Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Filtervorrichtung. Im Speziellen betrifft die vorliegende Offenbarung eine Elektroluftfiltervorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben der Elektroluftfiltervorrichtung.
Hintergrund und allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Es sind Filtervorrichtungen wie Elektroluftfiltervorrichtungen mit einer Ionisationsvorrichtung bzw. Ionisator zum Ionisieren von Luftpartikeln und mit einer Auffangvorrichtung bzw. Kollektor zum Abfangen von in dem Ionisator ionisierten Luftpartikeln bekannt. Zum Ionisieren von Luftpartikeln werden bei diesen Filtern in der Regel starke elektrostatische Felder bzw. hohe Spannungen eingesetzt, was insbesondere bei einer Verschmutzung des Ionisators zu elektrischen Überschlägen bzw. zur Bildung von Funkenstrecken, zu Fehlfunktionen, zu einer verminderten Abscheideleistung sowie zur Zerstörung der Elektroluftfiltervorrichtung führen kann.
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Die Überschläge können zwar grundsätzlich durch Herabsetzen der angelegten Spannung vermieden werden, jedoch kann dies zu einer Reduzierung der Ionisationseffizienz des Ionisators und im Ergebnis zu einer Verringerung der Filtrierungseffizienz der Elektroluftfiltervorrichtung führen.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2022 103 550 A1 zeigt eine Ansteuerschaltung für einen Elektroabscheider. Die Ansteuerschaltung ist hergerichtet, aus einer Niederspannung einer Gleichspannungsquelle eine Hochspannung bereitzustellen. Dabei enthält die Ansteuerschaltung einen Regelkreis, welcher hergerichtet ist, die Ausgangsleistung zu regeln, um zum Beispiel Funkenentladungen des Gleichstromplasmas zu verhindern.
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Die
US 2020/0188931 A1 zeigt ein elektrostatisches Gerät mit einer Corona-Feldelektrode zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes. Die an der Corona-Feldelektrode anliegende primäre Niederspannung wird im Massestrang gemessen, um dadurch einen Verschleiß der Corona-Feldelektrode festzustellen. Bei dem in der Offenlegungsschrift gezeigten Aufbau handelt es sich um einen primitiven einstufigen Aufbau, bei dem sämtlicher Schmutz direkt im Bereich der Corona-Feldelektrode aufgefangen wird. Ferner folgt, dass nur aufgrund der Simplizität des Aufbaus überhaupt eine Messung im Massestrang des Niederspannungsbereichs möglich ist, da keine weiteren Bauteile die auf Masse fließenden Gesamtströme beeinflussen. Dem Aufbau ist überdies nachteilig, dass er äußerst schnell verschleißt und für langlebige Industriefilter oder gar Dauereinsatz damit eher ungeeignet ist.
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Die
WO 2006/000114 A1 zeigt eine Steuerungseinheit zur Regelung der Betriebsspannung und zur Verschleisskontrolle an einer Vorrichtung für elektrostatische Partikelfilter. Dabei wird eine Corona-Stabelektrode in der Mitte längs eines Rauchgasrohres angebracht und mit Hochspannung beaufschlagt, sodass sich ein elektrostatisches Feld um die Elektrode herum bildet, die Elektrode aber auch zu schwingen beginnt. Um zu starke Schwingungen zu vermeiden aber auch ein optimales Filterergebnis zu erzielen wird mit Hilfe einer Steuerungseinheit die Frequenz und Amplitude des Wechselstromanteils, welcher durch die Schwingung der Elektrode entsteht, gemessen. Die Schwingung wird auch überwacht, um dadurch eine Verschmutzung dieser schwingenden Elektrode festzustellen.
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Eine Aufgabe der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Elektroluftfiltervorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Elektroluftfiltervorrichtung bereitzustellen, welche eine effiziente und zuverlässige Luftfilterung ermöglichen.
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In einem Teilaspekt konzentriert sich die Aufgabe der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darauf, bestehende Elektroluftfiltervorrichtungen zu verbessern, insbesondere mit einem Fokus darauf, auch im dauerhaften Betrieb eine gleichmäßige Filterleistung zu erhalten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt eine Elektroluftfiltervorrichtung zum Filtern einer durch die Elektroluftfiltervorrichtung strömenden Luft bereitgestellt.
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Die Elektroluftfiltervorrichtung umfasst einen Ionisator zum Ionisieren von Luftpartikeln in einem durch Anlegen einer von einer regelbaren elektrischen Leistungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung an den Ionisator erzeugten elektrostatischen Feld. Insbesondere kann der Ionisator im Wesentlichen in Form eines Durchflusskanals mit einer Anzahl von ersten Elektroden (Kathoden) und mit einer Anzahl von zweiten Elektroden (Anoden) ausgebildet sein. Durch das Anlegen der elektrischen Spannung an den Elektroden kann eine Potentialdifferenz zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden erzeugt werden. Zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden kann somit das elektrostatische Feld zum Ionisieren der Luftpartikel bzw. Schmutzpartikel erzeugt werden.
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In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die ersten Elektroden eine Anzahl von im Wesentlichen quer zu einer Luftstromrichtung gerichteten drahtförmigen Elektroden bzw. elektrisch leitenden Drähten, wobei die zweiten Elektroden in der Regel eine Anzahl von flächigen, von den Drähten beabstandeten im Wesentlichen planparallelen Elektroden bzw. Platten umfassen. Anstelle der Drähte als Elektroden können auch verschiedenste Formen von Spitzen eingesetzt sein.
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Mit anderen Worten ist der Ionisator gemäß der vorliegenden Anmeldung ein erstes Filterbauteil mit einer ersten oder einer Mehrzahl erster und einer zweiten oder einer Mehrzahl zweiter Elektroden, das ein erstes elektrostatisches Feld für den durchströmenden Luftstrom bereitstellt.
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Die Elektroluftfiltervorrichtung kann einen, dem Ionisator nachgeschalteten, Kollektor zum Abfangen von den in dem Ionisator ionisierten Luftpartikeln umfassen. Der Kollektor kann insbesondere ebenfalls eine Anzahl von Elektroden zum Erzeugen eines im Wesentlichen quer bzw. schräg zu einer Hauptstromrichtung der Luft gerichteten elektrostatischen Felds umfassen. Die ionisierten bzw. aufgeladenen Luftpartikel können durch das elektrostatische Feld des Kollektors abgelenkt werden, so dass der Luftstrom von solchen Partikeln befreit werden kann.
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Mit anderen Worten ist der Kollektor ein zweites Filterbauteil, welches in Strömungsrichtung hinter dem Ionisator angeordnet ist, welches eine dritte oder eine Mehrzahl dritter und eine vierte oder eine Mehrzahl vierter Elektroden umfasst und damit ein zweites elektrostatisches Feld für den durchströmenden Luftstrom bereitstellt. Die dritte und vierte Elektrode ist in der Regel jeweils plattenförmig ausgebildet. Die den Kollektor durchstreifenden Partikel wurden zuvor im Ionisator ionisiert und sind daher leicht durch das elektrostatische Feld abzulenken. Da die Elektroden des Kollektors unter anderem eine bedeutend größere Fläche als die Elektroden des Ionisators aufweisen, können dort erheblich mehr Partikel aufgefangen und somit abgeschieden werden als im Ionisator. Durch den zweiteiligen Aufbau mit Ionisator einerseits und nachgeschaltetem Kollektor andererseits kann der Ionisator längere Zeit von Schmutz freigehalten werden. Zudem kann es bedeutend einfacher sein, den Kollektor zu reinigen bzw. zu entleeren.
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Die Elektroluftfiltervorrichtung umfasst ferner eine elektrische Steuerschaltung zum Ansteuern der regelbaren elektrischen Leistungsquelle, wobei die elektrische Steuerschaltung konfiguriert ist, wenigstens einen aktuellen Leistungsparameter des Ionisators zum Ermitteln eines aktuellen Zustands des Ionisators zu erfassen bzw. zu überwachen. Der Zustand kann beispielsweise der Grad der Verschmutzung im Ionisator sein.
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Als Leistungsparameter wird in diesem Kontext ein für die elektrische Leistung relevanter und/oder die elektrische Leistung wiederspiegelnder Parameter verstanden. Als Leistungsparameter kann insbesondere elektrischer Strom, elektrische Spannung und/oder ein Produkt derselben, i.e. elektrische Leistung herangezogen werden.
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Die elektrische Steuerschaltung ist ferner konfiguriert, die elektrische Leistungsquelle wenigstens teilweise basierend auf dem erfassten wenigstens einen aktuellen Leistungsparameter nachzuregeln, so dass das elektrostatische Feld des Ionisators unter Berücksichtigung des aktuellen Verschmutzungsgrades des Ionisators angepasst werden kann.
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Insbesondere kann die elektrische Steuerschaltung konfiguriert sein, eine aufgrund einer Verschmutzung auftretende Änderung des wenigstens einen Leistungsparameters zu erfassen, um die Leistungsquelle zum Kompensieren einer Änderung der Ionisationsleistung des Ionisators anzusteuern. Aufgrund des Nachregelns der elektrischen Leistungsquelle kann insbesondere erreicht werden, dass die Elektroluftfiltervorrichtung zur Stabilisierung der Ionisationsleistung stets gemäß dem aktuellen Verschmutzungsgrad des Ionisators betrieben wird. Mit anderen Worten kann die am Ionisator angelegte Leistung an den Grad und/oder die Art der Verschmutzung angepasst bzw. nachgeregelt werden.
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Mit anderen Worten kann es wie folgt beschrieben werden. Im Ionisator befindet sich ein Ionisationsvolumen, innerhalb welchem von dem Ionisator eine elektrische Feldstärke bereitgestellt wird, die ausreicht, durch das Ionisationsvolumen fliegende Partikel zu ionisieren. Das elektrische Feld ist besonders bevorzugt derart eingestellt, dass damit die hindurchfliegenden Partikel ionisiert werden, nicht aber die Partikel auch im Ionisator eingefangen bzw. abgeschieden werden.
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Die elektrische Steuerschaltung ist konfiguriert, das im Ionisator und/oder dem Kollektor bereitgestellte Ionisationsvolumen in Ansprechen auf eine Änderung des Zustands zu regeln, insbesondere derart anzupassen, dass die für durch den Ionisator und/oder den Kollektor ein- oder hindurchfliegenden Partikel bereitgestellte Ionisationseffizienz (bzw. Einfangeffizienz im Falle des Kollektors) über die Zeit konstant bleibt. Die Regelung des Ionisationsvolumens erfolgt typischerweise über die Änderung der angelegten Spannung, ggf. auch der fließenden Stromstärke. Die Regelung des Ionisationsvolumens kann auch durch die Änderung des Plattenabstands x bzw. y erfolgen (vgl. Fig. 2). Unter der Regelung des Ionisationsvolumens wird also zumeist eine Änderung der bereitgestellten elektrostatischen Feldeigenschaften wie insbesondere der Feldstärke verstanden.
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Der wenigstens eine aktuelle Leistungsparameter des Ionisators und/oder des Kollektors kann einen aktuell durch den Ionisator und/oder den Kollektor fließenden elektrischen Strom umfassen. Insbesondere kann die elektrische Steuerschaltung zum Erfassen des durch den Ionisator und/oder den Kollektor strömenden Stroms ausgebildet sein. Insbesondere bei einer vorgegebenen Ausgangsspannung der Leistungsquelle bzw. an dem Ionisator und/oder dem Kollektor angelegten Spannung ermöglicht der durch den Ionisator und/oder dem Kollektor fließende Strom, Rückschlüsse über einen aktuellen Verschmutzungszustand des Ionisators und/oder des Kollektors zu ziehen. Sinkt beispielsweise der Stromfluss zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden des Ionisators, oder zwischen den dritten und den vierten Elektroden des Kollektors, so kann dies als Indikator einer Verschmutzung des Ionisators und/oder des Kollektors durch elektrisch nichtleitende bzw. isolierende Schmutzpartikel dienen. Steigt hingegen der Stromfluss zwischen den ersten Elektroden (Drähten) und zweiten Elektroden (Platten) des Ionisators, oder zwischen den dritten und den vierten Elektroden des Kollektors, insbesondere bei einer konstanten Spannung, so kann daraus auf eine Verschmutzung des Ionisators und/oder des Kollektors mit elektrisch leitenden Partikeln zurückgeschlossen werden.
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Die elektrische Steuerschaltung kann konfiguriert sein, eine Ausgangsspannung der elektrischen Leistungsquelle zu verringern, wenn ein auf eine Verschmutzung des Ionisators und/oder des Kollektors mit elektrisch leitenden Partikeln hinweisender Anstieg des wenigstens einen Leistungsparameters erfasst wird. Insbesondere kann die Ausgangsspannung der elektrischen Leistungsquelle bzw. die an den Ionisator und/oder den Kollektor angelegte Spannung heruntergeregelt werden, wenn beispielsweise ein ansteigender Stromfluss festgestellt wird. Die Detektion der Leistungs- bzw. Stromzunahme kann insbesondere detektiert und ggf. durch eine entsprechende Senkung der Spannung korrigiert werden, bevor es zu einem Überschlag kommt, wodurch das Auftreten von Überschlägen in dem Ionisator und/oder dem Kollektor verhindert werden kann.
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Die elektrische Steuerschaltung kann konfiguriert sein, die Ausgangsspannung der elektrischen Leistungsquelle bei einer im Wesentlichen gleichbleibenden elektrischen Leistung zu verringern. Insbesondere kann die an dem Ionisator und/oder dem Kollektor angelegte Spannung so angepasst werden, dass das Risiko von Überschlägen verringert wird, ohne dabei die Ionisationsleistung des Ionisators und/oder die Einfangleistung des Kollektors reduzieren zu müssen. Denn die Leistung würde sich im Falle der Verschmutzung des Ionisators und/oder des Kollektors mit elektrisch leitenden Partikeln messbar erhöhen, was wiederum durch Senkung der Spannung korrigiert werden kann.
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Die elektrische Steuerschaltung kann konfiguriert sein, eine Ausgangsspannung der elektrischen Leistungsquelle zu erhöhen, wenn ein auf eine Verschmutzung des Ionisators und/oder des Kollektors mit elektrisch nichtleitenden Partikeln hinweisender Abfall des wenigstens einen Leistungsparameters erfasst wird. Insbesondere kann der Ionisator-Strom auf einen voreingestellten und/oder gewünschten Sollwert erhöht werden. Auf diese Weise kann insbesondere ein auf die Verschmutzung des Ionisators und/oder des Kollektors zurückzuführender Leistungsabfall kompensiert werden.
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In einigen Ausführungsbeispielen wird beim Nachregeln der elektrischen Leistungsquelle eine elektrische Leistung des Ionisators und/oder des Kollektors als Kontroll- bzw. Regelparameter herangezogen. Insbesondere kann die elektrische Leistungsquelle so nachgeregelt werden, dass die elektrische Leistung des Ionisators und/oder des Kollektors im Wesentlichen konstant bleibt. Dieser Regelung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die elektrische Leistung des Ionisators und/oder des Kollektors als Indikator der Verschmutzung des Ionisators bzw. Ionisator-Elektroden und/oder des Kollektors bzw. der Kollektor-Elektroden herangezogen werden kann.
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Werden beispielsweise die Platten des Ionisators und/oder des Kollektors mit nichtleitenden Partikeln verschmutzt, so kann dies zur Senkung des Stromflusses und einer geringeren Ionisierungsleistung führen. Denn auch wenn das Drahtpotential bzw. die an den Ionisator und/oder dem Kollektor angelegte Spannung konstant bleibt, kann eine elektrisch isolierende Verschmutzung der Platten, oder aber der Drähte bzw. der Spitzen, das elektrostatische Feld in dem Ionisator und/oder dem Kollektor erheblich beeinflussen. Beispielsweise kann eine auf der Oberfläche einer isolierenden Schmutzschicht, bedingt ggf. durch eine dort auftretende Polarisation, angesammelte elektrische Ladung zu einer Verringerung der elektrischen Feldstärke um die Drähte herum bzw. im Drahtbereich führen. Neben der Stromleistung nimmt dabei auch die Ionisationsleistung ab, insbesondere wenn die Ionisatorspannung konstant bleibt. Durch die Überwachung und Regelung der elektrischen Leistung des Ionisators und/oder des Kollektors kann somit die Ionisationsleistung und als Ergebnis die Filterleistung insgesamt in einem optimalen Bereich gehalten bzw. stabilisiert werden.
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Besonders bevorzugt ist dabei, dass sowohl die elektrische Leistung des Ionisators als auch die elektrische Leistung des Kollektors nachgeführt bzw. geregelt werden kann. Weiter bevorzugt ist, sowohl beide Leistungsparameter (Strom und Spannung) des Ionisators zu überwachen als auch, und ggf. getrennt vom Ionisator, die Leistungsparameter (Strom und Spannung) des Kollektors zu überwachen. Somit kann sowohl auf eine Verschmutzung des Ionisators als auch auf eine Verschmutzung des Kollektors entsprechend reagiert werden, insbesondere um Überschläge zu verhindern bzw. die Filtereffizienz zu optimieren.
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Schließlich ist es möglich, und bei optimaler Auslegung der Filterkomponenten auch erwünscht, dass mit Anfüllen des Kollektors mit Partikeln das elektrostatische Kollektorfeld verändert wird, lange bevor das elektrostatische Anregungsfeld des Ionisators verändert wird. Auch in diesem Fall kann mit der Steuerung entsprechend nachgeregelt werden und das Kollektorfeld kann erhöht werden.
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Als kritisch hat sich dabei auch der Einfang von leitfähigen Partikeln im Kollektor herausgestellt, wie es in der metallbearbeitenden Industrie häufig der Fall ist. Dann nämlich hat es sich herausgestellt, dass in der Regel der Ionisator kaum betroffen ist und kaum verschmutzt, allerdings die Leitfähigkeit der Kollektorelektroden maßgeblich zunimmt, wodurch Überschläge im Kollektor begünstigt werden. Gerade in diesem Fall hat sich die gleichzeitige Messung und Regelung sowohl der Leistungsparameter des Ionisators als auch der Leistungsparameter des Kollektors als wertvoll gezeigt.
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In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Elektroluftfiltervorrichtung eine Ausgabevorrichtung bzw. Anzeigevorrichtung, zum Ausgeben bzw. Anzeigen eines aktuellen Wertes des wenigstens einen Leistungsparameters des Ionisators und/oder des Kollektors. Alternativ oder kumulativ zeigt die Ausgabe- oder Anzeigevorrichtung ein Signal, beispielsweise mittels einer gelben und/oder roten Leuchteinrichtung. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Ausgabe- oder Anzeigevorrichtung bevorzugt um einen Statusanzeiger. Anhand des Statusanzeigers oder des ausgegebenen Wertes des wenigstens einen Leistungsparameters kann insbesondere Wartungsbedarf (oder auch Reinigungsbedarf) der Elektroluftfiltervorrichtung ermittelt oder angezeigt werden, um ggf. entsprechende Wartungsarbeiten vorzunehmen.
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Nach einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer Elektroluftfiltervorrichtung nach dem ersten Aspekt bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Erzeugen eines elektrostatischen Feldes in dem Ionisator durch Anlegen einer von einer regelbaren elektrischen Leistungsquelle erzeugten elektrischen Spannung an den Ionisator bzw. an Ionisator-Elektroden.
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Das Verfahren umfasst ferner Erfassen wenigstens eines aktuellen Leistungsparameters des Ionisators und/oder des Kollektors zum Ermitteln eines aktuellen Zustands des Ionisators und/oder des Kollektors und Nachregeln der wenigstens einen elektrischen Leistungsquelle wenigstens teilweise basierend auf dem wenigstens einen aktuellen Leistungsparameter, so dass das elektrostatische Feld des Ionisators und/oder des Kollektors unter Berücksichtigung des aktuellen Zustands, insbesondere des Verschmutzungsgrades, des Ionisators und/oder des Kollektors angepasst werden kann. Durch das Nachregeln der elektrischen Leistungsquelle kann insbesondere erreicht werden, dass der Betrieb der Elektroluftfiltervorrichtung stets optimal auf den aktuellen Verschmutzungsgrad des Ionisators und/oder des Kollektors abgestimmt ist.
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Das Anlegen der Spannung an den Ionisator und/oder an den Kollektor kann Anlegen einer Initialspannung unterhalb eines Spannungsschwellwerts umfassen. Insbesondere kann die Initialspannung bzw. der Spannungsschwellwert dicht an einer Überschlagschwelle, insbesondere gerade so hoch gewählt werden, dass keine Überschläge zwischen den Elektroden bzw. zwischen den Drähten und den Platten des Ionisators und/oder des Kollektors auftreten. Eine solche Initialspannung kann insbesondere dann gewählt werden, wenn mit einer Verschmutzung mit überwiegend elektrisch leitenden Schmutzpartikeln zu rechnen ist.
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In einigen Ausführungsbeispielen wird der Spannungsschwellwert so eingestellt, dass dieser unterhalb einer Überschlagsschwelle "mit Reserve" liegt. Bei Bedarf kann dann die Spannung erhöht werden kann. Somit kann ggf. die Ionisationsleistung durch Erhöhung der Spannung stabilisiert werden, ohne dabei die Überschlagsschwelle zu erreichen. Insbesondere wird dieser Betriebsmodus dann bevorzugt, wenn mit einer Verschmutzung mit elektrisch nichtleitenden Schmutzpartikeln zu rechnen ist.
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Das Anlegen der Spannung an den Ionisator kann Einprägen einer Initialleistung unterhalb eines Leistungsschwellwerts umfassen. Insbesondere kann die Initialleistung bzw. Eingangsleistung (Produkt aus Initialstrom und Initialspannung) niedriger als eine Maximalleistung bzw. maximal mögliche Leistung der elektrischen Leistungsquelle gewählt werden. Die Leistungsquelle hat somit Leistungsreserven, so dass bei Bedarf, insbesondere bei etwaigen Abweichungen der aktuellen Leistung von einer Nominalleistung in eine oder andere Richtung, die Leistung dynamisch angepasst werden kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
Kurzbeschreibung der Figuren:
Es zeigt:
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- Fig. 1
- schematische perspektivische Ansicht einer Elektroluftfiltervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel im Betrieb,
- Fig. 2
- schematische elektrische Schaltung zum Betreiben einer Elektroluftfiltervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
- Fig. 3
- ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Elektroluftfiltervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung:
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Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Elektroluftfiltervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel im Betrieb. Die Elektroluftfiltervorrichtung 1 ist zum Filtern einer durch die Elektroluftfiltervorrichtung 1 strömenden Luft ausgebildet. Die Luftströmung durch die Elektroluftfiltervorrichtung 1 wird in Fig. 1 mittels breiter Pfeile 7, 17 veranschaulicht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Elektroluftfiltervorrichtung 1 einen Ionisator 2 zum Ionisieren von Luftpartikeln 3 bzw. von in der Luft befindenden Schmutzpartikeln sowie einen dem Ionisator 2 nachgeschalteten Kollektor 4 zum Abfangen der in dem Ionisator ionisierten Luftpartikeln 5. Die Elektroluftfiltervorrichtung 1 umfasst ferner einen dem Ionisator 2 vorgeschalteten Vorfilter 6 zum Vorfiltern einer in die Elektroluftfiltervorrichtung 1 einströmenden Luft 7 sowie einen dem Kollektor 4 nachgeschalteten Endfilter 8 zum Nachfiltern einer von dem Kollektor 4 ausströmenden Luft 9.
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Der Ionisator 2 umfasst eine Anzahl von ersten Elektroden 10 in Form von parallelen, quer zu der Luftströmung ausgerichteten, elektrisch leitenden Drähten sowie eine Anzahl von zweiten Elektroden 11 in Form von voneinander beabstandeten, elektrisch leitenden Platten mit parallel zu der Luftströmung liegenden Plattenebenen. Der Kollektor 4 umfasst eine Anzahl von ersten Elektroden 12 und eine Anzahl von zweiten Elektroden 13, wobei die Elektroden 12, 13 des Kollektors 4 als Kondensatorplatten mit einer zu der Luftströmung parallel ausgerichteten Plattenebene ausgebildet sind.
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Im Betrieb der Elektroluftfiltervorrichtung 1 wird eine Ionisatorspannung bzw. Spannung zwischen den ersten Elektroden 10 und den zweiten Elektroden 11 sowie eine Kollektorspannung bzw.
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Spannung zwischen den ersten Elektroden 12 und den zweiten Elektroden 13 des Kollektors 4 angelegt. Die Ionisatorspannung und die Kollektorspannung können beispielsweise von wenigstens einer Spannungs- bzw. elektrischen Leistungsquelle bereitgestellt sein, welche als Teil der Elektroluftfiltervorrichtung 1 ausgebildet sein kann.
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Die einströmende Luft 7 bzw. die zu filtrierende Luft wird durch den Vorfilter 6 vorgefiltert, so dass in den Ionisator 3 eine bereits grob vorgefilterte Luft 14 gelangt. In dem elektrostatischen Feld des Ionisators 2 kann es zu einer Ionisation von Luftpartikeln 3 kommen, welche von dem Vorfilter 6 nicht aufgefangen worden sind. Die drahtförmigen ersten Elektroden 10 des Ionisators 3 stellen eine hohe Feldstärke zur Ionisation von Luftpartikeln 3 bereit, die sich in erster Näherung homogen zwischen den ersten und zweiten Elektroden 10, 11 einstellt. Der Wirkungsquerschnitt zur Ionisation von durchfliegenden Luftpartikeln 3 ist somit in erster Näherung homogen gleich verteilt über das vom Ionisator 3 umfasste Luftvolumen bzw. Ionisationsvolumen. Wenigstens ein Teil der Luftpartikel 3 wird im Ionisator 3 ausreichend ionisiert, so dass die Partikel 3 im nachgeschalteten Kollektor 4 abgefangen werden können. Eine beim Durchflug durch den Ionisator 2 ionisierte Luft 15 bzw. Luft mit erhöhter Dichte von ionisierten Partikeln 5 gelangt somit in den stromabwärts des Ionisators 2 angeordneten Kollektor 4.
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Die (ausreichend) ionisierten Partikel 5 werden in dem elektrostatischen Feld des Kollektors 4 abgelenkt und abgeschieden. Die Ablenkung der ionisierten Partikel 5 in dem Kollektor 4 wird in Fig. 1 durch gekrümmte Trajektorien der ionisierten Partikeln 5 symbolisiert. Die abgelenkten ionisierten Partikel 5 können insbesondere an den Elektroden 12, 13 des Kollektors 4 als Schmutz abgeschieden werden. Der in dem Kollektor abgeschiedene Schmutz 16 wird in Fig. 1 symbolisch als von dem Kollektor 4 herabfallende Tropfen dargestellt.
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Die aus dem Kollektor 4 ausströmende Luft 9 kann je nach Einsatzumfeld einer weiteren Filterung, insbesondere einer Feinfilterung durch den Endfilter 8, unterzogen werden. Insbesondere kann der Endfilter 8 als im Vergleich zu dem Vorfilter 4 feinmaschiger, beispielsweise als Nanofilter, ausgebildet sein. Im Ergebnis wird die in die Elektroluftfiltervorrichtung 1 einströmende Luft dreifach gefiltert, insbesondere grobmaschig in dem Vorfilter 6, elektrostatisch in dem Ionisator und Kollektor sowie feinmaschig in dem Endfilter 8, so dass aus der Elektroluftfiltervorrichtung 1 eine dreifach gereinigte saubere Luft 17 ausströmt.
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Die Aufteilung der elektrostatischen Filtereinrichtung in Ionisator 2 und Kollektor 4 schützt den Ionisator 2 vor übermäßigem Verschleiß bzw. Verschmutzung, da die Partikel 3, 5 nicht im Ionisator 2 abgeschieden werden, sondern dort lediglich insoweit ausreichend ionisiert werden, dass diese im Kollektor 4 eingefangen werden können. Somit kann der Ionisator 2 hinsichtlich der Anregung optimiert werden ohne Rücksicht auf die (spätere) Abscheidung der Partikel 3, 5 im Kollektor. Dank des zweiteiligen Aufbaus verschmutzt der Ionisator 2 bedeutend weniger. Allerdings hat es sich im Rahmen der vorliegenden Beschreibung als vorteilhaft gezeigt, die Verschmutzung des Kollektors 4 zu erfassen.
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Fig. 2 zeigt schematisch eine elektrische Schaltung zum Betreiben einer Elektroluftfiltervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, in der zur besseren Verdeutlichung auch der Ionisator 2 und der Kollektor 4 schematisch eingezeichnet sind. Die Schaltung 20 umfasst eine elektrische Leistungsquelle 21, wobei die elektrische Leistungsquelle 21 in diesem Beispiel sowohl an den Ionisator zum Erzeugen des elektrostatischen Feldes des Ionisators 2 wie auch an den Kollektor 4 zum Erzeugen des elektrostatischen Felds des Kollektors 4 angeschlossen ist. Mit anderen Worten teilen sich Ionisator 2 und Kollektor 4 eine gemeinsame Leistungsquelle 21, so dass die Leistungsquelle 21 sowohl das Ionisationsfeld im Ionisator 2 als auch das Kollektorfeld im Kollektor 4 bereitstellt.
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Beispielsweise kann der Kollektor 4 mit dem halben Potential des Ionisators 2 betrieben werden.
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In einem Beispiel können an den Ionisator 2 12 kV angelegt sein und an den Kollektor 4 6 kV, wobei die angelegte Spannung u.A. vom Plattenabstand y und/oder vom Zustand des Ionisators 2 - also typischerweise dem Verschmutzungsgrad oder einer Beschädigung des Ionisators 2 und/oder des Kollektors - abhängt.
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Die Elektroden 10, 11 des Ionisators 2 und die Elektroden 12, 13 des Kollektors 4 sind in Fig. 2 ebenfalls schematisch dargestellt, wobei der Fachmann aus der dargestellten Form des Plattenkondensators als Kollektor 4 wie auch aus den dargestellten Drähten 10 und Ableitungsplatten 11 unmittelbar, jedenfalls aber in Zusammenschau mit der Fig. 1 , die eine Funktionsskizze zeigt, auch eine mögliche jeweilige Bauform erkennt. Die drahtförmigen Elektroden sind dabei mit einer Raute gekennzeichnet und die plattenförmigen Elektroden als Linien dargestellt. Zum Erzeugen des elektrostatischen Felds des Ionisators 2 wird mittels der elektrischen Leistungsquelle 21 eine Hochspannung zwischen den Elektroden 10, 11 des Ionisators 2 bereitgestellt. Zum Erzeugen des elektrostatischen Feldes des Kollektors 4 wird wiederum mittels der elektrischen Leistungsquelle 21 eine Hochspannung an den Elektroden 12, 13 des Kollektors 4 bereitgestellt.
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Die Schaltung könnte auch zwei getrennte Leistungsquellen 21 umfassen, wobei eine Leistungsquelle 21 den Ionisator 2 versorgt und die andere Leistungsquelle 21 den Kollektor 4 getrennt versorgt. Ein Vorteil von zwei getrennten Leistungsquellen 21 liegt darin, dass bei Verschmutzung des Kollektors 4 - aber nicht des Ionisators 2 - nur das Kollektorfeld verändert werden müsste, wohingegen bei der Auslegung als gemeinsame Leistungsquelle 21 die beiden Felder in der Regel gemeinsam verändert werden. Die in diesem Beispiel eingesetzte gemeinsame Leistungsquelle 21 sorgt allerdings für eine Kostenreduzierung bei in der Praxis im Wesentlichen gleicher Funktionalität. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Einschränkung kaum signifikant die Filterleistung reduziert.
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Die Schaltung 20 umfasst ferner ein Stromstärkenmessgerät 23 zum Erfassen der durch den Ionisator 2 fließenden Stromstärke, ein Stromstärkenmessgerät 24 für die durch den Kollektor 4 fließende Stromstärke, ein Spannungsmessgerät 22 zum Erfassen der an den Ionisator 2 angelegten Spannung sowie ein Spannungsmessgerät 25 für die Erfassung der an den Kollektor 4 angelegten Spannung. Die Stromstärkenmessung wie auch die Spannungsmessung mit den Messstellen 22, 23, 24, 25 findet im Hochspannungspfad statt. Durch die Messung im Hochspannungspfad kann eine möglichst unabhängige Messung der jeweiligen Parameter erreicht werden, so dass sich die Messergebnisse nicht gegenseitig beeinflussen.
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Für den einfachsten Fall der Erfindung wäre es prinzipiell möglich, die Schaltung nur mit dem Spannungsmessgerät 22 auszurüsten. Bevorzugt wird zumindest die Ausrüstung mit den Messgeräten 22 und 23. Mit der Überwachung aller separater Parameter über die Messgeräte 22, 23, 24 und 25 kann aber eine noch weitergehende Funktionalität bereitgestellt sein, wobei nämlich insbesondere sowohl die Verschmutzung des Kollektors 4 als auch des Ionisators 2 erfasst werden kann.
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Die elektrische Leistungsquelle 21 kann insbesondere als regelbare bzw. einstellbare elektrische Leistungsquelle ausgebildet sein. Insbesondere kann die Leistungsquelle 21 als Spannungsquelle zum Ausgeben einer einstellbaren Spannung, als Stromquelle zum Einprägen eines einstellbaren Stromes und/oder als Leistungsquelle zum Einprägen einer einstellbaren elektrischen Leistung ausgebildet sein. Insbesondere kann die elektrische Leistungsquelle ausgebildet sein, von einer Steuereinheit 27, insbesondere über einen Spannungsregler 26 gesteuert zu werden, das heißt, einerseits die mit dem Spannungsquelle 21 abzugebende Spannung zu regeln und andererseits im Falle einer plötzlichen Zustandsänderung eine Sicherheitsfunktion zu aktivieren, wie das Abschalten der Spannungsquelle 21. Insbesondere kann die Steuerschaltung 20 die Steuereinheit 27 zum Ansteuern der Leistungsquelle 21 umfassen. Die Steuereinheit 27 kann insbesondere einen Prozessor sowie eine Speichereinheit zum Speichern von Daten und Maschinenlesbaren Anweisungen für den Prozessor sowie eine Schnittstelle umfassen. Die Schnittstelle kann ausgebildet sein, aktuelle Messwerte der Stromstärkemessgeräte 23, 24 und/oder der Spannungsmessgeräte 22, 25 zu empfangen bzw. zu verarbeiten. Die Schnittstelle kann ferner ausgebildet sein, Steuersignale zum Ansteuern der elektrischen Leistungsquelle 21 auszugeben, insbesondere an oder mittels des Spannungsreglers 26, der auch in der Steuereinheit 27 intern verbaut sein kann. Die Schnittstelle der Steuereinheit 27 kann auch ausgebildet sein, mit einer Benutzerschnittstelle 29, z.Bsp. über Touchbildschirm oder Tastatur, zum Empfangen von Benutzereingaben bzw. -befehlen verbunden zu sein. Außerdem ist es besonders relevant, wenn eine Anzeigevorrichtung 28, wie eine Warnlampe, eine digitale Übertragung oder ein Filterstatusanzeiger, zum Ausgeben von für den Betrieb der Elektroluftfiltervorrichtung relevanten Informationen vorgesehen ist.
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Die Steuereinheit 27 kann insbesondere durch Speichern von Daten und maschinenlesbaren Anweisungen konfigurierbar sein. Insbesondere kann die Steuereinheit konfiguriert sein, aktuelle Messwerte von Strommessgeräten 23, 24 und/oder Spannungsmessgeräten 22, 25 zu empfangen, und die elektrische Leistungsquelle 21 wenigstens teilweise basierend auf den empfangenen aktuellen Werten zu regeln. Insbesondere kann die Steuereinheit 27 konfiguriert sein, empfangene Messwerte auszuwerten und anhand der empfangenen Messwerte einen aktuellen Verschmutzungsgrad des Ionisators 2 zu ermitteln. Die Steuereinheit 27 kann ferner konfiguriert sein, die elektrische Leistungsquelle 21 derart zu regeln, so dass das elektrische Feld des Ionisators 2 unter Berücksichtigung des aktuellen Verschmutzungsgrades des Ionisators 2 angepasst werden kann.
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Mit Fig. 2 soll ferner eine weitere wesentliche Weiterentwicklung illustriert werden, die mit der vorliegenden Beschreibung ermöglicht ist. So sind Elektrodenabstände x bzw. Abstände zwischen den ersten Elektroden 12 und den zweiten Elektroden 13 des Kollektors 4 und die Elektrodenabstände y bzw. Abstände zwischen den ersten Elektroden 10 und den zweiten Elektroden 11 des Ionisators 2 symbolisch angegeben. Dadurch soll insbesondere die wichtige Rolle der Elektrodengeometrie bzw. der Elektrodenabstände in Formung des elektrostatischen Feldes in dem Kollektor 4 bzw. in dem Ionisator 2 unterstrichen werden. Die möglichen Abstände x, y der Elektroden 10, 11, 12, 13 sind im Wesentlichen von der angelegten Spannung abhängig. Die vorliegende Weiterentwicklung ermöglicht es, den Elektrodenabstand 10 -> 11 (y) und/oder den Elektrodenabstand 12 -> 13 (x) zu optimieren, d.h. zu verringern. Beispielsweise kann dank der regelbaren Spannungsquelle 21 die Spannung nicht auf einen festen "Maximalwert" vorgegeben sein, sondern ein Spannungswert ausgegeben werden, der nicht der maximal möglichen Ausgabespannung der Quelle 21 entspricht. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Schaltung 20, Leistungsreserven vorzuhalten. Solche Leistungsreserven können abgerufen werden, wenn es zu einer Zustandsänderung insbesondere im Ionisator 2 und/oder dem Kollektor 4 kommt, also beispielsweise einer schleichend steigenden Verschmutzung der Elektroden 10, 11, 12, 13 über die Filtereinsatzdauer. Die Filterstandzeit kann damit erheblich erhöht werden, aber auch die Filtrierungseffizienz über die Filtereinsatzdauer konstant(er) gehalten werden.
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Wenn nun die Spannungsquelle 21 eine konstante Spannung an die nachgeordnete Schaltung ausgibt und der Ionisator 2 und/oder der Kollektor 4 nach und nach mit nichtleitenden Partikeln verschmutzt, wird die abgegebene Leistung sinken, was mittels des im Strompfad des Ionisators 2 angeordneten Stromstärkemessgeräts 23 bzw. des im Strompfad des Kollektors 4 angeordneten Stromstärkemessgerät 25 festgestellt werden kann. Da eine sinkende Leistung auf eine Verschmutzung durch nichtleitende Partikel hinweist, kann die Steuerung 27 in Ansprechen auf den Messwert aus dem Stromstärkemessgerät 23, 25 die mit der Quelle 21 abgegebene Spannung gefahrlos erhöhen. Schließlich können Elektroden 10, 11, 12, 13, wie insbesondere die plattenförmigen Elektroden 13, mit einer nichtleitenden Schicht bedeckt sein, so dass auch bei Erhöhung der Spannung nicht mit Überschlägen (Blitzen) zwischen den Elektroden 10, 11 bzw. 12, 13 zu rechnen ist. Bei Erreichen oder Überschreitung eines entsprechenden Schwellwerts (typischerweise Spannung oder Stromstärke), kann eine Informationsausgabe über eine Anzeigeeinrichtung 28 erfolgen, beispielsweise eine Betriebslampe.
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Wenn hingegen bei gleicher Ausgangslage die Leistung steigt, was ebenfalls messbar ist über die Stromstärke aus dem Messgerät 23, 25 so kann die Steuerung 27 in Ansprechen auf den Messwert die mit der Quelle 21 abgegebene Spannung senken, beispielsweise mit dem Ziel, die von der Quelle 21 abgegebene Leistung konstant zu halten. Eine allmählich steigende Leistungsaufnahme ist ein Hinweis auf eine Verschmutzung des Ionisators 2 und/oder des Kollektors 4 mit leitenden Partikeln. Bei Unterschreitung eines entsprechenden Schwellwerts kann ebenfalls eine Informationsausgabe über eine Anzeigeeinrichtung 28 wie eine Betriebslampe erfolgen.
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Ferner können aus der Schaltung 20 neben dem Verschmutzungsgrad auch weitere Zustandsinformationen erhalten werden. Wenn beispielsweise ein plötzlicher und deutlicher Anstieg oder Abfall in der vom Ionisator 2 aufgenommen Leistung gemessen wird, so kann das ein Hinweis auf einen Defekt sein. Auch dies kann über die Anzeigeeinrichtung 28 ausgegeben werden, und ferner auch die Leistungsabgabe aus der Quelle 21 gestoppt werden. Somit kann die Schaltung 20 auch eine Sicherheitsfunktion übernehmen.
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Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Elektroluftfiltervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 100 kann insbesondere mittels der Elektroluftfiltervorrichtung 1 gemäß Fig. 1 bzw. mittels der Schaltung 20 der Fig. 2 durchgeführt werden. Gemäß dem Verfahren 100 wird in einem Verfahrensschritt 110 in dem Ionisator 2 ein elektrostatisches Feld erzeugt. Dies kann insbesondere durch Anlegen einer von der regelbaren elektrischen Leistungsquelle 21 bereitgestellten Spannung an den Ionisator bzw. an dessen Elektroden 10, 11 erfolgen.
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Das Verfahrensschritt 110 kann mit Schritt 115 auch Erzeugen eines elektrostatischen Feldes in dem Kollektor 4 umfassen. Insbesondere können die elektrostatischen Felder in dem Ionisator 2 und in dem Kollektor 4 im Wesentlichen gleichzeitig mittels einer gemeinsamen elektrischen Leistungsquelle erzeugt werden, vgl. Fig. 2 oben. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, das Kollektorfeld mit einer getrennten, dezidierten Leistungsquelle bereitzustellen.
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In einem Verfahrensschritt 120 wird wenigstens ein aktueller Leistungsparameter des Ionisators 2 und/oder des Kollektors 4 erfasst.
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Das Verfahren 100 umfasst ferner Nachregeln 130 der Leistungsquelle wenigstens teilweise basierend auf dem wenigstens einen aktuellen Leistungsparameter. Durch das Nachregeln der Leistungsquelle kann insbesondere das in dem Ionisator 2 erzeugte elektrostatische Ionisatorfeld und/oder das Kollektorfeld gemäß einem aktuellen Verschmutzungsgrad des Ionisators 2 und/oder des Kollektors 4 angepasst bzw. modifiziert werden.
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In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren 100 Auswerten des wenigstens einen Leistungsparameters, insbesondere mittels einer Steuereinheit bzw. Steuer- und Auswerteeinheit. Das Nachregeln kann insbesondere automatisch, mittels eines Regelkreises, und/oder mittels der Steuereinheit nach dem Auswerten des wenigstens einen Leistungsparameters erfolgen.
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Das Anlegen der Spannung an den Ionisator 2 in dem Verfahrensschritt 110 und/oder des Kollektorfelds in dem Verfahrensschritt 115 kann Anlegen einer Initialspannung unterhalb eines Spannungsschwellwerts, insbesondere unterhalb einer Überschlagschwelle umfassen. Der Spannungsschwellwert kann insbesondere so gewählt werden, dass eine Spannungsreserve vorhanden ist, um ggf. die Spannung bei Bedarf erhöhen zu können. Je nach Ausführung, insbesondere Elektrodenabstand, kann die Initialspannung etwa 11 kV betragen. Dies bietet einen Spannungsspielraum, wenn die maximale Spannung aufgrund der Spannungsgrenzen von elektro-mechanischen Komponenten, wie Relais oder Isolatoren, beispielsweise auf 13 kV begrenzt ist.
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In einigen Ausführungsbeispielen kann das Anlegen der Spannung an den Ionisator 2 in dem Verfahrensschritt 110 und/oder der Spannung an den Kollektor 4 Einprägen einer Initialleistung umfassen. Insbesondere kann das Anlegen der Initialspannung unter kontrollierter Leistung erfolgen, so dass die eingeprägte elektrische Leistung auf einen Sollwert unterhalb eines Leistungsschellwerts eingestellt wird. Der Leistungsschwellwert kann insbesondere so gewählt werden, dass eine Leistungsreserve vorhanden ist, um ggf. die Leistung bei Bedarf erhöhen zu können. Je nach Ausführung, insbesondere Elektrodenabstand und Spannung, kann die Initialleistung etwa 18 W, beispielsweise mit einem Strom von 1.600 µA bei 11 kV, betragen.
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Im Folgenden soll nochmal der wesentliche Fortschritt zusammengefasst werden, der mit der vorliegenden Beschreibung erreicht werden kann. Durch das Erfassen bzw. Überwachen der Leistungsparameter und das Nachregeln der Leistungsquelle 21 kann insbesondere die Performance und Zuverlässigkeit des Ionisators 2 und/oder des Kollektors 4 und dadurch auch der Elektroluftfiltervorrichtung 1 insgesamt verbessert werden. Wird beispielsweise ein ansteigender Stromfluss durch den Ionisator 2 bzw. zwischen den ersten Elektroden 10 und den zweiten Elektroden 11 des Ionisators 2 und/oder des Kollektors 4 und somit zwischen den Elektroden 12, 13 festgestellt, so kann in Ansprechen darauf die Spannung heruntergeregelt werden. Dadurch können Spannungsüberschläge in dem Ionisator 2 und/oder in dem Kollektor 4 zuverlässig vermieden und die Lebensdauer bzw. wartungsfreie Zeit der Elektroluftfiltervorrichtung 1 erheblich verlängert werden. Wenn der Strom gemessen und dadurch auch (mittels Einstellung der Spannung) geregelt werden kann, kann zunächst im Betrieb bei gleicher Leistung eine niedrigere Spannung am Draht (Ionisator 2 und/oder Kollektor 4) gewählt werden und der Abstand des Drahts zur Platte y kleiner gewählt werden, sodass es bei dem geringeren Abstand y mit der niedrigeren Spannung nicht zu Überschlägen (Blitzen) und dadurch verursachten Drahtzerstörung kommt. Gleiches gilt auch für den Plattenabstand x des Kollektors 4.
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Mittels des hier beschriebenen Verfahrens kann somit auch der Elektrodenabstand dahingehend optimiert werden, dass mehr bzw. eine optimierte Anzahl Elektroden (Drähte und Platten) im gleichbleibenden Volumen des Ionisators untergebracht werden können, um die Filterleistung weiter zu verbessern.
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Aufgrund der Leistungs- bzw. Spannungsreserve kann eine aufgrund einer Verschmutzung verursachte Leistungsabnahme ggf. kompensiert und die Ionisationsleistung stabilisiert werden. Werden beispielsweise die Platten 11 mit nichtleitenden Partikeln verschmutzt, so sinkt der Stromfluss durch den Ionisator 2, auch wenn die Ionisatorspannung bzw. das Drahtpotential bezüglich der Platten 11 gleichbleibt, insbesondere wenn die Spannung nicht nachgeregelt wird. Der Stromfluss sinkt dennoch und auch die Ionisierungseffizienz von Luftpartikeln wird geringer. Die Leistung nimmt also ab, da Strom sinkt und Spannung konstant bleibt. Dies lässt sich messen und die Spannung nachregeln, so dass mit Erhöhung der Spannung der gewünschte Stromwert wieder eingestellt wird. Hinsichtlich des Kollektors 4 sinkt die Einfangeffizienz, wenn sich dieser mit nichtleitenden Partikeln 5 füllt.
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In einigen Ausführungsbeispielen wird der wenigstens eine Leistungsparameter, insbesondere die elektrische Leistung des Ionisators 2 und/oder des Kollektors 4, als Indikator von Wartungsbedarf angezeigt, so dass der Operator bzw. Benutzer anhand des angezeigten Parameters bei Bedarf Wartungs- bzw. Reinigungsarbeiten der Luftfiltervorrichtung 1 einleiten kann. Als Indikator von Wartungsbedarf wird in einigen Ausführungsbeispielen die Ionisatorspannung (bei konstant gehaltenem Strom) und/oder die Kollektorspannung herangezogen. Unterschreitet beispielsweise die Ionisatorspannung aufgrund der Verschmutzung mit leitenden Partikeln eine Warn-Grenze von beispielsweise 10 kV, so kann dies als Anlass dienen, um eine Reinigung der Luftfiltervorrichtung 1 vorzunehmen, um eine Degradation des Ionisators zu vermeiden. Anstelle einer Warnung bei Unter-/Überschreiten der Spannung kann die Warnung, insbesondere die obere Warnung, auch erst erfolgen, wenn der Strom unter einen Schwellwert sinkt, z.B. unter 1000µA. Wenn hingegen die Leistung zunehmen sollte, beispielsweise im Falle, wenn sich in dem Ionisator 2 leitende Partikel abgesetzt haben, kann dies detektiert werden, bevor es zu Überschlägen kommt. Denn die Leistung würde sich in einem solchen Fall messbar erhöhen, was wiederum durch Senkung der Spannung korrigiert werden kann.
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Wie oben gezeigt, kann die elektrische Leistungsquelle 21 je nach Situation bzw. Verschmutzungszustand des Ionisators 2 und/oder des Kollektors 4 unterschiedlich angesteuert werden. Insbesondere kann durch die Ansteuerung der elektrischen Leistungsquelle der Ionisator-Strom und/oder -Leistung im Wesentlichen konstant gehalten werden. Die elektrische Leistungsquelle ist somit keine reine Spannungsquelle im engeren Sinne, sondern eher als eine "Leistungsquelle" zu betrachten. Insbesondere ist der durch den Ionisator bzw. zwischen den Elektroden des Ionisators fließende Strom ein besserer Performance-Indikator des Ionisators als die daran angelegte Spannung (dasselbe gilt für den Kollektor).
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Insbesondere im Gegensatz zu herkömmlichen Elektroluftfiltervorrichtungen, in welchen die Filterleistung kontinuierlich abnimmt, ermöglicht das hier vorgeschlagenen Verfahren somit eine Überwachung und Stabilisierung der Filterleistung des vorgeschlagenen Luftfilters 1, so dass die Filterleistung in einem optimalen Bereich gehalten werden.
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Die vorliegende Beschreibung weist insgesamt eine Vielzahl an Aspekten auf, die einzeln oder zusammen mit anderen wesentliche Aspekte der Erfindung(en) definieren können.
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Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beispielhafte Ausführungsform beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Vielmehr sind die genannten Ausführungsformen nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Die vorhergehende Beschreibung stellt dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen. Außerdem können nach den hier beschriebenen Prinzipien auch mehrere Module bzw. mehrere Produkte miteinander verbunden werden, um weitere Funktionen zu erhalten. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind. In allen Figuren stellen gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände dar, so dass Beschreibungen von Gegenständen, die gegebenenfalls nur in einer oder jedenfalls nicht hinsichtlich aller Figuren erwähnt sind, auch auf diese Figuren und Ausführungsbeispiele übertragen werden können, hinsichtlich welchem der Gegenstand in der Beschreibung nicht explizit beschrieben ist.
Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektroluftfiltervorrichtung
- 2
- Ionisator
- 3
- Luftpartikel
- 4
- Kollektor
- 5
- ionisiertes Luftpartikel
- 6
- Vorfilter
- 7
- einströmende Luft
- 8
- Endfilter
- 9
- aus dem Kollektor ausströmende Luft
- 10
- erste Elektrode des Ionisators
- 11
- zweite Elektrode des Ionisators
- 12
- erste Elektrode des Kollektors
- 13
- zweite Elektrode des Kollektors
- 14
- vorgefilterte Luft
- 20
- Steuerschaltung
- 21
- (regelbare) elektrische Leistungsquelle
- 22
- Spannungsmessgerät oder Spannungsregler für die am Ionisator 2 anliegende Spannung
- 23
- Stromstärkenmessgerät für die durch den Ionisator 2 fließende Stromstärke
- 24
- Stromstärkenmessgerät für die durch den Kollektor 4 fließende Stromstärke
- 25
- Spannungsmessgerät oder Spannungsregler für den Kollektor 4
- 26
- Leistungsregelung (Spannungsregler)
- 27
- Steuerung
- 28
- Anzeigeeinheit
- 29
- Eingabeeinheit
- 100
- Verfahren
- 110
- Verfahrensschritt
- 120
- Verfahrensschritt
- 130
- Verfahrensschritt