ЛОКАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР-ИОНИЗАТОР Российский патент 1999 года по МПК F04D33/00 

Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности, к конструкции вентилятора-ионизатора и может быть использовано при проектировании вентиляторов для помещений небольших объемов с повышенными требованиями к экологической стерильности.

Известны вентиляторы, содержащие рабочий орган с приводом и проточный канал, выполненный в виде корпуса с конфузором на входе, электрод, размещенный по оси корпуса, и сетку, подключенные к разноименным полюсам высоковольтного источника постоянного тока.

Сетка перекрывает поперечное сечение корпуса, расположена на большем расстоянии от входа, чем игольчатый электрод и создает с последним неоднородное электрическое поле [1].

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность, связанная с недостаточным использованием располагаемой энергии.

В соответствии с изобретением наиболее эффективное использование электроэнергии достигается тем, что соотношение длины l и диаметра D_в входного конфузора к внутреннему диаметру D_к цилиндрического корпуса лежат соответственно в диапазонах 0,1 - 0,5 и 1,0 - 1,66; отношения расстояний острия иглы l_о и сетки l_с от входного торца конфузора к внутреннему диаметру корпуса D_к лежат в диапазоне 1 - 1,5 и 1,5 - 2 соответственно; общая длина цилиндрического корпуса с конфузором L составляет 2,8 - 3,3 от внутреннего диаметра D_к корпуса; при этом сетка может быть выполнена сферической с радиусом кривизны ρ лежащим в пределах 0,6 - 0,8 от D_к, а регулируемый источник тока выполнен с переключателем полюсов для подачи положительного потенциала на игольчатый электрод, а отрицательного - на сетку.

Геометрия конфузора должна обеспечивать максимальную интенсивность "электрического ветра" - потока электронов и аэроионов увлекаемых электрическим полем, при которой в корпусе можно получить наибольшую концентрацию заряженных частиц. Взаимное расположение игольчатого электрода и сетки определяет как внутреннюю энергетику ионизации, так и внешнюю - потерю концентрации аэроионов в зависимости от расстояния от выходного торца.

Общая длина корпуса ионизатора непосредственно влияет на дальнобойность струи вентилятора-ионизатора и диктует условия оптимальной кривой снижения концентрации аэроионов в зависимости от расстояния, на котором находится место измерения по отношению к выходному торцу корпуса.

Все указанные соотношения даны в зависимости от внутреннего диаметра корпуса, который определяет основной параметр вентилятора-ионизатора - величину подачи на расчетном расстоянии.

Выполнение сетки плоской или сферический позволяет изменять рабочий диапазон вентилятора-ионизатора, в частности, дальнобойность струи на выходе и область захвата дополнительных молекул воздуха. Перемена полярности игольчатого электрода и сетки может быть полезной в том случае, когда вентилятор-ионизатор используется в качестве средства подачи относительно инертной среды на участок обработки электрических и электронных устройств, находящихся под воздействием положительного потенциала.

Конкретные конструктивные параметры локального вентилятора-ионизатора показаны на чертежах, выполненных в соответствии с приведенным описанием.

Фиг. 1 - продольный разрез вентилятора-ионизатора с плоской сеткой.

Фиг. 2 - продольный разрез вентилятора-ионизатора со сферической сеткой.

Фиг. 3 - таблица с геометрическими характеристиками вентилятора-ионизатора с учетом вышеприведенных соотношений.

Следует отметить, что указанные соотношения могут быть перенесены на любой уровень конструктивных и технологических параметров, т.е. использованы для проектирования вентиляторов-ионизаторов с заранее заданными свойствами.

Вентилятор-ионизатор содержит цилиндрический корпус 1 с конфузором 2 на входе, игольчатый электрод 3, размещенный по оси корпуса 1, подключенный к отрицательному полюсу высоковольтного регулируемого источника постоянного тока (на чертеже условно не показан) и сетку 4, подключенному к положительному полюсу упомянутого источника, перекрывающую поперечное сечение корпуса 1, расположенную на большем расстоянии от входа, чем игольчатый электрод 3 и создающую с последним неоднородное электрическое поле, причем соотношение длины l и диаметра входного сечения конфузора D_в и внутреннего диаметра D_к цилиндрического корпуса 1 равны 0,1 - 0,5 1,0 - 1,66, отношения расстояний острия иглы l_о и сетки l_с от входного торца конфузора к внутреннему диаметру корпуса 1 D_к равны соответственно 1 - 1,5 и 1,5 - 2,0 длины цилиндрического корпуса 1 с конфузором 2, равная L 2,8 - 3,3 от внутреннего диаметра D_к корпуса 1: при этом сетка может быть выполнена сферической с радиусом кривизны ρ равным 0,6 - 0,8 внутреннего диаметра корпуса D_к, а регулируемый источник тока выполнен с переключателем полюсов для подачи положительного потенциала на игольчатый электрод, а отрицательного - на сетку 4 (5).

Ионизатор-вентилятор работает следующим образом.

При подаче разноименных потенциалов на игольчатый электрод 3 и сетку 4 (5) между ними возникает неоднородное электрическое поле, которое воздействует на поступающий через конфузор 2 воздух, что приводит к возникновению большого числа аэроионов, которые под действием электростатических сил двигаются в направлении выходного торца и создают однонаправленный поток создающий вентиляционный эффект.

Указанные геометрические соотношения позволяют интенсифицировать описанные эффекты и повысить КПД процессов.

Локальный вентилятор-ионизатор предназначен для работы в сравнительно небольших объемах, до нескольких кубометров. Вентилятор содержит трубчатый корпус с конфузором для входа воздуха, в полости которого по оси размещен игольчатый электрод, подключенный к отрицательному полюсу источника тока с напряжением 15-35 кВ, и сетка. Сетка перекрывает диаметральное сечение внутренней полости корпуса и имеет плоскую или сферическую форму и подключена к положительному полюсу упомянутого источника тока. В формулу включены оптимизированные геометрические соотношения вентилятора-ионизатора, позволяющие получить максимальную подачу и дальнобойность струи при небольшой затрате энергии и минимальных габаритах. Вентилятор не содержит подвижных частей и не создает акустических, температурных и вибрационных возмущений окружающей среды. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Локальный вентилятор-ионизатор, содержащий цилиндрический корпус с конфузором на входе, игольчатый электрод, размещенный по оси корпуса, и сетку, подключенные к разноименным полюсам высоковольтного регулируемого источника постоянного тока, причем сетка перекрывает поперечное сечение корпуса, расположена на большем расстоянии от входа, чем игольчатый электрод, и создает с последним неоднородное электрическое поле, отличающийся тем, что соотношение длины и диаметра входного сечения конфузора и внутреннего диаметра цилиндрического корпуса лежит в диапазоне 0,1 - 0,5 и 1,0 - 1,66; отношения расстояний острия иглы и сетки от входного торца конфузора к внутреннему диаметру корпуса лежат в диапазоне 1 - 1,5 и 1,5 - 2,0 соответственно, общая длина цилиндрического корпуса с конфузором составляет 2,8 - 3,3 от внутреннего диаметра корпуса. 2. Вентилятор-ионизатор по п.1, отличающийся тем, что сетка выполнена сферической с радиусом кривизны, лежащим в диапазоне 0,6 - 0,8 от внутреннего диаметра корпуса. 3. Вентилятор-ионизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что регулируемый источник тока выполнен с переключателем полюсов для подачи положительного потенциала на игольчатый электрод, а отрицательного - на сетку.