RU2457019C1 - Device to process air in electric discharge - Google Patents

Device to process air in electric discharge Download PDF

Info

Publication number
RU2457019C1
RU2457019C1 RU2010147225/05A RU2010147225A RU2457019C1 RU 2457019 C1 RU2457019 C1 RU 2457019C1 RU 2010147225/05 A RU2010147225/05 A RU 2010147225/05A RU 2010147225 A RU2010147225 A RU 2010147225A RU 2457019 C1 RU2457019 C1 RU 2457019C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
impeller
stator
rotor
electrodes
dielectric
Prior art date
Application number
RU2010147225/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010147225A (en
Inventor
Олег Анатольевич Журавлев (RU)
Олег Анатольевич Журавлев
Алексей Викторович Ивченко (RU)
Алексей Викторович Ивченко
Александр Юрьевич Стрельников (RU)
Александр Юрьевич Стрельников
Евгений Игоревич Еремин (RU)
Евгений Игоревич Еремин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ)
Priority to RU2010147225/05A priority Critical patent/RU2457019C1/en
Publication of RU2010147225A publication Critical patent/RU2010147225A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2457019C1 publication Critical patent/RU2457019C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to air sanitisation in wards and other premises in the absence of or in the case of low-efficiency exhaust ventilation. Proposed device comprises rotor 1 with axial-blow fan impeller 7 fitted thereon. Moving electrode cylinder is arranged on impeller vane ends. Said electrode consists of inner current-conducting ring 8 and dielectric ring 7 arranged thereon to double as high-resistance barrier for moving electrodes. Device comprises also dielectric cylinder of stator 13. Blade electrodes 11, 12 are arranged in stator cutouts at acute angle to rotor tangent surface. Rotor has extra impeller 10 arranged nearby the end of moving electrode dielectric ring 9. Inner surface of stator 14 features cylindrical shape on extra impeller vanes to make flow-through section of axial-blow fan.
EFFECT: higher reliability and efficiency.
3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим воздействие электрического разряда на поток прокачиваемого воздуха с целью бактерицидной и химической его очистки в больничных палатах, бытовых помещениях, а также в помещениях пенитенциарных учреждений при отсутствии или недостаточной производительности вытяжной вентиляции.The invention relates to devices that ensure the effect of an electric discharge on the flow of pumped air for the purpose of its bactericidal and chemical cleaning in hospital wards, residential premises, and also in the premises of penitentiary institutions in the absence or insufficient performance of exhaust ventilation.

Известно устройство роторного типа, предназначенное для воздействия неравновесной плазмы, возбуждаемой в униполярном барьерном разряде, на поток прокачиваемого воздуха без превышения ПДК на озон (патент РФ №2116244, МКИ С01В 13/11 от 27.07.98. Бюл №21).A device of rotary type is known, intended for the action of non-equilibrium plasma excited in a unipolar barrier discharge on the flow of pumped air without exceeding the MPC for ozone (RF patent No. 2116244, MKI C01B 13/11 of July 27, 1998. Bull No. 21).

Здесь электроразрядный промежуток образуется между острийными электродами, подключенными к высоковольтной клемме униполярного источника напряжения, и диэлектрическим барьером подвижного электрода, установленного на торце двухсекционной крыльчатки центробежного вентилятора. Съем электрических зарядов с поверхности барьера подвижного электрода осуществляется с помощью заземленных острийных электродов ножевого типа, установленных в диэлектрическом корпусе вентилятора в чередующемся порядке с высоковольтными электродами и имеющих минимально возможный зазор с поверхностью подвижного электрода.Here, an electric discharge gap is formed between the tip electrodes connected to the high voltage terminal of the unipolar voltage source and the dielectric barrier of the movable electrode mounted on the end face of the two-section centrifugal fan impeller. The removal of electric charges from the surface of the barrier of the movable electrode is carried out using grounded knife-type tip electrodes installed in the dielectric housing of the fan in alternating order with high-voltage electrodes and having the smallest possible gap with the surface of the movable electrode.

Данная система электродов образует электроразрядный генератор (ЭРГ), обеспечивающий возбуждение в воздухе атмосферного давления стационарного диффузного тлеющего разряда в промежутках с высоковольтными электродами и однородного поверхностного разряда на заземленных электродах (Журавлев О.А., Ивченко А.В., Стрельников А.Ю. Барьерная корона постоянного тока с потенциальным электродом. / Тез. докладов XXXVI междун. (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС. - М.: РФФИ, 2009. - С.201). Однородность распределения неравновесной плазмы в ЭРГ задает пределы регулирования процессов обработки потока воздуха в создаваемых экологических устройствах роторного типа (Журавлев О.А., Ивченко А.В. Униполярные плазменные генераторы роторного типа. / Сб. трудов V междун. симпозиума по теоретич. и прикладной плазмохимии. Т.2. Иваново: ИГХТУ, 2008. - С.514-517).This system of electrodes forms an electric-discharge generator (ERG), which provides the excitation in air of atmospheric pressure of a stationary diffuse glow discharge in the gaps with high-voltage electrodes and a uniform surface discharge on grounded electrodes (Zhuravlev O.A., Ivchenko A.V., Strelnikov A.Yu. DC barrier corona with a potential electrode./ Abstracts of the XXXVI International (Zvenigorod) Conference on Plasma Physics and TCF. - M.: RFBR, 2009.- P.201). The homogeneity of the distribution of nonequilibrium plasma in the ERG sets the limits for regulating the processes of processing the air flow in the created ecological devices of the rotor type (Zhuravlev O.A., Ivchenko A.V. Unipolar plasma generators of the rotor type. / Collected proceedings of the Vth international symposium on theoretical and applied plasma chemistry.T.2. Ivanovo: IGHTU, 2008. - S.514-517).

Обработка воздуха без превышения ПДК на озон достигается за счет прохождения через ЭРГ малой части расхода прокачиваемого вентилятором воздуха с последующим газодинамическим смешением потоков на выходе из устройства. Роль газодинамического смесителя потоков выполняет установленное на выходе из воздуховода вентилятора плохообтекаемое тело, турбулизирущее поток.Air treatment without exceeding the MPC for ozone is achieved by passing through the ERG a small part of the flow rate of the air pumped by the fan, followed by gas-dynamic mixing of the flows at the outlet of the device. The role of a gas-dynamic flow mixer is performed by a poorly streamlined body installed at the outlet of the fan duct, which turbulates the flow.

Недостатком этого устройства является неустойчивость режимов работы ЭРГ, связанная с непостоянством разрядных зазоров между острийными (высоковольтным и токосъемным) и подвижным электродами из-за возникающих вибраций как корпуса вентилятора, так и торца его ротора в виде двухсекционной радиальной крыльчатки.The disadvantage of this device is the instability of the operating modes of the ERG associated with the inconstancy of the discharge gaps between the tip (high-voltage and current collector) and the movable electrodes due to the vibrations of both the fan casing and the end of its rotor in the form of a two-section radial impeller.

Также к недостаткам устройства следует отнести его большие весогабаритные характеристики и недостаточную эксплуатационную безопасность, связанные с совмещением в одной конструкции функциональных узлов вентилятора и ЭРГ, запитывающихся от сетевого (≈220 В) и высокого (10-12 кВ) напряжений.Also, the device’s disadvantages include its large weight and size characteristics and insufficient operational safety associated with the combination of the fan and ERG functional units in one design, powered by mains (≈220 V) and high (10-12 kV) voltages.

Известно также устройство роторного типа для электроразрядной обработки воздуха в малоразмерных замкнутых объемах (патент РФ №2173666, МКИ С01В 13/11 от 20.09.2001. Бюл. №26).Also known is a rotary type device for electric-discharge air treatment in small-sized enclosed volumes (RF patent No. 2173666, MKI C01B 13/11 of 09/20/2001. Bull. No. 26).

Здесь подвижный электрод-ротор, состоящий из дисков токопроводящего экрана и покрывающего его диэлектрического барьера, установлен непосредственно на вал электродвигателя. Для обеспечения прокачки воздуха через ЭРГ, а также проведения его обработки без превышения ПДК на озон диск диэлектрического барьера имеет периодические радиальные пазы, переходящие на периферии в лопасти радиальной крыльчатки центробежного вентилятора. Высота лопастей крыльчатки соответствует расстоянию, на котором находится внутренняя поверхность диэлектрического фланца корпуса генератора с установленными поочередно острийными высоковольтными и заземленными электродами.Here, the movable electrode-rotor, consisting of disks of the conductive screen and the dielectric barrier covering it, is mounted directly on the motor shaft. To ensure air pumping through the ERG, as well as to process it without exceeding the MPC for ozone, the disk of the dielectric barrier has periodic radial grooves extending at the periphery into the blades of the radial impeller of the centrifugal fan. The height of the impeller blades corresponds to the distance at which the inner surface of the dielectric flange of the generator housing is located with alternately mounted high-voltage and grounded electrodes.

Снижение концентрации озона в ЭРГ достигается за счет смешения обработанного и насыщенного озоном воздуха с воздухом окружающей среды в период погасания разряда при прохождении под острийными высоковольтным и заземленным электродами радиальных пазов на рабочей поверхности подвижного электрода. Роль интенсификатора газодинамического смешения потоков выполняют стойки окон в корпусе генератора, находящиеся на выходе из вентилятора.A decrease in the ozone concentration in the ERG is achieved by mixing the treated and ozone-saturated air with the ambient air during the discharge extinction when passing under the high-voltage and grounded electrodes of radial grooves on the working surface of the movable electrode. The role of the intensifier of gas-dynamic mixing of flows is performed by window racks in the generator housing located at the outlet of the fan.

К недостаткам устройства следует отнести наличие опасности закорачивания сетевой цепи питания электрического двигателя и высоковольтной цепи ЭРГ. Кроме этого малая производительность вентилятора приводит к увеличению времени циркуляционного обмена воздуха внутри помещения для получения среды с заданным уровнем концентрации озона.The disadvantages of the device include the presence of the danger of shorting the network power supply circuit of the electric motor and the high-voltage circuit of the ERG. In addition, the low performance of the fan leads to an increase in the time of circulation of air exchange inside the room to obtain an environment with a given level of ozone concentration.

Следует также отметить, что наличие пазов на рабочей поверхности подвижного электрода и связанный с ними режим периодического погасания-возбуждения униполярной барьерной короны повышает вероятность искрообразования. Это снижает ресурс работы диэлектрической подложки и создает условия для генерации в воздухе не менее опасных компонентов, например окислов азота.It should also be noted that the presence of grooves on the working surface of the movable electrode and the associated regime of periodic extinction-excitation of the unipolar barrier corona increases the likelihood of sparking. This reduces the life of the dielectric substrate and creates the conditions for the generation of no less dangerous components in the air, such as nitrogen oxides.

Близким техническим решением, позволяющим производить бактерицидную и химическую обработку воздуха и исключающим закорачивание сетевой и высоковольтной цепей вентилятора и ЭРГ, является устройство роторного типа в виде электростатического двигателя (А.с. №644020 СССР, М. Кл. Н02N 1/08 от 25.01.79. Бюл. №3).A close technical solution that allows bactericidal and chemical treatment of air and prevents shorting of the network and high-voltage circuits of the fan and the ERG is a rotary device in the form of an electrostatic engine (A.S. No. 644020 USSR, M. Cl. Н02N 1/08 from 25.01. 79. Bull. No. 3).

Ротор электростатического двигателя имеет цилиндрическую форму и состоит из внутреннего тонкостенного токопроводящего кольца и покрывающего его наружного диэлектрического кольца, играющего роль высокоомного барьера подвижного электрода, установленного на торцах лопастей крыльчатки осевого вентилятора. Острийные электроды ножевого типа установлены в сквозных прорезях диэлектрического цилиндра, играющего роль статора, и ориентированы под острым углом к касательной поверхности окружности подвижного электрода. Угол наклона электродов лежит в пределах 8-12°.The rotor of the electrostatic motor has a cylindrical shape and consists of an internal thin-walled conductive ring and an external dielectric ring covering it, playing the role of a high-resistance barrier of a movable electrode mounted on the ends of the blades of an axial fan impeller. The knife-type tip electrodes are installed in the through-cuts of the dielectric cylinder, which plays the role of a stator, and are oriented at an acute angle to the tangent surface of the circumference of the movable electrode. The angle of the electrodes lies in the range of 8-12 °.

Внутренняя поверхность статора между электродами выполнена со скосами от внутреннего радиуса электрода к внешнему, что способствует увеличению объема обрабатываемого газа. При подаче постоянного высокого напряжения чередующейся полярности на электроды статора на их рабочих кромках возбуждаются разноименные коронные разряды барьерного типа, обеспечивающие перенос соответствующего знака зарядов на поверхность подвижного электрода. Возникающие силы электростатического взаимодействия электродов с зарядами на подвижном электроде приводят к вращению ротора с включением в работу осевого вентилятора и ЭРГ, производящего обработку воздуха в промежутке между рабочей поверхностью подвижного электрода и внутренней поверхностью статора.The inner surface of the stator between the electrodes is made with bevels from the inner radius of the electrode to the outer one, which contributes to an increase in the volume of the treated gas. When a constant high voltage of alternating polarity is applied to the stator electrodes at their working edges, opposite corona discharges of the barrier type are excited, which ensure the transfer of the corresponding sign of charges to the surface of the movable electrode. The arising forces of the electrostatic interaction of the electrodes with the charges on the moving electrode lead to the rotation of the rotor with the inclusion of the axial fan and the ERG, which processes the air between the working surface of the moving electrode and the inner surface of the stator.

Отсутствие воздуховодного канала не позволяет регулировать процесс смешения потоков, затрудняет определение количественных показателей эффективности обработки воздуха.The absence of an air duct does not allow to regulate the process of mixing flows, makes it difficult to quantify the efficiency of air treatment.

Основной недостаток устройства обусловлен неустойчивостью разряда в ЭРГ в связи с наличием неуправляемого процесса изменения знака зарядовых структур на подвижном электроде при прохождении их под электродами с противоположной полярностью. Инициирование перезарядки является здесь случайным процессом. Его развитию способствует биполярность применяемого источника высокого напряжения и одинаковая величина промежутков между рабочей кромкой электродов и поверхностью диэлектрического барьера. Потеря устойчивости разряда и его искровая форма приводят к снижению надежности работы устройства из-за нарастания эрозионных процессов на поверхности диэлектрического барьера, периодического спада крутящего момента электростатических сил двигателя, а также локального перегрева воздуха в объеме ЭРГ с возможностью наработки окислов азота в формируемом озоно-воздушном потоке.The main disadvantage of the device is due to the instability of the discharge in the ERG due to the uncontrolled process of changing the sign of the charge structures on the moving electrode when passing under electrodes with opposite polarity. Recharging is a random process here. Its development is facilitated by the bipolarity of the applied high voltage source and the same gap between the working edge of the electrodes and the surface of the dielectric barrier. The loss of stability of the discharge and its spark shape lead to a decrease in the reliability of the device due to the growth of erosion processes on the surface of the dielectric barrier, a periodic decrease in the torque of the electrostatic forces of the engine, as well as local overheating of the air in the volume of the ERG with the possibility of producing nitrogen oxides in the formed ozone-air flow.

Данные недостатки исключены в устройстве-прототипе для обработки газа в электрическом разряде, выполненном на основе электростатического двигателя с барьерной короной постоянного тока (А.с. №1756267 СССР, М. Кл. С01В 13/11 от 23.08.92. Бюл. №31).These disadvantages are eliminated in the prototype device for gas treatment in an electric discharge made on the basis of an electrostatic motor with a direct current barrier corona (AS No. 1756267 of the USSR, M. Cl. С01В 13/11 of 08/23/92. Bull. No. 31 )

Электростатический двигатель устройства содержит ротор с закрепленной на валу крыльчаткой осевого вентилятора и установленным на торцах ее лопастей цилиндром подвижного электрода, состоящего из внутреннего токопроводящего кольца и покрывающего его диэлектрического кольца, играющего роль высокоомного барьера электрода. На этом же валу установлен перфорированный диск с протяженным диэлектрическим цилиндром воздуховода и поверхностной пленкой-барьером с односторонней металлизацией, создающих подвижный электрод основного разрядного промежутка устройства с установленным параллельно образующей стержнем неподвижного высоковольтного электрода.The electrostatic motor of the device contains a rotor with an axial fan impeller mounted on the shaft and a movable electrode cylinder mounted on the ends of its blades, consisting of an internal conductive ring and a dielectric ring covering it, playing the role of a high-resistance electrode barrier. A perforated disk with an extended dielectric cylinder of the duct and a surface film-barrier with one-side metallization, creating a movable electrode of the main discharge gap of the device with a rod of a fixed high-voltage electrode installed in parallel, is installed on the same shaft.

Дополнительные разрядные промежутки устройства создаются в электростатическом двигателе размещенными в прорезях диэлектрического цилиндра статора ножевыми электродами, установленными под острым углом к касательной поверхности окружности соответствующего подвижного электрода с образованием воздушного зазора.Additional discharge gaps of the device are created in the electrostatic engine by knife electrodes placed in the slots of the stator dielectric cylinder, mounted at an acute angle to the tangent surface of the circumference of the corresponding movable electrode with the formation of an air gap.

Высоковольтный электрод основного разрядного промежутка и ножевые электроды статора электростатического двигателя подключены к единому униполярному источнику высокого напряжения через регулировочные резисторы. При этом ножевые электроды статора, разделяясь на высоковольтные и заземленные, подключены поочередно к высоковольтной клемме источника напряжения, а заземленные электроды имеют минимально допустимый промежуток относительно поверхности подвижного электрода. Основной и дополнительные разрядные промежутки размещены в едином корпусе, продуваемом воздушным потоком осевого вентилятора в виде закрепленной на валу ротора крыльчатки с лопастями, находящейся в канале диэлектрического цилиндра - статора электростатического двигателя.The high-voltage electrode of the main discharge gap and the knife electrodes of the stator of the electrostatic motor are connected to a single unipolar high voltage source through the regulation resistors. In this case, the stator knife electrodes, being divided into high-voltage and grounded, are connected alternately to the high-voltage terminal of the voltage source, and the grounded electrodes have a minimum permissible gap relative to the surface of the movable electrode. The main and additional discharge gaps are housed in a single housing blown by an axial fan air stream in the form of an impeller fixed to the rotor shaft with blades located in the channel of the dielectric cylinder — the stator of the electrostatic motor.

Решаемая здесь задача газоразрядной обработки всего прокачиваемого через корпус воздушного потока без разбавления его спутным потоком необработанного воздуха приводит к усложнению конструкции устройства, увеличивает гидравлическое сопротивление тракта воздуховода, сужает области применения из-за возможности превышения ПДК на озон и окислы азота в выходном сечении корпуса.The problem of gas-discharge treatment, which is solved here, of the entire air flow pumped through the housing without diluting it with a raw stream of untreated air, complicates the design of the device, increases the hydraulic resistance of the duct path, and narrows the scope due to the possibility of exceeding the MPC by ozone and nitrogen oxides in the outlet section of the housing.

К недостаткам электростатического двигателя устройства следует отнести малую производительность обработки воздуха в разрядных зазорах ножевых электродов, обусловленную отсутствием принудительной прокачки газа через промежуток между рабочей поверхностью подвижного электрода и внутренней поверхностью статора. Кроме этого установленный на валу ротора перфорированный диск с протяженным диэлектрическим цилиндром воздуховода имеет значительное гидравлическое сопротивление, снижающее скорость воздушного потока осевого вентилятора.The disadvantages of the electrostatic motor of the device include the low productivity of air treatment in the discharge gaps of the knife electrodes, due to the lack of forced gas flow through the gap between the working surface of the movable electrode and the inner surface of the stator. In addition, a perforated disk mounted on the rotor shaft with an extended dielectric cylinder of the duct has significant hydraulic resistance, which reduces the air flow rate of the axial fan.

В основу изобретения поставлена задача создания на основе электростатического двигателя единой модели электроразрядного генератора-вентилятора, позволяющего производить обработку воздуха без превышения ПДК на озон и окислы азота в малоразмерных замкнутых объемах при повышении производительности прокачки воздуха через ЭРГ и улучшении его перемешивания с основным потоком газа, а также обеспечении устойчивости горения разряда, определяющем уровень надежности работы устройства в целом.The basis of the invention is the task of creating, on the basis of an electrostatic engine, a unified model of an electric-discharge generator-fan, which allows air to be processed without exceeding the MPC for ozone and nitrogen oxides in small-sized confined volumes while increasing the productivity of pumping air through the ERG and improving its mixing with the main gas stream, and also ensuring the stability of the discharge burning, which determines the level of reliability of the device as a whole.

Данная задача решена за счет того, что в устройстве для обработки воздуха в электрическом разряде, содержащем ротор, на валу которого закреплена крыльчатка осевого вентилятора, с установленным на торцах ее лопастей цилиндром подвижного электрода, внутреннего токопроводящего кольца и покрывающего его диэлектрического кольца, играющего роль высокоомного барьера подвижного электрода, а также диэлектрический цилиндр статора, в прорезях которого под острым углом к касательной поверхности окружности ротора размещен ряд ножевых электродов, ротор имеет дополнительную крыльчатку, находящуюся у торца диэлектрического кольца подвижного электрода, при этом внутренняя поверхность статора на ширине лопастей крыльчатки имеет цилиндрическую форму и образует проточную часть периферийного осевого вентилятора.This problem is solved due to the fact that in the device for processing air in an electric discharge containing a rotor, an impeller of an axial fan is fixed on its shaft, with a movable electrode cylinder, an internal conductive ring and a dielectric ring covering it playing the role of a high resistance the barrier of the movable electrode, as well as the dielectric cylinder of the stator, in the slots of which at a sharp angle to the tangent surface of the circumference of the rotor there is a row of knife electrodes , the rotor has an additional impeller located at the end of the dielectric ring of the movable electrode, while the inner surface of the stator is cylindrical in width of the impeller blades and forms the flow part of the peripheral axial fan.

Сущность изобретения поясняется чертежом, представленным на фиг.1, где изображено заявляемое устройство; на фиг.2 показан чертеж сечения А-А на фиг.1, а на фиг.3 дан увеличенный фрагмент Б сечения проточной части ЭРГ с лопастью периферийного осевого вентилятора.The invention is illustrated by the drawing, presented in figure 1, which shows the inventive device; figure 2 shows a drawing of section aa in figure 1, and figure 3 shows an enlarged fragment B of the cross section of the flow part of the ERG with the blade of the peripheral axial fan.

Устройство для обработки воздуха в электрическом разряде содержит вал 1 ротора, установленный на двух опорах качения 2, которые находятся на двух фланцах 3, 4 с отверстиями, закрепленных по нижним торцам в основании 5 и имеющих в верхней части стяжку 6, играющую также роль ручки для переноса устройства. На валу 1 ротора закреплена крыльчатка 7 осевого вентилятора с установленным на торцах ее лопастей цилиндром подвижного электрода, состоящим из внутреннего тонкостенного токопроводящего кольца 8 и наружного диэлектрического кольца 9. В состав ротора входит также дополнительный ряд лопастей крыльчатки 10, находящейся у торца диэлектрического кольца 9 подвижного электрода. Ножевые электроды 11 и 12 установлены поочередно в сквозных прорезях диэлектрического цилиндра статора 13. Они ориентированы под острым углом 8-12° к касательной поверхности окружности подвижного электрода и различаются величиной промежутка с поверхностью данного электрода. Электроды 11, имеющие промежуток hB, являются высоковольтными, а чередующиеся с ними электроды 12 с промежутком hЗ являются заземленными. Соотношение размеров промежутков отвечает условию hВ=(5-6)hЗ. При этом промежуток h3 не должен превышать 0,2-0,25 мм.A device for treating air in an electric discharge comprises a rotor shaft 1 mounted on two rolling bearings 2, which are located on two flanges 3, 4 with holes fixed at the lower ends in the base 5 and having a screed 6 in the upper part, which also acts as a handle for device transfer. An impeller 7 of an axial fan is mounted on the rotor shaft 1 with a movable electrode cylinder mounted on the ends of its blades, consisting of an internal thin-walled conductive ring 8 and an external dielectric ring 9. The rotor also includes an additional row of impeller blades 10 located at the end of the dielectric ring 9 of the movable electrode. The knife electrodes 11 and 12 are installed alternately in the through-cuts of the dielectric cylinder of the stator 13. They are oriented at an acute angle of 8-12 ° to the tangent surface of the circumference of the movable electrode and differ in the size of the gap with the surface of this electrode. The electrodes 11 having a gap h B are high voltage, and alternating electrodes 12 with a gap h 3 are grounded. The ratio of the sizes of the gaps meets the condition h B = (5-6) h Z. The gap h 3 should not exceed 0.2-0.25 mm.

Диэлектрический цилиндр статора 13 имеет два участка, отличающихся профилем внутренней поверхности. На участке с электродами 11, 12 внутренняя поверхность статора 13 выполнена со скосами от внутреннего радиуса электрода к внешнему, определяя геометрию рабочих камер ЭРГ, а на участке крыльчатки 10 внутренняя поверхность статора имеет цилиндрическую форму, ограничивающую высоту лопастей крыльчатки, и образует проточную часть периферийного осевого вентилятора, обеспечивающего прокачку воздуха через ЭРГ.The dielectric cylinder of the stator 13 has two sections that differ in the profile of the inner surface. In the area with electrodes 11, 12, the inner surface of the stator 13 is made with bevels from the inner radius of the electrode to the outer, determining the geometry of the working chambers of the ERG, and in the area of the impeller 10, the inner surface of the stator has a cylindrical shape that limits the height of the impeller blades and forms a flow part of the peripheral axial a fan for pumping air through the ERG.

Кроме этого на валу 1 ротора на участке между торцом цилиндра статора 13 и выходным фланцем 4 установлена крыльчатка 14 дополнительного осевого вентилятора, на торцах лопастей которой находится тонкостенный диэлектрический цилиндр-воздуховод 15, перекрывающий цилиндрическую часть статора 13 с гарантированным воздушным зазором hP.In addition, an impeller 14 of an additional axial fan is installed on the rotor shaft 1 in the area between the end face of the stator cylinder 13 and the output flange 4, at the ends of the blades of which there is a thin-walled dielectric cylinder-air duct 15 that overlaps the cylindrical part of the stator 13 with a guaranteed air gap h P.

Устройство для обработки воздуха в электрическом разряде работает следующим образом. При подаче на электроды 11 постоянного высокого напряжения и достижении напряжения зажигания коронного разряда вал 1 совместно с установленными на нем крыльчатками 7 и 14 ротора начинает вращаться. Вращение ротора происходит в основном за счет действия электростатических сил отталкивания между высоковольтными электродами и находящимися перед ними в промежутке hВ участками диэлектрического барьера 9 подвижного электрода с одноименным поверхностным зарядом. Дополнительный крутящий момент создается за счет действия электростатических сил притяжения между заземленными электродами 12 с наведенным (индуцированным) зарядом и проходящей под ними в зазоре hЗ поверхностью диэлектрического барьера, переносящей одноименный с высоковольтными электродами 11 поверхностный заряд. Возбуждающийся в промежутках hЗ индуцированный газовый разряд обеспечивает равномерное снятие поверхностного заряда с движущегося диэлектрического барьера. Также однородный режим горения разряда характерен для униполярной короны барьерного типа, возбуждаемой на электродах 11 в промежутке hВ. Реализуемые в заявляемом устройстве газовые разряды не приводят к инициированию неуправляемых искровых процессов перезарядки поверхности подвижного электрода, что является основой для повышения крутящего момента двигателя и надежности работы установки без превышения ПДК на озон и окислы азота.A device for processing air in an electric discharge works as follows. When a constant high voltage is applied to the electrodes 11 and the corona discharge ignition voltage is reached, the shaft 1, together with the impellers 7 and 14 of the rotor installed on it, starts to rotate. The rotation of the rotor occurs mainly due to the action of electrostatic repulsive forces between the high-voltage electrodes and the parts of the dielectric barrier 9 of the moving electrode with the same surface charge located in front of them in the gap h In the sections of the dielectric barrier 9. An additional torque is created due to the action of electrostatic forces of attraction between the grounded electrodes 12 with the induced (induced) charge and the surface of the dielectric barrier passing below them in the gap h З , transferring the surface charge of the same name with high-voltage electrodes 11. The induced gas discharge excited in the gaps h 3 ensures uniform removal of the surface charge from the moving dielectric barrier. Also homogeneous combustion mode a discharge characteristic of a unipolar corona barrier type excited by the electrodes 11 in the gap h B. Gas discharges realized in the claimed device do not lead to the initiation of uncontrolled spark processes of recharging the surface of the movable electrode, which is the basis for increasing the engine torque and the reliability of the installation without exceeding the MPC for ozone and nitrogen oxides.

Введение в состав ротора дополнительной крыльчатки 10 обеспечивает повышение производительности прокачки воздуха через ЭРГ, а постановка на вал ротора крыльчатки 14 дополнительного осевого вентилятора с диэлектрическим цилиндром-воздуховодом 15 создает условия для эффективного смешения обработанного газа с потоком прокачиваемого воздуха без образования локальных зон в потоке с превышением уровня ПДК на озон. Кроме этого, цилиндр 15 воздуховода, перекрывая цилиндрическую часть статора с ножевыми электродами, способствует повышению безопасности эксплуатации установки.The introduction of an additional impeller 10 into the rotor provides an increase in the productivity of air pumping through the ERG, and the installation of an additional axial fan with a dielectric cylinder-air duct 15 on the rotor rotor shaft 14 creates the conditions for efficient mixing of the treated gas with the pumped air flow without creating local zones in excess MPC level for ozone. In addition, the cylinder 15 of the duct, blocking the cylindrical part of the stator with knife electrodes, improves the safety of operation of the installation.

Величины промежутков hР и hЗ выбираются из условия отсутствия касания между соответствующими движущимися и неподвижными элементами конструкции устройства. Ограничение на величину промежутка hВ связано с приемлемостью уровня высокого напряжения устройства, определяющего условия работы униполярного коронного разряда как в электростатическом приводе вентиляторов, так и в электроразрядном генераторе воздухоочистителя.The values of the gaps h P and h Z are selected from the condition of the absence of contact between the corresponding moving and stationary structural elements of the device. The limitation on the gap value h V is connected with the acceptability of the high voltage level of the device, which determines the operating conditions of the unipolar corona discharge both in the electrostatic drive of the fans and in the electric discharge generator of the air cleaner.

Claims (1)

Устройство для обработки воздуха в электрическом разряде, содержащее ротор, на валу которого закреплена крыльчатка осевого вентилятора, с установленным на торцах ее лопастей цилиндром подвижного электрода, состоящего из внутреннего токопроводящего кольца и покрывающего его диэлектрического кольца, играющего роль высокоомного барьера подвижного электрода, а также диэлектрический цилиндр статора, в прорезях которого под острым углом к касательной поверхности окружности ротора размещен ряд ножевых электродов, отличающееся тем, что ротор имеет дополнительную крыльчатку, находящуюся у торца диэлектрического кольца подвижного электрода, при этом внутренняя поверхность статора на ширине лопастей дополнительной крыльчатки имеет цилиндрическую форму и образует проточную часть периферийного осевого вентилятора. A device for treating air in an electric discharge, containing a rotor, on the shaft of which an axial fan impeller is fixed, with a movable electrode cylinder mounted on the ends of its blades, consisting of an internal conductive ring and a dielectric ring covering it, playing the role of a high-resistance barrier of the movable electrode, as well as a dielectric a stator cylinder, in the slots of which at a sharp angle to the tangent surface of the circumference of the rotor there is a row of knife electrodes, characterized in that Op has the additional impeller being at the end face of the movable electrode of the dielectric ring, the inner surface of the stator on the width of the blades of the impeller further has a cylindrical shape and forms a part of the peripheral axial flow fan.
RU2010147225/05A 2010-11-18 2010-11-18 Device to process air in electric discharge RU2457019C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010147225/05A RU2457019C1 (en) 2010-11-18 2010-11-18 Device to process air in electric discharge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010147225/05A RU2457019C1 (en) 2010-11-18 2010-11-18 Device to process air in electric discharge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010147225A RU2010147225A (en) 2012-05-27
RU2457019C1 true RU2457019C1 (en) 2012-07-27

Family

ID=46231352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010147225/05A RU2457019C1 (en) 2010-11-18 2010-11-18 Device to process air in electric discharge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2457019C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580726C1 (en) * 2014-12-30 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Air cyclone
RU2584996C1 (en) * 2014-12-30 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Degasser for air media, containing large solid fractions
RU2584997C1 (en) * 2014-12-30 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Device for degassing air media, containing fine solid fraction
RU2609594C1 (en) * 2015-11-10 2017-02-02 Александр Александрович Перфилов Aeronautic unit for treatment of air in cities from gases and dust
RU196891U1 (en) * 2019-12-20 2020-03-19 Николай Михайлович Голиков INSTALLATION OF PLASMA-CENTRIFUGAL AIR CLEANING

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU644020A1 (en) * 1977-09-21 1979-01-25 Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева Electrostatic motor
SU1756267A1 (en) * 1990-08-26 1992-08-23 Самарский авиационный институт им.акад.С.П.Королева Apparatus for treating gas in electric discharge
FR2674238A1 (en) * 1991-03-21 1992-09-25 Ods Corp Contact ozoniser
RU2116244C1 (en) * 1995-06-05 1998-07-27 Самарский государственный аэрокосмический университет им.акад.С.П.Королева Device for air deodoration and bactericidal treatment in electrical discharge
RU2173666C2 (en) * 1999-06-01 2001-09-20 Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева Gear for electric discharge treatment of air in small-sized closed volumes
WO2005011846A1 (en) * 2003-07-18 2005-02-10 David Richard Hallam Air cleaning device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU644020A1 (en) * 1977-09-21 1979-01-25 Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева Electrostatic motor
SU1756267A1 (en) * 1990-08-26 1992-08-23 Самарский авиационный институт им.акад.С.П.Королева Apparatus for treating gas in electric discharge
FR2674238A1 (en) * 1991-03-21 1992-09-25 Ods Corp Contact ozoniser
RU2116244C1 (en) * 1995-06-05 1998-07-27 Самарский государственный аэрокосмический университет им.акад.С.П.Королева Device for air deodoration and bactericidal treatment in electrical discharge
RU2173666C2 (en) * 1999-06-01 2001-09-20 Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева Gear for electric discharge treatment of air in small-sized closed volumes
WO2005011846A1 (en) * 2003-07-18 2005-02-10 David Richard Hallam Air cleaning device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580726C1 (en) * 2014-12-30 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Air cyclone
RU2584996C1 (en) * 2014-12-30 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Degasser for air media, containing large solid fractions
RU2584997C1 (en) * 2014-12-30 2016-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Device for degassing air media, containing fine solid fraction
RU2609594C1 (en) * 2015-11-10 2017-02-02 Александр Александрович Перфилов Aeronautic unit for treatment of air in cities from gases and dust
RU196891U1 (en) * 2019-12-20 2020-03-19 Николай Михайлович Голиков INSTALLATION OF PLASMA-CENTRIFUGAL AIR CLEANING

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010147225A (en) 2012-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2457019C1 (en) Device to process air in electric discharge
JP5782591B2 (en) Gas processing apparatus and internal combustion engine
JP6761342B2 (en) Cold plasma generators and methods for producing related chemicals
JP2013199931A (en) Blower
US9276385B2 (en) Ion generator provided with ion generation units at respective air flow passages
US11786863B1 (en) Low temperature plasma reactor having adaptive rotating electrode
TW201010516A (en) Ionizer
KR101040755B1 (en) Bearing cooling apparatus
JP2018509250A (en) Hairdryer
WO2017174773A1 (en) An exhaust hood comprising an ion guide
US12000409B2 (en) Turbo compressor with explosion-proof function
RU2116244C1 (en) Device for air deodoration and bactericidal treatment in electrical discharge
WO2013046602A1 (en) Pump for high temperature gas
RU2173666C2 (en) Gear for electric discharge treatment of air in small-sized closed volumes
CN114698221A (en) Sliding arc discharge device adopting rotating electrode
US20080310960A1 (en) Cross-flow fan impeller for a transversley excited, pulsed, gas discharge laser
RU2753876C1 (en) Device for plasma-chemical conversion of a gas or gas mixture using a bipolar corona discharge
RU2418740C1 (en) Ozonising blower with combined gas discharge
RU2069168C1 (en) Electrical discharge generator
RU2105438C1 (en) Plasma-chemical generator with gas self-pumping
RU2756684C1 (en) Device for creating a stable bipolar corona discharge
KR101913946B1 (en) Hazardous gases purifying device
RU2221970C1 (en) Venting, ionizing and ozonizing plant
CN214998333U (en) Anion ceiling fan lamp
RU140629U1 (en) VORTEX ELECTRIC AIR ACTIVATOR FOR HEAT ENGINE

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121119

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150827

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161119