BG113506A - Method for purification of gasesous environments at atmospheric pressure, device for implementation of the method and ultrasonic emitter - Google Patents

Method for purification of gasesous environments at atmospheric pressure, device for implementation of the method and ultrasonic emitter Download PDF

Info

Publication number
BG113506A
BG113506A BG113506A BG11350622A BG113506A BG 113506 A BG113506 A BG 113506A BG 113506 A BG113506 A BG 113506A BG 11350622 A BG11350622 A BG 11350622A BG 113506 A BG113506 A BG 113506A
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
electrode
ultrasonic
voltage pulse
ultrasonic emitter
electrodes
Prior art date
Application number
BG113506A
Other languages
Bulgarian (bg)
Inventor
Кирил Стоименов
Петров Стоименов Кирил
Original Assignee
Кирил Стоименов
Петров Стоименов Кирил
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кирил Стоименов, Петров Стоименов Кирил filed Critical Кирил Стоименов
Priority to BG113506A priority Critical patent/BG113506A/en
Priority to PCT/BG2023/000003 priority patent/WO2023178392A1/en
Publication of BG113506A publication Critical patent/BG113506A/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0611Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/01Pretreatment of the gases prior to electrostatic precipitation
    • B03C3/016Pretreatment of the gases prior to electrostatic precipitation by acoustic or electromagnetic energy, e.g. ultraviolet light
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/04Plant or installations having external electricity supply dry type
    • B03C3/12Plant or installations having external electricity supply dry type characterised by separation of ionising and collecting stations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40Electrode constructions
    • B03C3/41Ionising-electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40Electrode constructions
    • B03C3/45Collecting-electrodes
    • B03C3/49Collecting-electrodes tubular
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/20Reflecting arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

The present inventions are intended for use wherever equipment for air purification at atmospheric pressure is needed, for example for household use, in industry, in confined spaces such as residential and office premises and in specialized rooms or mobile facilities with isolated environments. The method ensures efficient purification of the gaseous environment while avoiding the occurrence of arc discharges. Said method includes the creation of an electromagnetic field between two electrodes (1, 2), wherein pulsating high-voltage and some ultrasonic field are applied at the same time between the electrodes. Furthermore, water is injected by sparging into the gaseous environment of the discharge and the intensity of the electromagnetic field is maintained until the desired level of purification is achieved. The electrodes of the device are a high-voltage pulse electrode (1) and a grounded capturing electrode (2) with at least one ultrasonic emitter (5). Provision is also made for a control unit (12).

Description

МЕТОД ЗА ПРЕЧИСТВАНЕ НА ГАЗОВА СРЕДА ПРИ АТМОСФЕРНО НАЛЯГАНЕ, УСТРОЙСТВО ЗА РЕАЛИЗИРАНЕ НА МЕТОДА И УЛТРАЗВУКОВ ИЗЛЪЧВАТЕЛMETHOD FOR PURIFICATION OF A GAS ENVIRONMENT AT ATMOSPHERIC PRESSURE, DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD AND ULTRASOUND EMITTER

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАFIELD OF ENGINEERING

Методът за пречистване на атмосферен въздух, съответно създаденото устройство за реализиране на метода и ултразвуковият излъчвател за него ще намерят приложение в оборудването за пречистване на въздух с атмосферно налягане навсякъде, където е необходимо, включително в урбанизирана среда, например за бита и техниката, в индустрията, в затворени пространства като жилищни и офиспомещения и в специализирани помещения или подвижни обекти с изолирана среда, където е необходимо поддържане на чистота на въздуха от органични и механични частици.The atmospheric air purification method, the correspondingly created device for implementing the method and the ultrasonic emitter for it will find application in atmospheric pressure air purification equipment wherever it is needed, including in an urbanized environment, for example for household and technical, in industry , in closed spaces such as residential and office premises and in specialized premises or mobile objects with an isolated environment, where it is necessary to maintain air cleanliness from organic and mechanical particles.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАPRIOR ART

От ЕП 3778033 А1 е известно устройство за пречистване на атмосферен въздух, базирано върху електростатичен метод за събиране на прахови замърсявания от въздуха, както и метод за неговото управление. Електростатичният метод включва създаване на електромагнитно поле от генериращ електрод и улавящ електрод, разположени противоположно един на друг. Методът протича по следния начин: след включване на генериращия електрод, се образува висока потенциална разлика между него и улавящия електрод, като се произвежда коронен разряд. При това праховите частици, се придвижват към улавящия електрод, където те се събират и се натрупват, като се постига ефект на пречистване на въздуха. Улавящият електрод е с възможност за промяна на положението си спрямо генериращия електрод, като е предвидено и съставянето му от множество структури, раздалечени една от друга.From EP 3778033 A1, a device for purifying atmospheric air is known, based on an electrostatic method for collecting dust pollution from the air, as well as a method for its management. The electrostatic method involves the creation of an electromagnetic field by a generating electrode and a trapping electrode located opposite each other. The method proceeds as follows: after switching on the generating electrode, a high potential difference is formed between it and the trapping electrode, producing a corona discharge. In doing so, the dust particles move to the catching electrode, where they are collected and accumulated, achieving an air purification effect. The capturing electrode is capable of changing its position relative to the generating electrode, and its composition of multiple structures, spaced from each other, is also provided for.

Недостатъци на известното решение са, че при прилагане на метода в урбанизирана среда е възможно възникване на дъгови разряди и е необходимо екраниране поради опасност от поражения от електрически ток. Освен това, при висока концентрация на замърсяващите частици ефективността му е ниска.Disadvantages of the known solution are that when the method is applied in an urbanized environment, arc discharges may occur and shielding is necessary due to the risk of electric shock. Moreover, at a high concentration of polluting particles, its efficiency is low.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОTECHNICAL ESSENCE OF THE INVENTION

Проблемът, който следва да бъде решен, е да се осигури високо ефективно пречистване на газова среда като се избегне възможността за възникване на дъгови разряди.The problem to be solved is to ensure a highly efficient purification of the gas medium avoiding the possibility of arc discharges.

Проблемът е решен с метод за пречистване на газова среда при атмосферно налягане, който включва създаване на електромагнитно поле между два електрода, единият от които е генериращ, а другият е улавящ електрод. Съгласно изобретението между електродите се прилага високоволтово импулсно напрежние с интензитет на полето минимум 250 V/cm и едновременно с него се прилага ултразвуково поле, създаващо несамостоен газов разряд, като при това в газовата среда на разряда се впръсква чрез разпрашаване вода, като интензитетът на електромагнитното поле се поддържа до постигане на желаното пречистване.The problem is solved with a method for purifying a gaseous medium at atmospheric pressure, which involves creating an electromagnetic field between two electrodes, one of which is a generating electrode and the other is a trapping electrode. According to the invention, a high-voltage impulse voltage with a field intensity of at least 250 V/cm is applied between the electrodes and simultaneously an ultrasonic field is applied, creating a non-self-sustaining gas discharge, while water is sprayed into the gas medium of the discharge, such that the intensity of the electromagnetic field is maintained until the desired purification is achieved.

Препоръчително е високоволтовото импулсно напрежние да е със стойности от 10 до 30 kV. Ултразвуковото поле има честота от порядъка на 1MHz и мощност от 5 до 10W.It is recommended that the high-voltage impulse voltage be in the range of 10 to 30 kV. The ultrasonic field has a frequency of about 1MHz and a power of 5 to 10W.

Създадено е и устройство за реализиране на метода за пречистване на газова среда при атмосферно налягане, което включва генериращ електрод и улавящ електрод, разположени противоположно един на друг. Съгласно изобретението генериращият електрод е високоволтов импулсен електрод , свързан към високоволтов импулсен генератор, а улавящият електрод е заземен и изпълнен от поне един ултразвуков излъчвател, свързан през съгласуващ блок към регулируем източник на постоянен ток с изходно стъпало към съгласуващия блок. Изходното стъпало е свързано и със задаващ генератор. Високоволтовият импулсен генератор също е свързан през съгласуващия блок със задаващия генератор. Към съгласуващия блок са предвидени и успоредно свързани диференциален усилвател и нормиращ усилвател, а всички те са свързани към управляващ блок.A device for implementing the method for purifying a gas medium at atmospheric pressure has also been created, which includes a generating electrode and a trapping electrode located opposite each other. According to the invention, the generating electrode is a high-voltage pulse electrode connected to a high-voltage pulse generator, and the capturing electrode is grounded and filled by at least one ultrasonic emitter connected through a matching block to an adjustable direct current source with an output stage to the matching block. The output stage is also connected to a setting generator. The high voltage pulse generator is also connected through the matching block to the setting generator. A differential amplifier and a normalizing amplifier are also provided in parallel to the matching unit, and all of them are connected to a control unit.

Препоръчително е ултразвуковите излъчватели на улавящия електрод да са разположени на разстояние един от друг мин. 50мм.It is recommended that the ultrasonic emitters of the catching electrode are located at a distance of at least 50 mm from each other.

Подходящо е в управляващия блок да е предвиден измерващ замърсеността на газовата среда уред.It is appropriate that a device measuring the contamination of the gas environment is provided in the control unit.

Предвидено е, като вариант, управляващият блок да има дисплей.It is provided, as an option, that the control unit has a display.

Създаденият ултразвуков излъчвател включва корпус с отвор с опора, в който корпус, свързан към опората, е разположен пакет от метален отражател на звук с фиксирани към него два цилиндрични пиезокерамични елемента и простиращ се извън корпуса и централно през отвора полувълнов излъчващ концентратор. Той представлява тръбовиден елемент със стени по хиперболична крива, чийто преден край е оформен като част от сферична вдлъбната повърхност, в най-вдлъбнатата точка на която се намира отвор на дюза, свързан към центрично и надлъжно разположена през целия пакет и през корпуса водоподаваща тръба.The constructed ultrasonic emitter includes a housing with a supported aperture, in which a housing connected to the support houses a package of metal sound reflector with two cylindrical piezoceramic elements fixed thereto, and a half-wave radiating concentrator extending outside the housing and centrally through the aperture. It is a tubular element with walls of a hyperbolic curve, the front end of which is formed as part of a spherical concave surface, at the most concave point of which there is a nozzle opening connected to a centrally and longitudinally located water supply pipe throughout the package and through the housing.

Сферичната вдлъбната повърхност на предния край на полувълновия излъчващ концентратор има радиус 500mm до 1000mm.The spherical concave surface at the front end of the half-wave radiating concentrator has a radius of 500mm to 1000mm.

Металният отражател на звук и полувълновият излъчващ концентратор са изработени от материал с нисък коефициент на линейно температурно разширение при 20°С а = (9-10). 106/К.The metallic sound reflector and the half-wave emitting concentrator are made of material with a low coefficient of linear temperature expansion at 20°C a = (9-10). 10 6 /K.

Подходящо е материалът, от който са изработени металният отражател на звук и полувълновият излъчващ концентратор да е ковар.It is appropriate that the material of which the metallic sound reflector and the half-wave emitting concentrator are made is treacherous.

Добъре е като вариант, материалът, от който са изработени металният отражател на звук и полувълновият излъчващ концентратор да е титанов алой.It is good as an option that the material of which the metal sound reflector and the half-wave emitting concentrator are made is titanium alloy.

Предимствата на създадения метод, приложен при атмосферно налягане и особено в урбанизирана среда, се състоят в избягване на възникване на дъгови разряди (атмосферни мълнии), което се дължи на използването на несамостоен импулсен газов разряд. Прилагането на импулсно възбуждане на газовата среда позволява да се регулира скоростта на нарастване на концентрацията на йоните в средата и постигане на баланс между ударната йонизация и рекомбинация при атмосферно налягане при високо ефективно пречистване на газова среда.The advantages of the created method, applied at atmospheric pressure and especially in an urbanized environment, consist in avoiding the occurrence of arc discharges (atmospheric lightning), which is due to the use of a non-independent pulsed gas discharge. The application of pulsed excitation of the gas medium allows to regulate the rate of increase of the concentration of ions in the medium and achieve a balance between shock ionization and recombination at atmospheric pressure in highly efficient purification of gas medium.

КРАТКО ПОЯСНЕНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ фиг. 1 представлява блок-схема на устройството за реализиране на метода, съгласно изобретението;BRIEF EXPLANATION OF THE ATTACHED FIGURES fig. 1 is a block diagram of the device for implementing the method according to the invention;

фиг. 2 - надлъжен разрез на ултразвуков излъчвател, съгласно изобретението;fig. 2 - longitudinal section of an ultrasonic emitter, according to the invention;

фиг. 3 - обща блок-схема на производствен вариант на устройството, съгласно изобретението.fig. 3 - general block diagram of a production version of the device according to the invention.

ПРИМЕРИ ЗА ОСЪЩЕСТВЯВАНЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОEXAMPLES OF THE IMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Съгласно изобретението е създаден метод за пречистване на газова среда, като например атмосферен въздух, който метод е базиран върху създаване на несамостоен импулсен газов разряд при атмосферно налягане. Методът включва следните стъпки:According to the invention, a method for purifying a gaseous environment, such as atmospheric air, has been created, which method is based on creating a non-independent pulsed gas discharge at atmospheric pressure. The method includes the following steps:

- в газовата среда се създава елекромагнитно поле с интензитет минимум 250 V/cm чрез прилагане на високоволтово импулсно напрежение между електроди, (единият от които е високоволтов импулсен електрод 1, а вторият е улавящ електрод 2, който е заземен.).- in the gas environment, an electromagnetic field with an intensity of at least 250 V/cm is created by applying a high-voltage pulse voltage between electrodes, (one of which is a high-voltage pulse electrode 1, and the second is a trapping electrode 2, which is grounded.).

- едновременно със създаването на електромагнитното поле, в газовата среда се прилага ултразвуково поле, като се създава несамостоен газов разряд, предизвикващ йонизация на частици 3, съизмерими с 0,001 мм и по-малък порядък.- simultaneously with the creation of the electromagnetic field, an ultrasonic field is applied to the gas medium, creating a non-self-contained gas discharge, causing ionization of particles 3, commensurate with 0.001 mm and smaller.

- също едновременно, в газовата среда се впръсква чрез ултразвуково разпрашаване вода;- also at the same time, water is injected into the gas medium by means of ultrasonic spraying;

- като интензитетът на електромагнитното поле се поддържа до постигане на желаното пречистване.- as the intensity of the electromagnetic field is maintained until the desired purification is achieved.

В резултат йонизираните частици увличат и други съдържащи се фини частици към улавящия електрод, като се натрупват.As a result, the ionized particles entrain other contained fine particles to the trapping electrode, accumulating them.

Методът позволява избягване на електрически пробив чрез прилагането на квазистационарна промяна на налягането на газовата среда посредством възбуждането на ултразвукови вълни в йонизираната област. Честотата на звуковото поле е съобразена с времето на живот на образуваните йони. При постигане на синхронизация на ултразвуковото поле по честота и фаза с честотата и фазата на електрическото поле се понижава необходимата амплитуда на възбуждащото напрежение.The method allows to avoid electrical breakdown by applying a quasi-stationary pressure change of the gas medium through the excitation of ultrasonic waves in the ionized region. The frequency of the sound field is matched to the lifetime of the ions formed. By achieving frequency and phase synchronization of the ultrasonic field with the frequency and phase of the electric field, the necessary amplitude of the excitation voltage is reduced.

Интензитетът на полето е не по-малък от 250V/cm, реализиран при при високоволтово импулсно напрежение от 10 до 30kV. В тези условия протича процесът на събиране на фините частици в йонизираната среда. При протичане на описания процес в газова среда в затворен обем, концентрацията на фини частици устойчиво намалява. При допълнително попадане на замърсена газова среда, например атмосферен въздух, от друг обем през йонизираната област, новопостъпилото количество въздух се пречиства, в резултат на йонизационния процес и на натрупването на фините прахови частици, с което значимо се редуцира масата новопостъпили замърсители в пречиствания обем.The field intensity is not less than 250V/cm, realized at a high voltage pulse voltage of 10 to 30kV. In these conditions, the process of collecting the fine particles in the ionized medium takes place. When the described process takes place in a gas environment in a closed volume, the concentration of fine particles steadily decreases. When a contaminated gas environment, for example atmospheric air, from another volume enters through the ionized area, the newly entered amount of air is purified, as a result of the ionization process and the accumulation of fine dust particles, which significantly reduces the mass of newly entered pollutants in the purified volume.

За устойчив процес на несамостойния разряд се прилага честота на ултразвуковото поле от порядък на 1MHz и мощност около 5 -10 W.For a sustainable process of the non-self-discharge, a frequency of the ultrasonic field of the order of 1MHz and a power of about 5-10 W is applied.

Създадено е устройство за реализиране на метода за пречистване на газова среда при атмосферно налягане, което реализира плътността на мощността на електромагнитното поле и е представено на блок-схемата от фиг.1.A device was created to implement the method for purifying a gas medium at atmospheric pressure, which implements the power density of the electromagnetic field and is presented in the block diagram of Fig.1.

Устройството включва генериращ електрод и улавящ електрод, разположени противоположно един на друг. Съгласно изобретението генериращият електрод е високоволтов импулсен електрод 1, свързан към високоволтов импулсен генератор 4. Улавящият електрод 2 е заземен и изпълнен от поне един ултразвуков излъчвател 5, свързан през съгласуващ блок 6 към регулируем източник на постоянен ток 7 с изходно стъпало 8 към съгласуващия блок 6, което изходно стъпало 8 е свързано и със задаващ генератор 9. Високоволтовият импулсен генератор 4 също е свързан през съгласуващия блок 6 със задаващия генератор 9. Към съгласуващия блок 6 са предвидени и успоредно свързани диференциален усилвател 10 и нормиращ усилвател 11. Всички те са свързани към управляващ блок 12. Като предпочитан вариант, в управляващия блок 12 е предвиден измерващ замърсеността на газовата среда уред (непоказан), който да включва/изключва устройството за реализиране на метода. Подходящо е управляващият блок 12 да има дисплей, визуализиращ резултатите от пречистването, както и други видове информация за контрол.The device includes a generating electrode and a trapping electrode located opposite each other. According to the invention, the generating electrode is a high-voltage pulse electrode 1 connected to a high-voltage pulse generator 4. The catching electrode 2 is grounded and filled by at least one ultrasonic emitter 5, connected through a matching unit 6 to an adjustable direct current source 7 with an output stage 8 to the matching unit 6, which output stage 8 is also connected to a setting generator 9. The high-voltage pulse generator 4 is also connected through the matching block 6 to the setting generator 9. A differential amplifier 10 and a normalizing amplifier 11 are also provided and connected in parallel to the matching block 6. All of them are connected to a control unit 12. As a preferred variant, in the control unit 12 is provided a measuring device (not shown) to measure the contamination of the gas environment, which will turn on/off the device for implementing the method. Suitably, the control unit 12 has a display displaying the results of the purification as well as other types of control information.

Обичайно, улавящият електрод 2 е съставен от множество, наредени един до друг на разстояние минимум 50 мм ултразвукови излъчватели 5.Typically, the capture electrode 2 is composed of a plurality of ultrasound emitters 5 placed next to each other at a distance of at least 50 mm.

На фиг. 2 е представен надлъжен разрез на ултразвуков излъчвател 5, създаден за осъществявяне на метода за пречистване на газова среда и за приложение в устройството за осъществяването му. Независимо от конкретнато му предназначение, той може да бъде използван и в други устройства, където е необходимо. Ултразвуковият излъчвател 5 включва корпус 13 с отвор 14 с опора 15. В корпуса 13, свързан към опората 15, е разположен пакет от метален отражател на звук 16 с фиксирани към него два цилиндрични пиезокерамични елемента 17 и простиращ се извън корпуса 13 и централно през отвора 14 полувълнов излъчващ концентратор 18.In fig. 2 shows a longitudinal section of an ultrasonic emitter 5, created for implementing the method of purifying a gas medium and for application in the device for its implementation. Regardless of its specific purpose, it can be used in other devices where needed. The ultrasonic emitter 5 includes a housing 13 with an opening 14 with a support 15. In the housing 13, connected to the support 15, there is a package of metal sound reflector 16 with two cylindrical piezoceramic elements 17 fixed thereto and extending outside the housing 13 and centrally through the opening 14 half-wave radiating concentrator 18.

При проведените експерименти са използвани цилиндрични пиезокерамични елементи 17 с общ размер: ф28 mm и дебелина 20 mm. Конкретните им размери се определят от свойствата на пиезокерамичните елементи 17, които са използвани във всеки конкретен случай и могат да варират за постигане на необходимата честота и мощност на ултразвуковото поле, посочени по-горе.Cylindrical piezoceramic elements 17 with a total size of φ28 mm and a thickness of 20 mm were used in the experiments. Their specific dimensions are determined by the properties of the piezoceramic elements 17 that are used in each specific case and may vary to achieve the required frequency and power of the ultrasonic field indicated above.

Полувълновият излъчващ концентратор 18 представлява тръбовиден елемент със стени по хиперболична крива, чийто преден край 19 представлява част от сферична вдлъбната повърхност, с радиус (R) от 500mm до 1000mm, в най-вдлъбнатата точка на която се намира отвор на дюза 20. Този отвор на дюза 20 е свързан към центрично и надлъжно разположена през целия пакет и през корпуса 13 водоподаваща тръба 21, както е показано на фиг. 2.The half-wave radiating concentrator 18 is a tubular element with walls on a hyperbolic curve, the front end 19 of which is part of a spherical concave surface, with a radius (R) of 500mm to 1000mm, at the most concave point of which is a nozzle opening 20. This opening of the nozzle 20 is connected to a centrally and longitudinally located throughout the package and through the housing 13 water supply pipe 21, as shown in fig. 2.

Ултразвуковият излъчвател 5 е заземен, като металният отражател на звук 16 и полувълновият излъчващ концентратор 18 са изработени от материал с нисък коефициент на линейно температурно разширение при 20°C — например СХ = (9-10).10-6/К. Този материал може да е, например, ковар или титанов алой.The ultrasonic emitter 5 is grounded, and the metal sound reflector 16 and the half-wave emitting concentrator 18 are made of a material with a low coefficient of linear temperature expansion at 20°C — for example, CX = (9-10).10 -6 /K. This material can be, for example, covar or titanium alloy.

Водоподаващата тръба 21 е предвидена за регулиране на проводимостта на газовата среда на разряда между двата електрода 1, 2, което се осъществява като в газовата среда се впръсква чрез разпрашаване вода в малко количество. По този начин се осъществява усъвършенствувана технология на електрическо разпрашаване и йонизация на вода. Налягането на водата се осигурява от микропомпа 22 (фиг. 3), която дава възможност за подаване на водната струя на импулси. Микропомпата е захранвана от съд с дейонизирана вода 23.The water supply pipe 21 is provided for regulating the conductivity of the gas medium of the discharge between the two electrodes 1, 2, which is carried out by spraying a small amount of water into the gas medium. In this way, an advanced technology of electrical atomization and water ionization is implemented. The water pressure is provided by a micropump 22 (fig. 3), which enables the water jet to be supplied in pulses. The micropump is powered by a container of deionized water 23.

Електрическото захранване на ултразвуковия излъчвател 5 има общ потенциал Земя с високоволтовия импулсен генератор 1 и изпълнява ролята на общ анод.The electrical supply of the ultrasonic emitter 5 has a common potential Earth with the high-voltage pulse generator 1 and performs the role of a common anode.

Високоволтовият импулсен генератор 4 създава положителни импулси с амплитуда 30 KV и честота 500 - 1500 kHz, която е регулируема. Разстоянието между високоволтовия импулсен електрод 1 и улавящият електрод 2 (заземен) може да варира, като при проведените експерименти то е било между 500mm и 800mm. Високоволтовият импулсен електрод 1 и съгласуващият блок 6 в настоящия пример са свързани със спилт-трансформатор, което позволява да се настройва точно съотношението на фазите на електрическото и ултразвуковото поле.The high-voltage pulse generator 4 creates positive pulses with an amplitude of 30 KV and a frequency of 500 - 1500 kHz, which is adjustable. The distance between the high voltage pulse electrode 1 and the capture electrode 2 (grounded) can vary, and in the experiments it was between 500mm and 800mm. The high-voltage pulse electrode 1 and the matching unit 6 in the present example are connected by a split-transformer, which allows the phase ratio of the electric and ultrasonic fields to be precisely adjusted.

При така съгласуваното електрическо и ултразвуково поле се създават условия за комбинация от подходящо налягане в микрообем и моментен интензитет на приложеното в газовата среда електрическо поле и се създава начална моментна концентрация на токоносители, пораждаща йонно-електронен ток. Йонизацията на газовата среда до горещ дъгов разряд се избягва чрез прекратяване на електрическото въздействие, което се осъществява чрез управляващия блок 12. Синхронно се прекратява и въздействието на ултразвуковото поле. Средата рекомбинира. Със закъснение, определено от моментната стойност на тока между електродите, започва следващ процес на въздействие и йонизация. Процесът се поддава на устойчиво протичане и се регулира до квазистационарнарност.With such a coordinated electric and ultrasonic field, conditions are created for a combination of appropriate pressure in a microvolume and instantaneous intensity of the electric field applied in the gas medium, and an initial instantaneous concentration of current carriers is created, giving rise to an ion-electron current. The ionization of the gas medium to a hot arc discharge is avoided by terminating the electrical impact, which is carried out through the control unit 12. Simultaneously, the impact of the ultrasonic field is also terminated. The environment recombines. With a delay determined by the instantaneous value of the current between the electrodes, the next process of impact and ionization begins. The process lends itself to steady progress and is regulated to quasi-stationarity.

ПРИЛОЖЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОAPPLICATION OF THE INVENTION

Предвидено е най-често в практиката изобретението да се прилага за пречистване на въздуха на жилищни, офисни и пространства с друго предназначение от органични и механични частици. В най-често предвиденото приложение, се изработва рамка, обхващаща колона на високоволтовия импулсен електрод и срещуположна колона на улавящия електрод, в която рамка са вградени елементите на устройството за приложение на метода. Рамката се разполага в открита среда или в помещение или, например, в подходящ отвор, граничещ с външен въздух, или в отвор между две помещения. Високоволтовият импулсен електрод 1 и улавящият електрод 2 през управляващия блок 12 се свързват със съответно захранване, съгласно посоченото по-горе.It is envisaged that the invention will most often be applied in practice to purify the air of residential, office and other purposed spaces from organic and mechanical particles. In the most commonly envisioned application, a frame is fabricated enclosing a column of the high voltage pulse electrode and an opposite column of the trapping electrode, in which frame the elements of the method application device are embedded. The frame is located in an open environment or in a room or, for example, in a suitable opening bordering the outside air or in an opening between two rooms. The high-voltage pulse electrode 1 and the capture electrode 2 through the control unit 12 are connected to a corresponding power supply, as indicated above.

При включване на устройството, чрез неговите елементи се провежда методът за пречистване на атмосферния въздух, като всички процеси протичат автоматично при действието на устройството. Натрупаните фини частици следва да бъдат отстранени, когато това се налага, по всеки от общоприетите подходи — прахосмукачки, измиване и т.н.When the device is turned on, the atmospheric air purification method is carried out through its elements, and all processes take place automatically during the operation of the device. Accumulated fine particles should be removed when necessary by any of the generally accepted methods of vacuuming, washing, etc.

При проведените експерименти, пояснени по-горе, са постигнати следните характеристики: дължина на двата електрода - 650mm, разстояние между електродите до 800mm. За безопасното функциониране, високоволтовият импулсен електрод 1 и улавящият електрод 2 за предпочитане са разположени в екраниращи канали, например със сечение 100x100mm (непоказани). На практика създаденото устройство за приложение на метода работи като йонизационен канал в обем газова среда — атмосфера. Подходящо е, в зависимост от обема, в който се използват метода за пречистване и устройстовото, да бъдат разположени съответен на обема броя устройства, подредени в равнина с необходимата изчислима дължина. Дистанцията между тях се определя експериментално, така че да гарантира пречистването на определения за това обем.During the experiments explained above, the following characteristics were achieved: length of the two electrodes - 650mm, distance between the electrodes up to 800mm. For safe operation, the high-voltage pulse electrode 1 and the capture electrode 2 are preferably located in shielding channels, for example with a cross-section of 100x100mm (not shown). In practice, the device created for the application of the method works as an ionization channel in a volume of gaseous medium - atmosphere. It is appropriate, depending on the volume in which the purification method and the device are used, to place the number of devices corresponding to the volume, arranged in a plane with the necessary calculable length. The distance between them is determined experimentally so as to guarantee the purification of the volume determined for this.

Електрическата консумация на един канал е около 220 W.The electrical consumption of one channel is about 220 W.

Claims (12)

ПРЕТЕНЦИИ 1. Метод за пречистване на газова среда при атмосферно налягане, включващ създаване на електромагнитно поле между два електрода, единият от които е генериращ, а другият е улавящ електрод, характеризиращ се с това, че между електродите се прилага високоволтово импулсно напрежние с интензитет на полето минимум 250 V/cm и едновременно с него се прилага ултразвуково поле, създаващо несамостоен газов разряд, като при това в газовата среда на разряда се впръсква чрез разпрашаване вода, като интензитетът на електромагнитното поле се поддържа до постигане на желаното пречистване.1. A method for purifying a gaseous environment at atmospheric pressure, comprising creating an electromagnetic field between two electrodes, one of which is a generating electrode and the other is a trapping electrode, characterized in that a high-voltage pulse voltage of field intensity is applied between the electrodes a minimum of 250 V/cm and simultaneously applying an ultrasonic field creating a non-self-contained gas discharge, whereby water is sprayed into the gas medium of the discharge, and the intensity of the electromagnetic field is maintained until the desired purification is achieved. 2. Метод, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че високоволтовото импулсно напрежние е със стойности от 10 до 30 kV.2. Method according to claim 1, characterized in that the high-voltage pulse voltage has values from 10 to 30 kV. 3. Метод, съгласно претенция 1 или 2, характеризиращ се с това, че ултразвуковото поле има честота от порядъка на 1MHz и мощност от 5 до 10 W.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the ultrasonic field has a frequency of the order of 1 MHz and a power of 5 to 10 W. 4. Устройство за реализиране на метода за пречистване на газова среда при атмосферно налягане, включващо генериращ електрод и улавящ електрод, разположени противоположно един на друг, характеризиращо се с това, че генериращият електрод е високоволтов импулсен електрод (1), свързан към високоволтов импулсен генератор (4), а улавящият електрод (2) е заземен и изпълнен от поне един ултразвуков излъчвател (5), свързан през съгласуващ блок (6) към регулируем източник на постоянен ток (7) с изходно стъпало (8) към съгласуващия блок (6), което изходно стъпало (8) е свързано и със задаващ генератор (9), при което високоволтовият импулсен генератор (4) също е свързан през съгласуващия блок (6) със задаващия генератор (9), като към съгласуващия блок (6) са предвидени и успоредно свързани диференциален усилвател (10) и нормиращ усилвател (11), а всички те са свързани към управляващ блок (12).4. A device for implementing the method for purifying a gas environment at atmospheric pressure, including a generating electrode and a trapping electrode located opposite each other, characterized in that the generating electrode is a high-voltage pulse electrode (1) connected to a high-voltage pulse generator (4) and the capture electrode (2) is grounded and filled by at least one ultrasonic emitter (5) connected through a matching unit (6) to an adjustable direct current source (7) with an output stage (8) to the matching unit (6) ), which output stage (8) is also connected to a setting generator (9), where the high-voltage pulse generator (4) is also connected through the matching block (6) to the setting generator (9), and to the matching block (6) are a differential amplifier (10) and a normalizing amplifier (11) are provided and connected in parallel, and all of them are connected to a control unit (12). 5. Устройство, съгласно претенция 4, характеризиращо се с това, че ултразвуковите излъчватели (5) на улавящия електрод (2) са разположени на разстояние един от друг мин. 50mm.5. Device according to claim 4, characterized in that the ultrasonic emitters (5) of the capturing electrode (2) are located at a distance from each other of at least 50 mm. 6. Устройство, съгласно претенция 4 или 5, характеризиращо се с това, че в управляващия блок (12) е предвиден измерващ замърсеността на газовата среда6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the control unit (12) is provided to measure the contamination of the gas medium УРед.REG. 7. Устройство, съгласно една от претенции 4 до 6, характеризиращо се с това, че управляващият блок (12) има дисплей.7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the control unit (12) has a display. 8. Ултразвуков излъчвател, характеризиращ се с това, че включва корпус (13) с отвор (14) с опора (15), в който корпус (13), свързан към опората (15), е разположен пакет от метален отражател на звук (16) с фиксирани към него два цилиндрични пиезокерамични елемента (17) и простиращ се извън корпуса (13) и централно през отвора (14) полувълнов излъчващ концентратор (18), представляващ тръбовиден елемент със стени по хиперболична крива, чийто преден край (19) представлява част от сферична вдлъбната повърхност, в най-вдлъбнатата точка на която се намира отвор на дюза (20), свързан към центрично и надлъжно разположена през целия пакет и през корпуса (13) водоподаваща тръба (21).8. Ultrasonic emitter, characterized in that it includes a housing (13) with an opening (14) with a support (15), in which a housing (13) connected to the support (15) houses a package of metal sound reflector ( 16) with two cylindrical piezoceramic elements (17) fixed to it and extending outside the housing (13) and centrally through the hole (14) a half-wave radiating concentrator (18), being a tubular element with walls on a hyperbolic curve, the front end of which (19) is a part of a spherical concave surface, in the most concave point of which there is a nozzle opening (20), connected to a water supply pipe (21) located centrally and longitudinally throughout the package and through the housing (13). 9. Ултразвуков излъчвател, съгласно претенция 8, характеризиращ се с това, че сферичната вдлъбната повърхност на предния край (19) на полувълновия излъчващ концентратор (18) е с радиус (R) 500mm до 1000mm.9. Ultrasonic emitter according to claim 8, characterized in that the spherical concave surface of the front end (19) of the half-wave emitting concentrator (18) has a radius (R) of 500mm to 1000mm. 10. Ултразвуков излъчвател, съгласно една от претенции 8 или 9, характеризиращ се с това, че металният отражател на звук 16 и полувълновият излъчващ концентратор 18 са изработени от материал с нисък коефициент на линейно температурно разширение при 20°С а = (9-10).10-6/К.10. Ultrasonic emitter according to one of claims 8 or 9, characterized in that the metal sound reflector 16 and the half-wave emitting concentrator 18 are made of a material with a low coefficient of linear temperature expansion at 20°C a = (9-10 ).10 -6 /K. 11. Ултразвуков излъчвател, съгласно претенция 10, характеризиращ се с това, че материалът, от който са изработени металният отражател на звук 16 и полувълновият излъчващ концентратор 18, е ковар.11. An ultrasonic emitter according to claim 10, characterized in that the material from which the metal sound reflector 16 and the half-wave emitting concentrator 18 are made is metal. 12. Ултразвуков излъчвател, съгласно претенция 10, характеризиращ се с това, че материалът, от който са изработени металният отражател на звук 16 и полувълновият излъчващ концентратор 18, е титанов а лой.12. Ultrasonic emitter, according to claim 10, characterized in that the material from which the metal sound reflector 16 and the half-wave emitting concentrator 18 are made is titanium alloy.
BG113506A 2022-03-21 2022-03-21 Method for purification of gasesous environments at atmospheric pressure, device for implementation of the method and ultrasonic emitter BG113506A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG113506A BG113506A (en) 2022-03-21 2022-03-21 Method for purification of gasesous environments at atmospheric pressure, device for implementation of the method and ultrasonic emitter
PCT/BG2023/000003 WO2023178392A1 (en) 2022-03-21 2023-02-20 Method for purification of gas medium under atmospheric pressure, device for implementation of the method and ultrasonic emitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG113506A BG113506A (en) 2022-03-21 2022-03-21 Method for purification of gasesous environments at atmospheric pressure, device for implementation of the method and ultrasonic emitter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BG113506A true BG113506A (en) 2023-09-29

Family

ID=88099414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG113506A BG113506A (en) 2022-03-21 2022-03-21 Method for purification of gasesous environments at atmospheric pressure, device for implementation of the method and ultrasonic emitter

Country Status (2)

Country Link
BG (1) BG113506A (en)
WO (1) WO2023178392A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3976448A (en) * 1972-04-20 1976-08-24 Lin Eng Corporation Electrostatic and sonic gas processing apparatus
RU2083293C1 (en) * 1994-11-01 1997-07-10 Дмитрий Дмитриевич Медведев Method of cleaning of waste, flue and fuel gases from gaseous impurities by means of impulsing corona discharge
RU64274U1 (en) * 2007-02-02 2007-06-27 Дмитрий Павлович Фролов DEVICE FOR LOW-FREQUENCY ACOUSTIC INFLUENCE ON THE PERFORATION ZONE AND OIL LAYER IN THE BOTTOM-HOLE ZONE
RU175916U1 (en) * 2017-02-27 2017-12-22 Артем Анатольевич Миронов DEVICE FOR CLEANING AND PREVENTION OF SEDIMENTS
RU2733395C1 (en) * 2020-06-19 2020-10-01 Александр Залманович Понизовский Electrophysical device for cleaning gases from environmentally harmful impurities, air disinfection and sterilization

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023178392A1 (en) 2023-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4232355A (en) Ionization voltage source
KR101433955B1 (en) Apparatus for air purification and disinfection
Mangolini et al. Radial structure of a low-frequency atmospheric-pressure glow discharge in helium
TWI460017B (en) Separating contaminants from gas ions in corona discharge ionizing bars
RU2737111C1 (en) Bipolar ioniser for air cleaning and diffuser for bipolar ioniser
KR20070119072A (en) Apparatus and process for generating, accelerating and propagating beams of electrons and plasma
JP2007512942A (en) Aerosol charge modification device
US8268253B2 (en) Air purifier
KR20170040654A (en) Hybrid dielectric barrier discharge electrode using surface discharge and volume discharge
US4038165A (en) Corona reaction method
BG113506A (en) Method for purification of gasesous environments at atmospheric pressure, device for implementation of the method and ultrasonic emitter
CN113175721A (en) Plasma humidifier
RU2113538C1 (en) Method of pulse-periodic ion and plasma treatment of product and device for its realization
EP0044361A1 (en) Electrostatic precipitator comprising a discharge electrode structure
CN112543543A (en) Plasma discharge device
KR100420129B1 (en) Plasma surface treatment apparatus using multiple electrodes array
Huiskamp et al. Ozone generation with a flexible solid-state Marx generator
KR20170050121A (en) dielectric barrier discharge electrode using side surface discharge
RU2748931C1 (en) Device for disinfection of hands, surfaces of objects and air
RU2733395C1 (en) Electrophysical device for cleaning gases from environmentally harmful impurities, air disinfection and sterilization
CN106851955A (en) A kind of device and method of generation large volume homogenous atmospheric-pressure discharge
KR101492791B1 (en) Ionizer with corona discharging and soft X-ray radiating function
RU2486719C1 (en) Gas cleaning, destruction and conversion method
RU2555659C2 (en) Air ozoniser
JPS632884B2 (en)