NO149058B - Elektrofilter for luftrensing - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører elektrofilter for luftrensing. Prinsippet for elektrofilter for luftrensing er at til filteret innkommende partikler, hvilke for det meste er ikke ladede partikler, opplades i et første trinn når de passerer mellom to elektriske ledere som f.eks. mellom en tråd og to på hver side av tråden forekommende plater der platene og tråden har forskjellig elektrisk potensial. En slik oppladet partikkel avskilles deretter mellom f.eks. to plater hvilke har forskjellig elektrisk potensial ved at den ladede partikkel tiltrekkes av en av platene hvilken har omvendt polaritet i forhold til partikkelen.

Av stor betydning for et elektrofilters effektivitet er dimensjoneringen av oppladningstrinnet i forhold til adskillingstrinnet. Hittil har man forsøkt å øke elektrofilteres kapasitet ved til dels å øke feltstyrken i oppladings- og adskillingstrinnet^, dels ved forlengelse av adskillingstrinnet. Disse tiltak øker kapasiteten i et filter men kun til et visst nivå, da på den ene side feltstyrken ikke kan økes ubegrenset og på den andre side, adskillingstrinnet må forlenges vesentlig hvis en avgjørende forskjell i effektivitet skal oppnås.

En stor ulempe som opptrer når spenningen økes

i oppladningstrinnet er at det produseres mer ozon.

For tiden på markedet forekommende elektro-filtere adskiller 50- 60% av til filteret innkommende partikler. Elektrofilteret ifølge den foreliggende oppfinnelse adskiller opptil 97% av innkommende partikler.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et elektrofilter for luftrensing omfattende en oppladingsdel, en adskillingsdel og et spenningsforsyningsorgan der oppladingsdelen omfatter tråder beliggende mellom innbyrdes parallelle plater og der trådene har et annet elektrisk potensial enn platene og der adskillingsdelen omfatter innbyrdes parallelle plater der hver av platene har et annet elektrisk potensial enn hosliggende plater, samt der oppladingsdelen omfatter to eller flere tråder mellom hvert par plater.

Oppfinnelsen er karakterisert ved at den innbyrdes avstand C mellom to eller flere tråder beliggende mellom to av de innbyrdes parallelle plater, ligger innen intervallet angitt av formelen

der k£ ^0,n-2j og der V betegner lufthastigheten, T betegner periodetiden for en av spenningsforsyningsorganet generert varierende likespennioig og der n er antall tråder, og at avstanden C fortrinnsvis velges' innen intervallet 0,6 • b^C—1,2 • —2— der b betegner avstanden mellom de to innbyrdes parallelle plater.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere med henvisning til tegningen, der

fig. 1 viser et oversiktsriss av et elektrofilter ifølge oppfinnelse.n,

fig. 2 viser et skjematisk sideriss av elektrofilteret,

fig. 3 viser et element av elektrofilteret,•

fig. H viser et sideriss av elektrofilteret, der det vises fastholdelsesorgan,

fig. 5 viser et detaljriss av et fastholdelses.-organ,

fig. 6 'viser et riss av elektrofilterets bak-side,

fig- 7 og 8 viser fastholdelsesorgan med elektriske ledere,

fig. '9 viser en ramme tilhørende elektrofilterets oppladingsdel,

fig. 10 viser nevnte ramme sett f ra ..høyre mot venstre i figur 9-

I fig. 1 vises et oversiktsriss av et elektrofilter ifølge oppfinnelsen. Filteret består av et oppladings--trinn 1 og et adskillingstrinn 2. For oppladingstrinnet 1

og adskillelsestrinnet 2 fins det felles gjennomgående plater 3, hvilke også framgår av fig. 2. Disse platers antall kan variere ved oppbygning av et elektrofilter. Mellom hvert par plater 3 i oppladingstrinnet er det plassert tråder 4. Disse tråder 4 er hver plassert parallelt med omgivende plater 3 og hovedsaklig midt mellom disse plater. Trådene. 4 er oppspent i rammer 5 av isolerende materiale, der hver ramme fastholder en vertikal kolonne av tråder. Hver ramme 5 er hensiktsmessig festet i de plater 3 hvis sider vender mot en ramme. Trådenes diameter er av størrelsesorden 0,05-0,25 mm. En tynnere tråd gir mindre ozon enn en grovere tråd ved samme koronastrøm, trådens holdfasthet minsker dog. Mellom hvert par av de gjennomgående platene 3 finnes det i adskillingstrinnet 2 et antall plater 6. I figur 2 vises tre- slike plater 6 mellom hvert par gjennomgående plater 3-Platenes 6 antall kan være et ulike tall fra 1 og oppad, der antallet bestemmes av avstanden mellom platene 3, tilgjengelig spenning til platene 6 samt den feltstyrke som ønskes mellom platene 3 og 6 samt mellom tb plater 6, ved flere enn en plate. Platenes 3 og 6 potensialer framgår av beskrivelsen nedenfor. Antall plater kan være fra 1 til 7 stykker. Platene 3>6

har en tykkelse av f.eks. 0,5 mm og kan være utført i aluminium, kopper, stål eller annet hensiktsmessig materiale, fortrinnsvis aluminium. Den luft som skal passere oppladingstrinnet og deretter adskillelsestrinnet suges inn i filterets fremre gavl, videre gjennom de to trinn og passerer ut gjennom filterets bakre gavl ved hjelp av en vifte 7 plassert bak filterets bakre gavl.

Elektrofilteret er så nær som ved dets fremre og bakre gavler^forsynt med vegger slik at luften kun kan passere på beskrevet vis gjennom filteret.

De gjennomgående plater 3 har et annet elektrisk potensial enn trådene 4. De nærmest mot de gjennomgående plater 3 beliggende korte plater 6 har samme polaritet som trådene 4 men platenes 6 potensial bestemmes ifølge oven-stående av avstand mellom platene og ønsket feltstyrke i adskillingsseksjonen. Annenhver plate 6 regnet fra plate 3, har samme potensial som platen 3 og følgelig har annenhver plate regnet fra den plate 6 som,ligger nærmest platen 3, samme potensial som denne plate 6. Dette medfører således at annenhver plate i adskillingstrinnet har samme potensial. Alle enheter med samme potensial er parallellkoplet.

Spenningskilden er også jordet til chassiet og mater således de to potensialer til filteret.

Forskjellen i elektrisk potensial mellom tråder

4 og plater 3 er av~størrelsesorden 5000-6000 V.

Forskjellen i elektrisk potensial mellom inntil hverandre beliggende plater i adskillingsseksjonen er av størrelsesorden 1500-2500 V.

Elektrofilteret ifølge oppfinnelsen mates med • spenning fra likeretteren med på kjent ovis overlagret vekselspenning på likespenningen.

Den overlagrede vekselspenning er av en slik amplitude at den kritiske verdi for oppnåelse av ultrakor'ona kun overstiges ved den pulserende likespennings toppverdi. Dette medfører at det oppnås en pulset ultrakorona hvilket gir en vesentlig lavere ozongenerering.

I den i fig. 3 viste utførelsesform der et element er vist, er det ene elektriske potensial positivt og det andre jord.

Den prinsipielle funksjonsmåte er at uladede partikler lades opp ved passering av oppladingsdelen 1

mellom en tråd 4 og en plate 3 gjennom mellom disse i det elektriske felt forekommende ioner. Etter at en partikkel på dette vis er statisk oppladet til positivt eller negativt potensial, passerer den inn i adskillingsdelen 2 og tiltrekkes der mot en jordet plate hvis partikkelen er positivt ladet og mot en plate med positivt potensial hvis partikkelen er negativt ladet. Partiklene samles således i adskillingsdelen 2, hvilken rengjøres ved behov, og luft med betydelig lavere, partikkelkonsentrasjon enn den innkommende luft, forlater filteret gjennom adskillingsdelens 2 bakre gavl..

Som nevnt ovenfor er det gjort omfattende for-søk for å øke elektrofilterets kapasitet. En økning av feltstyrken får til følge at faren for overslag mellom en tråd 4 og en plate 3 øker. Ved ansamling av partikler og smuss øker denne risiko spesielt i adskillingsdelen, men endog i oppladingsdelen. Ved høy spenning skjer ofte overslag hvilket får til følge at det produseres ozon hvilket er meget helse-farlig. Videre oppstår en meget forstyrrende, sprakende ulyd. Faren for antennelse øker også.

En annen måte å øke effektiviteten på er å for-lenge adskillingstrinnet. Dette gir imidlertid kun en mindre effektivitetsøkning, da kun ladede partikler oppsamles, mens uladede partikler passerer.

Gjennom den foreliggende oppfinnelse oppnås en økning av effektiviteten i sammenligning med forekommende anordninger, fra en verdi på adskillingen på 50- 60% av innkommende partikler til en verdi på opptil 97%-

I den foreliggende oppfinnelse er en serie like oppladingsanordninger plassert etter hverandre i luftens strømningsretning. I figur 2 vises som eksempel, tre opp-ladingsenheter plassert ved siden av hverandre. Hver enhet består av tråder 4 spent opp i en ramme 5- Oppladingsen-hetenes antall kan i en viss grad varieres med hensyn til ønsket effektivitet. Minimum er to enheter og ved anvendelse av mer enn 5 enheter oppnås ingen nevneverdig effektivitets-økning. Tre enheter garanterer at nær 100$ av innkommende partikler lades.

Ved opplading av partikler med en som ovenfor nevntspulserende likespenning hvilken genererer en ultrakorona, frambringes denne kun når likespenningsnivået ligger over en viss verdi. Dette innebærer at innkommende partikler kun blir ladet når de passerer forbi en tråd der likespenningsnivået ligger over den verdi for hvilken korona dannes.

Hvis flere tråder plasseres etter hverandre i oppladingsdelen kan effektiviteten økes vesentlig gjennom en korrekt dimensjonering av antall tråder og framfør alt avstanden mellom disse.

Avstanden mellom trådene skal være slik at i

fall en partikkel ikke lades opp ved den første tråd, skal den opplades ved passasje av en av de etterfølgende tråder.

Et intervall vedrørende avstanden mellom to nærliggende tråder beskrives ifølge den etterfølgende formel der den optimale avstand er avhengig av antall tråder. Avstanden kan ikke velges så liten som mulig, da en degenererende effekt på koronaen oppnås ved små avstander, dvs. det oppnås en lavere koronastrøm.

Hvis T betegner periodetiden for en pulserende likespenning, V partikkelhastigheten hvilken er lik lufthastigheten i filteret, n antall tråder og b avstanden mellom hver tråd 4 og omgivende plater 3, kan avstanden C mellom trådene skrives

Med hensyn til bl.a. avtagende koronastrøm har det ved forsøk vist seg at en hensiktsmessig avstand mellom trådene ligger innen -intervallet

En vesentlig forbedret effektivitet i-oppladingsdelen ifølge den foreliggende oppfinnelse oppnås når trådene oppvarmes. Oppvarmingen, av trådene gir en lavere lufttetthet i trådenes nærhet hvorved flere ioner pr. tidsenhet kan kastes ut fra trådenes umiddelbare nærhet.

Gjennom denne oppvarming, en optimal innbyrdes plassering av trådene og et optimalt antall rammer med tråder gir anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse opplading av bortimot 100% av innkommende partikler.

Ved å velge adskillingstrinnets 2 lengde i forhold til påtrykket spenning og lufthastighet på den bak-grunn at nær 1005? av alle partikler er ladet, oppnås et elektrofilter med en nær 100% adskillingseffektivitet. Adskillingstrinnets' lengde velges hensiktsmessig til ca. 2-5 ganger oppladihgstrinnets lengde, fortrinnsvis 3 ganger.

Som nevnt ovenfor medfører gjennomslag dannelse av oson. I kjente elektrofiltre er hver av platene 3 -og 6

i adskillingstrinnet adskilt ved hjelp av isolatorer hvilke er plassert likedannet over platenes flate, isolatorenes plassering medfører at smuss samles på disse hvorved overslag

gjennom kryputlading skjer utenpå isolatorene. Faren for overslag innebærer at det må anvendes en lavere spenning. Videre-forstyrres luftstrømningen gjennom ujevn turbulens som skapes omkring hver isolator.

I den foreliggende oppfinnelse er platene 3,6

i adskillingstrinnet 2 adskilt fra hverandre og fastholdes parallelt i forhold til hverandre ved hjelp av holdere 9,10 utført som staver i isolerende materiale og vist i fig. 4 og 5 og som er forsynt med spor 11 i hvilke platene 3,6 er stukket inn. Holderne er dels forbundet med en øvre og en undre dekkplate 17, dels forbundet med sideplater 18 for filteret. Dekkplatene utføres hensiktsmessig i en platetykkelse av 1-2 mm. Ved den bakre gavl til filteret finnes dels en holder 9,12 i hvert hjørne, dels eventuelt en holder 13 på midten av gavlen. Hver plate 3,6 fastholdes i et spor 11 i holderne 10 på filterets langsider og i holderen 13 på filterets bakre gavl.

Hver av holderne 9,12 på filterets bakre gavl fastholder kun de plater som har samme elektriske potensial. De hjørner 14 på platene 3,6 som ikke er beregnet til å bli fastholdt av den ene av de to bakre holdere 9,12, er avklipte som vist i fig. 7 og 8.

En elektrisk leder 15, 16 såsom et band av f.eks. kobber eller aluminium, løper langsmed hver av holderne 9,12 på en slik måte at lederen er bøyd ned i hvert spor 11.

Dette medfører at kun de plater 3,6 som ikke har avklippede hjørner, kommer i kontakt med nevnte ledere 15, 16. Som det framgår av fig. 7 er således platene 3,6 med det ene elektriske potensial parallellkoplet med hverandre gjennom lederen 16 i den ene holder 12,og platene 3,6 med det andre elektriske potensial er parallellkoplet med hverandre gjennom lederen i den andre holder 9-

Tre elektriske potensialer, fortrinnsvis to positive potensialer og jord sforekommer. Trådene 4 i de forskjellige rammer 5 koples til hverandre og koples videre gjennom en elektrisk leder til et innkoplingssted, ikke vist, i den bakre del av filteret. De plater 6 som skal settes under spenning via den ene av de elektriske ledere 15,16 mates fra et andre koplingssted i den bakre del av filteret. Jordingen av plater 3 og plater 6 gjøres ved hjelp av den andre leder 15,16, hvilken står i kontakt med den undre og øvre dekkplate 17 hvilken jordes via sitt trykk mot chassiet.

Hver ramme for fastholdelse av trådene 4, er gjort av isolerende materiale der sidene i rammen forsynes med spor 19 slik at'rammen kan skyves på de gjennomgående plater 3, se figur 9- Rammens 5 sider er forsynt med gjennomgående hull 20, i hvilke tråden 4 er tredd. På rammens 5 ytre sider '21 er det 'anordnet spor 22 hvilke sammenbinder hullene og i hvilke tråden plasseres slik at denne beskyttes for ytre påvirkning, se figur 10.

Fastholdelse av platene 3,6 i disses ytterkanter slik som ovenfor beskrevet medfører store fordeler. En fordel er at faren for gjennomslag av spenningen mellom-to plater minskes da ingen krypstrømmer langsmed isolatorer forefinnes. For ytterligere å øke isolasjonsevnen i den foreliggende oppfinnelse mellom<1> platene 3,6 i sporene 11, kan det utragende parti mellom-sporene 11 utformes kileformet et stykke inn mellom hosliggende plater i den hensikt å øke strekningen for krypstrømmer. Mindre antall gjennomslag gir lavere ozonproduksjon. En annen fordel er herved også at spenningen mellom to nærliggende plater 3,6 kan økes sammen-lignet med'om mellomliggende isolatorer forefinnes, hvilket øker adskillingstrinnets effektivitet. Videre forstyrres ikke luftstrømmen av mellom platene forekommende isolatorer, hvorfor luftstrømmen blir laminær ved meget lave strømnings-hastigheter og jevnt turbulerende ved høyere strømnings-hastigheter. Dette understøtter en jevn avsetting av partikler på platene 3,6. Ytterligere fordeler er at fram-stilling av filteret' og rengjøring av adskillingstrinnet lettes vesentlig.

Claims (7)

1. Elektrofilter for luftrensing omfattende en oppladingsdel,en adskillingsdel og et spenningsforsyningsorgan der oppladingsdelen omfatter tråder beliggende mellom innbyrdes parallelle plater og der trådene har et annet elektrisk potensial enn platene, og der adskillingsdelen omfatter innbyrdes parallelle plater der hver av platene har et annet elektrisk potensial enn nærliggende plater samt der oppladingsdelen (1) omfatter to eller flere tråder (4) mellom hvert par av plater (3),karakterisert ved at den innbyrdes avstand C mellom to eller flere, tråder (4) beliggeride mellom to av de innbyrdes parallelle plater (3), ligger innen intervallet angitt av formelen V • T r -\ c =(n_k-) der ke {0,n-2j og der V betegner luf thastigheten, T betegner periodetiden for en av spenningsforsyningsorganet generert varierende likespenning, og der n er antall tråder, og at avstanden C fortrinnsvis velges innen intervallet V • T

0,6 • b _< C <_ 1,2 . 2— der b betegner avstanden mellom de to innbyrdes parallelle plater (3).

2. Elektrofilter ifølge krav 1, karakterisert ved at hver tråd (4) er anordnet til å varmes opp i den hensikt å minske den i trådenes, omgivelse forekommende lufts tetthet hvilket gir en høyere ioneproduksjon fra trådens umiddelbare nærhet,

3. Elektrofilter ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at antall tråder (4) mellom to innbyrdes parallelle plater (3) er 2-^5 stykker, fortrinnsvis 3 stykker, og at adskillingsdelens (2) lengde er 2-5 ganger oppladingsdelens (1) lengde, fortrinnsvis 3 ganger.

4. Elektrofilter ifølge hvilke som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at avstanden mellom platene (3,6) i adskillingsdelen (2) er anordnet slik at den kritiske spenning for overslag mellom to nærliggende plater (3,6) i adskillingsdelen (2) er den samme som mellom en tråd (4) og nærliggende plater (3) i oppladingsdelen (1).

5. ElektrofIlter ifølge hvilke som helst av kravene 1--4, karakterisert ved at det forefinnes rammer (5) i hvilke nevnte tråder (4) er oppspent, idet hver ramme (5). omfatter en kolonne av tråder (4) vinkel-rett på platenes (3) lengdeutstrekning og der det for hver tråd (4) er boret et gjennomgående hull i rammen (5)., hvorved kolonnen av tråder (4) er dannet av en tråd (4) som løper frem og tilbake mellom to plater (3) og delvis på rammens (5) utside.

6. Elektrofilter ifølge kravene

1-5, karakterisert ved at fastholdings-organene (9,10,12,13) for platene er utført som staver og forsynt med spor (11) i hvilke platene (3,6) er stukket inn, der fastholdelsesorganene (9,10,12,13) er anordnet ved platenes (3,6) kanter.

7. Elektrofilter ifølge hvilke som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at elektriske ledere (15,16) f.eks. i form av band, løper langsmed to av fastholdelsesorganene (9,12) og der er nedbøyd i nevnte spor (11), og at et av de lengst fra oppladingsdelen (1) forekommende hjørner (14) på hver plate (3,6) er avklippet, idet det ene hjørnet er avklippet fra de plater (3,6) som har det ene elektriske potensial og det andre, motstående hjørnet er avklippet fra de plater (3,6) som har det andre elektriske potensial og at de ikke avklipte hjørner er innstukket i spor (11) i et av de med elektriske ledere forsynte fastholdelsesorganer (9,12) mens de hjørner (14) som er avklippet ikke berører noen av de sistnevnte fastholdelsesorganer (9,12).