Ионизатор на основе нестационарного лавинного пробоя



Ионизатор на основе нестационарного лавинного пробоя

 


Владельцы патента RU 2410811:

ОАО "Концерн "Моринформсистема-Агат" (RU)

Изобретение относится к технике газовых разрядов и может быть использовано для очистки воды и воздуха, а также для повышения эффективности работы двигателей внутреннего сгорания. Ионизатор на основе нестационарного лавинного пробоя представляет собой продуваемую цилиндрическую камеру ионизации с двумя соосными игольчатыми электродами. Электроды подключены к источнику импульсного высоковольтного напряжения, параметры и режимы работы которого обеспечивают создание между остриями электродов нестационарные лавинные пробои. На внутренней поверхности камеры сформированы слои зеркальных покрытий из материалов, отражающих ультрафиолетовое и рентгеновское излучения. Технический результат - увеличение эффективности ионизации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Заявляемое техническое решение относится к технике газовых разрядов, а именно к технике генерирования ионов, и может быть использовано для повышения эффективности работы и экономичности двигателей внутреннего сгорания, в системах очистки и т.п.

Известны различные ионизаторы, конструкции которых обеспечивают формирование в воздухе коронного разряда между игольчатыми электродами, размещенными в цилиндрическом корпусе и подключенными к высоковольтному импульсному источнику напряжения (см., например, WO №2004109875, МКИ Н01T 19/04).

Эффективность ионизации в указанном устройстве ограничена, т.к. при коронном разряде реализуются не все физические механизмы ионизации, и влияние ультрафиолетового и рентгеновского излучения на степень ионизации минимально.

Известен ионизатор, содержащий продуваемую цилиндрическую камеру ионизации, в которой закреплены игольчатые электроды, подключенные к источнику импульсного высоковольтного напряжения (см. WO №2005025022, МКИ Н01T 23/00, принято за прототип).

Указанная конструкция не позволяет эффективно реализовать режим нестационарного лавинного пробоя, при котором обеспечивается одновременно электрическая ионизация, тепловая ионизация и радиационная ионизация, причем доля радиационной составляющей (ионизация ультрафиолетовым и рентгеновским диапазоном частот) при увеличении подводимой энергии в спектре излучения высокотемпературной плазмы становится преобладающей.

Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, - обеспечение многократного взаимодействия с газовой средой при отражении сформированного излучения ультрафиолетового и рентгеновского диапазонов от соответствующих слоев, что позволяет повысить степень ионизации.

Указанная задача решается за счет того, что в ионизаторе на основе нестационарного лавинного пробоя, содержащем продуваемую цилиндрическую камеру ионизации, в которой закреплены соосно с ней игольчатые электроды, подключенные к источнику высоковольтного импульсного напряжения, на поверхности камеры нанесены слои зеркальных покрытий, отражающих ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, которые могут быть, в частности, выполнены из алюминия и золота.

Выполнение цилиндрической камеры ионизации со слоями отражающих покрытий обеспечивает многократное отражение, определяемое соотношением скорости распространения электромагнитных волн и временем разряд (~0,1 мкс), а также потерями энергии электромагнитного излучения при ионизации и в отражающих покрытиях.

Указанные отличия являются существенно новыми, т.к. эффект от зеркальных покрытий цилиндрической поверхности камеры значительно превышает эффект от использования зеркальных покрытий в известных устройствах (см., например, устройство по патенту РФ №1757001, МКИ Н01Т 2/02, в котором один из электродов выполнен с зеркальным покрытием, позволяющим дополнительно облучать зону пробоя возникающим ультрафиолетовым излучением, или ионизатор воздуха Air Comfort XJ 2100, в котором ионизирующая ультрафиолетовая лампа снабжена полусферическим зеркалом).

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом.

Ионизатор содержит продуваемую цилиндрическую ионизационную камеру 1, в которой закреплены соосно с ней два противолежащих игольчатых электрода 2, подключенные к источнику высоковольтного импульсного напряжения 3. Режим нестационарного лавинного пробоя между игольчатыми электродами 2 обеспечивается режимами источника высоковольтного импульсного напряжения 3 с одновременной продувкой камеры ионизации 1, исключающей переход лавинного нестационарного разряда в коронный разряд. Величина импульсного напряжения U≥K×d, где К - коэффициент пропорциональности, величина которого определяется параметрами ионизируемого воздуха или другой газовой среды, d - расстояние между электродами. При нормальных условиях (25°С, 1 атм, 98% влажности) для воздуха K≈1 кВ/мм. Энергия импульса напряжения равна и при нормальных условиях должна быть больше 10 мДж. Например, при использовании сетевого напряжения U=300В и энергии импульса 0,2 Дж необходимо использовать разрядный конденсатор источника напряжения 3 емкостью С≈4 мкФ.

Радиус камеры ионизации 1 должен превышать расстояние между электродами, чтобы исключить возможность пробоя через внутреннюю поверхность камеры. На поверхности цилиндрической камеры 1 выполнены зеркально отражающие (полированные) слои 4, 5 из материалов, отражающих ультрафиолетовое и рентгеновское излучения. Для отражающего ультрафиолетовое излучение слоя может быть использован алюминий, для отражения рентгеновского излучения - слой золота. Взаимное расположение слоев 4, 5 и условие их нанесения на внутреннюю или наружную поверхности камеры 1 не существенны и определяются технологическими факторами и материалом камеры 1.

Работает ионизатор следующим образом. При включении источника высоковольтного импульсного напряжения 4 он начинает вырабатывать импульсы, амплитуда напряжения и энергия которых достаточна для возникновения искрового пробоя между электродами 2, с частотой, которая определяется скоростью продувки камеры 1. При лавинном пробое возникающее ультрафиолетовое и рентгеновское излучения ионизируют газовую среду в межэлектродном промежутке, затем попадают на отражающие слои 4, 5 и, отражаясь, дополнительно ионизируют тот же объем. За время пробоя (~0,1 мкс) такие отражения происходят многократно, т.к. время пробоя значительно больше времени распространения электромагнитных волн в воздушной среде, и продолжаются еще некоторое время после его окончания.

При продувке камеры 1 объем ионизированного газа смещается, зона пробоя заполняется неионизированной газовой средой, и процесс повторяется.

Таким образом достигается максимальное использование ультрафиолетового и рентгеновского механизмов ионизации.

1. Ионизатор на основе нестационарного лавинного пробоя, содержащий продуваемую цилиндрическую камеру ионизации, в которой закреплены игольчатые электроды, подключенные к источнику импульсного высоковольтного напряжения, отличающийся тем, что противолежащие игольчатые электроды закреплены соосно с камерой ионизации, на поверхность которой нанесены слои зеркальных покрытий, отражающих ультрафиолетовое и рентгеновское излучения.

2. Ионизатор по п.1, отличающийся тем, что зеркальные покрытия выполнены из алюминия и золота.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области газового анализа и предназначено для применения в качестве ионизатора в спектрометрах ионной подвижности, масс-спектрометрах и других аналитических приборах.

Изобретение относится к технике генерирования ионов для выведения в замкнутое пространство и может быть использовано для повышения эффективности работы систем, где требуется очистка, снижение токсичности и т.п.

Ионизатор // 2388125
Изобретение относится к технике газовых разрядов. .

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для локального изменения метеоусловий и локального улучшения экологической обстановки в выбранной зоне.

Изобретение относится к медицинской технике, технике воздухоочистки и кондиционирования воздуха по ионному составу и может быть использовано для электрической ионизации атмосферного воздуха в целях лечения и профилактики ряда болезней человека в стационарных условиях, санаторно-профилактических и бытовых условиях, а также в целях обеспечения жизнедеятельности экипажа в закрытых кабинах.

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в химической промышленности для ионизации различных газовых сред, в лакокрасочной промышленности для нанесения порошковых полимерных материалов на металлоизделия, в медицинской технике для ионизации воздуха в лечебных и профилактических целях, в сельском хозяйстве для обработки и хранения сельскохозяйственной продукции с помощью озоновоздушного агента, в электростатических фильтрах, кондиционерах и т.д.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для генерации заряженных частиц, например, в процессах аэроионизации, электрогазоочистки, электроосаждения, а также для производства электроэнергии.

Изобретение относится к беспроволочной передачи электрической энергии в атмосфере (воздухе) на большие расстояния на основе инициирования электрических разрядов с помощью лазерного излучения, в котором для формирования плазменного канала вместо использования длиннофокусных оптических систем формируют относительно короткофокусную оптическую систему совместным многократно повторяющимся силовым воздействием на окружающую атмосферу интенсивным лазерным излучением и передаваемым зарядом электронов, предварительно ускоренных до релятивистских или близких к ним энергий.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для генерации заряженных частиц в процессах аэроионизации, электрогазоочистки, электроосаждения, а также для генерации электроэнергии.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для введения ионов в незамкнутое воздушное пространство с помощью эмиссии ионов за счет электрического поля, и может быть использовано в медицине, ветеринарии, а также растениеводстве, животноводстве и других биотехнологиях.

Изобретение относится к системам и способам накопления энергии

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для генерации заряженных частиц

Изобретение относится к устройству генерирования ионов и к электрическому устройству, снабженному устройством генерирования ионов

Изобретение предназначено для сдвига и разрушения антициклонов в тропосфере. Способ включает длительное воздействие на атмосферу вертикальным восходящим конвективным потоком от системы излучателей, поднятых над Землей и разнесенных по площади, образуемым завихрением магнитным полем генерируемых коронирующими электродами ионов и их канализацией посредством соленоидов в каждом излучателе при пропускании через них тока коронирования и разогрева потока ионов электромагнитным полем на длине волны больше критической, для создаваемой плотности концентрации в объеме соленоидов за счет соосного их охвата элементами спиральной антенны с осевой результирующей диаграммой направленности. Технический результат - образование струйных течений от восходящего потока ионов, изменяющих динамику атмосферных процессов. 5 ил.

Изобретение касается метеорологии и может быть использовано для сдвига и разрушения антициклонов в тропосфере. Устройство содержит генератор высокочастотного напряжения и присоединенную к нему систему коронирующих электродов, каждый из которых выполнен в виде соленоида с венчиком игл на концах, помещенных во внутренний нижний торец соленоидов. Каждый из соленоидов соосно охвачен витками элементов спиральной антенны, размещенных в двух взаимно ортогональных плоскостях, с общим рефлектором, создающих осевую результирующую диаграмму направленности. Антенна подключена к высокочастотному передатчику электромагнитных волн. Технический результат - образование в тропосфере струйных течений восходящего потока ионов, изменяющих динамику атмосферных процессов. 6 ил.

Группа изобретений относится к генераторам ионов. В установке, генерирующей ионы, каждый из индукционного электрода (2) для генерации положительных ионов и индукционного электрода (3) для генерации отрицательных ионов сформирован как независимая часть и отдельно установлен на подложку (1) с использованием металлической пластины на расстоянии друг от друга. Следовательно, даже если подложка (1) деформируется, области верхних концов игольчатых электродов (4, 5) смогут быть расположенными в центре сквозных отверстий (11) в индукционных электродах (2, 3), соответственно, и положительные ионы и отрицательные ионы могут стабильно генерироваться. Технический результат - повышение стабильности генерации ионов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение может быть использовано для сдвига и разрушения антициклонов в тропосфере. Устройство выполнено в виде геометрического зонтика из десяти радиальных проводов-коронирующих электродов, создающих антенное поле, длиной 100 м каждый, подвешенных на центральной опорной мачте из композитного материала высотой 30 м с узлом крепления проводов на вершине через высоковольтные изоляторы, изолирующие радиальные провода от центральной мачты и десяти вспомогательных мачт из композитного материала высотой 10 м, подвески радиальных проводов, электрически соединенных по периметру окружности «зонтика», изолированных от мачт стержневыми изоляторами, одна из мачт содержит узел крепления провода запитки «зонтика» от источника высоковольтного питания в регулируемом режиме изменения полярности питающего напряжения посредством высоковольтного переключателя и заземлителя питающего источника. Технический результат - достижение критических значений мощности и турбулентности восходящего потока ионов, достаточных для возникновения струйного течения в тропосфере, за счет увеличения зоны активной генерации и тока коронирования, а также режима переключения полярности питания коронирующих электродов. 7 ил.

Изобретение относится к области метеорологии и сельского хозяйства. Способ включает длительное воздействие на локальную область атмосферы тепловым лучом сфокусированного солнечного потока. Луч получают с помощью оптической линзы многокилометровых размеров. Линзу создают в ионосфере при воздействии на нее направленным лучом СВЧ излучения с изменяемой длиной волны и мощностью излучения, для регулирования диэлектрической проницаемости ионосферы. Частота излучения должна быть ниже критической. Фокальная плоскость создаваемой линзы располагается у поверхности Земли. Обеспечивается сдвиг и эффективное разрушение циклонов. 5 ил.
Наверх