WO2000056461A1 - Elektro-abscheidevorrichtung - Google Patents

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Heiko Schumann
Stephan Ahlborn
Harald Blomerius
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Ing. Walter Hengst Gmbh & Co. Kg
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    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
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    • F01M2013/0466—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil with electrostatic means

Definitions

  • the invention relates to an electrical separator according to the preamble of claim 1.
  • Such a device is known from DE 197 01 463 C1.
  • the invention has for its object to support the cheapest possible production, reliable operation and space-saving design of the separator.
  • the invention proposes instead of in
  • Ceramic insulation usually used in the high-voltage range to use a plastic component which receives the electrodes themselves and the contact surface via which the electrodes can be connected to an electrical lead, the plastic component also being used within this plastic component electrical connecting lines between the contact surface and the electrodes are arranged.
  • plastic as an insulator ensures excellent vibration resistance.
  • the plastic component with its vibration-damping properties can extend the life of the electrodes, which may be sensitive to vibration.
  • the plastic component can be manufactured using the injection molding process, with the remaining components being able to be encapsulated with the aid of this plastic.
  • an efficient production of the entire assembly is made possible, in which in particular a complex assembly of electrodes, contact area and the electrical connection lines between them can be omitted, and on the other hand a particularly space-saving design of the assembly is possible because the molding around the components mentioned is a more space-saving arrangement enables as if they were fixed to be mounted on the electrode holder.
  • Electrodes can also be particularly advantageously designed as a one-piece component, for example in injection molding or in die casting.
  • the electrodes are connected to one another and form a one-piece component which also forms the contact surface to which the electrical lead can be connected.
  • the electrodes consist of plastic. If these electrodes are embedded in the plastic component mentioned at the beginning, the optimally low-stress behavior of the assembly as a whole results due to similar material properties (e.g. coefficient of thermal expansion), so that their functional reliability and susceptibility to malfunction are further improved.
  • a design of the electrodes made of plastic is surprisingly possible, since the functioning of the Electro-separator is based on the electrical conductivity of the electrodes and even plastics that are set to be conductive have a comparatively high resistance to metallic materials that is generally regarded as unfavorable. In view of the low currents, this comparatively higher resistance of plastic electrodes does not play a role that is relevant to the function, so that good separation performance can also be ensured with such a design of the electrodes made of plastic.
  • the electrodes, their connecting lines and the contact surface are designed as a one-piece workpiece, a particularly inexpensive manufacture of this workpiece in the plastic injection molding process is possible, so that the electrical separator is particularly favorable in terms of both its manufacturing costs and its operating behavior.
  • FIG. 1 shows a schematic, perspective view of an electrode holder of an electrostatic precipitator designed according to the invention and provided with spray electrodes, and
  • FIG. 2 shows a vertical section through the electrode holder from FIG. 1.
  • the electrode holder 1 denotes an electrode holder in general.
  • the electrode holder 1 is made of plastic, it has four bores 2, with the aid of which the electrode holder can be attached, for example in an oil mist-containing component, so that the electrode holder 1 shown is used for separating oil, for example in crankcase ventilation in internal combustion engines can so that the separated oil particles can be returned to the engine in an environmentally friendly manner.
  • three electrodes 3 are provided, which are designed as two-stage spray electrodes: These spray electrodes each have a corona area 4, which is designed with a needle-like small diameter, and an electrostatically active area 5 with a considerably larger diameter.
  • electrostatically active regions 5 of the electrodes 3 are hollow. These areas of the electrodes 3 consist of an electrically conductive plastic, with 5 metal needles inserted in the tips of these areas, which form the corona areas 4 of the electrodes 3.
  • a total of three electrodes 3 are provided, these being connected to one another by a curved ring line 6, and furthermore the electrodes 3 and the ring line 6 are formed in one piece by an injection molded part.
  • this component made of electrically conductive plastic is extended radially outwards. In this outer area, the component forms a contact surface 7, which is used to contact an electrical lead.
  • the electrode holder 1 is also made of plastic, but from an electrically insulating plastic, with which the electrode assembly is molded. Overall, the assembly shown can therefore be handled in one piece and enables a quick assembly of an electrical separator.
  • the electrode holder 1 In the area of the contact surface 7, the electrode holder 1 has a recess 8 which is designed in two stages and which can accommodate the electrical supply line and its insulation, the fastening of this electrical insulation to the electrode holder 1 not being discussed in more detail here.
  • a latching surface can be provided on the sleeve formed by the electrode holder 1 and surrounding the recess 8 in order to secure the electrical insulation to the electrode holder 1 by means of a latching or snap connection and to ensure the electrical contacting of the contact surface 7.
  • the material of the electrode holder 1 can be configured in two components in order to have both the intended insulating properties and the desired dimensional stability.
  • it may be provided not to inject a single material around the electrically conductive components, but instead to use a first material for the electrode holder 1 adjacent to the electrically conductive components and this material surrounding a second material, which is the outer contour of the electrode holder 1 trains.
  • the injection-molded, electrically conductive components 3, 6 and 7 are not made from a conductive plastic, but from metal.
  • the electrode holder formed from plastic can also have other functions, such as for receiving seals, for receiving fasteners and the like.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektro-Abscheidevorrichtung, mit zwei oder mehr Sprühelektroden, die an eine gemeinsame elektrische Zuleitung anschließbar sind und mit einem elektrisch isolierenden Elektrodenhalter, wobei der Elektrodenhalter aus Kunststoff besteht und die Elektroden sowie deren elektrische Verbindungen bis einschließlich eine Kontaktfläche für den Anschluß an die elektrische Zuleitung aufnimmt.

Description

"Elektro-Abscheidevorrichtunq"
Die Erfindung betrifft eine Elektro-Abscheidevorrichtuηg nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 197 01 463 C1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst preiswerte Herstellung, zuverlässige Funktionsweise und wenig Platz beanspruchende Bauweise der Abscheidevorrichtung zu unterstützen.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Elektro-Abscheidevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, statt der im
Hochspannungsbereich üblicherweise verwendeten keramischen Isolierung ein Kunststoffbauteil zu verwenden, welches die Elektroden selbst aufnimmt sowie die Kontaktfläche, über welche die Elektroden an eine elektrische Zuleitung anschließ- bar sind, wobei innerhalb dieses Kunststoffbauteiles auch die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen der Kontaktfläche und den Elektroden angeordnet sind.
Durch die Verwendung von Kunststoff als Isolator wird eine her- vorragende Schwingungsfestigkeit sichergestellt. Zudem kann das Kunststoffbauteil mit seinen schwingungsdämpfenden Eigenschaften die Lebensdauer der möglicherweise schwingungsempfindlichen Elektroden verlängern. Das Kunststoffbau- teil kann im Spritzgußverfahren hergestellt sein, wobei die übri- gen Komponenten mit Hilfe dieses Kunststoffes umspritzt werden können. So ist einerseits eine rationelle Fertigung der gesamten Baugruppe ermöglicht, bei der insbesondere eine aufwendige Montage von Elektroden, Kontaktfläche und der dazwischen vorhandenen elektrischen Verbindungsleitungen entfallen kann, und andererseits ist eine besonders platzsparende Ausgestaltung der Baugruppe möglich, da das Umspritzen der genannten Komponenten eine platzsparendere Anordnung ermöglicht als wenn sie am Elektrodenhalter montierbar festgelegt wären.
Besonders vorteilhaft können auch diese Komponenten ebenfalls als einstückiges Bauteil ausgestaltet sein, beispielsweise im Spritzguß oder im Druckguß. In diesem Fall sind die Elektroden untereinander verbunden und bilden ein einteiliges Bauteil, welches zudem auch die Kontaktfläche ausbildet, an welche die elektrische Zuleitung angeschlossen werden kann.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Elektroden aus Kunststoff bestehen. Wenn diese Elektroden in das eingangs erwähnte Kunststoff bauteil eingebettet werden, ergibt sich aufgrund ähnlicher Materialeigenschaften (z. B. Wärmeausdehnungskoeffizient) ein optimal spannungsarmes Verhalten der insgesamt geschaffenen Baugruppe, so daß deren Funktionssicherheit und Störungsunanfälligkeit weiter verbessert wird. Eine Ausgestaltung der Elektroden aus Kunststoff ist überraschenderweise möglich, da zwar die Funktionsweise des Elektroabscheiders auf der elektrischen Leitfähigkeit der Elektroden basiert und selbst leitfähig eingestellte Kunststoffe einen allgemein als ungünstig betrachteten, vergleichsweise hohen Widerstand gegenüber metallischen Werkstoffen aufweisen. Angesichts der geringen Ströme spielt dieser vergleichsweise höhere Widerstand von Kunststoffelektroden jedoch keine funktionsrelevante Rolle, so daß gute Abscheideleistungen auch bei einer derartigen Ausgestaltung der Elektroden aus Kunststoff sichergestellt werden können.
Insbesondere wenn die Elektroden, deren Verbindungsleitungen und die Kontaktfläche als insgesamt einteiliges Werkstück ausgestaltet sind, ist eine besonders preisgünstige Herstellung dieses Werkstückes im Kunststoff-Spritzverfahren möglich, so daß der Elektroabscheider sowohl hinsichtlich seiner Herstellungskosten als auch hinsichtlich seines Betriebsverhaltens besonders günstig ausgestaltet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich- nung im folgenden näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht auf einen erfindungsgemäß ausgestalteten, mit Sprühelektroden versehenen Elektrodenhalter eines Elektroabschei- ders, und
Fig. 2 einen Vertikaischnitt durch den Elektrodenhalter von Fig. 1.
In Fig. 1 ist mit 1 allgemein ein Elektrodenhalter bezeichnet. Der Elektrodenhalter 1 besteht aus Kunststoff, er weist vier Bohrungen 2 auf, mit deren Hilfe der Elektrodenhalter angebracht werden kann, beispielsweise in einem ölnebelhaltigen Bauteil, so daß der dargestellte Elektrodenhalter 1 zur Abscheidung von Öl, beispielsweise bei der Kurbelgehäuseentlüftung bei Ver- brennungskraftmaschinen eingesetzt werden kann, so daß die abgeschiedenen Ölpartikel umweltentlastend in den Motor rückgeführt werden können.
Zu diesem Zweck sind drei Elektroden 3 vorgesehen, die als zweistufige Sprühelektroden ausgestaltet sind: Diese Sprühelektroden weisen jeweils einen Koronabereich 4 auf, der mit einem nadelartig geringen Durchmesser ausgestaltet ist sowie einen elektrostatisch wirksamen Bereich 5 mit demgegenüber erheblich größerem Durchmesser.
Insbesondere aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die elektrostatisch wirksamen Bereiche 5 der Elektroden 3 hohl ausgestaltet sind. Diese Bereiche der Elektroden 3 bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, wobei in die Spitzen dieser Bereiche 5 metallische Nadeln eingesetzt sind, die die Koronabereiche 4 der Elektroden 3 bilden.
Insgesamt sind drei Elektroden 3 vorgesehen, wobei diese durch eine gebogene Ringleitung 6 miteinander verbunden sind, und wobei weiterhin die Elektroden 3 und die Ringleitung 6 einteilig durch ein Spritzgußteil ausgebildet sind. Gegenüber der Ringleitung 6 ist dieses Bauteil aus elektrisch leitfähigem Kunststoff radial nach außen verlängert. In diesem äußeren Bereich bildet das Bauteil eine Kontaktfläche 7 aus, die zur Kon- taktierung einer elektrischen Zuleitung dient.
Der Elektrodenhalter 1 besteht ebenfalls aus Kunststoff, jedoch aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff, mit dem die Elektrodenbaugruppe umspritzt ist. Insgesamt kann die dargestellte Baugruppe daher einstückig gehandhabt werden und ermöglicht eine schnelle Montage eines Elektroabscheiders. Im Bereich der Kontaktfläche 7 weist der Elektrodenhalter 1 eine Ausnehmung 8 auf, die zweistufig ausgestaltet ist und die die elektrische Zuleitung samt deren Isolierung aufnehmen kann, wobei auf die Befestigung dieser elektrischen Isolierung an dem Elektrodenhalter 1 hier nicht näher eingegangen wird. Gegebenenfalls kann an der die Ausnehmung 8 umgebenden, vom Elektrodenhalter 1 gebildeten Hülse eine Rastfläche vorgesehen sein, um die elektrische Isolierung mittels einer Rast- oder Schnappverbindung am Elektrodenhalter 1 zu befestigen und die elektrische Kontaktierung der Kontaktfläche 7 sicherzustellen.
Dadurch, daß die gesamte dargestellte Baugruppe nahezu vollständig aus Kunststoff besteht (bis auf die Nadeln der Koronabereiche 4), ist ein besonders schwingungsresistentes Bauteil geschaffen, welches einen zuverlässigen Betrieb des Elektroabscheiders auch unter Bedingungen sicherstellt, wie sie bei einem Verbrennungsmotor auftreten.
Gegebenenfalls kann das Material des Elektrodenhalters 1 zweikomponentig ausgestaltet sein, um sowohl die vorgesehenen Isoliereigenschafteπ aufzuweisen als auch die gewünschte Formbeständigkeit. Gegebenenfalls kann in Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispieles vorgesehen sein, nicht einen einzigen Werkstoff um die elektrisch leitfähigen Bauteile herumzuspritzen, sondern den elektrisch leitfähigen Bauteilen anliegend ein erstes Material für den Elektrodenhalter 1 zu verwenden und dieses Material umgebend ein zweites Material, welches die äußere Kontur des Elektrodenhalters 1 ausbildet.
Weiterhin kann in Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispieles vorgesehen sein, die spritztechnisch hergestellten, elektrisch leitfähigen Bauteile 3, 6 und 7 nicht aus einem leitfähigen Kunststoff, sondern aus Metall herzustellen.
Besonders vorteilhaft ist bei dem neuerungsgemäßen Elektro- abscheider, daß der aus Kunststoff gebildete Elektrodenhalter auch weitere Funktionen aufweisen kann, wie beispielsweise zur Aufnahme von Dichtungen, zur Aufnahme von Befestigungsmitteln und dergleichen.

Claims

Patentansprüche:
1. Elektro-Abscheidevorrichtung, mit zwei oder mehr Sprühelektroden, die an eine gemeinsame elektrische Zuleitung anschließbar sind, und mit einem elektrisch isolierenden
Elektrodenhalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenhalter (1 ) aus Kunststoff besteht und die Elektroden (2) sowie deren elektrische Verbindungen bis einschließlich einer Kontaktfläche (7) für den Anschluß an die elektri- sehe Zuleitung aufnimmt.
2. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3) mitsamt einer die Elektroden (3) elektrisch verbindenden Verbindungsleitung (6) als einteiliges Bauteil ausgestaltet sind, welches auch die
Kontaktfläche (7) bildet.
3. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3) aus Kunststoff bestehen.
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