Пристрій уніполярної зарядки аеродисперсних частинок

Реферат: Пристрій уніполярної зарядки аеродисперсних частинок містить суміщені зони коронного розряду і уніполярної зарядки, у складі котрого є циліндричний корпус з патрубком для подачі чистого стисненого повітря; розташований співвісно з корпусом коронуючий електрод - шість проволок, що закріплені на однаковій відстані одна від одної на кільцевих колекторах, встановлених у тримачі з діелектричного матеріалу; перфорована діафрагма, до котрої приєднано тримач; верхня і нижня кришки з патрубками для входу і виходу газоповітряних сумішей (ГПС). Пристрій містить непористий осаджувальний електрод у вигляді обичайки з внутрішнім діаметром 0,1 м, коротшої на 10 мм, ніж корпус, приєднаної до перфорованої діафрагми, а також зворотну обичайку з зовнішнім діаметром 0,098 м (l=0,04 м), приєднаної до верхньої кришки пристрою так, що при збиранні пристрою між внутрішньою поверхнею осаджувального електрода і зовнішньою поверхнею зворотної обичайки утворюється кільцевий зазор, рівний 1 мм. UA 104725 U (12) UA 104725 U UA 104725 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до аерозольної техніки, а саме до пристроїв уніполярної зарядки аеродисперсних частинок (ПУЗАЧ), які можуть бути використані у складі генераторів уніполярно-заряджених аеродисперсних частинок, установок очищення газоповітряних сумішей (ГПС) від аеродисперсних частинок (АЧ) різного походження, зокрема малогабаритних електрофільтрів. Відомий ПУЗАЧ з суміщеними зонами коронного розряду і уніполярної зарядки, що містить заземлений електрод у вигляді металевої труби і коаксіально розташований коронуючий електрод у вигляді голки (див. Qi, С, Chen, D.R. and Greenberg, P. Performance study of a unipolar aerosol mini-charger for a personal nanoparticle sizer // J. Aerosol Sci.-2008. - v. 39-p. 450-459). Недолік відомого ПУЗАЧ - суттєва зміна дисперсного складу АЧ в процесі уніполярної зарядки за рахунок осаджування на заземленому електроді частинок з великою електричною рухливістю. За прототип вибраний відомий ПУЗАЧ (див. Фіг.1) з суміщеними зонами коронного розряду і уніполярної зарядки АЧ (див. Cheng S.H., Ranade М.В., Gentry, J.W. Experimental Design of High Volume Electrostatic Charger // Aerosol Sci. Technol.-1997. - v. 26. - p. 433-446), що містить: циліндричний корпус 1 з патрубком для подачі чистого стисненого повітря; співвісно розташований циліндричний пористий осаджувальний (заземлений) електрод 4 (внут.=0,1 м, l=0,2 м); розташований співвісно з корпусом 1 коронуючий електрод - шість проволок 7 (=50 мкм, l =0,11 м), що закріплені на однаковій відстані одна від одної на кільцевих колекторах 5, встановлених у тримачі 6 з діелектричного матеріалу (=0,04 м); перфоровану діафрагму 8, до котрої приєднаний тримач 6; верхню 2 і нижню кришки 3 з патрубками, крізь котрі входить і виходить ГПС. Відомий пристрій працює наступним чином. При подачі високої напруги 5 кВ на коронуючий електрод в зоні зарядки створюється електричне поле і відбувається запалювання коронного розряду. Потік газових іонів при цьому рухається по силових лініях електричного поля до осаджувального електрода, а АЧ з потоком ГПС - поперек потоку газових іонів, набуваючи при цьому електричні заряди, величина котрих залежить від напруженості електричного поля, концентрації іонів, розміру і часу перебування АЧ в електричному полі. Запобігання осаджуванню АЧ з великою електричною рухливістю на пористому осаджувальному електроді 4 досягається шляхом подачі чистого стисненого повітря в зону зарядки крізь пористий електрод 4 (радіально по відношенню до потоку ГПС) зі швидкістю, більшою, ніж швидкість дрейфу заряджених АЧ до осаджувального електрода. Недолік відомого пристрою-прототипу - велика витрата стисненого чистого повітря (більше 3 2,4 м /с) і відповідне зменшення у десятки разів лічильної концентрації заряджених АЧ за рахунок збільшення об'єму ГПС. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції пристрою з метою зменшення витрати стисненого чистого повітря і запобігання суттєвого зменшення лічильної концентрації АЧ. Прототип і корисна модель, що заявляється, мають наступні спільні ознаки: циліндричний корпус з патрубком для подачі чистого стисненого повітря; розташований співвісно з корпусом коронуючий електрод - шість проволок, що закріплені на однаковій відстані одна від одної на кільцевих колекторах, встановлених у тримачі з діелектричного матеріалу; перфорована діафрагма, до котрої приєднаний тримач; верхню і нижню кришки з патрубками для входу і виходу ГПС. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій уніполярної зарядки аеродисперсних частинок з суміщеними зонами коронного розрядуі уніполярної зарядки, у складі котрого є циліндричний корпус з патрубком для подачі чистого стисненого повітря; розташований співвісно з корпусом коронуючий електрод - шість проволок, що закріплені на однаковій відстані одна від одної на кільцевих колекторах, встановлених у тримачі з діелектричного матеріалу; перфорована діафрагма, до котрої приєднано тримач; верхня і нижня кришки з патрубками для входу і виходу ГПС, тим, що пристрій містить непористий осаджувальний електрод у вигляді обичайки з внутрішнім діаметром 0,1 м, коротшої на 10 мм, ніж корпус, приєднаної до перфорованої діафрагми, а також зворотну обичайку з зовнішнім діаметром 0,098 м (l=0,04 м), приєднаної до верхньої кришки пристрою так, що при збиранні пристрою між внутрішньою поверхнею осаджувального електрода і зовнішньою поверхнею зворотної обичайки утворюється кільцевий зазор, рівний 1 мм. Новим у корисній моделі, що заявляється, є те, що пристрій містить непористий осаджувальний електрод у вигляді обичайки з внутрішнім діаметром 0,1 м, коротшої на 10 мм, ніж корпус, приєднаної до перфорованої діафрагми, а також зворотну обичайку з зовнішнім діаметром 0,098 м (l=0,04 м), приєднаної до верхньої кришки пристрою так, що при збиранні 1 UA 104725 U 5 10 15 20 25 пристрою між внутрішньою поверхнею осаджувального електрода і зовнішньою поверхнею зворотної обичайки утворюється кільцевий зазор, рівний 1 мм. Пристрій (див. Фіг. 2) складається: з циліндричного корпусу 1 з патрубком для подачі чистого стисненого повітря; розташованого співвісно з корпусом 1 циліндричного непористого осаджувального електрода 4 (внут.=0,1 м, l=0,19 м) у вигляді обичайки, при встановленні котрої в корпус 1, між осаджувальним електродом 4 і зворотною обичайкою 9 (зов.=0,098 м, l=0,04 м) утворюється кільцевий зазор (1мм) 10; розташованого співвісно з корпусом 1 коронуючого електрода - шість проволок 7 (=50 мкм, l=0,11 м), що закріплені на однаковій відстані одна від одної на кільцевих колекторах 5, встановлених у тримачі 6 з діелектричного матеріалу (=0,04 м); перфорованої діафрагми 8, до котрої приєднаний тримач 6; верхньої 2 і нижньої кришки 3 з патрубками, крізь котрі входить і виходить ГПС. Пристрій працює таким чином. При подачі на коронуючий електрод високої напруги потік 15 16 3 уніполярних іонів (Сі~10 -10 іонів/м ) рухається по силових лініях електричного поля до осаджувального електрода 4. АЧ, що перетинають потік іонів, спрямований поперек потоку ГПС, набувають електричні заряди, величина котрих залежить від напруженості електричного поля, концентрації іонів, розміру і часу перебування АЧ в електричному полі зони зарядки. Запобігання осаджуванню АЧ з великою електричною рухливістю на осаджувальному електроді 4 досягається шляхом подачі чистого стисненого повітря в зону зарядки через кільцевий зазор 10, що утворюється між внутрішньою поверхнею осаджувального електрода 4 і зовнішньою поверхнею зворотної обичайки 9. Об'ємна швидкість потоку чистого стисненого повітря встановлюється такою, щоб час дрейфу заряджених частинок з високою електричною рухливістю через потік чистого повітря до осаджувального електрода 4 був більший, ніж час перебування АЧ в електричному полі зони зарядки. В таблиці наведені результати порівняльних випробувань щодо залежності втрат кількості 3 3 АЧ (Р, %) і вихідної концентрації АЧ (С, 1/м ) від об'ємної швидкості чистого повітря (Qч.п., м /с) у випадку пристрою-прототипу (приклади 1-8) і пристрою, що заявляється (приклади 9-10), в 3 умовах: об'ємна швидкість ГПС - 0,06 м /с; діапазон розмірів АЧ - 0,12,5 мкм; початкова 11 3 концентрація АЧ - 10 1/м . Таблиця № прикладу 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ток коронного розряду, мкА; (напруга, кВ). 2 (5,2) 20 (7,2) 20 (7,2) Р % 60 20 10 8 75 50 40 35 30 5 С 3 1/м . 10 4 10 . 9 2 10 . 9 1,5 10 . 9 1,15 10 . 10 2,5 10 . 9 1,2 10 . 8 9,8 10 . 8 8 10 . 10 4,7 10 . 10 5,2 10 Qч.п. 3 М /c 0 2,4 3,6 4,8 0 2,4 3,6 4,8 0,03 0,05 30 Згідно з даними, наведеними в таблиці, при використанні запропонованого пристрою, досягається технічний результат - суттєве, в 80-100 разів зменшення витрат стисненого чистого повітря для запобігання осаджуванню частинок на осаджувальний електрод і незначне (~2 рази) зменшення лічильної концентрації АЧ. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Пристрій уніполярної зарядки аеродисперсних частинок, що містить суміщені зони коронного розряду і уніполярної зарядки, у складі котрого є циліндричний корпус з патрубком для подачі чистого стисненого повітря; розташований співвісно з корпусом коронуючий електрод - шість проволок, що закріплені на однаковій відстані одна від одної на кільцевих колекторах, встановлених у тримачі з діелектричного матеріалу; перфорована діафрагма, до котрої приєднано тримач; верхня і нижня кришки з патрубками для входу і виходу газоповітряних сумішей (ГПС), який відрізняється тим, що містить непористий осаджувальний електрод у вигляді обичайки з внутрішнім діаметром 0,1 м, коротшої на 10 мм, ніж корпус, приєднаної до перфорованої діафрагми, а також зворотну обичайку з зовнішнім діаметром 0,098 м (l=0,04 м), 2 UA 104725 U приєднаної до верхньої кришки пристрою так, що при збиранні пристрою між внутрішньою поверхнею осаджувального електрода і зовнішньою поверхнею зворотної обичайки утворюється кільцевий зазор, рівний 1 мм. 3 UA 104725 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4