RU2429916C1

RU2429916C1 - Electrical cleaner of dielectric fluids with electric recovery of electrodes

Info

Publication number: RU2429916C1
Application number: RU2010118900/03A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Алексеевич Копылов (RU); Геннадий Алексеевич Копылов; Вячеслав Данилович Ковалёв (RU); Вячеслав Данилович Ковалёв
Original assignee: Геннадий Алексеевич Копылов; Вячеслав Данилович Ковалёв
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2011-09-27

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: proposed cleaner comprises case and precipitation electrodes made up of metal perforated plates that make fluid passages and are provided with dielectric-material webs. Note here that electrodes with webs make impurity accumulators while precipitation electrodes are connected to high-voltage source with varying potential sign. DC high-voltage source is made up of two units: first unit supplies high voltage to electrodes in cleaning dielectric fluid when second unit is in OFF, while second unit supplies high voltage to electrodes in their recovery when first unit is in OFF. Note that said voltage exceeds that generated by first unit and features sufficient magnitude for electric discharges to occur between adjacent electrodes. High-voltage source may be made up of one unit operated in two operating conditions: one for cleaning and another one for electrode recovery. Note also that high voltage supplied in second operating condition exceeds that in first operating condition. Besides, recovery of electrodes is performed without dismantling of as-filled electric cleaner.

EFFECT: higher efficiency and quality.

2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам очистки диэлектрических жидкостей от механических примесей.The invention relates to a device for cleaning dielectric liquids from solids.

Известен электрический очиститель диэлектрических жидкостей (ЭОДЖ) [1], включающий корпус и осадительные электроды, выполненные в виде металлических пластин с прорезями, образующими каналы для прохода жидкости и снабженные перегородками из диэлектрического материала, причем электроды и перегородки формируют ячейки-накопители загрязнений, а осадительные электроды подключены к источнику высокого напряжения постоянного тока с чередованием знака потенциала.Known electric purifier of dielectric liquids (EODI) [1], comprising a housing and precipitation electrodes made in the form of metal plates with slots forming channels for the passage of liquid and equipped with baffles of dielectric material, and the electrodes and baffles form storage cells of pollution, and sedimentation the electrodes are connected to a high voltage DC source with alternating sign of potential.

Недостатком данного очистителя является отсутствие на нем регенерации (восстановления работоспособности) осадительных электродов.The disadvantage of this cleaner is the lack of regeneration (recovery of performance) of the precipitation electrodes on it.

В процессе работы ЭОДЖ на его электродах-осадителях накапливается грязь в виде механических частиц и отложений (увеличивается толщина слоя, образуемого этим загрязнением), что ухудшает чистоту обрабатываемых жидкостей. Поэтому, по мнению авторов, предполагается периодическое удаление осажденного слоя, заключающееся в полной разборке ЭОДЖ и промывке электродов (возможно даже применение механических способов удаления осевших частиц с поверхности электродов, когда смыть их окажется невозможным), сушке и последующей сборке. Все это требует затрат ручного труда, времени, простоя оборудования, остановки процесса очистки, а следовательно, приводит к экономическим потерям.During the operation of the EODJ, dirt accumulates on its precipitating electrodes in the form of mechanical particles and deposits (the thickness of the layer formed by this pollution increases), which impairs the purity of the processed liquids. Therefore, according to the authors, it is assumed that the deposited layer is periodically removed, which consists in completely disassembling the EOD and washing the electrodes (it is even possible to use mechanical methods to remove deposited particles from the surface of the electrodes when it is impossible to wash them off), drying, and subsequent assembly. All this requires manual labor, time, equipment downtime, stopping the cleaning process, and therefore leads to economic losses.

Известен электрический очиститель диэлектрических жидкостей [2], включающий корпус и осадительные электроды с отверстиями, подключенные к источнику высокого напряжения с чередованием знака потенциала, между которыми размещены перегородки из диэлектрического материала, причем осадительные электроды имеют одно отверстие близко от края электрода, а при сборке электроды располагают так, что отверстия в соседних электродах диаметрально противоположны.Known electric dielectric fluid purifier [2], including a housing and precipitation electrodes with holes connected to a high voltage source with alternating signs of potential, between which are placed partitions of dielectric material, and the precipitation electrodes have one hole close to the edge of the electrode, and when assembling the electrodes so that the holes in the adjacent electrodes are diametrically opposite.

Недостатком этого очистителя является отсутствие в нем регенерации осадительных электродов.The disadvantage of this cleaner is the lack of regeneration of precipitation electrodes.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному электрическому очистителю является выбранный в качестве прототипа электрический очиститель диэлектрических жидкостей с регенерацией электродов [3], включающий корпус и осадительные электроды, выполненные в виде металлических пластин с прорезями (или отверстиями), образующими каналы для прохода жидкости, и снабженные перегородками из диэлектрического материала, сами же электроды подключены к источнику высокого напряжения с чередованием знака потенциала, а с торцевой стороны очистителя, внутри его, располагается устройство для ультразвуковой вибрации круглой или любой другой формы, причем его расположение такое, чтобы ультразвуковые волны распространялись вдоль образующей очистителя перпендикулярно поверхностям электродов, через отверстия в них при заполненной диэлектрической жидкостью внутренней полости очистителя.The closest in technical essence to the claimed electric cleaner is a dielectric fluid cleaner with electrode regeneration [3] selected as a prototype, including a housing and precipitation electrodes made in the form of metal plates with slots (or holes) forming channels for the passage of liquid, and equipped with baffles of dielectric material, the electrodes themselves are connected to a high voltage source with alternating signs of potential, and on the front side of the carrier, inside it, there is a device for ultrasonic vibration of a round or any other shape, and its location so that the ultrasonic waves propagate along the generatrix of the cleaner perpendicular to the surfaces of the electrodes, through the holes in them when the inner cavity of the cleaner is filled with a dielectric fluid.

Недостатком этого очистителя является быстрое затухание ультразвуковых волн при удалении от вибратора, т.к. их распространению мешают сами электроды, на которые они наталкиваются, и лишь через отверстия они проходят дальше. Вследствие этого воздействие ультразвуковых волн по очистке поверхностей электродов оказывается только на близко расположенные к вибратору электроды, а на последние электроды практически очищающего воздействия нет, т.е. они остаются загрязненными. Кроме того, при ультразвуковой регенерации наблюдается неравномерность очистки электродов: чем дальше от вибратора расположены электроды, тем хуже они очищаются.The disadvantage of this cleaner is the rapid attenuation of ultrasonic waves when moving away from the vibrator, because The electrodes themselves, on which they encounter, interfere with their propagation, and only through the holes do they pass further. As a result, the effect of ultrasonic waves on cleaning the surfaces of the electrodes is only on the electrodes close to the vibrator, and there is practically no cleaning effect on the last electrodes, i.e. they remain contaminated. In addition, during ultrasonic regeneration, uneven cleaning of the electrodes is observed: the farther from the vibrator the electrodes are located, the worse they are cleaned.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки электродов от осевших на них загрязнений и обеспечение равномерности (одинаковости) очистки всех электродов очистителя.The aim of the invention is to increase the efficiency of cleaning the electrodes from dirt deposited on them and ensuring uniformity (uniformity) of cleaning all the electrodes of the cleaner.

Сущность изобретения заключается в том, что источник высокого напряжения постоянного электрического тока выполнен в виде двух блоков: первый блок выдает высокое напряжение на электроды при работе очистителя при очистке диэлектрической жидкости, когда второй блок выключен; второй блок выдает высокое напряжение на электроды при их регенерации, когда первый блок выключен, причем это напряжение больше, чем напряжение, вырабатываемое первым блоком, и его величина достаточна, чтобы происходили электрические разряды между соседними электродами; или же в виде одного блока, но имеющего два режима работы: один - при очистке диэлектрической жидкости, а второй - при регенерации электродов, причем высокое напряжение на втором режиме, подаваемое на электроды, выше, чем на первом режиме и достаточное для появления электрических разрядов между электродами; кроме того, регенерация электродов осуществляется без разборки электроочистителя при заполненной диэлектрической жидкостью внутренней полости очистителя.The essence of the invention lies in the fact that the high-voltage source of direct electric current is made in the form of two blocks: the first block gives out a high voltage to the electrodes when the cleaner works when cleaning the dielectric fluid when the second block is turned off; the second block provides a high voltage to the electrodes when they are regenerated when the first block is turned off, and this voltage is greater than the voltage generated by the first block, and its value is sufficient for electric discharges to occur between adjacent electrodes; or in the form of one unit, but having two operating modes: one when cleaning the dielectric fluid, and the second when regenerating the electrodes, and the high voltage in the second mode supplied to the electrodes is higher than in the first mode and sufficient for the appearance of electric discharges between electrodes; in addition, the regeneration of the electrodes is carried out without disassembling the electric cleaner when the internal cavity of the cleaner is filled with dielectric fluid.

При регенерации электродов на них подается высокое напряжение такой величины, чтобы между соседними электродами происходили высоковольтные электрические разряды внутри жидкости, заполняющей внутренний объем очистителя. При этом в этой жидкости возникают большие импульсные гидравлические давления [4]. Очистка поверхностей электродов от осевших на них загрязнений осуществляется механической работой ударной волны и запаздывающего потока, возникающих при пробое жидкости электрическим разрядом.During the regeneration of the electrodes, they are supplied with a high voltage of such a magnitude that high-voltage electric discharges inside the liquid filling the internal volume of the purifier occur between adjacent electrodes. In this case, large pulsed hydraulic pressures arise in this fluid [4]. The surfaces of the electrodes are cleaned of contaminants deposited on them by the mechanical work of the shock wave and the retarded flow arising from the breakdown of a liquid by an electric discharge.

Чрезвычайно малая сжимаемость жидкости приводит к возникновению вторичных явлений, в том числе гидравлического удара, что еще больше усиливает действие электрического разряда.The extremely low compressibility of the liquid leads to the occurrence of secondary phenomena, including water hammer, which further enhances the effect of electric discharge.

Сопоставительный анализ позволяет сделать вывод, что предложенное устройство отличается от прототипа тем, что у него вместо ультразвукового вибратора имеется дополнительный блок питания, вырабатывающий высокое напряжение, большее по величине, чем напряжение, подаваемое на электроды при очистке жидкости. Или же не дополнительный блок питания устанавливается на очиститель, а формируется второй режим работы, идентичный работе второго блока. При подаче этого напряжения на электроды, при заполненной внутренней полости очистителя диэлектрической жидкостью, появляются в этой жидкости электрические разряды и большие гидравлические давления, которые отрывают от поверхности электродов осевшие на них механические частицы, тем самым очищая эти поверхности от загрязнений.Comparative analysis allows us to conclude that the proposed device differs from the prototype in that instead of an ultrasonic vibrator, it has an additional power supply unit that generates a high voltage greater than the voltage supplied to the electrodes when cleaning the liquid. Or, not an additional power supply unit is installed on the cleaner, but a second mode of operation is formed that is identical to the operation of the second unit. When this voltage is applied to the electrodes, when the internal cavity of the cleaner is filled with a dielectric liquid, electric discharges and large hydraulic pressures appear in this liquid, which tear off mechanical particles that have settled on them from the surface of the electrodes, thereby cleaning these surfaces from contamination.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критерию «Новизна».Thus, the proposed technical solution meets the criterion of "Novelty."

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом устройстве, и признать его соответствующим критерию «Существенные отличия».An analysis of the known technical solutions (analogues) in the studied area allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to the essential distinguishing features in the claimed device, and to recognize it as meeting the criterion of "Significant differences".

Применение всех новых признаков позволяет осуществлять регенерацию (восстановление) электродов-осадителей без разборки самого очистителя. Это обеспечивается созданием больших гидравлических импульсных давлений, в том числе и гидравлического удара, внутри жидкости во внутренней полости очистителя, высоковольтными электрическими разрядами между соседними электродами. Эти давления воздействуют на осажденный слой загрязнений на поверхностях электродов, отрывая его от электродов и тем самым очищая эти поверхности.The use of all new features allows the regeneration (recovery) of electrode-precipitators to be carried out without disassembling the purifier itself. This is ensured by the creation of large hydraulic pulsed pressures, including water hammer, inside the liquid in the inner cavity of the cleaner, by high-voltage electric discharges between adjacent electrodes. These pressures act on the deposited layer of contaminants on the surfaces of the electrodes, tearing it away from the electrodes and thereby cleaning these surfaces.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид электроочистителя в разрезе, на фиг.2 - схема появления электрического разряда между соседними электродами.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 presents a General view of the electric cleaner in the context, figure 2 is a diagram of the appearance of an electric discharge between adjacent electrodes.

Электроочиститель, фиг.1, состоит из корпуса 1, ограничительных пластин 2, пакета осадительных электродов 3, диэлектрических перегородок 4, патрубков подвода 5 и отбора жидкости 6. Осадительные электроды 3 выполнены в виде круглых металлических пластин с отверстиями. Между осадительными электродами 3 расположены диэлектрические перегородки 4, которые, совместно с электродами 3, образуют ячейки-накопители загрязнений. На внутренней стенке корпуса 1 электроочистителя располагаются дополнительные электроды 7. В выходной крышке располагается пробка 8 для стравливания накапливающихся при работе электроочистителя газов.The electric cleaner, figure 1, consists of a housing 1, restriction plates 2, a set of precipitation electrodes 3, dielectric partitions 4, nozzles for supplying 5 and liquid selection 6. Precipitation electrodes 3 are made in the form of round metal plates with holes. Between the precipitation electrodes 3 there are dielectric partitions 4, which, together with the electrodes 3, form pollution storage cells. Additional electrodes 7 are located on the inner wall of the housing 1 of the electric cleaner. A plug 8 is located in the outlet cover for bleeding the gases accumulated during operation of the electric cleaner.

На фиг.2 показаны два соседних осадительных электрода 3, расстояние между которыми составляет величину «l». Между электродами 3 располагаются диэлектрические перегородки 4. В электродах 3 не показаны отверстия для протекания жидкости. К электродам 3 подводится высокое напряжение постоянного тока разной полярности: напряжение V1 используется при работе очистителя, когда осуществляется очистка жидкости от загрязнений; напряжение V2 применяется при регенерации электродов. Напряжение V2 больше напряжения V1 и достаточно для осуществления электрического разряда 9 между электродами. Напряжение V2 зависит от расстояния «l»: чем больше это расстояние, тем больше должно быть это напряжение. Поверхность электродов покрыта слоем загрязнений, осевших на нее в процессе очистки жидкости.Figure 2 shows two adjacent precipitation electrodes 3, the distance between which is the value of "l". Between the electrodes 3 are located dielectric partitions 4. In the electrodes 3 are not shown holes for the flow of liquid. A high voltage of direct current of different polarity is supplied to the electrodes 3: voltage V1 is used during the operation of the purifier when the liquid is cleaned from contaminants; voltage V2 is used in the regeneration of electrodes. The voltage V2 is greater than the voltage V1 and is sufficient to carry out an electrical discharge 9 between the electrodes. The voltage V2 depends on the distance “l”: the greater this distance, the greater should be this voltage. The surface of the electrodes is covered with a layer of contaminants deposited on it during the cleaning process.

Работает предлагаемый электрический очиститель следующим образом.The proposed electric cleaner operates as follows.

На электроды 3 подается высокое напряжение V1 и через штуцер 5 (фиг.1) через очиститель прокачивается очищаемая диэлектрическая жидкость. Из нее извлекаются механические загрязнения, которые оседают на поверхностях электродов 3. Постепенно толщина этого слоя увеличивается, что ухудшает улавливающие свойства электродов. Поэтому периодически необходимо накопившийся слой загрязнений на электродах удалять.A high voltage V1 is supplied to the electrodes 3 and through the nozzle 5 (FIG. 1), a purified dielectric fluid is pumped through the cleaner. Mechanical impurities that are deposited on the surfaces of the electrodes 3 are extracted from it. Gradually, the thickness of this layer increases, which affects the trapping properties of the electrodes. Therefore, it is periodically necessary to remove the accumulated layer of contaminants on the electrodes.

В предлагаемом электроочистителе это делается так. Выключается прокачка жидкости через очиститель, и отключается подача высокого напряжения на электроды. Если очиститель находится в вертикальном положении, как показано на фиг.1, то отсоединяется от магистрали штуцер 6 и герметично закрывается заглушкой. Затем очиститель переворачивается, и отсоединяется штуцер 5 от магистрали и тоже закрывается заглушкой. Это делается для того, чтобы внутренняя полость электроочистителя была заполнена диэлектрической жидкостью (в данном случае той, которая очищается). После этого на электроды 3 подается высокое напряжение V2. Положение очистителя роли не играет. При этом, фиг.2, между соседними электродами по всему внутреннему объему очистителя появятся высоковольтные электрические разряды 9, которые создают высокие гидравлические давления, распространяющиеся в жидкости по всем направлениям одинаково. Эти давления будут воздействовать на слои загрязнений, расположенные на поверхностях электродов, удаляя их с этих поверхностей, т.е. очищая электроды. При подаче напряжения V2 на электроды 3 в течение некоторого времени (чем дольше, тем чище будет поверхность электродов), поверхность электродов регенерируется. Затем подача напряжения V2 прекращается, жидкость с удаленными загрязнениями выливается из корпуса через штуцер 5 или 6 при снятии заглушки с одного из них, после чего снимается и вторая заглушка, электроочиститель готов к работе.In the proposed electric cleaner, this is done as follows. The pumping of liquid through the cleaner is turned off, and the supply of high voltage to the electrodes is turned off. If the cleaner is in an upright position, as shown in figure 1, then the nozzle 6 is disconnected from the line and hermetically closed with a plug. Then the cleaner is turned over, and the nozzle 5 is disconnected from the highway and is also closed by a plug. This is done so that the internal cavity of the electric cleaner is filled with a dielectric fluid (in this case, the one that is being cleaned). After that, a high voltage V2 is applied to the electrodes 3. The position of the cleaner does not matter. In this case, figure 2, between adjacent electrodes throughout the inner volume of the cleaner will appear high-voltage electrical discharges 9, which create high hydraulic pressures that propagate in the liquid in all directions equally. These pressures will affect the layers of contaminants located on the surfaces of the electrodes, removing them from these surfaces, i.e. cleaning the electrodes. When applying voltage V2 to the electrodes 3 for some time (the longer, the cleaner the surface of the electrodes will be), the surface of the electrodes is regenerated. Then, the supply of voltage V2 is stopped, the liquid with removed impurities is poured out of the housing through the nozzle 5 or 6 when removing the plug from one of them, after which the second plug is also removed, the electric cleaner is ready for operation.

Таким образом, использование электрических разрядов для регенерации электродов позволяет значительно интенсифицировать процесс очистки электродов от загрязнений и повысить качество их регенерации.Thus, the use of electric discharges for the regeneration of electrodes can significantly intensify the process of cleaning the electrodes from contamination and improve the quality of their regeneration.

Источники информацииInformation sources

1. Патент на изобретение РФ №2145524 «Электрический очиститель диэлектрических жидкостей».1. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2145524 "Electric cleaner of dielectric liquids."

2. Патент на изобретение РФ №2385176 «Электрический очиститель диэлектрических жидкостей (и газов) с односторонним расположением отверстий в электродах».2. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2385176 "Electric cleaner of dielectric liquids (and gases) with a one-sided arrangement of holes in the electrodes".

3. Патент на полезную модель РФ №73227 «Электрический очиститель диэлектрических жидкостей с регенерацией электродов».3. Patent for utility model of the Russian Federation No. 73227 "Electric cleaner of dielectric liquids with regeneration of electrodes."

4. Гвинтовкин И.Р., Стояненко О.М. Справочник по ремонту летательных аппаратов. - М.: Транспорт, 1977. - С.10-11.4. Gvintovkin I.R., Stoyanenko O.M. Handbook for repair of aircraft. - M .: Transport, 1977. - S.10-11.

Claims

An electric dielectric fluid purifier with electrical regeneration of electrodes, including a housing and precipitation electrodes made in the form of metal plates with holes that form channels for fluid flow, and equipped with baffles of dielectric material, and the electrodes with baffles form pollution storage cells, while the precipitation electrodes are connected to a source of high voltage with alternating sign of potential, characterized in that the source of high voltage constant the electric current for the electrodes is made in the form of two blocks: the first block gives a high voltage to the electrodes during the operation of the cleaner when cleaning the dielectric fluid when the second block is turned off; the second block provides a high voltage to the electrodes when they are regenerated when the first block is turned off, and this voltage is greater than the voltage generated by the first block, and its value is sufficient for electric discharges to occur between adjacent electrodes; or in the form of one unit, but having two operating modes: one when cleaning a dielectric fluid, and the second when regenerating electrodes, and the high voltage in the second mode supplied to the electrodes is higher than in the first mode, and sufficient for the appearance of electric discharges between the electrodes; in addition, the regeneration of the electrodes is carried out without disassembling the electric cleaner when the internal cavity of the cleaner is filled with dielectric fluid.