ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР-ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 1994 года по МПК F24F3/16 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для приведения в движение некоторого объема воздуха его очистки от взвешенных в нем частиц, и может быть применено для вентиляции различных помещений чистым воздухом.

Изобретение основано на использовании известного физического явления, состоящего в том, что при подаче высокого постоянного напряжения с отрицательным знаком на металлическое острие напряженность электрического поля вблизи него достигает такого значения, при котором происходит выход электронов из металла в окружающий воздух (электроэффлювиальный эффект). Вылетевшие электроны осаждаются на молекулах кислорода, образуя отрицательно заряженные ионы, которые, отталкиваясь от одноименно заряженного острия, создают направленный поток воздуха, так называемый "электрический ветер".

Известно устройство, предназначенное для создания напpавленного потока ионизиpованного воздуха, использующее этот эффект, состоящее из ионизующих электpодов, заключенных в цилиндpический коpпус и выполненных в виде заостренных металлических pебер, pавномеpно размещенных по его внутpенней поверхности с возможностью установки под pазными углами к попеpечной и пpодольной осям коpпуса и электpически соединенных с отрицательным полюсом высоковольтного источника тока.

Недостаток известного устройства состоит в том, что скорость воздуха, походящего через него, а следовательно, и его объем ограничены объемным отрицательным заpядом, создаваемым отрицательно же заряженными ионизирующими остриями, направленными внутрь цилиндрического корпуса навстречу друг другу. При этом воздух, проходя между одноименно заряженными остриями и в свободном от них центральном объеме, не очищается от взвешенных в нем частиц в виде микроорганизмов, капель воды и пыли.

Кроме того, воздух выходит из устройства ионизированным, что не всегда необходимо по условиям в вентилируемом объеме, а главное ионизированные молекулы газа уносят с собой часть электрического заряда, что снижает КПД устройства.

Известно устройство, предназначенное для очистки воздуха от взвешенных в нем частиц. Однако это устройство не является одновременно побудителем движения воздуха и не достаточно эффективно.

Целью изобретения является повышение экономичности устройства, увеличение объема перемещаемого воздуха, повышение скорости истекающей струи и очистка выходящего воздуха от взвешенных в нем частиц.

Это достигается тем, что устройство снабжается положительным электродом, выполненным в виде ряда электропроводных сеток, расположенных на выходе из устройства, параллельно друг другу, причем на первой из них установлено электропроводное острие, равноудаленное от ионизирующих электродов.

Установка положительно заряженного электрода обеспечивает интенсивное "сдувание", возникающее между ионизирующими электродами объемного отрицательного заряда, что увеличивает скорость и объем проходящего через устройство воздуха. При этом заряженное положительно электропроводное острие, установленное на первой от ионизирующих электродов сетке, увеличивает касательные силы, которые сталкивают образующиеся отрицательно заряженные ионы воздуха на спирально сужающиеся орбиты, что позволяет существенно увеличить их скорость вращения, а следовательно, интенсивность и число взаимодействий с нейтpальными молекулами воздуха в межэлектродном пpомежутке. Усиление взаимодействия ионов с нейтpальными молекулами также способствует резкому увеличению объема, вовлекаемого в движение воздуха.

Кроме того, отрицательно заряженные ионы воздуха и взвешенные в нем частицы в процессе движения "прилипают" к положительно заряженным сеткам и острию, отдавая им свой заряд, а взвешенные частиц при этом, как и у обычного электрофильтра, налипают на выходные сетки. В pезультате из предлагаемого устройства выходит поток практически неионизированного и очищенного от взвешенных частиц воздуха со скоростью и расходом, значительно большим чем у прототипа.

Таким образом, благодаря установке на известное устройство положительного электрода, обеспечивается повышение экономичности устройства, увеличение объема перемещаемого воздуха, повышение скорости истекающей струи и очистка выходящего воздуха от взвешенных в нем частиц. Следовательно, у предлагаемого устройства появляются свойства, не совпадающие со свойствами известного решения, что обосновывает соответствие данного предложения критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 представлены продольный разрез устройства и принципиальная схема его электрической части; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Устройство состоит из заключенных в цилиндрический корпус 1 ионизирующих электродов 2 в виде заостренных электропроводных ребер, аналогично прототипу равномерно размещенных по его внутренней поверхности с возможностью установки их под различными углами к поперечной и продольной осям корпуса при помощи фиксирующих шарниров 3. Ионизирующие электроды 2 электрически соединены с отрицательным полюсом высоковольтного источника 4 постоянного тока. К корпусу 1 на выходной стороне устройства крепится втулка 5 из изолирующего материала с электропроводными сетками 6, электрически соединенными с положительным полюсом высоковольтного источника 4. На первой за ионизирующими электродами 2 сетке 6 крепится электропроводное острие 7, равноудаленное от ионизирующих электродов 2.

Устройство работает следующим образом.

При включении высоковольтного источника 4 постоянного тока с острых кромок ионизирующих электродов 2 внутрь цилиндрического корпуса 1 начинают истекать электроны, которые, осаждаясь на молекулах кислорода воздуха, образуют отрицательно заряженные ионы О₂. Возникшие ионы, взаимодействуя с одноименно заряженными ионизирующими электродами 2, по закону Кулона отталкиваются от них и, закручиваясь вокруг положительно заряженного острия 7, двигаются внутри корпуса 1 по сужающимся спиральным орбитам, схематично показанным на фиг. 2. При этом под действием сил отталкивания от ионизирующих электродов 2 и сил притяжения к положительно заряженной сетке 6 они одновременно выталкиваются вдоль продольной оси устройства, увлекая за собой нейтральные молекулы воздуха. В результате такого суммарного воздействия ионизированный воздух внутри корпуса 1 приобретает тангенциальную и поступательную составляющие скорости относительно продольной оси и, достигая положительно заряженных первой сетки 6 и острия 7, частично теряют на них свой заряд и оставляют прилипшие к сетке твердые и жидкие частицы, взвешенные в воздухе. Дальнейшая нейтрализация ионизированного воздуха и его очистка осуществляются на ряде установленных за первой положительно заряженных сетках 6. В результате из устройства выходит поток практически неионизированного и очищенного от взвешенных частиц воздуха со скоростью с расходом больше, чем у известного устройства. При этом заряд, отданный ионами на положительно заряженных сетках 6, возвращается в высоковольтное устройство 4, вследствие чего суммарный КПД заявленного устройства повышается и при прочих равных начальных условиях превышает аналогичную величину у прототипа. (56) 1. Чижевский А. Л. Аэроинификация в народном хозяйстве. M. , Госпланиздат, 1960, c. 125-129.

2. Хвольсон О. Д. Курсъ физики, т. iV /первая половина/. C. -Пб. , 1907, c. 131-133, $11. Предварительная заметка о рассеянии электричества.

3. Колпакчиев И. Н. Электростатический вентилятор-ионизатор. Заявка СССР N 4928822/29 от 22.04.91 г.

4. Патент Франции N 96596/1523895, кл. F 24 F 3/16, 1973.

Сущность изобретения: ионизирующие отрицательные и положительные электроды заключены в корпусе и электрически соединены с высоковольтным источником тока. Электроды заключены в электрический корпус. Отрицательные электроды выполнены в виде заостренных электропроводных ребер, равномерно размещенных по внутренней поверхности с возможностью установки под разными углами к поперечной и продольной осям корпуса. Положительные электроды выполнены в виде ряда электропроводных сеток, размещенных на выходе воздуха из фильтра - вентилятора параллельно друг другу. На первой сетке установлено электропроводное острие, равноудаленное от отрицательных электродов. 2 ил.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР-ВЕНТИЛЯТОР, содержащий ионизирующие отрицательные и положительные электроды, заключенные в корпус и электрически соединенные с высоковольтным источником тока, отличающийся тем, что электроды заключены в цилиндрический корпус, при этом ионизирующие отрицательные электроды выполнены в виде заостренных электропроводных ребер, равномерно размещенных по внутренней поверхности с возможностью установки под разными углами к поперечной и продольной осям корпуса, а положительные электроды выполнены в виде ряда электропроводных сеток, размешенных на выходе воздуха из фильтра-вентилятора параллельно одна другой, причем на первой сетке установлено электропроводное острие, равноудаленное от отрицательных электродов.