RU181900U1

RU181900U1 - DEVICE FOR PRODUCING ELECTRETHES

Info

Publication number: RU181900U1
Application number: RU2018113826U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Андреевич Козловцев; Александр Борисович Голованчиков; Евгений Вячеславович Козловцев; Валентина Ивановна Чурикова; Никита Сергеевич Шиленко; Сергей Александрович Кабанов; Владислав Олегович Бережной
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2018-07-26

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к области изготовления постоянно наэлектризованных диэлектриков - электретов, способных создавать электрическое поле в окружающем их пространстве и может быть использовано в радиотехнической, приборостроительной и бытовой технике.Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение производительности.Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве изготовления электретов, содержащем поворотную кассету с размещенными на ней диэлектрическими пленками и расположенными над ней узлом для нейтрализации диэлектриков, выполненном в виде иглы, заключенной в металлический кожух и соединенной с источником переменного напряжения, и электрод для поляризации диэлектриков, выполненный в виде иглы, соединенной с источником постоянного напряжения, причем электрод для поляризации снабжен металлическим кожухом с сеткой расположенной между электродом и поворотной кассетой и соединенной с источником стабилизированного напряжения, а металлический кожух узла нейтрализации снабжен сеткой, расположенной между иглой и поворотной кассетой и соединенный с этой кассетой, причем обе сетки выполнены из углеродной ткани с ворсом и закреплены в металлический кожух ворсом, обращенным к поверхности диэлектрических пленок.The proposed technical solution relates to the field of manufacturing constantly electrified dielectrics - electrets that can create an electric field in the space surrounding them and can be used in radio engineering, instrument-making and household appliances. The technical result of the claimed utility model is to increase productivity. The technical result is achieved by the fact that in device for the manufacture of electrets containing a rotatable cassette with dielectric films placed on it and above it, a node for neutralizing dielectrics made in the form of a needle enclosed in a metal casing and connected to an alternating voltage source, and an electrode for polarizing dielectrics made in the form of a needle connected to a constant voltage source, and the electrode for polarization is equipped with a metal casing with a grid located between the electrode and the rotary cassette and connected to a stabilized voltage source, and the metal casing of the neutralization unit is equipped with a grid, between the needle and the rotary cartridge and connected to this cartridge, both grids made of carbon fabric with a pile and fixed in a metal casing with a pile facing the surface of the dielectric films.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области изготовления постоянно наэлектризованных диэлектриков - электретов, способных создавать электрическое поле в окружающем их пространстве и может быть использовано в радиотехнической, приборостроительной и бытовой технике.The proposed technical solution relates to the manufacture of constantly electrified dielectrics - electrets that can create an electric field in the space surrounding them and can be used in radio engineering, instrument-making and household appliances.

Известен технологический метод изготовления электретов из тонкопленочных неполярных полимерных диэлектриков в коронном разряде.A known technological method for the manufacture of electrets from thin-film non-polar polymer dielectrics in a corona discharge.

В качестве коронирующих электродов при получении короноэлектретов обычно используют тонкие проволоки, иглы или лезвия (В.Г. Бойцов, Д.А. Рычков. Полимерные электреты в инновационных технологиях. Ж: «Известия Российского Государственного педагогического университета им. А.И. Герцена (Санкт-Петербург) Т.2, №4, 2002 г. стр. 118-132).As corona electrodes in the production of corona electrets, thin wires, needles or blades are usually used (V.G. Boytsov, D.A. Rychkov. Polymer electrets in innovative technologies. J.: Proceedings of the Russian State Pedagogical University named after A.I. Herzen ( St. Petersburg) V.2, No. 4, 2002 p. 118-132).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится неравномерное распределение зарядов по поверхности полимерных диэлектриков в коронном разряде из-за дискретного расположения проволок, игл или лезвий относительно друг друга: Это требует увеличение времени зарядки полимерных диэлектриков, а значит, снижает производительность зарядки в коронном разряде.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the uneven distribution of charges on the surface of polymer dielectrics in the corona discharge due to the discrete arrangement of wires, needles or blades relative to each other: This requires an increase in the charging time of polymer dielectrics, which means that it reduces the charging performance in corona discharge.

Известно устройство для изготовления электрета с заданным распределением зарядовых пятен, содержащая электрод, закрепленный на электрическом основании, выполненный в виде печатной платы, при этом печатная плата выполнена на одной из сторон фольгированного диэлектрика и электрически соединена с другой стороны (Патент РФ. №2037225, H01G 7/02, H01G 13/00 1995 г. )A device for manufacturing an electret with a given distribution of charge spots, containing an electrode mounted on an electric base, made in the form of a printed circuit board, the printed circuit board is made on one side of the foil dielectric and is electrically connected on the other side (RF Patent. No. 2037225, H01G 7/02, H01G 13/00 1995)

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится длительность изготовления электрета из-за неравномерности распределения зарядов на зарядовых пятнах, что снижает производительность изготовления электретов.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the duration of manufacture of the electret due to the uneven distribution of charges on the charge spots, which reduces the productivity of the manufacture of electrets.

Известно устройство для изготовления пленочных электретов, описанная в способе изготовления пленочных электретов в поле коронного разряда при комнатной температуре, при этом поляризация проводится коротроном, выполненном из тонких вольфрамовых проволок, и при движении коротрона над пленкой (Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №497887, H01G /02, 1982 г. )A device for the manufacture of film electrets is described, described in a method for the manufacture of film electrets in the field of a corona discharge at room temperature, the polarization being carried out by a corotron made of thin tungsten wires and when the corotron moves above the film (Description of the invention to the USSR copyright certificate No. 497887, H01G / 02, 1982)

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится длительность создания однородной поверхностной плотности заряда электретов без пробоев, это увеличивает необходимое время зарядки пленки и тем самым снижает производительность.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the duration of creating a uniform surface charge density of electrets without breakdowns, this increases the required film charging time and thereby reduces productivity.

Известно устройство для изготовления электретов, содержащее поворотную кассету с размещенными над ней диэлектрическими пленками и расположенным над ней узлом для нейтрализации диэлектриков, выполненном в виде иглы, заключенной в металлический кожух и соединенный с источником переменного напряжения и электродом для поляризации диэлектриков, выполненный в виде иглы, соединенный с источником постоянного напряжения, при этом электрод для поляризации снабжен металлическим кожухом с сеткой, расположенный между электродом и поворотной кассетой и соединенный с источником стабилизированного напряжения, а металлический кожух узла нейтрализации снабжен сеткой, расположенный между иглой и поворотной кассетой и соединенный с этой кассетой. (Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №674634, H01G 13/00, H01G 7/02, 1982 г. )A device for the manufacture of electrets, comprising a rotatable cassette with dielectric films placed above it and a node located above it to neutralize dielectrics, made in the form of a needle, enclosed in a metal casing and connected to an alternating voltage source and an electrode for polarizing dielectrics, made in the form of a needle, connected to a constant voltage source, while the electrode for polarization is equipped with a metal casing with a grid located between the electrode and the rotary a network and connected to a stabilized voltage source, and the metal casing of the neutralization unit is provided with a grid located between the needle and the rotary cartridge and connected to this cartridge. (Description of the invention to the USSR copyright certificate No. 674634, H01G 13/00, H01G 7/02, 1982)

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится длительность начала нейтрализации поверхности диэлектрика, находящегося под сеткой в узле нейтрализации между иглой и поворотной кассетой и соединенной с этой кассетой, а также затем поляризация поверхности диэлектрика, находящегося под сеткой между электродом для поляризации диэлектриков, соединенным с источником постоянного напряжения, и поворотной кассетой, из-за гладкой поверхности проволок обеих металлических сеток. Электрические заряды на гладких поверхностях проволок таких сеток образуются и стекают неравномерно, что требует увеличения времени с начала нейтрализации, и затем зарядки полимерной пленки электретов, что снижает производительность.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the duration of the start of neutralization of the surface of the dielectric located under the grid in the neutralization unit between the needle and the rotary cartridge and connected to this cartridge, and then the polarization of the surface of the dielectric located under the grid between the electrode for polarizing dielectrics connected with a constant voltage source, and a rotary cassette, due to the smooth surface of the wires of both metal grids. Electric charges on the smooth surfaces of the wires of such grids are formed and flow unevenly, which requires an increase in time from the beginning of neutralization, and then charging the polymer film of electrets, which reduces productivity.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение производительности.The technical result of the claimed utility model is to increase productivity.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве изготовления электретов, содержащем поворотную кассету с размещенными на ней диэлектрическими пленками и расположенными над ней узлом для нейтрализации диэлектриков, выполненном в виде иглы, заключенной в металлический кожух и соединенный с источником переменного напряжения, и электродов для поляризации диэлектриков, выполненный в виде иглы, соединенной с источником постоянного напряжения, причем электрод для поляризации снабжен металлическим кожухом с сеткой расположенной между электродом и поворотной кассетой и соединенный с источником стабилизированного напряжения, а металлический кожух узла нейтрализации снабжен сеткой, расположенный между иглой и поворотной кассетой и соединенный с этой кассетой, причем обе сетки выполнены из углеродной ткани с ворсом и закреплены в металлический кожух ворсом, обращенным к поверхности диэлектрических пленок.The technical result is achieved by the fact that in the device for the manufacture of electrets containing a rotary cassette with dielectric films placed on it and a unit located above it to neutralize dielectrics, made in the form of a needle enclosed in a metal casing and connected to an alternating voltage source, and electrodes for polarization dielectrics, made in the form of a needle connected to a constant voltage source, and the electrode for polarization is equipped with a metal casing with a grid of races placed between the electrode and the rotary cassette and connected to a stabilized voltage source, and the metal casing of the neutralization unit is provided with a grid located between the needle and the rotary cassette and connected to this cassette, both grids made of carbon fabric with a pile and fixed to the metal casing with a pile facing to the surface of dielectric films.

Выполнение сетки, закрепленной в металлическом кожухе узла для нейтрализации диэлектриков из углеродистой ткани позволяет создать плотное прилегание нитей утка и основы друг к другу, что обеспечивает большую поверхность стекания разноименных зарядов с поверхностей диэлектриков увеличивает скорость ее нейтрализации тем самыми повышая производительность.The implementation of the mesh fixed in the metal casing of the assembly for neutralizing dielectrics made of carbon fabric allows one to create a snug fit between the weft and warp threads to each other, which provides a large surface for the opposite charges to drain off the surfaces of dielectrics and increases its rate of neutralization, thereby increasing productivity.

Применение углеродистой ткани с ворсом и закрепление в кожухе узла для нейтрализации диэлектриков сетки ворсом, обращенным к поверхности диэлектрических пленок, создает равномерное распределение электродов, которыми становятся свободные вершины ворса, для стекания по ним электрических зарядов с поверхности диэлектриков при их нейтрализации. Это еще в большей степени увеличивает скорость нейтрализации, а значит и повышение производительности.The use of carbon fabric with a pile and fixing the assembly in the casing to neutralize the network dielectrics with a pile facing the surface of the dielectric films creates a uniform distribution of the electrodes, which become the free vertices of the pile, to drain electric charges from the surface of the dielectrics when they are neutralized. This further increases the rate of neutralization, and hence the increase in productivity.

Те же эффекты, но уже при поляризации поверхности диэлектриков, способствуют повышению производительности при выполнении сетки из углеродной ткани с ворсом, закрепленной в металлическом кожухе, когда ворс обращен к поверхности диэлектрических пленок, при поляризации пленок. Плотное расположение нитей углеродных тканей и равномерное стекание зарядов с вершин ворсинок на всю поверхность пленки ускоряет процесс зарядки, что значительно увеличивает производительность.The same effects, but even with polarization of the surface of dielectrics, increase productivity when performing a carbon fabric grid with a pile fixed in a metal casing, when the pile faces the surface of the dielectric films, with polarization of the films. The dense arrangement of the threads of carbon fabrics and the uniform flow of charges from the tops of the villi to the entire surface of the film accelerates the charging process, which significantly increases productivity.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - фрагмент сетки из углеродистой ткани с ворсом, обращенным к поверхности пленки диэлектрика, в зоне поляризации, на фиг. 3-фрагмент сетки из углеродистой ткани с ворсом, обращенным к поверхности пленки диэлектрика, в зоне нейтрализации; на фиг. 4 - размещение основных узлов.In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device, in FIG. 2 is a fragment of a carbon fabric grid with a pile facing the surface of the dielectric film in the polarization zone, FIG. 3-fragment of a carbon fabric mesh with a pile facing the surface of the dielectric film in the neutralization zone; in FIG. 4 - placement of the main nodes.

Устройство для изготовления электретов состоит из заземленной поворотной кассеты 1. выполненной из нержавеющей стали, установленной на ней фиксирующей накладке 2 из сплава Д16Т, имеющей 29 пазов, выполненных по форме и размерам микрофонных колец с наклеенными на них диэлектрическими пленками 3. Над накладкой 2 расположена коронирующая вольфрамовая игла 4 с источником высокого переменного напряжения 2,5 кВ. (ИВН). Игла 4 заключена в металлический кожух 5, нижнее основание которого выполнено в виде сетки 6 из углеродной ткани, соединенной с корпусом кожуха 5. Расстояние между иглой 4 и сеткой 6 из углеродной ткани, а также между микрофонным кольцом с диэлектрическими пленками 3 и сеткой из углеродной ткани 6 равно 2 мм.The device for the manufacture of electrets consists of a grounded rotary cassette 1. made of stainless steel, a fixing pad 2 of D16T alloy mounted on it, having 29 grooves made in the shape and size of the microphone rings with dielectric films glued on them 3. A corona is located over the pad 2 tungsten needle 4 with a source of high alternating voltage of 2.5 kV. (IVN). The needle 4 is enclosed in a metal casing 5, the lower base of which is made in the form of a carbon fabric mesh 6 connected to the casing body 5. The distance between the needle 4 and the carbon fabric mesh 6, and also between the microphone ring with dielectric films 3 and the carbon mesh fabric 6 is equal to 2 mm.

Вольфрамовый электрод 7 для поляризации также размещен над накладкой 2 и соединен с источником постоянного напряжения 3,8 кВ. (ИВН). Вольфрамовый электрод 7 для поляризации заключен в металлический кожух 8, нижнее основание которого выполнено в виде сетки 9 из углеродной ткани. Расстояние между электродом 7 и сеткой 9 из углеродной ткани, а также между кольцом с диэлектрической пленкой 3 и сеткой 9 из углеродной ткани равно 2 мм. Кожух 8 с сеткой 9 из углеродной ткани соединены с источником стабилизированного напряжения (ИСН) величиной, равной потенциалу получаемого на диэлектрической пленке микрофонного кольца с сеткой 9 из углеродной ткани.A tungsten electrode 7 for polarization is also located above the plate 2 and connected to a constant voltage source of 3.8 kV. (IVN). The tungsten electrode 7 for polarization is enclosed in a metal casing 8, the lower base of which is made in the form of a grid 9 of carbon fabric. The distance between the electrode 7 and the carbon fabric mesh 9, as well as between the ring with the dielectric film 3 and the carbon fabric mesh 9, is 2 mm. The casing 8 with a carbon fabric mesh 9 is connected to a stabilized voltage source (ISN) of a value equal to the potential of a microphone ring received on a dielectric film with a carbon fabric mesh 9.

Обе сетки 6 и 9 выполнены из углеродной ткани с ворсом 10 и закреплены в металлических кожухах соответственно 5 и 8 ворсом 10, обращенным к поверхностям диэлектрических пленок 3.Both grids 6 and 9 are made of carbon fabric with a pile 10 and are fixed in metal casings 5 and 8, respectively, with a pile 10 facing the surfaces of the dielectric films 3.

Устройство работает следующим образом: при подаче высокого напряжения 2,5кВ. на коронирующую иглу 4 во время прохождения микрофонного кольца с диэлектрической пленкой 3 под сеткой 6 из углеродной ткани с ворсом 10 в пространстве, окружающем иглу 4, возникает положительные и отрицательные ионы, которые двигаются к заряженному диэлектрику через углеродную ткань с ворсом 10 сетки 6 и имеющим нулевой потенциал. Тянущее поле между углеродной тканью с ворсом 10 сетки 6 и диэлектрической пленкой 3 микрофонного кольца будет до тех пор, пока существует разность потенциалов между углеродной тканью с ворсом 10 сетки 6 и диэлектрической пленкой микрофонного кольца, когда он становится равным потенциалу углеродной ткани с ворсом 10 сетки 6, движение ионов прекращается и поверхность диэлектрической пленки 3 нейтрализуется. Так как углеродная ткань сетки 6 электропроводна, а нити этой ткани плотно прилегают друг к другу, образуя равномерное электрическое поле по всей поверхности диэлектрической пленки 3. Ворс 10, обращенный к вершинам этой поверхности, интенсивно притягивает заряды (по аналогии с молниеотводом), что способствует интенсификации процесса нейтрализации диэлектрической пленки 3 от зарядов и позволяет увеличить вращение поворотной кассеты 1, а значит производительность.The device operates as follows: when applying a high voltage of 2.5 kV. on the corona needle 4 during the passage of the microphone ring with the dielectric film 3 under the carbon fabric grid 6 with the pile 10 in the space surrounding the needle 4, positive and negative ions arise which move to the charged dielectric through the carbon fabric with the pile 10 of the grid 6 and having zero potential. The pulling field between the carbon cloth with the pile 10 of the mesh 6 and the dielectric film 3 of the microphone ring will be as long as there is a potential difference between the carbon fabric with the pile 10 of the mesh 6 and the dielectric film of the microphone ring when it becomes equal to the potential of the carbon fabric with the pile of 10 mesh 6, the movement of ions ceases and the surface of the dielectric film 3 is neutralized. Since the carbon fabric of the grid 6 is electrically conductive, and the filaments of this fabric are tightly adjacent to each other, forming a uniform electric field over the entire surface of the dielectric film 3. Pile 10, facing the vertices of this surface, intensively attracts charges (by analogy with a lightning rod), which contributes to the intensification of the process of neutralizing the dielectric film 3 from charges and allows you to increase the rotation of the rotary cartridge 1, which means productivity.

В положении, когда кольцо с диэлектрической пленкой 3 располагается под поляризующим электродом 7, происходит поляризация диэлектрической пленки 3 в кольце в постоянном коронном разряде. Поляризация происходит до тех пор, пока существует разность потенциалов между диэлектрической пленкой 3 в кольце и углеродной ткани с ворсом 10 сетки 9. Когда потенциал диэлектрической пленки становится равным потенциалу углеродной ткани с ворсом 10 сетки 9, все ионы, образующиеся в поле коронного разряда, осаждаются на углеродную ткань сетки 9, поляризация прекращается. Острые вершины ворса 10 на углеродной ткани сетки 9 интенсивно притягивает ионы, образующиеся в зоне коронного разряда электрода 7 (по аналогии с острием молниеотвода), что увеличивает скорость зарядки диэлектрической пленки 3, позволяет увеличить скорость вращения поворотной кассеты 1 и значит приводит к росту производительности.In the position where the ring with the dielectric film 3 is located under the polarizing electrode 7, the dielectric film 3 is polarized in the ring in a constant corona discharge. Polarization occurs as long as there is a potential difference between the dielectric film 3 in the ring and the carbon fabric with the pile 10 of the grid 9. When the potential of the dielectric film becomes equal to the potential of the carbon fabric with the pile 10 of the grid 9, all ions formed in the corona discharge field are deposited onto the carbon fabric of the mesh 9, polarization ceases. The sharp peaks of the pile 10 on the carbon fabric of the grid 9 intensively attracts the ions formed in the corona zone of the electrode 7 (by analogy with the tip of the lightning rod), which increases the charging speed of the dielectric film 3, allows you to increase the rotation speed of the rotary cartridge 1 and therefore leads to an increase in productivity.

Таким образом, выполнение сеток 6 и 9 в металлических кожухах 5 и 8 из углеродной ткани соответственно 6 и 9 с ворсом 10, обращенным к поверхности диэлектрических пленок 3 позволяет увеличить скорости процессов нейтрализации и поляризации диэлектрических пленок 3, что дает возможность увеличить скорость вращения поворотной кассеты 1, а значит и производительность устройства для изготовления электретов в целом.Thus, the implementation of the grids 6 and 9 in the metal casings 5 and 8 of carbon fabric, respectively 6 and 9 with a pile 10 facing the surface of the dielectric films 3 allows you to increase the rate of neutralization and polarization of the dielectric films 3, which makes it possible to increase the rotation speed of the rotary cartridge 1, and hence the performance of the device for the manufacture of electrets as a whole.

Claims

A device for the manufacture of electrets, comprising a rotatable cassette with dielectric films placed on it and an assembly for neutralizing dielectrics located above it, made in the form of a needle enclosed in a metal casing and connected to an AC voltage source, and an electrode for polarizing dielectrics made in the form of a needle, connected to a constant voltage source, while the electrode for polarization is equipped with a metal casing with a grid located between the electrode and the rotary cartridge and soy dyed with a stabilized voltage source, and the metal casing of the neutralization unit is equipped with a grid located between the needle and the rotary cassette and connected to this cassette, characterized in that both grids are made of carbon fabric with a pile and fixed in metal casings with a pile facing the surface of the dielectric films .