ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР Советский патент 1946 года по МПК H02N3/00 

Предлагаемый электростатический генератор относится к известному типу генераторов постоянного тока высокого напряжения, в которых по системе труб из электроизолирующего материала прогоняется насосом поток мельчайших частиц, подвергаемых электризации (например, трением) и переносящий заряды на коллектор, являющийся одним из электродов генератора.

Отличием предлагаемого генератора от известных является применение в качестве агента, переносящего заряды жидкого диэлектрика, в частности коллоидального раствора жидкости.

Использование для транспортировки электрических зарядов потока жидкости при электризации последней трением обеспечивает предлагаемому генератору преимущества перед известными электростатическими генераторами.

Целесообразность применения потока жидкости вместо газового потока вытекает из следующих соображений:

1. Известно, что для того, чтобы ион или мелкая заряженная частица в жидкости могла преодолеть тормозящее действие электрического поля, необходима скорость потока порядка 0,1-5 м/сек вместо 50-600 м/сек.

2. Жидкость или ее коллоидный раствор при трении о твердые тела, при пропусканий через пористые или волокнистые тела (искусственные или естественные) могут давать весьма высокий эффект электризации, что подтверждается опытами.

3. Электризация жидкости трением при пропускании ее через мелкие отверстия, имеющие форму насадок, сопел и т.д., может производиться с весьма малыми потерями энергии на трение.

4. Диэлектрические жидкости имеют большой диэлектрический коэффициент и большие допускаемые градиенты, чем любой из газов. Эти параметры жидкости позволяют, несмотря на малую скорость потока, увеличить удельную мощность генератора. Увеличением давления электрическую прочность жидкости можно увеличить, в несколько раз.

На фиг. 1-3 изображена схема предложенного генератора в трех вариантах.

Наэлектризованная жидкость в устройстве 1 по трубе 2 подается к электроду 3. Разрядившаяся на электрод 3 жидкость сновна заряжается в устройстве 4 и, сообщив ему добавочный заряд, направляется к устройству 1 по трубе 5. Движение жидкости создается насосом 6. Система, составленная из труб и заряжающих устройств 1 и 4, заполнена жидкостью и представляет замкнутую циркуляционную систему.

В трубе 7 генератора (фиг. 2) на пути движения потока из диэлектрического вещества помещены пористые пластины-перегородки 8 и 9. Пластины изготовляются из таких материалов, которые при трении с веществом потока заряжаются электричеством противоположного знака. Например, при движении потока через перегородки (направление движения потока на чертеже показано стрелками) перегородка-пластина 8 заряжается положительно, а перегородка 9 - отрицательно. Заряды, образующиеся на пластинах при трении, а также переносимые потоком от одной пластины к другой, отводятся к полюсам-электродам 10 и 11 генератора. Труба 7 с выводами от пластин 8 и 9 к полым электродам 10 и 11 заключена в цилиндр 12. В случае надобности промежуток между трубой 7 и цилиндром 12 заполняется изолирующей жидкостью.

На фиг. 3 приведена схема генератора, в котором поток электризуется не двумя знаками электричества при прохождении через пластины 8 и 9, а одним знаком. Поток, заряжая пластины 8 при трении одним знаком электричества и заряжаясь сам противоположным знаком, отдает заряд решетке 13. Проходя дальше, поток снова заряжается при прохождении через пластину 8 и т.д.

Известно, что количество электричества, получающееся при трении, при всех прочих равных условиях, пропорционально поверхности трения веществ. Если площадь отверстий (пор) в пластинах 8 и 9 будет больше, чем их наружная поверхность, то, следовательно, и эффект электризации трением при пропускании потока сквозь пластины будет больше, чем при трении его по наружным поверхностям пластин. Поэтому в предлагаемом генераторе при электризации потока трением при пропускании через отверстия (поры) пластин 8 и 9, можно в некоторых случаях отказаться от посторонних источников электризации пластин. Устранение постороннего и сравнительно сложного в эксплуатации высоковольтного источника тока для электризации потока значительно упрощает эксплуатацию электростатического генератора. При этом указанное упрощение генератора не будет сопровождаться заметным уменьшением к. п. д. за счет потерь энергии от трения потока о пластины, так как специальным подбором формы отверстий в пластинах эти потери можно свести к весьма малой величине.

Процесс электризации и коммутации в предлагаемом генераторе производится потоком при неподвижно закрепленных пластинах 8 и 9. Следовательно, в генераторе отсутствуют вращающиеся системы с обычно изолированным валом, занимающий полезный объем генератора, и коммутационные системы со щетками для съема тока высокого напряжения, т.е. отсутствуют системы, занимающие полезный объем генератора и усложняющие его устройство и эксплуатацию. Кроме этого, уменьшению габаритов предлагаемого генератора способствует параллельное расположение пластин. При переносе потоком зарядов силовые линии электрического поля в основном заключены между пластинами 8 и 9, в результате чего величина допускаемого градиента и величина удельной плотности зарядов на пластинах обусловливаются только электрической прочностью и диэлектрическим коэффициентом среды, заполняющей промежуток между пластинами. Применение вещества потока с большим допускаемым градиентом и большим диэлектрическим коэффициентом позволяет увеличить плотность зарядов и при малых габаритах генератора позволяет получить большую мощность.

Электростатический генератор, в котором по системе труб из электроизолирующего материала прогоняется насосом агент, подвергаемый электризации (например, трением) и переносящий заряды на коллектор, являющийся одним из электродов генератора, отличающийся тем, что в качестве означенного агента применен жидкий диэлектрик, в частности коллоидальный раствор жидкости.