PL149836B1

PL149836B1 - A device for producing an electric corona discharge in air

Info

Publication number: PL149836B1
Application number: PL1987265298A
Authority: PL
Priority date: 1986-04-21
Filing date: 1987-04-21
Publication date: 1990-03-31
Also published as: EP0306489A1; PL265298A1; EP0306489B1; JPS63503180A; IN167519B; WO1987006501A1; SE8601817L; DD257590A5; FI88366B; AU615160B2; AU7303987A; US4955991A; BR8707677A; CN87102918A; SE462703B; SE8601817D0; CA1295658C; FI884815A0; ZA872646B; HUT49507A

Description

OPIS PATENTOWY

149 836

Patent dodatkowy do patentu nrZgłoszono: 87 04 21 /P. 265298/

Pierwszeństwo: 86 04 21 Szwecja

CZYTELNIA

Urzędu Patentowego

URZĄD

PATENTOWY

PRL

Int. Cl.⁴ B03C 3/02 H01T 23/00

Zgłoszenie ogłoszono: 88 05 Opis patentowy opublikowano:

04 30

Twórcy wynalazku: Vilmos Torok, Andrzej Loreth

Uprawniony z patentu: Astra - Vent AB, Sztokholm /Szwecja/

URZĄDZENIE DO WYTWARZANIA ELEKTRYCZNEGO WYŁADOWANIA ULOTOWEGO W KANALE PRZEPŁYWU POWIETRZA

Przedmiotem wynalazku jest urzędzenie do elektrycznego wyładowania ulotowego w kanale przepływu powietrza, zawierające elektrodę ulotową, elektrodę bombardowaną umieszczoną w odpowiedniej odległości od elektrody ulotowej oraz źródło prądu stałego, którego końcówki są połączone odpowiednio z elektrodą ulotową i z elektrodą bombardowaną, przy czym napięcie na końcówkach źródła prądu oraz konstrukcja elektrody ulotowej są takie, aby wytworzyć wyładowanie ulotowe na elektrodzie ulotowej·

Tego rodzaju urządzenia do wyładowania ulotowego są stosowane w szerokim zakresie, na przykład w elektrofiltrach do oczyszczania powietrza, w których jony powietrza wytworzone na skutek wyładowania ulotowego ładują elektrycznie cząstki zanieczyszczające i/lub kropelki cieczy znajdujące się w powietrzu· Otrzymana biegunowość cząstek lub kropelek jest taka sama jak biegunowość jonów powietrza, które jest zależna z kolei od biegunowości elektrody ulotowej· Znane są tego rodzaju filtry o różnych konstrukcjach· Takie urządzenia do wyładowania ulotowego mogą być również stosowane w układach do transportu powietrza, w których stosuje się tak zwane elektryczne wiatry jonowe lub wiatry ulotowe· Taki układ do transportu powietrza jest opisany na przykład w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym PCT/ SE85/00538.

Przy stosowaniu generatorów wyładowania ulotowego w miejscach pobytu ludzi, takich jak mieszkania lub miejsca pracy, a również w układach wentylacyjnych lub układach obróbki powietrza, które są umieszczone w takich miejscach napotyka na wiele problemów· Oednym z nich jest to, że wyładowanie ulotowe wytwarza składniki chemiczne głównie ozon i tlenki azotu, które przy nadmiernym stężeniu mogą być uważane za drażniące, a również szkodliwe dla zdrowia· Wytwarzanie tych środków drażniących w połączeniu z wyładowaniem ulotowym występuje przy prędkości zależnej od wielkości prądu ulotowego i jest znacznie większe w

149 836

149 Θ36 przypadku yjemrięgo wyładowania ulotowego niż w przypadku dodatniego wyładowania ulotowego·

W rezultacie stosuje się praktycznie zawsze dodatnie wyładowanie ulotowe, jeśli takie układy i urządzenia wykorzystuje się w otoczeniu człowieka· Oednakże te środki drażniące eę cięgle wytwarzana nawet wtedy, gdy stosuje się dodatnie wyładowania ulotowe i problen pozostaje cięgle nie rozwiązany· Dlatego też konieczne ograniczenie wielkości prądu ulotowego w stosunku do masy powietrza, które przechodzi przez urządzenie do wyładowania ulotowego w jednostce czasu tak, żeby ilość środków drażniących znajdujących się w tym powietrzu została zaakceptowana· W szczególności, wielkość prądu ulotowego musi być znacznie ograniczona w urządzeniu, w którym to samo powietrze przechodzi przez urządzenie do wyładowania ulotowego, wiele razy i przez to powoduje gromadzenie się środków drażniących w powietrzu·

W przypadku stosowania filtrów znaczne ograniczenie wielkości prądu ulotowego powoduje małą wydajność filtrów, a również znaczne ich wymiary· Natomiast w przypadku układów do transportu powietrza, które działają za pomocą wiatrów jonowych, jest bardzo trudno transportować powietrze w ilościach, które są wystarczające z praktycznego punktu widzenia· Zastosowanie szpiczastych lub igłowych elektrod ulotowych zostało praktycznie wyeliminowane ze względu na konieczność stosowania dodatniego wyładowania pomimo faktu, że takie elektrody są korzystne zarówno ze względów elektromechanicznych jak i mechanicznych· Wówczas, gdy stosuje się igłowe lub szpiczaste elektrody ulotowe i wytwarza się dodatnie wyładowanie ulotowe tak zwane wyładowanie wstęgowe. Te wyładowania wstęgowe powodują niestabilne wyładowanie ulotowe i zwiększone wytwarzanie środków drażniących·

Celem wynalazku jest skonstruowanie urządzenia do wytwarzania wyładowania ulotowego w powietrzu, które eliminowałoby problem powstawania środków drażniących w połączeniu z wyładowaniem ulotowym lub co najmniej je ograniczało·

Urządzenie do wytwarzania elektrycznego wyładowania ulotowego w kanale przepływu powietrza-płynącego do otoczenia, w którym przebywają ludzie, składające się z elektrody ulotowej i elektrody bombardowanej umieszczonych w tym kanale w pewnej odległości od siebie i połączonych do obu końcówek źródła napięcia prądu stałego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że posiada środki do ciągłego usuwania z okolicy elektrody ulotowej wszelkich substancji fizjologicznie szkodliwych lub drażniących, które to środki obejmują rurę umieszczoną częściowo w kanale, posiadającą w jednym końcu otwór umieszczony w pobliżu i na wprost elektrody ,ulotowej, a na całej pozostałej długości hermetycznie szczelną względem kanału oraz element zamontowany na rurze poza kanałem wymuszający przepływ powietrza przez rurę·

Korzystnie przeciwległy koniec rury, znajdujący się poza kanałem, jest otwarty i dostępny dla otaczającego powietrza, ale w miejscu oddzielonym od środowiska, w którym przebywają ludzie, przy czym przeciwległy koniec rury jest połączony z filtrem zawierającym pochłaniacz substancji szkodliwych lub drażniących·

Korzystnie otwór rury znajdujący się w kanale skierowany jest w stronę elektrody bombardowanej, albo też rura jest umieszczona w obszarze elektrody bombardowanej, przy czym otwór rury znajduje się między elektrodą ulotową a elektrodą bombardowaną·

Elektroda ulotowa może być umieszczona na osi kanału, przy czym elektroda ulotowa stanowi krótki element w kształcie igły, umieszczony osiowo w kanale, który ma przekrój kołowy, albo elektroda ulotowa stanowi wydłużony drut biegnący w poprzek kanału, który ma kształt wąskiego, wydłużonego prostokąta· Korzystnie jeden koniec rury jest przewodnikiem lub półprzewodnikiem prądu i połączony jest z potencjałem elektrycznym podobnym do potencjału elektrycznego elektrody ulotowej·

Urządzenie może posiadać jako środek do ciągłego usuwania substancji fizjologicznie szkodliwych lub drażniących dodatkowo drugą rurę, której otwarty koniec umieszczony jest osiowo na wprost i w pewnej odległości od otworu pierwszej rury, przy czym druga rura połączona jest z elementem wytwarzającym strumień powietrza przepływający z otwartego końca rury, obok elektrody ulotowej do otworu pierwszej rury, przy czym elementem tym jest pompa powietrzne lub wentylator· Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwe jest odzyskanie przeważającej części środków drażniących wytworzonych w połączeniu z wyładowaniem ulotowym i unieszkodliwienie tych odzyskanych środków drażniących, dzięki ciągłemu usuwaniu powietrza znajdującego się

149 836 bezpośrednio w pobliżu elektrody ulotowej K, a ponadto uzdatnienie usuwanego powietrza· Dzięki temu środki drażnięce będące w powietrzu i wytworzone przez wyładowanie ulotowę, będę nieszkodliwe· Można tego dokonać przez przeprowadzenie na przykład, powietrza usuwanego z bezpośredniego otoczenia elektrody ulotowej K, do miejsca w którym środki drażnięce nie eę już niebezpieczne, to znaczy do atmosfery lub przez oczyszczanie usuwanego powietrza ze środków drażnięcych znajdujących się w nim, za pomocę odpowiednich sorbentów usuwających Środki drażnięce z powietrza·

Stwierdzono, że jedynie stosunkowo mała ilość powietrza musi być usuwana ż bezpośredniego otoczenia elektrody ulotowej K, ponieważ środki drażniące tworzę się w tak zwanej warstwie ulotowej na elektrycznie aktywnej części elektrody ulotowej K· To usuwanie można wykonać nie zakłócając pożądanego przepływu powietrza przez elektrodę ulotowę K i bez potrzeby zakłócania w inny sposób pożądanego wytwarzania jonów powietrza i ruchu tych jonów w kierunku elektrody bombardowanej M.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig.1 przedstawia przykład urzędzenia do wytwarzania elektrycznego wyładowania ulotowego w powietrzu, w przekroju osiowym, fig«2 - inny przykład wykonania urzędzenia z fig«l w przekroju osiowym, fig«2A - kanał i przewód ssęcy urzędzenia z fig»2 w widoku z boku, fig»3 i fig»4 - przykłady wykonania urzędzenia z fig.1, w przekroju osiowym·

Na figurze 1 przedstawiono urządzenie do transportu powietrza za pomocę elektrycz nego wiatru jonowego· To urządzenie zawiera kanał 1 do przepływu powietrza, w którym jest umieszczone urządzenie do wyładowywania ulotowego· Urządzenie do wyładowywania ulotowego posiada spiczastą lub igłową elektrodę ulotowę K, która jest usytuowana osiowo w kanale 1 i elektrodę bombardowaną M, w postaci powierzchni cylindrycznej· Elektroda bombardowana M oddalone jest w kierunku osiowym od elektrody ulotowej K i umieszczona jest za tę elektrodę w kierunku przepływu powietrza· Elektroda bombardowana M i elektroda ulotowa K sę połęczone z odpowiednią końcówkę źródła 2 prądu stałego, którego napięcie jest wystarczające do wytworzenia wyładowania ulotowego na elektrodzie ulotowej K« Jony powietrza wytworzone przez to wyładowanie ulotowę, migruję do elektrody bombardowanej M z wysoką prędkością, zderzają się i przekazuję energię kinetyczną do otaczających je molekuł powietrza w czasie ich przemieszczania się· W ten sposób wytwarza się przepływ powietrza przez kanał 1 w kierunku wskazanym strzałką 3· Urządzenie za pomocą którego powietrze jest transportowane przez elektryczny wiatr jonowy, jest opisane szczegółowo w wyżej wymienionym międzynarodowym zgłoszeniu patentowym /PCT/·

Jak już wymieniono, wytwarzanie wyładowania ulotowego na elektrodzie ulotowej K powoduje wytwarzanie substancji chemicznych, głównie ozonu i tlenków azotu, które mogą mieć drażniący, a nawet szkodliwy wpływ na obecnych ludzi· Znaczna ilość takich środków drażniących jest wytwarzane, gdy elektroda ulotowa K jest połączona z ujemną końcówką źródła 2 prądu, jak w przykładzie przedstawionym na fig«2, powodując wyładowanie ulotowę· Ilość środków drażniących wzrasta wraz ze wzrostem wartości prądu ulotowego· Jednakże w celu transportu dużej ilości powietrza przez kanał 1 potrzebny jest prąd ulotowy o dużym natężeniu·

Przeważająca część tych środków drażniących, w przykładzie z fig«l, wytwarzana na elektrodzie ulotowej K, jest usuwana przez umieszczenie elektrody ulotowej K w wąskiej rurze 4· Rura 4 otacza współosiowo elektrodę ulotowę K. Jej otwarty koniec skierowany jest do elektrody bombardowanej M i umieszczony jest w przybliżeniu na tym samym pionie, co ostrze elektrody ulotowej K. Rura 4 jest połączona z wentylatorem, pompą powietrza lub innym odpowiednim urządzeniem 5 utrzymującym skutecznie przepływ powietrza przez rurę 4, zgodnie ze strzałką 6· Powietrze bezpośrednio w pobliżu elektrody ulotowej K jest usuwane w sposób ciągły, a wraz z nim jest usuwana przeważająca część tych środków drażnięcych, tworząc w rezultacie wyładowanie ulotowę na elektrodzie ulotowej K. Powietrze zawierające środki drażniące usuwane przez rurę 4, jest zasysane i może być odprowadzane na zewnątrz do atmosfery, w której te środki drażniące nie będą szkodliwe lub też może przechodzić do urządzenia oczyszczającego, w którym te środki drażniące są usuwane z powietrza za pomocą odpowiedniego sorbentu takiego na przykład jak węgiel aktywny·

Stwierdzono na przykład, że w przypadku prądu ulotowego o natężeniu 20 uA, przeważająca część środków drażniących może być usunięte z ostrza elektrody K przy prędkości

149 836 przepływu powietrze w rurze 4 wynoszącej 1-2 m/s· Rurę 4 otaczająca elektrodę ulotową K może mleć na przykład średnicę 5-10 mm·

Stwierdzono również, że cięgłe usuwanie przez zasysanie powietrza znajdującego 6ię bezpośrednio w pobliżu elektrody ulotowej K nie zakłóca przepływu 3 powietrza przez kanał 1· Nie zakłóca również wyładowań ulotowych, a w rezultacie nie przeszkadza wytwarzaniu jonów, ani nie ma wpływu na ruch jonów w kierunku elektrody bombardowanej M, gdy ostrze igłowej elektrody K jest usytuowane w tej samej płaszczyźnie co otwór wylotowy rury 4· Co najmniej część rury 4, która jest umieszczona najbliżej elektrody ulotowej K, może również zawierać materiał przewodzący elektrycznie lub półprzewodzący i może być połączona z potencjąłem zbliżonym do potencjału elektrody ulotowej K, w sposób przedstawiony na fig«l· Rura 4 będzie w ten sposób działała jako elektroda wzbudzająca dla wyładowania ulotowego, pobierając jedynie małą część całego prądu ulotowego· Zostanie w ten sposób wyeliminowane ryzyko ekranowania przez rurę 4 elektrody ulotowej K, które mogłoby w innym przypadku zakłócać wyładowanie ulotowe·

Urządzenie według wynalazku może być stosowane w obecności ludzi, ponieważ przeważająca część środków drażniących wytworzonych przez wyładowanie ulotowe, może być usunięta i unieszkodliwiona· W dodatku, urządzenie również umożliwia stosowanie ujemnego wyładowania ulotowego, ułatwiając przez to stosowanie spiczastej lub igłowej elektrody ulotowej K dającej inne korzyści· Stwierdzono, że usuwanie środków drażniących przez zasysanie powietrza znajdującego się wokół ostrza elektrody ulotowej M, przez rurę 4, zabezpiecza również przed tworzeniem się tak Zwanych wyładowań wstęgowych, gdy elektroda ulotowa K jest dodatnia· Przez to wynalazek umożliwia stosowanie spiczastej lub igłowej elektrody ulotowej K z dodatnim wyładowaniem ulotowym· Ponadto jest również możliwe stosowanie większego prądu ulotowego, który z kolei powoduje większy przepływ powietrza przez kanał 1 i polepsza elektryczne ładowanie aerozoli w powietrzu umożliwiając łatwiejsze ich usuwanie·

Na figurze 2 przedstawiono podobne urządzenie do transportu powietrza przez kanał 1 dla przepływu powietrza w kierunku strzałki 3· W tym przykładzie kanał 1 ma przekrój poprzeczny o kształcie wydłużonego prostokąta· Elektroda ulotowa K zawiera drut, który jest usytuowany prostopadle do płaszczyzny rysunku, wzdłuż osi przekroju prostokątnego kanału 1· Elektroda bombardowana M zawiera w tym przykładzie dwie powierzchnie, usytuowane równolegle do ścianek bocznych kanału 1 i drutowej elektrody ulotowej K. środki zasysające do ciągłego usuwania powietrza znajdującego się bezpośrednio w pobliżu elektrody ulotowej K, zawierają w tym przypadku przewód 7 o przekroju poprzecznym o kształcie wąskiego, wydłużonego prostokąta z otworem usytuowanym na wprost elektrody bombardowanej M, w którym jest umieszczona osiowo drutowa elektroda ulotowa K, w przybliżeniu w jednej płaszczyźnie lub nieco cofnięta do wewnątrz względem płaszczyzny tego otworu· Podobnie jak w rurze 4 z poprzedniego przykładu, przewód 7 jest również połączony z wentylatorem, pompą lub odpowiednim urządzeniem 5 utrzymującym skutecznie przepływ powietrza przez przewód 7 w kierunku strzałki 6·

Na figurze 2A pokazano kanał 1, przewód zasysający 7 oraz drutową elektrodę ulotową K umieszczoną w pobliżu otworu wylotowego przewodu 7·

Na figurze 3 przedstawiono urządzenie do transportu powietrza, które jest podobne do urządzenia przedstawionego na fig.1 i opisanego powyżej· Jednakże w tym przypadku, powietrze znajdujące się bezpośrednio w pobliżu elektrody ulotowej K jest usuwane w sposób ciągły za pomocą przewodu 8, który jest umieszczony za elektrodą ulotową K, w kierunku przepływu powietrza i ma otwór zasysający usytuowany na wprost elektrody K· Przewód 8 jest połączony z wentylatorem, pompą powietrza lub innymi urządzeniem 5, podobnym do poprzednich przykładów tak, żeby powietrze mogło być zasysane przewodem 8· Jednakże, jeżeli prędkość przepływu powietrza przez kanał 1 jest wystarczająco wysoka i przepływ jest w zasadzie laminarny, stosowanie oddzielnego wentylatora, pompy lub podobnego urządzenia zasysającego 5 może oczywiście być zbędne· Występuje to zwłaszcza w przypadku zastosowania elektrofiltrów, w których jest wytwarzany stosunkowo silny przepływ powietrza w kanale 1 w wyniku zastosowania zewnętrznego wentylatora lub podobnego urządzenia· W rozwiązaniu z fig.3 należy zwrócić uwagę na to, aby przewód 8 zasysający powietrze nie zasłaniał elektrody ulotowej K względem elektrody bombardowanej M, co uniemożliwiłoby w ten sposób pożądaną migrację jonów z elektrody ulotowej K do elektrody bombardowanej M·

Urządzenie przedstawione na fig.4 jest w zasadzie takie samo jak przedstawione

149 836 na fig.3· Jednakże w rozwiązaniu z fig.4 powietrze znajdujące się bezpośrednio w pobliżu elektrody ulotowej K jest usuwane bardziej skutecznie, dzięki skierowaniu stosunkowo silnego i skoncentrowanego strumienia powietrza wzdłuż elektrody ulotowej K, za pomocą rury 9 umieszczonej przed elektrodą ulotową K, w kierunku przepływu powietrza, zasilanej przez wentylator, pompę powietrza lub odpowiednie urządzenie 10· Strumień powietrza przechodzący przez elektrodę ulotową K w sposób opisany, porywa ze sobą środki drażniące wytworzone przy wyładowaniu ulotowym, a następnie jest chwytany i wyprowadzony na zewnątrz przewodem 11 umieszczonym za elektrodą ulotową K, w kierunku przepływu powietrza· Otwór wlotowy przewodu 11 jest usytuowany na wprost elektrody ulotowej K· W razie konieczności przewód 11 może również być połączony z wentylatorem, pompą powietrza lub podobnym odpowiednim urządzeniem, które wzmagałoby pożądany przepływ powietrza przez przewód 11· □ak wynika z powyższego opisu, urządzenie według wynalazku do ciągłego usuwania powietrza znajdującego się bezpośrednio w pobliżu elektrody ulotowej K, zawierającego środki drażniące, może być skonstruowane w różny sposób, zależnie od zastosowania urządzenia do wyładowania ulotowego· Chociaż wynalazek został powyżej opisany w nawiązaniu do urządzenia do transportu powietrza wykorzystującego wiatr jonowy, jest zrozumiałe, że wynalazek dając te same zalety, może być również zastosowany do urządzeń do wyładowania ulotowego,które nie wytwarzają wiatru jonowego transportującego powietrze, będąc umieszczone na przykład jako elektrofiltry, przez które powietrze jest transportowane za pomocą wentylatora lub odpowiadającego mu urządzenia·

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1· Urządzenie do wytwarzania elektrycznego wyładowania ulotowego w kanale przepływu powietrza płynącego do otoczenia w którym przebywają ludzie, składające eię z elektrody ulotowej i elektrody bombardowanej umieszczonych w tym kanale w pewnej odległości od siebie i podłączonych do obu końcówek źródła napięcia prądu stałego, znamienne tym, że posiada rurę /4, 7, 8, 11/ umieszczoną częściowo w kanale /1/, posiadającą w jednym końcu otwór umieszczony w pobliżu i ne wprost elektrody ulotowej /K/, a na całej pozostałej długości hermetycznie szczelną względem kanału /1/ oraz element /5/ zamontowany na rurze /4, 7, 8, 11/ poza kanałem /1/ wymuszający przepływ powietrza przez rurę /4, 7, 8, 11/·
2. Urządzenie według zastrzel, znamienne tym, że przeciwległy koniec rury /4, 7, 8, 11/, znajdujący się poza kanałem /1/, jest otwarty i dostępny dla otaczającego powietrza, ale w miejscu oddzielonym od środowiska, w którym przebywają ludzie·
3· Urządzenie według zastrz«2, znamienne tym, że przeciwległy koniec rury /4, 7, 8, 11/ jest połączony z filtrem zawierającym pochłaniacz substancji szkodliwych lub drażniących.
4« Urządzenie według zastrzel, znamienne tym, że otwór rury /4, 7/ znajdujący się w kanale /1/ skierowany jest w stronę elektrody bombardowanej /M/.
5· Urządzenie według zastrzel, znamienne tym, że rura /8, 11/ jest umieszczona w obszarze elektrody bombardowanej /M/, przy czym otwór rury /8, 11/ znajduje się między elektrodą ulotową /K/ a elektrodą bombardowaną /N/·
6· Urządzenie według zastrzel, znamienne tym, że elektroda ulotową /K/ umieszczona jest na osi kanału /1/·
7· Urządzenie według zastrz«6, znamienne tym, że elektroda ulotową /K/ stanowi krótki element w kształcie igły, umieszczony osiowo w kanale /1/, który ma przekrój kołowy.
8. Urządzenie według zastrz.6, znamienne tym, że elektroda ulotową /K/ stanowi, wydłużony drut biegnący w poprzek kanału /1/, który ma kształt wąskiego, wydłużonego prostokąta·
9· Urządzenie według zastrz.l, znamienne tym, że jeden koniec rury /4/ jest przewodnikiem lub półprzewodnikiem prądu i połączony jest z potencjałem elektrycznym podobnym do potencjału elektrycznego elektrody ulotowej /K/·

149 836
10· Urządzenie według zastrz.l, znamienne tym, że zawiera dodatkowo drugą rurę /9/, której otwarty koniec umieszczony jest osiowo na wprost i w pewnej odległości od otworu pierwszej rury /11/, przy czym druga rura /9/ połączona jest z elementem /10/ wytwarzającym strumień powietrza przepływający z otwartego końca rury /9/, obok elektrody ulotowej /K/ do otworu pierwszej rury /11/·
11. Urządzenie według zastrz.l albo 10, znamienne tym, że elementem /5/ i /10/ jest pompa powietrzna lub wentylator. .

Pracownia Poligraficzna UP RP. Nakład 100 egz.

Cena 1500 zł