Аппарат для разделения газа

 

Изобретение относится к устройствам для разделения и очистки газа и может найти применение в электронной , электротехнической, химической и других отраслях промьшшенности с целью повышения эффективности разделения газов. Устройство состоит из корпуса с патрубками входа газа и выхода продуктов разделения, внутренней трубы с отверстиями, в которой соосно закреплен коронирукяций электрод. Внутренняя труба снабжена цилиндрическими металлическими втулками с отверстиями в виде сопл, вакуумно плотно через высокоомные изоляторы входящими в отверстия в трубе и подключенньми к полюсу одной полярности, и электродами, вакуумно плотно через изолятор входящими в отверстия в трубе и подключенными к полюсу противоположной полярности. .Втулки электрически соединены между собой в секции и размещены на винтовой линии. Устройство позволяет повысить степень очистки и разделения газов и получить газы высокой чистоты . 2.3.п. ф-лы, 3 ил. с (Л СП 4i эо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) СЮ4 ВОЗ 300

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITI44 (21) 3956188/31-26 (22) 25.09.85 (46) 15.02.87. Бюл. У 6 (72) В.И.Чигинь, Е.N.Èâàíóñü, P.Â.ÊoðáåöKèé и В.В.Паславский (53) 621.359.484(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 990310, кл. В 03 С 1/00, В 01 D 59/48.

Патент США У 4313739, кл. В 03 С 3/00. (54) АППАРАТ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗА (57) Изобретение относится к устройствам для разделения и очистки газа и может найти применение в электронной, электротехнической, химической и других отраслях промьппленности с целью повышения эффективности разделения газов. Устройство состоит из корпуса с патрубками входа газа и выхода продуктов разделения, внутренней трубы с отверстиями, в которой соосно закреплен коронирующий электрод. Внутренняя труба снабжена цилиндрическими металлическими втулками с отверстиями в виде сопл, вакуумно плотно через высокоомные изоляторы входящими в отверстия в трубе и подключенными к полюсу одной полярности, и электродами, вакуумно плотно через изолятор входящими в отверстия в трубе и подключенными к полюсу противоположной полярности. .Втулки электрически соединены между собой в секции и размещены на винтовой линии. Устройство позволяет повысить степень очистки и разделения газов и получить газы высокой чистоты. 2 .з.п. ф-лы, 3 ил.

128954

Изобретение относится к устройствам для разделения газообразных и жидких веществ, полученных механическим смешиванием ингредиентов, и может быть использовано для разделе- 5 ния и очистки газа в установках для получения чистых инертных и других газов, очистки воздуха от газообразных загрязнителей.

Цель изобретения — повышение эффективности разделения газа.

На фиг. 1 изображен аппарат для разделения газа, на фиг. 2 — часть А внутренней трубы с втулками и электродом; на фиг. 3 — разрез Б-Б на

15 фиг. 2.

Аппарат включает корпус 1, в который установлена труба 2 с множеством отверстий 3 и 4, фланцы 5 и 6, размещенные с двух сторон трубы 2 и вакуумно плотно отделяющие объем 7 между трубой 2 и корпусом 1, коронирующий соосный внутренней трубе электрод — тонкую проволоку 8, натянутую между цилиндрическими изоля-: .25 торами 9, вакуумно плотно прикрепленными к фланцам 5 и 6, патрубки для входа газа 10 в трубу 2 и выхода раз-деленных продуктов газа 11 из объема 7 и 12 из трубы 2, причем патрубки 10 З и 12 присоединены к фланцам 5 и 6, а патрубок 11 — к корпусу 1. Втулки 13 с соплами, направленными в сторону оси трубы 2, и электроды 14 входят в отверстия 3 и 4 трубы 2 через высоко- 35 омные изоляторы l5 и 16.

Изоляторами 15 и 16 и одновременно вакуумными уплотнителями могут, например, служить фторопластовые шайбы, туго надетые на круглого сечения втулки 13 и электроды 14 и вакуумно плотно входящие в отверстия 3 и 4 в стенке трубы 2, или керамические шайбы, металлизированные и припаянные 4 к трубе 2 и втулками 13, и электродам

14. Все торцы отверстий 3 и 4 втулок

13 и электродов 14 закруглены, а поверхности полированы для исключения межэлектродных разрядов и пробоев.

Отверстия 3 и 4 из внешней стороны трубы 2 увеличены в диаметре для увеличения площади поверхности изоляторов 15 и 16 и избежания поверхностных утечек заряда и пробоев. Лучшим способом изготовления втулок 13 является прессование их из трубочек с одновременным заворачиванием кромки сопел. В таком случае диаметр хвосто8 2 вой части втулок 13 — минимальный, а площадь изоляторов — максимальная.

Втулки 13 поделены по секциям 17, а электроды 14 — по секциям 18, каждая из которых образует кольцо, плос- кость которого перпендикулярна оси прибора. Все втулки 13 и электроды

14 в одной секции электрически проводниками соединены между собой и для разделения и откачки через каналы во втулках 13 компонент с более низким потенциалом ионизации (их ионы положительны) все секции 17 подсоединены к полюсу отрицательной, а секции 18 — к полюсу положительной полярности. Для разделения и откачки через каналы во втулках 13 компонент с более высокой энергией сродства к электрону (их ионы отрицательные) секции 17 подсоединены к полюсу положительной, а секции 18— к полюсу отрицательной полярности.

В каждой последующей секции 17 центры всех втулок 13 смещены по отношению к образующим трубы 2, проходящим через центры соответствующих втулок 13 предыдущей секции на расстоянии порядка диаметра втулок 13, т.е. все втулки 13 образуют винтовые линии. Этим исключается вероятность ухода .вдоль образующих между втулками 13 обратно в объем трубы той доли нейтрализованных на периферийной части сопел втулок 13 или на стенке трубы 2 атомов, которая из-за ослабления скорости откачки из этих областей не удаляется соплами втулок 13 предыдущей секции.

Каждый из электродов 14 размещен между каждыми четырьмя втулками 13 в точке пересечения прямых, соединяющих противоположные втулки 13, т.е. в точке пересечения диагоналей параллелограмма, образованного четырьмя втулками 13. Электроды 14 изготовлены из металла в виде стержней с закругленными и полированными торцами, хвостовая часть которых вакуумно плотно входит в высокоомные изоляторы 15. Последние, в свою очередь, вакуумно плотно входят в расширенную внешнюю часть отверстий 4 в трубе, позволяющую увеличить площадь изоляторов 15 и исключить утечки и пробои. Все электроды 14, как и втулки 13, соединены в секции, которые подсоединены к полюсу противоположной, чем втулки 13 полярности. Внут1289548 ренняя труба 2 подсоединена во всех случаях к нулевому. полюсу, т.е. заземлена, и поэтому образует отталкивающее электростатическое поле по отношению к ионам, ускоряющимся в поле втулок 13. Электроды 14, кото— рые находятся под потенциалом в два раза выше, чем труба 2 по отношению к втулкам 13, создают еще более сильное электростатическое поле, отталкивающее ионы .в том месте, где поле трубы 2 ослаблено, т.е. в точке пересечения диагоналей параллелограмма, образованных каждыми четырьмя втулками 13. Этими исключается возможность попадания ионов изг области коронного разряда на поверхность трубы 2 с последующим нежелательным эффектом обратной диффузии нейтрализованных атомов первой компоненты. 20

На фиг. 3 сплошными линиями со стрелками 19 изображены силовые линии электростатического поля для случАя разделения электроположительных компонент в положительной короне. Разность потенциалов ЬУ между втулками 13 и трубой 2, а также между трубой 2 и электродами 14 выбрана такой, что обеспечен отбор всех ионов из области короны на втулки 13 и одновременно исключена возможность межэлектронных утечек и пробоев, и примерно равна дБ = Ux Eu(0,8 R/r) /

/Pu (R/r), где R — радиус внутренней трубьг 2, r — радиус коронирующе- 35

ro электрода 8, U< — напряжение между втулками 13 и коронирующим электродом 8.

Аппарат работает следующим образом. 40

Газовая смесь с меньшей концентрацией первой компоненты подается во входной патрубок 10 и проходит вдоль трубы 2, где в положительном 45 коронном разряде ионизируется первая компонента с более низким потенциалом ионизации и образуются положительные ионы, или в отрицательном коронном разряде атомы первой компоненты. с более высоким сродством к электрону захватывают электроны и образуются отрицательные ионы. В области вне короны ионы первой компоненты образуются за счет перезарядки ионов второй компоненты на атомах первой компоненты. Положительные (в первом случае), либо отрицательные (во втором) ионы первой компоненты движутся к стенке внутренней трубы 2, отталкиваются от тормозящего поля электродов 14 и цилиндра 2 и попадают на проводящую поверхность сопел втулок 13. Здесь они нейтрализуются и откачиваются сквозь каналы во втулках 13 в объем 7, а оттуда через патрубок 11 удаляются. Диаметры, длина и количество каналов во втулках 13 выбраны такими, что разность давлений с обеих сторон трубы 2 составляет десятые доли атмосферы и обеспечивается откачка только объема газа внутри сопел 13, т.е. порядка долей процента от полного объема газа в трубе 2. Входные диаметры сопел на порядок больше диаметров каналов во втулках 13, и это позволяет исключить образование объемного заряда вблизи них. Таким образом обеспечена максимальная откачка первой, нейтрализованной компоненты (примеси) на стенках сопел втулок 13, и минимальная откачка второй компоненты (основной) газа.

Формула изобретения

1. Аппарат для разделения газа, содержащий корпус с патрубками входа газа и выхода продуктов разделения, внутреннюю трубу с отверстиями и коронирующий соосный, электрод, соединенный с источником тока, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения эффективности разделения газа, внутренняя труба снабжена цилиндрическими металлическими втулками с отверстиями в виде сопл, расширяющихся в сторону оси аппарата, входящими через высокоомные изоляторы в отверстия внутренней трубы и подключенными к источнику тока, и электродами, размещенными между каждыми четырьмя втулками и входящими через высокоомный изолятор в отверстия внутренней трубы, причем втулки и электроды подключены к разноименным полюсам источника тока.

2. Аппарат .по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что для разделения электроотрицательных газов втулки подключены к положительному полюсу, а электроды — к отрицательному полюсу источника тока.

3. Аппарат по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что втулкй электрически соединены между собой в секция по окружностям, перпендикулярным

1289548 оси аппарата, при этом втулки раэмещены по винтовой линии, а секции подсоединены к одноименным полюсам источника тока.

1 289548

Составитель А. Картавцев

Техред Н. Глущенко

Корректор И.Эрдейи

Редактор И.Сегляник

Тираж 534

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7842/8

Подпис ное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4