УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАССЕИВАНИЯ ТУМАНА Российский патент 2018 года по МПК A01G15/00 E01H13/00 

Изобретение относится к области техники, предназначенной для рассеивания тумана на контролируемой территории (аэродромы, автодороги, открытые площадки для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий и т.д.), где необходимо выполнение требований по прозрачности атмосферы и обеспечению дальности видимости, а также в устройствах фильтрации увлажненных газовых потоков.

Известны способы рассеивания туманов, основанные на использовании специальных веществ (реагентов), которые обеспечивают искусственную конденсацию содержащихся в тумане паров воды. Нарушается термодинамическое равновесие, и туман рассеивается. См., например, патент RU №2357404, опубликованный 10.06.2009 г., патент RU №2175185, опубликованный 27.10.2001 г., патент RU №2061358, опубликованный 10.06.1996 г. Применение данных методов ограничивается переохлажденными туманами (туманами, образуемыми в условиях отрицательных температур окружающего воздуха). Теплые туманы являются устойчивыми, и с помощью реагентов не рассеиваются.

Известен способ электрического воздействия на туман, заключающийся в генерации электрических зарядов в атмосферу путем подключения к источнику высокого напряжения коронирующих проводов, закрепленных через изоляторы на опорах у поверхности земли, (см. "Журнал геофизических исследований", Кембридж, Массачусета, март 1962 г., т. 67, стр 1073-1082). Как следует из приведенного источника информации, определяющим фактором рассеивания тумана в известном способе является пространственный заряд, воздействующий на атмосферные образования.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство по патенту РФ №2124288 С1, кл. Е01Н 13/00, 19.12.1997 г., опубликованное 10.01.1999 г, бюл. №1. Известное устройство содержит подсоединенные к источнику тока провода с малым радиусом кривизны поверхности, закрепленные на изоляторах опор параллельно электропроводной сетке, смонтированной в вертикальной плоскости, проходящей через оси симметрии смежных опор. Генерируемый коронирующими проводами коронный разряд, создает ионный ветер, который направлен от коронирующих проводов к заземленной сетке. Облако тумана, проходя через область коронного разряда, получает электрический заряд и ионным ветром, а также внешним ветровым потоком направляется на заземленную сетку. Проходя через ячейки заземленной сетки, электрически заряженные капли тумана сепарируются от ветрового потока и очищенный от тумана ветровой поток направляется в область защищаемого от тумана пространства. Известное техническое решение обеспечивает сепарацию капель тумана из набегающего на защищаемый объект воздушного потока. Очищенный от капель тумана воздушный поток обладает хорошей оптической прозрачностью и обеспечивает необходимую дальность видимости. Сепарация капель тумана в известном техническом решении осуществляется в два этапа: на первом этапе в области горения коронного разряда производят электрическое заряжание капель тумана; на втором этапе электрически заряженные капли сепарируются на заземленной поверхности. Эффективность сепарации капель в известном техническом решении определяется устойчивостью горения коронного разряда, которая может быть обеспечена в условиях высокой точности зазора разрядного промежутка по всей площади устройства, что является сложной технологической задачей и требует значительных финансовых затрат. Кроме того, в известном устройстве формирование коронного разряда осуществляется с поверхности коронирующего электрода, обращенной к заземленной сетки. Область генерации коронного разряда ограничивается пространством между коронирующими электродами и электропроводной сеткой, что уменьшает время прохождения капель тумана через область генерации коронного разряда и снижает степень электрического заряжания капель тумана. Снижается эффективность осаждения электрически заряженных капель тумана на поверхности заземленной сетки, что ограничивает эффективность рассеивания тумана.

Целью предполагаемого изобретения является повышение эффективности рассеивания тумана.

Для достижения заявленной цели известное устройство для рассеивания тумана, содержащее заземленную электропроводную сетку, вдоль поверхности которой установлены соединенные с высоковольтным источником питания коронирующие электроды, снабжено установленными вдоль коронирующих электродов инициаторами коронного разряда, выполненными в виде примыкающих к коронирующим проводам с гарантированным зазором заземленных поверхностей.

Технический результат достигается за счет того, что в предполагаемом изобретении без увеличения габаритных размеров устройства увеличивается область пространства коронного разряда, формируемого вокруг коронирующих электродов, через которое проходит туман. Увеличивается интенсивность электрического заряжания капель тумана, и как следствие, повышается эффективность сепарации капель тумана на заземленной электропроводной сетке и повышается эффективность рассеивания тумана. Кроме того, наличие инициаторов коронного разряда, установленных с гарантированным зазором относительно коронирующих проводов, позволяет обеспечить более устойчивые параметры системы генерации коронного разряда и обеспечить стабильную работу устройства при любых сколь угодно больших размерах устройства.

На рис. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. На рис. 2 представлено сечение его поперечного разреза в различных вариантах исполнения устройства.

Устройство включает парное количество высоковольтных изоляторов 1, установленных на кронштейнах 2 опор 3. На изоляторах 1 смонтированы направляющие 4 для крепления коронирующих электродов 5. На опорах 3 смонтирована рамка 6, на которой натянута заземленная электропроводная сетка 7. Изоляторы 1 и направляющие 4 выполняются таким образом, чтобы коронирующие электроды отстояли от электропроводной сетки с зазором δ₁. Крепление коронирующих электродов выполняется вдоль всей поверхности заземленной электропроводной сетки 7 с шагом h. На рис. 1 представлена схема крепления коронирующих электродов 5 в виде вертикальных конструктивных элементов. Коронирующие электроды смонтированы на горизонтальных направляющих 4 от верхней к нижней части рамки 6. В зависимости от конструктивных особенностей конструкции устройства направляющие 4 могут быть выполнены в виде вертикальных конструкций и, соответственно, коронирующие электроды 5 тогда монтируются в виде периодически смонтированных горизонтальных элементов. Инициаторы коронного разряда 8 выполнены в виде линейчатой поверхности, и закреплены на рамке 6 с обращенной к коронирующим электродам 5 от заземленной сетки 7 стороне. Крепление каждого инициатора коронного разряда 8 выполнено вдоль своего коронирующего электрода 5 с гарантированным зазором δ₂. Для надежности крепления и обеспечения гарантированного зазора δ₂ инициаторы коронного разряда 8 могут быть соединены дополнительными элементами 9. выполненными, например, в виде такой же рамки, как и рамка 6 с креплением на ней свободной для прохождения воздушного потока сетки. На рис. 1 представлена схема устройства, в которой инициатор коронного разряда 8 выполнен в виде плоскости. Конструктивно инициаторы коронного разряда 8 могут быть выполнены в виде любой линейчатой поверхности, отстоящей от коронирующего электрода на гарантированном удалении от коронирующего электрода δ₂, например, в виде круглых (вариант 1) или многоугольных (вариант 2) сетчатых цилиндрических поверхностей. Коронирующие электроды 5 через направляющие 4 соединены с высоковольтным источником питания 10, корпус которого, как и электропроводная сетка 7 и инициаторы коронного разряда 8 заземлены.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Процесс рассеивания тумана предваряют определением направлением ветрового потока во время образования тумана через контролируемую территорию. Устройство рассеивания тумана устанавливают поперек направления движения надвигающегося тумана на контролируемую территорию, заземленной электропроводной сектой в сторону контролируемой территории. Таким образом, предусматривается при движении тумана в сторону контролируемой территории проход его через предлагаемое устройство со стороны коронирующих проводов.

При подаче высокого напряжения на коронирующие электроды 5, между коронирующими электродами 5 и заземленной электропроводной сеткой 7 формируется мощное электрическое поле и зажигается коронный разряд. Значение напряжения высоковольтного источника питания выбирают исходя из условий стойкости высоковольтных изоляторов и геометрических соотношений между коронирующим электродом и заземленной поверхностью, руководствуясь известными соотношениями для коронного разряда, (см., например, Н.А. Капцов. Электроника. Государственное издательство технико-технической литературы. Москва. 1956 г.). При генерации коронного разряда формируется ионный ветер от коронирующего электрода к заземленной электропроводной сетке 7. Скорость ионного ветра составляет значение порядка 1 м/сек. См., например, Кулешов П.С. «Экспериментальное изучение взаимодействия коронного разряда и испарения воды http://zhurnal.аре.retarn.ru/articles/2005/227.pdf, И.А. Рогов и др. «Моделирование процесса движения капли конденсата влажного воздуха в электрическом поле» http://www.holodilshchik.ru/index_holodilshchik_best_article_issue_10_2005.htm. Направление ионного ветра совпадает с направлением движения воздушного потока, перемещающего воздушно-капельную смесь тумана на контролируемую территорию. Возникающих коронный разряд между коронирующими электродами 5 и инициаторами коронного разряда 8 формирует дополнительный объем электрически заряженных частиц, которые движутся поперек направления ветрового потока и не оказывает влияния на формирование ионного ветра и параметры движения сформированного воздушного потока через предлагаемое устройство рассеивания тумана. Сформированный ионным ветром и ветровым потоком воздушный поток, содержащий капельки тумана попадает в разрядный промежуток, где капли тумана приобретают электрический заряд. В отличие от известного устройства в предлагаемом устройстве объем разрядного промежутка расширен и охватывает практически всю область между коронирующими электродами 5 и инициаторами коронного разряда 8. Увеличивается время нахождения капель тумана в области разрядного промежутка, что способствует увеличению накапливаемого на каплях электрического заряда. При прохождении воздушного потока через ячейки заземленной электропроводной сетки 7, электрически заряженные капли осаждаются на поверхностях конструкции заземленной электропроводной сетки 7 и сепарируются от ветрового потока. Очищенный от капель воздушный поток направляется в защищаемую область, и вытесняет из нее туман. Капли тумана собираются на поверхностях заземленных заземленной электропроводной сетки 7 и под действием собственного веса стекают вниз. Влага, при необходимости, может собираться в специальных резервуарах, которые на рис. 1, рис. 2 не показаны. Наличие заземленных инициаторов коронного разряда 8, установленных с гарантированным зазором относительно коронирующих проводов обеспечивает устойчивое горение коронного разряда, и, соответственно, высокую эффективность работы устройства рассеивания тумана. В случае использования инициаторов коронного разряда 8 в виде круглых (вариант 1) или многоугольных (вариант 2) сетчатых цилиндрических поверхностей интенсивность генерации коронного разряда практически одинакова во всех направлениях и ионного ветра не возникает. В этом случае перемещение воздушно-капельной смеси тумана через предлагаемое устройство осуществляется только одним ветровым потоком.

Таким образом, предложенное решение, благодаря новым признакам в сочетании с известными признаками, позволяет сформировать устойчивый коронный разряд практически по всей площади поперечного сечения устройства. Увеличивается объем накапливаемого на каплях тумана электрического заряда, повышается эффективность сепарации капель тумана и, соответственно, увеличивается эффективность рассеивания тумана. Что позволяет утверждать о достижении цели предполагаемого изобретения.

Изобретение относится к области рассеивания тумана на контролируемой территории (аэродромы, автодороги, открытые площадки для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий и т.д.), где необходимо выполнение требований по прозрачности атмосферы и обеспечению дальности видимости, а также в устройствах фильтрации увлажненных газовых потоков. Устройство содержит заземленную электропроводную сетку (7), вдоль поверхности которой установлены соединенные с высоковольтным источником питания (10) коронирующие электроды (5). Оно снабжено установленными вдоль коронирующих электродов (5) инициаторами коронного разряда (8). Инициаторы коронного разряда (8) выполнены в виде примыкающих к коронирующим проводам с гарантированным зазором заземленных поверхностей. Обеспечивается повышение эффективности рассеивания тумана. 2 ил.

Устройство для рассеивания тумана, содержащее заземленную электропроводную сетку, вдоль поверхности которой установлены соединенные с высоковольтным источником питания коронирующие электроды, отличающееся тем, что снабжено установленными вдоль коронирующих электродов инициаторами коронного разряда, выполненными в виде примыкающих к коронирующим проводам с гарантированным зазором заземленных поверхностей.