konzentration der verunreinigenden Partikel 4 nach dem Durchgang durch die Reinigungsvorrichtung geringer ist als vor dem Durchgang durch die Reinigungsvorrichtung.
  • Die Reinigungsvorrichtung umfasst zumindest eine Ionisierungseinrichtung 8, welche ein Paar von Elektroden aufweist, die sich auf unterschiedlichen Seiten des Strömungskanals gegenüberliegen. In Figur 1 ist als eine der möglichen Ausführungsformen des Elektrodenpaars eine Anode 10 mit einer Mehrzahl von Spitzen sowie eine flächige Kathode 12 gezeigt. Es versteht sich von selbst, dass bei weiteren Ausführungsbeispielen die spezifische Form der Elektroden, welche die Form des erzeugten elektrischen Feldes beeinflussen kann, den möglicherweise anderen geometrischen Gegebenheiten und sonstigen Rahmenbedingungen angepasst sein kann. Insbesondere kann beispielsweise die Anordnung aus Kathode und Anode vertauscht werden, d.h. eine Beaufschlagung der Elektroden mit einer Spannung kann entgegengesetzt sein als in Figur 1, wo exemplarisch eine optionale Hochspannungsversorgung 14 mit den Elektroden 10 und 12 derart gekoppelt ist, dass die Anode 10 von den spitzen Elektroden gebildet wird. Mit anderen Worten kann die Polarität auch anders herum sein als in Figur 1 dargestellt. Zusätzlich kann auch lediglich eine einzelne Elektrode für die Anode 10 verwendet werden bzw. die Anzahl der Elektroden oder der Spitzen einer Elektrode kann beliebig gewählt werden.
  • Die Reinigungsvorrichtung enthält ferner zumindest einen Verunreinigungssensor 16, der ausgebildet ist, um eine Charakteristik, beispielsweise eine Konzentration oder eine Größe der verunreinigenden Partikel in dem Medium zu bestimmen. Wenngleich Figur 1 einen optionalen zweiten Verunreinigungssensor 18 zeigt, der in der Flussrichtung 6 nach der Ionisierungseinrichtung 8 angeordnet ist, kann bei alternativen Ausführungsbeispielen auf einen der beiden in Figur 1 dargestellten Verunreinigungssensoren 16 oder 18 verzichtet werden. Der Verunreinigungssensor 16 bzw. 18 kann die Konzentration und/oder die Größe bzw. eine andere Eigenschaft der verunreinigenden Partikel in dem Medium bestimmen. Beispielsweise kann der Verunreinigungssensor 16 ein optischer Sensor sein, der aufgrund der Intensität eines von der gegenüberliegenden Seite des Strömungskanals emittierten Lichtes bzw. aufgrund einer Intensität eines von dem Verunreinigungssensor 16 selbst ausgestrahlten und von der gegenüberliegenden Seite reflektierten Lichtes auf die Konzentration bzw. auf die Eigenschaft der verunreinigenden Partikel in dem Medium schließen kann. Andere mögliche Sensoren, die als Verunreinigungssensor verwendet werden können, sind IR-Sensoren, Laserpartikelsensoren (Luftpartikelzähler) oder Ultraschallsensoren.
  • Die Reinigungsvorrichtung weist ferner eine Kontrolleinrichtung 20 auf, die sowohl mit der Ionisierungseinrichtung 8 als auch mit dem Verunreinigungssensor 16 gekoppelt ist. Die Kontrolleinrichtung 20 ist ausgebildet, um einen Betriebsmodus der Ionisierungseinrichtung 8 abhängig von der von dem Verunreinigungssensor 16 ermittelten Charakteristik der verunreinigenden Partikel 4 zu variieren. Dies kann beispielsweise durch Variation der Höhe der an den Elektroden 10 und 12 anliegenden Spannung erfolgen. Eine einfache weitere Möglichkeit der Regelung ist, bei unterschreiten eines vorbestimmten Maximalwertes die Konzentration der verunreinigenden Partikel 4 die Ionisierungseinrichtung 8 abzuschalten bzw. dafür zu sorgen, dass die Ionisierungseinrichtung 8 kein elektrisches Feld mehr erzeugt. Zu diesem Zweck kann die die Ionisierungseinrichtung 20 beispielsweise in einem alternativen Ausführungsbeispiel auch optional mit der Spannungsversorgung 14 gekoppelt sein.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen, bei denen eine Mehrzahl von kaskadierten Ionisierungseinrichtungen verwendet wird, kann die maximale Reinigungsleistung einer Reinigungsvorrichtung erhöht werden, wenn die verunreinigenden Partikel in der Flussrichtung mehrere hintereinander angeordnete Ionisierungseinrichtungen passieren können.
  • Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel bzw. einem mögliche Anordnung einer solchen Reinigungsvorrichtung mit kaskadierten Ionisierungseinrichtungen. Figur 2 zeigt als eine mögliche Anordnung drei in der Flussrichtung 6 hintereinander angeordnet Ionisierungseinrichtungen 28a - 28c, sowie zu den Ionisierungseinrichtungen 28a -28c benachbarte Verunreinigungssensoren 26a-26d. Figur 2 zeigt eine optionale Möglichkeit der Ausgestaltung der den Anoden 30a-30c gegenüberliegenden Kathoden 32a-32c, die miteinander kurzgeschlossen sind und so eine gemeinsame Kathodenfläche bilden. Selbstverständlich sind auch hier diskrete Katoden bzw. alternative Ausgestaltungen der Kathoden 32a -32c sowie eine Umkehrung der Polarität möglich. Lediglich der Darstellbarkeit halber wird in Figur 2 auf die Darstellung einer optionalen Spannungsversorgung verzichtet.
  • Die Kontrolleinrichtung 20 ist sowohl mit den Verunreinigungssensoren 26a bis 26d als auch mit den Ionisierungseinrichtungen 28a bis 28c gekoppelt, um abhängig von der von den einzelnen Verunreinigungssensoren detektierten Konzentrationen bzw. Charakteristika der verunreinigenden Partikel die Betriebsbedingungen bzw. die Ansteuerung der Ionisierungseinrichtungen 28a bis 28c zu variieren. Dabei können einzelne der Ionisierungseinrichtungen 28a bis 28c entweder zu- oder abgeschalteten werden bzw. es kann die Versorgungsspannung einzelner Ionisierungseinrichtungen selektiv oder kollektiv variiert, d.h. erhöht oder erniedrigt werden.
  • Beispielsweise kann, wenn mittels des Verunreinigungssensor 26c kein verunreinigtes Partikel detektiert werden kann bzw. wenn die Konzentration der verunreinigenden Partikel unterhalb eines vorbestimmten Maximalwertes bleibt, die Ionisierungseinrichtung 28c abgeschalteten werden. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Steuer- bzw. Regelungsalgorithmen möglich. Durch den Einsatz der Verunreinigungssensoren 26a bis 26d bzw. einer Sensorik vor und/oder in dem Wirkbereich des Plasmas bzw. des elektrischen Feldes kann durch die Detektion beispielsweise der Größe und/oder der Anzahl des zu beeinflussenden Stoffes bzw. der verunreinigenden Partikel der dieses Plasma erzeugende Hochspannungs-Gleichstrom an- oder abgeschaltet bzw. in seiner Höhe variiert werden. Durch eine Kaskadenregelung, wie sie exemplarisch in Figur 2 dargestellt ist, ist zudem eine bedarfsabhängige Regelung unterteilt in einzelne Plasmazonen bzw. Zonen eines nicht verschwinden elektrischen Feldes realisierbar.
  • Durch Ausführungsbeispiele der Erfindung wird ein Stromverbrauch bei der Reinigung mittels eines Plasmas bzw. mittels eines eine Ionisierung verursachenden elektrischen Feldes verringert. Ferner kann eine Verringerung der Ozon-Emission erreicht werden, sowie eine Verringerung des Verschleißes der Elektroden.
  • Figur 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben einer Reinigungsvorrichtung zum Entfernen von verunreinigenden Partikeln aus einem in einer Flussrichtung entlang eines Strömungskanals strömenden Mediums, wobei die Reinigungsvorrichtung ausgebildet ist, um mittels sich auf unterschiedlichen Seiten des Strömungskanals gegenüberliegenden Elektroden ein elektrisches Feld in dem Strömungskanal zu erzeugen.
  • In einem Prüfschritt 40 wird eine Charakteristik der verunreinigenden Partikel in dem Medium bestimmt. Abhängig von der bestimmten Charakteristik wird in einem Steuer-/Regel Schritt 42 ein Betriebsmodus der Ionisierungseinrichtung variiert.
  • Obwohl bei den vorhergehenden Betrachtungen der Reinigungsvorrichtungen im Wesentlichen auf die Reinigung eines Mediums abgestellt wurde, versteht es sich von selbst, dass eine solche Reinigungsvorrichtung auch mit anderen Zielsetzungen verwendet werden kann.
  • Beispielsweise können Ausführungsbeispiele einer Reinigungsvorrichtung als Dichtung verwendet werden, indem unerwünschte Teile bzw. Partikel aus einem ein Lager oder ein zu schützendes Bauteil umgebendem Medium, wie beispielsweise Luft oder Gas, entfernt werden, so dass diese nicht in das zu schützende Bauteil gelangen können. Beispielsweise können also weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Reinigungsvorrichtung in Lagern, insbesondere Gleitlagern und Wälzlagern verwendet werden, um das Lager vor Verunreinigung und vorzeitigem Verschleiß zu schützen.
    • Bezugszeichenliste
    • 4 verunreinigende Partikel
    • 6 Flussrichtung
    • 8 Ionisierungseinrichtung
    • 10Anode
    • 12 Kathode
    • 14 Spannungsversorgung
    • 16 Verunreinigungssensor
    • 18 weiterer Verunreinigungssensor
    • 20 Kontrolleinrichtung
    • 26a - 26d Verunreinigungssensoren
    • 28a - 28c Ionisierungseinrichtungen
    • 30a - 30c Anoden
    • 32a - 32c Kathoden
    • 40 Prüfschritt
    • 42 Steuer-/Regelschritt

Claims (10)

  1. Reinigungsvorrichtung zum Entfernen von verunreinigenden Partikeln (4) aus einem in einer Flussrichtung (6) entlang eines Strömungskanals strömendem Medium, umfassend:
    eine Ionisierungseinrichtung (8), die ausgebildet ist, mittels eines sich auf unterschiedlichen Seiten des Strömungskanals gegenüberliegenden Elektrodenpaares (10, 12) ein elektrisches Feld in dem Strömungskanal zu erzeugen;
    zumindest einem Verunreinigungssensor (16), der ausgebildet ist, um eine Charakteristik der verunreinigenden Partikel in dem Medium zu bestimmen; dadurch gekennzeichnet, dass
    einer mit dem Verunreinigungssensor (16) und der Ionisierungseinrichtung (8) gekoppelten Kontrolleinrichtung (20), die ausgebildet ist, einen Betriebsmodus der Ionisierungseinrichtung (8) abhängig von der von dem Verunreinigungssensor (16) ermittelten Charakteristik der verunreinigenden Partikel (4) zu variieren.
  2. Reinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 die ferner eine zweite mit der Kontrolleinrichtung (20) gekoppelte Ionisierungseinrichtung (28b) aufweist, die ausgebildet ist, mittels eines sich auf unterschiedlichen Seiten des Strömungskanals gegenüberliegenden zweiten Elektrodenpaars ein elektrisches Feld in dem Strömungskanal zu erzeugen , wobei die zweite Ionisierungseinrichtung (28b) in der Flussrichtung (6) nach der Ionisierungseinrichtung (28a) angeordnet ist.
  3. Reinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der der Verunreinigungssensor (26a) ausgebildet ist, die Charakteristik der verunreinigenden Partikel in dem Medium in der Flussrichtung (6) vor der ersten (28a) oder der zweiten Ionisierungseinrichtung (28b) oder in der Flussrichtung (6) nach der zweiten Ionisierungseinrichtung (28b) zu bestimmen.
  4. Reinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Kontrolleinrichtung (20) ausgebildet ist, um bei Unterschreiten eines vorbestimmten Maximalwertes einer Konzentration der verunreinigenden Partikel (4) eine Betriebsspannung zwischen einer Anode und einer Kathode der Ionisierungseinrichtung (8; 28a) und /oder der zweiten Ionisierungseinrichtung (28b) zu verringern.
  5. Reinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die Kontrolleinrichtung (20) ausgebildet ist, bei Unterschreiten des vorbestimmten Maximalwertes eine Spannungsversorgung (14) für die erste und/oder die zweite Ionisierungseinrichtung (8; 28a, 28b) auszuschalten
  6. Reinigungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Verunreinigungssensor einen IR-Sensor, einen Laserpartikelsensor, einen Luftpartikelzähler oder einen Ultraschallsensor umfasst.
  7. Reinigungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:
    eine erste Spannungsquelle (14), die mit der ersten Ionisierungseinrichtung (8) derart gekoppelt ist, um zwischen der Anode und der Kathode eine elektrisches Feld zu erzeugen.
  8. Reinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der die Kathoden (32a, 32b) der ersten und der zweiten Ionisierungseinrichtungen (28a, 28b) kurzgeschlossen sind, um eine gemeinsame Kathode zu bilden.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Reinigungsvorrichtung zum Entfernen von verunreinigenden Partikeln aus einem in einer Flussrichtung (6) entlang eines Strömungskanals strömendem Medium, wobei die Reinigungsvorrichtung ausgebildet ist, um mittels sich auf unterschiedlichen Seiten des Strömungskanals gegenüberliegenden Elektroden (10, 12) ein elektrisches Feld in dem Strömungskanal zu erzeugen, durch folgende Schritten gekennzeichnet :
    bestimmen einer Charakteristik der verunreinigenden Partikel in dem Gas; und
    variieren eines Betriebsmoduses der Ionisierungseinrichtung, abhängig von der bestimmten Charakteristik der verunreinigenden Partikel.
  10. Verwendung einer Reinigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Schutz eines Lagers , insbesondere eines Wälzlagers, vor verunreinigenden Partikeln.
EP12715656.0A 2011-04-15 2012-04-11 Reinigungsvorrichtung Not-in-force EP2696999B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110007470 DE102011007470A1 (de) 2011-04-15 2011-04-15 Reinigungsvorrichtung
PCT/EP2012/056559 WO2012140069A1 (de) 2011-04-15 2012-04-11 Reinigungsvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2696999A1 EP2696999A1 (de) 2014-02-19
EP2696999B1 true EP2696999B1 (de) 2016-02-24

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ID=45992222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12715656.0A Not-in-force EP2696999B1 (de) 2011-04-15 2012-04-11 Reinigungsvorrichtung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2696999B1 (de)
DE (1) DE102011007470A1 (de)
WO (1) WO2012140069A1 (de)

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