Способ создания ионов в аэродинамическом ионизаторе Советский патент 1993 года по МПК H05F3/06 

сл

С

Использование: изобретение относится к способам управления аэродинамическими ионизаторами высоковольтного коронного разряда. Сущность изобретения: для повышения эффективности способа за счет повышения равномерности распределения ионов по сечению потока длительность каждого высоковольтного импульса устанавливают равной времени пролета ионов между электродами от 5 до 60 мс, паузу между импульсами устанавливают соответственно от 100 до 1000 мс при скорости газового потока 0,1-1 м/с и расстоянии между электродами 5-20 см и амплитуде импульсов 10-20 кВ. 7 ил.

Изобретение касается устройства для создания ионов в газовых потоках для снятия электростатических зарядов, которые в таких чувствительных элементах, как, например, микрокристаллы, пленки, магнитные диски, диски запоминающих устройств на лазерах и печатные платы, при неконтролируемом разряде приводят к разрушениям или сами по себе вызывают повышение осаждения частиц.

В основу изобретения положена задача создания устройства для получения ионов в газовых потоках с системой электродов, расположенных в них и пульсирующим высоким напряжением питания, которое дает переменную последовательность отрицательных и положительных импульсов с крутым фронтом, которая также обеспечивает в течение сравнительно длительного промежутка времени постоянные условия эксплуатации с равномерным распределением ионов в поперечном сечении потока с хорошим КПД.

На фиг.1 показаны различные изменения по времени высокого напряжения для питания разрядных электродов; на фиг.2 - изменение по времени высокого напряжения для питания разрядных электродов согласно устройству в соответствии с изобретением; на фиг.З - разрез первого примера исполнения устройства согласно изобретению; на фиг.4 - схематическое представление различных составных частей устройства согласно изобретению: на фиг.ба - перспективное схематическое представление системы электродов другого примера исполнения; на фиг.бв и 5с - схематические представления сечения других

ос

Сл

с

ос

А

систем электродов; на фиг.6 - часть сечения эле ктрододержателя согласно фиг.ба; на фиг.7а - схемное оформление модуля высокого напряжения; на фиг.7в - диаграмма импульсов для модуля высокого напряжения согласно фиг,7а.

На фиг.4 изображено устройство согласно изобретению, которое имеет низковольтное установочное устройство 30, модуль высокого напряжения 31 и систему электродов 32. Система электродов располагается в области воздушного потока, например, в чистых помещениях в зоне перекрытия ниже выхода воздуха или воздушного фильтра. Фиг,4а схематически показывает систему электродов в виде решетки, которая подходит для монтажа под фильтрующим покрытием чистого помещения. Система электродов 31 имеет поперечины 1, 8 из полукруглых металлических профилей, которые вместе с трубчатыми металлическими электродами 4, расположенными на массе, образуют жесткую раму. На поперечинах 1, 8 при помощи вставленных соединении 3, Т закреплены электродержатели 5, которые удерживают игольчатые иди остроконечные разрядные электроды б, Противоположные электроды 4 и электродержатели 5 расположены параллельно друг другу в одной плоскости, причем остроконечные разрядные электроды также расположены в одной плоскости, преимущественно перпендикулярно противоположным электродам 4.

На фиг.ба на каждый электродержатель 5 предусмотрено только три остроконечных разрядных электрода 6. Само собой разумеется, что можно быть предусмотрено также больше разрядных электродов. Противоположные электроды 4 или электродержатели 5 имеют диаметр 3... 15 мм и расстояние между ними составляет 5...SO см. Остроконечные разрядные электроды 6 расположены на одинаковых расстояниях друг от друга, составляющих примерно 3...30 см.

Высокое напряжение подводится через защитные сопротивления в поперечине 1 и штепсельные разъемы 3 к разрядным электродам 6, причём электродержатели 5 включены электрически параллельно. В поперечине 1 или на ней также предусмотрено непредставленное клемное соединение для электрического присоединения заземленного экранирования одножильного кабеля высокого напряжения 9.

На фиг.6 представлено сечение электродержателя и, в частности, вставные разъемы 3, 7. Вставной разъем 3 имеет акриловую трубку 33 с выступом, внутри коь торой проходит провод высокого напряжения 10. Выступ вставлен в электродержатель 5, причем втулка 11, соединенная с проводом высокого напряжения и штифт 12, предусмотренный в электродержателе 5,

имеют электрическое соединение. Акриловая трубка 33 обеспечивает путь стекания электричества между электродержателем, присоединенным к высокому напряжению и поперечиной 1, присоединенной к потенци0 алу масс. Вставной разъем 7 также имеет изолирующий акриловый стержень 34, конец которого вставлен в электродержатель и зафиксирован установочным штифтом 14. Пружина сжатия 13 упирается в конец акри5 ловой трубки 34. Установочный щтифт 14 предохраняет от проворачивания, так что остроконечные разрядные электроды не мо- iyr изменять свое положение относительно противоположных электродов 4. Вставные

0 разъемы 3 и 7 вместе образуют фиксированное штепсельное гнездо, так что электродержатели можно без труда снимать и чистить. На остроконечные разрядные электроды попеременно подается высокое на5 пряжение согласно фиг.2 в виде положительных и отрицательных импульсов с крутым фронтом. Например, сначала прикладывается высокое напряжение в течение отрезка времени tt, который выбран таким

0 образом, что пространство между электродами 4. 6 заполнено положительными ионами. В Это время из-за высокой скорости . ионов вследствие большой напряженности поля ионы почти не консервируются в воз5 душном потоке, протекающем перпендикулярно решетчатой системе электродов согласно фиг.ба. Если теперь через промежуток времени, который соответствует времени полета ионов, высокое напряжение

0 круто падает, то действие сил электрического поля прерывается и ионы могут выталкиваться из пространства наибольшей напряженности поля между электродами 4, 5,6 за счет силы трения воздушного потока.

5 Это происходит на отрезке времени г. После этого к тем же остроконечным электродам 6 прикладывается высокое напряжение противоположной полярности. Это отрицательное напряжение также включено до тех

0 пор, пока отрицательное ионное облако заполняет пространство между электродами 4, 5, 6 (тз), и затем резко отключается. Расстояние а согласно фмг.ба между электродержателями 5с разрядными электродами

5 б и противоположными электродами4 через подвижность ионов определяет времена включения ti и 1з высокого напряжения. Времена включения, например, составляют от нескольких миллисекунд до нескольких десятков миллисекунд, в частности, от 5 до

60 мс. При скоростях воздушных потоков от 0,1 до 1 м/с времен выключения, т.к. интервалы между импульсами, составляют от 100 до 1000 мс. Отсюда получаются коэффициенты усреднения от 1:5 до 1:20. В результате этого согласования жесткой системы электродов и включения и выключения высокого напряжения преимущественная часть ионов, создаваемых на наконечниках разрядных электродов, вносится в воздушный поток. В результате этого, токовая нагрузка на наконечники снижается на порядок величины, а она определяет образование частиц в воздушном потоке.

Для разрядных электродов применяется эрозионностойкий материал, причем до сих пор находили применение высококачественная сталь и вольфрам. При этом вольфрам обнаружил меньший характер уноса. Исследования других материалов показали, что при использовании ниобия и его сплавов в качестве материала электродов можно получить существенно лучшие результаты, так что этот материал применяется для разрядных электродов 6. Табл.1 показывает результаты испытания, проведенные в течение 1000 ч, с 20-кратной, непереключаемой токовой нагрузкой остроконечных разрядных электродов. Из столбца 2 получается, что уносимый объем в б раз меньше, чем у вольфрама. Тантал также показал лучшие результаты, чем вольфрам.

Модул ь высокого напряжения 31, который расположен преимущественно вблизи системы электродов для уменьшения длины кабеля высокого напряжения 9, но вне воздушного потока, подробнее представлен на фиг,7а. Два высокочастотных генератора 18 при помощи возбуждающего каскада, который не показан, задают низкое напряжение, первичной обмотки двух трансформаторов высокого напряжения 19, причем в зависимости от пропускания соответственно залитых высоковольтных диодов один трансформатор дает положительное высокое напряжение, а другой - отрицательное. Два высоковольтных реле 20 подают соответствующее высокое напряжение к экранированному кабелю 9. который питает разрядные электроды б. Чтобы высоковольтные реле 20 работали без нагрузки, генераторы 18 и реле 20 управляются в соответствии с диаграммой импульсов согласно фиг.Тв, Из рисунка видно, что высоковольтные реле 20 включаются и выключаются, если управляемые друг за другом импульсами генераторы 18 не выключены.

Низковольтное исполнительное устройство 30 может находиться в непосредственной близости от рабочего места или размещаться в центральном шкафу комплексного распределительного устройства. Оно выдает на модуль высокого напряжения постоянный ток, имеющий два значения независимо друг от друга установленного постоянного напряжения, в результате чего

положительные и отрицательные значения высокого напряжения могут быть определены независимо друг от друга. Для регулирования значений постоянного напряжения, выдаваемого низковольтным исполнительным устройством 30, а также для регулирования баланса полярности ионов в контуре регулирования, который не показан, раздельно измеряются токи в модуле высокого напряжения 31, необходимые для получения положительных и отрицательных ионов и в качестве регулируемой величины подводятся к низковольтному исполнительному устройству 30.

В системе электродов согласно фиг.ба

предусмотрены специальные противоположные электроды 4. На фиг.бв и 5с противоположные электроды образуют элементы системы, окружающие разрядные электроды 6. Например, согласно фиг.бв каркасная

система 16, которая электрически соединена с массой, представляет собой противо- электрод. На фиг.5с в качестве противоположного электрода предусмотрен лист с отверстиями 17, который расположен на массе и может служить заслонкой или диафрагмой.

Другой пример исполнения представлен на фиг.З. При этом примере исполнения ионы не консервируются в газовом или воздушном потоках, имеющихся в пространстве, а предусмотрено замкнутое устройство, которое имеет приспособление для создания потока одного направления в большом поперечном сечении. Эти

приспособления имеют вентилятор 22, ко- торый подает воздух в нагнетательную камеру 21, которая со стороны нисходящего потока ограничена слоем 23. равномерно пропускающим воздух и образующим направляющую перегородку. Направляющая перегородка образует противоположный электрод для остроконечных разрядных электродов б, которые расположены ниже направляющей перегородки 23 и согласно

фиг.ба закреплены на электродержателях 5. Одинаково направленный поток стабилизируется в окружающем пространстве при помощи кожуха 24, обтекаемого потоком.

Формула изобретения Способ создания ионов в аэродинамическом ионизаторе воздуха высоковольтного коронного разряда с противоположным электродом путем переменной подачи отрицательных и положительных высоковольтных импульсов на коронирующий электрод, отл имеющийся тем, что, с целью повышения равномерности распределения

а)

Ь)

.« Т. Уф

(-. А А

фиё.З

ионов по сечению потока, длительность каждого высоковольтного импульса устанавливают равной времени пролета ионов между электродами от 5 до 60 мс, паузу между импульсами устанавливают соответственно от 100 до 1000 мс при скорости газового потока от 0,1 до м/с, расстоянии между электродами от 5 до 20 см, и амплитуде импульсов 10-20 кВ.

с)

фиё.1

11

7

22

a

k

i з

16

,3Z

Фиг. 4

7 8

a

16-4 T

77

Фиг.5

Ю J 11 12 J g

П

13#

Фиг. 6 25 20

П