RU2326487C2 - Способ получения электрической энергии с использованием электростатического эффекта и генератор для его осуществления - Google Patents
Способ получения электрической энергии с использованием электростатического эффекта и генератор для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2326487C2 RU2326487C2 RU2006117750/06A RU2006117750A RU2326487C2 RU 2326487 C2 RU2326487 C2 RU 2326487C2 RU 2006117750/06 A RU2006117750/06 A RU 2006117750/06A RU 2006117750 A RU2006117750 A RU 2006117750A RU 2326487 C2 RU2326487 C2 RU 2326487C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- particles
- substance
- generator according
- screen
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrostatic Separation (AREA)
Abstract
Способ получения электроэнергии и электростатический фрикционный генератор относятся к энергетике. В способе организуют движение потока частиц вещества в канале, материал частиц и стенки канала выбраны с возможностью приобретения ими разноименных электрических зарядов при трении частиц о внутреннюю стенку канала, полученные разноименные электрические заряды отводят с внутренней стенки канала и с частиц вещества. Используется канал конечной длины, поэтому частицы выходят за пределы канала с его выходной стороны и ударяются об экран, который размещают вне канала с зазором, а отвод электрических зарядов с частиц осуществляют через экран. Генератор для реализации способа содержит канал, средство для организации потока частиц вещества в канале вдоль его оси, токосъемники для снятия разноименных электрических зарядов с внутренней стенки канала и с частиц вещества соответственно, а также экран, используемый в качестве токосъемника электрических разрядов с частиц вещества. Изобретение обеспечивает повышение КПД. 2 н. 20 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к способам получения электрической энергии с помощью электростатических фрикционных генераторов с подвижным элементом в виде потока частиц вещества.
Известна тепловая машина, в качестве рабочего тела которой использована взвесь твердого вещества в газе, причем после теплового цикла потока этой взвеси в трубе из диэлектрика статическое электричество, полученное от трения частиц взвеси о стенки трубы, может быть направлено потребителю. Однако кпд получения именно электрической энергии с помощью такой относительно сложной машины является низким.
Известен электростатический генератор [патент GB 114174, опубл. 28.03.1918], в котором песок или частицы подобного носителя высыпаются из заземленного контейнера через сопло, которое окружено изолированным кольцом, которое заряжается отрицательно. Далее положительно заряженный песок падает в приемник в виде воронки внутри кольца. Элементы конструкции могут иметь осесимметричное трубчатое сечение. Такой генератор имеет относительно сложную конструкцию и невысокую производительность.
В качестве прототипа выбрано устройство для получения электрической энергии высокого напряжения посредством организации потока частиц, несомых струей газа в трубчатом канале, поверхность участков которого в направлении движения потока выполнена последовательно из материалов с различными фрикционными и электрическими свойствами [патент GB 473857, опубл. 21.10.1937]. Материалы участков поверхности канала выбираются так, чтобы они могли приобретать противоположный электрический заряд. В качестве материалов участков могут использоваться диэлектрики, полупроводники и проводники. Съем зарядов может происходить со стенок участков канала с помощью электродов, введенных внутрь канала, и/или поверхности изгиба канала. Однако в данной конструкции статическое электричество не может быть снято полностью, т.к. далеко не все частицы песка соприкасаются с вышеперечисленными токосъемниками. Кроме этого, при работе устройства возможно появление электроискровых разрядов между соседними участками или между ними и введенными в канал электродами из-за их близкого расположения. Эти недостатки не позволяют достичь высоких значений кпд.
Решаемая техническая задача - повышение кпд электростатического фрикционного генератора, использующего электростатический эффект, возникающий при движении потока частиц внутри канала.
Предлагается способ получения электрической энергии с использованием электростатического эффекта, согласно которому организуют продольное движение потока частиц вещества в канале, при этом материал частиц вещества и стенки канала выбирают таким образом, чтобы они приобретали разноименные электрические заряды при трении частиц вещества о внутреннюю стенку канала, а полученные разноименные электрические заряды отводят потребителю с внутренней стенки канала и с частиц вещества. Новым является то, что используют канал конечной длины, при этом частицам вещества придают кинетическую энергию с входной стороны канала так, чтобы частицы вещества могли выйти за пределы канала с его выходной стороны и удариться об экран, который размещают вне канала с зазором относительно выходной стороны канала, а отвод электрических зарядов с частиц вещества осуществляют через экран.
Продольное движение потока частиц вещества можно организовать в виде взвеси частиц вещества в потоке газа, например воздуха, подаваемого в канал с его входной стороны, и/или под действием силы тяжести.
Также предлагается электростатический фрикционный генератор, содержащий канал, средство для организации потока частиц вещества в канале вдоль его оси, токосъемники для снятия разноименных электрических зарядов с внутренней стенки канала и с частиц вещества соответственно, при этом материал внутренней стенки канала выбран таким образом, чтобы внутренняя стенка канала и частицы вещества приобретали разноименные электрические заряды при трении потока частиц вещества о внутреннюю стенку канала. Новым является то, что канал выполнен конечной длины и имеет входное и выходное отверстия, а генератор дополнительно содержит экран, который размещен вне канала по ходу потока частиц вещества по ходу потока частиц вещества, выходящих из выходного отверстия, с зазором относительно выходного отверстия канала, при этом экран используется в качестве токосъемника электрических разрядов с частиц вещества.
В качестве материала внутренней стенки канала может быть использован любой диэлектрик, в частности полимерный материал, например полиэтилен, полибутилен, эбонит и т.п.
Внутренняя стенка канала может быть экранирована, при этом такое экранирование может использоваться в качестве токосъемника электрических зарядов со стенки канала.
Канал может быть выполнен в виде трубы, иметь прямолинейную ось, выполняться с постоянным поперечным сечением по его длине, например круглым.
Ось канала может быть расположена в горизонтальной плоскости.
Канал можно расположить так, чтобы его входное отверстие было расположено выше выходного отверстия для использования силы тяжести.
Средство для организации потока частиц вещества может включать бункер для хранения и подачи частиц вещества.
Средство для организации потока частиц вещества может включать средство подачи газа, например воздуха, со взвесью в нем частиц вещества во входное отверстие канала.
В качестве частиц вещества лучше использовать частицы твердого вещества, например соединения углерода или кремния, например песок.
Токосъемник электрических зарядов с внутренней стенки канала лучше электрически соединять с потребителем на участке у входного отверстия, т.е. как можно дальше от экрана.
Зазор между экраном и выходным отверстием канала может быть выбран так, чтобы исключить возникновение электроискрового разряда между участком внутренней стенки канала вблизи выходного отверстия и экраном.
Экран лучше выполнять в виде твердой пластины, поверхность которой, обращенная к выходному отверстию, сориентирована по нормали к оси выходного отверстия.
Экран может быть выполнен из полупроводникового материала.
Генератор может содержать два или более канала и один экран.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 упрощенно представлен экспериментальный электростатический фрикционный генератор. На фиг.2 и фиг.3 упрощенно представлены некоторые возможные варианты осуществления изобретения.
Изобретение поясняется на примере.
Экспериментальная установка для проверки возможности осуществления настоящего изобретения, представленная на фиг.1, включала горизонтально ориентированную прямую металлополимерную трубу 1 из метапола, экран 2, бункер 3 с песком 4, воздушный компрессор (не показан).
Труба 1 круглого поперечного сечения с входным отверстием 5 и выходным отверстием 6 имела обычную для метапола пятислойную конструкцию, состоящую из тонкостенной алюминиевой оплетки 7 с клеевой основой изнутри и снаружи с последующими наружным и внутренними слоями из сшитого полиэтилена, и имела наружный диаметр 14 мм, внутренний диаметр 10 мм и длину 1000 мм. Труба 1 была изолирована от земли, а ее оплетка 7 электрически соединялась с клеммой 8 со стороны входного отверстия 5.
Экран 2 был выполнен в виде кремниевой квадратной пластины 12×12 мм толщиной 0,6 мм, взятой из мощного транзистора. Пластина экрана 2 располагалась у выходного отверстия 6 трубы 1 по нормали к ее оси с зазором Δ, при этом центральная ось пластины экрана 2 была смещена на 2 мм вниз относительно оси трубы 1, чтобы все зерна песка 4, вылетающие из выходного отверстия 5 и отклоняющиеся под действием силы тяжести, могли удариться об экран 6. Экран 2 был электрически соединен с клеммой «плюс» 9.
Бункер 3 имел в нижней части сквозное выпускное отверстие 10 диаметром 1,5 мм, расположенное вблизи входного отверстия 5 чуть выше оси трубы 1, и был заполнен сухим кварцевым песком 4 по ГОСТ 8735-88 с модулем крупности 1,0-1,3 и размером зерна 0,2-0,3 мм.
В качестве воздушного компрессора использовался воздушный микрокомпрессор мощностью 3 Вт, способный развивать давление до 0,25 МПа, причем поток воздуха подавался во входное отверстие 5 соосно ему через сопло, как показано стрелкой на фиг.1, чтобы подхватить зерна песка 4, высыпающиеся из выпускного отверстия 10, и придать им достаточную кинетическую энергию для достижения экрана 2 через трубу 1.
Экспериментальная установка работала следующим образом.
Зерна песка 4, подхваченные потоком воздуха, попадают в канал трубы 1 через входное отверстие 5, приобретают положительный заряд за счет трения о внутренние стенки, образующие канал трубы 1, которая при этом соответственно приобретает отрицательный заряд, далее вылетают из выходного отверстия 6 и, проходя зазор Δ, ударяются об экран 2, отдавая последнему положительный электрический заряд. Наиболее оптимальные результаты были получены, когда величина зазора составляла Δ=110-140 мм, при этом воздушный микрокомпрессор был загружен на 100% номинальной мощности (3 Вт) и развивал избыточное давление 0,5 МПа. Мощность электрического тока, замеряемая ваттметром на клеммах 8 и 9, составляла при этом 2,8 Вт. Следует отметить, что при увеличении зазора Δ величина снимаемой мощности уменьшалась плавно, а при уменьшении - резко, при этом между кромками выходного отверстия 6 и экрана 2 возникал электроискровой разряд вплоть до возникновения электрической дуги. Уменьшение зазора Δ может привести к некоторому увеличению кпд, но в этом случае необходимо использование диода или диодного мостика, например соединяющих трубу 1 и экран 2, экран 2 и клемму 9 или трубу 1 и клемму 8. Также следует отметить, что мощность на выходе установки, т.е. на клеммах 8 и 9, может регулироваться за счет изменения концентрации песка, подаваемого из выпускного отверстия 10, например за счет изменения площади сечения этого отверстия.
Вместо трубы 1 из метапола с оплеткой 7 была опробована труба 1 из полиэтилена с такими же размерами. Были получены подобные результаты. Однако, эксплуатация подобной установки небезопасна, т.к. возможно возникновение электроискрового разряда между трубой 1 и окружающими предметами или людьми, находящимися вблизи установки. Т.о. целесообразней использовать трубу 1 с оплеткой 7, которая одновременно выполняет функцию удобного токосъемника и экранирующую функцию.
Также вместо прямой трубы 1 из метапола была опробована труба 1 также из метапола с теми же поперечными размерами и длиной 4 м, но свернутая в форме змеевика. При этом кпд несколько снизился и пришлось увеличивать до 0,25 МПа величину избыточного давления, развиваемого воздушным микрокомпрессором.
Приведенные примеры использованы только для целей иллюстрации возможности осуществления изобретения. Они не ограничивают объем правовой охраны, представленный в формуле изобретения, при этом специалист в данной области техники относительно просто способен осуществить и другие пути осуществления изобретения. Например, трубы 1 могут быть собраны в пакет и располагаться вертикально и параллельно друг другу, как показано на фиг.2, при этом частицы твердого вещества могут поступать в трубы 1 под действием только силы тяжести, или быть расположены в горизонтальной плоскости радиально по отношению к одному цилиндрическому центральному экрану 2, как показано на фиг.3, и т.д. и т.п.
Claims (22)
1. Способ получения электрической энергии с использованием электростатического эффекта, согласно которому организуют продольное движение потока частиц вещества в канале, при этом материал частиц вещества и стенки канала выбирают таким образом, чтобы они приобретали разноименные электрические заряды при трении частиц вещества о внутреннюю стенку канала, а полученные разноименные электрические заряды отводят потребителю с внутренней стенки канала и с частиц вещества, отличающийся тем, что используют канал конечной длины, при этом частицам вещества придают кинетическую энергию с входной стороны канала так, чтобы частицы вещества могли выйти за пределы канала с его выходной стороны и удариться об экран, который размещают вне канала с зазором относительно выходной стороны канала, а отвод электрических зарядов с частиц вещества осуществляют через экран.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продольное движение потока частиц вещества организуют в виде взвеси частиц вещества в потоке газа, подаваемого в канал с его входной стороны.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что продольное движение потока частиц вещества организуют под действием силы тяжести.
4. Электростатический фрикционный генератор, содержащий канал, средство для организации потока частиц вещества в канале вдоль его оси, токосъемники для снятия разноименных электрических зарядов с внутренней стенки канала и с частиц вещества соответственно, при этом материал внутренней стенки канала выбран таким образом, чтобы внутренняя стенка канала и частицы вещества приобретали разноименные электрические заряды при трении потока частиц вещества о внутреннюю стенку канала, отличающийся тем, что канал выполнен конечной длины и имеет входное и выходное отверстия, а генератор дополнительно содержит экран, который размещен вне канала по ходу потока частиц вещества, выходящих из выходного отверстия, с зазором относительно выходного отверстия канала, при этом экран используется в качестве токосъемника электрических зарядов с частиц вещества.
5. Генератор по п.4, отличающийся тем, что в качестве материала внутренней стенки канала использован диэлектрик.
6. Генератор по п.5, отличающийся тем, что в качестве материала внутренней стенки канала использован полимерный материал.
7. Генератор по п.4, отличающийся тем, что внутренняя стенка канала экранирована.
8. Генератор по п.7, отличающийся тем, что экранирование используется в качестве токосъемника электрических зарядов со стенки канала.
9. Генератор по п.4, отличающийся тем, что канал выполнен в виде трубы.
10. Генератор по п.4, отличающийся тем, что канал выполнен с прямолинейной осью.
11. Генератор по п.4, отличающийся тем, что канал выполнен с постоянным поперечным сечением по его длине.
12. Генератор по п.4, отличающийся тем, что ось канала лежит в горизонтальной плоскости.
13. Генератор по п.4, отличающийся тем, что канал расположен так, что его входное отверстие расположено выше выходного отверстия.
14. Генератор по п.4, отличающийся тем, что средство для организации потока частиц вещества включает бункер для хранения и подачи частиц вещества.
15. Генератор по п.4, отличающийся тем, что средство для организации потока частиц вещества включает средство подачи газа со взвесью в нем частиц вещества во входное отверстие канала.
16. Генератор по п.4, отличающийся тем, что в качестве частиц вещества используют частицы твердого вещества.
17. Генератор по п.16, отличающийся тем, что в качестве частиц вещества использованы соединения углерода или кремния.
18. Генератор по п.4, отличающийся тем, что токосъемник электрических зарядов с внутренней стенки канала электрически соединен с потребителем на участке у входного отверстия.
19. Генератор по п.4, отличающийся тем, что зазор между экраном и выходным отверстием канала выбран так, чтобы исключить возникновение электроискрового разряда между участком внутренней стенки канала вблизи выходного отверстия и экраном.
20. Генератор по п.4, отличающийся тем, что экран выполнен в виде твердой пластины, поверхность которой, обращенная к выходному отверстию, сориентирована по нормали к оси выходного отверстия.
21. Генератор по п.4, отличающийся тем, что экран выполнен из полупроводникового материала.
22. Генератор по п.4, отличающийся тем, что содержит два или более каналов и один экран.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006117750/06A RU2326487C2 (ru) | 2006-05-23 | 2006-05-23 | Способ получения электрической энергии с использованием электростатического эффекта и генератор для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006117750/06A RU2326487C2 (ru) | 2006-05-23 | 2006-05-23 | Способ получения электрической энергии с использованием электростатического эффекта и генератор для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006117750A RU2006117750A (ru) | 2007-12-10 |
RU2326487C2 true RU2326487C2 (ru) | 2008-06-10 |
Family
ID=38903422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006117750/06A RU2326487C2 (ru) | 2006-05-23 | 2006-05-23 | Способ получения электрической энергии с использованием электростатического эффекта и генератор для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2326487C2 (ru) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448408C2 (ru) * | 2010-05-26 | 2012-04-20 | Иван Константинович Клюев | Устройство для получения электроэнергии |
RU2528430C2 (ru) * | 2013-01-15 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока |
RU2719361C2 (ru) * | 2015-12-24 | 2020-04-17 | Конинклейке Филипс Н.В. | Система генерирования или преобразования мощности |
RU2797526C1 (ru) * | 2022-09-16 | 2023-06-06 | Михаил Александрович Мещанинов | Электростатический фрикционный импульсный генератор |
WO2023156838A1 (ru) * | 2022-02-17 | 2023-08-24 | Михаил Александрович МЕЩАНИНОВ | Электростатический фрикционный импульсный генератор |
US11828460B1 (en) | 2021-12-30 | 2023-11-28 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Mobile crematorium |
US11890398B2 (en) | 2022-02-17 | 2024-02-06 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Air cleaning device |
US11984237B1 (en) | 2023-07-20 | 2024-05-14 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Source of charged particles |
US11986791B1 (en) | 2023-07-20 | 2024-05-21 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Reactor for waste treatment |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA200800983A1 (ru) * | 2008-03-25 | 2009-08-28 | Николай Александрович Рысьев | Электростатический фрикционный генератор |
MD911Z (ru) * | 2013-12-17 | 2015-12-31 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Конвективный электростатический генератор |
-
2006
- 2006-05-23 RU RU2006117750/06A patent/RU2326487C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448408C2 (ru) * | 2010-05-26 | 2012-04-20 | Иван Константинович Клюев | Устройство для получения электроэнергии |
RU2528430C2 (ru) * | 2013-01-15 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока |
RU2719361C2 (ru) * | 2015-12-24 | 2020-04-17 | Конинклейке Филипс Н.В. | Система генерирования или преобразования мощности |
US11859814B2 (en) | 2021-12-30 | 2024-01-02 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Reactor for waste disposal |
US11850642B2 (en) | 2021-12-30 | 2023-12-26 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Method of low-temperature treatment of household waste |
US11828460B1 (en) | 2021-12-30 | 2023-11-28 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Mobile crematorium |
US11824468B1 (en) | 2022-02-17 | 2023-11-21 | Mikhail Aleksandrovich Meschchaninov | Electrostatic frictional pulse generator |
CN116964925A (zh) * | 2022-02-17 | 2023-10-27 | 亚历山大维奇·米凯·米山尼诺夫 | 静电摩擦脉冲发生器 |
WO2023156838A1 (ru) * | 2022-02-17 | 2023-08-24 | Михаил Александрович МЕЩАНИНОВ | Электростатический фрикционный импульсный генератор |
US11890398B2 (en) | 2022-02-17 | 2024-02-06 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Air cleaning device |
RU2797526C1 (ru) * | 2022-09-16 | 2023-06-06 | Михаил Александрович Мещанинов | Электростатический фрикционный импульсный генератор |
US11984237B1 (en) | 2023-07-20 | 2024-05-14 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Source of charged particles |
US11986791B1 (en) | 2023-07-20 | 2024-05-21 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Reactor for waste treatment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006117750A (ru) | 2007-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2326487C2 (ru) | Способ получения электрической энергии с использованием электростатического эффекта и генератор для его осуществления | |
CN102735593B (zh) | 细颗粒检测系统 | |
RU2331482C2 (ru) | Циклонное пылеотделяющее устройство с коронирующими электродами | |
Intra et al. | An overview of unipolar charger developments for nanoparticle charging | |
JPS5944797A (ja) | 物体の静電的処理装置 | |
JP2014501391A (ja) | エーロゾル中の粒子を監視する装置 | |
JP2014501391A5 (ru) | ||
EA012275B1 (ru) | Электростатический фрикционный генератор | |
RU2591718C2 (ru) | Система электродов для установки электродинамической фрагментации | |
CN107101915A (zh) | 一种纳米级颗粒物高效荷电装置及方法 | |
Hikita et al. | Partial discharge phenomena in artificial cavity in epoxy cast resin insulation system | |
KR20020090657A (ko) | 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법 및 장치 | |
US11824468B1 (en) | Electrostatic frictional pulse generator | |
Lim et al. | An experimental study of the performance factors affecting particle collection efficiency of the electrocyclone | |
CN201158706Y (zh) | 激光熔覆用超细粉末静电送粉装置 | |
Brocilo et al. | Electrode geometry effects on the collection efficiency of submicron and ultra-fine dust particles in spike-plate electrostatic precipitators | |
WO2000071857A1 (en) | Method and apparatus for increasing power generated by a steam turbine by controlling the electric charge in steam exiting the steam turbine | |
KR910007165A (ko) | 미립자 오염 방지 시스템 | |
JP5027262B2 (ja) | シース気流によって荷電効率を高める粒子荷電装置 | |
US20140041519A1 (en) | Electrostatic screen device and method for emission control | |
CN103480492A (zh) | Cp型超高压静电除尘器的除尘方法 | |
RU2136382C1 (ru) | Способ сепарации мелкодисперсных порошков и устройство для его осуществления | |
Yu et al. | Comparative study of cylindrical and parallel‐plate electrophoretic separations for the removal of ions and sub‐23 nm particles | |
RU94042588A (ru) | Установка для получения ультрадисперсных порошков металлов, сплавов и химических соединений металлов методом эвп | |
SU1375343A1 (ru) | Устройство дл зар дки частиц и подачи их в очищаемый газовый поток |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130524 |