Anordnung zur elektrischen Gasreinigung. Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Anordnung zur elektrischen Gasreinigung. bei der die Aufladung der abzuscheidenden Teilchen mit Hilfe einer Raumladung erfolgt.
Gemäss der Erfindung wird in einem be- sonderen seitlich vom Auflade- und Ab scheidegebiet liegenden Raumabschnitt mit- telst einer Spannung die zur Stossionisation erforderliche Feldstärke hervorgerufen, und es werden hierdurch elektrische Ladungs träger gebildet, während .eine oder mehrere andere nicht zur Ionisierung dienende Span nungen die Ladungsträger in das Auf ladungsgebiet befördern und die dort auf geladenen Teilchen niederschlagen.
Die Erfindug ermöglicht es, den nieder zuschlagenden Schwebeteilchen mit verhält nismässig geringen Spannungen eine sehr hohe elektrische Ladung zu erteilen, so dass sie mit hoher Geschwindigkeit den Nieder schlagselektroden zufliegen.
Es ergeben sich demzufolge auch bei grossen Geschwindigkeiten der zu reinigenden Gase verhältnismässig kurze Niederschlags wege und dementsprechend kleine Abmes sungen der Niederschlagseinrichtungen. Zu gleich ergeben sich konstruktiv und mecha nisch bequeme Formen des Ionisators, sowie auch der Niederschlagselektroden, so dass die Anlagen gemäss :der Erfindung sich durch geringe Herstellungskosten und sehr hohe Betriebssicherheit auszeichnen.
Auch ermög lichen es die Anordnungen gemäss der Erfin dung, die Betriebsspannung gegenüber den bekannten Anordnungen wesentlich herabzu setzen, so dass, auch mit Rücksicht hierauf wiederum sich erhebliche Vorteile in bezug auf die Bedienung, die Betriebssicherheit und die Anlagekosten ergeben.
Bei der Anordnung nach der Erfindung wird gewissermassen der Aufladevorgang der im Gase schwebenden niederzuschlagenden Teilchen durch eine .Spannung vorbereitet, die die Ionisation des Gases bewirkt, wäh rend die Aufladung selbst im Felde einer zweiten getrennten und getrennt beherrsch baren Spannung erfolgt, die zugleich die auf geladenen Teilchen nach den Niederschlags elektroden hin fördern kann.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen die in der Zeichnung veranschaulichten Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstan des.
In Fig. 1 sind zwei Ionisationselektroden mit 11, 12 bezeichnet, denen zur Erzeugung des, Ionisationsfeldes, eine geeignete Span nung - Gleichstrom oder Wechselstrom aus einer beliebigen Spannungsquelle 13 zu geführt wird. Die- Niederschlagselektroden sind mit 16, 17 bezeichnet, ihnen wird die Spannung - sei es Gleichstrom oder Wech selstrom - aus einer Spannungsquelle 18 zu geführt.
Es entstehen somit zwei Gebiete, von denen das, eine zur Ionisation dienende sich vorwiegend zwischen den Ionisations- elektroden erstreckt, während das andere Ge biet, das im vorliegenden Beispiel zugleich Aufladüngs- und Niederschlagsgebiet ist, aus den beiden Teilgebieten besteht, die sich jen seits der Ionisationselektroden nach den Nie derschlagselektroden hin erstrecken.
Wird nun den Elektroden Spannung zu geführt, so entstehen zwischen den Elektro den 11, 12 durch Stossionisation bei genü gend hoher Spannung Ladungsträger, die von dem zwischen den Elektroden 16, 17 herr schenden Feld, das das Ionisationsfeld über lagert, durch das seitlich vom Ionisations- gebiet liegende Aufladegebiet nach den Nie derschlagselektroden hin befördert werden.
Auf diesem Wege der Elektrizitätsträger werden die in den beispielsweise in Richtung der Pfeile 19 zwischen .den Niederschlags elektroden strömenden Gasen schwebenden Teilchen aufgeladen und gelangen unter dem Einflug des zwischen den Elektroden 16, 1.7 herrschenden. Feldes oder eines besonderen Feldes zu den Niederschlagselektroden.
Die Elektroden 11, 12, zwischen :denen das Ionisationsfeld erzeugt wird, können je nach der Wahl der zur Ionisation dienenden Spannung mehr oder weniger dicht aneinan der angeordnet werden, so dass die Ionisation unter günstigen Verhältnissen erfolgt.
Da die Ionisation zwischen diesen Elektroden be wirkt wird, ergibt sich der erhebliche Vor teil, dass die Spannung zwischen den Elek troden 16, 17, die die Ladungsträger in das Aufladegebiet befördert und gegebenenfalls auch die dort aufgeladenen Teilchen nieder schlägt, sehr klein sein kann, weil ,der erfor derliche Energieaufwand zur Beförderung der Elektrizitätsträger in das, Aufladegebiet und zum Niederschlagen :der geladenen Teil chen erheblich kleiner ist als der zur Ionisa tion erforderliche.
Mit Rücksicht auf den Umstand, dass- die Ionisierung von einer an dern Spannung erzeugt wird als Aufladung und Niederschlagung, lassen sich bei den An ordnungen gemäss der Erfindung auf ein fachem Wege hohe unipolare Raumladungen erzeugen.
Man kann, indem man den Ioni- sationselektroden eine hohe Wechselstrom- spannung zuführt, eine intensive Ionisation erzeugen, während durch die Zuführung einer Gleichspannung zwischen den andern Elektroden die Ladungen ohne grossen Energieaufwand in -das Aufladungsgebiet befördert werden und dort zu beiden Seiten der Ionisalionselektroden unipolare Raum ladungen einander entgegengesetzten Vor zeichens <RTI
ID="0002.0075"> bilden.
Man kann die Wirkung einer unipolaren Raumladung auch dadurch erzielen, dass man den Elektroden 16, 17 einen sehr langsam pulsierenden Wechselstrom, beispielsweise mit zehn Wechseln in der Sekunde und weniger, zuführt. Da hierbei die Raumladung ihr Vorzeichen in Zeiträumen wechselt, die lang im Vergleich zu den kurzen Abscheide zeiten sind, so ist die Wirkung eine ähnliche.
wie bei Benutzung einer Gleichspannung. Die Teilchen gelangen ohne Ladungsumkehr un mittelbar zu der entgegengesetzt geladenen Niederschlagselektrode und mit Rücksicht auf die hohe Aufladung, die sie durch An ordnung gemäss ;
der Erfindung erhalten, mit sehr grosser Geschwindigkeit, so dass auch bei grossen Gasgeschwindigkeiten die Teilchen schnell auf die Abscheideelektroden gelangen und sich so kleine Ahmessungen der Elektro den und der Einrichtung ergeben. Durch die Verwendung eines langsam pulsierenden Wechselstromes zur Erzeugung des Auf ladungsfeldes ergibt sieh der weitere Vorteil, da.ss die sonst erforderliche Gleichrichtung des Wechselstromes entfällt.
Da. bei der Anordnung gemäss der Erfin dung die Ionisation in einem Raumabschnitt erzeugt wird, der seitlich vom Auflade- und Abscheidegebiet liegt, so gelangt man zu sehr vorteilhaften Ausführungsformen, die eine intensive und gleichmässige Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raumes für die Ionisation, Aufladung und Abscheidung ge statten, wenn man in weiterer Ausbildung der Erfindung das seitlich vom Auflade- und Abscheidegebiet liegende Stossionisations- gebiet flächenartig gestaltet.
Zur Ausgestal tung des Ionisationsgebietes in Flächenform können verschiedene Mittel dienen. So kann man sich vorwiegend linear erstreckende Leiter 11 und 12, wie sie in Fig. 1 im Quer schnitt veranschaulicht sind, in einer grossen Reihe nebeneinander anordnen.
Ein Ausführungsbeispiel zeigt F ig. 2. Hier sind stabförmige Elektroden 20, 21 zu einer bei dem veranschaulichten Beispiel sich eben erstreckenden Fläche gereiht. Die Elek troden sind abwechselnd an den einen oder andern Pol einer beliebigen Spannungs quelle 13 angeschlossen. Es ergeben sich also bei dem veranschaulichten Beispiel zwei Scharen unter sich parallel verlaufender und unter sich parallel geschalteter linearer Lei ter.
Wird den Ionisationselektroden 20, 21 eine ausreichend hohe Spannung zugeführt, so tritt die Ionisation in einem Raumgebiet auf, das sich flächenartig erstreckt und zu dessen beiden Seiten sich das Auflade- und Abseheidegebiet nach den Niederschlagselek troden 16, 17 hin anschliesst und durch die 'die Gasströmung parallel der Ionisations- fläche geführt ist. Die Elemente 20, 21 kön nen als volle Stäbe beliebigen Querschnittes oder als Röhren oder Ketten aus beliebigem Leitermaterial ausgeführt sein.
Durch die vielfach in einer Fläche der Ionisationsfläche verteilten Ionisationselek- troden ergibt sich eine Konstruktion, die ge stattet, für beliebige praktisch vorkommende Verhältnisse, Strömungsgeschwindigkeiten, Staubarten, Mengen des, niederzuschlagenden Staubes, eine übersichtliche, im Raum ge drängte und den Raum hoch und gleich mässig ausnutzende Ionisierung zu schaffen.
Zugleich ergibt sich der weitere Vorteil, dass infolge der vielfachen Unterteilung der Ioni- sationselektroden und der Anordnung in einer Fläche die Feldstärke in Auflade- und Ab scheidegebiet praktisch räumlich konstant wird, so,dass auch die elektrischen Ladungs träger in praktisch räumlich konstanter Stromdichte zu den Abscheidungselektroden hinfliegen.
In diesem konstanten Feld tritt infolge der Raumladung eine Feldverzerrung auf, die eine Verstärkung des Feldes nach den Ab scheideelektroden bin bewirkt.
Diese Ver stärkung des Feldes nach den Abscheideelek- troden hin, übt auf im Gase schwebende Teil chen mit grösserer Leitfähigkeit oder grosser Dielektrizitätskonstante als das Gas eine Kraft in Richtung auf die Abscheideelektro- den aus, die als "Gradientkraft" bezeichnet wird, und die im.Sinne jener Kraft wirkt, die das Abscheidefeld auf die schwebenden Teil chen infolge ihrer elektrischen Ladung aus übt.
Da die beiden Kräfte, Gradientkraft und Anziehungskraft der Elektrode. im bleichen Sinne wirken, wird verhindert, dass; Staub teilchen sich an .den Ionisierungselektroden absetzen und sie verschmutzen.
Man hat es also durch die geeignete Wahl von Form und Zuordnung der Elektroden in der Hand, die Felder so auszubilden und Raumladungs- feldverzerrung im Aufladungs.gebiet so her vorzurufen, dass alle auftretenden Kräfte, die auf die Schwebeteilchen wirken, in, gleichem Sinne wirksam sind und alle dazu beitragen, die Geschwindigkeit, mit der das. geladene Schwebeteilchen auf die Niederschlagselek trode zufliesst,
zu steigern. In Fig. 3 ist ein weiteres Beispiel einer flächenartigen Gestaltung des Stossionisa- tionsgebietes veranschaulicht, bei dem die Spannungen, die :den Ionisationselektroden und den Aufladungs- bezw. Abscheideelek- troden zugeführt werden, miteinander verket tet sind.
Bei diesem Beispiel liegt die Span nung 18 :des Auflade- bezw. Abscheidegebie- tes zwischen dem einen Pol 24 der Ionisa- tionselektrode und en parallel geschalteten Abscheideplatten 26, 27, während die den Ionisationselektroden zugeführte Spannung 13 den beiden Scharen sich parallel erstrek- kender und parallel geschalteter, stabförmiger Elektroden zugeführt wird.
Bei dieser Schal tung, bei der das Auflade- und Abseheide- feld zwischen den in einer Fläche angeordne ten Ionisationselektroden symmetrisch nach den beiden AbscheideelektroJen hin ausgebil det wird, entstehen zwei völlig gleichwertige und einander entsprechende Aschnitte der Einrichtung, für die die Ionisationsfläche eine Symmetrieebene bildet.
Jede Hälfte ent hält alle zur Durchführung der Gasreinigung erforderlichen Elemente, so dass jede Hälfte, bestehend aus Ionisationsfläche und einer Niederschlagselektrode für sich zur elek trischen Gasreinigung genügt.
Durch die beschriebenen Anordnungen, bei denen zwischen den Ionisationselektroden das Ionisationsfeld erzeugt wird, wird nur ein Teil der entstehenden Elektrizitätsträger von dem überlagerten Feld der Aufladespan- nung aus dem Ionisationsgebiet heraus in das Aufladegebiet befördert und zur elektrischen Gasreinigung nutzbar gemacht. Die übrigen Elektrizitätsträger gleichen sich unmittelbar durch Molisation aus.
Man kann nun die Menge der nutzbaren Elektrizitätsträger steigern, wenn man die beiden Scharen<B>30</B> bezw. 31 sich parallel er streckender und parallel geschalteter, stab- förmiger Elektroden gegeneinander versetzt. wie dies Fig. 4 veranschaulicht. Bei diesem Beispiel dient die eine Schar der Elektroden zugleich als zweite Elektrode der Auflade spannung, während als andere Elektrode bei diesem Ausführungsbeispiel eine Platte 32 verwendet wird.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel einer flächenförmigen Ausgestaltung der Ionisa- tionselektrode. Bei diesem Beispiel :dienen .die Platten 35, 36 als Elektroden der Auf lade- und Abscheidespaanung, während die Platte 35: zugleich als eine Elektrode der Ionisationsspannung dient. Ihr steht gegen über eine Schar sich parallel erstreckender und unter sich parallel geschalteter, stabför- miger Ionisierungselektroden 37.
Die Ionisa tion findet zwischen Platte 35 und der Schar von Ionisationselektroden 37 statt, während das Auflade- und Abscheidegebiet jenseits der Elektrodenreihe 3,7 nach der Elektrode 3,6 hin sich erstreckt.
Man kann nun bei den Anordnungen ge mäss der Erfindung bestimmte erwünschte Konfigurationen des Ionisationsfeldes schaf fen und ausserdem Gleichmässigkeit der Ent ladung über die ganze für die Ionisation zur Verfügung stehende Fläche erzielen., wenn man in weiterer Ausbildung der Erfindung das ionisierende Feld in Räumen ausbildet, die quer zu den Feldlinien aus Gas und schlecht leitenden Stoffen geschichtet sind.
Als Gas.schic7it kommt jenes gasförmige Me dium in Betracht, das die Anordnung füllt oder durchfliesst, während als elektrisch schlecht leitende Schicht jedes Isolations- material, wie zum Beispiel Glas, Porzellan. Gummiprodukte oder sonstige Harzprodukte. Glimmerprodukte oder andere, in Frage kom men kann. Als. schlecht leitendes Material können auch Halbleiterstoffe in Frage kom men, wie zum Beispiel Schiefer oder Beton.
geeignete Hartpapiere, mit denen mittelst metallischer Zusätze oder ohne solche Zusätze Halbleitereffekte mit den Leitern zusammen erzielt werden können. Die schlecht leiten den Stoffe können fest sein; sie können auch flüssig sein, indem sie auf geeignete Art, zum Beispiel mittelst Gefässen, schichtförmig gehalten werden.
Diese Anordnung ist im besonderen auch wertvoll, wenn das seitlich vom Auflade- und Abscheidegebiet liegende Ionisationsgebiet flächenartig gestaltet ist und wenn die Ioni- sationselektroden in dieser Fläche vielfach verteilt sind und so im Auf lade- und Ab scheidegebiet praktisch räumlich konstante Stromdichte bewirken.
Einige Ausführungsbeispiele der soeben erwähnten weiter ausgebildeten Anordnung, insbesondere jener, bei der das Ionisations- gebiet flächenartig gestaltet ist, sind in den Fig. 6 bis 10 veranschaulicht.
Die Elekirodenplatten der Aufladungs- bezw. Niederschlagsspannung sind mit 46, 47 bezeichnet. Zwischen diesen Platten befinden sich bei den veranschaulichten Beispielen s:tabförmige Elektroden 40, 41.
Den Elektro den werden in der oben beschriebenen Weise Spannungen zugeführt, wobei wie bei den oben beschriebenen Beispielen, die den Auf- ladungs- bezw. Niederschlagsplatten zu geführte Spannung von der den Ionisations- elektroden zugeführten Spannung völlig ge trennt sein kann, wie dies zum Beispiel Fig. 10 zeigt oder auch mit ihr verkettet sein kann, wie dies die Fig. 6, 8, 9 und 11 veran schaulichen.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel kann also eine Ionisationselektrode oder eine der beiden Scharen der Ionisationselektroden zu gleich als eine Elektrode d er Auflade- bezw. Abseheidespannungdienen. Man gelangt dann zu einfachen Schaltungsanordnungen, wenn man entsprechend der Anordnung nach Fig. 6 die beiden Auflade- bezw. Nieder schlagsplatten parallel schaltet, wie dies die Fig. 6, 8, 9 und. 11 zeigen.
Werden den Elektroden die Spannungen getrennt zu- geführt, so ist es vorteilhaft, durch geeignete Schaltung, Verkettung von Transformatoren oder auf andere Weise die Potentiale so zu wählen, dass das mittlere Potential .der Ioni- sationselektroden zwischen den Potentialen der Abscheideelektroden bezw. der Elektro den der Aufladespannung liegt.
Die Ionisationselektroden können in allen diesen Beispielen beliebige Form aufweisen, vorzugsweise werden sie in Stabform ausge- bildet. Bei strömenden, zu reinigenden Gasen kann man diesen stabförmigen Leiter ent- weder entlang der Richtung oder auch quer zu der Richtung legen, in der das Gas zwi schen den Elektroden der Auflade- bezw. der Abscheidespannung fliesst.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 sind die beiden Scharen 40,41 der Ionisations- elektroden in. eine Schicht oder Platte 42 aus geeignetem Isolationsmaterial oder Halb- leitermaterial gebettet. Fig. 7 zeigt das Ioni- sationsfeld, das entsteht, wenn .den Leiter scharen 40, 41 Spannung zugeführt wird.
Es durchsetzt teilweise sowohl das feste Dielek- trikum, wie auch das Gas. Wenn der Ab stand der linearen Leiter 40, 41, die Dicke der Platte 42 und .die Spannungshöhe ent sprechend gewählt werden, so tritt deshalb eine Ionisation im Gase entlang der Grenz schicht zwischen Gas und schlecht leitendem Material auf.
Durch die geeignete Wahl der Verhältnisse hat man es in der Hand, sowohl die gleichmässige Verteiluhg der Ionisation über die Gesamtfläche einzustellen und zu gleich in ihrer Intensität zu beherrschen. Als weiteres Einstellungsmittel. dient auch die Wahl der Dielektrizitätskonstante der Schich ten, ihre Leitfähigkeit und auch Form, Art und Beschaffenheit der Begrenzungsfläche.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 und 9 ist die Schicht aus schlecht leitendem Stoff Stab- oder plattenförmig ausgebildet, bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 be findet sich zwischen je zwei Ionisationselek- troden je ein isolierender Stab 48, während bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 meh rere Stäbe 49 aus elektrisch schlecht leiten dem Material zwischen den Ionisationselek- troden angeordnet sind.
Auch hier kann man durch Form, Abmessungen, Art, Material der Stäbe, sowie Grösse der Spannungen das die Ionisation erzeugende Feld beliebig einstel len und verteilen.
Konstruktiv einfache Verhältnisse erge ben sich, wenn die Schichten aus elektrisch schlecht leitendem Material die Leiter der Ionisationselektroden umhüllen, sei es, dass die schlecht leitenden Schichten als Überzug auf die Leiter aufzebraeht sind, sei es, dass diese Hüllen Röhren bilden, in denen sich die festen oder auch flüssigen Leiter befinden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 sind alle Leiter 50, 51 der beiden Scharen von Ionisationselektroden von Schichten 53 elektrisch schlecht leitenden Materials um- hüllt.
Eine konstruktiv besonders günstige und elektrisch sehr wirksame Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn, wie Fig. 11 zeigt, lediglich die eine Schar 56 der Ioni- sationselektroden von schlecht leitendem Ma terial 54 umhüllt ist, während die Leiter 57 der andern Schar elektrisch leitende Ober fläche aufweisen. Durch diese Anordnung, bei der die Oberfläche der einen Leiterschar 57 elektrisch leitend bleibt, wird erreicht,
dass die vom Aufladefeld bewegten Ladun gen an den als Kondensator ausgebildeten Ionisationselektroden sich nicht aufspeichern können, sondern vielmehr durch die elek trisch leitenden Oberflächen der einen Elek trode oder Elektroden abfliessen. Es wird also jene die Wirkung der Anordnung beein trächtigende Feldverzerrung vermieden, die bei schlechter Leitfähigkeit der die Leiter umhüllenden Schicht sonst auftritt.
Die Anordnungen sind also sowohl zum Betrieb mit Gleichspannung, als auch zum Betrieb mit Wechselspannung für das Auf lade- und Abscheidefeld verwendbar. Den Ionisationselektroden selbst führt man vor zugsweise ebenso wie bei den oben beschrie benen Anordnungen eine Wechselspannung zu.
Man kann entweder hohe Frequenzen verwenden, wobei man bereits bei niederer Spannung eine starke Ionisation erhält, man kann aber auch :die normalen Netzfrequenzen von zum Beispiel 50 Perioden/Sek. benutzen und die Spannungen entsprechend hoch wäh len.
Benutzt man für das Aufladefeld eine Gleichspannung und verwendet eine verket tete Schaltung, wie sie zum Beispiel in den F'ig. 3, und 11 veranschaulicht ist, so gibt man vorzugsweise der Ionisationsfläche ein mittleres negatives Potential gegenüber dem Potential der Elektroden der Aufladespan- nung mit Rücksicht auf den Umstand, dass die Beweglichkeit der Elektronen bezw. nega:
tiven Ionen im Mittel eine wesentlich grössere ist als, die der positiven Ionen.
Die Verhältnisse, Abmessungen, Ab stände ,der Elektroden und ihre Spannungen werden vorzugsweise so ,gewählt, dass die Feldstärke der ionisierenden Spannung oder Spannungen hoch ist gegenüber der Feld stärke der nicht ionisierenden Spannung oder Spannungen.
Hierdurch ergibt sich ein kon zentriertes intensives und scharf abgegrenztes Ionisationsfeld und eine günstige Zusammen wirkung mit dem Aufladungsfeld. Zugleich wird die Betriebssicherheit der Anlage wesentlich gesteigert, weil Überschläge nach den Niederschlagselektroden hin auch bei gut leitenden Stäuben mit Sicherheit vermieden werden.
Da den Elektroden getrennte Spannungen zugeführt werden, ist es möglich., die Elek- trodenpaare auch während des Betriebes un abhängig voneinander einzustellen oder zu regeln, so,,da.ssi eine solche Anlage unter den günstigsten Betriebsverhältnissen arbeitet. Anderseits hat man es auch in der Hand, die Verhältnisse der Aufladung und des Nieder- schlagens vollkommen zu beherrschen.
Man erreicht eine gleichmässige, räumlich kon stante Stromdichte, wenn man bei flächen artiger, insbesondere ebener Ausgestaltung des Iani.sations.gebietes .die Elektroden der Aufladespannung bezw. Niederschlagsspan nung parallel zur Ionisation.sfläche und sym metrisch zu beiden .Seiten und in gleichen Abständen von ihr anordnet.
Als Spannungsquelle können die üblichen Spannungserzeuger - Gleichspannung oder Wechselspannung -dienen. Man erhält be sonders einfache und günstige Schaltungs- einricbtungen, wenn man Ionisationsauflade- und Absaheidespannung oder mindestens zwei dieser Spannungen dem gleichen Trans formator, gegebenenfalls. unter Zwischen- schaltung eines Gleichrichters entnimmt.
Ein Schaltbild zeigt Fig. 11. Der Trans formator ist mit 61 bezeichnet. Der Sekun därwicklung wird sowohl die Ionisations- spannung entnommen, wie auch jene Span- nung, die zum Aufladen und Niederschlagen dient.
Sind die beiden Spannungen einander gleich, so kann man sie den Klemmen der Sekundärwicklung entnehmen, sind die Spannungen verschieden voneinander, so ent nimmt man beispielsweise mittelst der An zapfung 65 die kleinere Spannung, zum Bei spiel die den Ionisationselektroden 56, 57 zu zuführende Spannung 13, während die Span nung zwischen den Endklemmen des Trans formators bei diesem Beispiel mittelst des Gleichrichters 62 in eine Gleichspannung iimewaudelt g und den Ionisierungselektroden einerseits und den Elektroden 46.
4 7 ander- ,#eits zugeführt wird.
Zur Glättung der Gleichspannung ist parallel zu ihren Elektroden der Kondensa tor 67 geschaltet.. Als Gleichrichter kann ,jede beliebige Anordnung zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom dienen, seien es mechanische Gleichrichter, Ventile oder ,Funkenstrecken oder Röhren beliebiger Art:.
Die Abscheideplatten und auch die Ka thode des Gleichrichters sind. bei. 68 geerdet. In Fig. 12, ist ein anderes Ausführungs beispiel einer Trans.formatorsehaltung veran schaulicht. Bei diesem Beispiel werden die Leiter 57 mit leitender Oberfläche an dem Sternpunkt 70, die isolationsumhüllten Lei ter in Gruppen 58, 59, 60 an die Phasen 71. 72, 73 eines Mehrphasentransformators an geschlossen.
Auf diese Weise ist es auch möglich, Mehrphasenstrom zur Speisung der Ionisationselektroden zu verwenden und die einzelnen Phasen gleichmässig mit Energie zu belasten.
Bei den beschriebenen Beispielen dienten die Elektroden für die Abscheidespannung zugleich auch als Elektroden für die Auf- ladespa.nnung. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
Es ist vielmehr auch möglich, die Anordnung, bei .der seitlich zum Rufladeraum ein Ionisationsfeld mit- telst einer besonderen Spannung hervor gerufen wird, während eine andere Spannung die durch Ionisation gebildeten Ladungs träger in das Aufladungsgebiet befördert, auch so zu treffen, dass der Abscheideraum in Richtung des Gasstromes hinter dem Auf laderaum liegt.
Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 13. Zwischen .den Elektroden 80, 81 für die Auf ladespannung liegt. seitlich zum Ruflade raum 85, 8,6 .ein Ionisationsgebiet, bestehend aus zwei Leitern. oder Leiterscharen 82 bezw. 83, die in irgendeiner der vorbeschriebenen Weisen ausgeführt sein können, und denen die Spannung aus zwei Netzen 13 bezw. 87 in der oben beschriebenen Weise zugeführt wird.
Hinter dem Rufladeraum erstreckt sich der Abseheideraum 90, 91, 92, 93, in dem mehrere Elektrodensätze in geeigneter Weise parallel und parallel geschaltet an geordnet sind. Die Elektroden können wie bei den übrigen Beispielen als Platten. Bleche. Gitter, Netze und dergleichen aus gebildet sein.
Während in dem ersten Ab schnitt der Anordnung, in .dem sich das Ionisationsfeld und das Aufladegebiet befin det, das Feld, insbesondere des Ionisations- gebietes, hoch gehalten wird, wählt man die Feldstärke im Abscheidegebiet zwischen Platten 94, 95, 96, 97, 98 nieder.
Die Ioni sation findet daher nur zwischen den Ioni- sationselektroden 82, 83 statt, während die Rufladung der im Gase schwebenden Teil chen in dem Raum zu den Seiten des Ioni- sationsgebietes zwischen den Elektroden 80., 81 stattfindet. Da die Teilchen hoch gela den in das Gebiet zwischen ,den Abscheide elektroden :gelangen, genügen .sehr geringe Feldstärken in diesem Gebiet und dementspre chend eine geringe aus dem Netz 88 zuzu führende Spannung, um alle Teilchen schnell, auch bei hoher Strömungsgeschwindigkeit. niederzuschlagen.
Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass der Plattenabstand sehr gering gewählt werden kann, ohne dass, eine Überschlags.gefahr besteht, weil die Ioni8a- tion der Teilchen bereits in einem vor dem Abscheidegebiet liegenden Raum erfolgt ist. Mit Rücksicht auf .den geringen Plattenab stand ergibt sich auch ein kurzer Nieder schlagsweg der geladenen Teilchen.
Arrangement for electrical gas cleaning. The invention relates to a new arrangement for electrical gas cleaning. in which the particles to be deposited are charged with the aid of a space charge.
According to the invention, the field strength required for impact ionization is produced by means of a voltage in a special space section lying to the side of the charging and separation area, and electrical charge carriers are thereby formed, while one or more other chips not used for ionization are produced voltages transport the charge carriers into the charging area and deposit the charged particles there.
The invention makes it possible to give the precipitated suspended particles with relatively low voltages a very high electrical charge, so that they fly towards the precipitation electrodes at high speed.
As a result, even at high speeds of the gases to be cleaned, there are relatively short precipitation paths and correspondingly small dimensions of the precipitation facilities. At the same time, structurally and mechanically convenient forms of the ionizer and also of the collecting electrodes result, so that the systems according to the invention are characterized by low manufacturing costs and very high operational reliability.
The arrangements according to the invention also enable the operating voltage to be significantly reduced compared to the known arrangements, so that, with this in mind, there are considerable advantages in terms of operation, operational safety and system costs.
In the arrangement according to the invention, the charging process of the particles to be precipitated floating in the gas is to a certain extent prepared by a voltage that causes the ionization of the gas, while the charging itself takes place in the field of a second separate and separately controllable voltage, which is also the can promote charged particles towards the precipitation electrodes.
To explain the invention, the exemplary embodiments illustrated in the drawing of the subject invention serve.
In Fig. 1, two ionization electrodes are denoted by 11, 12, which to generate the ionization field, a suitable voltage - direct current or alternating current from any voltage source 13 is fed. The collecting electrodes are denoted by 16, 17, the voltage - be it direct current or alternating current - is fed from a voltage source 18 to them.
This creates two areas, one of which is used for ionization and extends mainly between the ionization electrodes, while the other area, which in the present example is both charging and precipitation area, consists of the two sub-areas that overlap the ionization electrodes after the low-impact electrodes extend.
If voltage is now fed to the electrodes, then between the electrodes 11, 12 through impact ionization at a sufficiently high voltage, charge carriers are generated by the field between the electrodes 16, 17 and superimposed on the ionization field by the side of the ionization - The charging area located in the area after the low-voltage electrodes are transported.
The particles floating in the gases flowing between the precipitation electrodes in the direction of the arrows 19, for example, are charged in this way of the electricity carriers and arrive under the influx of the particles between the electrodes 16, 1.7. Field or a special field to the collecting electrodes.
The electrodes 11, 12, between which the ionization field is generated, can, depending on the choice of the voltage used for ionization, be arranged more or less close to one another, so that the ionization takes place under favorable conditions.
Since the ionization takes place between these electrodes, there is the considerable advantage that the voltage between the electrodes 16, 17, which transports the charge carriers into the charging area and possibly also precipitates the particles charged there, can be very small. because the energy required to transport the electricity carriers into the charging area and to deposit the charged particles is considerably smaller than that required for ionization.
With regard to the fact that the ionization is generated by a different voltage than charging and deposition, high unipolar space charges can be generated in a simple way with the arrangements according to the invention.
By supplying a high alternating current voltage to the ionization electrodes, intensive ionization can be generated, while by supplying a direct voltage between the other electrodes, the charges are transported into the charging area without great expenditure of energy and are unipolar there on both sides of the ionization electrodes Charges of space with opposite signs <RTI
ID = "0002.0075"> form.
The effect of a unipolar space charge can also be achieved by supplying the electrodes 16, 17 with a very slowly pulsating alternating current, for example with ten changes per second and less. Since the space charge changes its sign in periods of time that are long compared to the short separation times, the effect is similar.
like using a DC voltage. The particles arrive directly at the oppositely charged precipitation electrode without charge reversal and with due regard for the high charge that they generate according to;
the invention obtained at a very high speed, so that even at high gas velocities, the particles quickly reach the separation electrodes and so small Ahmessungen the electrode and the device result. The use of a slowly pulsating alternating current to generate the charge field results in the further advantage that the rectification of the alternating current that is otherwise required is not necessary.
There. With the arrangement according to the invention, the ionization is generated in a section of space that is to the side of the charging and separation area, so one arrives at very advantageous embodiments that make intensive and uniform use of the space available for ionization, charging and separation ge equip if, in a further embodiment of the invention, the impact ionization area lying to the side of the charging and separation area is designed to be flat.
Various means can be used to design the ionization area in planar form. So you can mainly linearly extending conductors 11 and 12, as illustrated in Fig. 1 in cross-section, arranged in a large row next to each other.
An exemplary embodiment is shown in FIG. 2. Here, rod-shaped electrodes 20, 21 are lined up to form a surface that extends flat in the illustrated example. The electrodes are alternately connected to one or the other pole of any voltage source 13. In the example illustrated, there are thus two groups of linear ladders that run parallel to one another and that are connected in parallel with one another.
If a sufficiently high voltage is supplied to the ionization electrodes 20, 21, the ionization occurs in a spatial area that extends flat and on both sides of which the charging and separation area adjoins the precipitation electrodes 16, 17 and through which Gas flow is guided parallel to the ionization surface. The elements 20, 21 can be designed as solid rods of any cross-section or as tubes or chains made of any conductor material.
The ionization electrodes, which are often distributed in one area of the ionization surface, result in a construction that is suitable for any practically occurring conditions, flow velocities, types of dust, amounts of dust to be precipitated, a clearly arranged, crowded room and up and up the room to create moderately exploitable ionization.
At the same time, there is the further advantage that, due to the multiple subdivision of the ionization electrodes and the arrangement in one area, the field strength in the charging and deposition area is practically spatially constant, so that the electrical charge carriers also flow in a practically spatially constant current density Separation electrodes fly over there.
In this constant field, a field distortion occurs due to the space charge, which causes a strengthening of the field after the separating electrodes from bin.
This strengthening of the field towards the separation electrodes exerts a force on particles floating in the gas with a greater conductivity or greater dielectric constant than the gas in the direction of the separation electrodes, which is referred to as the "gradient force" and the im The sense of that force acts that the separation field exerts on the floating particles as a result of their electrical charge.
Because the two forces, gradient force and attraction force of the electrode. act in the pale sense, it is prevented that; Dust particles settle on the ionizing electrodes and contaminate them.
With the appropriate choice of shape and assignment of the electrodes, it is up to you to develop the fields and to cause space charge field distortion in the charge area in such a way that all forces acting on the suspended particles act in the same way and all contribute to the speed at which the charged suspended particle flows towards the precipitation electrode,
to increase. In Fig. 3 a further example of a planar design of the shock ionization area is illustrated, in which the voltages that: the ionization electrodes and the charging or. Separation electrodes are fed in, are linked together.
In this example, the voltage is 18: of the charging respectively. The separation area between the one pole 24 of the ionization electrode and the separation plates 26, 27 connected in parallel, while the voltage 13 supplied to the ionization electrodes is fed to the two groups of parallel extending and parallel connected, rod-shaped electrodes.
With this circuit, in which the charging and separation field between the ionization electrodes arranged in a surface is formed symmetrically towards the two separation electrodes, two completely equivalent and corresponding sections of the device are created for which the ionization surface forms a plane of symmetry .
Each half contains all the elements required to carry out the gas cleaning, so that each half, consisting of an ionization surface and a collecting electrode, is sufficient for electrical gas cleaning.
Due to the described arrangements, in which the ionization field is generated between the ionization electrodes, only a part of the generated electricity is transported by the superimposed field of the charging voltage out of the ionization area into the charging area and made usable for electrical gas cleaning. The other carriers of electricity equalize each other directly through molization.
You can now increase the amount of usable electricity carriers if you use the two groups <B> 30 </B> respectively. 31 parallel stretching and parallel connected, rod-shaped electrodes offset from one another. as Fig. 4 illustrates. In this example, one set of electrodes also serves as the second electrode of the charging voltage, while a plate 32 is used as the other electrode in this embodiment.
FIG. 5 shows a further example of a flat configuration of the ionization electrode. In this example: the plates 35, 36 serve as electrodes for charging and separating machining, while the plate 35 simultaneously serves as an electrode for the ionization voltage. It stands opposite a group of rod-shaped ionization electrodes 37 extending in parallel and connected in parallel below.
The ionization takes place between plate 35 and the group of ionization electrodes 37, while the charging and deposition area extends beyond the electrode row 3.7 towards the electrode 3.6.
With the arrangements according to the invention, you can create certain desired configurations of the ionization field and also achieve uniformity of the discharge over the entire area available for the ionization. If, in a further embodiment of the invention, the ionizing field is formed in spaces, which are stratified across the field lines made of gas and poorly conductive substances.
The gaseous medium that fills or flows through the arrangement comes into consideration as the gas layer, while any insulation material such as glass or porcelain is the poorly electrically conductive layer. Rubber products or other resin products. Mica products or others. When. Poorly conductive materials can also be used for semiconductor materials, such as slate or concrete.
Suitable hard papers with which, by means of metallic additives or without such additives, semiconductor effects can be achieved together with the conductors. The poorly conducting substances can be solid; they can also be liquid if they are kept in layers in a suitable manner, for example by means of vessels.
This arrangement is particularly valuable when the ionization area to the side of the charging and deposition area is flat and when the ionization electrodes are distributed many times over this area and thus effect a practically constant current density in the charging and deposition area.
A few exemplary embodiments of the further developed arrangement just mentioned, in particular that in which the ionization region is designed in a planar manner, are illustrated in FIGS. 6 to 10.
The electrode plates of the charging respectively. Precipitation voltage are denoted by 46, 47. In the illustrated examples, tab-shaped electrodes 40, 41 are located between these plates.
The electrodes are supplied with voltages in the manner described above, whereby as in the examples described above, the charging respectively. Precipitation plates can be completely separated from the voltage fed to the ionization electrodes, as shown in FIG. 10, for example, or can be linked to it, as FIGS. 6, 8, 9 and 11 illustrate.
In the example described above, an ionization electrode or one of the two sets of ionization electrodes can be used as an electrode of the charging or charging device. Serve separation voltage. One then arrives at simple circuit arrangements if, in accordance with the arrangement according to FIG. Down strike plates switched in parallel, as shown in FIGS. 6, 8, 9 and. 11 show.
If the voltages are fed to the electrodes separately, it is advantageous to select the potentials through suitable switching, linking of transformers or in some other way so that the average potential of the ionization electrodes is between the potentials of the separation electrodes and the electrode is the charging voltage.
In all of these examples, the ionization electrodes can have any shape; they are preferably designed in the form of rods. In the case of flowing gases to be cleaned, this rod-shaped conductor can be laid either along the direction or also transversely to the direction in which the gas is between the electrodes of the charging and / or charging units. the deposition voltage flows.
In the exemplary embodiment in FIG. 6, the two sets 40, 41 of the ionization electrodes are embedded in a layer or plate 42 made of suitable insulation material or semiconductor material. Fig. 7 shows the ionization field that arises when .the conductor flock 40, 41 voltage is supplied.
It partially penetrates both the solid dielectric and the gas. If the distance from the linear conductors 40, 41, the thickness of the plate 42 and .the voltage level are selected accordingly, then ionization occurs in the gas along the boundary layer between gas and poorly conductive material.
By suitably choosing the conditions, one has the ability to set the uniform distribution of the ionization over the entire surface and to control its intensity at the same time. As another means of adjustment. The choice of the dielectric constant of the layers, their conductivity and also the shape, type and nature of the boundary surface is also used.
In the embodiment of FIGS. 8 and 9, the layer of poorly conductive material is rod-shaped or plate-shaped, in the embodiment of FIG. 8 there is an insulating rod 48 between each two ionization electrodes, while in the embodiment of FIG 9 several rods 49 made of poorly electrically conductive material are arranged between the ionization electrodes.
Here, too, the shape, dimensions, type, material of the rods and the size of the voltages can be used to set and distribute the field generating the ionization as desired.
Constructively simple conditions result when the layers of electrically poorly conductive material envelop the conductors of the ionization electrodes, be it that the poorly conductive layers are applied as a coating on the conductors, or that these envelopes form tubes in which the solid or liquid conductors.
In the exemplary embodiment of FIG. 10, all conductors 50, 51 of the two sets of ionization electrodes are encased by layers 53 of poorly electrically conductive material.
A structurally particularly favorable and electrically very effective embodiment of the invention results when, as FIG. 11 shows, only one group 56 of ionization electrodes is encased by poorly conductive material 54, while the conductors 57 of the other group are electrically conductive surfaces have area. This arrangement, in which the surface of the one set of conductors 57 remains electrically conductive, is achieved
that the charges moved by the charging field cannot accumulate on the ionization electrodes, which are designed as a capacitor, but rather flow away through the electrically conductive surfaces of one electrode or electrodes. This avoids the field distortion which adversely affects the arrangement and which would otherwise occur in the case of poor conductivity of the layer enveloping the conductor.
The arrangements can therefore be used both for operation with DC voltage and for operation with AC voltage for the charging and separation field. The ionization electrodes themselves are preferably supplied with an alternating voltage, just as in the arrangements described above.
You can either use high frequencies, whereby you get a strong ionization even at low voltage, but you can also: the normal mains frequencies of for example 50 periods / sec. and select the voltages accordingly high.
If a direct voltage is used for the charging field and a chained circuit is used, as shown, for example, in FIGS. 3 and 11, the ionization surface is preferably given a mean negative potential compared to the potential of the electrodes of the charging voltage, taking into account the fact that the mobility of the electrons respectively. nega:
tive ions is, on average, much larger than that of the positive ions.
The proportions, dimensions, distances, the electrodes and their voltages are preferably chosen so that the field strength of the ionizing voltage or voltages is high compared to the field strength of the non-ionizing voltage or voltages.
This results in a concentrated, intensive and sharply defined ionization field and a favorable interaction with the charging field. At the same time, the operational safety of the system is significantly increased because flashovers towards the collecting electrodes are definitely avoided, even with highly conductive dusts.
Since separate voltages are supplied to the electrodes, it is possible to set or regulate the electrode pairs independently of one another even during operation, so that such a system works under the most favorable operating conditions. On the other hand, it is also up to you to completely control the conditions of charging and deposition.
A uniform, spatially constant current density is achieved if the electrodes of the charging voltage and / or the charging voltage are used with a flat, in particular flat configuration of the Iani.sations.gebietes. Precipitation voltage parallel to the ionization surface and symmetrically on both sides and at the same distance from it.
The usual voltage generators - direct voltage or alternating voltage - can serve as the voltage source. Particularly simple and inexpensive circuit devices are obtained if ionization charging and suction voltage or at least two of these voltages are connected to the same transformer, if necessary. with the interposition of a rectifier.
A circuit diagram is shown in FIG. 11. The transformer is denoted by 61. Both the ionization voltage and the voltage used for charging and depositing are taken from the secondary winding.
If the two voltages are equal to one another, they can be taken from the terminals of the secondary winding; if the voltages are different from one another, the lower voltage, for example the voltage 13 to be fed to the ionization electrodes 56, 57, is taken from the tap 65 , while the voltage between the end terminals of the transformer in this example changes into a DC voltage by means of the rectifier 62 and the ionization electrodes on the one hand and the electrodes 46.
4 7 other, # eits is fed.
The capacitor 67 is connected in parallel to its electrodes to smooth the direct voltage. Any arrangement for converting alternating current into direct current can be used as a rectifier, be it mechanical rectifiers, valves, spark gaps or tubes of any kind.
The separator plates and also the rectifier's cathode are. at. 68 grounded. In Fig. 12, another embodiment example of a transformer holding is illustrated. In this example, the conductors 57 with a conductive surface at the star point 70, the insulation-covered Lei ter in groups 58, 59, 60 are connected to the phases 71, 72, 73 of a polyphase transformer.
In this way it is also possible to use multi-phase current to feed the ionization electrodes and to load the individual phases with energy evenly.
In the examples described, the electrodes for the deposition voltage also served as electrodes for the charging voltage. However, the invention is not limited to this.
Rather, it is also possible to arrange the arrangement in which an ionization field is created by means of a special voltage to the side of the charge space, while another voltage conveys the charge carriers formed by ionization into the charge area, so that the separation space in the direction of the gas flow behind the cargo space.
An exemplary embodiment is shown in FIG. 13. Between the electrodes 80, 81 for the charging voltage lies. to the side of the call loading space 85, 8.6. an ionization area consisting of two conductors. or ladder sets 82 respectively. 83, which can be carried out in any of the ways described above, and which the voltage from two networks 13 respectively. 87 is supplied in the manner described above.
Behind the Rufladeraum extends the Abseheideraum 90, 91, 92, 93, in which several sets of electrodes are arranged in a suitable manner connected in parallel and in parallel. As in the other examples, the electrodes can be plates. Sheets. Grids, networks and the like can be formed from.
While the field, in particular the ionization area, is kept high in the first section of the arrangement, in which the ionization field and the charging area are located, the field strength in the separation area is selected between plates 94, 95, 96, 97, 98 down.
The ionization therefore only takes place between the ionization electrodes 82, 83, while the charging of the particles floating in the gas takes place in the space on the sides of the ionization area between the electrodes 80, 81. Since the particles reach the area between the deposition electrodes with a high charge, very low field strengths in this area and, accordingly, a low voltage to be supplied from the network 88 are sufficient to move all the particles quickly, even at high flow rates. knock down.
A further advantage of this arrangement is that the plate spacing can be selected to be very small without the risk of rollover because the ionization of the particles has already taken place in a space in front of the separation area. In view of the small distance between the plates, there is also a short path of precipitation for the charged particles.