Устройство для организации тока газа в разомкнутом газовом контуре на изолированном токопроводе (токопроводах), устройство для организации тока газа вдоль изолированного проводника, без внешней оболочки газового канала и способ организации тока в газе, посредством указанных устройств Российский патент 2023 года по МПК B03C3/38 H01T23/00 F24F7/04 H01T19/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к областям транспортировки газа, вентиляции, электротехники, в частности к устройствам и способу тока газа в трубопроводе, предпочтительно в вентиляционной системе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В уровне техники известно устройство для транспортировки и предпочтительно одновременной очистки воздуха (RU 2039403, 09.07.1995), содержащее коронирующий электрод и по крайней мере один электрод-мишень, установленный с зазором к коронирующему электроду, подключенные к клеммам источника постоянного тока, напряжение которого и конфигурация коронирующего электрода выбраны из условия обеспечения возможности возникновения вызывающего образование ионов коронного разряда у коронирующего электрода, и полый корпус, образованный стенками и имеющий впускное отверстие, центр которого расположен по оси симметрии корпуса и в котором установлен указанный коронирующий электрод, выполненный игло- или проволокообразным и расположенный соответственно по оси симметрии или по линии, которая перпендикулярна оси симметрии корпуса, причем электрод-мишень расположен в корпусе симметрично указанной оси так, что воображаемые прямые линии, проведенные между коронирующим электродом и ближайшей к нему частью электрода-мишени, образуют угол α , при этом корпус выполнен такой конфигурации, которая обеспечивает отклонение наружу траектории воздушного потока за впускным отверстием с радиальным или угловым смещением в направлении по крайней мере одного электрода-мишени с образованием по крайней мере одного воздушного канала, в каждом из воздушных каналов расположен электрод-мишень, а воздушный канал расположен со смещением относительно оси симметрии корпуса.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность транспортировки газа, из-за того, что вся активная работа сосредоточена на входном участке газового канала, а вся оставшаяся часть газового канала служит пассивной направляющей для потока воздуха.

Выявленное решение выбрано в качестве аналога к заявленному изобретению.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в устранение недостатков, выявленных в предшествующем уровне техники.

Технический результат заявленного изобретения, заключается в повышении эффективности транспортировки газа.

Заявленный технический результат достигается благодаря тому, что устройство для организации тока газа, включает высоковольтный источник напряжения, электрод, соединенный с высоковольтным источником напряжения, на который подается отрицательное напряжение, по меньшей мере один электрод, соединенный с высоковольтным источником напряжения, на который подается положительное напряжение, покрытый изоляцией и снабженный оголенным участком.

Устройство для организации тока газа в контуре, включающее устройство, размещенное внутри по меньшей мере одного газового канала.

Устройство, в котором в областях окончания газового канала находятся оголённые участки по меньшей мере двух электродов, на которые подается положительное напряжение, при этом, положительное напряжение в каждый момент времени может быть только на одном из них, по меньшей мере один электрод, на который подается отрицательное напряжение, находится внутри газового канала.

Устройство, которое включает по меньшей мере два газовых канала, окончание, одного из которых соединено со стенкой другого, при этом в каждом газовом канале расположен электрод, на который подается положительное напряжение, при этом электроды из каждого газового канала электрически соединяются в покрытой изоляцией точке.

Устройство, которое включает по меньшей мере два газовых канала, окончание, одного из которых соединено со стенкой другого, при этом в каждом газовом канале расположен электрод, на который подается положительное напряжение, при этом эти электроды располагаются вместе после объединения газовых каналов.

Способ организации тока газа, осуществляемый посредством устройств, включающий этапы, на которых подают напряжение от высоковольтного источника напряжения на электроды, формируют на отрицательно заряженном электроде отрицательно заряженные молекулы газа, притягивают отрицательно заряженные молекулы газа к покрытому изоляцией положительно заряженному электроду, перемещают отрицательно заряженные молекулы газа вдоль изолированного положительно заряженного электрода до оголенного участка этого электрода, на оголённом участке происходит нейтрализация отрицательно заряженных молекул газа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлено образование заряженного облака молекул газа от отрицательно заряженного электрода и его притяжение к изолированному положительно заряженному электроду.

На фиг.2 представлен принцип перемещения заряженного облака вдоль изолированного положительно заряженного электрода.

На фиг.3 представлен процесс притягивания заряженного облака к оголенному участку положительно заряженного электрода, на котором происходит нейтрализация газового заряда (ионов).

На фиг.4 показан вариант устройства для организации тока газа в разомкнутом контуре на изолированных токопроводах.

На фиг.5 показан вариант устройства для организации тока газа вдоль изолированного проводника, без внешней оболочки газового канала.

На фиг.6 показан вариант применения заявленного изобретения для реверсивного тока газа.

На фиг.7 показаны варианты (А и Б) применения заявленного изобретения для объединения газовых потоков в газовых каналах.

На фиг.8 показаны варианты (А и Б) применения заявленного изобретения для разделения газовых потоков в газовых каналах.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Устройство для организации тока газа, включающее высоковольтный источник напряжения 8, электрод 1, соединенный с высоковольтным источником напряжения 8, на который подается отрицательное напряжение, по меньшей мере один электрод 2, соединенный с высоковольтным источником напряжения 8, на который подается положительное напряжение, покрытый изоляцией 4 и снабженный оголенным участком 9. Устройство выполнено с возможностью размещения в газовом канале 7. Газовый канал 7, в частности может представлять собой воздуховод в системе вентиляции. Способ организации тока газа, включающий этапы на которых подают напряжение от высоковольтного источника напряжения 8 на электроды 1,2, формируют на отрицательно заряженном электроде 1 отрицательно заряженные молекулы газа, перемещают отрицательно заряженные молекулы газа вдоль изолированного положительно заряженного электрода 2 до оголенного участка 9 положительно заряженного электрода 2 (на участке 9 происходит нейтрализация отрицательно заряженных молекул газа).

Предложенное изобретение основано на двух физических эффектах: электростатическая электронная эмиссия (называемая так же автоэлектронной эмиссией), и физический эффект притяжения противоположно заряженных тел друг к другу (кулоновское притяжение). На фиг. 1 схематично представлен процесс образования тока газа, в котором при контакте с отрицательно заряженным электродом 1 (-ами), молекулы газа получают отрицательный заряд (за счет эффекта автоэлектронной эмиссии), которые притягиваются изолированным положительно заряженным электродом(-ами).

Положительно заряженный электрод 2, за счёт сил кулоновского взаимодействия зарядов (в данном случае силы притяжения) формирует около своей поверхности облако отрицательно заряженных молекул газа 3, так как поверхность положительно заряженного электрода 2 изолирована, посредством изоляция 4, то притянутые к ней отрицательно заряженные молекулы газа 5, не могут отдать изоляции 4 свой отрицательный заряд и удерживаются около положительно заряженного электрода 2 электростатической силой кулоновского притяжения. При этом, конец положительно заряженного электрода 2, содержит оголенный участок 9, который не содержит изоляции 4 и на котором происходит нейтрализация отрицательно заряженных молекул газа.

На фиг 1 обозначены:

1 - отрицательно заряженный электрод, на остром окончании (-ях) которого, в процессе автоэлектронной эмиссии происходит передача электронов от электрода к молекулам газа.

2 - положительно заряженный электрод, который образует вокруг себя статическое кулоновское поле, которое притягивает к нему отрицательно заряженные молекулы газа.

3 - облако отрицательно заряженных молекул газа, образованных за счет физического эффекта автоэлектронной эмиссии.

4 - изоляция, покрывающая положительно заряженный электрод 2, она пропускает через себя электростатическое поле, но не проводит электроны (ток).

5 - эффект автоэлектронной эмиссии.

6 - стенки газового канала (например, оболочка трубы), выполнены из диэлектрика.

Движущийся от входа к выходу газового канала 7 газ, образован как заряженными, так и электрически нейтральными атомами, и молекулами.

Отрицательно заряженные атомы приводит в движение электростатическое поле тех участков положительно заряженного электрода 2, над которыми концентрация зарядов заряженного газа меньше. На фиг.2 показано облако отрицательно заряженного газа 3, которое испытывает притяжение от положительно заряженного электрода 2, над которым ещё нет отрицательно заряженного облака 3.

Силы притяжения будут распространять облако отрицательно заряженного газа 3, до тех пор, пока облако не достигнет оголенного участка 9 положительно заряженного электрода 2, и не окутает его, стремясь отдать свой отрицательный заряд.

При распространении облака отрицательно заряженного газа вдоль положительного электрода 2, плотность заряда облака должна бы уменьшаться, но этого не происходит, так как отрицательно заряженный электрод 1, продолжает формировать, в процессе физического эффекта автоэлектронной эмиссии 5 всё новые и новые заряженные молекулы газа, которые продолжают притягиваться к началу положительного заряженного электрода 2. Эти вновь поступающие отрицательно заряженные молекулы восстанавливают плотность объёмного заряда в газовом канале 7, по всей длине положительно заряженного электрода 2.

Извлечение газа из газового канала 7, происходит из-за постоянной нейтрализации заряженного газа, на оголённом участке 9 положительно заряженного электрода 2 (фиг.3) возвращая его в электронейтральное состояние и этот электронейтральный газ уже не удерживается силами кулоновского притяжения, и разлетается в разные стороны под напором вновь прибывающего заряженного газа из газового канала 7.

Фиг.3 демонстрирует процесс вытягивания облака заряженного газа 3 из газового канала 7. Это вытягивание происходит из-за кулоновских сил притяжения между отрицательно заряженными молекулами газа и положительно заряженным оголённым участком электрода 2. В результате действия кулоновских сил притяжения ионы газа подлетают и соприкасаются с оголённым участком 9 положительно заряженного электрода 2. В результате контакта отрицательно заряженных ионов с оголённым участком 9, положительно заряженного электрода 2, молекулы газа передают ему свои заряды и становятся электронейтральными, после чего кулоновские силы перестают действовать между оголённым участком 9, положительно заряженного электрода 2 и электронейтральными молекулами газа. После чего, электронейтральные молекулы газа вытесняются от оголённого участка 9 положительно заряженного электрода 2 потоком отрицательно заряженных молекул из газового канала 7. Вытеснение нейтральных атомов газа потоками заряженных атомов газа завершает транспортировку газа от входа газового канала 7.

На фиг. 4 изображено устройство для организации тока газа в разомкнутом газовом контуре. Устройство включает отрицательно заряженный электрод (-ы) 1, с которого, при подаче на него отрицательного напряжения от высоковольтного источника 8, происходит электронная эмиссия, в результате которой заряжаются молекулы окружающего газа (для воздуха это явление получило название «Электронный ветер»).

Положительно заряженный электрод 2, на который подаётся положительный потенциал высоковольтного источника 8, покрыт изоляцией 4 (за исключением участка 9 в конце). Положительно заряженный электрод 2 проходит внутри газового канала 7, выполненного из изоляционного материала. Газовый канал 7 содержит внутри по меньшей мере один покрытый изоляцией 4 положительно заряженный электрод 2. Торцевые окончания положительно заряженного электрода 2, которые выходят в сторону отрицательно заряженного электрода 1, так же покрыты изоляцией 4, как и вся поверхность до оконечных участков на выходе из газового канала 7.

На выходе газового канала 7, для организации выхода газа, (фиг.4), положительно заряженный электрод 2 лишен изоляции 4 и содержит оголённый участок 9.

На фиг.5, от электрода 1 (на который подаётся отрицательный потенциал от источника напряжения 2), отрицательно заряженные молекулы газа, под действием притягивающей кулоновской силы, летят в сторону начала изолированного электрода 2 (торец проводника тоже изолирован), так как на электрод 2 подаётся положительный потенциал от источника напряжения 8. Далее ионы газа, под воздействием кулоновской силы притяжения, перемещаются вдоль изолированной части электрода 2 до его оголённого участка 9. На оголённом участке 9 (выделен на фиг. 5 красным цветом), положительно заряженного электрода 2, молекулы газа отдают свой заряд электроду 2, после чего, не удерживаемые более силой кулоновского притяжения, разлетаются в окружающее пространство.

На фиг.6-8 представлены варианты применения заявленного устройства.

Устройство реверсивного газового канала 7 показано на фиг.6. Газовый канал 7 (фиг.6), выполнен из изоляционного материала. Внутри газового канала 7 установлен хотя бы один ионизирующий газ электрод 1, на который подаётся отрицательное напряжение от высоковольтного источника напряжения 8, которое необходимо для ионизации газа внутри газового канала 7. Положительное напряжение, от источника питания 8, подаётся, через систему связанных друг с другом электрических переключателей К1 и К2, на покрытые изоляцией 4 электроды 2, эти электроды, расположенные по всей длине газового канала 7. Причём, если через ключ К1 подаётся напряжение на один из электродов 2, то ключ К2 не подаёт положительный потенциал на второй из электродов 2, и наоборот, если ключ К2 соединяет один из электродов с высоковольтным источником напряжения 8, то ключ К1 не будет соединять второй электрод с высоковольтным источником напряжения 8. В зависимости от состояния связанной пары ключей К1, К2, ионы газа, образуемые хотя бы одним электродом 1, будут притягиваться к положительно заряженному электроду 2, подключённому к высоковольтному источнику напряжения 8, и, начнётся транспортировка отрицательно заряженного газа вдоль положительного заряженного электрода 2. На одном из концов каждого электрода 2 находится оголённый участок 9 (на котором происходит нейтрализация ионов газа).

Начав движение от электрода 1, газ двигается, под действием кулоновских сил, вдоль положительно заряженного электрода 2 сразу в двух направлениях. При одном ионизирующем электроде 1 в центре газового канала 7, (фиг.6), заряженный газ распространится как до левого отверстия воздуховода 7, так и до правого. Достигнув левого отверстия воздуховода 7, заряженный газ, удерживаемый кулоновскими силами, остановится. При достижении правого отверстия газового канала 7, заряженный газ будет притягиваться к оголённому участку 9 электрода 2 и при контакте с ним, молекулы газа будут терять свой заряд, после чего они перестают удерживаться кулоновским притяжением, и начнут разлетаться в разные стороны. После нейтрализации (потери заряда) у достаточного количества молекул газа на правом выходе газового канала 7, объёмный заряд газа в правой части газового канала 7 будет меньше, чем в левой, и начнётся перетекание (транспортировка) заряженного газа от левого выхода газового канала 7 к правому. По мере уменьшения числа заряженных молекул в левом выходе газового канала 7 там возникнет уменьшение давление газа (разряжение газа у левого выхода газового канала 7). После чего газ, находящийся вне газового канала 7 начнёт затягиваться внутрь левого входа газового канала 7. Затянутый внутрь газового канала 7, нейтральный газ, продолжит движение вглубь газового канала 7, так как сила кулоновского притяжения на правом отверстии газового канала 7 будет продолжать извлекать заряженные молекулы газа из газового канала 7. Нейтральные молекулы газа, достигнув ионизирующего электрода 1 получают от него отрицательный заряд, после чего они начинают испытывать силу кулоновского притяжения и вступают в динамическое уравновешивание газового давления и кулоновского притяжения к правому выходу газового канала 7, но результирующая сила будет транспортировать заряженные молекулы газа к правому отверстию газового канала 7. Таким образом, левое отверстие газового канала 7 становится его входным отверстием, (фиг.6), а правое отверстие газового канала 7 становится его выходным отверстием.

При переключении связанной контактной группы К1, К2 (фиг.6), выше описанные физические процессы приведут к смене направления тока, транспортируемого по газовому каналу 7 газу, и выходом газового канала 7 станет его левое отверстие, а входом станет правое.

На фиг.7 показан вариант объединения газовых потоков, в котором два потока заряженного газа в двух газовых каналах 7, под действием кулоновских сил притяжения, объединяются в один поток, это происходит либо в результате объединения двух положительно заряженных электродов 2 в один электрод (вариант А) в покрытой изоляцией точке, либо при протягивании двух положительно заряженных электродов 2 до выхода газового канала 7 (вариант Б). Окончание, одного из газовых каналов 7 соединено со стенкой другого.

На фиг. 8 показано разделение одного потока заряженного газа на два потока, в котором поток заряженного газа из одного газового канала 7, разделяется на два, в двух газовых каналах 7, под действием кулоновских сил притяжения, которые вызываются либо разделением одного положительно заряженного электрода 2 на два положительно заряженных электрода 2, вариант А, либо изменением прокладки одного из двух электродов 2 (увод его в ответвление газового канала 7), вариант Б. Окончание, одного из газовых каналов 7 соединено со стенкой другого.

Изобретение относится к областям транспортировки газа, вентиляции, электротехники, в частности к устройствам и способу тока газа в трубопроводе, предпочтительно в вентиляционной системе. Технический результат - повышение эффективности транспортировки газа. Устройство для организации тока газа включает высоковольтный источник напряжения, электрод, соединенный с высоковольтным источником напряжения, на который подается отрицательное напряжение, по меньшей мере один электрод, соединенный с высоковольтным источником напряжения, на который подается положительное напряжение, покрытый изоляцией и снабженный оголенным участком. При этом между электродом, на который подается отрицательное напряжение, и оголенным участком расположен прокрытый изоляцией электрод, на который подается положительное напряжение. За счет такого расположения оголенного участка обеспечивается вытягивание облака заряженного газа. Способ организации тока газа включает этапы, на которых подают напряжение от высоковольтного источника напряжения на электроды, формируют на отрицательно заряженном электроде отрицательно заряженные молекулы газа, притягивают отрицательно заряженные молекулы газа к покрытому изоляцией положительно заряженному электроду, перемещают отрицательно заряженные молекулы газа вдоль изолированного положительно заряженного электрода до оголенного участка этого электрода, на оголённом участке происходит нейтрализация отрицательно заряженных молекул газа. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для организации тока газа, включающее

высоковольтный источник напряжения,

электрод, соединенный с высоковольтным источником напряжения, на который подается отрицательное напряжение,

по меньшей мере один электрод, соединенный с высоковольтным источником напряжения, на который подается положительное напряжение, покрытый изоляцией и снабженный оголенным участком, при этом между электродом, на который подается отрицательное напряжение, и оголенным участком расположен прокрытый изоляцией электрод, на который подается положительное напряжение.

2. Устройство для организации тока газа в контуре, включающее

устройство по п.1, размещенное внутри по меньшей мере одного газового канала.

3. Устройство по п.2, в котором в областях окончания газового канала находятся оголённые участки по меньшей мере двух электродов, на которые подается положительное напряжение, при этом положительное напряжение в каждый момент времени может быть только на одном из них, по меньшей мере один электрод, на который подается отрицательное напряжение, находится внутри газового канала.

4. Устройство по п.2, которое включает по меньшей мере два газовых канала, окончание, одного из которых соединено со стенкой другого, при этом в каждом газовом канале расположен электрод, на который подается положительное напряжение, при этом электроды из каждого газового канала электрически соединяются в покрытой изоляцией точке.

5. Устройство по п.2, которое включает по меньшей мере два газовых канала, окончание, одного из которых соединено со стенкой другого, при этом в каждом газовом канале расположен электрод, на который подается положительное напряжение, при этом эти электроды располагаются вместе после объединения газовых каналов.

6. Способ организации тока газа, осуществляемый посредством устройств по п.1 или 2, включающий этапы на которых

подают напряжение от высоковольтного источника напряжения на электроды,

формируют на отрицательно заряженном электроде отрицательно заряженные молекулы газа,

притягивают отрицательно заряженные молекулы газа к покрытому изоляцией положительно заряженному электроду,

перемещают отрицательно заряженные молекулы газа вдоль изолированного положительно заряженного электрода до оголенного участка этого электрода, на оголённом участке происходит нейтрализация отрицательно заряженных молекул газа.