RU2516988C1

RU2516988C1 - Mist dispersal device

Info

Publication number: RU2516988C1
Application number: RU2012155104/13A
Authority: RU
Inventors: Марина Алексеевна Васильева; Владимир Николаевич Иванов; Владимир Борисович Лапшин; Николай Петрович Романов; Алексей Алексеевич Палей; Анатолий Викторович Савченко; Леонид Игоревич Толпыгин; Юрий Николаевич Швырев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ПРОСТОР"
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-05-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: mist dispersal device contains an earthed electrically-conductive mesh fixed to the frame and electrically-conductive rods installed above it, corona-forming electrodes connected to a high-voltage source are installed with a gap along the surface of the rods. The electrically-conductive rods are installed in parallel to the corona-forming electrodes with a pitch along the mesh multiple to a pitch of the corona-forming electrodes. The suggested engineering solution allows provision of the guaranteed discharge gap thus forming a stable corona discharge and improving operational efficiency of the mist dispersal device.

EFFECT: design of the device allows usage of highly effective corona-forming electrodes with fixed points of discharge widely used in electric precipitators.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области техники, предназначенной для рассеивания тумана над различными объектами, к которым следует отнести аэродромы, скоростные автодороги, морские порты и т.п., где для управления транспортными средствами необходимо обеспечение дальности видимости, а также на открытых площадках для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий.The invention relates to the field of technology designed to disperse fog over various objects, which include aerodromes, high-speed roads, seaports, etc., where for driving vehicles it is necessary to ensure the visibility range, as well as in open areas for various sports and entertainment events.

Известны способы рассеивания туманов, основанные на искусственной конденсации паров воды путем использования специальных веществ, реагентов. См., например, патент США №2160900, опубликованный 06.06.1939 г., патент США 2934275, опубликованный 26.04. 1960 г., патент США №2527230, опубликованный 24.10.1950 г.Known methods for dispersing fogs based on artificial condensation of water vapor by using special substances, reagents. See, for example, US Patent No. 2,160,900, published 06/06/1939, US Patent 2,934,275, published April 26. 1960, US patent No. 2527230, published 10.24.1950

Несмотря на накопленный опыт практического использования реагентов (см., например, Бибилашвили и др. " Руководство по организации и проведению противоградовых работ ", Гидрометеоиздат, Ленинград, 1981 г.), их постоянное применение, в той или иной степени, приводит к ухудшению экологии окружающей среды и требует расхода значительных материальных ресурсов, обусловленного необходимостью производства реагентов в больших количествах, изготовлением и эксплуатацией средств доставки реагентов в область рассеивания тумана.Despite the accumulated experience in the practical use of reagents (see, for example, Bibilashvili et al. "Guidelines for the organization and conduct of anti-hail works", Gidrometeoizdat, Leningrad, 1981), their constant use, to one degree or another, leads to environmental degradation environment and requires the consumption of significant material resources due to the need for the production of reagents in large quantities, the manufacture and operation of means of delivery of reagents in the area of dispersion of the fog.

Известны способы теплового рассеивания тумана. Во время второй мировой войны в Англии для рассеяния тумана над аэродромами успешно применялся термический метод под названием FIDO. Тепло выделялось при сжигании нефти или мазута в горелках, установленных на длинных трубопроводах вдоль взлетно-посадочной полосы. Тепловые потоки обеспечивали рассеивание тумана над аэродромом. См., например, http://www.voutube.com/watch?v=gAljxaJ2_Ag. Данный метод не нашел широкого применения из-за высокой стоимости эксплуатации. Требовалось несколько сотен тысяч литров горючего для обеспечения рассеивания тумана в час. Известен способ теплового рассеивания тумана, который помимо теплового воздействия на туман, использовал кинетическую энергию тепловой струи. См., например, патент США №2 969920, опубликованный 31.01.1961 г., патент США №3712542, опубликованный 15.03.1971 г. Данный метод также требовал значительных энергетических ресурсов.Known methods of thermal dispersion of the fog. During World War II in England, a thermal method called FIDO was successfully used to disperse fog over airfields. Heat was generated during the burning of oil or fuel oil in burners installed on long pipelines along the runway. Heat flows provided dispersion of fog over the airfield. See, for example, http://www.voutube.com/watch?v=gAljxaJ2_Ag. This method has not found wide application due to the high cost of operation. It took several hundred thousand liters of fuel to disperse the fog per hour. A known method of thermal dispersion of fog, which in addition to thermal effects on the fog, used the kinetic energy of the heat stream. See, for example, US patent No. 2 969920, published January 31, 1961, US patent No. 3712542, published March 15, 1971. This method also required significant energy resources.

Известны способы электрического воздействия на туман. Так, в патенте США №4671805, опубликованном 09 июня 1987 года, описан способ рассеивания тумана с помощью ионного облака. В отчете НАСА 3481 от 1981 г. (см. http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19820008785 1982008785.gdf,) представлены материалы исследований по созданию ионных генераторов. Однако практического применения ионных генераторов для рассеивания тумана в опубликованных источниках не представлено.Known methods of electrical exposure to fog. So, in US patent No. 4671805, published June 9, 1987, describes a method of dispersing fog using an ion cloud. NASA's 3481 report from 1981 (see http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19820008785 1982008785.gdf,) presents research on the creation of ion generators. However, the practical application of ion generators for dispersing fog is not presented in published sources.

Известен способ рассеивания туманов и облаков, заключающийся в генерации электрических зарядов в атмосферу путем подключения к источнику высокого напряжения коронирующих проводов, закрепленных через изоляторы на опорах у поверхности земли (см. "Журнал геофизических исследований ", Кембридж, Массачусетс, март 1962 г., т.67, стр. 1073-1082). Сведения об этом способе отражены и в отечественной технической литературе (см. Л.Г.Качурин " Физические основы воздействия на атмосферные образования", Гидрометеоиздат, Ленинград, 1978 г., стр.287-293). Работы по испытанию данного метода, проведенные с участием авторов, показали, что рассеивание тумана данным методом носит статистически значимый результат. См. В.Б. Лапшин, А.А. Палей. Результаты натурных экспериментов по оценке влияния коронного разряда на плотность тумана. Метеорология и гидрология, 2006, №1, стр.41-47.A known method of dispersing fogs and clouds, which consists in generating electric charges into the atmosphere by connecting corona wires to the high voltage source, fixed through insulators on supports at the surface of the earth (see. "Journal of Geophysical Research", Cambridge, Massachusetts, March 1962, t .67, pp. 1073-1082). Information about this method is also reflected in the domestic technical literature (see L. G. Kachurin, “Physical Foundations of Impact on Atmospheric Formations,” Gidrometeoizdat, Leningrad, 1978, pp. 287-293). Work on the test of this method, conducted with the participation of the authors, showed that the dispersion of fog by this method has a statistically significant result. See V.B. Lapshin, A.A. Paley. The results of field experiments to assess the effect of corona discharge on fog density. Meteorology and Hydrology, 2006, No. 1, pp. 41-47.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство по патенту РФ №2124288 С1, кл. Е01Н 13/00, 19.12.1997 г., опубликованному 10.01.1999 г., бюл. №1. Известное устройство содержит подсоединенные к источнику тока провода с малым радиусом кривизны поверхности, закрепленные на изоляторах опор параллельно электропроводной сетке, смонтированной в вертикальной плоскости, проходящей через оси симметрии смежных опор.The closest technical solution to the proposed is a device according to the patent of the Russian Federation No. 2124288 C1, class. Е01Н 13/00, December 19, 1997, published on January 10, 1999, bull. No. 1. The known device comprises wires connected to a current source with a small radius of curvature of the surface, mounted on the insulators of the supports parallel to the conductive grid mounted in a vertical plane passing through the axis of symmetry of the adjacent supports.

Известное техническое решение достаточно успешно решает задачу рассеивания тумана. См., например, https://www.youtube.com/watch?v=3HnMTvwBOXk, https://www.youtube.corn/watch?v=PGGkdaVStXs. Генерируемый коронирующими проводами коронный разряд создает ионный ветер, который направлен от коронирующих проводов к заземленной сетке. Облако тумана, проходя через область коронного разряда, получает электрический заряд и ионным ветром, а также внешним ветровым потоком направляется на заземленную сетку. Проходя через ячейки заземленной сетки, электрически заряженные капли тумана сепарируются от ветрового потока и очищенный от тумана ветровой поток направляется в область защищаемого от тумана пространства. Вместе с тем, устойчивость горения коронного разряда, а следовательно, и эффективность работы устройства в значительной степени зависит от точности величины зазора между коронирующими проводами и заземленной сеткой. В местах, где зазор меньше проектного значения, происходит электрический пробой, и вся система генерации коронного разряда выключается. В местах же, где значение зазора больше проектного значения, интенсивность коронного разряда недостаточна для эффективного рассеивания тумана. Обеспечить требуемые характеристики плоскостности поверхности сетки - очень сложная техническая задача. Кроме того, использование в качестве коронирующих электродов проводов малого радиуса кривизны поверхности, в известном устройстве, также не эффективно. Провода при коронном разряде колеблются, что также приводит к изменению зазора в разрядном пространстве, к электрическим пробоям и неустойчивости коронного разряда. Использование коронирующих электродов известных конструкций, широко применяемых в электрофильтрах, также не эффективно. В конструкциях коронирующих электродов для повышения эффективности коронного разряда широко применяются фиксированные разрядные точки (игольчатые электроды). См., например, Г.М.А. Алиев, А.Е. Гоик. Электрооборудование и режимы питания электрофильтров. Энергия 1071. Стр.43. Обеспечить в известном устройстве одинаковость зазора между всеми иголками всех коронирующих электродов и поверхностью электропроводной сетки практически невозможно, что снижает эффективность горения коронного разряда и снижает эффективность работы всего устройства. Сложно обеспечить плоскостность поверхности сетки и исключить вероятность попадания отдельных иголочек коронирующих электродов в ячейки сетки. Иголочки, попавшие в пространство ячейки сетки, практически выпадают из процесса генерации коронного разряда, т.к. до заземленной поверхность у таких иголочек расстояние превышает расчетное значение.Known technical solution successfully enough solves the problem of dispersion of the fog. See, for example, https://www.youtube.com/watch?v=3HnMTvwBOXk, https: //www.youtube.corn/watch? V = PGGkdaVStXs. The corona discharge generated by the corona wires creates an ionic wind, which is directed from the corona wires to a grounded grid. A cloud of fog passing through the corona discharge region receives an electric charge and is directed by an ionic wind, as well as by an external wind flow, to an earthed grid. Passing through the cells of the grounded grid, the electrically charged drops of fog are separated from the wind stream and the wind stream cleaned from fog is directed to the area of the space protected from fog. At the same time, the stability of corona discharge burning, and, consequently, the efficiency of the device, largely depends on the accuracy of the gap between the corona wires and the grounded grid. In places where the gap is less than the design value, an electrical breakdown occurs, and the entire corona generation system turns off. In places where the gap value is greater than the design value, the intensity of the corona discharge is insufficient for efficient fog dispersion. Providing the required flatness characteristics of the grid surface is a very difficult technical task. In addition, the use as corona electrodes of wires of small radius of curvature of the surface, in the known device, is also not effective. The wires during the corona discharge oscillate, which also leads to a change in the gap in the discharge space, to electrical breakdowns and instability of the corona discharge. The use of corona electrodes of known designs widely used in electrostatic precipitators is also not effective. In the designs of corona electrodes, fixed discharge points (needle electrodes) are widely used to increase the efficiency of corona discharge. See, for example, G.M.A. Aliev, A.E. Goic. Electrical equipment and power modes of electrostatic precipitators. Energy 1071. Page 43. To ensure in the known device the uniformity of the gap between all the needles of all the corona electrodes and the surface of the electrically conductive grid is practically impossible, which reduces the combustion efficiency of the corona discharge and reduces the efficiency of the entire device. It is difficult to ensure the flatness of the surface of the grid and to exclude the possibility of individual needles of the corona electrodes getting into the grid cells. The needles that fall into the space of the mesh cell practically fall out of the corona discharge generation process, since the distance to the grounded surface of such needles exceeds the calculated value.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы устройства.The aim of the invention is to increase the efficiency of the device.

Для достижения заявленной цели известное устройство для рассеивания тумана, содержащее установленную на раме заземленную электропроводную сетку, вдоль поверхности которой установлены соединенные с высоковольтным источником питания коронирующие электроды, снабжено установленными с зазором относительно коронирующих электродов на раме поверх заземленной электропроводной сетки электропроводными стержнями; To achieve the stated goal, a known device for dispersing fog containing a grounded electrically conductive grid mounted on a frame, along the surface of which corona electrodes connected to a high-voltage power supply are installed, is equipped with electrically conductive rods installed with a gap relative to the corona electrodes on the frame on top of the grounded electrically conductive grid;

электропроводные стержни установлены параллельно коронирующим электродам с шагом вдоль поверхности сетки, кратным шагу коронирующих электродов.conductive rods are installed parallel to the corona electrodes with a step along the grid surface that is a multiple of the step of the corona electrodes.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить гарантированное значение зазора разрядного промежутка, что позволяет сформировать устойчивый коронный разряд и обеспечить повышение эффективности работы устройства рассеивания тумана. Зазор разрядного промежутка благодаря использованию новых признаков в предлагаемом техническом решении формируется между кончиками иголок коронирующих электродов и заземленной поверхностью электропроводных стержней, прямолинейность которых может быть гарантирована заводом-изготовителем. Технология же изготовления коронирующих электродов с гарантированным значением длины иголочек и прямолинейности поверхности, формируемой их кончиками, надежно отработана и широко используется в производстве электрофильтров.The proposed technical solution allows to ensure the guaranteed value of the gap of the discharge gap, which allows you to form a stable corona discharge and to increase the efficiency of the fog dispersion device. The gap of the discharge gap due to the use of new features in the proposed technical solution is formed between the tips of the needles of the corona electrodes and the grounded surface of the conductive rods, the straightness of which can be guaranteed by the manufacturer. The manufacturing technology of the corona electrodes with the guaranteed value of the length of the needles and the straightness of the surface formed by their tips is reliably developed and is widely used in the manufacture of electrostatic precipitators.

На рис.1 представлены принципиальная схема предлагаемого устройства и сечение его поперечного разреза.Figure 1 shows a schematic diagram of the proposed device and the cross section of its cross section.

Устройство включает две пары высоковольтных изоляторов 1, установленных на кронштейнах 2 опор 3. На изоляторах 1 смонтированы направляющие 4 для крепления коронирующих электродов 5. На опорах 3 смонтирована рамка 6, на которой натянута электропроводная сетка 7. Электропроводные стержни 8 смонтированы на рамке 6 поверх электропроводной сетки 7 с шагом h₂, значение которого кратно шагу монтажа коронирующих электродов 5, h₁, таким образом, чтобы острия 9 коронирующих электродов 5 находились на середине поверхности электропроводных стержней 8. Крепление изоляторов 1 на кронштейнах 2 осуществляется с возможностью их перестановки вдоль кронштейна 2, что позволяет регулировать значение разрядного промежутка δ между остриями коронирующих электродов 9 и заземленными электропроводными стержнями 8. Направляющие 4 со смонтированными на них коронирующими электродами 5 электрически соединены с высоковольтным источником питания 10. Рамка 6 с электропроводной сеткой 7 и электропроводными стрежнями 8 заземлены.The device includes two pairs of high-voltage insulators 1 mounted on the brackets 2 of the supports 3. On the insulators 1 mounted rails 4 for mounting the corona electrodes 5. On the supports 3 is mounted a frame 6 on which the electrically conductive grid is tensioned 7. Electrically conductive rods 8 are mounted on the frame 6 on top of the electrically conductive mesh 7 with a step of h ₂ , the value of which is a multiple of the installation step of the corona electrodes 5, h ₁ so that the tips 9 of the corona electrodes 5 are located in the middle of the surface of the conductive rods 8. the insulators 1 on the brackets 2 can be moved along the bracket 2, which makes it possible to control the value of the discharge gap δ between the tips of the corona electrodes 9 and the grounded conductive rods 8. The guides 4 with the corona electrodes 5 mounted on them are electrically connected to the high-voltage power supply 10. Frame 6 with electrically conductive mesh 7 and electrically conductive rods 8 are grounded.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

При подаче высокого напряжения на коронирующие электроды 5 между коронирующими электродами 5 и заземленными электропроводными стержнями 8 формируется мощное электрическое поле и зажигается коронный разряд. Значение напряжения высоковольтного источника питания выбирают исходя из условий стойкости высоковольтных изоляторов и геометрических соотношений между коронирующим электродом и заземленной поверхностью, руководствуясь известными соотношениями для коронного разряда (см., например, Н.А. Капцов. Электроника. Государственное издательство технико-технической литературы. Москва. 1956 г.).When applying high voltage to the corona electrodes 5 between the corona electrodes 5 and the grounded conductive rods 8, a powerful electric field is formed and the corona discharge is ignited. The voltage value of the high-voltage power source is selected based on the conditions of resistance of the high-voltage insulators and the geometric relationships between the corona electrode and the grounded surface, being guided by the well-known relationships for corona discharge (see, for example, N.A. Kaptsov. Electronics. State Publishing House of Technical and Technical Literature. Moscow 1956).

При генерации коронного разряда формируется ионный ветер от коронирующего электрода к заземленному электроду. Скорость ионного ветра составляет значение порядка 1 м/с. См., например, Кулешов П.С.«Экспериментальное изучение взаимодействия коронного разряда и испарения воды http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2005/227.pdf., И.А. Рогов и др. «Моделирование процесса движения капли конденсата влажного воздуха в электрическом поле» http://www.holodilshchik.ru/index holodilshchik_best_article_issue_l 0 2005. htm.When a corona discharge is generated, an ionic wind is generated from the corona electrode to the grounded electrode. The ion wind speed is about 1 m / s. See, for example, Kuleshov PS “An experimental study of the interaction of corona discharge and water evaporation http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2005/227.pdf., I.A. Rogov and others. "Modeling the process of motion of a drop of condensate of moist air in an electric field" http://www.holodilshchik.ru/index holodilshchik_best_article_issue_l 0 2005. htm.

Сформированный ионным ветром воздушный поток, содержащий капельки тумана, попадает в разрядный промежуток, где капли тумана приобретают электрический заряд. При прохождении воздушного потока мимо заземленных электропроводных стержней 8 и через ячейки электропроводной сетки 7 электрически заряженные капли электрическим полем осаждаются на их заземленных поверхностях и сепарируются от ветрового потока. Очищенный от капель воздушный поток направляется в защищаемую область и вытесняет из нее туман. Капли тумана собираются на поверхностях заземленных электропроводных стержней 8 и электропроводной сетки 7 и под действием собственного веса стекают вниз. При необходимости стекаемая влага может собираться в специальных резервуарах (на рис.1 не показаны). Коронный разряд формируется между кончиками иголок 9 коронирующих электродов 5 и поверхностью электропроводных стержней 8. При монтаже коронирующих электродов 5 и электропроводных стержней конструкция предлагаемого устройства позволяет обеспечить кратность их шагов и установить иголки 9 коронирующих электродов 5 по оси электропроводных стержней 8. Технология изготовления электропроводных стержней 8 и коронирующих электродов 5 позволяет выдержать необходимую точность прямолинейности их поверхности, что гарантирует обеспечение требуемой точности величины разрядного промежутка 5 по всей площади устройства рассеивания тумана. Что позволяет установить проектное значение разрядного промежутка между коронирующим и электродами и заземленной поверхностью и обеспечить функционирование устройства при стабильных гарантированных параметрах системы генерации коронного разряда. Устойчивое горение коронного разряда обеспечит высокую эффективность работы устройства.Formed by an ionic wind, an air stream containing droplets of mist enters the discharge gap, where the droplets of mist acquire an electric charge. When the air stream passes by the grounded conductive rods 8 and through the cells of the conductive grid 7, electrically charged drops are deposited by the electric field on their grounded surfaces and are separated from the wind flow. The air stream cleared of drops is directed to the protected area and displaces fog from it. Drops of fog collect on the surfaces of grounded conductive rods 8 and conductive mesh 7 and flow down under the influence of their own weight. If necessary, the drained moisture can be collected in special tanks (not shown in Fig. 1). A corona discharge is formed between the tips of the needles 9 of the corona electrodes 5 and the surface of the conductive rods 8. When mounting the corona electrodes 5 and the conductive rods, the design of the proposed device allows to provide the multiplicity of their steps and install the needles 9 of the corona electrodes 5 along the axis of the conductive rods 8. Technology for the manufacture of conductive rods 8 and corona electrodes 5 allows you to withstand the necessary accuracy of the straightness of their surface, which ensures the required my accuracy of the magnitude of the discharge gap 5 over the entire area of the fog dispersion device. This allows you to set the design value of the discharge gap between the corona and electrodes and the grounded surface and ensure the functioning of the device with stable guaranteed parameters of the corona discharge generation system. Sustainable corona combustion will ensure high efficiency of the device.

Таким образом, предложенное решение, благодаря новым признакам в сочетании с известными, позволяет сформировать устойчивый коронный разряд по всей площади устройства, увеличить эффективность рассеивания тумана и достичь цели предлагаемого изобретения.Thus, the proposed solution, thanks to new features in combination with the known ones, makes it possible to form a stable corona discharge over the entire area of the device, increase the efficiency of fog dispersion and achieve the goal of the invention.

Claims

1. A device for dispersing fog containing a grounded electrically conductive grid mounted on a frame along the surface of which corona electrodes connected to a high-voltage power source are installed, characterized in that the device is additionally equipped with electrically conductive rods installed with a gap relative to the corona electrodes on the frame over the grounded electrically conductive grid.

2. The device for dispersing fog according to claim 1, characterized in that the conductive rods are installed parallel to the corona electrodes with a step along the grid surface that is a multiple of the step of the corona electrodes.