<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrofilter, insbesondere zur Abluftreinigung für Strassentunnel, Tiefgaragen od. dgl aus wenigstens einer einen Durchströmkanal bildenden Filterzelle mit einer einströmseitigen lonisiereinrichtung und einem ausströmseitigen Kollektor, wobei die lonisiereinrichtung in einem Rahmen eingesetzte, sich über den Strömungsquerschnitt erstreckende Elektroden aufweist.
Die Abluft aus einem Strassentunnel, einer Tiefgarage od. dgl. enthält feste Partikel, wie Dieselruss, Reifen- oder Strassenbelagsabrieb, Staub u dgl , und auch Flüssigpartikel, welche Partikel aus Umweltschutzgründen oder zur Wiederverwendung der gereinigten Luft im Tunnel abgeschieden werden müssen. Mechanische Filteranlagen eignen sich dazu wenig, da sie mit grossen Druckverlusten verbunden sind und wegen der anfallenden beträchtlichen Luftmengen hohe Anforderungen an die Ventilatorleistungen stellen.
Für diese Abluftreinigung kommen demnach vor allem Elektrofilter zur Anwendung, die nach dem Penney-Prinzip arbeiten, wobei in einer lonisiereinrichtung über an eine hohe Gleichstromspannung angelegte Elektroden ein elektrisches Feld zur Ionisierung der abzuscheidenden Partikel erzeugt wird, wodurch die geladenen Partikel anschliessend in einem Kollektor unter Abgabe ihrer Ladung niederschlagbar sind. Der Kollektor setzt sich dazu bisher aus mit Abstand nebeneinander angeordneten, abwechselnd positiven und negativen Kollektorplatten zusammen, so dass die ionisierten Partikel der zwischen den Kollektorplatten hindurchströmenden Abluft je nach Ladung von den einen Kollektorplatten abgestossen und von den anderen angezogen werden und sich durch diese Ablenkung an den sie anziehenden Kollektorplatten absetzen.
Bei höheren Durchströmgeschwindigkeiten, wie sie bei den angestrebten grossen Durchsatzmengen auftreten, ist allerdings die Abscheideleistung dieser Filter, vor allem hinsichtlich der extrem kleinen Russpartikel unbefriedigend. Ausserdem versagen diese Elektrofilter im Brandfall, bei dem eine Rauchabscheidung wegen der Sichtverhältnisse sehr wichtig wäre, da die Betriebstemperatur üblicherweise bei ca. 65 C liegt und die lonisiereinrichtung und der Kollektor einer einem Brandfall entsprechenden Temperaturbelastung von ca 250 C nicht standhalten. Die beiderends fest abgestützten Elektroden bzw Kollektorplatten unterliegen nämlich einer wärmebedingten Dehnung und verformen sich, wodurch es innerhalb kürzester Zeit zu Kurzschlüssen bzw.
Überschlagsentladungen käme Ein Ausfall der Hochspannung führt aber sofort zur Wirkungslosigkeit eines solchen Elektrofilters. Nicht zuletzt gibt es bisher bei der Reinigung des Kollektors Schwierigkeiten, denn die Kollektorplatten bedürfen immer wieder einer intensiveren Waschung, was neben dem damit verbundenen Aufwand nur bei einem Stillstehen der Filteranlage möglich ist und wegen der Notwendigkeit einer durchgreifenden Trocknung vor einer erneuten Hochspannungsbeaufschlagung recht zeitaufwendig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektrofilter der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der sich bei verhältnismässig aufwandsarmer Bauweise durch seine hohe Abscheidewirkung und seine Brandtauglichkeit auszeichnet und der sich darüber hinaus auch rationell reinigen lässt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Elektroden einerends fest und andernends federnd nachgiebig im Rahmen eingespannt sind und als Kollektor eine geerdete, den Strömungsquerschnitt überdeckende Filtermatte aus Drahtwolle od. dgl. vorgesehen ist. Durch die federnde Aufhängung der Elektroden können deren wärmebedingte Dehnungen verformungsfrei aufgenommen werden und auch bei höheren Temperaturen, wie sie im Brandfalle auftreten, sind keine Kurzschlüsse oder Überschlagsentladungen auf Grund sich ändernder Elektrodenabstände zu befürchten.
Die Elektroden können an sich beliebig ausgestaltet sein, so lange sie ein gleichmässig über den Strömungsquerschnitt verteiltes elektrisches Feld erzeugen, wobei vorteil- hafterweise Blechstreifen aus Edelstahl als Elektroden dienen, von denen abwechselnd die einen geerdet und die anderen an einer Hochspannungsquelle angeschlossen sind und die an der Hochspannungsquelle angeschlossenen Blechstreifen gezackte Ränder für eine Spitzenionisierung bilden.
Da weiters der Kollektor aus einer Filtermatte besteht, brauchen die ionisierten Partikel auch nicht mehr quer zur Strömungsrichtung zu entsprechenden Kollektorplatten hin abgelenkt zu werden, denn sie müssen zwangsweise beim Durchdringen der Filtermatte mit dem geerdeten Mattenmaterial in Kontakt treten und werden so abgeschieden, wobei als Filtermaterial Drahtwolle oder ähnliches Drahtmaterial, wie Drahtgestricke und Drahtgeflechte, aber auch Faservliese u. dgl.
<Desc/Clms Page number 2>
aus Metall, Keramik, Kunststoff oder anderen geeigneten leitenden Werkstoffen, verwendet wird.
Diese Filtermatte ist temperaturunempfindlich und bringt auch bei Ausfall der Ionisierung durch ein Zusammenbrechen der Hochspannung als rein mechanisches Filter einen Abscheideeffekt mit sich, ohne wegen der lockereren Struktur höhere Druckverluste zu verursachen Auf Grund des Zusammenwirkens von lonisiereinrichtung und Filtermatte sind zudem auch bei hohen Durchströmgeschwindigkeiten ausreichend gute Abscheideleistungen gewährleistet, die wegen der Temperaturbelastbarkeit der lonisiereinrichtung und des Kollektors ebenfalls weitgehend temperaturunabhängig sind.
Da die lonisiereinrichtung und der Kollektor zu einer Filterzelle zusammengefasst sind, ist es möglich, eine solche Filterzelle für sich allein als Elektrofilter einzusetzen oder mehrere solcher Filterzellen modulartig zu einer ganzen Filteranlage zusammenzubauen, wobei die Filterzellen meist parallel nebeneinander angeordnet sind, aber auch durchaus zum Erreichen verstärkter Abscheideeffekte in Serie hintereinandergereiht sein können.
Mehrere Filterzellen lassen sich auch zu einer Grossfilterzelle zusammenstellen, die einen gemeinsamen Durchströmkanal bildet und in einem Rahmengehäuse einströmseitig die zu einer lonisiereinheit zusammengefassten lonisiereinrichtungen und ausströmseitig die zu einer Kollektoreinheit zusammengefassten Kollekto- ren der einzelnen Filterzellen aufnimmt
Die im wesentlichen quer zum Durchströmkanal ausgerichtete Filtermatte bietet im Vergleich zu herkömmlichen, in Strömungsrichtung ausgerichteten Kollektorplatten alle Voraussetzungen für eine rationelle Reinigung Dazu kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Filtermatte eine Abblasvorrichtung zugeordnet sein, die eine Ausblasdüseneinheit an der Abströmseite der Filtermatte und eine Absaughaubeneinheit an deren Zuströmseite umfasst,
wobei die einander gegenüberliegenden Ausblasdüsen- und Absaughaubeneinheiten gemeinsam entlang der Mattenoberfläche hin- und herbewegbar geführt sind. Die Kombination von Durchblasen und Absaugen garantiert eine gründliche Säuberung der Filtermatte im Zuge einer Trockenreinigung, die durchaus auch während des Filterbetriebes möglich ist. Die entsprechend kleinere Flächenbereiche erfassenden Düsen- und Haubeneinheiten beeinträchtigen dabei den Luftdurchsatz durch das Filter kaum und führen schon bei vergleichsweise geringen Blas- und Saugdrücken zu einer flächenspezifisch hochwirksamen Reinigung.
Erfindungsgemäss kann femer der Filterzelle eine Wassereinsprühvorrichtung mit vor und/oder hinter der Filtermatte vorgesehenen Spritzdüsen zur zusätzlichen Luftwäsche zugehören, so dass durch den entstehenden Wassernebel oder -vorhang nicht nur die Partikelabscheidung beeinflussbar ist, sondern sich auch eine Gasabscheidung erreichen lässt. Dabei können die Spritzdüsen in Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten vor der lonisiereinrichtung sitzen, was beispielsweise für den Brandfall zweckmässig ist, oder nach der lonisiereinrichtung, um den lonisiervorgang nicht zu beeinträchtigen, und sie können auch hinter dem Kollektor angeordnet sein und das Wasser gegen die Durchströmrichtung durch die Filtermatte spritzen, wodurch neben dem Wascheffekt der Abscheideeffekt erhöht und ein Filterreinigungseffekt erzielt wird.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispieles rein schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen
Fig. 1 eine Filterzelle eines erfindungsgemässen Elektrofilters im Längsschnitt,
Fig. 2 die lonisiereinrichtung der Filterzelle in Stimansicht und
Fig. 3 den Kollektor dieser Filterzelle im Querschnitt.
Eine Filterzelle 1 eines Elektrofilters besteht aus einem Zellengehäuse 2, das einen Durchströmkanal 3 bildet und einströmseitig eine lonisiereinrichtung 4 und ausströmseitig einen Kollektor 5 aufnimmt. Die lonisiereinrichtung 4 weist in einem Rahmen 6 angeordnete Elektroden 7, 8 auf, die sich mit gegenseitigem Abstand parallel zueinander über den Strömungsquerschnitt erstrecken und abwechselnd aus streifenförmigen Erdungsblechen 81 und lonisierblechen 71 bestehen. Die Erdungsbleche 81 sind an ihrem einen Ende fest auf einer Trägerstange 9 des Rahmens 6 aufgezogen und am anderen Ende über eine Aufhängefeder 10 fedemd nachgiebig an einer Aufhängestange 11aufgehängt, wobei es für den Rahmen 6 sowie die Erdungsbleche 81 einen Erdungsanschluss gibt.
Die mit einem gezackten Rand 72 ausgebildeten lonisierbleche 71 sind ähnlich den Erdungsblechen einerends fest auf einer Anschlussstange 12 aufgezogen und andernends über eine Aufhängefeder 13 an einer Aufhängestange 14 aufgehängt, welche lonisierbleche 71 aber über die Anschlussstange 12 in nicht weiter dargestellter Weise mit einer
<Desc/Clms Page number 3>
Hochspannungsquelle in Leitungsverbindung stehen Diese Anschlussstange 12 ist über Isolatoren 15 gegenüber dem Rahmen 6 isoliert und Durchtrittsöffnungen 82 in den Erdungsblechen 81 verhindern einen elektrischen Kontakt zwischen Erdungsblechen und Anschlussstange.
Als Kollektor 5 ist im Zellengehäuse 2 eine den Strömungsquerschnitt überdeckende Filtermatte 16 aus Drahtwolle od dgl eingesetzt. Durchströmt Abluft die Filterzelle 1, werden die in der Abluft enthaltenen Partikel durch das über die Elektroden 7,8 in der lonisiereinrichtung 4 erzeugte elektrische Feld ionisiert und gelangen anschliessend zum Kollektor 5, wo sie in der geerdeten Filtermatte 16 niedergeschlagen und abgeschieden werden. Auf Grund der federbedingt dehnungsfähigen Aufhangung der Elektroden 7,8 und bei Verwendung eines temperaturbeständigen Materials als Filtermatte 16 ist die Filterzelle 1 brandtauglich und wegen der Filtermatte als Kollektor ergibt sich auch für hohe Durchströmgeschwindigkeiten eine gute Abscheideleistung.
Zur Reinigung des Kollektors 5 ist der Filtermatte 16 eine Abblasvorrichtung 17 zugeordnet, die eine Ausblasdüseneinheit 18 an der Abströmseite 161 der Filtermatte 16 und eine Absaughaubeneinheit 19 an der Zuströmseite 162 der Filtermatte 16 umfasst, wobei die einander gegenüberliegenden Ausblasdüsen- und Absaughaubeneinheiten 18,19 mittels Schraubenspindeln 20,21 entlang der Mattenoberfläche hin- und herbewegbar geführt sind. Durch diese Blas-Saugreinigung ergibt sich eine hohe Reinigungswirkung und die Filtermattenreinigung kann auch während des Filterbetriebes erfolgen, so dass von vomherein grössere Verschmutzungen der Filtermatte und damit entsprechend steigende Druckverluste vermeidbar sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrofilter, insbesondere zur Abluftreinigung für Strassentunnel, Tiefgaragen od. dgl., aus wenigstens einer einen Durchströmkanal bildenden Filterzelle mit einer einströmseitigen lonisiereinrichtung und einem ausströmseitigen Kollektor, wobei die lonisiereinrichtung in einem Rahmen eingesetzte, sich über den Strömungsquerschnitt erstreckende Elektroden aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (7,8) einerends fest und andernends federnd nachgiebig im Rahmen (6) eingespannt sind und als Kollektor (5) eine geerdete, den Strömungsquerschnitt überdeckende Filtermatte (16) aus Drahtwolle od. dgl. vorgesehen ist.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to an electrostatic filter, in particular for exhaust air purification for road tunnels, underground garages or the like, consisting of at least one filter cell forming a flow-through channel with an inflow-side ionization device and an outflow-side collector, the ionization device having electrodes inserted in a frame and extending across the flow cross-section.
The exhaust air from a road tunnel, an underground car park or the like contains solid particles, such as diesel soot, tire or road surface abrasion, dust and the like, and also liquid particles, which particles have to be separated out for environmental reasons or to reuse the cleaned air in the tunnel. Mechanical filter systems are not very suitable for this, since they are associated with large pressure losses and, due to the considerable air volumes that arise, place high demands on the fan performance.
For this exhaust air purification, electrostatic precipitators are primarily used, which work according to the Penney principle, an electric field for ionizing the particles to be separated being generated in an ionizing device via electrodes applied to a high DC voltage, as a result of which the charged particles are subsequently placed in a collector Delivery of their cargo is knocked down. For this purpose, the collector has so far been composed of alternately positive and negative collector plates arranged next to one another at a distance, so that the ionized particles of the exhaust air flowing between the collector plates are repelled by one of the collector plates and attracted by the other, depending on the charge, and are attracted by this deflection the collector plates that attract them.
At higher flow rates, such as occur with the desired large throughputs, the separation performance of these filters is unsatisfactory, especially with regard to the extremely small soot particles. In addition, these electrostatic precipitators fail in the event of a fire, in which smoke separation would be very important because of the visibility, since the operating temperature is usually around 65 C and the ionizing device and the collector cannot withstand a temperature load of around 250 C which corresponds to a fire. The electrodes or collector plates, which are firmly supported at both ends, are subject to thermal expansion and deform, which means that short circuits or
Flashover discharges would occur. A failure of the high voltage immediately leads to the ineffectiveness of such an electrostatic filter. Last but not least, there have been difficulties with cleaning the collector so far, because the collector plates always require more intensive washing, which, in addition to the associated effort, is only possible when the filter system is at a standstill and, because of the need for thorough drying before a new high-voltage application, is quite time-consuming .
The invention is therefore based on the object of providing an electrostatic filter of the type described at the outset, which is distinguished by its high separation efficiency and its suitability for fire in a relatively low-cost construction and which can also be cleaned rationally.
The invention solves this problem in that the electrodes are clamped firmly in the frame at one end and resiliently at the other, and a grounded filter mat made of wire wool or the like, covering the flow cross section, is provided as the collector. Due to the elastic suspension of the electrodes, their heat-related expansions can be absorbed without deformation and even at higher temperatures, such as those that occur in the event of a fire, there are no fears of short circuits or flashover discharges due to changing electrode spacings.
The electrodes can be of any design as long as they produce an electric field which is uniformly distributed over the flow cross-section, whereby advantageously stainless steel strips serve as electrodes, of which one is alternately grounded and the other connected to a high-voltage source and connected to Sheet metal strips connected to the high-voltage source form jagged edges for tip ionization.
Since the collector also consists of a filter mat, the ionized particles no longer need to be deflected transversely to the direction of flow towards the corresponding collector plates, because they must inevitably come into contact with the grounded mat material when penetrating the filter mat and are thus separated off, using as filter material Wire wool or similar wire material, such as wire mesh and wire mesh, but also nonwovens u. the like
<Desc / Clms Page number 2>
made of metal, ceramic, plastic or other suitable conductive materials.
This filter mat is insensitive to temperature and, even if the ionization fails due to a breakdown of the high voltage as a purely mechanical filter, has a separation effect without causing higher pressure losses due to the looser structure.Thanks to the interaction of the ionizing device and filter mat, there are also sufficiently good ones even at high flow rates Separation performance guaranteed, which are also largely independent of temperature due to the temperature resistance of the ionizing device and the collector.
Since the ionizing device and the collector are combined to form a filter cell, it is possible to use such a filter cell on its own as an electrostatic filter or to assemble several such filter cells in a modular manner to form an entire filter system, the filter cells usually being arranged in parallel next to one another, but also to achieve them increased separation effects can be lined up in series.
Several filter cells can also be combined to form a large filter cell, which forms a common throughflow channel and accommodates the ionizing devices combined to form an ionizing unit on the inflow side and the collectors of the individual filter cells combined on the outflow side
The filter mat, which is oriented essentially transversely to the throughflow channel, offers all the prerequisites for efficient cleaning in comparison to conventional collector plates oriented in the direction of flow includes on the inflow side,
wherein the opposite blow-out nozzle and suction hood units are guided to move back and forth together along the mat surface. The combination of blowing and suction guarantees a thorough cleaning of the filter mat in the course of dry cleaning, which is also possible during filter operation. The correspondingly smaller surface areas of the nozzle and hood units hardly affect the air throughput through the filter and lead to surface-specific, highly effective cleaning even at comparatively low blowing and suction pressures.
According to the invention, a water spray device with spray nozzles provided in front of and / or behind the filter mat for additional air washing can also belong to the filter cell, so that not only the particle separation can be influenced by the water mist or curtain formed, but also gas separation can be achieved. The spray nozzles can be positioned in front of the ionizing device, which is expedient, for example, in the event of a fire, or after the ionizing device so as not to impair the ionizing process, and they can also be arranged behind the collector and the water against the flow direction Spray through the filter mat, which increases the separation effect and a filter cleaning effect in addition to the washing effect.
In the drawing, the subject matter of the invention is illustrated purely schematically on the basis of an exemplary embodiment, specifically showing
1 shows a filter cell of an electrostatic filter according to the invention in longitudinal section,
Fig. 2 shows the ionizing device of the filter cell in front view and
Fig. 3 shows the collector of this filter cell in cross section.
A filter cell 1 of an electrostatic filter consists of a cell housing 2, which forms a flow-through channel 3 and accommodates an ionizing device 4 on the inflow side and a collector 5 on the outflow side. The ionizing device 4 has electrodes 7, 8 arranged in a frame 6, which extend at a mutual distance parallel to one another across the flow cross-section and alternately consist of strip-shaped earthing plates 81 and ionizing plates 71. The grounding plates 81 are firmly attached at one end to a support rod 9 of the frame 6 and resiliently suspended from a suspension rod 11 at the other end via a suspension spring 10, there being an earth connection for the frame 6 and the grounding plates 81.
The formed with a serrated edge 72 ionizing plates 71 are similar to the grounding plates fixed on one end on a connecting rod 12 and on the other hand suspended via a suspension spring 13 on a hanging rod 14, which ionizing plates 71 but via the connecting rod 12 in a manner not shown with a
<Desc / Clms Page number 3>
High voltage source in line connection. This connecting rod 12 is insulated from the frame 6 by insulators 15 and through openings 82 in the grounding plates 81 prevent electrical contact between the grounding plates and connecting rod.
A filter mat 16 made of wire wool or the like covering the flow cross section is used as the collector 5 in the cell housing 2. If exhaust air flows through the filter cell 1, the particles contained in the exhaust air are ionized by the electric field generated by the electrodes 7, 8 in the ionizing device 4 and then reach the collector 5, where they are deposited and separated in the earthed filter mat 16. Due to the spring-dependent expansion of the electrodes 7, 8 and when using a temperature-resistant material as the filter mat 16, the filter cell 1 is fire-proof and because of the filter mat as a collector, good separation performance also results for high flow rates.
To clean the collector 5, a blow-off device 17 is assigned to the filter mat 16, which comprises a blow-out nozzle unit 18 on the outflow side 161 of the filter mat 16 and a suction hood unit 19 on the inflow side 162 of the filter mat 16, the opposite blow-out nozzle and suction hood units 18, 19 using Screw spindles 20, 21 are guided to move back and forth along the mat surface. This blow-and-suction cleaning results in a high cleaning effect and the filter mat cleaning can also take place during filter operation, so that from the outset greater contamination of the filter mat and thus correspondingly increasing pressure losses can be avoided.
PATENT CLAIMS:
1. Electrostatic filter, in particular for exhaust air purification for road tunnels, underground garages or the like, from at least one filter cell forming a throughflow channel with an inflow-side ionizing device and an outflow-side collector, the ionizing device having electrodes inserted in a frame and extending across the flow cross section, characterized in that that the electrodes (7, 8) are clamped firmly in the frame (6) at one end and resiliently at the other, and a grounded filter mat (16) made of wire wool or the like, covering the flow cross section, is provided as the collector (5).