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.
Method and device for the electrical charging of foreign particles contained in a gas flow. Devices for ionizing gases for the purpose of charging foreign particles entrained in them are already known, iin (1 in so-called electrostatic precipitators for:
lbscheidun @@ the foreign particles from the crash current by deflecting the charged particles by means of electrical fields in an electrode system through which the gas flow is passed after the foreign particles have been charged. Such electrostatic precipitators usually use an electric glow discharge for this charge (corona effect)
on the surface of thin wires or differently designed electrodes for ionizing the gases entering (las electrostatic precipitators.
Apart from the huge technical effort for the glow-in-the-dark ionizers, which is due to the high electrical voltage required to generate the glowing phenomenon and the necessary good insulation of the electrodes,
this method of ionization causes a former change in the gases. In a stream of air, for example, ozone and nitrous gases are generated in considerable quantities, which greatly limits the use of such electrical filters.
Other ionizers have also been provided - for example, ultraviolet light and radioactive radiation, but have never been used on a technical scale, since such agents either have a far too low ionizing effect or, like radioactive radiation, ionize the ions formed sufficiently but not sufficiently used to charge the foreign particles.
The invention aims to avoid these disadvantages. It relates to a method for electrically charging solid or liquid foreign particles contained in a gas stream by the collision of the same with ionized gas molecules generated in the gas stream and a device for carrying out this method.
The method is characterized in that the gas flow is passed through a room in which at least one layer-shaped radioactive radiation source generates radioactive radiation containing only negligible gamma rays, and that means for generating at least part of this room effective electric field can be provided, this field being directed essentially transversely to the Cra.sströmung,
in order to move the ionized gas molecules generated by the radioactive radiation in the direction transverse to the gas flow, in order to achieve that the ionized gas molecules sweep over a certain space in relation to the foreign particles, so that the probability that the ions look at which attach foreign particles is enlarged.
The device for carrying out the method is characterized by the fact that it has at least one sehielitförnii -, @ e radioactive radiation source. Has vanishingly low Ganima emission and means for generating an electrical field essentially perpendicular to the gas flow.
In the accompanying drawings, some exemplary embodiments of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention are shown in FIGS. 1 to 9, on the basis of which the method according to the invention is explained, for example.
It shows Fig. 1 and? an ionizer with a sector-shaped cross section, FIGS. 3 and 4 an ionizer with four sector-shaped spatial parts, FIG. 5 a tube ionizer, FIGS. 6 and 7 an ionizer with a rectangular cross section, FIGS. 8 and 9 a tube ionizer with more than a radiation source.
An example of an embodiment of the ionizer is shown schematically in FIG. 1 from the front and FIG. in cross-section, the ionizer having sector-shaped Ge with the sight-shaped radioactive source 1 at the top.
The ionizer space is formed here by a sector-shaped opening in a body 2 made of electrically non-conductive material and has an opening angle (see FIG. 1) of 90 or more.
Through these forums of ionizer cross-section, through which the air. enters in the direction of arrow 3 (see Fig.? i, it is achieved that the largest possible part of the emission emanating from the radioactive source 1 is used for the intensive ionization of the air flow. The radioactive substance with vanishing camma emission from the source 1 does not emit . only perpendicular to its surface, but in all directions.
If the source 1, as indicated in Fig. 1 and, is formed by a very thin layer. radioactive material with predominant emission of u-rays, e.g. B. made of Raditim-D, on a metallic carrier material under the Alpha -teileheil only slightly absorbing, but gas-tight thin Deeksehiehten, z. B.
made of metal, in the plane of the drawing in FIG. 1 there is actually a practically equally strong radioactive irradiation in the entire area of the sector if the sector angle is in the order of magnitude of 90 to approximately. 1 \ Z0 is selected.
The size of the radius h 'of the seldorf-shaped ionizer roughness (see Fig. 1) depends on the energy of the emission emanating from the radioactive coating 1 and should be a little more green than the range of the independent alpha rays in the long term. strömen.den gas, which is precisely known for the individual radioactive substances. So have z.
B. the more energetic alpha rays emitted by Polo niuni in air from Atmospliäi @ eli (lruel. A range of 3.8 cm.
In the case of the present construction, an electrical field is also provided which is directed transversely to the gas flow (in Fig. 1 @ radially directed.
the same axial expansion as the radioactive coating 1. Both the metallic carrier of the radioactive source 1. as well as the metallic coating -1 are each led to a connection terminal 5 and 6 (see Fig. 21), which are connected to the poles of an electric spa.ununts (luelle.
An electric field then arises between your radioactive coating 1 (or between its cover 1 and the metal coating 4 acting as a counterelectrode, the field lines of which radially penetrate the sector space and predominantly run transversely to the gas flow.
By embedding the radioactive coating 1 including the metallic carrier in the insulating body 2, in such a way that the metallic deck is not covered by insulating material, it is achieved that foreign particles are deposited directly on the radioactive coating (or its Deelzshelellt ) and a firm hold of the particles on this covering dm-eh electrical mirror image forces are prevented.
A particularly favorable utilization of R, a.uin possible. the ionizer construction as shown schematically in Fig. 3 and -1, with four individual sector-shaped ionizers each with an opening angle of about 90 and the same radial distance R between the radioactive coating 1 and the counter electrode 4,
Yefü-3t are to an ionizer with lireisquer: sehnitt. The ionizer is then formed by the metallic mandrel 7, which is held concentrically in the middle of four walls 8 made of electrically non-conductive material in the metal tube 4 and which at the same time serves as a carrier for the four coverings 1 made of radioactive:
@libstanzen serves. An electrical conduction voltage is applied between the mandrel 7 and the tube 4 as a counter electrode. Depending on the width of the radioactive occupancy 1, the walls S can also have a wedge-shaped design with a larger width at the point connected to the mandrel 7.
The electric field superimposed on the radioactively irradiated cross-section of the ionizer should have a field strength of the order of magnitude of 100 volts per centimeter. Depending on the distance between the counter electrode of the ionizer and the emitting layer, an electrical span of between 100 volts and several 1000 volts is required for the superimposed electrical field.
When using the radioactive ionizer for an electrostatic precipitator, with a suitable design of the electrode system in its separator, the voltage required for this can be of the same order of magnitude as the voltage required for the electrical field in the. Be an ionizer so that a common voltage source can be used.
In place of the tonizer designed with four sectors according to FIGS. 3 and 4, a construction according to FIG. 5 can also be executed, which shows a cross section through the tube .l. The metallic round bar 7 is held by insulating struts 8 'which are attached to a ring 9 in the interior of the metal tube 4. are. The radioactive coating 1 is arranged in an annular recess of the 'metal rod 7 and has here, for example, only small axial extent.
A plurality of such annular depressions, each with a radioactive coating, can also be arranged along the metal rod 7. A DC voltage is applied between the outer metal pipe 4 and the inner metal pipe 7 \.
An example embodiment of an ionizer with a rectangular or square cross-section is shown in FIG. 6 in a view and FIG. 7 in a longitudinal section .. Here, two radiation sources 1 of the same type are arranged opposite one another;
each of these consists of a narrow band-shaped coating of radioactive substances with negligible gamma emissions. As a carrier narrow metal strips are provided on which the radioactive substances are applied under a thin, gas-tight bonded to the carrier metal cover film, which has only an insignificant absorption of the ionizing radiation. The two ribbon-shaped radiation sources extend in the axial direction over the entire length of the ionizer space and are embedded in the outer boundary 2 of the ionizer space made of electrically non-conductive material.
The gas flows through the rectangular or square ionizer chamber in the direction of arrow 3. The metal strips serving as carriers of the radiation sources 1 lie at the opposite poles of a direct voltage source. The radioactively irradiated ionizer cross-section represents ge to some extent two radioactively irradiated sectors, which at the same time an electric field is superimposed, the field lines, viewed in Fig. 6, between the radiation sources 1 itself in a straight line and in space to the left and right of it in a known manner curved on the outside.
In an ionizer according to FIGS. 6 and 7, two pairs of opposing radiation sources 1 can be arranged so that all four corners of the body 2 each have a radiation source 1, two of which are on the positive pole and two on the negative pole the DC voltage source are connected.
An example embodiment of an ionizer with a round cross section and more than one radiation source is shown. 8 in view. from the front and FIG. 9 in longitudinal section. The radiation sources 1, of which nvei are drawn here, for example, are arranged on the inside of the tubular insulating body at regular mutual distances, opposite a metallized covering 4 as a Gregen electrode. Each of the radiation sources 1.
is, again, a coating of radioactive substances with negligibly low gamma emissions, applied gas-tightly to a secular metal strip. All radiation sources 1 are via the nietallisehen support on one pole, the counter electrode J on the other pole. a (partial voltage, source connected.
In the illustrated in Fig. 1 to 9 in game-wise versions of ionizers can be seen on the air inlet side diaphragms that reduce the air flow at a occurs in those areas of the ionizer room, in which an insufficient ion flow of the air would occur.
The layered radioactive radiation source preferably contains metal foils which have a very thin coating of radium-D, finely distributed on one side. Before this film is built into the ionizer, it is stored for at least 6 months so that a sufficient amount of polonium has formed in the radium-D to cause alpha emission.
By using radium-D aged in this way, on the one hand, a sufficiently intensive alpha emission for ionizing the gas flow is produced, on the other hand, the practically complete absence of urgent gamma emissions is guaranteed, so that no health damage whatsoever when using Transport. or storage of the ionizer are to be feared.