WO1989012731A1 - Coagulator for equipment for cleaning exhaust gases from fossil fuels - Google Patents

Coagulator for equipment for cleaning exhaust gases from fossil fuels Download PDF

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WO1989012731A1
WO1989012731A1 PCT/DE1989/000320 DE8900320W WO8912731A1 WO 1989012731 A1 WO1989012731 A1 WO 1989012731A1 DE 8900320 W DE8900320 W DE 8900320W WO 8912731 A1 WO8912731 A1 WO 8912731A1
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WO
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housing
electrode
inner tube
protective tube
end flange
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PCT/DE1989/000320
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French (fr)
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Guenter Knoll
Rolf Leonhard
Wolfgang Kraft
Bernhard Lucas
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Robert Bosch Gmbh
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    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a coagulator for devices for cleaning exhaust gases from fossil fuels, in particular exhaust gases from diesel engines, of the type mentioned in the preamble of claim 1.
  • the particles contained in the exhaust gases are ionized in the electrostatic field which forms between the electrode and the housing which is polarized as a counterelectrode.
  • electrical charges attach to the particles, so that the particles coagulate, ie attract each other and combine to form larger agglomerates, which can be separated more easily in downstream centrifugal separators, so-called cyclones.
  • agglomerates thus formed are already reflected in the coagulator. Over time, deposits of electrically conductive agglomerates also appear on the insulator that insulates the electrode through the housing, which would lead to the short-circuit of the insulator and thus to the failure of the coagulator of the insulator in a ring area by means of an electrical heating conductor in the insulator to constantly heat up to a temperature of over 400 ° C. At this temperature, the deposition of agglomerates on the insulator is prevented. An agglomerate precipitate that has formed after the coagulator has been switched off can burn off by heating the insulator to over 600 ° C, i.e. be oxidized.
  • an annular annealing zone is generated on the surface of the insulator by means of the thick-film heating conductor track arranged under a cover layer.
  • This annealing zone is located at the end of the insulator directly at the point where the electrode emerges from the insulator.
  • This ring section must be sufficiently far from the electrode, ie the insulator must have a sufficiently large diameter, which must be at least 60 mm at a high voltage of approximately 17 kV. With such a dimension of the insulator, a great deal of heating power is required because of the relatively large surface area of the annealing zone.
  • the heating conductor must be designed to withstand high voltages, which means that it must be dimensioned approximately as the insulator itself.
  • An inevitable parting line is formed between the base material and the top layer of the insulator, which does not achieve the dielectric strength of the base material. Breakthroughs on the side between the top layer and the base material are therefore unavoidable.
  • the coagulator according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the insulator only requires a relatively small outer diameter and thus problems associated with thermal voltages do not occur. At a high voltage of approx. 17 kV, the insulator needs an outer diameter of only 18 mm to reliably avoid breakdowns. Thanks to the sintered protective tube, the heating coil is sufficiently far away from high-voltage parts. The protective tube itself is resistant to high voltages, the joint is gas-tight, so that no breakdowns can occur here either.
  • Fig. 1 each section of a longitudinal section of one to 3 coagulators for an exhaust gas purification device of diesel engines according to a first, second and third embodiment
  • FIGS. 1-3 shows a longitudinal section of an insulator according to a further exemplary embodiment for use in the coagulators according to FIGS. 1-3.
  • the coagulator which can be seen in detail in longitudinal section in FIG. 1, has a cylindrical housing 10 and an electrode 11 arranged concentrically in the housing 10.
  • the electrode 11 lies on the positive pole of a high voltage source 12 of e.g. 17 kV, while the housing 10 is grounded and thus forms the counter electrode.
  • the electrode 11 is kept centered in the housing 10 by means of two insulators 13. In Fig. 1 only the left part of the coagulator is shown and thus only one insulator 13 can be seen.
  • the coagulator is constructed in mirror symmetry, however, so that the electrode 11 is held in the same way in an insulator 13 at both ends. However, it is also possible to design the electrode 11 as a cantilever electrode, which is then held on one side by only one insulator 13.
  • the insulator 13 receives the electrode 11 centrally over a certain length section and is held in a bushing 15 in a housing wall 16 of the housing 10 under tension on the latter.
  • the insulator 13 is constructed in two parts and consists of an inner tube 17 receiving the electrode 11 and a protective tube 18 surrounding it. Both tubes 17, 18 are made of temperature-resistant insulation materials, for example aluminum oxide or glass ceramic.
  • an electrical heating conductor 19 is applied, which is designed as a thick-film heating conductor and consists of metals of the tungsten or platinum group.
  • This heating conductor 19 is composed of the actual heating coil 20, which surrounds the inner tube 17 over a length section, and two feed lines 21, 22 which are laid axially on the surface of the inner tube 17. If platinum is used as the heating conductor, the PTC behavior of platinum results in an automatic control effect.
  • the ohmic resistance of the heating conductor 19 then increases approximately linearly with the temperature, so that the heating power decreases with increasing resistance.
  • the ceramic protective tube 18 is sintered onto the inner tube 17 provided with the heating conductor 19, in such a way that the parting line 14 present between the inner tube 17 and the protective tube 18 is gas-tight.
  • Electrode 11 has an external thread 23 at its free end face and increases in diameter at a distance from the free end face, so that an annular shoulder 24 is formed here.
  • the insulator 13 is pushed onto the free front end of the electrode 11 and is supported with the free front end of the
  • a clamping nut 26 screwed onto the external thread 23 the insulator 13 is clamped between the annular shoulder 24 and a clamping disk 27 placed on the opposite end face of the insulator 13.
  • the heating coil 20 of the heating conductor 19 has such a minimum distance from the free end of the insulator 13 facing the annular shoulder 24 that breakdowns along the parting line 14 are reliably prevented. With a high voltage of 17 kV, this minimum distance is approx. 25 mm.
  • the protective tube 18 can only extend over part of the length of the inner tube 17 and has an end flange 28 at its end remote from the free end of the insulator 13 Protective tube 18 on the housing wall 16 containing the bushing 15, while the inner tube 17 protrudes through the bushing 15 to the outside. From the outside, an insulating sleeve 29 is pushed onto this protruding inner tube section, which extends up to the housing wall 16.
  • the clamping disc 27 is so large in diameter that it also covers the end face of the insulating sleeve 29, so that the insulating sleeve 29 is at the same time braced against the housing wall 16 by the clamping nut 26.
  • the end face 28a of the end flange 28 is placed on the opposite side of the housing wall 16, so that the insulator 13 with electrode 11 is held firmly in the housing.
  • a disk-shaped seal 30, 31 is arranged, which are used for the gas-tight passage of the electrode 11 through the housing wall 16.
  • each contact tongue 33, 34 contacts one of the two leads 21, 22 of the heating conductor 19, which lead out on the surface of the inner tube 17 beyond the end flange 28 of the protective tube 18, and is connected to one of the poles of the power source 32.
  • the housing 10 also has two openings, not shown here, for supplying and discharging the exhaust gas.
  • the exhaust gas flows through the interior of the housing 10, whereby on the soot particles or soot droplets in a known manner due to the homogeneous electric field generated between the electrode 11 and the housing 10 acting as counter electrode Way an influenza charge is imprinted.
  • the loaded soot particles coagulate into larger agglomerates. A small percentage of these agglomerates is already reflected in the coagulator, specifically also on the electrode 11 and the insulator 13. This is shown schematically in FIG. 1, the agglomerate precipitation being denoted by 36.
  • the heated insulator 13 shown can therefore also be used in intermittent operation.
  • a threshold switch (not shown) with hysteresis is used, which switches the heating on when the high voltage drops below a critical level and switches the heating off again when the high voltage rises.
  • the wall thickness of the protective tube 18 is dimensioned sufficiently strong so that high voltage breakdowns between the agglomerate deposit 36 and the heating coil 20 are excluded with certainty.
  • the coagulator shown in longitudinal section in FIG. 2 is only modified with respect to the supply of the electrical heating power from the heating source 32 to the heating conductor 19 compared to the coagulator described above.
  • the coagulator In this embodiment of the coagulator, only the one feed line 21 is guided through the bushing 15 to the contact tongue 33 ′, which here is integral with a contact ring 41.
  • the other lead 22 • of the heating conductor 19 extends on the surface of the inner tube 17 to the end flange 28 of the protective tube 18 and is pulled up to the end face 28a.
  • the housing wall 16 is placed on the ground pole of the power source 32.
  • the seal 30 'between the end flange 28 and the housing wall 16 is made of an electrically conductive material, for example copper or graphite. Otherwise, the coagulator shown in FIG. 2 corresponds to that in FIG. 1, so that the same components are provided with the same reference numerals.
  • the third exemplary embodiment of a coagulator shown in FIG. 3 is modified with regard to the fastening of the insulator 13 in the bushing 15 of the housing wall 16.
  • the housing wall 16 carries a hollow cylindrical threaded connector 38 coaxial with the bushing 15, the inside diameter of which is larger than the outside diameter of the end flange 28 of the protective tube 18.
  • its inner wall 38a tapers conically to the outer edge of the cylindrical bushing 15.
  • the rear ring surface 28b of the end flange 28 facing away from the free end face 28a also runs conically in accordance with the conical tapering of the inner wall 38a of the threaded connector 38, so that the end of the insulator 13 which is remote from the end flange 28 passes through the bushing 15 via the ring surface 28b of the end flange 28 bears in a form-fitting manner on the inner wall 38a of the threaded connector 38.
  • the insulator 13 is clamped inside the threaded connector 38 by means of a union nut 39 screwed onto the threaded connector 38.
  • a spring washer 40 is also arranged between the union nut 39 and the end face 28a of the end flange 28, which is required to compensate for different thermal expansions.
  • the feed lines 21 and 22 'for the heating coil 20 of the heating conductor 19 are identical to those in FIG. 2.
  • the housing wall 16 is in turn connected to the ground pole of the current source 32.
  • the electrical contact between the feed line 22 'drawn up on the end face 28a and the housing wall 16 is produced via the threaded connector 38, the union nut 39 and the spring washer 40.
  • the contact tongue 33' for the connection of the positive pole of the current source 32 in turn sits in one piece on one
  • the inner tube 17' and protective tube 18 ' do not end flush in the interior of the housing 10, instead, the end of the protective tube 18 'lies at a distance from the end of the inner tube 17' which is supported on the shoulder 24 of the electrode 11 via the intermediate piece 25.
  • the length of the distance L depends on the high voltage applied and must be approximately 1.5 mm per 1 kV. This increase in overall length of the insulator 13 ensures improved prevention of sliding arcing and increases the total distance which can be burned free by the interaction of heating and arcs. The high voltage strength of the insulator 13 'is thus increased.

Description

Koagulator für Einrichtungen zum Reinigen von Abgasen fossiler Brennstoffe
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Koagulator für Einrichtungen zum Reinigen von Abgasen fossiler Brennstoffe, insbesondere von Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Bei solchen Koagulatoren, auch Agglomeratoren oder elektrostatische Rußabscheider genannt, werden die in den Abgasen enthaltenen Partikel, z.B. Rußteilchen, in den zwischen der Elektrode und dem als Gegenelektrode gepolten Gehäuse sich ausbildenden elektrostatischen Feld ionisiert. Hierbei heften sich den Partikeln elektrische Ladungen an, so daß die Partikel koagulieren, d.h. sich gegenseitig anziehen und zu größeren Agglomeraten zusammenschließen, welche in nachgeschalteten Fliehkraftabscheidern, sog. Zyklonen, leichter abgeschieden werden können.
Ein Teil der so gebildeten Agglomerate schlägt sich bereits im Koagulator nieder. Mit der Zeit treten dabei auch auf dem die isolierte Durchführung der Elektrode durch das Gehäuse sicherstellenden Isolator Beläge aus elektrisch leitfähigen Agglomeraten auf, die zum Kurzschluß des Isolators und damit zum Ausfall des Koagulators führen würden, um dies zu vermeiden, ist es erforderlich, die Oberfläche des Isolators in einem Ringbereich mittels einer elektrischen Heizleiterbahn im Isolator ständig auf eine Temperatur von über 400° C aufzuheizen. Bei dieser Temperatur wird die Ablagerung von Agglomeraten auf dem Isolator unterbunden. Ein Agglomeratniederschlag, der sich nach Abschalten des Koagulators gebildet hat, kann durch Aufheizen des Isolators auf über 600° C abgebrannt, d.h. oxidiert werden.
Bei einem bekannten Koagulator der eingangs genannten Art (DE 33 05 601 A1) wird mittels der unter einer Deckschicht angeordneten Dickschichtheizleiterbahn auf der Oberfläche des Isolators eine ringförmige Glühzone erzeugt. Diese Glühzone liegt am Ende des Isolators unmittelbar an der Austrittsstelle der Elektrode aus dem Isolator. Dieser Ringabschnitt muß dabei ausreichend weit von der Elektrode entfernt sein, d.h. der Isolator muß einen genügend großen Durchmesser aufweisen, der bei einer Hochspannung von ca. 17 kV mindestens 60 mm betragen muß. Bei einer solchen Abmessung des Isolators wird wegen der relativ großen Oberfläche der Glühzone sehr viel Heizleistung benötigt. Außerdem führen bei einer solchen Abmessung des Isolators die Wärmespannungen zu Rißbildungen und Zerstörungen. Außerdem ist es erforderlich, die Deckschicht für die Heizleiterbahn hochspannungsfest auszulegen, wodurch diese etwa so dimensioniert werden muß wie der Isolator selbst. Dabei bildet sich zwischen dem Grundmaterial und der Deckschicht des Isolators eine unvermeidliche Trennfuge, die die Durchschlagfestigkeit des Grundmaterials nicht erreicht. Durchschläge seitlich zwischen Deckschicht und Grundmaterial sind daher unvermeidlich.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Koagulator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Isolator nur einen relativ kleinen Außendurchmesser benötigt und somit mit Thermospannungen verbundene Probleme nicht auftreten. Bei einer Hochspannung von ca. 17 kV benötigt der Isolator zur sicheren Vermeidung von Durchschlägen einen Außendurchmesser von nur 18 mm. Durch das aufgesintete Schutzrohr ist die Heizwicklung ausreichend weit von hochspannungsführenden Teilen entfernt. Das Schutzrohr selbst ist hochspannungsfest, die Trennfuge gasdicht, so daß auch hier keine Durchschläge auftreten können.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Koagulators möglich.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 jeweils ausschnittweise einen Längsschnitt eines bis 3 Koagulators für eine Abgasreinigungseinrichtung von Dieselmotoren gemäß einem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 einen Längsschnitt eines Isolators gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zur Verwendung in den Koagulatoren gemäß Fig. 1 - 3.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Der in Fig. 1 im Längsschnitt ausschnittweise zu sehende Koagulator weist ein zylindrisches Gehäuse 10 und eine im Gehäuse 10 konzentrisch angeordnete Elektrode 11 auf. Die Elektrode 11 liegt an dem positiven Pol einer Hochspannungsquelle 12 von z.B. 17 kV, während das Gehäuse 10 geerdet ist und damit die Gegenelektrode bildet. Die Elektrode 11 ist mittels zweier Isolatoren 13 im Gehäuse 10 zentriert gehalten. In Fig. 1 ist nur der linke Teil des Koagulators dargestellt und damit nur ein Isolator 13 zu sehen. Der Koagulator ist aber spiegelsymmetrisch aufgebaut, so daß die Elektrode 11 an beiden Enden in gleicher Weise in jeweils einem Isolator 13 gehalten ist. Es ist jedoch auch möglich, die Elektrode 11 als Kragarmelektrode auszubilden, die dann einseitig von nur einem Isolator 13 gehalten wird. Der Isolator 13 nimmt die Elektrode 11 über einen bestimmten Längenabschnitt mittig auf und ist in einer Durchführung 15 in einer Gehäusewand 16 des Gehäuses 10 unter Verspannung an letzterer gehalten.
Der Isolator 13 ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem die Elektrode 11 aufnehmenden Innenrohr 17 und aus einem dieses umschließenden Schutzrohr 18. Beide Rohre 17,18 sind aus temperaturfesten Isolationswerkstoffen, z.B. aus Aluminiumoxid- oder Glaskeramik, hergestellt. Auf dem Umfang des Innenrohrs ist eine elektrische Heizleiterbahn 19 aufgebracht, die als Dickschichtheizleiterbahn ausgebildet ist und aus Metallen der Wolfram- oder Platingruppe besteht. Diese Heizleiterbahn 19 setzt sich zusammen aus der eigentlichen Heizwendel 20, die das Innenrohr 17 auf einem Längenabschnitt umgibt und zwei Zuleitungen 21,22, die axial auf der Oberfläche des Innenrohrs 17 verlegt sind. Wird als Werkstoff der Heizleiterbahn Platin verwendet, so ergibt sich infolge des PTC-Verhaltens von Platin ein selbsttätiger Regelungseffekt. Der Ohmsche Widerstand der Heizleiterbahn 19 steigt dann etwa linear mit der Temperatur, so daß die Heizleistung mit steigendem Widerstand zurückgeht. Bei Erhitzung des Isolators 13 durch heiße Abgase sinkt damit die Heizleistung. Das keramische Schutzrohr 18 ist auf das mit der Heizleiterbahn 19 versehene Innenrohr 17 aufgesintert, und zwar derart, daß die zwischen Innenrohr 17 und Schutzrohr 18 vorhandene Trennfuge 14 gasdicht ist. Zur Befestigung der Elektrode 11 im Isolator 13 trägt die
Elektrode 11 an ihrem freien Stirnende ein Außengewinde 23 und nimmt im Abstand vom freien Stirnende im Durchmesser zu, so daß hier eine Ringschulter 24 entsteht. Der Isolator 13 ist vom freien Stirnende der Elektrode 11 her auf diese aufgeschoben und stützt sich mit dem freien Stirnende des
Innenrohrs 17 unter Zwischenlage eines Zwischenstücks 25 an der Ringschulter 24 ab. Mittels einer auf das Außengewinde 23 aufgeschraubten Spannmutter 26 wird der Isolator 13 zwischen der Ringschulter 24 und einer auf die gegenüberliegende Stirnseite des Isolators 13 aufgelegten Spannscheibe 27 verspannt. Die Heizwendel 20 der Heizleiterbahn 19 hat dabei einen solchen Mindestabstand von dem der Ringschulter 24 zugekehrten freien Ende des Isolators 13, daß Durchschläge längs der Trennfuge 14 sicher verhindert werden. Bei einer Hochspannung von 17 kV beträgt dieser Mindestabstand ca. 25 mm.
Das Schutzrohr 18 kann sich nur über einen Teil der Länge des Innenrohrs 17 erstrecken und trägt an seinem von dem freien Ende des Isolators 13 abgekehrten Ende einen Stirnflansch 28. Mit diesem Stirnflansch 28 liegt das Schutzrohr 18 an der die Durchführung 15 enthaltenden Gehäusewand 16 an, während das Innenrohr 17 durch die Durchführung 15 hindurch nach außen vorsteht. Von außen ist auf diesen vorstehenden Innenrohrabschnitt eine Isolierhülse 29 aufgeschoben, die hin bis zur Gehäusewand 16 reicht. Die Spannscheibe 27 ist im Durchmesser so groß ausgebildet, daß sie auch die Stirnringfläche der Isolierhülse 29 überdeckt, so daß von der Spannmutter 26 zugleich die Isolierhülse 29 gegen die Gehäusewand 16 verspannt wird. Dabei wird die Stirnfläche 28a des Stirnflansches 28 an die gegenüberliegende Seite der Gehäusewand 16 angelegt, so daß der Isolator 13 mit Elektrode 11 fest im Gehäuse gehalten ist. Zwischen der Stirnfläche 28a des Stirnflansches 28 und der Gehäusewand 16 einerseits und dem freien Stirnende des Schutzrohrs 18 und dem Zwischenstück 25 andererseits ist jeweils eine scheibenförmige Dichtung 30,31 angeordnet, die der gasdichten Durchführung der -Elektrode 11 durch die Gehäusewand 16 dienen. Zum Anschluß der Heizleiterbahn 19 an eine Stromquelle 32, die beispielsweise von der Kraftfahreugbatterie gebildet werden kann, werden beim
Verspannen der Isolierhülse 29 an der Gehäusewand 16 zwei Kontaktzungen 33,34 geklemmt, die gegen die Masse führende Gehäusewand 16 durch eine Isolierscheibe 35 isoliert sind. Jede Kontaktzunge 33,34 kontaktiert eine der beiden auf der Oberfläche des Innenrohrs 17 über den Stirnflansch 28 des Schutzrohrs 18 hinausgeführten Zuleitungen 21,22 der Heizleiterbahn 19 und ist an einem der Pole der Stromquelle 32 angeschlossen.
Das Gehäuse 10 weist noch zwei hier nicht dargestellte Öffnungen zur Zu- und Ableitung des Abgases auf. Das Abgas durchströmt das Innere des Gehäuses 10, wobei auf den Rußteilchen oder Rußtröpfchen infolge des zwischen der Elektrode 11 und dem als Gegenelektrode fungierenden Gehäuse 10 erzeugten homogenen elektrischen Feldes in bekannter Weise eine Influenzladung aufgeprägt wird. Die beladenen Rußteilchen koagulieren zu größeren Agglomeraten. Ein kleiner Prozentsatz dieser Agglomerate schlägt sich bereits im Koagulator nieder, und zwar auch auf der Elektrode 11 und dem Isolator 13. Dies ist in Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei der Agglomeratniederschlag mit 36 bezeichnet ist. Im Bereich der Heizleiterbahn 19 wird durch die dort herrschende Oberflächentemperatur die Ablagerung von Agglomeraten unterbunden, da Ruß bei der in dieser Zone herrschenden Temperatur sublimiert. Hat sich nach Abschaltung der Heizung auch in diesem Bereich Ruß abgelagert, so wird dieser Niederschlag nach Einschaltung der Heizung abgebrannt. Sobald über der Heizwendel 20 eine ringförmige Zone von Ruß freigebrannt ist, entzündet sich ein in Fig. 1 mit 37 symbolisch dargestellter Lichtbogen, der den weiteren Freibrand unterstützt und in Abhängigkeit von der Gesamtlänge des Isolators 13 eine rußfreie Zone erzeugt, die weit über die Breite der Heizwendel 20 hinausgeht und zur Isolation der anliegenden Hochspannung ausreicht.
In weiten Bereichen des Betriebes eines Dieselmotors reicht der Rußabtrag durch die brennenden Lichtbögen 37 aus, ohne daß die dafür verbrauchte Hochspannungsleistung zu groß wird. Der dargestellte beheizte Isolator 13 läßt sich daher auch im intermittierenden Betrieb einsetzen. Hierbei wird ein nicht dargestellter Schwellwertschalter mit Hysterese verwendet, der bei Absinken der Hochspannung unter ein kritisches Niveau die Heizung einschaltet, bei Anstieg der Hochspannung die Heizung wieder ausschaltet. Die Wandstärke des Schutzrohres 18 ist ausreichend stark bemessen, so daß Hochspannungsdurchschläge zwischen dem Agglomeratniederschlag 36 und der Heizwendel 20 mit Sicherheit ausgeschlossen sind. Der in Fig. 2 im Längsschnitt dargestellte Koagulator ist nur hinsichtlich der Zuführung der elektrischen Heizleistung von der Heizquelle 32 an die Heizleiterbahn 19 gegenüber dem vorstehend beschriebenen Koagulator modifiziert. Bei dieser Ausführung des Koagulators ist nur die eine Zuleitung 21 durch die Durchführung 15 hindurch bis zu der hier mit einem Kontaktring 41 einstückigen Kontaktzunge 33' geführt. Die andere Zuleitung 22 • der Heizleiterbahn 19 verläuft auf der Oberfläche des Innenrohres 17 bis zum Stirnflansch 28 des Schutzrohres 18 und ist auf dessen Stirnfläche 28a hochgezogen. Die Gehäusewand 16 ist an den Massepol der Stromquelle 32 gelegt. Die Dichtung 30' zwischen dem Stirnflansch 28 und der Gehäusewand 16 ist aus elektrisch leitendem Material, z.B. Kupfer oder Graphit. Im übrigen stimmt der in Fig. 2 dargestellte Koagulator mit dem in Fig. 1 überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Das in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel eines Koagulators ist hinsichtlich der Befestigung des Isolators 13 in der Durchführung 15 der Gehäusewand 16 abgeändert. Die Gehäusewand 16 trägt einen mit der Durchführung 15 koaxialen hohlzylindrischen einstückigen Gewindestutzen 38, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Stirnflansches 28 des Schutzrohres 18. Am Grunde des Gewindestutzens 38 verjüngt sich dessen Innenwand 38a konisch bis hin zum äußeren Rand der zylindrischen Durchführung 15. Die von der freien Stirnfläche 28a abgekehrte rückwärtige Ringfläche 28b des Stirnflansches 28 verläuft entsprechend der konischen Verjüngung der Innenwand 38a des Gewindestutzens 38 ebenfalls konisch, so daß der mit seinem vom Stirnflansch 28 abgekehrten Ende durch die Durchführung 15 hindurchgesteckte Isolator 13 über die Ringfläche 28b des Stirnflansches 28 an der Innenwand 38a des Gewindestutzens 38 formschlüssig anliegt. In dieser Lage wird der Isolator 13 mittels einer auf den Gewindestutzen 38 aufgeschraubten Überwurfmutter 39 im Innern des Gewindestutzens 38 verspannt. Zwischen der Überwurfmutter 39 und der Stirnfläche 28a des Stirnflansches 28 ist dabei noch eine Federscheibe 40 angeordnet, die zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnungen erforderlich ist. Die Zuleitungen 21 und 22' für den Heizwendel 20 der Heizleiterbahn 19 sind identisch wie in Fig. 2 ausgebildet. Die Gehäusewand 16 ist wiederum an den Massepol der Stromquelle 32 gelegt. Der elektrische Kontakt zwischen der an der Stirnfläche 28a hochgezogenen Zuleitung 22' und der Gehäusewand 16 wird über den Gewindestutzen- 38, die Überwurfmutter 39 und die Federscheibe 40 hergestellt Die Kontaktzunge 33' für den Anschluß des positiven Pols der Stromquelle 32 sitzt wiederum einstückig an einem
Kontaktring 41, der unter Zwischenlage einer Isolierscheibe 35 an der Überwurfmutter 39 befestigt ist und nach Aufschrauben der Überwurfmutter 39 auf den Gewindestutzen 38 die Zuleitung 21 kontaktiert. Bei dieser Ausbildung des Koagulators kann eine Dichtung zwischen Stirnflansch 28 des Schutzrohrs 18 und der Gehäusewand 16, wie diese in Fig. 1 und 2 vorgesehen und mit 30 bz. 30' bezeichnet ist, entfallen. Alle übrigen Bauteile stimmen mit denen in Fig. 1 und 2 überein, so daß auch hier die gleichen Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Bei dem in Fig. 4 im Längsschnitt dargestellten Isolator 13', der anstelle der Isolatoren 13 in jedem der Koagulatoren gemäß Fig. 1, 2 oder 3 eingesetzt werden kann, enden Innenrohr 17' und Schutzrohr 18' im Innern des Gehäuses 10 nicht bündig, sondern es liegt das Ende des Schutzrohrs 18' mit Abstand vor dem Ende des über das Zwischenstück 25 sich an der Schulter 24 der Elektrode 11 abstützenden Innenrohrs 17'. Die Länge des Abstandes L richtet sich nach der anliegenden Hochspannung und muß ca. 1,5 mm pro 1 kV betragen. Diese Vergrößerung der Gesamtlänge des Isolators 13 sorgt für eine verbesserte Verhinderung von Gleitfunkenüberschlägen und erhöht die durch das Zusammenwirken von Heizung und Lichtbögen freibrennbare Gesamtstrecke. Die Hochspannungsfestigkeit des Isolators 13' wird damit heraufgesetzt.

Claims

Ansprüche
1. Koagulator für Einrichtungen zum Reinigen von Abgasen fossiler Brennstoffe, insbesondere von Abgasen von Dieselbrennkraftmaschinen, mit einem als Gegenelektrode gepolten, insbesondere zylindrischen Gehäuse, einer im Gehäuse konzentrisch angeordneten, an Hochspannung liegenden Elektrode und mit mindestens einem die Elektrode auf einem Längenabschnitt umgebenden Isolator zur isolierten Durchführung der Elektrode durch das Gehäuse, der zur Verhinderung bzw. Beseitigung einer Agglomeratbelegung seiner Oberfläche eine elektrische Heizleiterbahn trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator (13;13') zweiteilig ist und aus einem keramischen Innenrohr (17; 17') und einem dieses umschließenden keramischen Schutzrohr (18; 18') besteht, daß die Heizleiterbahn (19) auf dem Umfang des Innenrohrs (17; 17') aufgebracht ist und daß das Schutzrohr (18; 18') auf dem Innenrohr (17; 17') derart aufgesintert ist, daß die zwischen Innen- und Schutzrohr (17,18;17',18') vorhandene Trennfuge (14) gasdicht ist.
2. Koagulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und Schutzrohr (17,18;17',18') aus temperaturfesten Isolationswerkstoffen, z.B. Aluminiumoxid- oder Glaskeramik, bestehen.
3. Koagulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterbahn (19) als Dickschichtleiter, vorzugsweise aus Platin oder Wolfram, mit einer das Innenrohr (17; 17') über einen
Längenabschnitt umlaufenden Heizwendel (20) und zwei Zuleitungen (21,22;22') ausgebildet ist.
4. Koagulator nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Innenrohr (17) an seinem freien Stirnende, ggf. über ein Zwischenstück (25), an einer radialen Ringschulter (24) der Elektrode (11) mittel- oder unmittelbar abstützt und über eine auf der Elektrode (11) aufgeschraubte Spannmutter (26) an dieser verspannt ist.
5. Koagulator nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (18) sich nur über einen Teil der Länge des Innenrohrs (17) erstreckt und an einem Ende einen Stirnflansch (28) trägt, daß das Innenrohr (17) durch die Gehäusedurchführung (15) hindurchragt und daß der Stirnflansch (28) an der die Gehäusedurchführung (15) enthaltenden Gehäusewand (16) anliegt und an dieser durch eine auf der Elektrode (11) oder an der Gehäusewand (16) verschraubbare Spannmutter (26) verspannt ist.
6. Koagulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwendel (20) mit einem Durchschläge über die Trennfuge (14) verhindernden Mindestabstand von dem vom Stirnflansch (28) abgekehrten freien Stirnende des Schutzrohrs (18) angeordnet ist und daß mindestens eine der Zuleitungen (21) auf der Oberfläche des Innenrohrs (17) über den Stirnflansch (28) hinaus bis zu einem Stromanschluß (33) geführt ist, der mit einem Pol einer Stromquelle (32), z.B. einer Kraftfahrzeugbatterie, verbunden ist.
7. Koagulator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem durch die Gehäusedurchführung (15) aus dem Gehäuse (10) vorstehenden Innenrohrabschnitt eine bis zu der die Gehäusedurchführung (15) enthaltenden Gehäusewand (16) reichende Isolierhülse (29) aufgeschoben ist, die über eine auf ihrer Stirnfläche aufliegende Spannscheibe (27) und eine auf der Elektrode (11) aufgeschraubte Spannmutter (26) gegen die Gehäusewand (16) verspannt ist.
8. Koagulator nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Zuleitung (22) auf der Oberfläche des Innenrohrs (17) über den Stirnflansch (28) des Schutzrohrs (18) hinaus bis zu einem an Masse liegenden Stromanschluß (34) geführt ist und daß jeder Stromanschluß von einer Kontaktzunge (33,34) gebildet ist, die zwischen der Isolierhülse (29) und der die Gehäusedurchführung (15) enthaltenden Gehäusewand (16) unter Zwischenlage einer Isolierscheibe (35) geklemmt ist und die zugeordnete Zuleitung (21,22) kontaktiert (Fig. 1).
9. Koagulator nach einem der Ansprüche 4 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stirnflansch (28) des Schutzrohrs (18) und der die Gehäusedurchführung (15) enthaltenden Gehäusewand (16) einerseits und an dem elektrodenseitig sich abstützenden freien Stirnende des Innenrohrs (17) andererseits jeweils eine scheibenförmige Dichtung (30,31) angeordnet ist.
10. Koagulator nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Zuleitung (22') der Heizleiterbahn (19) auf der Oberfläche des Innenrohrs (17) bis zum Stirnflansch (28) des Schutzrohrs (18) verläuft und auf dessen Stirnfläche (28a) hochgezogen ist, daß die Gehäusewand (16) mit dem Massepol der Stromquelle (32) verbunden ist und daß der Stromanschluß für die über den Stirnflansch (28) hinaus verlaufende Zuleitung (21) von einem Kontaktring (41) mit Kontaktzunge (33') gebildet ist, der zwischen der Isolierhülse (29) und der Gehäusewand (16) unter Zwischenlage einer Isolierscheibe (35) gehalten ist und die Zuleitung (21) kontaktiert (Fig. 2).
11. Koagulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stirnflansch (28) des Schutzrohrs (18) und der die Gehäusedurchführung (15) enthaltenden Gehäusewand (16) einerseits und an dem elektrodenseitig sich abstützenden freien Stirnende des Innenrohrs (17) andererseits jeweils eine scheibenförmige Dichtung (30',31) angeordnet ist und daß die erstgenannte
Dichtung (30') aus elektrisch leitendem Material, z.B. Kupfer oder Graphit, besteht.
12. Koagulator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Stirnfläche (28a) abgekehrte rückwärtige Ringfläche (28b) des
Stirnflansches (28) des Schutzrohres (18) konisch verläuft, daß die die Gehäusedurchführung (15) enthaltende Gehäusewand (16) einen die Gehäusedurchführung (15) umschließenden, vorzugsweise damit einstückigen hohlzylindrischen Gewindestutzen (38) mit einem gegenüber dem Außenumfang des Stirnflansches (28) größeren Innendurchmesser trägt, dessen Innenwand
(38a) sich zur Gehäusedurchführung (15) hin entsprechend dem konischen Verlauf der Ringfläche (28b) des Stirnflansches (28) konisch verjüngt, und daß der Stirnflansch (28) mit seiner konischen Ringfläche (28b) an der konischen Verjüngung (38a) im Gewindestutzen (38) anliegt und an dieser mittels einer auf dem Gewindestutzen (38) verschraubten Überwurfmutter (39), vorzugsweise unter Zwischenlage einer Federscheibe (40), verspannt ist (Fig. 3).
13. Koagulator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem elektrodenseitig sich abstützenden freien Stirnende des Innenrohrs (17) eine scheibenförmige Dichtung (31) angeordnet ist (Fig. 3).
14. Koagulator nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Zuleitung (22') der
Heizleiterbahn (19) auf der Oberfläche des Innenrohrs (17) bis zum Stirnflansch (28) des Schutzrohrs (18) verläuft und an dessen freien Stirnfläche (28a) hochgezogen ist, daß das Gehäuse (10) mit dem Massepol der Stromquelle (32) verbunden ist und daß der
Stromanschluß für die über den Stirnflansch hinaus verlaufende Zuleitung (21) von einem Kontaktring (41) gebildet ist, der unter Zwischenlage einer Isolierscheibe (35) an der Überwurfmutter (39) befestigt ist und die Zuleitung (21) kontaktiert (Fig. 3).
15. Koagulator nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Stirnflansch (28) abgekehrte Ende des Schutzrohrs (18) mit dem elektrodenseitig sich abstützenden freien Ende des Innenrohrs ( 17 ) bündig abschließt.
16. Koagulator nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Stirnflansch (28) abgekehrte Ende des Schutzrohrs (18 ') mit Abstand (L) vor dem elektrodenseitig sich abstützenden Ende des Innenrohrs (17') liegt (Fig. 4).
17. Koagulator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (L) zwischen den Enden von Innen- und
Schutzrohr (17',18') etwa 1,5 mm pro 1 kV der zwischen der Elektrode (11) und dem Gehäuse (10) herrschenden Hochspannung beträgt.
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