DE29980204U1 - Dust binding device - Google Patents
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Description
StaubbindungsgerätDust binding device
Die Erfindung bezieht sich auf ein Staubbindungsgerät, das Koronaelektroden, Spannungsversorgungsmittel zum Speisen der Koronaelektroden mit hoher Spannung und eine Steuereinheit zum Steuern der Funktion des Staubbindungsgeräts aufweist.The invention relates to a dust-binding device comprising corona electrodes, voltage supply means for supplying the corona electrodes with high voltage and a control unit for controlling the function of the dust-binding device.
Es ist oft notwendig wenigstens eine Art Staubentfemungssystem in Verbindung mit Förderern für Massenmaterial, zum Beispiel Grubenerz, zu montieren. Staub wird typisch in einer auf Ionisierung basierenden Staubbindungseinrichtung entfernt, wobei die Koronaelektroden mit hoher Spannung gespeist werden. Die Wand und andere Stahlstrukturen des Gehäuses des Staubbindungsgeräts sowie das zu fördernde Material bringen eine geerdete Fläche zustande, und ein elektrisches Feld entsteht zwischen den Elektroden und der geerdeten Fläche. Wenn die Spannung bei einer Elektrode hoch genug ist, überschreitet das elektrische Feld nahe der Elektrode die elektrische Durchschlagsfestigkeit der Luft, was zu Ionisierung der Luft führt. Eine partielle elektrische Entladung auf der Elektrodenfläche nennt man Elmsfeuer. In einem negativen Elmsfeuer emittiert die Elektrode freie Elektronen, die weg von der Elektrode unter dem Einfluss des elektrischen Felds treiben. Zwischen der Elektrode und der geerdeten Fläche gibt es ein elektrisches Feld, wo ein elekirischer Strom unter dem Einfluss von freien Ladungsträgern zu fliessen beginnt. Wenn negative Ionen und freie Elektronen entgegen die geerdete Fläche unter dem Einfluss des elektrischen Felds kommen, stoßen sie gegen Staubpartikel in der Luft, was zur Folge hat, dass die Staubpartikel geladen werden. Staubpartikel akkumulieren durch zwei verschiedene Mechanismen.It is often necessary to install at least some form of dust removal system in conjunction with conveyors for bulk material, for example mine ore. Dust is typically removed in an ionization-based dust suppression device, with corona electrodes fed at high voltage. The wall and other steel structures of the dust suppression device housing and the material being conveyed create a grounded surface, and an electric field is created between the electrodes and the grounded surface. If the voltage at an electrode is high enough, the electric field near the electrode exceeds the dielectric strength of the air, resulting in ionization of the air. A partial electrical discharge on the electrode surface is called St. Elmo's Fire. In a negative St. Elmo's Fire, the electrode emits free electrons which drift away from the electrode under the influence of the electric field. Between the electrode and the grounded surface there is an electric field where an electric current begins to flow under the influence of free charge carriers. When negative ions and free electrons come towards the grounded surface under the influence of the electric field, they collide with dust particles in the air, causing the dust particles to become charged. Dust particles accumulate through two different mechanisms.
Erstens findet der größte Teil der Akkumulation unter dem Einfluss eines externen elektrischen Felds statt, wobei geladene Staubpartikel gegen die geerdete Fläche treiben und daran anhaften. Der zweite Mechanismus, durch den Partikel akkumulieren, ist die sogenannte durch Raumladung verursachte Akkumulation. First, most of the accumulation occurs under the influence of an external electric field, where charged dust particles drift against the grounded surface and adhere to it. The second mechanism by which particles accumulate is the so-called space charge-induced accumulation.
Die von einer Koronaelektrode benötigte Spannung wird typisch durch eine Hochspannungseinheit erzeugt, die einen Hochspannungsspeiser und einen Spannungsmultiplikator in derselben Umhüllung aufweist. Eine Hochspannungseinheit erzeugt die von Koronaelektroden benötigte Spannung, und die erwähnte Spannung wird einer Verteilereinheit und von dort weiter jeder Staubbindungseinheit zugeführt. Die Hochspannungseinheit wird von einem manuell einstellbaren Steuertransformator gesteuert, mit dem dieThe voltage required by a corona electrode is typically generated by a high voltage unit comprising a high voltage feeder and a voltage multiplier in the same enclosure. A high voltage unit generates the voltage required by corona electrodes and the said voltage is fed to a distribution unit and from there to each dust control unit. The high voltage unit is controlled by a manually adjustable control transformer which allows the
der Hochspannungseinheit zugeführte Spannung eingestellt wird. Hochspannungseinheiten sind äusserst groß und schwer. Ausserdem sind die erforderlichen Hochspannungskabel dick und teuer, und sie müssen über ziemlich ~ weite Strecken montiert werden. Auch Verteilereinheiten sind groß und teuer. Es ist auch kompliziert das System einzustellen, weil jede einzelne Staubbindungseinheit für sich nicht eingestellt werden kann, sondern alle Einheiten gleichzeitig eingestellt werden. Lösungen, bei denen eine solche Anordnung verwendet wird, sind zum Beispiel in SU-Veröffentlichungen 1208265 und 1574828 offenbart.the voltage supplied to the high-voltage unit is adjusted. High-voltage units are extremely large and heavy. In addition, the high-voltage cables required are thick and expensive, and they must be installed over fairly long distances. Distribution units are also large and expensive. It is also complicated to adjust the system because each individual dust-binding unit cannot be adjusted individually, but all units are adjusted simultaneously. Solutions using such an arrangement are disclosed, for example, in SU publications 1208265 and 1574828.
In einer anderen bekannten Lösung wird die von Koronaelektroden benötigte Spannung durch eine Einrichtung erzeugt, die eine Hochspannungseinheit mit einer Hochfrequenzeinheit, einem Transformator und einem Multiplikator aufweist. Die Funktion der Hochspannungseinheit wird mit einer separaten Steuereinheit gesteuert. Die erwähnte Struktur ermöglicht, dass die Hochspannungseinheit kleiner als in der oben erwähnten Lösung ausgebildet werden kann, und deshalb kann eine separate Hochspannungseinheit für jede Staubbindungseinheit montiert werden. Jedoch ist die Hochspannungseinheit immer noch ziemlich groß und setzt demnach ein ziemlich großes unhandliches und teures Gehäuse voraus, insbesondere wenn die Einheit in die Nähe der Staubbindungseinheit zu stellen ist. Wenn die Einheit wiederum nicht in die Nähe der Staubbindungseinheit gestellt wird, muss teure Hochspannungsverkabelung verwendet werden.In another known solution, the voltage required by corona electrodes is generated by a device comprising a high voltage unit with a high frequency unit, a transformer and a multiplier. The function of the high voltage unit is controlled with a separate control unit. The mentioned structure allows the high voltage unit to be made smaller than in the above mentioned solution and therefore a separate high voltage unit can be mounted for each dust suppression unit. However, the high voltage unit is still quite large and thus requires a rather large, cumbersome and expensive housing, especially if the unit is to be placed near the dust suppression unit. If, on the other hand, the unit is not placed near the dust suppression unit, expensive high voltage cabling must be used.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Staubbindungseinrichtung zustande zu bringen, mit der die oben erwähnten Nachteile vermieden werden.The present invention is based on the object of providing a dust-binding device which avoids the disadvantages mentioned above.
Die Staubbindungseinrichtung der Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgungsmittel eine Mittelspannungseinheit und einen Spannungsmultiplikator aufweisen, welcher Spannungsmultiplikator und welche Mittelspannungseinheit in einen Abstand voneinander gestellt werden, welcher Spannungsmultiplikator in Verbindung mit den Koronaelektroden angeordnet wird, und welche Mittelspannungseinheit und welcher Spannungsmultiplikator durch ein Mittelspannungskabel aneinander angekoppelt werden.The dust binding device of the invention is characterized in that the voltage supply means comprise a medium voltage unit and a voltage multiplier, which voltage multiplier and which medium voltage unit are placed at a distance from each other, which voltage multiplier is arranged in connection with the corona electrodes, and which medium voltage unit and which voltage multiplier are coupled to each other by a medium voltage cable.
Eine wesentliche Idee der Erfindung ist, dass die Einrichtung eine Mittelspannungseinheit zum Erzeugen der Mittelspannung und einen Spannungsmultiplikator zum Erzeugen der Endhochspannung aufweist und dieAn essential idea of the invention is that the device has a medium voltage unit for generating the medium voltage and a voltage multiplier for generating the final high voltage and the
Mittelspannungseinheit und der Spannungsmultiplikator in einem Abstand voneinander angeordnet und durch ein Mittelspannungskabel angekoppelt werden.The medium-voltage unit and the voltage multiplier are arranged at a distance from each other and connected by a medium-voltage cable.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass wesentlich nur der Spannungsmultiplikator in Verbindung mit der Koronaelektrode gestellt wird und die Mittelspannungseinheit in einen Abstand von der Staubbindungseinheit gestellt wird, wobei schwierige staubige Verhältnisse nur bei der Einkapselung des Spannungsmultiplikators berücksichtigt werden müssen und die übrige zum Erzeugen der Hochspannung nötige Einrichtung sich in einer Umgebung mit wesentlich einfacheren äusseren Verhältnissen befinden kann. In diesem Fall braucht Hochspannung nicht über weite Strecken entlang einem teuren Hochspannungskabel geleitet zu werden, sondern die Spannung wird von einer Mittelspannung entlang einem Mittelspannungskabel geleitet. Die somit zustande gebrachte Einrichtung ist klein und preiswert herzustellen. Jede Staubbindungseinheit kann separat eingestellt werden, und die Steuereinheit hat die Aufgabe verschiedene Fehiersituationen zu überwachen und die Einrichtung genau einzustellen.An advantage of the invention is that essentially only the voltage multiplier is placed in connection with the corona electrode and the medium voltage unit is placed at a distance from the dust-binding unit, whereby difficult dusty conditions only have to be taken into account when encapsulating the voltage multiplier and the rest of the equipment required to generate the high voltage can be located in an environment with much simpler external conditions. In this case, high voltage does not have to be conducted over long distances along an expensive high voltage cable, but the voltage is conducted from a medium voltage along a medium voltage cable. The device thus created is small and inexpensive to manufacture. Each dust-binding unit can be adjusted separately and the control unit has the task of monitoring various error situations and adjusting the device precisely.
Die Erfindung wird in der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigenThe invention is described in the accompanying drawing.
Figur 1 ein Blockdiagramm einer Einrichtung der Erfindung,Figure 1 is a block diagram of a device of the invention,
Figur 2 eine schematische Seitenansicht einer Staubbindungseinheit der Erfindung in Teilausschnitt, undFigure 2 is a schematic side view of a dust binding unit of the invention in partial section, and
Figur 3 ein Blockdiagramm einer zweiten Einrichtung der Erfindung. Figur 1 ist ein Blockdiagramm einer Einrichtung der Erfindung. Ein Spannungsspeiser 1 wird verwendet um eine Mittelspannungseinheit 2 mit Betriebsspannung zu speisen. Die Mittelspannungseinheit 2 besteht aus einer Hochfrequenzeinheit 3 und einem Spannungstransformator 4. Die Hochfrequenzeinheit 3 und der Spannungstransformator 4 können auf derselben Leiterplatte montiert werden, was eine kleine Einrichtung zur Folge hat, die leicht herzustellen ist. In der Hochfrequenzeinheit 3 wird die Frequenz des elektrischen Stroms hoch, zum Beispiel ungefähr auf 15 kHz, erhöht. Die Spannung wird dann mit dem Spannungstransformator 4 auf das Maximum von einigen kVs erhöht. Nach der Mittelspannungseinheit 2 kann die maximale Spannung zum Beispiel 10 kV betragen. Eine zum Beispiel zwischen 0 und 24 V variierende Spannung kann der Mittelspannungseinheit 2 zugeführt werden, und die Mittelspannungseinheit 2 erzeugt eine Spannung, die zum Beispiel zwischen 0Figure 3 is a block diagram of a second device of the invention. Figure 1 is a block diagram of a device of the invention. A voltage feeder 1 is used to feed a medium voltage unit 2 with operating voltage. The medium voltage unit 2 consists of a high frequency unit 3 and a voltage transformer 4. The high frequency unit 3 and the voltage transformer 4 can be mounted on the same circuit board, resulting in a small device that is easy to manufacture. In the high frequency unit 3 the frequency of the electric current is increased high, for example to approximately 15 kHz. The voltage is then increased to the maximum of a few kVs with the voltage transformer 4. After the medium voltage unit 2 the maximum voltage can be for example 10 kV. A voltage varying for example between 0 and 24 V can be fed to the medium voltage unit 2 and the medium voltage unit 2 generates a voltage varying for example between 0
und 2 kV variiert. Die durch die Mittelspannungseinheit 2 erzeugte Mittelspannung wird über ein Mittelspannungskabei 5 zu einem Spannungsmultiplikator 6 geleitet. In diesem Fall befinden sich der Spannungsmultiplikator 6 und die Mittelspannungseinheit 2 in einem Abstand voneinander. Der Spannungsmultiplikator 6 erzeugt die Endspannung, die zum Beispiel zwischen 0 und 60 kV variieren kann und mit der Koronaelektroden 7 gespeist werden. Bei Staubbindung muss die Spannung der Koronaelektroden 7 über 40 kV sein, so dass die Einrichtung in Verbindung mit einem Massenmaterialverarbeitungsgerät Staub binden kann. Die Funktion der verschiedenen Teile der Einrichtung wird durch eine Steuereinheit 8 überwacht und gesteuert.and 2 kV. The medium voltage generated by the medium voltage unit 2 is fed via a medium voltage cable 5 to a voltage multiplier 6. In this case, the voltage multiplier 6 and the medium voltage unit 2 are located at a distance from each other. The voltage multiplier 6 generates the final voltage, which can vary for example between 0 and 60 kV, and is fed to the corona electrodes 7. In the case of dust binding, the voltage of the corona electrodes 7 must be above 40 kV so that the device can bind dust in conjunction with a bulk material processing device. The function of the various parts of the device is monitored and controlled by a control unit 8.
Der Spannungsspeiser 1 und die Steuereinheit 8 können zum Beispiel durch einen Serienbus miteinander verbunden werden. Die Steuereinheit 8 misst die Spannung und den Strom des Spannungsspeisers 1 und stellt die Spannung und den Strom auf ein hinsichtlich der Funktion der Einrichtung passendes Niveau. Weiterhin bekommt die Steuereinheit 8 Fehlerinformation vom Spannungsspeiser 1. Die Steuereinheit 8 schaltet die Hochfrequenzeinheit 3 an und aus, und Überstrom, Überhitzungsalarme und Strommessung können von der Hochfrequenzeinheit 3 zu der Steuereinheit 8 gespeist werden. Zum Beispiel ein Überhitzungsalarm kann vom Spannungstransformator 4 zur Steuereinheit 8 gespeist werden. Zum Beispiel Strom- und Spannungsmessungen können vom Spannungsmultiplikator 6 zur Steuereinheit 8 gespeist werden. Die Steuereinheit 8 kann an das übrige Datensystem beispielsweise durch einen Serienbus angekoppelt werden.The voltage supply 1 and the control unit 8 can be connected to each other, for example, by a serial bus. The control unit 8 measures the voltage and current of the voltage supply 1 and sets the voltage and current to a level suitable for the function of the device. Furthermore, the control unit 8 receives error information from the voltage supply 1. The control unit 8 switches the high frequency unit 3 on and off, and overcurrent, overheating alarms and current measurement can be fed from the high frequency unit 3 to the control unit 8. For example, an overheating alarm can be fed from the voltage transformer 4 to the control unit 8. For example, current and voltage measurements can be fed from the voltage multiplier 6 to the control unit 8. The control unit 8 can be coupled to the rest of the data system, for example, by a serial bus.
Figur 2 zeigt die Einrichtung der Erfindung, die in Verbindung mit einem Förderer 9 angeordnet ist. Anstatt eines Förderers 9 kann die Staubbindungseinrichtung in Verbindung mit einem anderen Massenmaterialverarbeitungsgerät wie einem Speiser, einem Sieb oder einem Brecher gestellt werden. Die Staubbindungseinrichtung kann auch zum Beispiel in ein Lagerhaus, einen Silo oder eine Massenmaterialempfangsstation gestellt werden.Figure 2 shows the device of the invention arranged in connection with a conveyor 9. Instead of a conveyor 9, the dust-binding device can be placed in connection with another bulk material processing device such as a feeder, a screen or a crusher. The dust-binding device can also be placed in, for example, a warehouse, a silo or a bulk material receiving station.
Der Förderer 9 fördert Material, zum Beispiel Grubenerz, in Richtung des Pfeils A. Der Förderer 9 ist mit einem Staubbindungsgehäuse 10 versehen. Das Staubbindungsgehäuse 10 weist die Koronaelektroden 7 auf eine an sich bekannte Weise auf. Da die Mittelspannungseinheit 2 und der Spannungsmultiplikator 6 durch das Mittelspannungskabel 5 angekoppelt sind, können sie in einen Abstand voneinander gestellt werden, wobei zusätzlich zu den Elektroden 7 nur der Spannungsmultiplikator 6 in Verbindung mit dem Staubbin-The conveyor 9 conveys material, for example mine ore, in the direction of arrow A. The conveyor 9 is provided with a dust-binding housing 10. The dust-binding housing 10 has the corona electrodes 7 in a manner known per se. Since the medium voltage unit 2 and the voltage multiplier 6 are coupled by the medium voltage cable 5, they can be placed at a distance from each other, whereby in addition to the electrodes 7 only the voltage multiplier 6 in connection with the dust-binding
dungsgehäuse 10 gestellt werden muss. Der Spannungsmultiplikator 6 wird in Verbindung mit den Koronaelektroden 7 innerhalb eines Isolators gestellt. Die Mittelspannungseinheit 2 kann in weniger anspruchsvolle Umgebungsverhältnisse gestellt werden. Auf jeden Fall muss eine sehr hohe Spannung im Mit-" telspannungskabel 5 nicht geleitet werden, und das Mittelspannungskabel 5 kann derart dimensioniert werden, dass es eine maximale Spannung von z.B. 1OkV hat.The voltage multiplier 6 is placed in connection with the corona electrodes 7 within an insulator. The medium voltage unit 2 can be placed in less demanding environmental conditions. In any case, a very high voltage does not have to be conducted in the medium voltage cable 5, and the medium voltage cable 5 can be dimensioned such that it has a maximum voltage of e.g. 10 kV.
Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Einrichtung der Erfindung. Bei der Lösung der Figur 3 wird die Mittelspannungseinheit 2 verwendet um eine hochfrequente Mittelspannung zu erzeugen, die zum Beispiel zwischen 0 und 20 V variiert und mittels des Mittelspannungskabels 5 zu einer Einheit gespeist wird, die aus dem Spannungstransformator 4 und dem Spannungsmultiplikator 6 besteht und die die Koronaelektroden 7 mit der erforderlichen Spannung von über 40 kV speist. In diesem Fall braucht die zulässige Spannung im Mittelspannungskabel 5 nicht sehr hoch sein. Da eine Kraft von ungefähr 100 W ausreichend für die Einrichtung ist, braucht der Strom im Mittelspannungskabel 5 in der Lösung der Figur 3 10 A nicht überschreiten, wobei Verluste und Erwärmen des Mittelspannungskabels 5 keine Probleme verursachen. Der Spannungstransformator 4 und der Spannungsmultiplikator 6 können innerhalb desselben Isolators angeordnet werden, indem sie zum Bei-. spiel in denselben Harzgehäuse gegossen werden.Figure 3 shows a block diagram of a second device of the invention. In the solution of Figure 3, the medium voltage unit 2 is used to generate a high frequency medium voltage, which varies for example between 0 and 20 V and is fed by means of the medium voltage cable 5 to a unit consisting of the voltage transformer 4 and the voltage multiplier 6 and which feeds the corona electrodes 7 with the required voltage of over 40 kV. In this case, the permissible voltage in the medium voltage cable 5 does not need to be very high. Since a power of about 100 W is sufficient for the device, the current in the medium voltage cable 5 in the solution of Figure 3 does not need to exceed 10 A, whereby losses and heating of the medium voltage cable 5 do not cause any problems. The voltage transformer 4 and the voltage multiplier 6 can be arranged within the same insulator, for example by casting them in the same resin housing.
Die Zeichnung und die dazugehörige Beschreibung dienen lediglich zur Veranschaulichung der Idee der Erfindung. Die Einzelheiten der Erfindung können im Rahmen der Schutzansprüche variieren.The drawing and the associated description serve only to illustrate the idea of the invention. The details of the invention may vary within the scope of the claims.
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