CN2161004Y - 电极位移式脉冲电晕发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电极位移式脉冲电晕发 生器，它不需要施加高压脉冲电源，采用机械运动的 方法，使异电极间的距离发生连续而有一定规律地变 化，施加高压直流电源即可产生脉冲电晕发电效应， 并在结构上形成了动态的电晕放电区和动态的离子 或电子扩散区，其壳体内壁上的“U”形槽结构，具有 积累电荷和控制已收集物质的二次飞扬或溅出的作 用。该脉冲电晕发生器结构简单、体积小、造价低、净 化效率高、使用寿命长、用途广泛。

Description

本实用新型涉及一种电晕脉冲发生器，特别是电极位移式脉冲电晕发生器，在无须施加高压脉冲电源的条件下，采用机械运动的方法，使静电场中的异电极间的位置发生连续而有一定规律地移动，进而产生脉冲电晕放电效应，该脉冲电晕发生器可广泛应用于气体物质的净化或提纯，也可以应用于液体物质的溶质分离。

现有的静电技术中的脉冲电晕放电效应，须从施加高压脉冲电源的异电极间获得到，其特点如下：

1.结构复杂 从高压直流电源中获得高压脉冲电压时，须设计和安装高压脉冲电压发生器，从而导致了电源设备的电路增加、电器元件增多和结构的复杂，同时也增加了生产成本和使用时操作及维护工作量；

2.元器件昂贵 高压脉冲发生器所需的元器件，大都须耐数万伏乃至十万伏左右的电压，这些耐高压的电器元件一般都生产困难，而成品的价格比较昂贵，这必然增加了设备的成本和造价；

3.使用寿命有限 高压脉冲发生器中的元器件，其有效工作时间都是有限的，受内在因素的制约和外部原因的影响，不可避免地发生故障、损坏或工作参数变异，从而限制了其使用寿命。

现有的中国实用新型专利90205383，3号的“传动式静电除尘器”、91213148，9号的“旋转式静电气体净化设备”和美国专利“ROTATING DISK ELE－CTROSTATIC PRECIPITATOR WITH－REM OVABLE UNIFORM FLOWDUCT”（Paten Number 4，539，022／Date of pate ntsep3，1985）虽然提出了几种转动式的电极结构，但与本实用新型的原理和结构都不相同，都不能在无脉冲电源供给时产生脉冲电晕放电效应，也不具备本实用新型的其它特征，仍然属于异电极间等距离的无脉冲电晕放电范畴。

本实用新型的目的是提供一种无须施加高压脉冲电源的脉冲电晕发生器，采用机械运动的方法，使静电场中的异电极间的距离发生连续而有一定规律地变化，进而在异电极间产生了具有一定脉冲周期、脉冲宽度和脉冲幅度的脉冲电晕放电效应，该脉冲电晕发生器的结构简单、体积小、造价低、净化效率高、使用寿命长和应用范围广泛。

本实用新型的电极位移式脉冲电晕发生器的主要设计方案如下所述：

设施加高压直流电源一个极性的电压的电极为收集极，收集极由一定数量的导电金属线、金属管或金属带所构成；施加高压直流电源另一个相反极性电压的电极为电晕电极，电晕电极由一定数量的固定在一个导电金属构成的园柱形和园锥形组合形的壳体内，收集极以一定的排列形式排列在电晕电极和壳体之间，并以一定的速度连续而有一定规律地移动位置，使电晕电极与收集极间的距离发生连续而有一定规律地变化，进而产脉冲电晕放电效应，该脉冲电晕发生器的主要设计方案如下所具体阐述：

如图5所示的电极移式脉冲电晕发生器的原理结构剖面示意图中，一个园柱形导电金属壳体（7）内，A、B、C、D点表示一定数量的收集极（5）在以壳体（7）的园心O点为园心，以距离园心O点一定距离的AO为半径的外园园周上的排列位置，彼此距离相待等，并以园心O点为轴心，以外园园周为轨迹而同步移动；E、F、G、H点表示一定数量的电晕电极（6）在以壳体（7）的园心O点为园心，以小于外园半径AO的EO为半径的内园园周上排列位置，并彼此距离相等地固定在该位置上。设计上，收集极（5）位置移动至与电晕电极（6）距离最近时，两极间即发生电晕放电，异电极间发生电晕放电的距离称为电晕放电效距离，用字母Re表示，Re在数值上等于外园半径和内园半径的差，即Re＝AE＝AO－EO，当一定数量的收集极（5）连续而同步地移动位置时，电晕放电的次数可用下式表达：

Ne＝mXY（次） （式1）

式中：Ne－电晕放电次数（次）；

m－收集极转动周数（周）；

X－电晕电极数量（个或条）；

Y－收集极数量（个或条）。

设计上，当收集极（5）移动至距离两个相邻的电晕电极（6）距离相等时，从A点移至A’位置，A’E＝A’F>Re时，异电极间电晕放电截止，异电极间电晕放电截止的距离称为电晕放电截止距离，用字母Ro表示，Ro的数学表达式为：

$\mathrm{Ro}=\sqrt{{\mathrm{Re}}^2+2\mathrm{AO}\·\mathrm{EO}(1-\cos \mathrm{\θ})}$ （式2）

式中：AO－收集极动轨迹的外园半径；

AE－电晕电极排列的内园半径；

θ－电晕放电截止角角度，即收集极（5）从电晕放电位置移至电晕放电截止位置时的轨迹所对应的园心角。

电晕放电截止所发生的次数No，可用下式表达：

No＝mXY （次） （式3）

在一定数量的收集极（5）的连续而同步地移动位置过程中，No次地发生电晕放电，No次地发生电晕放电截止现象，由此而形成了脉冲电晕放电效应，脉冲电晕的脉冲周期可用下式表达：

T＝1／VXY·10³（毫秒） （式4）

式中：T－脉冲电晕放电的脉冲周期（毫秒）；

V－收集极的转数（周／秒）

脉冲电晕放电的脉冲宽度由T、θ、Re和Ro参数而选择，脉冲电晕的脉冲幅度等同于脉冲电晕放电的电流值。该脉冲电晕冲发生器若需产生负脉冲电晕放电效应时，电晕电极（6）即施加高压直流电源的负极性电压；若需产生正脉冲电晕放电效应时，电晕电极（6）即施加高压直流电源的正极性电压；收集极（5）、壳体（7）和金属带（19）均连接与上述电源极性相反的电压，并接地构成零电位与电晕电极（6）的高电位构成脉冲电晕电场。

本实用新型的脉冲电晕发生器的主要结构如下所述：

该脉冲电晕发生器主要是由电晕电极（6）、收集极（5）、壳体（7）、金属带（19）和附属部分所组成。在壳体（7）内电晕电极（6）与收集极（5）之间距离的变化，形成了动态的脉冲电晕电场放电区，收集极（5）与壳体（7）其间形成了动态的离子或电子的扩散区；该脉冲电晕发生器用于气体或液体物质净化时，动态的脉冲电晕放电区内，由于电晕电极（6）表面的高电场强度，使其周围物质的电离而产生大量的电子或离子，与被净化的物质微粒碰撞，并附着其上，使微粒荷电而向收集极（5）移动，进而被接地的零电位电极吸附收集，因而构成了被净化物质的脉冲电晕电场荷电区；在收集极（5）与壳体（7）间，电场强度急剧下降，已构不成脉冲电晕放电电场，但脉冲电晕放电电场区内产生的大量离子或电子进入这一区内，使这一区内的被净化的物质继续荷电，并移向零电位电极而被收集，因此构成了被净化物质的脉冲电晕扩散荷电区。在壳体（7）内壁上排列的一定数量的导电金属带（19），彼此平行，宽度一致，相邻的两条金属带（19）与壳体（7）的内壁弧面间，形成了“U”形槽的结构，该“U”形槽起到了积累电荷和控制槽内已收集物质的二次飞扬或溅出的作用。

本实用新型的脉冲电晕发生器具有以下特点和优点：

1.结构简单 该脉冲电晕发生器不需要施加高压脉冲电源，不需要碳刷和液体金属等高压直流电源连接电极的结构，也不需要“管－线”式固定电极结构的多管、多线和多附件组合结构，在脉冲电晕电场中，只有可位移的收集极和固定位置的电晕电极，结构简单零件少，避免了现有固定电极的脉冲电晕发生器和静电净化设备结构复杂的缺点；

2.体积小 该脉冲电晕发生器的结构简单、净化效率高、体积与现有的固定电极主式脉冲电晕发生器和静电净化设备相比较，可减少体积数倍至十数倍；

3.造价低 该脉冲电晕发生器由于结构简单、体积小、耗费钢材少，不需要价格昂贵的高压脉冲电源，生产成本低、造价低，避免了现有的脉冲电晕发生器造价高的缺点；

4.净化效率高 该脉冲电晕发生器用于气体或液体物质净化时，除了与现有的脉冲电晕发生器有相同的功效外，还在以下几个方面提高了净化效率：

①动态式的双区结构，可提高净化效率。该脉冲电晕发生器的收集极与电晕电极间形成了动态式脉冲电晕放电区，构成了颗粒物质的电场荷电区，收集极与“U”形槽之间形成地支柱式离子或电子的扩散区，构成了颗粒物质的扩散荷电区，电场荷电和扩散荷电的功能兼备，可以提高其净化率；

②“U”形槽的作用，可以提高净化效率。该脉冲电晕发生器设置的“U”形槽，即可以起到吸附和收集荷电物质的作用，又可以控制已收集的颗粒物质二次飞扬或溅出，由此可以提高净化效率；

③离心力的作用，可以提高净化效率。该脉冲电晕发生器的位移电极，在旋转运动时，可以产生离心力，对被净化的物质起到离心分离和离心沉降的作用，由此可以提高净化效率；

④旋转荷电方法，可以提高净化效率。该脉冲电晕发生器的位移电极的旋转运动，使被净化的气体或液体也旋转流动，气体或液体中的污染物颗粒或需收集的物质颗粒，在旋转中充分荷电而被零电位电极所吸附收集，与固定电极的电晕放电发生器相比，可以缩短直线流动距离一定倍数，即旋转式荷电的方法，可以在较短的直线距离内实施净化作用，有利于净化效率的提高。

5.用途范围广泛 该脉冲电晕发生器可广泛应用于气体物质的净化或提纯，也可以用于液体物质的溶质分离、净化或提纯。应用时，可选用正脉冲电晕放电效应的设备，也可选用负脉冲电晕放电的设备，具体参数可根据具体要求设计。

实理本实用新型的最佳实施方案如下图所示：

图1为本实用新型的立式结构剖面主视图；

图2为本实用新型和立式结构A－A断面的俯视图；

图3为本实用新型的卧式结构剖面主视图；

图4为本实用新型的卧式结构的B－B断面俯视图；

图5为本实用新型的电极截面位置的原理示意图。

在上述实施例图中，1主轴、2上盖、3上园环、4输出孔、5收集极、6电晕电极、7壳体、8下绝缘支架、9固定轴、10下滑环、11下支架、12下固定支架、13壳体锥部、14电缆线、15排污孔、16接地线、17下园环、18输入孔、19金属带、20上绝缘支架、21上滑环、22上支架、23上齿轮、24下齿轮、25螺旋式收集极，26电机轴。

如图1和图2所示的本实用新型的立式结构实施例，电晕电极（6）、收集极（5）、壳体（7）和金属带（19）等都以纵向形式排列而形成立式结构的电极位移式脉冲电晕发生器。一个导电金属的园柱与园锥的复合形壳体（7）内，一定数量的导电金属线、金属管或金属带所构成的电晕电极（6），彼此距离相等、互相平行并分别与壳体（7）的轴心线距离相等地排列，电晕电极（6）的上端分别于上绝缘支架（20）连接，上绝缘支架（20）分别连结在一个上滑环（21）上，上滑环（21）由主轴（1）滑动连接而固定位置，电晕电极（6）的下端，分别连接下绝缘支架（8），下绝缘支架（8）分别连接固定轴（9），固定轴（9）由下固定支架（12）连接，下固定支架（12）固定连接在壳体锥部（13）上，从而使电晕电极（6）与其他部件相绝缘地固定在壳体（7）轴心线周围的一定位置上，施加高压直流电源的电缆线（15），从壳体锥部（13）的一定位置处穿入壳体（7）内，经固定轴（9）内径孔而连接一定数量的电晕电极（6）；一定数量的导电金属线、金属管或金属带所构成的收集极（5）的上端分别与导电金属的上园环（3）相连接，上支架（22）分别固定在由电机驱动旋转的导电金属主轴（1）上，主轴（1）与导金属的上盖（2）滑动配合连接，收集极（5）的下端分别连接在导金属的下园环（17）上，下园环（17）与导电金属的下支架（11）相支撑连接，下支架（11）连接在导电金属的下滑环（10）上，下滑环（10）在固定轴（9）上滑动（10）在固定轴（9）上滑动配合连接。主轴（1）转动时，带动上支架（22），上园环（3）、收集极（5）、下园环（17）、下支架（11）和滑环（10）同时转动，使一定数量的收集极（5）与一定数量的电晕电极（6）间的距离发生连续而有一定规律地变化；收集极（5）和连接收集极（5）的部件都为金属导体，都与壳体（7）上的接地线（16）相导通，连接高压直流电源的一个极，并接地构成零电位；在壳体（7）的内壁上，纵向排列着一定数量的金属带（19），金属（19）互相距离相等、宽度一致，与收集极（5）保持一定距离，相邻的两条金属带（19）与壳体（7）的内壁形成了纵向排列的“U”形槽结构；壳体（7）的下部设的气体或液体物质的输入孔（18），壳体（7）的上部设有气体或液体物质净化后的输出孔（4），壳体锥部（13）的底部设有排污孔（15）。

图3和图4为本实用新型的卧式结构的实施例，该脉冲电晕发生器的电晕电极（6）、收集极（5）和壳体（7）均为横向排列形式，与图1和图2所示的立式结构实施例所不同的是：一个导电金属的壳体（7）为横向排列的园柱形，其输入孔（18）和输出孔（4）均为园柱形壳体（7）的两个相同直径的端口，壳体（7）的锥部设在壳体（7）中部，壳体锥部（13）的底部设排污孔（15）；驱动收集极（6）转动的主轴（1），由转向90°的上齿轮（23）和下齿轮（24）传动，上齿轮（23）由电机轴（26）驱动，电机轴（26）与主轴（1）的转角为90°，电机轴（26）由壳体（7）外滑动配合穿入壳体（7）内；一定数量的收集极（5）上，螺旋形排列着导电的金属线、金属管或金属带所构成的螺旋式收集极（25）；壳体（7）内壁上一定数量的导电的金属带（19），在壳体（7）的内壁周上排列，彼此距离相等，宽度一致，与收集极（5）保持一定距离，相邻的金属带（19）间与壳体（7）的内壁形成了环式半环式的“U”形槽结构。其他结构与图1和图2中的立式结构电极位移式脉冲电晕发生器相同。

Claims (3)

1、一种电极位移式脉冲电晕发生器，其特征在于该脉冲电晕发生器的电晕电极为一定数量的导电金属线、金属管或金属带所组成，并分别连接高压直流电源的正极或负极；收集极为一定数量的导电金属线、金属管或金属带所组成，分别连接高压直流电源的负极或正极，并接地为零电位；电晕电极以一定的排列形式而固定位置，收集极以一定的排列式而同步移动位置，使两极间的距离发生连续而有一定规律地变化，进而形成脉冲电晕放电效应。

2、如权利要求1所述的电极位移式脉冲电晕发生器，是由电晕电极（6）、收集极（5）和壳体（7）构成，其特征在于电晕电极（6）和收集极（5）均为纵向排列，并置于一个圆柱与圆锥形复合形的金属壳体（7）内，壳体（7）为整体的立式结构；一定数量的导电金属线、金属管或金属带所构成的电晕电极（6）、彼此距离相等，互相平行，分别位于壳体（7）的轴心线一定的相等距离而排列，电晕电极（6）的上端分别由上缘支架（20）连接，上绝缘支架（20）分别连接在一个上滑环（21）上，上滑环（21）与主轴（1）滑动连接而固定位置，电晕电极（6）的下端分别连接下绝缘支架（8），下绝缘支架（8）分别连接固定轴（9），固定轴（9）与下固定支架（12）连接，下固定支架（12）固定连接在壳体锥部（13）上；一定数量的导电金属线、金属管或金属带所构成的收集极（5），在电晕电极（6）和壳体（7）间的一定位置中排列，收集极（5）的上端分别等距离地连接在导电的金属上园环（3）上，上园环（3）由导电的金属上支架（22）支撑直接，上支架（22）分别固定在由电机驱动旋转的导电金属主轴（1）上，主轴（1）由导电金属的上盖（2）滑动配合连接，收集极（5）的下端分别连接在导电金属的下园环（17）上，下园环（17）由导电金属的下支架（11）相支撑连接，下支架（11）连接在导电金属的下滑环（10）上，下滑环（10）与可在固定轴（9）上滑动配合连接，主轴（1）旋转时，带动上支架（22）和下支架（11）、上园环（3）和下园环（17）和收集极（5）旋转移动位置；收集极（5）经过导电的金属的上园环（3）、上支架（22）、主轴（1）与上盖（2）、壳体（7）、金属带（19）及接地线（16）连通；构成接地一定数量的导电金属带（19），金属带（19）互相距离相等，宽度一致，与收集极（5）保持一定距离，相邻的两条金属带（19）与壳体（7）的内壁形成了纵向排列的“U”形槽结构；在壳体（7）的下部设被净化的气体或液体物质的输入孔（18），在壳体（7）的上部设有已净化的气体或液体物质的输出孔（4），在壳体锥部（13）的底部设排污孔（15）；施加高压直流电源的一个极性的电压经电缆线（14），由壳体锥部（13）的一定位置处穿入壳体（7）内，并通过固定轴（9）的内径孔而分别连接一定数量的电晕电极（6），另个极性的电压与接地线（19）连通。

3、如权利要求2所述的电极位移式脉冲电晕发生器，也可为卧式结构，其特征在于电晕电级（6）、收集极（5）和壳体（7）为横向排列形式，壳体锥部（13）设在壳体（7）中部，底端设不排污孔（15），输入孔（18）和输出孔（4）分别为壳体（7）圆柱形部分的两端；驱动收集极（6）转动的主轴（1）由转向90°齿轮（23）和下齿轮（24）传动，上齿轮（23）由电机轴（26）驱动，主轴（1）和电机轴（26）的转发角为90°，电机轴（26）由壳体（7）外通入壳体（7）内；一定数量的横向排列的收集极（5）上，螺旋形排列着导电的金属线、金属管或金属带所构成的螺旋形收集极（25）；壳体（7）内壁上，在壳体（7）内壁的园周上排列着一定数量的距离相等，宽度一致的导电金属带（19），相邻的两条金属带（19）与壳体（7）内壁形成了环式或半环结构的“U”形槽。

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