CH308888A - Verfahren und Einrichtung zur elektrischen Aufladung von in einem Gasstrom enthaltenen Fremdpartikeln. - Google Patents

Description

  Verfahren und Einrichtung zur elektrischen     Aufladung    von in einem Gasstrom  enthaltenen Fremdpartikeln.         Einriehtungen    zur     Ionisierung    von Gasen  zwecks     Aufladung    von in denselben     mitge-          führten    Fremdpartikeln sind bereits bekannt,       iin(1        zwar    bei sogenannten Elektrofiltern zur       :

  lbscheidun@@    der Fremdpartikel aus dem     Cras-          strom    durch Ablenkung der geladenen     Teil-          elien    mittels elektrischer Felder in einem       Elektrodensvstein    durch das der Gasstrom  nach der     Aufladung    der Fremdpartikel ge  leitet     wird.    Derartige Elektrofilter benützen  zu     dieser        Aufladung    meistens eine elektrische       Glimmentladung        (Corona-Effekt)

      an der       Oberfläche    dünner Drähte oder     andersgestal-          teter    Elektroden zur     Ionisierung        der    in (las  Elektrofilter     eintretenden    Gase.

   Abgesehen  von     dem        yrossen    technischen Aufwand für     der-          -,e        Glimmlieht-Ionisatoren,    welche     dureh     die     erforderliche    hohe elektrische Spannung       zur        Erzeugung    der     Glimmerscheinung,        bedin--t     ist     und    die     notwendige    gute Isolation der     Elek-          t    roden,

   bewirkt diese     Methode    der Ionisation       eine        ehemisehe    Veränderung der Gase. In  einem Luftstrom werden beispielsweise Ozon       iui(1        nitrose    Gase in beträchtlicher Menge er  zeugt, was die Anwendung solcher     Elektro-          1'ilter        stark    beschränkt.  



  Es     wurden    auch schon andere     Ionisatoren          vor_esehlagen    - beispielsweise     Ultraviolett-          licht        und    auch     radioaktive        Strahlungen      aber bisher noch niemals in     technischem    Mass  stab     angewendet,    da derartige Mittel entweder  eine viel zu geringe     ionisierende    Wirkung be-    sitzen oder wie radioaktive Strahlung zwar  genügend ionisieren, die gebildeten Ionen aber  nicht genügend zur     Aufladung    der Fremd  partikel     ausgenützt    werden.

    



  Die Erfindung bezweckt diese Nachteile zu  vermeiden. Sie betrifft ein Verfahren zur  elektrischen     Aufladung    von in einem Gasstrom  enthaltenen festen oder flüssigen Fremdpar  tikeln durch Zusammenprall derselben mit im  Gasstrom erzeugten ionisierten Gasmolekülen       sowie    eine Einrichtung zur Durchführung die  ses Verfahrens.

      Das Verfahren kennzeichnet sieh dadurch,  dass der Gasstrom durch einen     Raum    geleitet  wird, in welchem durch mindestens eine       schiehtförmige    radioaktive Strahlungsquelle  eine nur verschwindend wenig     Gamma-Strah-          len    enthaltende radioaktive Strahlung erzeugt       ,vird,    und dass Mittel zur Erzeugung eines  mindestens in Teilen dieses Raumes wirksamen  elektrischen Feldes vorgesehen werden, wobei  dieses Feld im wesentlichen quer zur     Cra.sströ-          mung    gerichtet wird,

   um die durch die radio  aktive Strahlung erzeugten ionisierten     Gas-          molekiile    in Richtung quer zur     Gasströmung     zu bewegen, dies um zu erreichen, dass die  ionisierten Gasmoleküle einen bestimmten       Raunlt.eil    gegenüber den Fremdpartikeln über  streichen, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass  die Ionen sieh an die Fremdpartikel anlagern,  vergrössert ist.

        Die Einrichtung zur Durchführung des       Verfahrens    kennzeichnet sieh dadurch, dass  sie     mindestens    eine     sehielitförnii-,@e    radioaktive       Strahlungsquelle    mit. verschwindend geringer       Ganima-Emission    und Mittel zur     Erzeugung     eines im wesentlichen quer zur Gasströmung       @eriehteten    elektrischen Feldes aufweist.  



  In der beiliegenden Zeichnung sind in den       Fig.    1 bis 9 einige beispielsweise Ausführungs  formen der erfindungsgemässen Einrichtung  zur     Durehführ-ung    des Verfahrens nach der  Erfindung dargestellt, an Hand deren     das     erfindungsgemässe     Verfahren    beispielsweise  erläutert wird.

   Es zeigt       Fig.    1 und ? einen     Ionisator    mit     sektor-          förmigem    Querschnitt,       Fig.    3 und 4 einen     Ionisator    mit vier     sek-          torförmigen    Raumteilen,       Fig.    5 einen     Rohrionisator,          Fig.    6 und 7 einen     Ionisator    mit recht  eckigem Querschnitt,       Fig.    8 und 9 einen     Rohrionisator    mit mehr  als einer     Strahlungsquelle.     



  Eine beispielsweise     Ausführung    des     Ioni-          sators    zeigt in     schematischer    Darstellung die       Fig.    1 von vorn     und    die     Fig.        \?    im Quer  schnitt, wobei der     Ionisator        sektorförmige    Ge  stalt aufweist mit der     sehiehtförmigen    radio  aktiven Quelle 1 an der Spitze.

   Der     Ionisator-          raum    wird hierbei durch eine     sektorföi-inig-e     Öffnung in einem     Körper    2 aus elektrisch  nichtleitendem Material gebildet und weist  einen     Öffnungswinkel    (siehe     Fig.    1) von     90      oder mehr auf.

   Durch diese     Foren    des     Ioni-          satorquersehnit.tes,    durch den die Luft. in       Pfeilrichtung    3 eintritt (siehe     Fig.    ?i, wird  erreicht, dass ein möglichst grosser Teil der von  der radioaktiven Quelle 1     ausgehenden    Emis  sion     zur        intensiven    Ionisation des Luftstromes  ausgenützt wird. Die     radioaktive    Substanz  mit verschwindender     Camma-Einission    enthal  tender Quelle 1 emittiert nicht. nur     senkreelit     zu ihrer Oberfläche, sondern in allen Rich  tungen.

   Wird die Quelle 1, wie in     Fig.    1     und     angegeben,     gebildet    durch eine sehr dünne  Schicht. radioaktiven Materials mit v     orw        iegen-          derEmissionvon        u-Str        ahl    en, z. B. aus     Raditim-D,     auf einem metallischen Trägermaterial unter    die     Alpha-Teileheil    nur     wenig-        absorbierenden,     aber     gasdichten    dünnen     Deeksehiehten,    z. B.

    aus Metall, so     er-ibt    sich in der     Zeiehnun        gs-          ebene    der     Fign    1 tatsächlich im     ganzen        Bereieli     des Sektors     eine        prahtiseh    gleich starke radio  aktive     Bestrahlung,    wenn der     Sektorwinkel     in der     Grössenordnung    von 90 bis etwa.     1\Z0      gewählt wird.

   Der Radius     h'    des     seldorförmi-          gen        Ionisatorrauwes    (siehe     Fig.    1 ) richtet sieh  in seiner Grösse nach der     Energie    der vom  radioaktiven Belag 1 ausgehenden Emission  und sollte etwas     g@röfier    sein als die Reichweite  der     enei-giereielieren        Alpha-Strahlen    im     dureii-          strömen.den    Gas,     welche    für die einzelnen  radioaktiven     Substanzen        genau    bekannt ist. So  besitzen z.

   B. die energiereicheren von Polo  niuni     emittierten        Alpha-Strahlen    in Luft von       Atmospliäi@eli(lruel.    eine Reichweite von 3,8 cm.  



  Bei der vorliegenden Konstruktion wird       ausserdem    ein     elektriselles    Feld     vorgesehen,     das quer zur     Gasströmung    (in     Fig.        l@radiall          gerielitet        isi.        Hierfürwei,tt,diedein        rr,dioaktiven     Belag 1     gegenüberliegende        hrei.sliogenföimiige          Peripherie    des     Sektorquersehnittes    einen metal  lischen Belag     .l    auf,

   der gleiche     axiale        Ausdeli-          nun-    besitzt wie der radioaktive Belag 1. So  wohl der metallische     Trä-er    der radioaktiven  Quelle 1. wie     aueli    der metallische Belag     -1     sind an je eine     Anschlussklemme    5 bzw. 6  geführt     (siehe        Fig.        21),    die mit den Polen einer  elektrischen     Spa.ununts(luelle    verbunden sind.

    Zwischen dein     radioaktiven    Belag 1 (bzw. zwi  schen dessen     Deeksehieht.und    dem als     Gegen-          elektrode        wirkenden        Metallbelag    4 entsteht  dann ein. elektrisches Feld, dessen Feldlinien  radial den     Sektorraum    durchsetzen und vor  wiegend quer     zur        Gasströmung    verlaufen.

    Durch     Einbettlui-    des radioaktiven     Bela-es    1  samt metallischem Träger in den Isolier  körper 2, derart, dass die metallische Deck  sehicllt nicht, von     Isoliermaterial    überdeckt ist,  wird erreicht, dass eine Ablagerung von  Fremdpartikeln     direkt    auf dein radioaktiven  Belag (bzw. dessen     Deelzsehiellt)        und    ein Fest  halten der Partikel auf diesem Belag     dm-eh     elektrische     Spiegelbildkräfte    verhindert wird.  



  Eine     besonders        günstige        R,a.uinausnützung          ermöglicht.    die     Ionisator-Konstruktion    wie in           Fig.    3 und     -1    schematisch dargestellt, wobei  vier einzelne     sektorförmige        Ionisatoren    mit je       einem        Öffnungswinkel    von etwa     90     und  gleichem     Radialabstand    R zwischen     dein    radio  aktiven Belag 1 und der Gegenelektrode 4       zusaninien,

  Yefü-3t    sind zu einem     Ionisator    mit       lireisquer:sehnitt.    Der     Ionisator    wird dann       von    dem metallischen Dorn 7 gebildet, der     mit-          teis    vier Wänden 8 aus elektrisch     nieht.leiten-          dem    Material im Metallrohr 4 konzentrisch  "       ..ehalten    wird und der gleichzeitig als Träger  für die vier Belegungen 1 aus radioaktiven       :

  @libstanzen    dient.     Zwischen    dem Dorn 7 und       dein    Rohr 4 als     CTegenel.ektrode    wird eine elek  trische     fTleiehspannung    angelegt. Je nach der  Breite der radioaktiven Belegung 1 können  die     Wände    S auch keilförmig ausgebildet wer  den mit einer     mrösseren    Breite an der mit  dem Dorn 7 verbundenen Stelle.  



  Das     dein    radioaktiv bestrahlten Querschnitt  des     Ionisators    überlagerte elektrische Feld  soll eine Feldstärke der Grössenordnung 100  Volt pro Zentimeter aufweisen. Je nach dem       Abstand    der Gegenelektrode des     Ionisators    von  der emittierenden Schicht ist für das über  lagerte elektrische Feld eine elektrische     Span-          min-    von     eiiii;,en    100 Volt bis zu     einigen    1000  Volt erforderlich.

   Bei Verwendung des radio  aktiven     Ionisators    für ein Elektrofilter kann,  bei     geeigneter    Ausbildung des     Elektroden-          systenis    in dessen     Abscheider,    die hierfür be  nötigte Spannung von gleicher     C-rrössenord-          nung    wie der Spannungsbedarf für das elek  trische Feld im.     Ionisator    sein, so dass eine  gemeinsame Spannungsquelle verwendet wer  den kann.  



  An Stelle des mit vier Sektoren ausgestal  teten     Tonisators    nach     Fig.    3 und 4 kann auch  eine Konstruktion gemäss     Fig.    5 ausgeführt        -erden,    die     einen    Querschnitt durch das Rohr       .l        darstellt.    Der metallische Rundstab 7 wird  von isolierenden Streben 8' gehalten, die an  einem Ring 9 im Innern des Metallrohres 4       befestigt.    sind. Der radioaktive Belag 1 ist in  einer     ringförmigen        Vertiefung    des 'Metall  stabes 7 eingeordnet und weist hier beispiels  weise nur geringe axiale Ausdehnung auf.

   Es  können auch mehrere derartige ringförmige    Vertiefungen mit je einem     radioaktiven    Belag  längs des Metallstabes 7 angeordnet werden.  Zwischen äusserem Metallrohr 4 und innerem  Metallrohr 7     \wird    eine Gleichspannung an  gelegt.  



  Eine beispielsweise     Ausführungsform    eines       Ionisators    mit rechteckigem oder quadrati  schem Querschnitt zeigt     Fig.    6 in Ansicht und       Fig.    7 im     Längsschnitt..        Hierbei    sind zwei  gleichartige Strahlungsquellen 1 einander ge  genüber angeordnet;

   jede derselben besteht aus  einem schmalen bandförmigen Belag aus radio  aktiven Substanzen mit verschwindend gerin  ger     Gamma-Emission.    Als Träger sind schmale  Metallbänder vorgesehen, auf welchen die  radioaktiven Substanzen unter einer dünnen,  mit dem Trägermetall gasdicht verbundenen  Deckfolie aufgebracht sind, die nur eine un  wesentliche Absorption gegenüber den ionisie  renden Strahlen aufweist. Die beiden band  förmigen Strahlungsquellen erstrecken sieh in  axialer Richtung über die ganze Länge des       Ionisatorraumes    und sind eingebettet in die  äussere     Begrenzung    2 des     Ionisatorraumes    aus  elektrisch nichtleitendem Material.

   Der recht  eckige oder quadratische     Ionisatorraum    wird  vom Gas in Pfeilrichtung 3 durchströmt. Die  als Träger der Strahlungsquellen 1 dienenden  Metallbänder liegen an den entgegengesetzten  Polen einer     Gleichspannungsquelle.    Der radio  aktiv bestrahlte     Ionisatorquerschnitt    stellt ge  wissermassen zwei radioaktiv bestrahlte Sek  toren dar, denen gleichzeitig ein elektrisches  Feld überlagert ist, dessen Feldlinien, in       Fig.    6 betrachtet, zwischen den Strahlungs  quellen 1 selbst geradlinig und im Raum links  und rechts davon in bekannter Weise nach  aussen gekrümmt verlaufen.  



  Es können in einem     Ionisator    nach     Fig.    6  und 7 auch zwei Paare von einander gegen  überliegenden     Strahhingsquellen    1 angeordnet  werden, so dass dann alle vier Ecken des Kör  pers 2 je eine     Strahlungsquelle    1 aufweisen,  von denen je zwei am Pluspol und je zwei am  Minuspol der     Gleichspannungsquelle    ange  schlossen sind.  



  Eine beispielsweise Ausführung eines     Ioni-          sators    mit rundem Querschnitt und mehr als      einer Strahlungsquelle zeigt.     Fig.    8 in Ansieht.  von vorn und     Fig.    9 im     Längssehnitt.    Dabei  sind die Strahlungsquellen 1, von denen hier  beispielsweise     nvei    gezeichnet sind, auf der  Innenseite des rohrförmigen Isolierkörpers     \_'     in gleichmässigen gegenseitigen Abständen an  geordnet, gegenüber einem     metalliselien    Belag  4 als     Gregenelektrode.    Jede der Strahlungs  quellen 1.

   ist, wieder ein auf einem sehoralen  Metallband     gasdieht    aufgebrachter Belag aus  radioaktiven Substanzen mit verschwindend  geringer     Gamma-Emission.    Alle Strahlungs  quellen 1 sind über die     nietallisehen    Träger  am einen Pol, die Gegenelektrode     J    am an  dern Pol. einer     (Tleiclispannung,squelle    ange  schlossen.  



  Bei den in     Fig.    1 bis 9     dargestellten    bei  spielsweisen     Ausführungen    von     Ionisatoren          können    auf der     Lufteintrittsseite    Blenden vor  gesehen werden, die den Luftstrom am Ein  tritt in solche     Bereielie    des     Ionisatorraumes     vermindern, in denen ein ungenügender       Ionenfluss    der Luft erfolgen würde.  



  Die     schichtförmige    radioaktive Strahlungs  quelle enthält vorzugsweise Metallfolien, die  auf einer Seite fein verteilt einen sehr dünnen  Belag von     Radium-D    aufweisen. Vor dem Ein  bau dieser Folie in den     Ionisator    wird dieselbe  mindestens 6 Monate gelagert, damit sieh  im     Radium-D    eine genügende     Menge    von Po  lonium gebildet hat, das     Alpha-Emission    ver  ursacht.

   Durch die Verwendung von derart  gealtertem     Radium-D    wird einerseits eine ge  nügend intensive     Alpha-Emission    zur Ioni  sation des Gasstromes     siehergestellt,    anderseits  aber das praktisch vollständige Fehlen durch  dringender     Gamma-Ausstrahlungen    gewähr  leistet, so dass keinerlei gesundheitliche     Seliä-          digungen    beim     Gebraueh,    beim Transport. oder  der Lagerung des     Ionisators    zu befürchten  sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur elektrisehen Aufladung von in einem Gasstrom enthaltenen Fremd partikeln durch Zusammenprall derselben mit im Gasstrom erzeugten ionisierten Gasmole külen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas strom durch einen Raum geleitet wird,

   in wel- eheri durch mindestens eine sclüelitförori@>c radioaktive Strahlungsquelle eine nur ver- seliwindend wenig E@ainma-Stralilen enthal tende radioaktive Strahlung erzeugt wird, und dass Mittel zur Erzeu < -ung eines mindestens in Teilen dieses Raumes wirksamen elektri schen Feldes vorgesehen werden, wobei dieses,

   Feld im wesentliehen quer zur Gasströmun@@ geriebtet wird, u.in die durch die radioaktive Strahlung erzeugten ionisierten (*asnioleldile in Richtung- quer zur Gasström.un;: zu be wegen.

   II. Einriehtung zur Durehführung, des Verfahrens na.eh Patentansprueli I, dadureh gekennzeiehnet, dass sie mindestens eine #chichtförmi,@,e radioaktive Strahlungsquelle mit t-erscliwindend geringer Ganinia-Eniission und Mittel zur Erzeugung eines im wesent lichen quer zur (,

   assti-öniun- geriehteten elek trischen Feldes aufweist. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentansprueli I, da- dureli gekennzeiehnet, dass als radioaktive Sub stanz Radium-D mit einer Anreieherun- von Polonium verwendet wird.

   ?. Einriehtung naeh Patentansprueli 1I, dadureh gekennzeiehnet, dass der Ionisator- raum quer zur Gasströmung sektorförmige Gestalt finit einer Winkelöffnung von min destens 90 aufweist,

   wobei die radioaktive Schieht an der Sektorspitze an\gebraeht ist und der Radius des Sektors mindestens so gross ist, (lass den ersiittierten Strahlen ihre volle Reielnveite im Gasstrom gewährleistet ist.

   3. Einriehtung naeli I'nteransprueb ?, da dureh gekennzeiehnet, dass die radioaktive Sehiclit an der Sektorspitze auf einem nietalli- sehen Träger aufgebraelit,

   mit einer die ioni sierende Strahlung nur unwesentlich absor- bierenden Deekschieht gasdieht abgekapselt und am einen Pol einer Spannungsquelle an- gesehlossen ist, deren anderer Pol an einem metallisehen Belag liegt, der auf der Innen seite des den sektorförmi-en Ionisatorquer- schnitt absehliessenden Kreisbogens gegenüber der radioaktiven Sehicht angebracht, ist, 4.

   Einrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionisat.or- raum quer zur Gasströmung die Gestalt von vier untereinander gleichen Sektoren mit einer Winl@elöffnung von je 90 aufweist.

   <B>5</B>. Einrielitung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der radioaktiv bestrahlte Raumteil rohrförmig mit kreisför- migem Querschnitt ausgebildet ist und dass in der Rohrachse ein Rundstab aus Metall kon zentrisch angeordnet ist, der auf seiner Au ssenseite einen ringförmigen Belag aus radio aktiven Substanzen trägt,

   wobei der Durch- messer der äussern metallischen Begrenzung des rohrförmigen Ionisatorraumes mindestens so gross wie die radiale Reichweite der vom radioaktiven Belag emittierten Alpha-Partikel ist, und class die äussere Begrenzung des rohrförmigen Raumteils und der innere Rund stab elektrisch voneinander isoliert und an den beiden Polen einer Gleichspannungsquelle an- gesehlossen sind. 6.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ionisator- raum von nahezu quadratischem Querschnitt vorhanden ist., der radioaktiv bestrahlt wird von mindestens einem Paar sich diametral ge- genüberliegenden, in den Ecken des Ionisator- rauines angebrachten schichtförmigen Strah- lunsquellen,

   deren jede aus radioaktiven Substanzen mit verschwindend geringer Ganuna-Eniission besteht, die auf einem schma len und axial über die Länge des Ionisator- raumes sieh erstreckenden Träger aufgebracht und durch eine dünne, die emittierten Strah len nur unwesentlich absorbierende Deck schicht auf dem metallischen Träger gasdicht abgekapselt sind, wobei die einander jeweils ,

   -egenüber liegenden radioaktiven Strahlungs quellen über ihre metallischen Träger mit den entgegengesetzten Polen einer Gleichspan nun -squelle verbunden sind. 7. Einrichtung nach Patentanspiiieh II, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmi- ger Ionisatorraum von Kreisquerschnitt vor handen ist, der radioaktiv bestrahlt wird von mehr als einer an der Innenseite des den Ioni- satorraum begrenzenden,

   aus elektrischem Iso liermaterial bestehenden Rohres angebrachten Strahlungsquellen, deren jede aus einem schmalen, axial, über den gesamten Ionisator- ra.um sich erstreckenden bandförmigen Belag aus radioaktiven Substanzen mit verschwin dend geringer Gamma-Emission besteht und durch eine dünne Deckschicht mit nur gerin ger Strahlungsabsorption gasdicht auf einem als Träger dienenden Metallband aufgebracht ist, wobei die axial verlaufenden bandförmigen Strahlungsquellen, parallel zueinander in gleichmässigen gegenseitigen Abständen, nm auf der einen Hälfte der Rohrinnenwandung angeordnet.

   sind, deren andere Hälfte einen metallischen Belag trägt, der sich axial über die ganze Länge des rohrförmigen Ionisator- raumes ausdehnt und am einen Pol einer Gleichspannungsquelle liegt, an deren anderem Pol die Metallbänder sämtlicher radioaktiver Strahlungsquellen angeschlossen sind.

   $. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gasein- trittsseite des Ionisatorraumes mindestens eine Blende angeordnet ist, die den Eintritt der Luft in solche Bereiche des Ionisatorraumes vermindert, in denen eine ungenügende Ioni sation des Gasstromes erfolgen würde. 9.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die radioaktive Schicht im Ionisator in das tragende Material derart eingebettet ist, dass die metallische Deckschicht, welche am einen Pol der Span nungsquelle liegt, nicht von Isoliermaterial überdeckt ist, um eine Ablagerung der im Gasstrom mitgeführten Partikel zu verhin- clern. 10. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die radioaktiven Strahlungsquellen aus Radium-D mit einer Anreicherung von Palonium bestehen.