Устройство для электрической зарядки газа

 

Использование: электрическая очистка газов, промышленных газовых выбросов, выхлопных газов ДВС, утилизация ценных продуктов, санитарная очистка воздуха, электрическая окраска изделий и т.д. Сущность изобретения: устройство содержит систему центральных электродов (СЦЭ). включающую два кольца, у которых обода соединены по типу беличьего колеса проводниками , имеющими большую кривизну поверхности, связанными с внешних сторон колец в узлы, которые имеют передний и задний концевики. СЦЭ размещена Между обтекателем (0). Один из концевиков соединен с 0 через упругий элемент. Передний О представляет собой полый конус, на центральном стержне. Наибольший диаметр переднего 0 больше наибольшего диаметра заднего 0, а наибольший диаметр СЦЭ меньше наибольшего диаметра заднего 0. Униполярный газовый разряд зажигают между внешним электродом и СЦЭ, которую отделяют от внешнего электрода кольцевым потоком газа, зоной пониженного давления (ЗПД) и повышенной температуры и при этом обеспечивают ее температурной компенсацией . Первоначальный нагрев СЦЭ и ЗЛД осуществляют с помощью накала, а затем этот нагрев осуществляют за счет энергии разряда. ЗПД вокруг центральных электродов создают совместным действием зжектирующего потока электрического ветра и температурного поля. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 03 С 3/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- (21) 4817741/26 (22) 25.04.90 (46) 07.11.92. Бюл. N 41 (71) Луганский машиностроительный институт

f72) А.М. Красносельский (56) Авторское свидетельство СССР

М 1544500, кл. В 03 С 3/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ЗАРЯДКИ ГАЗА (57) Использование: электрическая очистка газов, промышленных газовых выбросов, выхлопных газов ДВС, утилизация ценных продуктов, санитарная очистка воздуха, электрическая окраска изделий и т.д. Сущность изобретения: устройство содержит систему центральных электродов (СЦЭ), включающую два кольца. у которых обода соединены по типу беличьего колеса проводниками. имеющими большую кривизну поверхности, связанными с внешних сторон колец в узлы, которые. имеют передний и

Изобретение относится к области электрической очистки газов и электронноионной технологии. Оно может быть использовано для очистки промышленных газовых выбросов, выхлопных газов ДВС, утилизации ценных продуктов, санитарной очистки воздуха, при электрической окраске изделий и т.д.

Наиболее близким техническим решением является устройство для зарядки газа, содержащее корпус, разноименно заряженные центральный коронирующий и периферийный электроды, впускной и выпускной патрубки, нагревательный элемент... Ж„, 1773490 А1 задний концевики. СЦЭ размещена Между обтекателем (О). Один из концевиков соединен с 0 через упругий элемент. Передний 0 представляет собой полый конус, на центральном стержне. Наибольший диаметр переднего 0 больше наибольшего диаметра заднего О, а наибольший диаметр СЦЭ меньше наибольшего диаметра заднего О, Униполярный газовый разряд зажигают между внешним электродом и СЦЭ, которую отделяют от внешнего электрода кольцевым потоком газа, зоной пониженного давления (ЗПД) и повышенной температуры и при этом обеспечивают ее температурной компенсацией. Первоначальный нагрев СЦЭ и

ЗПД осуществляют с помощью накала, а затем этот нагрев осуществляют за счет энергии разряда. ЗПД вокруг центральных электродов создают совместным действием эжектирующего потока "электрического ветра" и температурного поля. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (л)

Недостатком данного устройства явля - д ется недостаточная эффективность и значительные затраты энергии.

На фиг.1 показано устройство; на флг.2— то же, поперечное !.ечение; на фиг,3 — зариант устройства, ° eah

Устройство включает в себя корпус, являющийся периферийным электродом 1, имеющий впускной патрубок 2, выпускной патрубок 3, внутри устройства размещен центральный коронирующий электрод 4, включающий в себя два кольца 5. Ободы колец 5 по типу беличьего колеса соединены проводниками 6, имеющими большую кривизну поверхности. С внешних сторон колец

1773490

5 провоцники б соединены в узлы, которые имек>т передний и задний концевики 7.

Электрод 4 размещен между передним 8 и задним 9 обтекателями. Один из концевиков 7 соединен с одним из обтекателей 8 или

9 через упругий элемент 10, который одновременно выполняет функцию нагревателя.

Передний обтекатель 8 представляет собой поль1й конус, установленный на центральном стержне, задний обтекатель 9. представляет собой конус, сопряженный с полусферой, и также установлен на центральном стер>кне, Наибольший диаметр переднего обтекателя 8 больше наибольшего диаметра заднего обтекателя 9. а наибольший диаметр центрального коронирующего электрода 4 меньше наибольшего диаметра заднего обтекателя, Центральный электрод

4 совместна с упругим элементом 10 имеет цепь накала l1. Периферийный электрод 1 и центральный электрод 4 имеют высоковольтную цепь 1 2.

Работает устройство следующим образом. Замыкается цепь накала 11, в результате чего центральный электрод 4 и зона, которая ее окружает, нагреваются да высокой температуры. Одновременна па впускному патрубку 12 подается газ и замыкается высоковольтная цепь 12. Газ праходитмимо переднего обтекателя 8 сквозь кольцевой зазор, образуемый этим обтекагелвм и электродом 1. l ак как поперечнов сечение кольцевого зазора значительна меньше поперечного сеченля впускного трубопровода, то скорость кольцевого патака газа сильно возрастает и обеспечивает значительное разрежение в промежутке между передним и задним обтекателем в цен1ре кольцевого потока, т,е. в зоне системы центральных электродов.

В результате в зоне размещения центрального электрода 4 за счет эжекции кольцевым потоком газа создается разрежение, за счет тока в цепи накала 11 повышается температура, уменьшается плотность газа, между электродом 1 и электродом 4 зажигается униполярный коронный разряд. При этом MoUl,íoñòü разряда и ток разряда достигают величин, достаточных для самостоятельного нагрева центрального электрода

4. Поэтому цепь накала 11 размыкается и центральный электрод 4, а также зона пониженного давления, которая ее окружает, нагреваются до 700 — 1200 С за счет энергии разряда (тэка разряда). Термический нагрев и действие "электрического ветра" создают дополнительное разрежение, что способствует стабилизации разряда, повышению эффективности электризации и снижению затрат энергии на электризацию потока газа, Вследствие того, что поток газа проходит через зону горения униполярного коронного разряда он получает избыточный заряд одного знака, т,е. происходит электризация газа, Степень электризации потока газа зависит ат величины разрядного тока.

После прохождения зоны электризации поток газа проходит через кольцевой зазор, образованный задним обтекателем 9 и электродам 1, после чего ега скорость снижается, и ан поступает в выпускной патрубак 3, и выхадит зв пределы устройства. В связи с тем, чта внутренний диаметр кольцевого патока уменьшается, интенииность сужения внутреннега диаметра осуществляется пад углом 6-7 . Поэтому наибольший диаметр заднега абтекатепя 9 должен быть меньше

20 наибольшего диаметра пврвднега обтекателя 8 на саатветс гвуащуа величину, которая пазваляет пройти потоку газа через задний кольцевой зазор с минимальным аэродинамическим сопротивлением. Передняя часть

25 заднего обтекэтеая 9 выполнена в виде полусферы, чта позвалавт газовому патоку плавна входить в задний кольцевой зазор с минимальным аэродинамическим сопротивлением.

ЗО Оптимальное горение электрическага разряда происходит в объеме с минимальным давлением газа. в сВязи с этим центральный электрод 4 должен быть размещен на некотором расстоянии ат внутренней по35 верхнрсти «альцевага газавага патака. В

Связи с этим наружный диаметр централь-., нога электрода 4 должен быть меньше наибольшего диаметра заднега абтекателя.

Наличие упругага элемента 10 позволяет компенсировать тепловое линейное расши ренив централ ьной электродной системы 4 и не дог устить нарушения одиHGI

45 На фиг.З показан вариант устройства для электрической зарядки газа, у которого упругий элемент размещен в заднем обтекателе. Эта позволяет защитить упругий элемент от возможных негативных воздействий в случае хлмически агрессивного газа.

Кроме того. здесь упругий элемент защищен от теплового воздействия раскаленной центральной электродной системы и поэтому больше сохраняет свои упругие свойства.

Пример устройства. Впускной 2 и выпускной патрубки изготовлены из пластмассы (фторопласт), Наружный электрод 1 имеет внутренний диаметр 70 мм и изготовлен из стали. Его внутренняя поверхность палирована. Передний 8 и задний 9 обтекатели

1773490

50 изготовлены иэ фторопласта, их наружные поверхности полированы. Наибольший диаметр переднего обтекателя 8 60 мм, угол конусности 24О, наибольший наружный диаметр заднего обтекателя 9 47 мм, радиус полусферы 23,5 мм, угол конусности 9О. Упругий элемент 10 — стальная пружина малой жесткости. Центральная электродная система 4 из нихромовой проволоки диаметром

0,8 мм. Работа осуществляется при следующих параметрах:

Напряжение зажигания, кВ 15

Напряжение горения, кВ 5

Температура нагрева коронирущего электрода, Ос 700 †12

Скорость потока газа в минимальном сечении., м/с 50

Разрядный ток (максимальный}, мА 10

При уменьшении расхода воздуха его скорость уменьшится пропорционально расходу. Например. с уменьшением ðàñêîда газа в 2 раза скорость уменьшится в 2 раза, При этом соответственно уменьшится величина разрежения за счет эжекции в

2 раза и уменьшится ток разряда в 2 раза, но при этом уменьшится количество газа в

2 раза. Следовательно, степень электрической зарядки газа не изменится и будет регулироваться автоматически. Соответственно энергетические затраты и эффективность электрической зарядки будут оставаться постоянными.

Изобретение обладает рядом преимуществ по сравнению с прототипом: простота устройства; высокая производительность; компактность; минимальные энергетические затраты на электрическую зарядку газа; высокая степень саморегулирования и автоматическое измерение EcQx параметров разряда с изменением основного параметра — расхода газа; изменение степени электризации газа при неизменном расходе газа может быть вызвано изменением тока разряда, а изменение тока разряда может быть вызвано изменением напряжения разряда, изменением величины разрежения s зоне центральных электродов, изменением температуры системы центральных электродов и температуры газа в зоне центральных электродов (имеется возможность точного регулирования разрядного тока в широких пределах); отсутствует вредное влияние потока газа на разряд, нет явления "сдувания" короны, Наоборот, поток газа оказывает стимулирующее влияние на разряд и на все его электрические параметры; возможность использования сравнительно низких напряжений для электрической зарядки газа, что позволяет; уменьшить опасность поражения электрическим током обслуживающего персонала;

1 уменьшить размеры и массу источников питания {трансформаторов и выпрямителей), снижает токи утечки с электродов и токоведущих частей.

Формула изобретения

1. Устройство для электрической зарядки газа, содержащее корпус, раэноименно заряженные центральный коронирующий и периферийный электроды впускной и выпускной патрубки, нагревательный элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности зарядки и снижения затрат энергии, коронирующий электрод снабжен установленными с двух концов обтекателями, первый иэ которых выполнен в виде полого конуса и соединен с электродом через упругий элемент, а второй — в виде конуса, сопряженного с полусферой, при этом диаметр основания конуса первого обтекателя больше диаметра полусферы второго обтекателя, имеющего диаметр больше диаметра центрального электрода.

2. Устройство по п1, от л и ч а ю щ е ес я тем, что второй обтекатель соединен с центральным электродом через упругий элемент, 3.Устройство по п,1, отл ич а ю щеес я тем, что коронирующий центральный электрод выполнен в виде двух колец, соединенных проводниками с большой кривизной поверхности, 1773490

Л l08

Составитель А. Красносел ьский

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор И.Шмакова

Редактор Т.Хорина

Производственно-издательский комбинат "Патейт", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 38S5 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС(.P

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