RU192987U1

RU192987U1 - Device for the manufacture of electrets

Info

Publication number: RU192987U1
Application number: RU2019122585U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Андреевич Козловцев; Александр Борисович Голованчиков; Евгений Вячеславович Козловцев; Роберт Николаевич Кулагин; Леонид Саввич Рева; Валерия Игоревна Чурикова; Дарья Александровна Щербакова
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2019-10-09

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, медицинской, электронной, пищевой, космической и других отраслях промышленности.Техническим результатом предлагаемого устройства для изготовления электретов является увеличение производительности.Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для изготовления электретов, содержащем диэлектрические материалы и электроды для поляризации диэлектриков, один из которых соединен с источником стабилизированного напряжения, причём диэлектрические материалы закреплены в диэлектрическом корпусе, заполненном дистиллированной водой, а второй электрод для поляризации соединен с низковольтным генератором высокой частоты.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, medical, electronic, food, space and other industries. The technical result of the proposed device for the manufacture of electrets is increase in productivity. The delivered technical result is achieved by the fact that in the device for manufacturing the development of electrets containing dielectric materials and electrodes for polarizing dielectrics, one of which is connected to a stabilized voltage source, and the dielectric materials are fixed in a dielectric housing filled with distilled water, and the second electrode for polarization is connected to a low-voltage high-frequency generator.

Description

Техническое решение предназначено для использования в радиотехнической, медицинской, электронной, пищевой, космической и других отраслях промышленности.The technical solution is intended for use in the radio engineering, medical, electronic, food, space and other industries.

Известны способ и устройство для изготовления волокнистого электретного полотна с применением смачивающей жидкости и водной полярной жидкости.A known method and device for the manufacture of a fibrous electret web using a wetting liquid and an aqueous polar liquid.

Устройство включает в себя линию для замачивания волокнистого материала, включающую сосуды для замачивания и насыщения полотна водной полярной жидкостью, в частности водой, сушильной линии, состоящей из пресса для отжимания в виде сопряженной пары валков, и узла активной сушки, например прямоточную печь или конвективный нагреватель воздуха, и узла нарезания на листы для установки в различные изделия, например, респираторы, или фильтры, или свернутые в рулон для хранения (описание изобретения к патенту РФ № 2266771, B01D 39/16, 2000).The device includes a line for soaking the fibrous material, including vessels for soaking and saturating the canvas with an aqueous polar liquid, in particular water, a drying line consisting of an extrusion press in the form of an interfaced pair of rolls, and an active drying unit, for example a direct-flow furnace or a convection heater air, and the unit for cutting sheets for installation in various products, for example, respirators, or filters, or rolled up for storage (description of the invention to RF patent No. 2266771, B01D 39/16, 2000).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится ограниченность получаемого волокнистого электретного полотна в медицинских масках или респираторах, и практически нулевая производительность при изготовлении пленочных электретов из-за низкой скорости передачи зарядов при трении поверхности плёнок, движущихся в водной полярной жидкости, так как специальные электроды, подключенные к источникам заряда, отсутствуют.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the limited fibrous electret web in medical masks or respirators, and almost zero productivity in the manufacture of film electrets due to the low charge transfer rate during friction of the surface of films moving in an aqueous polar liquid, since special electrodes connected to charge sources are absent.

Кроме того, известное устройство невозможно использовать при изготовлении твёрдых электретов. In addition, the known device cannot be used in the manufacture of solid electrets.

Известно устройство, используемое в способе изготовления электретов, состоящее из источника высокого напряжения, для воздействия на твёрдый диэлектрик, при этом оно дополнительно содержит установку для облучения твёрдого диэлектрика гамма – бета – или рентгеновскими лучами (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 120273, класс 21 g, 35;1957).A device is known that is used in the method of manufacturing electrets, consisting of a high voltage source, for acting on a solid dielectric, and it further comprises an apparatus for irradiating a solid dielectric with gamma-beta or X-rays (description of the invention to USSR copyright certificate No. 120273, class 21 g, 35; 1957).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится невысокая производительность из-за деструкции поверхности полимерных диэлектрических материалов под действием жестких гамма – бета – или рентгеновских лучей.The reasons that impede the achievement of a given technical result include low productivity due to the destruction of the surface of polymer dielectric materials under the action of hard gamma - beta - or x-rays.

Известно устройство для изготовления электретов, содержащее поворотную кассету с металлическими подложками, на которых размещены диэлектрические плёнки, электрод для поляризации диэлектриков, размещенный над кассетой, и узел для нейтрализации диэлектрической плёнки, снабженный электродом, при этом оно снабжено размещенным под кассетой соосно электроду для нейтрализации диэлектриков упругим контактом, один конец которого заземлен, а другой выполнен с возможностью электрического контактирования с металлической подложкой, причем узел для нейтрализации диэлектрической плёнки выполнен в виде соединенной с источником переменного напряжения иглы, охватываемой металлическим кожухом, и расположенным под иглой контактом, одним концом, соединенным с металлическим кожухом, а другим с металлической подложкой (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 580593, H01G 7/02, 1977).A device for producing electrets is known, comprising a rotatable cassette with metal substrates on which dielectric films are placed, an electrode for polarizing dielectrics placed above the cassette, and an assembly for neutralizing the dielectric film provided with an electrode, while it is provided with an electrode coaxially located under the cartridge for neutralizing dielectrics an elastic contact, one end of which is grounded, and the other is made with the possibility of electrical contact with a metal substrate, and l to neutralize the dielectric film is made in the form of a needle connected to an alternating voltage source, covered by a metal casing, and a contact located under the needle, one end connected to a metal casing, and the other with a metal substrate (description of the invention to USSR copyright certificate No. 580593, H01G 7 / 02, 1977).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится низкая скорость передачи зарядов от электрода для поляризации диэлектриков к их поверхности, так как молекулы диэлектрика неподвижны и их поверхность препятствует закреплению этих зарядов, что снижает производительность создания электретов.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the low rate of charge transfer from the electrode to polarize dielectrics to their surface, since dielectric molecules are stationary and their surface prevents the fixing of these charges, which reduces the productivity of creating electrets.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является устройство для изготовления электретов, содержащее поворотную кассету с размещенными на ней диэлектрическими плёнками и расположенными над ней узёл для нейтрализации диэлектриков, выполненный 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, 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 для нейтрализации снабжен сеткой, расположенной между иглой и поворотной кассетой и соединенный с этой кассетой (авт. св. СССР № 674634, H01 G13/00, H01 G7/02, 1982).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted as a prototype is a device for the manufacture of electrets, containing a rotatable cassette with dielectric films placed on it and 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 polarization cable 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 a metal casing for neutralization is equipped with a grid located between the needle and the rotary cassette and connected to this cassette (ed. St. USSR No. 674634 , H01 G13 / 00, H01 G7 / 02, 1982).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невысокая производительность из-за низкой скорости распределения электрических зарядов по поверхности диэлектрического материала плёнок.The reasons that impede the achievement of a given technical result include low productivity due to the low rate of distribution of electric charges on the surface of the dielectric material of the films.

Техническим результатом предлагаемого устройства для изготовления электретов является увеличение производительности.The technical result of the proposed device for the manufacture of electrets is to increase productivity.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для изготовления электретов, содержащем диэлектрические материалы и электроды для поляризации диэлектриков, один из которых соединен с источником стабилизированного напряжения, причём диэлектрические материалы закреплены в диэлектрическом корпусе, заполненным дистиллированной водой, а второй электрод для поляризации соединен с низковольтным генератором высокой частоты.The technical result achieved is achieved in that in a device for the manufacture of electrets containing dielectric materials and electrodes for polarizing dielectrics, one of which is connected to a stabilized voltage source, the dielectric materials being fixed in a dielectric housing filled with distilled water, and the second electrode for polarization connected to low voltage high frequency generator.

Закрепление диэлектрических материалов в диэлектрическом корпусе предотвращает утечку зарядов, что увеличивает скорость поляризации диэлектрических материалов и тем самым производительность создания электретов.The fixing of dielectric materials in a dielectric housing prevents leakage of charges, which increases the polarization rate of dielectric materials and thereby the productivity of creating electrets.

Заполнение диэлектрического корпуса дистиллированной водой предотвращает утечку зарядов между электродами и способствует равномерному распределению ионов, образующихся при ионизации дистиллированной воды, под действием зарядов стекающих в неё с электродов, что приводит к быстрой и равномерной передаче зарядов от этих ионов воды к поверхности заряжаемых диэлектрических материалов и росту производительности создания электретов.Filling the dielectric housing with distilled water prevents the leakage of charges between the electrodes and promotes a uniform distribution of ions generated by the ionization of distilled water under the action of charges flowing from the electrodes into it, which leads to a fast and uniform transfer of charges from these water ions to the surface of the charged dielectric materials and growth productivity of creating electrets.

Соединение второго электрода для поляризации с низковольтным генератором высокой частоты приводит к высокочастотным колебаниям молекул и их фрагментов в диэлектрических материалах, что увеличивает скорость передачи зарядов от ионов дистиллированной воды сначала к поверхности диэлектрических материалов, а затем и в их объёме, а кроме того увеличивает ионизацию самой дистиллированной воды, что приводит к возрастанию числа зарядов в её объёме. Рост зарядов в ионизированной воде и увеличение скорости их передачи к поверхности и накопление внутри диэлектрических материалов способствует росту производительности создания электретов.The connection of the second electrode for polarization with a low-voltage high-frequency generator leads to high-frequency vibrations of molecules and their fragments in dielectric materials, which increases the rate of transfer of charges from distilled water ions to the surface of the dielectric materials first and then in their volume, and in addition increases the ionization of distilled water, which leads to an increase in the number of charges in its volume. An increase in charges in ionized water and an increase in the rate of their transfer to the surface and accumulation inside dielectric materials contribute to an increase in the productivity of creating electrets.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства для изготовления электретов. The drawing shows a diagram of the proposed device for the manufacture of electrets.

Устройство для изготовления электретов состоит из диэлектрического корпуса 1, заполненного дистиллированной водой, с расположенными внутри электродами 2 и 3 для поляризации диэлектрических материалов 4, размещённых на диэлектрической сетке 5, а также электрода 6. Поляризация диэлектрических материалов под действием источников стабилизированного напряжения (ИСН) 7 (1÷12 в) и высокочастотного низковольтного напряжения (ИВч.Н) 8 (1÷12 в), протекает под действием ионов, образующихся при диссоциации ионизированной воды. Для изготовления электретов могут использоваться диэлектрические материалы.4 в форме тканей, волокон, пленок, твердых пластин, гранул и т.п. A device for the manufacture of electrets consists of a dielectric housing 1 filled with distilled water, with electrodes 2 and 3 located inside to polarize the dielectric materials 4 placed on the dielectric grid 5, as well as the electrode 6. Polarization of the dielectric materials under the influence of stabilized voltage sources (ISN) 7 (1 ÷ 12 V) and high-frequency low-voltage voltage (IVCh.N) 8 (1 ÷ 12 V), flows under the influence of ions formed during the dissociation of ionized water. For the manufacture of electrets, dielectric materials can be used. 4 in the form of fabrics, fibers, films, hard plates, granules, etc.

Устройство работает следующим образом: при подаче низковольтного высокочастотного напряжения на электрод 3 молекулы дистиллированной воды в ёмкости, ограниченной корпусом 1, приобретают дополнительную колебательную энергию и повышенную способность к диссоциации. Приложенное к электроду 2 стабилизированное напряжение создает между этим электродом 6 постоянное электрическое поле, увеличивающее время существования воды в диссоциированном на ионы состоянии. Высокочастотные колебания фрагментов воды и их высокая концентрация при повышенной диссоциации воды передаются на молекулы диэлектриков, находящиеся на поверхности диэлектрических материалов 4, увеличивая их подвижность, а постоянное стабилизированное поле создаёт условия их ориентации, что также способствует более глубокому проникновению зарядов, стекающих с электродов 2 и 3 вглубь диэлектрических материалов 4, повышая скорость образования электретного состояния, и, следовательно, приводит к росту производительности.The device operates as follows: when a low-voltage high-frequency voltage is applied to the electrode 3, the molecules of distilled water in a container limited by housing 1 acquire additional vibrational energy and increased dissociation ability. A stabilized voltage applied to the electrode 2 creates a constant electric field between this electrode 6, which increases the lifetime of water in a state dissociated by ions. High-frequency vibrations of water fragments and their high concentration with increased dissociation of water are transmitted to dielectric molecules located on the surface of dielectric materials 4, increasing their mobility, and a constant stabilized field creates conditions for their orientation, which also contributes to deeper penetration of charges flowing from electrodes 2 and 3 deep into the dielectric materials 4, increasing the rate of formation of the electret state, and, therefore, leads to an increase in productivity.

Таким образом, закрепление диэлектрических материалов в диэлектрическом корпусе, заполненном дистиллированной водой, содержащем электроды, один из которых соединен с источником стабилизированного напряжения, а второй с низковольтным генератором высокой частоты, дает возможность увеличить скорость переноса зарядов от электродов к диэлектрикам, а значит, и повысить производительность устройства для изготовления электретов в целом.Thus, fixing dielectric materials in a dielectric housing filled with distilled water containing electrodes, one of which is connected to a stabilized voltage source, and the second to a low-voltage high-frequency generator, makes it possible to increase the rate of charge transfer from electrodes to dielectrics, and therefore increase the performance of the device for the manufacture of electrets in general.

Claims

A device for the manufacture of electrets containing dielectric materials and electrodes for polarizing dielectrics, one of which is connected to a stabilized voltage source, characterized in that the dielectric materials are fixed in a dielectric housing filled with distilled water, and the second polarization electrode is connected to a low-voltage high-frequency generator.