RU172506U1

RU172506U1 - Non-insulated electrode of a gas-discharge unit of a gas treatment plant

Info

Publication number: RU172506U1
Application number: RU2017112781U
Authority: RU
Inventors: Денис Юрьевич Макаров
Original assignee: Денис Юрьевич Макаров
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2017-07-11

Abstract

Полезная модель относится к области газоразрядной очистки газов и предназначена для использования в составе конструкции установки для очистки газов в жилых и производственных помещениях. Неизолированный электрод газоразрядного блока установки для очистки газов содержит металлическую решетку 1, которая образована продольными полосами 2 и соединяющими их поперечными элементами 3 с выступами - шипами 4 и с впадинами 5. Решетка 1 изготовлена из листового металла путем раскроя. Поперечные элементы 3 повернуты вокруг собственных продольных осей примерно на 90 градусов таким образом, что шипы 4 поперечных элементов 3 направлены в противоположные стороны от плоскости решетки 1. При этом шипы 4 располагаются с каждой стороны решетки 1 в шахматном порядке. Впадины 5 поперечных элементов имеют дугообразную форму, а шипы 4 образованы дугами соседних впадин 5, сходящимися по касательной. Высота шипов 4 на каждом из крайних поперечных элементов 3 может быть равна или меньше высоты шипов 4 остальных поперечных элементов 3. Полезная модель позволяет повысить интенсивность и стабильность во времени разрядов, образующихся на шипах электрода, повышение механической прочности и, как следствие, надежности электрода, повышение технологичности его производства. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.The utility model relates to the field of gas discharge gas purification and is intended for use as part of the design of a gas purification installation in residential and industrial premises. The non-insulated electrode of the gas-discharge unit of the gas treatment plant contains a metal grate 1, which is formed by longitudinal strips 2 and the transverse elements 3 connecting them with protrusions - spikes 4 and troughs 5. The grate 1 is made of sheet metal by cutting. The transverse elements 3 are rotated around their own longitudinal axes by approximately 90 degrees so that the spikes 4 of the transverse elements 3 are directed in opposite directions from the plane of the grating 1. In this case, the spikes 4 are located on each side of the grating 1 in a checkerboard pattern. The depressions 5 of the transverse elements have an arcuate shape, and the spikes 4 are formed by arcs of adjacent depressions 5 converging tangentially. The height of the spikes 4 on each of the extreme transverse elements 3 can be equal to or less than the height of the spikes 4 of the remaining transverse elements 3. The utility model allows to increase the intensity and time stability of the discharges formed on the spikes of the electrode, increase the mechanical strength and, as a consequence, the reliability of the electrode, improving the manufacturability of its production. 2 s.p. f-ly, 4 ill.

Description

Полезная модель относится к области газоразрядной очистки газов и предназначена для использования в составе конструкции установки для очистки газов в жилых и производственных помещениях.The utility model relates to the field of gas discharge gas purification and is intended for use as part of the design of a gas purification installation in residential and industrial premises.

Известна конструкция неизолированного электрода, используемого в установке для очистки газов (патент РФ №144629, 17.01.2014 г.), выполненного металлическим с щелевидными отверстиями со штырьками вдоль каждого отверстия, также имеющего различные выступы, язычки, зубья и прочие конструктивные элементы для закрепления в корпусе установки для очистки газов.The known design of the non-insulated electrode used in the installation for gas purification (RF patent No. 144629, 01/17/2014), made of metal with slit-shaped holes with pins along each hole, also having various protrusions, tongues, teeth and other structural elements for fixing in installation casing for gas purification.

Наличие большого количества различных конструктивных элементов усложняет конструкцию неизолированного электрода, снижает технологичность разработки и уменьшает ее надежность. При эксплуатации указанного неизолированного электрода в составе газоразрядного блока установки для очистки газов не обеспечивается равномерность распределения электростатического и электромагнитного полей между изолированным и неизолированным электродами, что снижает ресурс и надежность работы установки в целом. К тому же, в процессе работы неизолированного электрода возможно осаждение на поверхность его элементов пыли, взвеси и других твердых частиц, что также вызывает ухудшение работы, надежности и ресурса. Также при определенном составе и конфигурации пылевого слоя возможно его воспламенение под воздействием высоковольтных разрядов.The presence of a large number of various structural elements complicates the design of the non-insulated electrode, reduces the manufacturability and reduces its reliability. During operation of the specified non-insulated electrode as a part of the gas-discharge unit of the gas treatment plant, the distribution of electrostatic and electromagnetic fields between the insulated and non-insulated electrodes is not uniform, which reduces the life and reliability of the installation as a whole. In addition, during the operation of an uninsulated electrode, it is possible to deposit dust, suspended matter and other solid particles on the surface of its elements, which also causes deterioration in operation, reliability and service life. Also, with a certain composition and configuration of the dust layer, it may ignite under the influence of high voltage discharges.

Известна конструкция неизолированного электрода, используемого в установке для очистки газов (патент РФ №2453376, 06.03.2009 г.), выполненного в виде сетки из проволоки, на которой перпендикулярно расположены шипы.The known design of the non-insulated electrode used in the installation for gas purification (RF patent No. 2453376, 03/06/2009), made in the form of a wire mesh, on which the spikes are located perpendicularly.

Шипы присоединяются к сетке электрода методом контактной сварки, что повышает трудоемкость изготовления неизолированного электрода и приводит к удорожанию при его производстве.The spikes are attached to the electrode grid by contact welding, which increases the complexity of manufacturing a non-insulated electrode and leads to a rise in price during its production.

Наиболее близким к предложенному является неизолированный электрод газоразрядного блока установки для очистки газов, характеризующийся тем, что содержит металлическую решетку, выполненную монолитной и состоящую из горизонтальных элементов, между которыми расположены вертикальные элементы с зигзагообразными выступами и впадинами, при этом один из горизонтальных элементов имеет углубление, выступы каждого последующего вертикального элемента расположены напротив впадин предыдущего вертикального элемента, а плоскости, содержащие выступы крайних вертикальных элементов, расположены под углом от 15 до 60 градусов к плоскости металлической решетки. Электрод выполняется из листового металла путем раскроя с помощью абразивной, лазерной, плазменной резки, фрезеровки или высечки с последующим выгибанием вертикальных элементов для получения выступов и впадин (RU 166079 U1, 10.11.2016). Монолитное исполнение позволяет получить единую деталь без использования дополнительных технологических операций, снижающих ее надежность.Closest to the proposed one is a non-insulated electrode of a gas-discharge unit of a gas purification unit, characterized in that it contains a metal grating made monolithic and consisting of horizontal elements, between which there are vertical elements with zigzag protrusions and depressions, while one of the horizontal elements has a recess, the protrusions of each subsequent vertical element are located opposite the depressions of the previous vertical element, and the planes containing you stupas of extreme vertical elements are located at an angle of 15 to 60 degrees to the plane of the metal lattice. The electrode is made of sheet metal by cutting using abrasive, laser, plasma cutting, milling or die cutting, followed by bending of vertical elements to obtain protrusions and depressions (RU 166079 U1, 10.11.2016). Monolithic execution allows you to get a single part without the use of additional technological operations that reduce its reliability.

Недостатком данного электрода является недостаточная механическая прочность и жесткость вертикальных элементов, содержащих выступы и впадины, за счет их геометрической формы, напоминающей зигзаг, причем на каждом изгибе присутствует острый угол, являющийся концентратором напряжения. Таким образом, в процессе выгибания вертикальных элементов сложно обеспечить правильное расположение выступов и впадин относительно плоскости электрода, что приводит к ухудшению равномерности распределения разрядов и снижению их интенсивности и стабильности во времени. Также за счет присутствия концентратора напряжений в каждом месте изгиба вертикальных элементов электрода он обладает пониженной надежностью в части устойчивости к вибрационным воздействиям, которые зачастую присутствуют в любых вентиляционных системах.The disadvantage of this electrode is the lack of mechanical strength and rigidity of the vertical elements containing the protrusions and depressions, due to their geometric shape resembling a zigzag, with an acute angle present on each bend, which is a stress concentrator. Thus, in the process of bending vertical elements, it is difficult to ensure the correct location of the protrusions and depressions relative to the plane of the electrode, which leads to a deterioration in the uniformity of the distribution of discharges and a decrease in their intensity and stability over time. Also, due to the presence of a stress concentrator at each bend of the vertical elements of the electrode, it has reduced reliability in terms of resistance to vibration effects, which are often present in any ventilation systems.

Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является повышение интенсивности и стабильности во времени разрядов, образующихся на шипах электрода, повышение механической прочности и, как следствие, надежности электрода, повышение технологичности его производства.The technical problem solved by the utility model is to increase the intensity and stability in time of discharges formed on the spikes of the electrode, increase the mechanical strength and, as a consequence, the reliability of the electrode, increase the manufacturability of its production.

Техническая проблема решается использованием неизолированного электрода газоразрядного блока установки для очистки газов, содержащего металлическую решетку с шипами, выполненную из листового металла и включающую две полосы и соединяющие их поперечные элементы с выступами, образующими шипы, и с впадинами, в котором впадины поперечных элементов имеют дугообразную форму, а шипы образованы соседними дугами, сходящимися по касательной.The technical problem is solved by using a non-insulated electrode of the gas-discharge unit of the gas purifier, containing a metal grid with spikes made of sheet metal and including two strips and connecting the transverse elements with the protrusions forming the spikes, and with hollows in which the hollows of the transverse elements have an arcuate shape and the spikes are formed by adjacent arcs converging tangentially.

Кроме того, на каждом поперечном элементе шипы выполнены по обеим сторонам, при этом шипы на одной стороне каждого поперечного элемента расположены напротив соответствующих впадин на другой стороне этого поперечного элемента и напротив соответствующих впадин соседних поперечных элементов.In addition, spikes are made on both sides on each transverse element, with spikes on one side of each transverse element opposite the respective depressions on the other side of this transverse element and opposite the corresponding depressions of adjacent transverse elements.

Кроме того, высота выступов на каждом из крайних поперечных элементов равна или меньше высоты выступов остальных поперечных элементов.In addition, the height of the protrusions on each of the extreme transverse elements is equal to or less than the height of the protrusions of the remaining transverse elements.

Техническим результатом, достигаемым полезной моделью, является повышение интенсивности и стабильности разрядов с шипов электрода за счет минимизации угла заострения шипов (угол стремится к 0°) при эксплуатации в составе газоразрядного блока установки для очистки газов, повышение механической прочности и надежности электрода за счет отсутствия перегибов с острыми углами вертикальных элементов электрода, повышение технологичности производства электрода за счет снижения суммарной длины реза, необходимой для формирования электрода из листового металла и простоты выгибания поперечных элементов по причине их высокой механической прочности.The technical result achieved by the utility model is to increase the intensity and stability of discharges from the spikes of the electrode by minimizing the angle of sharpening of the spikes (the angle tends to 0 °) during operation as a part of the gas-discharge unit of the gas treatment plant, increasing the mechanical strength and reliability of the electrode due to the absence of kinks with sharp angles of the vertical elements of the electrode, increasing the manufacturability of the electrode production by reducing the total length of the cut necessary to form the electrode from sheet metal and ease of bending of the transverse elements due to their high mechanical strength.

На фиг. 1 изображен неизолированный электрод, вид сверху; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху, на фиг. 4 - заготовка металлической решетки неизолированного электрода.In FIG. 1 shows a bare electrode, top view; in FIG. 2 - the same side view; in FIG. 3 is the same, top view, in FIG. 4 - blank metal lattice of an uninsulated electrode.

Неизолированный электрод газоразрядного блока установки для очистки газов содержит металлическую решетку 1, которая образована продольными полосами 2 и соединяющими их поперечными элементами 3 с выступами - шипами 4 и с впадинами 5.The non-insulated electrode of the gas-discharge unit of the gas treatment plant contains a metal grate 1, which is formed by longitudinal strips 2 and the transverse elements 3 connecting them with protrusions - spikes 4 and with troughs 5.

Решетку 1 изготавливают из листового металла путем раскроя с помощью абразивной, или лазерной, или плазменной резки, или фрезеровки, или высечки с получением заготовки, изображенной на фиг. 4. На каждом поперечном элементе 3 выступы (шипы 4) и впадины 5 выполнены по обеим сторонам, при этом для удобства раскроя предпочтительно, чтобы шипы 4 на одной стороне каждого поперечного элемента 3 были расположены напротив впадин 5 на другой его стороне и напротив впадин 5 на соседних поперечных элементах 3. Поперечные элементы 3 поворачивают вокруг собственных продольных осей на угол 90 градусов или близкий к нему таким образом, что шипы 4 поперечных элементов 3 направлены в противоположные стороны от плоскости решетки. При этом шипы 4 располагаются с каждой стороны решетки 1 в шахматном порядке. Впадины 5 поперечных элементов имеют дугообразную форму, а шипы 4 образованы дугами соседних впадин 5, сходящимися по касательной. Высота шипов 4 на каждом из крайних поперечных элементов 3 (расстояние от вершины шипа 4 до продольной оси поперечного элемента) может быть равна или меньше высоты шипов 4 остальных поперечных элементов 3. Уменьшение длины шипов, содержащихся на крайних поперечных элементах, необходимо для снижения нагрузки на изолированные электроды, работающие в паре с неизолированным, т.к. участки площади изолированного электрода в местах напротив крайних поперечных элементов неизолированного электрода содержат в основном только изоляционный материал и заполнены проводящей металлической сеткой лишь частично.The grating 1 is made of sheet metal by cutting using abrasive, or laser, or plasma cutting, or milling, or die cutting to obtain the blank depicted in FIG. 4. On each transverse element 3, the protrusions (spikes 4) and depressions 5 are made on both sides, while for convenience of cutting it is preferable that the spikes 4 on one side of each transverse element 3 are located opposite the depressions 5 on its other side and opposite the depressions 5 on adjacent transverse elements 3. The transverse elements 3 are rotated around their own longitudinal axes by an angle of 90 degrees or close to it so that the spikes 4 of the transverse elements 3 are directed in opposite directions from the plane of the grating. In this case, the spikes 4 are located on each side of the grating 1 in a checkerboard pattern. The depressions 5 of the transverse elements have an arcuate shape, and the spikes 4 are formed by arcs of adjacent depressions 5 converging tangentially. The height of the spikes 4 on each of the extreme transverse elements 3 (the distance from the top of the spike 4 to the longitudinal axis of the transverse element) can be equal to or less than the height of the spikes 4 of the remaining transverse elements 3. Reducing the length of the spikes contained on the extreme transverse elements is necessary to reduce the load on insulated electrodes working in conjunction with non-insulated, as the areas of the insulated electrode area in places opposite the extreme transverse elements of the uninsulated electrode contain mainly only insulating material and are only partially filled with a conductive metal mesh.

Решетка 1 имеет углубление 6 со стороны одной из продольных полос 2, средняя часть которой имеет форму полукруга. Выполнение углубления 6 подобным образом позволяет учесть необходимые расстояния между изолированным и неизолированным электродами и исключить пробой между ними, повышая ресурс и надежность работы установки.The grill 1 has a recess 6 from one of the longitudinal strips 2, the middle part of which has the shape of a semicircle. The implementation of the recess 6 in a similar way allows you to take into account the necessary distances between the insulated and uninsulated electrodes and to eliminate breakdown between them, increasing the life and reliability of the installation.

Точки образования разрядов на остриях шипов 4 с равномерными интервалами в продольном и поперечном направлениях позволяет получить наиболее равномерное распределение электростатического и электромагнитного полей между изолированным и неизолированным электродами и повысить надежность работы как неизолированного электрода, так и установки для очистки газов в целом.The discharge points on the spikes of the spikes 4 with uniform intervals in the longitudinal and transverse directions make it possible to obtain the most uniform distribution of electrostatic and electromagnetic fields between the insulated and non-insulated electrodes and increase the reliability of operation of both the non-insulated electrode and the gas treatment plant as a whole.

Сборка и работа установки для очистки газов осуществляется следующим образом.The assembly and operation of the installation for gas purification is as follows.

В корпус генератора в предусмотренные посадочные места устанавливаются изолированные электроды, между которыми располагаются неизолированные электроды. На изолированный и неизолированный электроды газоразрядной пары подают высокое напряжение с получением между ними барьерных разрядов. В промежутке между зигзагообразной металлической решеткой 1 неизолированного электрода и изолированным электродом образуется область с плазмой, которая реагирует с очищаемыми газами, проходящими между указанными электродами. В результате химических реакций молекулы очищаемых газов делятся на активные ионы, свободные радикалы с образованием активного кислорода и озона, вступающих в окислительные реакции с активными ионами и радикалами и очищающего загрязненные газы до безвредного состояния.Insulated electrodes are installed in the generator housing in the provided seats, between which non-insulated electrodes are located. A high voltage is applied to the insulated and non-insulated electrodes of the gas-discharge pair to obtain barrier discharges between them. In the gap between the zigzag metal grid 1 of the non-insulated electrode and the insulated electrode, a region is formed with a plasma that reacts with the gases to be cleaned passing between these electrodes. As a result of chemical reactions, the molecules of the purified gases are divided into active ions, free radicals with the formation of active oxygen and ozone, which enter into oxidative reactions with active ions and radicals and purify the polluted gases to a harmless state.

Указанные выше технические результаты достигаются следующим образом.The above technical results are achieved as follows.

Повышение интенсивности и стабильности разрядов. Increasing the intensity and stability of discharges.

Обеспечивается:Provided by:

a. минимизацией угла острия шипа (разряд срывается острого из одной точки без возможности перетекания, горит ярче (интенсивнее) и более стабилен);a. minimization of the angle of the spike point (the discharge breaks down from one sharp point without the possibility of flowing, burns brighter (more intense) and more stable);

b. точным позиционированием шипов каждого поперечного элемента после их выгибания: поперечные элементы не имеют перегибов, пересекающих их продольные оси, при выгибании элементов не возникает побочных, нежелательных деформаций шипов и поперечных элементов в целом; также стоит отметить равномерное распределение шипов по всей активной площади неизолированного электрода.b. precise positioning of the spikes of each transverse element after they are bent: the transverse elements do not have bends crossing their longitudinal axes; when bending the elements, there are no side, undesirable deformations of the spikes and transverse elements in general; It is also worth noting the uniform distribution of the spikes over the entire active area of the uninsulated electrode.

Повышение механической прочности поперечных элементов и электрода в целом обеспечивается:Increasing the mechanical strength of the transverse elements and the electrode as a whole is provided by:

c. отсутствием перегибов каждого поперечного элемента, пересекающих его продольную ось: тело поперечного элемента вблизи его оси целиком заполнено материалом, без пробелов и выемок, фактически поперечный элемент представляет собой прямую с отстоящими в стороны шипами, а не зигзаг, как у полезной модели RU 166079, при выгибании поперечный элемент ведет себя как единое целое, не выгибается «по частям»;c. the absence of kinks of each transverse element intersecting its longitudinal axis: the body of the transverse element near its axis is completely filled with material, without gaps and grooves, in fact the transverse element is a straight line with spikes spaced apart, and not a zigzag, as in the utility model RU 166079, bending, the transverse element behaves as a whole, does not bend "in parts";

d. отсутствием в конструкции поперечного элемента острых углов - концентраторов напряжений: поперечный элемент образован только из криволинейных (радиусных) элементов, образование усталостных трещин или трещин вследствие динамических нагрузок (вибрации) практически исключено.d. the absence of acute angles — stress concentrators — in the design of the transverse element: the transverse element is formed only of curved (radius) elements, the formation of fatigue cracks or cracks due to dynamic loads (vibration) is practically excluded.

Повышение технологичности производства электрода обеспечивается:Improving the manufacturability of electrode production is provided by:

e. уменьшением суммарной длины реза для формирования электрода из листового металла: по сравнению с электродом по полезной модели RU 166079 длина реза снижена примерно на 15%;e. a decrease in the total length of the cut for the formation of the sheet metal electrode: in comparison with the electrode according to the utility model RU 166079, the cut length is reduced by about 15%;

f. упрощением технологии выгибания поперечных элементов: элемент не имеет перегибов, концентраторов напряжений, при выгибании ведет себя как единое целое, выгибается в один прием, все поперечные элементы, в том числе и крайние, выгибаются на одинаковый (близкий к 90°) градус, нет необходимости вымерять углы 15-60°, минимизированы или полностью отсутствуют нежелательные деформации при выгибании.f. a simplification of the technology of bending of transverse elements: the element does not have bends, stress concentrators, when bending behaves as a whole, bends in one step, all transverse elements, including extreme ones, bend to the same (close to 90 °) degree, there is no need measure angles 15-60 °, undesirable deformations during bending are minimized or completely absent.

Claims

1. The non-insulated electrode of the gas-discharge unit of the gas treatment plant, comprising a metal grid with spikes made of sheet metal and including two strips and connecting their transverse elements with the protrusions forming the spikes and with troughs, characterized in that the troughs of the transverse elements have an arcuate shape and the spikes are formed by adjacent arcs converging tangentially.

2. The electrode according to claim 1, characterized in that the spikes on each transverse element are made on both sides, while the spikes on one side of each transverse element are opposite the corresponding depressions on the other side of this transverse element and opposite the corresponding depressions of adjacent transverse elements.

3. The electrode according to claim 1, characterized in that the height of the spikes on each of the extreme transverse elements is equal to or less than the height of the spikes of the remaining transverse elements.