Устройство для ионизации газа Советский патент 1982 года по МПК H05F1/00 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОНИЗАЦИИ ГАЗА

1

Изобретение относится к технике получения потоков ионизированного газа и может быть использовано, например при разработке устройств для создания нейтрализации зарядов статического электричества или управления микроклиматом в различных помещениях с целью оказания биологического воздействия.

Известен генератор униполярных ионов для ионизации воздуха с помощью мягкого/Ь-излучения, содержащий корпус с воздухопроводом и находящиеся в нем активный и пассивный электроды, подключенные к источнику постоянного тока. При этом активный электрод представляет собой радиоактивный источник (тритий, сорбированный цирконием) в виде пластины, расположенной перпендикулярно оси воздухопровода, в верхней части полусферы, защищаюидей источник от прямого воздушного потока, а пассивный электрод выполнен в виде вepтикального стержня, укрепленного па- раплельно octV воздухопровода V . ;

Однако используемый в генераторе точечный пассивный электрод неравномерно распределяет ионы в воздухо проводе, что приводит к резкому снижению эффективности работы иониза-тора (низкая концентрация выходящих ионов). Кроме того, при такой кон,Q. струкции достижение униполярности очень затруднено, так как для сбора ионов одного знака необходимо по;давать на пассивный электрод очень большое напряжение. Поперечное к на,5 правлению движения воздуха расположение тритиевого источника в воздухопроводе приводит к повышению рекомбинации ионов, что вызывает снижение эффективности работы ионизатора.

20Наиболее близким к предлагаемому

является устройство для ионизации газа, содержащее корпус-газопровод 1C установленной а нем системе иони- « зации, выполненной в виде набора 39 активных электродов с расположенными на них плоскими источниками радио активного излучения и пассивных элек тродов, установленных так, что поверхность активных электродов параллельна направлежю движения газа 2 Недостатком этого устройства я,вляется невысокая концентрация ионов/ на выходе из него, обусловленная оседанием значительной части ионов на поверхности пассивных электродов. Цель изобретения - повышение концентрации ионов в потоке газа на выходе из устройства путем уменьше ния оседания их на поверхности nac-j сивных электродов. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для ионизации газа, содержащем корпус-газопровод с установленной в нем системой ионизации, выполненной в виде набора -активных электродов с расположенными на них плоскими источниками радиоактивного излучения и пассивных электродов, ус тановленных так, что поверхность активных электродов параллельна направ лению движения газа, пассивные элек троды выполнены в виде сеток, установлены с увеличивающимся расстоянием между ними и поверхностями активных электродов по направлениюёк выходу устройства. Кроме того, пассивные электрода выполнены плоскими и образуют угол 1-30° к поверхности активных электродов. На фиг, 1 представлена конструктив ная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема движения ионов при параллельных активных и пассивных электродах; на фиг. 3 схема движения при предлагаемом исполнении электродов устройства. Устройство содержит корпус-газопровод 1 с клеммами 2, в котором установлены активные электроды 3 с радиоактивными источниками А и пассивные электроды 5. При установке в рабочее положение устройство располага ется за вентилятором 6 и снабжено противопылевым фильтром 7. Устройство работает следующим об-разом. При плоскопарзялельном расположении разнополярных электродов, в общем случае траектория иона Ур4-и Vp-, образованного а-частицей в зазоре h Iмежду активным и пассивным электрода3,4 ., за висит от соотношения скоростей:. УГ - газового потока, увлекающего ион в сторону выходного окна и V приобретаемой вследствие взаимодействия с электрическим полем. Результирующая составляющая Vp этих скоро,стей определяетВОЗМОЖНОСТЬ выхода иона в полезный объем. На фиг. 2 видно, что для обеспечения униполярности необходимо увеличение расстояния между точкой образования иона необходимой полярности и электродом другого знака, т.е. расстояние между электродами должно быть больше длины свободного пробега ионизирующей р-частицы, что также совпадает с требованием наиболее полного использования ее ионизирующей способности. На фиг. 2 Также .видно, что при плоскопараллельном расположении разнополярных электродов и при постоянной вследствие этого напряженности электрического поля полезно используется только часть источника L. Это непрсредственно влияет на концентрацию исходящих ионов и при использовании источников большой протяженности снижает КПД ионизатора. Увеличение производительности ионизатора достигается благодаря постепенному уменьшению напряженности электрического поля в направлении движения газового потока за счет отклонения разнополярных электродов от плоскопараллельности, При этом для сохранения скорости потока газа пассивный электрод должен быть выполнен аэродинамически прозрачным, например из сетки, или тонких металлических нитей, натянутых в направлении потока газа. При непараллельном расположении пассивных и активных электродов ион, образованный в точке А, приоб1рётает вследствие воздействия электрического поля скорость У В направпении электрода противоположного знака и увлекается потоком газа со скоростью Vp в направлении выходного окна. Результирующее движение иона VP вследствие постоянства Vp и уменьшения Vg претерпевает с продвижением в сторону выходного окна отклонение от первоначального направления на угол oL , увеличивая вероятностЪ выхода иона из устройства. Эксперименты по определению зависимости концентрации ионов раз5личной полярности на выходе из устройства от разности потенциалов меж ду активными и пассивными электрода ми при различных углах наклона между ними показали, чтопри предлагав мом исполнении происходит увеличени коэффициента униполярности с возрастанием разности потенциалов-межд активными и пассивными электродами и резкое возрастание концентрации ионов при отклонении электродов от плоскопараплельности, особенно в ин тервале скорости газа 1 м/ с дальнейшим повышением концентрации иомов при угле наклона до 20 при большой разности потенциалов. Н основании анализа результатов экспериментов пр едставляется нецелесообразным отклонение пассивных электродов на угол более 30°в связи с уменьшением плотности размацения электродов в корпусе-газопроводе. Следует отметить также, что для обеспечения униполярности потока ионов повышенной концентрации при угле наклона пассивного электрода 5-10° оптимальный рабочий режим ион затора обеспечивается при разности потенциалов между разнополярными электродами в интервале 1&0-200 В. Экспериментальные данные показаiли,также, что при разнице потенциалов 100 В при плоскопараллельном расположении электродов концентрация ионов на выходе устройства составляет 1,35-10 1/см, а при угле наклона пассивного электрода в 10 2,18-10 1/см, при разнице потенциалов 200 В концентрация ионов составляет соответственно 0,6i 10®и 2,4751o9l/cM Таким образом, применение предлагаемого устройства с измененной 36 конструкцией электродной системы позволяет обеспечить повышение koнцeн-( трации униполярных ионов в среднем в 2-3 раза и увеличить,таким образом, эффективность работы ионизатора. Формула изобретения 1. Устройство для ионизации газа, содержащее корпус-газопровод с установленной в нем системой ионизации, выполненной в виде набора активных электродов с расположенными на них ПЛОСКИ) источниками радиоактивного излучения и пассивных электродов, установленных так, что- поверхность активных электродов параллельна направлению движения газа, о т л и чаю щ ;е е с я тем, что, с целью повышения концентраций ионов в пото: е газа на выходе из устройства путем уменьшения оседания их на поверхности пассивных электродов, пассивные электроды выполнены в виде сеток, установлены с увеличивающимся расстоянием между ними и поверхностями активных электродов по направлению к выходу устройства. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пассивные электроды выполнены плоскими и образуют угол 1-30° к поверхности активных электродов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США tf 2972680, кл. 250-4+, опублик. 1961. 2.Авторское свидетельство СССР № 498006, кл. А 61 N 1/44,-. 1976 (прототип).