EA045635B1 - ELECTROSTATIC FRICTION PULSE GENERATOR - Google Patents
ELECTROSTATIC FRICTION PULSE GENERATOR Download PDFInfo
- Publication number
- EA045635B1 EA045635B1 EA202391497 EA045635B1 EA 045635 B1 EA045635 B1 EA 045635B1 EA 202391497 EA202391497 EA 202391497 EA 045635 B1 EA045635 B1 EA 045635B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- pulse generator
- cylinder
- generator according
- electrostatic friction
- particles
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 45
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 41
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000011034 rock crystal Substances 0.000 description 2
- WKBPZYKAUNRMKP-UHFFFAOYSA-N 1-[2-(2,4-dichlorophenyl)pentyl]1,2,4-triazole Chemical compound C=1C=C(Cl)C=C(Cl)C=1C(CCC)CN1C=NC=N1 WKBPZYKAUNRMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 239000005308 flint glass Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- -1 silk Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000011031 topaz Substances 0.000 description 1
- 229910052853 topaz Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Description
Изобретение относится к электростатическим фрикционным генераторам с подвижным элементом в виде потока частиц вещества.The invention relates to electrostatic friction generators with a moving element in the form of a flow of substance particles.
Известен электростатический фрикционный генератор, содержащий канал конечной длины внутри трубы, средство для организации потока частиц вещества в канале вдоль его оси, токосъемники для снятия разноименных электрических зарядов, включающие токосъемник снятия зарядов с частиц вещества в виде экрана и токосъемник снятия зарядов с внутренней стенки канала, соединенный с потребителем на участке у входного отверстия [заявка RU 2006117750, опубл. 10.12.2007]. Материал внутренней стенки канала выбран таким образом, чтобы внутренняя стенка канала и частицы вещества приобретали разноименные электрические заряды при трении потока частиц вещества о внутреннюю стенку канала. В качестве материала внутренней стенки канала может использоваться диэлектрик, в частности полимерный материал. Средство для организации потока частиц вещества может включать бункер для хранения и подачи частиц вещества и средство подачи газа со взвесью в нем частиц вещества во входное отверстие канала.An electrostatic friction generator is known, containing a channel of finite length inside a pipe, a means for organizing the flow of particles of matter in the channel along its axis, current collectors for removing dissimilar electric charges, including a current collector for removing charges from particles of matter in the form of a screen and a current collector for removing charges from the inner wall of the channel, connected to the consumer in the area at the inlet [application RU 2006117750, publ. 12/10/2007]. The material of the inner wall of the channel is selected in such a way that the inner wall of the channel and the particles of the substance acquire opposite electrical charges when the flow of particles of the substance rubs against the inner wall of the channel. A dielectric, in particular a polymer material, can be used as the material of the inner channel wall. The means for organizing the flow of substance particles may include a hopper for storing and supplying substance particles and a means for supplying gas with a suspension of substance particles into the inlet of the channel.
Недостатком известного устройства является то, что такой электростатический фрикционный генератор не может работать в импульсном режиме.The disadvantage of the known device is that such an electrostatic friction generator cannot operate in pulse mode.
Техническим результатом, на получение которого направлено изобретение, является создание электростатического фрикционного импульсного генератора оригинальной конструкции.The technical result to which the invention is aimed is the creation of an electrostatic friction pulse generator of an original design.
Технический результат достигается в электростатическом фрикционном импульсном генераторе, выполненном в форме полого цилиндра и средства для организации вдоль его поверхности потока воздуха с частицами вещества. Материалы цилиндра и частиц выбраны такими, чтобы поверхность цилиндра и частицы вещества приобретали разноименные электрические заряды при трении потока частиц вещества о поверхность цилиндра. Вдоль оси цилиндра расположены с зазором между ними электрод и токосъемник, соединенный с нагрузкой. А средство для организации потока воздуха с частицами вещества выполнено в виде экранов сверху и снизу цилиндра, отражающих потоки воздуха с частицами вещества, и расположенного под верхним экраном аксиального вентилятора, всасывающего воздух, который выполнен с диаметром лопастей, меньшим, чем внутренний диаметр цилиндра.The technical result is achieved in an electrostatic friction pulse generator made in the form of a hollow cylinder and a means for organizing an air flow with particles of matter along its surface. The materials of the cylinder and particles are chosen such that the surface of the cylinder and the particles of the substance acquire opposite electric charges when the flow of particles of the substance rubs against the surface of the cylinder. An electrode and a current collector connected to the load are located along the cylinder axis with a gap between them. And the means for organizing the flow of air with particles of matter is made in the form of screens at the top and bottom of the cylinder, reflecting the flow of air with particles of matter, and an axial fan located under the top screen that sucks in air, which is made with a blade diameter smaller than the internal diameter of the cylinder.
Предпочтительно выполнение полого цилиндра с устройством для ввода частиц вещества или воздуха с частицами вещества во внутреннюю полость.It is preferable to make a hollow cylinder with a device for introducing particles of a substance or air with particles of a substance into the internal cavity.
Предпочтительно выполнение полого цилиндра круговым и прямым.It is preferable to make the hollow cylinder circular and straight.
Предпочтительно использование в качестве материала цилиндра диэлектрика.It is preferable to use a dielectric cylinder as the material.
Предпочтительно выполнение электрода в виде металлического прута.It is preferable to make the electrode in the form of a metal rod.
Предпочтительно выполнение электрода с заостренным или закругленным концом, обращенным к токосъемнику.It is preferable to make the electrode with a pointed or rounded end facing the current collector.
Предпочтительно выполнение токосъемника в виде металлического прута с заостренным или закругленным концом, обращенным к электроду.It is preferable to make the current collector in the form of a metal rod with a pointed or rounded end facing the electrode.
Предпочтительно выполнение средства для организации потока частиц вещества вдоль его поверхности, обеспечивающим этот поток вдоль внутренней поверхности цилиндра.It is preferable to provide means for organizing the flow of particles of a substance along its surface, ensuring this flow along the inner surface of the cylinder.
Предпочтительно выполнение цилиндра двухслойным с внешней заземленной металлической оболочкой.It is preferable to make the cylinder two-layer with an external grounded metal shell.
Предпочтительно выполнение средства для организации потока частиц вещества вдоль внутренней поверхности цилиндра с возможностью одновременной организации потока частиц вещества, прошедших вдоль внутренней поверхности цилиндра, в обратном направлении вдоль электрода.It is preferable to provide means for organizing the flow of substance particles along the inner surface of the cylinder with the possibility of simultaneously organizing the flow of substance particles passing along the inner surface of the cylinder in the opposite direction along the electrode.
Предпочтительно выполнение полого цилиндра, расположенным вертикально.It is preferable to make a hollow cylinder located vertically.
Предпочтительно выполнение верхнего экрана сплошным.It is preferable to make the top screen continuous.
Предпочтительно выполнение верхнего экрана в форме полусферы.It is preferable to make the upper screen in the shape of a hemisphere.
Предпочтительно выполнение верхнего экрана из металла с заземлением.It is preferable to make the upper screen made of metal with grounding.
В одном из вариантов исполнения нижний экран выполнен сплошным.In one embodiment, the lower screen is made solid.
Предпочтительно выполнение нижнего экрана в форме металлической решетки, соединенной с электродом, и через изолятор с цилиндром.It is preferable to make the lower screen in the form of a metal grid connected to the electrode and through an insulator to a cylinder.
Предпочтительно выполнение металлической решетки нижнего экрана из радиально направленных металлических полос, соединенных с электродом.It is preferable to make the metal lattice of the lower screen from radially directed metal strips connected to the electrode.
Предпочтительно выполнение металлических полос повернутыми своей плоскостью под углом к поверхности решетки нижнего экрана.It is preferable to make the metal strips with their plane turned at an angle to the surface of the lower screen lattice.
Предпочтительно выполнение решетки нижнего экрана в форме конуса.It is preferable to make the lattice of the lower screen in the shape of a cone.
Изобретение поясняется на иллюстрации.The invention is illustrated by illustration.
На фиг. 1 показана схема электростатического фрикционного импульсного генератора, где 1 - металлическая оболочка, 2 - полый цилиндр, 3 - электрод, 4 -токосъемник, 5 - нижний экран в виде конусной решетки, 6 - верхний экран в форме полусферы, 7 - всасывающий аксиальный вентилятор, 8 - поток воздуха с частицами вещества 14 вдоль внутренней поверхности цилиндра, 9 - поток воздуха с частицами вещества 14 вдоль поверхности нижнего экрана, 10 - поток воздуха с частицами вещества 14 вдоль электрода, 11 - поток воздуха с частицами вещества 14 вдоль поверхности верхнего экрана, 12 - нагрузка, 13 - изоляторы, частицы вещества 14.In fig. Figure 1 shows a diagram of an electrostatic friction pulse generator, where 1 is a metal shell, 2 is a hollow cylinder, 3 is an electrode, 4 is a current collector, 5 is a lower screen in the form of a conical grid, 6 is an upper screen in the form of a hemisphere, 7 is a suction axial fan, 8 - air flow with particles of substance 14 along the inner surface of the cylinder, 9 - air flow with particles of substance 14 along the surface of the lower screen, 10 - air flow with particles of substance 14 along the electrode, 11 - air flow with particles of substance 14 along the surface of the upper screen, 12 - load, 13 - insulators, particles of substance 14.
- 1 045635- 1 045635
Электростатический фрикционный импульсный генератор, выполненный согласно изобретению, реализован в устройстве в виде, расположенного вертикально, полого кругового прямого цилиндра 2, заполненного воздухом с частицами вещества 14, выполненного из диэлектрика с внешней заземленной металлической оболочкой 1. Сверху цилиндр 2 соединен с верхним сплошным экраном 6, выполненным в форме полусферы из металла с заземлением. Снизу цилиндр 2 через изолятор 13 соединен с нижним экраном 5, выполненным в виде конусообразной решетки. Вдоль оси цилиндра 2 расположен электрод 3, удерживаемый вертикально с помощью нижнего экрана 5.The electrostatic friction pulse generator, made according to the invention, is implemented in the device in the form of a vertically located hollow circular straight cylinder 2, filled with air with particles of a substance 14, made of dielectric with an external grounded metal shell 1. At the top, the cylinder 2 is connected to the upper solid screen 6 , made in the shape of a metal hemisphere with grounding. From below, the cylinder 2 is connected through an insulator 13 to the lower screen 5, made in the form of a cone-shaped lattice. Along the axis of cylinder 2 there is an electrode 3, held vertically by the lower screen 5.
Выбор материала частиц вещества и материала полого цилиндра осуществляется исходя из того, что при трении двух химически одинаковых тел положительные заряды получает более плотное из них. Металлы при трении о диэлектрик электризуются как положительно, так и отрицательно. При трении двух диэлектриков положительно заряжается диэлектрик с большей диэлектрической проницаемостью. Вещества можно расположить в трибоэлектрические ряды, в которых предыдущее тело электризуется положительно, а последующее - отрицательно (ряд Фарадея: (+) мех, фланель, слоновая кость, перья, горный хрусталь, флинтглас, бумажная ткань, шёлк, дерево, металлы, сера (-)). Для диэлектриков, расположенных в трибоэлектрический ряд, наблюдается убывание твёрдости (ряд Гезехуса: (+) алмаз (твёрдость 10), топаз (8), горный хрусталь (7), гладкое стекло (5), слюда (3), кальцит (3), сера (2), воск (1) (-)); для металлов характерно возрастание твёрдости.The choice of the material of the particles of the substance and the material of the hollow cylinder is based on the fact that when two chemically identical bodies rub together, the denser of them receives positive charges. When metals rub against a dielectric, they become electrified both positively and negatively. When two dielectrics rub together, the dielectric with the higher dielectric constant becomes positively charged. Substances can be arranged in triboelectric series, in which the previous body is positively electrified, and the subsequent one is negatively electrified (Faraday series: (+) fur, flannel, ivory, feathers, rock crystal, flint glass, paper fabric, silk, wood, metals, sulfur ( -)). For dielectrics arranged in a triboelectric series, a decrease in hardness is observed (Gesehus series: (+) diamond (hardness 10), topaz (8), rock crystal (7), smooth glass (5), mica (3), calcite (3) , sulfur (2), wax (1) (-)); Metals are characterized by an increase in hardness.
Электризация трущихся тел тем больше, чем больше их поверхность. Пыль, скользящая по поверхности тела, из которого она образовалась (мрамор, стекло, снежная пыль), электризуется отрицательно. При просеивании порошков через сито они заряжаются.The larger the surface area, the greater the electrification of rubbing bodies. Dust sliding over the surface of the body from which it was formed (marble, glass, snow dust) is negatively electrified. When the powders are sifted through a sieve, they become charged.
Трибоэлектричество у твердых тел объясняется переходом носителей заряда от одного тела к другому. В металлах и полупроводниках трибоэлектричество обусловлено переходом электронов от вещества с меньшей работой выхода Ф к веществу с большей Ф. При контакте металла с диэлектриком трибоэлектричество возникает за счёт перехода электронов из металла в диэлектрик. При трении двух диэлектриков трибоэлектричество обусловлено диффузией электронов и ионов.Triboelectricity in solids is explained by the transition of charge carriers from one body to another. In metals and semiconductors, triboelectricity is caused by the transition of electrons from a substance with a lower work function Φ to a substance with a larger Φ. When a metal comes into contact with a dielectric, triboelectricity occurs due to the transition of electrons from the metal to the dielectric. When two dielectrics rub together, triboelectricity is caused by the diffusion of electrons and ions.
При трении потока 8 воздуха с частицами вещества 14 о внутреннюю поверхность цилиндра 2 его поверхность заряжается (например, положительно), После этого поток воздуха с заряженными (отрицательно) частицами вещества 14 формирует поток 9. Частицы вещества 14 при контакте с нижним экраном 5 передают ему, и соединенному с ним электроду 3, свой заряд и далее, уже нейтральные, затягиваются вместе с потоком воздуха 10 вверх аксиальным всасывающим вентилятором 7. При достижении напряжением на электроде 3 величины напряжения пробоя зазора с токосъемником 4, наведенный на поверхность электрода 3 (отрицательный) заряд переходит на токосъемник 4 и используется потребителем на нагрузке 12. В результате контакта с нижним экраном 5, электродом 3 и заземленным верхним экраном 6 частицы вещества 14 теряют заряд и, отразившись от верхнего экрана 6, формируют поток 11 незаряженных частиц вещества 14, который переходит в поток 8 и частицы вещества 14 вновь заряжаются (отрицательно) за счет трения о внутреннюю поверхность цилиндра 2. Цикл нарастания напряжения на электроде 3 до величины пробоя зазора с токосъемником 4 повторяется. При этом цилиндр 2 заряжается до напряжения, при котором ток утечки материала цилиндра 2 компенсирует ток его заряда за счет трения о его поверхность потока 8 частиц вещества 14.When the flow of air 8 with particles of substance 14 rubs against the inner surface of the cylinder 2, its surface becomes charged (for example, positively). After this, the flow of air with charged (negatively) particles of substance 14 forms a stream 9. Particles of substance 14, in contact with the lower screen 5, transfer it to , and the electrode 3 connected to it, their charge and then, already neutral, are drawn up along with the air flow 10 by the axial suction fan 7. When the voltage on the electrode 3 reaches the breakdown voltage value of the gap with the current collector 4, induced on the surface of the electrode 3 (negative) the charge passes to the current collector 4 and is used by the consumer on the load 12. As a result of contact with the lower screen 5, the electrode 3 and the grounded upper screen 6, particles of substance 14 lose charge and, reflected from the upper screen 6, form a flow 11 of uncharged particles of substance 14, which passes into flow 8 and particles of substance 14 are again charged (negatively) due to friction on the inner surface of cylinder 2. The cycle of increasing voltage on electrode 3 to the level of breakdown of the gap with current collector 4 is repeated. In this case, cylinder 2 is charged to a voltage at which the leakage current of the material of cylinder 2 compensates for the current of its charge due to the friction of the flow 8 particles of substance 14 on its surface.
Таким образом, достигается технический результат в виде создания электростатического фрикционного импульсного генератора оригинальной конструкции.Thus, a technical result is achieved in the form of creating an electrostatic friction pulse generator of an original design.
--
Claims (19)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2022104158 | 2022-02-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA045635B1 true EA045635B1 (en) | 2023-12-13 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2331482C2 (en) | Cyclone-type dust separator with ioniser tubes | |
| US3872361A (en) | Electrodynamic apparatus for controlling flow of particulate material | |
| WO2023156838A1 (en) | Electrostatic friction pulse generator | |
| US4100068A (en) | System for the dielectrophoretic separation of particulate and granular material | |
| US2711226A (en) | Electrified centrifugal gas cleaning device | |
| CN108602010A (en) | Air cleaning unit and equipment | |
| JPH03244425A (en) | Electrostatic type device and method for filtering particles | |
| BR112021007586A2 (en) | air dust removal method and system | |
| KR200473001Y1 (en) | Fine Dust and Noxious Gas Removable Cyclone Type Electrostatic Precipitator | |
| JP2007307550A5 (en) | ||
| US1357201A (en) | Art of removing suspended particles from fluid or gaseous bodies | |
| RU2797526C1 (en) | Electrostatic frictional pulsed generator | |
| EA045635B1 (en) | ELECTROSTATIC FRICTION PULSE GENERATOR | |
| CA1178217A (en) | Electrostatic precipitator having high strength discharge electrode | |
| Lim et al. | An experimental study of the performance factors affecting particle collection efficiency of the electrocyclone | |
| US20040232801A1 (en) | Electrostatic high voltage generator | |
| US2748888A (en) | Vortex-electrostatic gas cleaner | |
| KR102094907B1 (en) | Cycline filter unit | |
| GB953690A (en) | Improvements in dust classifiers | |
| US2314939A (en) | Electrostatic ore-concentrator | |
| US3053029A (en) | Gas conditioner | |
| KR102448562B1 (en) | Dust precipitator collecting dust particles by using an annular discharge region and dust precipitation system having the same | |
| RU2283186C1 (en) | Electric precipitator | |
| US11984237B1 (en) | Source of charged particles | |
| JP5027262B2 (en) | Particle charging device that increases charging efficiency by sheath air flow |