CZ20013844A3 - Reaktor korónového výboje - Google Patents

Description

Reaktor korónového výboje

Oblast techniky

Vynález se týká reaktorů na zpracování materiálů v plynné fázi nebo unášených plynnou fází, pomocí korónových výbojů.

Dosavadní stav techniky

Značné úsilí bylo vynaloženo na vývoj technik k provádění procesů v plynné fázi, za použití látek, které byly aktivovány pomocí korónových výbojů. Korónové výboje nastávají v plynných médiích, když lokalizované elektrické pole v okolí tělesa překročí elektrické průrazné napětí plynných médií. Některé stávající reaktory korónového výboje sestávají s komory, mající vstup a výstup pro plynná média, axiální vnitřní elektrodu a válcovou vnější elektrodu, obklopující vnitřní elektrodu. Elektrický výboj v takových reaktorech sestává z trsových výbojů vystupujících z vnitřní elektrody směrem k vnější elektrodě. Pro účinné zpracování plynných médií, procházejícího reaktorem, je nutné vytvořit co nejvíce korónových trsových výbojů, protože jakýkoliv prostor, který neobsahuje takové trsové výboje, je mrtvý prostor, pokud jde o zpracování plynného média.

V jednom typu známého reaktoru korónového výboje má centrální elektroda tvar drátu. Avšak rychlý pokles elektrického pole v centrální drátové elektrodě typu reaktoru korónového výboje znamená, že rozdělování trsových výbojů je velice citlivé na polohu drátu. Tento jev omezuje účinnost, s níž mohou být zpracována plynná média procházející reaktorem.

• · · ·

-2Stávající reaktory korónového výboje a s drátovou elektrodou mají průměry o několika centimetrech a délky o několika desítkách centimetrů. Ke zpracování rozumných objemů plynu se vyžadují vysoké rychlosti průtoku, které zase mají sklon ke zvyšování mechanické nestability centrální elektrody, z důvodu aerodynamických účinků, a rovněž vedou ke krátkým dobám prodlení zpracovaných médií v komoře reaktoru. Proto jsou stávající reaktory korónového výboje podstatně omezeny ve své účinnosti.

Ostatní reaktory korónového výboje, viz například dřívější patent přihlašovatele GB 2 282 738, patenty US 5, 041, 145, US 5,268,151 nebo US 4,966,666, používají centrální elektrody, které mají větší průměr. Mezi jiným to snižuje gradient elektrického pole v oblasti centrální elektrody při stejném napětí, ale stále zůstává omezení v odstupu mezi vnitřní a vnější elektrodou, jestliže má být udržen účinný korónový výboj. Pouhé zvětšení délky reaktorů korónového výboje nepřináší odpověď na tento problém, protože odpor průtoku plynu se stává nadměrný. Reaktory korónového výboje také pracují pulsním způsobem, a čas spotřebovaný pro budící puls pro překonání délky centrální elektrody, vytváří další faktor, který omezuje délku reaktoru korónového výboje.

Přihláška vynálezu GB 2 008 369A obsahuje ozónový generátor, který obsahuje několik paralelních elektrických vybíjecích komor, kde každá má centrální drátovou elektrodu. Dráty jsou podepřeny na svých koncích dvěma mřížovými konstrukcemi, kde k jedné z nich je připojen společný napájecí drát, k němuž je při provozu přiváděno stejnosměrné napětí.

9· · ♦ · ·· ··

··· ···· ·· « ·· ····

-3Protože je toto zařízení provozováno v režimu stejnosměrného proudu, nemohou být předpokládány žádné účinky rozdělování střídavého proudu.

Patent GB 1 589 394 obsahuje ozónový generátor, který obsahuje několik paralelních komor s korónovým výbojem, jediný přívod energie, která může vytvářet pulsní stejnosměrný proud, střídavý proud nebo jejich směs, používá se napětí, ale nebyl učiněn žádný pokus o vyrovnání rozdělování energie, přiváděné do vybíjecích komor, ať jde o velikost nebo čas.

Patent US 4,495,043 obsahuje ozonizátor, v němž je uspořádáno několik komor, vytvářejících ozón, které jsou spojeny do jediného pulsního přívodu střídavého proudu. I když nejsou komory vytvářející ozón provozovány současně nebo plynule, ale, jsou provozovány sekvenčně v pulsním režimu střídavého proudu, trvání každého pulsu souvisí s dobou průchodu pulsu plynu, vytvářejícího ozón, příslušnou komorou vytvářející ozón, a intervaly mezi pulsy přiváděné do dané komory vytvářející ozón, jsou takové, že ozón vytvářený jedním energetickým pulsem, je odveden z komory, dříve než je přiveden další energetický puls do komory vytvářející ozón.

Tento patent se týká hlavně konstrukce přívodu energie. Otázka elektrického poměru mezi komorami vytvářejících ozón není vůbec řešena.

Patent US 5,009,858 obsahuje ozonizátor, v němž se vytváří ozón tichým elektrickým výbojem v několika komorách provozovaných paralelně od společného přívodu energie. Elektrický poměr mezi jednou a druhou komorou vytvářejících ozón není vůbec uveden, ale bylo by zřejmé, že komory vytvářející ozón jsou provozovány v plynulém režimu střídavého proudu.

9 t 9 ♦ 9 9

-4Spis WO 99/15267 obsahuje reaktor korónového výboje na zpracování plynného média. Plynné médium se přivádí prostřednictvím vstupních a výstupních přetlakových komor skrze několik komor reaktoru. Každá komora reaktoru má vnitřní axiální elektrodu, a je vytvořena jako podélný kanál s kruhovým průřezem pro průchod plyn, skrze sestavu elektrod, která je tak opatřena pro každou komoru reaktoru vnější elektrodou, která je koncentrická se svou vnitřní elektrodou. Pulsní elektrická energie se přivádí současně nebo sekvenčně k vnitřním elektrodám každé komory reaktoru. Není zde však uvedeno nic, co se týká vyrovnávání průtoku plynného média skrze komory reaktoru.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit zdokonalenou formu reaktoru korónového výboje k použití při zpracování plynných médií pomocí elektricky aktivovaných látek.

Výraz, „plynné médium, zahrnuje případ, kdy jedna nebo více složek tohoto média je ve formě aerosolu, nebo je to jemně rozdělená pevná látka, unášená plynnou fází.

Podle vynálezu je vytvořen modulární reaktor korónového výboje na zpracování plynných médií, obsahující vstupní kanálek a výstupní kanálek, řadu vertikálně upevněných komor reaktoru korónového výboje, výstupním kanálkem, reaktor korónového umístěných mezi vstupním kanálkem a přičemž jsou s nimi spojeny, kde každý výboje má vnější válcovou elektrodovou konstrukci a vnitřní axiální elektrodovou konstrukci, vysokonapěťový pulsní přívod energie, umístěný v těsném spojeném vyrovnání do svislé polohy s vnitřní elektrodou komory reaktoru a připojený přímo k ní, přičemž každý vysokonapěťový pulsní přívod energie je upraven k vytváření napěťových pulsů o • · · • · · · ······· · · • · · · · · · · ··· ···· ·· · ······

-5dostatečné velikosti k vybuzení korónového výboje v plynném médiu, zpracovávaného při průchodu připojenou komorou reaktoru, prostředek pro vyrovnávání průtoku zpracovávaného plynného média komorou reaktoru, nízkonapěťový přívod energie připojený ke každému vysokonapěťovému pulsnímu přívodu energie, a řídící jednotku upravenou k řízení činnosti nízkonapěťového přívodu energie, tak aby vysokonapěťové pulsní přívody energie přivedly vysokonapěťové pulsy do komor reaktoru korónového výboje s předem stanoveným časovým poměrem.

Ve speciálním provedení vynálezu jsou reaktory uspořádány do skupin dvou reaktorů do sérií mezi vstupní a výstupním kanálkem, přičemž prostředek pro vyrovnání průtoku zpracovávaného plynného média komorami reaktoru obsahuje regulátor průtoku, umístěný mezi komorami reaktoru každé dvojice komor reaktoru.

Jednoduchým typem regulátoru průtoku je kalibrovaná clona

Reaktory korónového výboje jsou zařízení s elektromagnetickým hlukem, přičemž alespoň komory reaktoru korónového výboje jsou přednostně opatřeny elektromagnetickým stíněním.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude nyní popsán pomocí příkladů s odkazem na doprovodný výkres, kde na obr. 1 je ve schematickém perspektivním pohledu znázorněno provedení vynálezu, na obr. 2 je provedení podle obr. 1 znázorněno v nárysu a na obr. 3 je v podélném řezu znázorněna komora reaktoru korónového výboje, obsažená v provedení podle obr. 1.

~6Příklady provedení vynálezu

Podle obr. 1 a 2 výkresu sestává modulární reaktor _1 korónového výboje ze vstupního kanálku 2 a výstupního kanálku _3. Mezi vstupním kanálkem 2_ a výstupním kanálkem _3 jsou umístěny komory 4. reaktoru s korónovým výbojem (které budou dále popsány), uspořádané do pěti skupin dvojic komor 4 reaktoru, do sérií mezi vstupním kanálkem 2 a výstupním kanálkem 3. Každá komora 4 reaktoru ve dvojici je délkově spojena potrubím 5, které je ukončeno spojovací přírubou _6. Mezi spojovacími přírubami 6 je sendvičovitě uspořádána clona 7_ (děrovaná destička), která také působí jako ploché těsnění mezi spojovacími přírubami 6. Díry ve cloně 7 jsou uspořádány při počáteční montáži reaktoru 1, k vyrovnání průtoku plynného média, které má být zpracováváno v reaktoru 1^, komorami 4. reaktoru. Pokud je to vyžadováno, mohou být clony f nahrazeny nastavitelnými ventily, jako jsou uzavírací šoupátka, čímž je dána schopnost monitorování rychlosti průtoku plynu každou dvojicí komor 4_ reaktoru nebo zpracovatelské účinnosti komor 4 reaktoru a měnění rychlosti průtoku komorami 4 reaktoru, pro optimalizování zpracování plynného média reaktorem 1_, jako celkem. Pod každou komorou 4 reaktoru je namontován vysokonapěťový pulsní přívod energie, který je přímo připojen k rozšíření 9 centrální elektrody každé komory 4 reaktoru. Spojovací rozšíření 9 mezi komorami 4 reaktoru a vysokonapěťovými pulsními přívody j3 energie prochází vstupním kanálkem 2, respektive výstupním kanálkem 3, v izolačních objímkách, které jsou přidržovány ve své poloze ve vstupním kanálku 2, respektive výstupním kanálku 3, těsnícími kroužky 10. Komory 4 reaktoru a vysokonapěťové pulsní přívody _8 energie jsou uzavřeny v kovovém stínítku 11, pro minimalizování emisí elektromagnetického hluku z reaktoru 1, při jeho provozu. V popsaném provedení vynálezu jsou těmito kovovými stínítky 11 ·♦ · • · · • · · · ··· 9 9 9 9 • 9 9 · · · 9 9 9

9999 9999 9 9 9 9 • 9 9 9 9 9 9 9

999 9999 99 9 99 9999

-Ίkovové fólie ve tvaru kosočtverce, které jsou upevněny na rámu 12 a jsou utěsněny.

Vysokonapěťové pulsní přívody J3 energie jsou připojeny k řídící jednotce 13, která je uspořádána pro přivádění aktivačních pulsů od nízkonapěťového přívodu energie k vysokonapěťovým pulsním přívodům .8 energie, tak aby vysokonapěťové pulsní přívody energie přivedly vysokonapěťové pulsy prostřednictvím spojovacích rozšíření 9 do centrálních elektrod komor _4 reaktoru s předem stanoveným časovým poměrem (obvykle současně).

Podle obr. 3 výkresu sestává každá komora 4 reaktoru z vnějšího válcovitého pláště 301, v němž je uspořádána axiální centrální elektrodová sestava 302 a koaxiální vnější elektrodová sestava 303. Plášť 301 komory 4_ reaktoru má horní přírubu 304, respektive dolní přírubu 305. Horní příruba 304 se používá k připojení komory 4 reaktoru, ve spojení s přírubou 306, k potrubí 5, spojujícímu každou dvojici komor 4 reaktoru. Dolní příruba 305 se používá k připojení komory 4_ reaktoru k přírubě 307, pomocí níž může být komora 4 reaktoru namontována na jakýkoliv z vhodných kanálků 2 nebo _3. Mezi přírubami 304, 306 a 305, 307 je umístěna horní podpěra 308, respektive dolní podpěra 309, centrální elektrody.

Dolní podpěra 309, centrální elektrody také slouží k umístění vnější elektrodové sestavy 303. V horní podpěře 308 a dolní podpěře 309 jsou vytvořeny otvory 310 k usměrňování průtoku, přičemž tyto podpěry jsou vyrobeny z materiálu, který je jak izolační, tak dostatečně deformovatelný, aby také působily jako plochá těsnění mezi příslušnými dvojicemi přírub 304, 306 a 305, 307. Vhodným materiálem pro elektrodové podpěry 308 a 309 k použití při teplotě plynu přibližně 300 °C je polytetrafluorethylen nebo-li teflon.

44

Β · · ·

Β 4 4

Β 4 4

Β 4 ·

44 4 4

-8Vnitřní elektrodová sestava 302 sestává z trubice 311, vyrobené ze slitiny, známé jako „HASTELLOY C, na níž je namontován sloupec kotoučů 312, délkově oddělených trubkami 313, kde oba uvedené výrobky jsou vyrobeny také ze slitiny „HASTELLOY C. Kotouče 312 mají průměr větší než průměr oddělovacích trubek 313. Nej spodnější kotouč 312 spočívá na prstenci 314, vytvořeném na horním konci izolační objímky 315, která obklopuje rozšíření 9 vnitřní elektrodové sestavy 302, když prochází kanálkem 2 nebo 3. Horní konec vnitřní elektrodové sestavy 302 je umístěn v horní elektrodové podpěře 308 pomocí polohovacího kolíku 316, který je také vyroben z polytetrafluorethylenu.

Vnější elektrodová sestava 303 je vyrobena ze sloupce kotoučů 317, oddělených trubkami 318, které jsou namontovány na dvanácti tyčích 319 a drážkách 320, uspořádaných v pravidelných odstupech, s nimiž jsou vzájemně spojeny zaklapnutím. Celá vnější elektrodová sestava 303 je také vyrobena ze slitiny „HASTELLOY C.

Vertikální uspořádání komor 4 reaktoru a přímo připojené vysokonapěťové pulsní přívody _8 energie, nevytvářejí jenom elektrickou účinnost, ale také zajišťují, že na komory 4. reaktoru, a zejména na centrální elektrody 302 komor _4 reaktoru nepůsobí žádná ohybová napětí, čímž se zajistí, že se nebudou měnit mezery mezi kotouči 312 a 317 vnitřní elektrodové sestavy 302, respektive vnější elektrodové sestavy 303.

Dvojice komor 4 reaktoru sestavené do sérií snižují podlahovou plochu, zastavěnou reaktorem JL a také umožňují, aby vstupní kanálek 2 a výstupní kanálek 3 byly umístěny těsně k sobě, což je také provozně vhodné.

Vynález není omezen na detaily předchozího příkladu.

Například zde je popsáno pouze jedno možné uspořádání komor 4 • »· «» ♦ ·· 1· ··· · · · »«·· • · · ·«· · · « • · ·· ····>·· · « ·· ··« ··· ······· ·· · ·« ····

-9reaktoru korónového výboje. Bude příznivě oceněno, že může být použito více nebo méně než deset uspořádání podle vyžadovaného provozního výkonu. Je popsáno použití slitiny „HASTELLOY C pro vnitřní elektrodu 302, ale mohou se použít jiné kovy nebo slitiny kovů, v závislosti na plynném prostředí, v němž mají být provozovány elektrody.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   W 3JX1 * 94 *· ♦ 0« «0 *♦·* · · · » « e ·

   4 9 9 9 4 9 00 C

   4 9 4 9 4 4499 » 9 9 · • · »00 · 4 9

   444 944 4 50 4 4 0 ··<«

   -101. Reaktor korónového výbojés< na zpracování plynných médií, sestávající ze vstupního kanálku (2) a výstupního kanálku (3), vyznačující se t í m, že obsahuje řadu vertikálně upevněných komor (4) reaktoru (1) korónového výboje, umístěných mezi vstupním kanálkem (2) a výstupním kanálkem (3), přičemž jsou s nimi spojeny, kde každý reaktor (1) korónového výboje má vnější válcovou elektrodovou konstrukci (303) a vnitřní axiální elektrodovou konstrukci (302), vysokonapěťový pulsní přívod (8) energie, umístěný v těsném vyrovnání do svislé polohy s vnitřní elektrodou (302) komory (4) reaktoru a připojený přímo k ní, přičemž každý vysokonapěťový pulsní přívod (8) energie je upraven k vytváření napěťových pulsů o dostatečné velikosti k vybuzení korónového výboje v plynném médiu, zpracovávaného při průchodu připojenou komorou (4) reaktoru, prostředek (7) pro vyrovnávání průtoku zpracovávaného plynného média komorami reaktoru, nízkonapěťový přívod energie připojený ke každému vysokonapěťovému pulsnímu přívodu (8) energie, a řídící jednotku (13) upravenou k řízení činnosti nízkonapěťového přívodu energie, tak aby vysokonapětové pulsní přívody (8) energie přivedly vysokonapěťové pulsy do komor (4) reaktoru korónového výboje s předem stanoveným časovým poměrem.
2. 2. Reaktor korónového výboje podle nároku 1, vyzná č u j í c í se t í m, že komory (4) reaktoru jsou uspořádány do sériových dvojic, přičemž prostředek (7) pro vyrovnání průtoku zpracovávaného plynného média komorami reaktoru obsahuje regulátor průtoku, umístěný mezi komorami reaktoru každé dvojice komor reaktoru.

   • *« ·* 9 ♦ · ·· ··· · · · ♦ · » · · • · ♦ · · · · · · • · · · ·«····· 1 · • · · · * · · · ··· ···· ·· fc ·· ···· . 11.
3. 3. Reaktor korónového výboje podle nároku 2, vyznačující se t í m, že regulátor průtoku sestává z kalibrované clony.
4. 4. Reaktor korónového výboje podle nároku 2, vyznačující se t í m, že regulátor průtoku sestává z nastavitelných ventilů.
5. 5. Reaktor korónového výboje podle nároku 1 až 4, vyznačující se t ί ία, že alespoň komory reaktoru korónového výboje a jejich připojené vysokonapěťové pulsní přívody (8) energie jsou opatřeny elektromagnetickým stíněním.