DE2116566A1

DE2116566A1 - Elektrostatisches Abscheidungssystem

Info

Publication number: DE2116566A1
Application number: DE19712116566
Authority: DE
Inventors: Meredith C West Orange; Sayers Howard A. Clifton; N.J. Gourdine (V.St.A.). M
Original assignee: Gourdine Systems Inc
Current assignee: Gourdine Systems Inc
Priority date: 1970-05-15
Filing date: 1971-04-05
Publication date: 1971-12-02
Also published as: FR2090046A1; US3704572A

Description

DIPL.-ΙΛΟ. HANS W. GROENING ^ ' ' ^ s,'ü 0

DIPL.-CIIEM. DR. ALIRED SCHÖN

P Λ T 15 N T Λ M W Λ 1. T K

G-ourdine Systems, Inc., 119 Naylon Avenue, Livingstone, Π.Υ., USA

Elektrostatisches Abs ehe idungssy stein

Bekannte elektrostatische Abscheidungsvorrichtungen zur Etotfernung von mitgeschleppten Teilchen aus Luftströmen bedienten sich bisher Ionisierkammera in Abstromrichtung, in welchen die in dem Luftstrom mitgeschleppten Teilchen elektrostatisch, aufgeladen wurden. Diesen Ionisierkammern schlossen sich eine oder mehrere getrennte, in Abstromrichtung liegende Sammelkammern an, die Sammelplatten enthielten, auf welchen die geladenen Teilchen während des Luftreinigungsverfahrens niedergeschlagen wurden. Die in der Ionisierungsvorrichtung verwendeten Elektroden, welche für derartige Abscheider am häufigsten eingesetzt wurden, bestehen aus einer Vielzahl sehr feiner Drähte (Drähte mit kleinem Durchmesser), welche in einem gewissen Abstand voneinander angebracht sind und sich zwischen in relativ breiten Abständen voneinander befindlichen nichtentladenden Elektroden befinden, die in Üblicher Weise als Anziehungselektroden bekannt sind. Die nichtentladenden Anziehungselektroden sind entweder in Richtung auf die Drähte

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oder von den Drähten weg gekrümmt, oder es handelt sich um flache Plattenoberflächen, In vielen Fällen werden die flachen Platten für die niehtentladenden Elektroden bevorzugt, da sie einfacher, billiger und leichter zusammenzusetzen und zu reinigen sind.

Es wurden auch noch andere Anordnungen vorgeschlagen, in welchen parallele Platten in der Sammelzone der Abseheidungsvorrichtung verwendet werden, welche Polaritäten mit entsprechenden Vorzeichen gegenüber benachbarten Platten besitzen. Derartige Anordnungen werden in den US-Patentschriften 2 662 608 und 3 181 285 beschrieben, In beiden Fällen ist die Ionisationszone zum Beladen von Teilchen, die sich In einem zugeführten Luftstrom befinden, getrennt von der Sammlungszone, die aus einer Vielzahl von Sammlerelektroden besteht, welche sich in dem Luftstromv/eg befinden, wobei gegen— sinnige Polaritäten auf benachbarte Sammlerelektroden angelegt werden. Der Hauptunterschied zwischen den in den genannten Patentschriften bestehenden Vorrichtungen ist in der Anordnung der Ionisierungseinrichtung zu seaen. Gemäss der US-Patentschrift 2 662 608 weist die Ionisierungseinrichtung eine Reihe von in Längsrichtung angeordneten feinen Drähten auf, während gemäss der US-Patentschrift 3 181 285 die Ionisierungseinrichtung aus einem einzigen Stahlnadelelement besteht, das sich auf der Mittellinie des Lufteinlassrohres befindet, wobei dieses Element als Anziehungselektrode wirkt.

Durch die vorliegende Erfindung werden einige lT\iehteile der bekannten Anordnungen überwunden, wobei einer dieser Nachteile auf die Tatsache zurückzuführen Ist, dass die Ionisierungszone sowie die Abscheidungszone (Sammelzona) sich in ge-.trennten Kammern befinden. Ein anderer Nachteil ist darin zu ₄-sehen, dass sieh geladene Teilchen auf den umgebenden Wänden

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der Anziehungselektrode abscheiden, d.h. auf den Wänden der Anziehungselektrode, die der Ionisierungselektrode benachbart sind, wobei die Abscheidung an Stellen erfolgt, die für eine Reinigung nicht zugänglich sind. Eine Abscheidung von Teilchen auf den Wänden der Anziehungsvorrichtung in der Ionisierungszone hat zur Folge, dass der Ionisierungsgrad in der Ionisierungszone vermindert wird, wodurch seinerseits die Wirksamkeit und der Wirkungsgrad der Beladung der in dem Luftstrom mitgeschleppten Teilchen reduziert werden. Infolge der nicht gleichmassigen Verteilung von abgeschiedenen Teilchen auf den Wänden der Anziehungseinrichtung ist die Koronaentladung längs der Koronadrähte nicht gleichmässig, was zu einer Ungleichmässigkeit der an die Teilchen abgebenen Ladung führt.

Ein anderer Nachteil ist auf die Erkenntnis zurückzuführen, dass, falls die Abseheidungsvorrichtung innerhalb eines ziemlich engen Raums zwischen den Koronadrähten und der Anziehungselektrode konstruiert ist, eine merkliche elektrische Bogenbildüng oder ein Kurzschluss zwischen, den zwei Elektroden infolge der nicht gleichmässigen Abscheidung von Teilchen auf den Wänden der Anziehungsvorrichtung oder infolge einer Abscheidung auf den Koronadrähten auftreten kann. Das Auftreten einer derartigen Bogenbildüng vermindert merklich den Wirkungsgrad. Tritt ein dauernder Kurzschluss auf, dann kann in vielen Fällen ein völliges Versagen der Abscheidungsvorrichtung die Folge sein.

Ein anderer Nachteil, der. bei der Trennung der Ionisationskammer von der Sammelkammer in Kauf zu nehmen ist, so wie dies bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist, ist.auf die Tatsache zurückzuführen, dass ein Unterschied in dem elektrischen Feldstärkendiagramm in der "Übergangszone" zwischen der Ionisierungszone und dem stromaufwärts gerichteten Ende der Sammelelektroden besteht. In verschiedenen Fällen können die Elektro-

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den in der Sammlerzone Polaritäten oder Spanmingen aufweisen, die von den Polaritäten oder Spannungen der Ionisierungselektroden verschieden.sind. Derartige Unterschiede können dazu neigen, elektrische Feldbedingungen in der "Übergangszone" zu erzeugen, welche oft zur Folge haben, dass die geladenen Teilchen in einer unerwünschten und unvorhersehbaren Weise wirken, so dass das Sammeln in den für eine derartige Sammlung bestimmten spezifischen Zonen ungleichmassig erfolgt. Der Grund für diese unerwünschten Wirkungen ist noch nicht restlos aufgeklärt. Es wurde lediglich ihr AuT-treten beobachtet, wobei es sich herausgestellt hat, dass diese Wirkungen einer Herstellung zuverlässig arbeitender Vorrichtungen im Wege stehen.

Ein weiterer ITachteil der bekannten Trennung von Ionisationskammer und Sammelkammer besteht darin, dass derartige Anordnungen bedingen können, dass die Abscheidungseinrichtung grosser ist als dies zur Behandlung eines vorgewählten, zu reinigenden Luftvolumens erwünscht oder notwendig ist. Insbesondere hat es sich beispielsweise bei Küchenabzugen, die zum Reinigen einer Küchenluft, welche durch das Kochen verschmutzt ist, während vieler Jahre gezeigt, dass in unwirtschaftlicher Weise durch derartige Abzüge zu viel Platz beansprucht wird, da man grosse Abzüge-verwenden muss, um beispielsweise Bauch, Fetteilchen oder Gerüche aus einer Küchenluft zu entfernen. Ferner ist es bekannt, dass derartige Zweistufensysteme nicht in wirksamer Weise sowohl Rauchteilchen und Fetteilchen mit Submikrongrösse als auch Gerüche in einer einzigen Einheit zu entfernen vermögen. Dies ist offensichtlich darauf zurückzuführen, dass die Zweistufeneinheiten nicht dazu in der lage sind, grosse Teilchen zu verarbeiten.

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Durch, die Erfindimg wird eine Luftreinigungsabscheidungsvorrich.tung zur Verfügung gestellt, die derartig konstruiert ist, dass die Ionisationszone sowie die Sammlerzone ein "kontinuierliches System" ohne "Übergangszone" zwischen diesen funktionellen Kammern darstellen. Insbesondere besteht gemäss einer Ausführungsform der Erfindung die Abscheidungsvorrichtung aus wenigstens einem aus einem ganzen Stück bestehenden flachen Plattenelement, das sich im wesentlichen aus einem Ionisierungs-Elektrodenabschnitt zusammensetzt, wobei sich dieser Abschnitt in Richtung*auf das stromaufwärts gerichtete Ende der Abscheidungseinrichtung erstreckt. Ferner ist ein aus einer passiven Elektrode bestehender Abschnitt vorgesehen, der sich, von dem Ionisierungsabschnitt in Richtung auf das stromabwärts gerichtete Ende der Abscheidungsvorrichtung erstreckt. Für jedes Plattenelement ist auf sich gegenüberliegenden Seiten eine im wesentlichen parallele und sich gleichlang erstreckende Sammlerelektrode vorgesehen, deren stromaufwärts gerichteter Teil sich über die Ionisierungselektrode auf sich, gegenüberliegenden Seiten derselben hinaus in der Richtung erstreckt, die der Richtung des eintreffenden Luftstromes entgegengesetzt ist. In der Zone zwischen den stromaufwärts gerietiteten Enden der Sammlerelektroden wird in der Nähe zu der Ionisierungseinrichtung eine Koroanentladung gebildet, durch welche die von dem Luftstrom mitgeschleppten Teilchen geladen werden.

Die Ionisierungselektrode sowie die passive Elektrode besitzen bezüglich der Erdung und der Polarität die gleiche elektrische Spannung, während die Sammlerelektroden eine elektrische Spannung bezüglich Erdung und Polarität aufweisen, die von der Spannung der Koronaelektrode und der passiven Elektrode verschieden ist. In vielen Fällen befinden sich die Sammlerelektroden auf Erdspannung. Diese Unterschiede der Polaritäten

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und Spannungen haben die Bildung einer Koronaentladung bzw« elektrostatischer Felder zwischen der Ionisierungseinrichtung und dem stromaufwärts gerichteten Ende des Sammlers und zwischen der passiven Elektrode und dem Rest des Sammlers zur Folge, was einen erhöhten Sammlungswirkungsgrad bedingt und ein erneutes Mitreissen von Teilchen merklich vermindert.

Zusätzlich wurde gefunden, dass Abscheidungsvorrichtungen, die erfindunsgemäss betrieben und konstruiert sind, dazu in der Lage sind, sowohl grosse als auch kleine Teilchen (mit Submikrongrösse), die während des Kochens von Nahrungsmitteln erzeugt werden, abzuscheiden. Ferner wurde durch Geruchs- oder Geschmackstests festgestellt, dass die während des Kochens auftretenden Geruchspegel merklich reduziert werden. Diese Beobachtungen lassen sich nicht ohne weiteres erklären, man nimmt jedoch an, dass die dichte Nähe der Ionisationszone sowie der Sammelzone in der Abscheidungsvorrichtung eine wirksamere Beladung und Sammlung dieser grossen Teilchen oder die Agglomerierung von kleinen Teilchen, an welchen gasförmige Gerüche anhaften und entfernt werden, ermöglichen. Dies konnte bisher nicht in wirksamer Weise durchgeführt v/erden.

Eine weitere Erläuterung des AbseheidungsVerfahrens basiert auf der Annahme, dass das Sammeln von sowohl grossen als auch kleinen Teilchen teilweise auf eine "Turbulenz" zurückzuführen ist, die in der Ionisierungszone erzeugt wird, wobei diese Turbulenz sich durch eine Verstärkung des erzeugten "Koronawindes" zu erkennen gibt.

Gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Ionisierungselektrode sowie die passive Sammlerelektrode jeweils in Form von ein Ganzes bildenden Strukturen in einer eingeschichteten Weise konstruiert. Bei dieser Ausführungsform.

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ist die Kombination aus Ionisiemngselektrodenstruktur und passiver Elektrodenstruktur innerhalb der Abscheidungsvorrichtung in einer solchen Weise angebracht, dass ein mögliches Sammeln von Teilchen darauf vermieden wird, wodurch das Auftreten von Kurzschlüssen aus dem kombinierten Element aus Ionisierungselektrode und passiver Elektrode reduziert, wenn nicht sogar beseitigt wird.

Ein anderes wichtiges Merkmal der Erfindung liegt in der Tatsache, dass eine Abseheidungsvorrichtung in einer merklich % kleineren Volumeneinheit konstruiert werden kann, wobei mittels dieser Einheit ein grösseres Luftvolumen von Verunreinigungen gereinigt werden kann als dies, bei Verwendung der bekannten Zweikammervorrichtungen der Fall ist. Ferner lässt sich die ein Ganzes bildende kombinierte Struktur einer Ionisierungselektrode sowie einer passiven Elektrode auf Vielstufenanordnungen anpassen, wodurch bei minimalem Raumbedarf ein grösserer Luftreinigungswirkungsgrad erzielt wird.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. '

Figur 1 zeigt in schematischer Weise die Abseheidungseinrichtung, die als Komponente eines Ventilator-Abscheidungssystems verwendet wird.

Figur 2 ist ein Querschnitt, welcher eine Ausführungsform der Erfindung von oben zeigt.

Figur 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 von Figur 2 und zeigt eine Seitenansicht.

Figur 4 ist ein Querschnitt längs der Linie 4-4 von Figur 3 und zeigt eine Rückansicht.

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Figur 5 ist ein Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Figur 6 ist ein Querschnitt längs der Linie 6-6 von Figur 5 und zeigt eine Seitenansicht.

Durch Figur 1 wird eine repräsentative Ausführungsform einer erfindungsgemäss konstruierten elektrostatischen Luftreinigungs-Abseheidungsvorrichtung wiedergegeben, die in ein Ventilator-Luftreinigungs-Abscheidungssystem eingebaut ist. Das Abscheidungssystem 10 weist erste und zweite Filter 12 und 14, ein Gebläse 16, eine Abscheidungseinrichtüög 18 sowie einen Sumpf 20 zum Sammeln von Flüssigkeiten auf. Das erste und das zweite Filter, das Gebläse sowie die Abscheidungseinrichtung sind längs eines Weges 22 eines zugeführten Luftstromes angeordnet, der als verschmutzte Luftquelle -24 bezeichnet wird. Dieser Luftstrom enthält mitgeschleppte Teilchen und Gerüche, die entfernt werden sollen. Derartige mitgeschleppte Teilchen können in Form von Staub, Fett, Wasserdampf, Rauch, Blütenstaub oder dergleichen vorliegen, wobei viele dieser Teilchen eine Submikrongrösse besitzen können.

Ferner weist das System 10 eine Wechselstromquelle 26 sowie Drucktastenverriegelungsschalter 28 bzw. 30 auf, welche eine Verbindung mit einer Gleichstromquelle 32 und einem Gebläse herzustellen vermögen. Die Gleichstromquelle 32 ist mit der Abscheidungseinrichtung 18 über eine unterbrechbare Schaltung 34 längs eines Leiters 36 verbunden, während die Abscheidungseinrichtung durch den Leiter 38 geerdet ist. Die Gleichstromquelle 32 ist durch den Leiter 31 geerdet.

Das System wird derart in Gang gesetzt, dass der Schalter geschlossen wird, wodurch, die Wechselstromquelle 26.mit dem

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Gebläse 16 verbunden wird. Das Gebläse zieht verschmutzte Luft 24 in das System längs des Weges 22, und zwar durch den ersten und den zweiten Filter 12 und 14. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Filter für einen zufriedenstellenden Betrieb nicht absolut erforderlich sind, jedoch für bestimmte Verwendungszwecke bevorzugt werden können. Die teilweise filtrierte Imft wird.dann in das Einlassende der Abscheidungseinrichtung 18 eingeblasen und dann durch deren Auslassende nach der Reinigung abgezogen. Die Art, in welcher die Absehe idungs einrichtung 18 konstruiert ist und arbeitet wird unter Bezugnahme auf die Figuren 2-4 näher erläutert.

In den Figuren 2 - 4 sind entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet. Die Abscheidungseinrichtung 1.8 weist vier Isolatorrahmenelemente 40 - 46 auf, die unter Bildung eines rechtwinkligen Stützrahmens 48 verbunden sind. Innerhalb der Wände des Rahmens 48 befindet sich eine Vielzahl parallel angeordneter, sich in einem gewissen Abstand befindender Elemente, die im wesentlichen aus abwechselnd angeordneten, leitenden und im wesentlichen flachen Sammlerplattenelementen 50 bestehen, die elektrisch durch den Erdungsuberbrückungsdraht 52 (vergleiche Figur 4) verbunden sind. Ferner ist eine Vielzahl von ein Ganzes bildenden Plattenelementen mit einem stromaufwärts und stromabwärts gerichteten Ende aus einer Ionisierungselektrode 56 an dem stromaufwärts gerichteten Ende und einer passiven Elektrode 58 vorgesehen, die sich von der Ionisierungselektrode 56 zu dem stromabwärts gerichteten Ende erstreckt. Das stromaufwärts gerichtete Ende der Vorrichtung ist der eintreffenden luft am nächsten, während das stromabwärts gerichtete Ende sich in der Nähe des Iiuftauslasses befindet.· Jedes der ein Ganzes bildenden Plattenelemente 54 ist elektrisch über ein Überbrückungsleitungselement 60 verbunden.

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Insbesondere aus Figur 4 ist zu ersehen, dass jedes Plattenelement 54 elektrisch von jeder Sammlerelektrode durch eine* Reihe von mit Vertiefungen versehenen Isolationsstützelementen 62 isoliert ist, die sich über die volle Länge des Rahmens erstrecken (siehe auch Figur 3). Diese isolierenden Stützelemente 62 befinden sich sowohl an dem Oberteil als auch an dem Bodenteil des Rahmens 48 in Machbarstellung zu den Rahmenelementen 40 und 44. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass diese isolierenden Stützelemente 62 auch einen integralen Teil der benachbarten Rahmen elemente 40 und 44 bilden können.

Die Figuren 2 und 3 zeigen dem physikalischen Aufbau der Ionisierungselektrode 56 im Detail. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, bildet ein sägezahnartiges Randelement 64 die aktiven Koronaentladungsspitzen oder -punkte der Elektrode. Im Gegensatz zu dem üblicherweise verwendeten feinen Draht oder der in herkömmlicher Weise verwendeten einzigen Koronanadelspitze · weist die erfindungsgemässe Ionisierungselektrode eine Vielzahl von Koronaentladungspuakten auf, an denen die Koronaentladung in vorteilhafter Weise aufrecht erhalten wird, unterzieht man die Figur 2 einer näheren Betrachtung, so stellt man fest, dass die sägezahnartige Ausgestaltung der Ionisierungselektrode ein bestimmtes System aufweist, d.h., dass abwechselnd Zähne des sägeartigen Elements auf entgegengesetzte Seiten der Koronaentladungszone zeigen.

Dieses Merkmal der Koronazäime oder der Koronaspitzen der Koronaelektrode 64 ermöglicht eine im wesentlichen gleichmassige Verteilung der Koronaentladung in einer festgelegtem Weise länge der ganzen Länge der Struktur sowie der Έ,οτοη®— entladungszone., Bt aiigeiaslaes arbeiten Sie Zähne dej? sägezalmartigeB StsMkter unabhängig"TOBe^;lsaBder_p so dass eise Struktur mit neuen fmtetioBellejs Mögliolifeeiten geschaffen, wird» Im -- -

Gegensatz zu der aus einem einzigen feinen Draht bestehenden Elektrode, wie sie in üblicher Weise gemäss dein Stand der Technik verwendet wird, bietet das sägezahnartige Element gemäss vorliegender Erfindung einige Vorteile. Zunächst werden viele Nadelpunkte für unabhängige, strommässig stark belastbare Bahnen geschaffen, so dass mitgeschleppte Teil chen, die sich auf dem erwähnten Element sammeln, schnell durch starke Ströme weggebrannt werden, die von den Punkten der Zähne angezogen werden. Ferner sind die Nadelpunkte von Punkt zu Punkt zickzackförmig angeordnet, so dass eine im wesentlichen fixierte gleichmässige Koronaentladung längs der ganzen länge auf einer ganzen Seite vorherrscht, wenn eine negative Korona verwendet wird, während demgegenüber bei einer Verwendung eines feinen Drahtes als Korona die Koronaentladung bei Verwendung einer negativen Korona sich nicht immer in fixierten Positionen befindet, sondern in ihrer Position in Abhängigkeit davon schwankt, ob sich Verunreinigungen auf dem Draht bilden. Dies hat eine merkliche Verminderung des Wirkungsgrades zur Folge.

Die Abseheidungseinrichtung 18 kann durch eine Erdungsplatte 66 (vergleiche Figur 3), die mit dem Leiter 38 und dann mit dem Erdpotential verbunden ist, als vervollständigt angesehen werden. Die Erdungsplatte 66 ist mit allen Sammelelektroden 50 verbunden, so dass sie sich auf Erdpotential befinden, und zwar bezüglich der Polarität der ein Ganzes bildenden Elektroden 54, die bezüglich der Erdung durch den Leiter 36, welcher mit der Gleichstromquelle 32 verbunden ist, mit einer anderen Polarität verbunden sind. Die Gleichstromquelle ist ebenfalls auf einer Seite geerdet. Die Polarität der Ionisierungseinrichtung kann entweder positiv oder negativ bezüglich der Erdung zum Betrieb der Vorrichtung sein. Jedoch wird in der Praxis die Einhaltung einer negativen Spannung bevorzugt.

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Die Abseheidungsvorrichtung der repräsentativen Ausführungsform weist ein Ganzes "bildendes Element 54, die Ionisierungseinrichtung 56 sowie die passive Elektrode 58 auf, welche auf einer negativen Spannung bezüglich des Erdpotentials und der Sammelelektroden 50 sind, die mit dem Erdpotential mittels der Platte 66 und des Leiters 38 verbunden sind.

Derartige Verbindungen erzeugen eine negative Koronaentladung in dem stromaufwärts gerichteten Teil der Vorrichtung zwischen dem Sägezahnabschnitt 64 der Ionisierungseinrichtung 56 und dem stromaufwärts gerichteten Ende der Sammelelektrode 50. Zwischen der passiven Elektrode 58 und dem Rest^der Sammelelektroden 50 wird ein starkes elektrisches Feld erzeugt, das kein Koronaentladungsfeld ist.

Die zugeführte verschmutzte Luft 24, welche sowohl grosse als auch kleine Teilchen und Geruchspartikel enthält, die nicht mittels des ersten und des zweiten Filters abfiltriert worden sind, betritt die Koronaentladungszone an der Stelle des sägezahnartigen Elementes 64. Die Teilchen nehmen in der Koronaentladung eine negative Ladung auf, und zwar entweder durch Diffusionsbeladung oder durch eine elektrische FeIdbeladung.

Im allgemeinen erhalten die grösseren Teilchen ihre Ladung durch eine elektrische Feldbeladung, während die kleineren Teilchen, wie beispielsweise die Submikronteilchen, ihre Ladung hauptsächlich durch eine Diffusionsbeladung übertragen bekommen.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die Diffusionsbeladung dann leichter erfolgt, wenn ein "Koronawind" vorherrscht, beispielsweise ein Wind, wie er durch die sägezahnartige Ionisierungseinrichtung erfindungsgemäss erzeugt wird. Diese Ein-

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ricTituiig hat eine Turbulenz in der Ionisationszone zur Folge. Durch die erfindungsgemässe Sägezahn-Anordnung wird, wie man annimmt, ein grösserer '!Koronawind»¹ erzeugt als dies "bisher in "bekannten kompakten Ausscheidern der Fall war. Daher wird erfindungsgemäss teilweise durch den "Koronawind" ein hoher wirkungsgrad erzielt. Die durch einen derartigen Koronawind erzeugte Turbulenz kann eine Erhöhung der Verweilzeit der Teilchen in der Ionisationszone sowie eine Erhöhung der Teilchengrösse infolge einer Agglomerierung, die auf die Turbulenz zurückzuführen ist, zur Folge haben. Diese beiden Effekte haben eine wesentlich höhere Ladung pro Teilchen der Teilchen zur Folge, welche in die Sammlerzone der Vorrichtung gelangen. Die vorstehend erwähnte Turbulenz kann ferner eine ausgeprägtere Teilchensammlung in der Sammelzone der Vorrichtung bewirken, und zwar infolge des Transports von geladenen Teilchen zu den Sammlerwänden als Ergebnis der Erscheinung, die man als Turbulenz in "grossem Maßstab" bezeichnen kann.

Durch die Figuren 5 und 6 wird eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Abseheidungseinrichtung 18 weist eine ein Ganzes bildende Struktur 70 aus einer Vielzahl von kombinierten Ionisationselektroden 56 und passiven Elektroden 58 auf, wobei ferner eine ein Ganzes bildende Struktur 72 aus einer Vielzahl von Sammelelektroden 50 vorgesehen ist, die sich zwischen den vorstehend erwähnten Elektroden befinden. Die Struktur 70 innerhalb der Abscheidungseinrichtung 18 ist mit wenigstens zwei elektrischen Verbindungselementen 74 verbunden, die auf einem Gehäuse 76 der Abseheidungseinrichtung befestigt sind. Mit einem der Verbindungselemente 74 ist ein Zabel 77 verbunden, das einen leiter 36 enthält, weicher eine Gleichstromspannung an die kombinierte Ionisierungselektrode und passive Elektrode in der vorstehend geschilderten

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Weise anzulegen vermag. Der Rest der Vorrichtung, die aus Metall besteht, und zwar einschliesslieh der Sammlerelektrodenstruktur 72, kann mit dem Erdpotential durch den Leiter Verbunden sein. Wie ebenfalls aus der Figur 5 hervorgeht, befindet sich ein Ablenkblech 78 an dem stromaufwärts gerichteten Ende der Ausscheidungsvorrichtung 18, während ein Sumpf 20 eine integrale Komponente der Abseheidungseinrichtung 18 mit einer Vielzahl von Öffnungen 80 bildet, die sich in den Sumpf 20 öffnen und es ermöglichen, dass durch Schwerkraft Flüssigkeiten aus der Ausfällzone in den Sumpf fliessen. Der Sumpf 20, der aus Zweckmässigkeitsgründen in Form einer Schublade ausgebildet ist, lässt sich durch Ziehen eines Griffes 82 gleitbar entfernen und wird durch Führungsvertiefungen 84 geführt.

Aus Figur 6 gehen die relativen Abstände der Elemente der Abs ehe idungs einrichtung 18 deutlich hervor. Das leitblech kann bezüglich des durch die Vorrichtung strömenden Luftstroms unter einem Winkel angebracht sein, wobei die Anbringung bezüglich der Ionisierungselektrode 56 und passiven Elektrode 58 derartig ist, dass ein Fliessen von Luft längs einer Bahn verhindert wird, die durch die gekrümmte gestrichelte Linie 88 gekennzeichnet ist. Diese Anordnung gewährleistet, dass keine von der Luft mitgeschleppten Teilchen auf dem Oberteil der Struktur 70 gesammelt werden und dadurch einen Kurzschluss zwischen der Struktur 70 und dem Gehäuse 16 verursachen, das sich auf Erdpotential befindet, während die Struktur 70 eine hohe negative Spannung aufweisen kann.

Das elektrische Abscheiden. unter Verwendung der durch die Figuren 5 und 6 wiedergegebenen Vorrichtungsaüsführungsformen ist im wesentlichen das gleiche wie das Abscheiden unter Ver-

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wendung der anderen Ausführungsformen. Es 1st jedoch darauf hinzuweisen, dass die gezeigte Anordnung den bedeutsamen Vorteil besitzt, dass die Möglichkeit eines Kurzschlusses zwischen den Elementen verhindert wird, der dann leicht auftreten kann, wenn sich leitende Teilchen in der verschmutzten Luft befinden.

Die vorliegende Erfindung bietet daher gegenüber bekannten Abs ehe idungs vorrichtungen einige Vorteile. Der bemerkenswerteste Vorteil besteht in der Fähigkeit, Teilchen aller Grossen in wirksamerer Weise In einer kleineren Einheit zu sammeln. Ein anderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass Zweikammer-Abseheidungsvorrichtungen entfallen, so dass sich die erfindungsgemässe Vorrichtung in wirtschaftlicher und kompakter Weise herstellen läset, und zwar im Gegensatz zu den bisher bekannten Vorrichtungen. Es wurden Versuche zum Vergleichen von erfindungsgemässen Vorrichtungen mit bekannten Vorrichtungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Vergleichsversuche sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

Im Handel erhält liche Abschei- dungsvorrichtung Beispiel	Kapazität in πκ pro Minute	Front fläche	445	mm	Durchsatz in ₀ m5/Min./0,09 uT
1	39,6	540 χ	947	ΤΠΤΠ	0,109
2	79,3	540 χ	297	τηι η	0,101
3	22,9	408 χ	298	mm	0,119
4	34,0	708 χ	417	mm	0,103
5	56_#6	799 x	133	τη in	0,109
Erfindungsgemäss	17,0	133 x		6,09

Aus den vorstehenden Werten ist zu ersehen, dass die erfindungsgemässe Abscheidungsvorrichtung fünfmal soviel Luft pro Zeiteinheit pro Querschnittsfläche zu reinigen vermag als

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"bisher bekannte IJuftrelnigungsvorrlcliinaagen.

Daher ist die erfinduagsgemäese Yorrichtiuig wirksamer pro Einheit Irontflache, wobei sie ausserdem in kompakterer Weise konstruiert werden kann.

Ferner bietet sich erfindisngsgemäss der Vorteil, dass aus der erfindungsgemässen Abscheidungsvorriehtung eine Vielstuf envorriohtung hergestellt werden kann, indem zwei oder mehrere der Plattenelemente 54 in Eeihe geschaltet werden, und swar in einer solchen Weise, dass das stromaufwärts gerichtete Esde der passiven Elektrode weit genug entfernt ist von dem nächsten folgenden ionisierungs-Sägezahnelement 64, damit keine Beeinträchtigung der zu erzeugenden Koronaentladung durch, eine s öle he Pos itionierung erfolgt. Un ter bestimmten Bedingungen kann es zweekmässig sein, eine derartige Vieletafen-Abseheidungsvorrichtung zu verwenden, und zwar dann, weim ein grösseres Lmf tvolutoen Tjei einem minimalen Volumen vjnä aiaer minimalen Grosse der i-bscheidungsvorriehtung gereinigt werfen soll. .Beispielsweise kann die Wirksamkeit der Abscheidungsvorrichtung dadurch erhöht werden, dass die ein Saases bildenden Plattenelemente in Serie längs des StrömungBweges der Luft geschaltet werden, während die Kapazität bezüglich der m pro Minute dadurch gesteigert werden kann, dass Einheiten parallel zu dem Pliessweg des Luftstromes siagefügt werden. ._■ ./ . \ \ - - .. ■■■ , ■ '

Schliesaliclt bietet die Einfachhei-b der Konstruktion der erfindungsgemässen Vorrichtung Vorteile hinsichtlich einer .':■■ wirtschaftlichen Herstellung dieser Vorrichtung«

Hatiirlich kann die vorstehend beschriebene Vorriehtung mödifisiert werden, ohne dass dabei der nahmen der Erfindung verlassen wirä. Beispielsweise kann die erfindungsgemässe Ab-

seheidungsvorrichtung Hochdinxck-Öl-Abseheidungssystemen, Staubsaugern oder anderen Vorrichtungen zur Bekämpfung einer luftverschmutzung angepasst werden.

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Claims

- 18 -■■ . Patentansprüche

TJ Elektrostatische Abseheidungsvorrichtung mit einem Fluid-Vinlass und -auslass, gekennzeichnet durch

a) wenigstens ein ein Ganzes bildendes ebenes Bauelement (54) in dieser Einrichtung Ib der Häh© des Auslasses, das aus einem lonisierungselektrodenäbselmitt (56) in der Nähe deö Einlasses und einem passiven Elektrodenabsehnitt (58), der sich von dem lonisierungeabschnitt mu einer Stelle in der Nähe des Auslasses erstreckt, besteht,

b) wenigstens zwei in einem Abstand angebrachte, im wesentlichen parallele -Samnlerelektroden (50), die sich auf sich gegenüberliegenden Seiten wenigstens eines eis Gaases bildendem ebenen Bauelements befis&aa tmd ©ich im wesentlichen Ib dergleichen Mng® wie die&es erstrecken, wobei ein Ende <ä@r Samm- !©relektro&en ©inen β tr oiaawfwMsts gerichteten Seil besitz"· der sich über den lonisien^gselektrodeaabschaitt auf sich " gegenüberliegenden Seiteis d@©i®lben ia Eichtmsg auf- äen Ein·»' läse erstreckt .und damit' eisü -losiisierungs-'^oronaentladungs· sone bildet _r und wob@I I©r paseiT© El©^trod©nabsetaitt und der ©ntsprecheade Sam23l©r@l@kt£odenäbsckiiitt @inen äaawischeB-liegenden Samsaflabseteitt Mldea, \

c) eine E^aricÄtsng - " - ^sr'-Aalegräag einer Spaaaiaiig mit «imer Torlierbeftiamtes PolaritSt in Basrag auf die Ertasg der \; ein Sanses bilienden eWasa SteiilEtiirelemente sowie mm. Anlegeneiner Spasi2OTiig:-iiit ©Jjs©s ©atg®g©ag©g@tst@s Polarität Ijezüglicla , der Erdung'der Saumlerelekteoöes sm^ Ir^augmug eises Tielsahl von Eoronaentl^duBgaa ia ä@r ^©s@; d©e Xonieiesrungselsktrodenabschsittes -und ©lekteostatig©ä@r Ü7ichtkoronaentladungsfeld©r zwischen dem passiven Elektrodenabachnitten und ä@m Sammlerelektroden sur AusfMll^ag vom 3te&!ohen_ff die d©m zugeführt werden, und

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d) eine Einrichtung zum Zuleiten eines Gasstromes, welcher mitgeschleppte Seilchen enthält, in den Fluideinlass durch den Sammelafcsehnitt sowie zum Abführen von sauberer Luft aus dem Fluidauslass nach der Entfernung der mitgeschleppten Teilchen durch Abscheidung.

2. yentilator-Abscheidersystem zum Beinigen von Ümgebungsluft in einem Gebäude, bestehend aus einem elektrostatischen Abscheider mit einem Gehäuse einschliesslich eines Gasein- · lasses und -auslasses sowie einer Einrichtung zum Filtrieren der Umgebuagsluft vor dem Eintritt in den Gaseinlass, dadurch gekennzeichnet, dass eich der elektrostatische Abscheider aus folgenden Seilen zusammensetzt:
a)-öligstens ein·» ein Ganzes bildendes ebenes Bauelement (54) in dieser Eisrichtung in der Habe des Auslasses, das aus einem Ionisierungselektrodenabschnitt (56) in der Nähe des Einlasses und einem passiven Elektrodenabschnitt (5B)₉ der sich von dem lonisierungsabschnitt zu einer Stelle in der Nähe des Auslasses erstreckt, besteht,

b) wenigstens zwei in einem Abstand angebrachten, im wesentlichen parallelen SaBiai«rei#ktroden.( 5») » die sich auf sieb. gegenüberliegenden Seiten wenigstens eines ein Ganzes bildendes ebenen Bauelements befinden und sich im wesentlichen in der gleichen länge wie dieses erstrecken, wobei ein Ende der Sammlerelektroden einen stromaufwärts gerichteten Seil besitzt, der sich über den lonislerungselektrodenabschnitt auf sich gegenüberliegenden Seiten desselben in Eich tang auf den Einlass erstreckt und damit eine lonisierungs-Koronaentladungszone bildet, und wobei der passive Mektrodenabschiiitt und der entsprechende Sammtlerelektrodenabschnitt einen dazwischenliegenden Sammelabschnitt bilden,

c) einerEinrichtung zur Anlegung einer Spannung mit einer · vorherbestimmten Polarität in Bezug auf die Erdung der ein

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Ganzes bildenden ebenen Strukturelemente sowie zum Anlegen einer Spannung mit einer entgegengesetzten Polarität bezüglich. der Erdung der Sammlerelektroden zur Erzeugung einer Vielzahl von Koronaentladungen in der Zone des Ionisierungselektrodenabschnittes und elektrostatischer Nichtkoronaentladungsfeider zwischen den passiven Elektrodenabschnitten und den Sammlerelektroden zur Ausfällung von Teilchen, die dem Sammelabschnitt zugeführt werden, und ·

d) einer Einrichtung zum Zuleiten eines Gasstromes, welcher mitgeschleppte Teilchen enthält, in den Fluideinlass durch den Sammelabschnitt sowie zum Abführen von sauberer Luft aus dem Fluidauslass nach der Entfernung der mitgeschleppten Teilchen· durch Abscheidung.

3. Kompakter elektrostatischer Abscheider zum Reinigen von Umgebungsluft, gekennzeichnet durch

a) ein Gehäuse zum Aufnehmen und Ausstossen eines Luftstromes mit einem Einlass und einem Auslass,

b) wenigstens ein ein Ganzes bildendes ebenes Bauelement (54) in dieser Einrichtung in der Nähe des Auslasses, das aus einem Ionisierungselektrodenabschnitt (56) in der Nähe des Einlasses und einem passiven Elektrodenabschnitt (58), der sich von dem

φ Ionisierungsabschnitt zu einer Stelle in der Nähe des Auslasses erstreckt, besteht,

c) wenigstens zwei in einem Abstand angebrachte, im wesentlichen parallele Sammlerelektroden (50), die sich auf sich, gegenüberliegenden Seiten wenigstens eines ein Ganzes bildendes ebenen Bauelementes befinden und sich im wesentlichen in der gleichen Länge wie dieses erstrecken, wobei ein Ende der Sammlerelektroden einen stromaufwärts gerichteten Teil besitzt, der sich, über den lonisierungselektrodenabschnitt auf sich gegenüberliegenden Seiten desselben In Richtung auf den Einlass erstreckt und damit eine Ionisierungs-Koronaentladungszone bildet, und wobei der passive Elektrodenabschnitt und der entsprechende Sammler-

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elektrodenabschnitt einen dazwischenliegenden Sammelabschnitt bilden,

d) eine Einrichtung zur Anlegung einer Spannung mit einer vorherbestimmten Polarität in Bezug auf die Erdung der ein Ganzes bildenden ebenen Strukturelemente sowie zum Anlegen einer Spannung mit einer entgegengesetzten Polarität bezüglich der Erdung der Sammlerelektroden zur Erzeugung einer Vielzahl von Koronanentladungen in der. Zone des Ionisierungselektrodenabs ehnittes und elektrostatischer Nichtkoronaentladungsfelder zwischen den passiven Elektrodenabschnitten und den Sammlerelektroden zur Ausfällung von Teilchen, die dem Sammelabschnitt zugeführt werden, und

e) eine Einrichtung zur Zuführung eines Gasstromes, der mitgeschleppte Seilchen enthält, in den Gaseinlass durch die lonisierungs-Koronaentladungszone und die Sammelzone und zum Abführen von sauberer Luft aus dem Gasauslass nach der Entfernung der mitgeschleppten Teilchen durch Ausfällung.

4. Abschneider gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein ein Ganzes bildendes ebenes Element (54) zusammen mit einer Vielzahl weiterer derartiger Elemente unter Bildung eines einzigen Elements in paraller Anordnung verbunden ist.

5. Abschneider gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei in einem Abstand angebrachte, im wesentlichen parallele Sammlerelektroden (50) zur Bildung eines einzigen Elements in paralleler Anordnung verbunden sind. .

6. Abschneider nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einer Vielzahl von ebenen Elementen und die Anordnung einer Vielzahl von Sammlerelektroden jeweils elektrisch voneinander isoliert sind und eine ineinander-

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greifende StrukturanordnuBg bilden,

T. Abscheider ,nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammlerelektroden eine Einrichtung zum elektrischen Erden dieser Elektroden aufweisen.

8. Kompakter elektrostatischer Abscheider, gekennzeichnet durch

a) ein Gehäuse sum Aufnehmen und zur Ausstossuag eines Iiuftstrqms-, wobei der eintreffende Luftstrom einige mitgeschleppte Flussigkeitsteilchen enthält, und wobei das Gehäuse einen Einlass und einen Auslass besitzt,

b) wenigstens ein ein Ganges bildendes ebenes Bauelement (54) in dieser Einrichtung in der Näh© des Auslasses, das aus einem Ionisierungselektrodenabselmitt (56) in der Mähe des Einlasses und einem passiven Elektrodenabsehnitt (58) ₉ äev sich von dem lonisierungsabschnitt zu einer Stelle in der Hähe des Auslasses erstreckt^ besteht,

c) wenigstens zwei in einem Abstand angebrachte, im wesentlichen parallele Samialerelektroden (50) _s die sich auf sich gegenüberliegenden Seiten wenigstens e±nes ein Ganzes bildendes ebenen Bauelementes befinden und sich im wesentlichen in der gleichen Länge wie dieses erstrecke!», wobei ein Ende der Sammlerelektroden einen stromaufwärts gerichteten !Teil besitstp der eich über den lonisierungselektrodenabschnitt auf sich gegenüberliegenden Seiten desselben in Richtung auf den Einlass erstreckt und damit eine lonisierungs-Koronaentladungszone bildet_s und wobei der passiire Elektroden— abschnitt und der entsprechende SammlereXektrodenabsehnitt ©inen dazwischenliegenden Sammelabsclmltt bilden,

d) eine Einrichtung zur Anlegung einer Spannung mit einer vorherbestimmten Polarität in Bezug auf die Erdung der ein

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Ganzes bildenden ebenen Strukturelemente sowie zum Anlegen einer Spannung mit einer entgegengesetzten Polarität bezüglich der Erdung der Sammlerelektroden zur Erzeugung einer Vielzahl von Koronaentladungen in der Zone des Ionisierungselektrodenabschnittes und elektrostatischer Hichtkoronaentladungsfeider zwischen den passiven Elektrodenabschnitten und den Sammlerelektroden zur Ausf ällung von Te liehen, die dein Sammelabschnitt zugeführt werden,

e) eine Einrichtung zur Zuführung eines Gasstromes, der mit-' gerissene Teilchen enthält, in den Gaseinlass, durch den Sammelabschnitt und zum Abführen von sauberer Luft aus dem Gaseinlass nach der Entfernung der mitgeschleppten Teilchen durch Abscheidung, und

f) einen Sumpf (20) zur Aufnahme und zum lagern von abgeschiedenen Flüssigkeitsteilchen aus dem zugeführten Luftstrom.

9. Abscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine Vielzahl von öffnungen aufweist, durch welche abgeschiedene flüssige Teilchen aus dem Gehäuse infolge der Schwerkraft in den Sumpf ablaufen.

10. Abscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er Einrichtungen zum Anlegen von Spannungen an die ein Ganzes bildende ebene Struktur und die Sammlerelektroden sowie an die Einrichtung zum Durchschicken eines Gasstromes durch den Abscheider unabhängig voneinander aufweist.

11; Verfahren zum Abscheiden von mitgeschleppten Teilchen aus dem Luftstrom, die einer Abscheidungsvorrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die mitgeschleppten Teilchen in einem Luftstrom in einer Ionisierungszone mit einem merklich rückwärts gerichteten Koronawind mit einer elektrischen Ladung versehen

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werden mid

Ta) die geladenen Teilchen in einer elektrostatischen Sammelzone gesammelt werden, die unmittelbar der Ionisierungszone längs der Strömungsbahn des Luftstroms benachbart ist.

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