Устройство для обработки газа в электрическом разряде

 

Использование: обеззараживание воздуха и электросинтез веществ, в частности озона. Сущность изобретения: электрогазодинамическое устройство содержит высоковольтный электрод, выполненный в виде цилиндрического стержня и соединенный с высоковольтным источником постоянного напряжения, подвижный электрод в виде диэлектрического цилиндра, покрытого электроэлектретной полимерной пленкой, обращенной металлизированной стороной к цилиндру и гальванически связанной с дополнительным заземленным электродом, установленным на рабочей поверхности электрода по ходу движения цилиндра, получающего привод для вращения от электростатического двигателя, и воздуховод с крыльчаткой, находящейся в канале цилиндра подвижного электрода. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 01 В 13/11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ м (21) 4862812/26 (22) 26.08.90 (46) 23.08,92. Бюл. ¹ 31 (71) Самарский авиационный институт им. акад, С. П; Королева (72) Н. Д. Быстров, О. А. Журавлев и А. И, Кравцов (56) Авторское свидетельство СССР № 1493262, кл. С 01 В 13/10, 1989, Авторское свидетельство СССР

¹ 1326550, кл. С 01 В 13/11. 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГАЗА

В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ РАЗРЯДЕ (57) Использование: обеззараживание воздуха и электросинтез веществ, в частности озона. Сущность изобретения; электрогазоИзобретение относится к устройствам, предназначенным для воздействия на поток газа электрическим разрядом, в частности к устройствам для обеззараживания воздуха, получения озона, и может быть использовано в пищевой, сельскохозяйственной, медицинской, химической отраслях промышленности, а также в энергетике для интенсификации процессов сжигания топлива.

Известно устройство для асептирования воздуха в котором корона переменного тока создается в цилиндрическом корпусе воздуховода межу высоковольтным перфорированным острийным электродом и заземленной крыльчаткой, установленной с возможностью вращения при взаимодействии лопастей с электрическим ветром.

Недостатком устройства является малая концентрация получаемого озона..БЦ«, 1756267 А1 динамическое устройство содержит высоковольтный электрод, выполненный в виде цилиндрического стержня и соединенный с высоковольтным источником постоянного напряжения, подвижный электрод в виде диэлектрического цилиндра, покрытого электроэлектретной полимерной пленкой, обращенной металлизированной стороной к цилиндру и гальванически связанной с дополнительным заземленным электродом, установленным на рабочей поверхности электрода по ходудвижения цилиндра, получающего привод для вращения от электростатического двигателя, и воздуховод с крыльчаткой, находящейся в канале цилиндра подвижного электрода. 3 ип.

Известно электрогазодинамическое устройство в котором применен барьерный д разряд в поперечном потоке воздуха в промежутке между цилиндрическим электродом на образующей диэлектрического канала воздуховода и торцами лопастей крыльчатки, установленной с возможностью вращения на оси канала, СЬ

Недостатком устройства:является невозможность его работы от высоковольтного источника постоянного напряжения..

Цель изобретения — упрощение устройства и .расширения диапазона независимого регулирования характеристик электрического разряда и газового потока.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для обработки газа в электрическом разряде, содержащем подключенные к высоковольтному источнику напряжения электроды с диэлектрическим

1756267 барьером, находящиеся в воэдуховоде, один из которых имеет возможность вращения и содержит крыльчатку — вентилятор, неподвижный высоковольтный электрод выполнен в виде стержня, установленного на формирователе потока в выходном участке воздуховода с зазором относительно подвижного электрода и параллельно его образующей, создавая разрядный промежуток, а подвижный электрод выполнен в виде диэлектрическйо цилиндра, имеющего внутри крыльчатк и покрытого электроэлектретной полимерной пленкой-барьером, обращенной металлизированной стороной к образующей цилиндра и гальванически связанной с дополнительным заземленным электродом фольгового вида, установленным с минимально допустимым зазором относительно рабочей поверхности подвижного электрода по ходу движения цилиндра, причем разрядный промежуток между неподвижным и подвижным электродами полностью перекрывает поперечное сечение воздуховода, При этом подвижный электрод имеет привод для вращения от электростатического двигателя с лабиринтным уплотнением канала диэлектрического цилиндра электрода по наружной поверхности статора и образованием вместе с крыльчаткой осевого вентилятора для прокачки газа, Кроме того, высоковольтный электрод барьерного разряда и электроды электростатического двигателя подключены к единичному высоковольтному источнику постоянного напряжения через регулировочные резисторы.

На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого устройства; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — схема электропитания устройства.

Устройство для обработки газа состоит из цилиндрического корпуса 1 и двух торцовых крышек 2 и 3, из которых крышка 2 сплошная, а крышка 3 имеет в средней части четыре окна для входа газа, Внутри кор пуса 1 установлены две опоры 4 качения, одна из которых находится на оси крышки

3, а другая закреплена на трех пилонах 5, опирающихся на внутреннюю поверхность цилиндрического корпуса 1. На опорах 4 с возможностью вращения установлена ось 6, на которой с помощью перфорированного диска 7 закреплен диэлектрический цилиндр 8. имеющий внутри крыльчатку 9, жестко связанную с осью 6. На наружной поверхности цилиндра 8 находится электроэлектретная полимерная пленка 10, обращенная металлизированной стороной 11 к цилиндру и гальванически связанная с дополнительным заземленным электродом 12 фольгового вида. Пленка-барьер 10 с металлизацией 11 на поверхности цилиндра 8 и гальванической связью с землей образуют ,подвижный электрод(фиг. 3), имеющий при5 вод для вращения от электростатического двигателя, статор 13 которого с ножевыми электродами 14 закреплен на крышке 3. Ротор образован диэлектричес:,èì кольцом 15 и внутренним токопроводящим кольцом 16, 10 которые установлены на торцах лопастей 17 к р ыл ьчатки 9.

Высоковольтный электрод 18 выполнен в виде стержня и установлен на формирователе 19 потока, образуя с подвижным элек15 тродом разрядный промежуток, полностью перекрывающий поперечное сечение на выходном участке воздуховода с насадкой 20, полученного в межцилиндровом пространстве электрода и корпуса 1 с помощью двух

20 диэлектрических перегородок: кольцевой

21 с углом охвата 270 и продольной — 22.

Начальный участок воздуховода создан каналом цилиндра 8, который имеет подвижное лабиринтное уплотнение на входе по

25 наружной поверхности статора 13 и вместе с крыльчаткой 9 образуют осевой вентилятор для прокачки газа. Выход канала цилиндра 8 через объем в корпусе 1, отведенный для размещения пилонов 5, соединен с меж30 цилиндровым участком воздуховода через нижйий правый 90" сектор в кольцевой перегородке 21.

Высоковольтный электрод 18 барьерного разряда и ножевые электроды 14 подклю35 чены к высоковольтному источнику 23 постоянного напряжения через регулировочные резисторы 24 и 25. Рабочая кромка электрода 12 установлена с минимально допустимым зазором относительно поверхно40 сти полимерной пленки-барьера 10 ПЭ.

Устройство для обработки газа в электрическом разряде работает следующим образом.

При включении высоковольтного источ45 ника 23 и подаче высокого напряжения r. помощью регулировочного резистора 25 на электроды 14 статора 13 происходит раскрутка ротора двигателя, который включает кольца l5 и 16 на торцах лопастей 17 крыль50 чатки 9, ось 6 подвижного электрода, состоящего из перфорированного диска 7 с диэлектрическим цилиндром 8 и пленкойбарьером 10 с односторонней металлизацией 11. После выхода ротора ЭД на

55 рабочий режим с числом оборотов в диапазонео =(1-5) 10 об/миносевой вентилягор з в виде крыльчатки 9 с лопастями 17 в канал» цилиндра 8 обеспечивает заданнуго скорость прокачки газа по воздуховоду. ко рий включает канал цилиндра 8, объ ., n к;.. . о:

1756267 пос — 0 V г, пленкой-барьером 10

1 с пилонами 5, соединенный через 90 сектор в кольцевой перегородке 21 с входом в межцилиндровый участок воздуховода с формирователем 19 потока в области разрядного промежутка между электродами 18 5 и подвижным электродом с выходом к потребителю через щелевой канал в насадке

20. При подаче от источника 23 с помощью регулировочного резистора 24 на стержень электрода 18 постоянного высокого напря- 10 жения U Ж где Uk- потенциал зажигания короны, в газовом промежутке между электродами 18 и ПЭ возникает объемный разряд, полностью перекрывающий сечение выходного участка воздуховода, Разряд за- 15 мыкается на поверхность пленки 10, заряжая ее охлажденным поверхностным зарядом с плотностью cr, Движение электростатической полимерной пленки (типа лавсан, полиэтилен, полиимид), которая ха- 20 рактеризуется высокими поверхностным и объемным сопротивлениями, приводйт к выносу заряда о из промежутка и снятию его на землю при прохождении пленки под электродом 12. В разрядный промежуток между электродами 18 — ПЭ пленка поступает без осажденного поверхностно о заряда. Важным моментом для получения протяженного объемного разряда является эффект поляризации полимерной пленки во 30 внешнем поле Е. В промежуток междузлектродами 18 — подвижным электродом поступает пОляризованная пленка, имеющая на поверхности, обращенной к электроду 18, индуцированный потенциал, знак которого 35 противоположен знаку напряжения на высоковольтном электроде. Это усиливает поле Е у пленки-барьера 10, ускоряя дрейф ионов из объема и ослабляя пространственный заряд, запирающий ток Ig, Осаждение ионов из разряда на пленку заряжает Сб до смаке = гг акс h/ кое, при котором на пленке развивается дробный искровой разряд, снижающий однородность разряда в промежутке. Малая толщина hбарьера,,45 металлизация его со стороны цилиндра и наличие гальванической связи экрана с землей усиливают эффективность поляризации полимерной пленки на входе в разрядный промежуток, позволяют поднять о без об- 50 разования поверхностных дробных разря-. дов на выходе из промежутка, Постоянная составляющая тока разряда 4ос, обусловленная зарядкой пленки 10 до поверхностной плотности о; ограничива- 55 ется скоростью движения диэлектрика V =

= аг, где r- радиус цилиндра 8 подвижного электрода и длиной !.стержня высоковольтного электрода 18. Количественно 4 можно оценить с помощью соотношления для конвекционного тока

Кроме составляющей I <. существует переменная составляющая тока Io в виде периодических импульсов, подобных импульсам Тричеля, которые регистрируются в цепи металлизированного экрана 11 под

Наличие переменной и постоянной составляющих тока разряда при возможности широкого регулирования напряжен ности поля Е в межэлектродном промежутке позволяют обрабатывать газ в оптимальных режимах объемного самостоятельного и несамостоятельного разрядов. Устройство позволяет производить асептирование газа с минимальной наработкой озона, работать в режиме электросинтеза веществ, в частности озона.

Предлагаемое устройство обладает большей эффективностью вследствие стопроцентного прохождения обрабатываемого газового потока через область объемного разряда и позволяет использовать для питания высоковольтный источник постоянного напряжения. Введение электростатического двигателя расширило возможности устройства по регулированию характеристик разряда и газового потока, Формула изобретения

1, Устройство для обработки газа в электрическом разряде, содержащее подключенные к источнику питания электроды с диэлектрическим барьером, расположенные в воздуховоде, причем один из электродов выполнен .неподвижным, а другой электрод выполнен подвижным и снабжен крыльчаткой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, повышения эффективности обработки газа и расширения диапазона независимого регулирования характеристик электрического разряда и газового потока, подвижный электрод выполнен в виде диэлектрического цилиндра с установленной внутри крыльчаткой, покрытого пленкой-барьером, обращенной металлизированной стороной к образующей цилиндра и гальванически связанной с дополнительным заземленным эгектродом, выполненным в виде фольги и установленным с минимальным зазором относительно подвижного электрода по ходу движения цилиндра, а неподвижный электрод выполHei- в виде стержня, установленного на формирователе потока в выходном участке воздуховода с зазором относительно подвижного электрода и параллельно его об1756267 разующей, создавая разрядный промежуток, перекрывающий поперечное сечение воздуховода, 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что подвижный электрод снабжен приводом для вращения от электростатического двигателя с лабиринтным уплотнением диэлек-,рического цилиндра по наружной стороне статора, выполненного с ножевыми электродами, и образованием вместе с крыльчаткой осевого вентилятора для прокачки газа.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч à io5 щ е е с я тем; что источник питания выполнен в виде высоковольтного источника постоянного напряжения, соединенного через регулировочные резисторы с неподвижным электродом и ножевыми электродами.

1756267

1756267

Составитель Л.Юлдашева

Редактор С.Патрушева Техред ММоргентал Корректор M.Ïåòðoâà

Заказ 3058 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГVH1 (;CCP

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарин». 101