SU1756267A1

SU1756267A1 - Apparatus for treating gas in electric discharge

Info

Publication number: SU1756267A1
Application number: SU904862812A
Authority: SU
Inventors: Николай Дмитриевич Быстров; Олег Анатольевич Журавлев; Андрей Ильич Кравцов
Original assignee: Самарский авиационный институт им.акад.С.П.Королева
Priority date: 1990-08-26
Filing date: 1990-08-26
Publication date: 1992-08-23

Abstract

Использование: обеззараживание воздуха и электросинтез веществ, в частности озона. Сущность изобретени : электрогазодинамическое устройство содержит высоковольтный электрод, выполненный в виде цилиндрического стержн и соединенный с высоковольтным источником посто нного напр жени , подвижный электрод в виде диэлектрического цилиндра, покрытого электроэлектретной полимерной пленкой, обращенной металлизированной стороной к цилиндру и гальванически св занной с дополнительным заземленным электродом, установленным на рабочей поверхности электрода по ходу движени цилиндра, получающего привод дл вращени от электростатического двигател , и воздуховод с крыльчаткой, наход щейс в канале цилиндра подвижного электрода. 3 ил.Use: air disinfection and electrosynthesis of substances, in particular ozone. SUMMARY OF THE INVENTION: The electrogasdynamic device comprises a high-voltage electrode made in the form of a cylindrical rod and connected to a high-voltage source of constant voltage, a movable electrode in the form of a dielectric cylinder, covered with an electret polymer film, facing metallized to the cylinder and galvanically connected to an additional grounded electrode mounted on the working surface of the electrode in the direction of the cylinder receiving the drive for rotation from an electrostatic motor, and an air duct with an impeller located in the channel of the cylinder of the moving electrode. 3 il.

Description

СПSP

СWITH

Изобретение относитс к устройствам, предназначенным дл воздействи на поток газа электрическим разр дом, в частности к устройствам дл обеззараживани воздуха, получени озона, и может быть использовано в пищевой, сельскохоз йственной, медицинской , химической отрасл х промышленности , а также в энергетике дл интенсификации процессов сжигани топлива.The invention relates to devices intended to influence the flow of gas by electric discharge, in particular to devices for disinfecting air, producing ozone, and can be used in food, agricultural, medical, chemical industries, as well as in power engineering to intensify processes. burning fuel.

Известно устройство дл асептирова- ни воздуха в котором корона переменного тока создаетс в цилиндрическом корпусе воздуховода межу высоковольтным перфорированным острийным электродом и заземленной крыльчаткой, установленной с возможностью вращени при взаимодействии лопастей с электрическим ветром.A device for asepting air is known in which an AC crown is created in a cylindrical duct body between a high-voltage perforated tip electrode and a grounded impeller mounted rotatably when the blades interact with the electric wind.

Недостатком устройства вл етс мала концентраци получаемого озона.The drawback of the device is the low concentration of the ozone produced.

Известно электрогазодинамическое устройство п котором применен барьерный разр д в поперечном потоке воздуха в промежутке между цилиндрическим электродом на образующей диэлектрического канала воздуховода и торцами лопастей крыльчатки, установленной с возможностью вращени на оси канала.An electrogasdynamic device is known in which a barrier discharge is applied in a transverse air flow in the gap between the cylindrical electrode forming the dielectric channel of the duct and the ends of the impeller blades mounted rotatably on the channel axis.

Недостатком устройства вл етс невозможность его работы от высоковольтного источника посто нного напр жени .The drawback of the device is the impossibility of its operation from a high-voltage source of constant voltage.

Цель изобретени -упрощение устройства и расширени диапазона независимого регулировани характеристик электрического разр да и газового потока.The purpose of the invention is to simplify the device and expand the range of independent control of the characteristics of the electric discharge and gas flow.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл обработки газа в электрическом разр де, содержащем подключенные к высоковольтному источнику напр жени электроды с диэлектрическимThis goal is achieved by the fact that in a device for treating a gas in an electric discharge, which contains electrodes connected to a high voltage source with a dielectric

XIXi

ел о ю о XIate about you about xi

барьером, наход щиес в воздуховоде, один из которых имеет возможность вращени и содержит крыльчатку - вентил тор, неподвижный высоковольтный электрод выполнен в виде стержн , установленного на формирователе потока в выходном участке воздуховода с зазором относительно подвижного электрода и параллельно его образующей, создава разр дный промежуток , а подвижный электрод выполнен в виде диэлектрического цилиндра, имеющего внутри крыльчатку и покрытого электро- злектретной полим ерной пленкой-барьером , обращенной металлизированной стороной к образующей цилиндра и гальванически св занной с дополнительным заземленным электродом фольгового вида, установленным с минимально допустимым зазором относительно рабочей поверхности подвижного электрода по ходу движени цилиндра, причем разр дный промежуток между неподвижным и подвижным электродами полностью перекрывает поперечное сечение воздуховода. При этом подвижный электрод имеет привод дл вращени от электростатического двигател с лабиринтным уплотнением канала диэлектрического цилиндра электрода по наружной поверхности статора и образованием вместе с крыльчаткой осевого вентил тора дл прокачки газа. Кроме того, высоковольтный электрод барьерного разр да и электроды электростатического двигател подключены к единичному высоковольтному источнику посто нного напр жени через регулировочные резисторы.the barrier, located in the duct, one of which has the ability to rotate and contains an impeller - fan, the fixed high-voltage electrode is made in the form of a rod mounted on a flow former in the outlet section of the duct with a gap relative to the moving electrode and parallel to it, creating a discharge gap and the movable electrode is made in the form of a dielectric cylinder having an impeller inside and covered with an electrolytic polymer film barrier reversed metallically side to the generatrix of the cylinder and are electrically bonded with an additional grounded electrode foil type established with the minimum permissible clearance with respect to the working surface of the movable electrode during the movement of the cylinder, wherein the discharge gap between the stationary and movable electrodes completely covers a cross section of the duct. In this case, the movable electrode has a drive for rotation from an electrostatic motor with a labyrinth seal of the dielectric cylinder channel of the electrode along the outer surface of the stator and the formation, together with the impeller, of an axial fan for pumping gas. In addition, the high voltage electrode of the barrier discharge and the electrodes of the electrostatic motor are connected to a single high voltage source of constant voltage through adjusting resistors.

На фиг. 1 представлена конструкци предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема электропитани устройства.FIG. 1 shows the structure of the proposed device; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 is a power supply diagram of the device.

Устройство дл обработки газа состоит из цилиндрического корпуса 1 и двух торцовых крышек 2 и 3, из которых крышка 2 сплошна , а крышка 3 имеет в средней части четыре окна дл входа газа. Внутри корпуса 1 установлены две опоры 4 качени , одна из которых находитс на оси крышки 3, а друга закреплена на трех пилонах 5, опирающихс на внутреннюю поверхность цилиндрического корпуса 1. На опорах 4 с возможностью вращени установлена ось 6. на которой с помощью перфорированного диска 7 закреплен диэлектрический цилиндр 8. имеющий внутри крыльчатку 9, жестко св занную с осью 6. На наружной поверхности цилиндра 8 находитс злектро- электретна полимерна пленка 10, обращенна металлизированной стороной 11 к цилиндру и гальванически св занна с дополнительным заземленным электродом 12The gas treatment device consists of a cylindrical body 1 and two end caps 2 and 3, of which the cover 2 is solid and the cover 3 has four openings in the middle of the gas. Inside the housing 1 there are two roll supports 4, one of which is on the axis of the cover 3, and the other is fixed on three pylons 5 supported on the inner surface of the cylindrical case 1. On the supports 4 rotatably mounted axis 6. on which a perforated disk 7, a dielectric cylinder 8 is fixed. The inside of the impeller 9 is rigidly connected to the axis 6. On the outer surface of the cylinder 8 there is an electrolyte polymer film 10 with the metallized side 11 facing the cylinder and electrically connected Anne with an additional grounded electrode 12

фольгового вида. Пленка-барьер 10 с металлизацией 11 на поверхности цилиндра 8 и гальванической св зью с землей образуют подвижный электрод (фиг. 3), имеющий привод дл вращени от электростатического двигател , статор 13 которого с ножевыми электродами 14 закреплен на крышке 3. Ротор образован диэлектрическим кольцом 15 и внутренним токопровод щим кольцом 16,foil look. The barrier film 10 with a metallization 11 on the surface of the cylinder 8 and galvanically coupled to the ground forms a movable electrode (Fig. 3), having a drive for rotation from an electrostatic motor, the stator 13 of which with blade electrodes 14 is fixed on the cover 3. The rotor is formed of a dielectric ring 15 and internal conductive ring 16,

0 которые установлены на торцах лопастей 17 крыльчатки 9.0 which are installed on the ends of the blades 17 of the impeller 9.

Высоковольтный электрод 18 выполнен в виде стержн и установлен на формирователе 19 потока, образу с подсижным элек5 тродом разр дный промежуток, полностью перекрывающий поперечное сечение на выходном участке воздуховода с насадкой 20, полученного в межцилиндровом пространстве электрода и корпуса 1 с помощью двухThe high voltage electrode 18 is made in the form of a rod and installed on the flow former 19, forming a discharge gap with the submersible electrode, completely covering the cross section at the outlet section of the duct with the nozzle 20, obtained in the inter-cylinder space of the electrode and the housing 1 using two

0 диэлектрических перегородок: кольцевой 21 с углом охвата 270° и продольной - 22. Начальный участок воздуховода создан каналом цилиндра 8, который имеет подвижное лабиринтное уплотнение на входе по0 dielectric partitions: an annular 21 with an angle of coverage of 270 ° and a longitudinal - 22. The initial section of the air duct is created by the channel of the cylinder 8, which has a movable labyrinth seal at the inlet

5 наружной поверхности статора 13 и вместе с крыльчаткой 9 образуют осевой вентил тор дл прокачки газа. Выход канала цилиндра 8 через объем в корпусе 1, отведенный дл размещени пилонов 5, соединен с меж0 цилиндровым участком воздуховода через ниж- ний правый 90и сектор в кольцевой перегородке 21.5, the outer surface of the stator 13 and, together with the impeller 9, form an axial fan for pumping gas. The exit of the channel of the cylinder 8 through the volume in the housing 1, retracted to accommodate the pylons 5, is connected to the inter cylinder section of the duct through the lower right 90 and the sector in the annular partition 21.

Высоковольтный электрод 18 барьерного разр да и ножевые электроды 14 подклю5 чены к высоковольтному источнику 23 посто нного напр жени через регулировочные резисторы 24 и 25. Рабоча кромка электрода 12 установлена с минимально допустимым зазором относительно поперхно0 сти полимерной пленки-барьера 10 ПЭ.The high voltage electrode 18 of the barrier discharge and the knife electrodes 14 are connected to the high voltage source 23 of constant voltage through adjusting resistors 24 and 25. The working edge of the electrode 12 is installed with a minimum allowable gap relative to the surface of the polymer film barrier 10 PE.

Устройство дл обработки газа в электрическом разр де работает следующим образом .A device for treating gas in an electrical discharge operates as follows.

При включении высоковольтного источ5 ника 23 и подаче высокого напр жени с помощью регулировочного резистора 25 на электроды 14 статора 13 происходит раскрутка ротора двигател , который включает кольца 15 и 16 на торцах лопастей 17 крыль0 чатки 9, ось 6 подвижного электрода, состо щего из перфорированного диска 7 с диэлектрическим цилиндром 8 и пленкой- барьером 10 с односторонней металлизацией 11. После выхода ротора ЭД наWhen the high-voltage source 23 is turned on and high voltage is applied by means of an adjusting resistor 25 to the electrodes 14 of the stator 13, the motor rotor is unrolled, which includes rings 15 and 16 at the ends of the blades 17 of the wing 9, the axis 6 of the movable electrode consisting of a perforated disk 7 with a dielectric cylinder 8 and a barrier film 10 with one-sided metallization 11. After the rotor has reached the ED at

5 рабочий режим с числом оборотов о диапазоне (W (1-5) 103об/миносевой вентил тор в виде крыльчатки 9 с лопаст ми 17 в клнл/к; цилиндра 8 обеспечивает заданную скоро сть прокачки газа по воздуховоду которым включает канал цилиндра 8, объем n 5 operating mode with a speed of about the range (W (1-5) 103 r / minaxial fan in the form of an impeller 9 with blades 17 in klnl / k; cylinder 8 provides the specified rate of gas flow through the duct which includes the channel of cylinder 8, volume n

1 с пилонами 5, соединенный через 90° сектор в кольцевой перегородке 21с входом в межцилиндровый участок воздуховода с формирователем 19 потока в области разр дного промежутка между электродами 18 и подвижным электродом с выходом к потребителю через щелевой канал в насадке 20. При подаче от источника 23 с помощью регулировочного резистора 24 на стержень электрода 18 посто нного высокого напр жени U Uk, где Uk - потенциал зажигани короны, в газовом промежутке между электродами 18 и ПЭ возникает объемный разр д , полностью перекрывающий сечение выходного участка во 1духовода. Разр д замыкаетс на поверхность пленки 10, зар жа ее охлажденным поверхностным зар дом с плотностью а. Движение электростатической полимерной пленки (типа лавсан, полиэтилен, полиимид), котора характеризуетс высокими поверхностным и объемным сопротивлени ми, приводит к выносу зар да ff из промежутка и сн тию его на землю при прохождении пленки под электродом 12. В разр дный промежуток между электродами 18 - ПЭ пленка поступает без осажденного поверхностного зар да . Важным моментом дл получени прот женного объемного разр да вл етс эффект пол ризации полимерной пленки во внешнем поле Е. В промежуток между электродами 18 - подвижным электродом поступает пол ризованна пленка, имеюща на поверхности, обращенной к электроду 18, индуцированный потенциал, знак которого противоположен знаку напр жени на высоковольтном электроде Это усиливает поле Е у пленки-барьера 10, ускор дрейф ионов из объема и ослабл пространственный зар д, запирающий ток le. Осаждение ионов из разр да на пленку зар жает Сб до Умакс Омакс h/ FQЈ . при котором на пленке развиваетс дробный искровой разр д, снижающий однородность разр да в промежутке . Мала толщина h барьера, металлизаци его со стороны цилиндра и наличие гальванической св зи экрана с землей усиливают эффективность пол ризации полимерной пленки на входе в разр дный промежуток, позвол ют подн ть а без образовани поверхностных дробных разр дов на выходе из промежутка.1 with pylons 5 connected through 90 ° a sector in an annular partition 21 with an entrance to the inter-cylinder section of the duct with a flow former 19 in the area of the discharge gap between the electrodes 18 and the movable electrode with access to the consumer through a slot channel in the nozzle 20. When fed from source 23 With the help of an adjusting resistor 24 on the rod of the electrode 18 of a constant high voltage U Uk, where Uk is the corona ignition potential, a volume discharge occurs in the gas gap between the electrodes 18 and PE, completely overlapping the cross section 1duhovoda in one portion. The discharge closes onto the surface of the film 10, charging it with a cooled surface charge with a density of a. The movement of an electrostatic polymer film (such as polyester, polyethylene, polyimide), which is characterized by high surface and volume resistances, causes the charge ff to be removed from the gap and removed to the ground when the film passes under the electrode 12. In the discharge gap between the electrodes 18 - PE film comes without a deposited surface charge. An important point for obtaining extended volume discharge is the effect of polarization of a polymer film in an external field E. In the gap between the electrodes 18 - a moving electrode comes a polarized film having on the surface facing the electrode 18, an induced potential, the sign of which is opposite to the sign voltage on the high voltage electrode. This strengthens the field E at the film barrier 10, accelerates the drift of ions from the volume and weakens the space charge, blocking the current le. The deposition of ions from the discharge onto the film charges Sat to Nemax Omax h / FQЈ. where a fractional spark develops on the film, reducing the uniformity of the discharge in the gap. The small thickness h of the barrier, its metallization on the side of the cylinder, and the presence of a galvanic connection of the screen with the ground, increase the efficiency of polarization of the polymer film at the entrance to the discharge gap, and allow one to increase without forming surface fractional discharges at the exit from the gap.

Посто нна составл юща тока разр да tnoc, обусловленна зар дкой пленки 10 до поверхностной плотности (Т, ограничиваетс скоростью движени диэлектрика V ft) г, где г - радиус цилиндра 8 подвижного электрода и длиной стержн высоковольтного электрода 18 Количественно Inoc можно оценить с помощью соотношлени дл конвекционного токаThe constant component of the discharge current tnoc, due to the charging of the film 10 to the surface density (T, is limited by the dielectric velocity V ft) g, where r is the radius of the movable electrode cylinder 8 and the length of the high voltage electrode rod 18 Quantitatively, Inoc can be estimated using the ratio for convection current

Inoc V 7V Ј.Inoc V 7V Ј.

Кроме составл ющей Inoc, существует переменна составл юща тока le в виде периодических импульсов, подобных импульсам Тричел , которые регистрируютс вIn addition to the Inoc component, there is a variable component of the current le in the form of periodic pulses, like Trichel's pulses, which are recorded in

цепи металлизированного экрана 11 под пленкой-барьером 10.chain metallized screen 11 under the film barrier 10.

Наличие переменной и посто нной составл ющих тока разр да при возможности широкого регулировани напр женностиThe presence of variable and constant components of the discharge current with the possibility of wide regulation of the voltage

пол Е в межэлектродном промежутке позвол ют обрабатывать газ в оптимальных режимах объемного самосто тельного и несамосто тельного разр дов. Устройство позвол ет производить асептирование газа сField E in the interelectrode gap allows gas to be processed in optimal conditions for bulk self-contained and non-self-sustaining discharges. The device allows the gas to be asepticized with

минимальной наработкой озона, работать в режиме электросинтеза веществ, в частности озона.the minimum ozone production time, work in the mode of electrosynthesis of substances, in particular ozone.

Предлагаемое устройство обладает большей эффективностью вследствие стопроцентного прохождени обрабатываемого газового потока через область объемного разр да и позвол ет использовать дл питани высоковольтный источник посто нного напр жени . Введение электростатического двигател расширило возможности устройства по регулированию характеристик разр да и газового потока.The proposed device is more efficient due to the one hundred percent passage of the treated gas stream through the volume discharge region and allows the use of a high-voltage constant-voltage source for power supply. The introduction of an electrostatic motor has expanded the capabilities of the device to regulate the characteristics of discharge and gas flow.

Claims

1. An apparatus for treating gas in an electrical discharge, containing electrodes with a dielectric barrier connected to a power source, located in an air duct, one of the electrodes being stationary and the other

The electrode is movable and equipped with an impeller, characterized in that, in order to simplify the device, increase the gas treatment efficiency and expand the range of independent control of the electrical discharge characteristics and gas flow, the movable electrode is made in the form of a dielectric cylinder with an impeller mounted inside. facing

metallized side to the cylinder and galvanically connected with an additional grounded electrode, made in the form of foil and installed with a minimum gap relative to

the moving electrode in the course of the cylinder movement, and the stationary electrode is made in the form of a rod mounted on the flow former in the outlet section of the duct with a gap relative to the moving electrode and parallel to its generator, creating a discharge gap overlapping the duct cross section.

2. Device pop. 1, which differs in that the movable electrode is provided with a drive for rotation from an electrostatic motor with a labyrinth seal of a dielectric cylinder on the outside of the stator, made with

5- Figure /

knife electrodes, and the formation together with the impeller axial fan for pumping gas.

3. The device according to PP. 1 and 2, that is, that the power source is made in the form of a high-voltage source of direct voltage, connected through adjusting resistors to the fixed electrode and knife electrodes.

Gas inlet

20

nineteen

eight

F

/;

; j

FIG. 2

Id

Yu

# -I

(-and)

f

Figz