MD533Z

MD533Z - Pompă electrohidrodinamică multietajată

Info

Publication number: MD533Z
Application number: MDS20110091A
Authority: MD
Inventors: Mircea Bologa; Igor Cojevnicov
Original assignee: Inst De Fiz Aplikateh Al Akademiej De Shtiintse A Republichij Moldova; Inst Fizica Aplicata Stiinte
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2013-02-28
Also published as: MD533Y

Abstract

Invenţia se referă la pompele electrohidrodinamice pentru pomparea lichidelordielectrice.Pompa electrohidrodinamică multietajată conţine un corp dreptunghiular (5), în care sunt amplasate etajele (6, 7) pompei, unde fiecare etaj conţine câte doi electrozi - emitor (E) şi colector (C), executaţi în formă de grilaje din fire întinse paralel. Pe firele emitorului (E) sunt depuse acoperiri izolante cu perforaţii din partea colectorului (C). Perforaţiile acoperirii izolante a emitorului (E) sunt executate de o lungime egală cu 0,2…0,5 din lungimea circumferinţei firului. Din partea superioară a etajelor pe firele colectorului (C) sunt depuse acoperiri izolante pe 0,2…0,5 din lungimea circumferinţei firului. În acoperirile izolante ale firelor colectorului (C) sunt executate perforaţii în formăde tăieturi, transversal firului, pe toată lungimea acoperirii izolante şi cu lăţimea de 0,02…0,5 mm. Raportul distanţei dintre perforaţiile colectorului (C) la interstiţiul dintre emitor (E) şi colector (C) al unui etaj este de 0,4…1,0.

Description

Invenţia se referă la pompele electrohidrodinamice pentru pomparea lichidelor dielectrice.

Se cunoaşte o pompă multietajată, care conţine un canal, în care sunt amplasate consecutiv grupe de electrozi cu câte trei pivoţi. Fiecare grupă este constituită dintr-un electrod pivot central - emitor cu acoperire izolantă şi doi electrozi pivoţi laterali - colectoare. Pe electrozi sunt depuse acoperiri izolante din partea pereţilor canalului pe 50% din suprafaţa firelor [1].

Dezavantajul pompei multietajate de acest tip constă în faptul că, deşi dezvoltă o presiune destul de mare, productivitatea este limitată.

Se cunoaşte, de asemenea, o pompă electrohidrodinamică multietajată, fiecare etaj al căreia conţine câte doi electrozi - emitor şi colector, executaţi în formă de grilaje din fire întinse paralel pe un suport dielectric dreptunghiular cu un pas determinat. Pe firele emitorului sunt aplicate acoperiri izolante cu perforaţii din partea colectorului. Totodată presiunea totală a pompei reprezintă suma presiunilor din interstiţiile dintre electrozii etajelor [2].

Dezavantajele acestei soluţii constau în faptul că pentru asemenea sisteme de electrozi este caracteristică neutralizarea parţială a mediului încărcat în pompă, deoarece apare interacţiunea Coulomb cu colectorul şi emitorul etajului vecin, care este direcţionată contra fluxului, diminuând astfel presiunea şi intensitatea refulării.

Problema pe care o rezolvă invenţia este mărirea presiunii şi productivităţii pompei.

Pompa electrohidrodinamică multietajată, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un corp dreptunghiular, în care sunt amplasate etajele pompei, unde fiecare etaj conţine câte doi electrozi - emitor şi colector, executaţi în formă de grilaje din fire întinse paralel. Pe firele emitorului sunt depuse acoperiri izolante cu perforaţii din partea colectorului. Perforaţiile acoperirii izolante a emitorului sunt executate de o lungime egală cu 0,2…0,5 din lungimea circumferinţei firului. Din partea superioară a etajelor pe firele colectorului sunt depuse acoperiri izolante pe 0,2…0,5 din lungimea circumferinţei firului. În acoperirile izolante ale firelor colectorului sunt executate perforaţii în formă de tăieturi, transversal firului, pe toată lungimea acoperirii izolante şi cu lăţimea de 0,02…0,5 mm. Raportul distanţei dintre perforaţiile colectorului la interstiţiul dintre emitor şi colector al unui etaj este de 0,4…1,0.

O acoperire izolantă a colectorului mai mică decât pe 0,2 din lungimea circumferinţei firului duce la creşterea influenţei părţii neacoperite a colectorului, la diminuarea neomogenităţii câmpului electric la suprafaţa lui şi la electrizarea lichidului dielectric şi, prin urmare, la înrăutăţirea caracteristicilor finale ale pompei electrohidrodinamice multietajate. O acoperire izolantă a colectorului mai mare decât pe 0,5 din lungimea circumferinţei firului duce la micşorarea suprafeţei neacoperite din partea emitorului, la diminuarea gradului de neutralizare a ionilor cu semnul potenţialului emitorului şi a parametrilor finali ai etajului şi ai pompei electrohidrodinamice multietajate în întregime. Mărirea lăţimii perforaţiilor acoperirilor izolante peste 0,5 mm duce la diminuarea neomogenităţii câmpului electric la suprafaţa electrozilor şi a gradului de electrizare a agentului de lucru, la reducerea productivităţii pompei. Legităţi analogice se observă la micşorarea raportului distanţei dintre perforaţiile colectorului la interstiţiul dintre emitor şi colector al unui etaj, adică sub 0,4. La mărirea raportului distanţei dintre perforaţiile colectorului la interstiţiul dintre emitor şi colector al unui etaj, adică peste 1,0, se micşorează influenţa reciprocă a curgerilor electrohidrodinamice, care apar la fiecare perforaţie, se formează zone ale curgerilor recurente (direcţionate contra fluxului principal de la emitor spre colector) şi, prin urmare, se reduce productivitatea pompei.

În scopul măririi presiunii şi productivităţii etajelor separate perforaţiile la emitor sunt executate ca şi la colector, însă de o lungime egală cu 0,2…0,5 din lungimea circumferinţei firului.

La o lungime a perforaţiilor emitorului peste 0,5 din lungimea circumferinţei firului, creşte influenţa forţelor Coulomb, care acţionează asupra ionilor cu semnul potenţialului emitorului în direcţia colectorului etajului vecin, opunând rezistenţă fluxului principal al agentului de lucru. În cazul lungimii perforaţiilor emitorului sub 0,2 din lungimea circumferinţei firului, creşte instabilitatea curgerii electrohidrodinamice caracteristică pentru electrozii pronunţat asimetrici (ac-inel), se micşorează influenţa curgerilor care apar la perforaţiile firelor din vecinătate ale emitorului, creşte intensitatea curgerilor recurente şi se micşorează productivitatea pompei. Aplicarea acoperirii izolante cu perforaţii asigură funcţionarea pompei la intensităţi ale câmpului electric mai apropiate de valorile de străpungere decât în cazul electrozilor pronunţat asimetrici (ac-inel).

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-3, care reprezintă:

- fig. 1, electrozii (a - în axonometrie; b - în secţiune);

- fig. 2, vederea generală a pompei electrohidrodinamice multietajate;

- fig. 3, dependenţa presiunii de tensiunea aplicată la electrozi şi distanţa dintre trepte.

Pompa electrohidrodinamică multietajată conţine un corp dreptunghiular 5 din sticlă organică, în care sunt amplasate etajele 6, 7 pompei, unde fiecare etaj conţine câte doi electrozi (fig. 1) - emitor E (E1 - emitorul primului etaj 6, E2 - emitorul etajului doi 7) şi colector C (C1 - colectorul primului etaj 6, C2 - colectorul etajului doi 7) (fig. 2), executaţi în formă de grilaje din fire întinse paralel pe un suport. Pe firele emitorului E sunt depuse acoperiri izolante 1 (fig. 1) cu perforaţii 4 din partea colectorului C. Perforaţiile 4 acoperirii izolante 1 a emitorului E sunt executate de o lungime L2 egală cu 0,2…0,5 din lungimea circumferinţei firului (πd2, unde d2 este diametrul firului). Din partea superioară a etajelor pe firele colectorului C sunt depuse acoperiri izolante 2 pe 0,2…0,5 din lungimea circumferinţei firului. În acoperirile izolante 2 ale firelor colectorului C sunt executate perforaţii 3 în formă de tăieturi, transversal firului, pe toată lungimea acoperirii izolante 2 şi cu lăţimea L1 de 0,02…0,5 mm. Raportul distanţei dintre perforaţiile d1 colectorului C la interstiţiul d (fig. 2) dintre emitorul E şi colectorul C al unui etaj 6, 7 este de 0,4…1,0.

Pompa electrohidrodinamică multietajată funcţionează în modul următor.

La aplicarea câmpului electric între electrozi, în fiecare etaj 6, 7 are loc electrizarea agentului de lucru, gradul căreia depinde de neomogenitatea câmpului electric la suprafaţa electrozilor. De aceea electrizarea lichidului dielectric este mai intensă la perforaţiile 4 acoperirii izolante 1 a emitorului E decât la suprafaţa neacoperită a colectorului C. Totodată aceste procese în mare măsură depind de parametrii perforaţiilor 3, 4, proporţia optimă a cărora este indicată mai sus. Ca rezultat, în agentul de lucru se formează sarcini (ioni) cu semnul potenţialului emitorului E, care sub acţiunea forţelor Coulomb se mişcă spre colectorul C, antrenând moleculele neutre ale agentului şi asigurând presiunea şi debitul pompei. O parte din ioni se neutralizează la colectorul C, însă o mare parte, împreună cu fluxul, sunt deplasaţi în afara interstiţiului d dintre emitorul E şi colectorul C. Se creează forţe Coulomb din partea colectorului C1 al etajului 6 şi emitorului E2 al etajului vecin 7, direcţionate contraflux, ceea ce înrăutăţeşte caracteristicile finale ale pompei electrohidrodinamice multietajate. Depunerea acoperirii izolante 2 cu perforaţii 3 pe colectorul C1 al etajului 6 din partea emitorului E2 al etajului vecin 7 contribuie la formarea intensivă în afara interstiţiului d a sarcinilor cu semnul potenţialului colectorului C, care parţial recombină cu ionii înlăturaţi din interstiţiul d, iar cei remanenţi se mişcă sub acţiunea forţelor Coulomb în direcţia emitorului E2, creând o presiune şi o refulare a agentului de lucru suplimentare, ceea ce permite de a reduce distanţa L dintre etajele 6, 7 până la dimensiunea interstiţiului d din etaj, ducând la creşterea presiunii şi debitului, la reducerea parametrilor geometrici ai pompei.

În fig. 3 este prezentată dependenţa presiunii statice a pompei cu două etaje cu electrozi, pe firele cărora sunt depuse acoperiri izolante cu perforaţii, de tensiunea aplicată la electrozi la diferite distanţe dintre etaje. Curba 1 (fig. 3) corespunde distanţei dintre etaje L=47,7 mm, la care conform rezultatelor obţinute anterior din cea mai apropiată soluţie, influenţa reciprocă a etajelor practic lipseşte. Pe măsura micşorării distanţei dintre etaje până la L=2,7 mm (comparativă cu interstiţiul d=2 mm), creşte presiunea cu 70…80% (curba 2, fig. 3) şi corespunzător productivitatea pompei, spre deosebire de datele obţinute în cea mai apropiată soluţie. Aceasta demonstrează eficacitatea folosirii acoperirilor izolante cu perforaţii cu parametrii menţionaţi în scopul îmbunătăţirii caracteristicilor finale ale pompei electrohidrodinamice multietajate.

Pompa electrohidrodinamică multietajată poate fi folosită în industria electronică şi electrotehnică, la refularea şi crearea presiunii agenţilor de lucru în schimbătoare de căldură convective, în tuburi termice, în transformatoare de tensiune înaltă, în separatoare electrohidrodinamice etc.

1. SU 1195876 A 1984.05.14

2. Болога М. К., Кожевников И. В. Влияние электрического поля и расположения ступеней на характеристики многоступенчатого насоса. Электронная обработка материалов, 2009, с. 64-67

Claims

Pompă electrohidrodinamică multietajată, care conţine un corp dreptunghiular, în care sunt amplasate etajele pompei, unde fiecare etaj conţine câte doi electrozi - emitor şi colector, executaţi în formă de grilaje din fire întinse paralel, pe firele emitorului fiind depuse acoperiri izolante cu perforaţii din partea colectorului, caracterizată prin aceea că perforaţiile acoperirii izolante a emitorului sunt executate de o lungime egală cu 0,2…0,5 din lungimea circumferinţei firului, totodată din partea superioară a etajelor pe firele colectorului sunt depuse acoperiri izolante pe 0,2…0,5 din lungimea circumferinţei firului; în acoperirile izolante ale firelor colectorului sunt executate perforaţii în formă de tăieturi, transversal firului, pe toată lungimea acoperirii izolante şi cu lăţimea de 0,02…0,5 mm; raportul distanţei dintre perforaţiile colectorului la interstiţiul dintre emitor şi colector al unui etaj este de 0,4…1,0.