1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29947
(51) B03C 3/12 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0931.1
(22) 09.07.2014
(45) 15.06.2015, бюл. №6
(72) Бахтаев Шабден Абуович; Боканова Алия
Абылгазиевна; Абдурахманов Абдугани
Абдужалилович; Матаев Умербек Матаевич;
Курпенов Бахыт Касымович; Кузьмин Юрий
Владимирович
(73) Некоммерческое акционерное общество
"Алматинский университет энергетики и связи"
(56) Предварительный патент KZ 20892, 16.03.2009
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА
(57) Изобретение может быть использовано в
промышленности, медицине и в быту для очистки и
обеспыливания воздуха от тонкодисперсных частиц.
Задачей предлагаемого изобретения является
разработка устройства для очистки воздуха,
обеспечивающее высокую эффективность
улавливания тонкодисперсной пыли, простоту
конструкции и упрощение сбора аэрозольных
частиц.
Достигаемым техническим результатом
изобретения являются, повышение эффективности
очистки воздуха от тонкодисперсной пыли, простота
конструкции и упрощение сбора аэрозольных
частиц.
Технический результат изобретения достигается
тем, что в отличие от известного устройства
содержащего разрядные камеры в виде фигурных
цилиндров с сетчатым дном с размещением на них
коронирующих электродов, выполненных в виде игл
на сетках, которые расположены последовательно
по вертикали и поочередно подсоединены к разным
полюсам источника питания, отличающееся тем, что
оно дополнительно снабжено отрицательно
заряженными электретными пластинами,
установленными поочередно, а коронирующие
электроды в виде игл на сетке расположены в
направляющей потока запыленного газа.
(19)KZ(13)A4(11)29947

2. 29947
2
Изобретение относится к устройствам для
очистки и обеспыливания воздуха от
тонкодисперсных частиц и может быть
использовано в промышленности, медицине и в
быту.
Известно устройство для улавливания
тонкодисперсных частиц в потоке воздуха, которое
содержит систему коаксиально расположенных
коронирующих и осадительных электродов, причем
одноименно заряженные электроды снабжены
заглушками, соединяющими их, и образуют ряд
последовательных электрических полей в виде
лабиринтного кольцевого канала (А.с. СССР,
№325996, кл. В03С, 1972). Хотя удлинение рабочей
зоны электрофильтра при помощи
«последовательного соединения электрических
полей в виде лабиринтного кольцевого канала»
приводит к некоторому повышению эффективности
улавливания тонкодисперсных частиц, но при этом
существенно увеличивается гидродинамическое
сопротивление всей системы, что потребует наличия
дополнительных приспособлений для наращивания
напорного усилия запыленного воздуха.
Наиболее близким по технической сущности к
изобретению является устройство для очистки
воздуха, содержащее разрядные камеры в виде
фигурных цилиндров с сетчатым дном с
размещением на них коронирующих электродов,
выполненных в виде игл на сетках, которые
расположенные последовательно по вертикали и
поочередно подсоединены к разным полюсам
источника питания (Предпатент РК №20892, кл.
ВО3С 3/12, бюл. №3, 16.03.2009). Одним из
недостатков предложенного устройства является то,
что из-за сложности конструкции его затруднено
прохождения запыленного воздуха в зоны
разрядных камер и к тому же, из-за применения
одного коронирующего электрода в каждой камере
режим ионно-конфекционного насоса не
соблюдается в полной мере. Кроме того, отсутствие
озона в очищенном воздухе на выходе устройства не
гарантировано, так как озонопоглощающие
материалы, которыми покрыты внутренняя
поверхность корпуса и пылесборника, работают
эффективно только при соприкосновении их с
озоном.
Задачей предлагаемого изобретения является
разработка устройства для очистки воздуха,
обеспечивающее высокую эффективность
улавливания тонкодисперсной пыли, простоту
конструкции и упрощение сбора аэрозольных
частиц.
Достигаемым техническим результатом
изобретения являются, повышение эффективности
очистки воздуха от тонкодисперсной пыли, простота
конструкции и упрощение сбора аэрозольных
частиц.
Технический результат изобретения достигается
тем, что в отличие от известного устройства,
содержащего разрядные камеры в виде фигурных
цилиндров с сетчатым дном с размещением на них
коронирующих электродов, выполненных в виде игл
на сетках, которые расположены последовательно
по вертикали и поочередно подсоединены к разным
полюсам источника питания, предлагаемое
изобретение дополнительно снабжено отрицательно
заряженными электретными пластинами,
установленными поочередно, а коронирующие
электроды в виде игл на сетке расположены
направляющей потока запылённого газа.
В предложенном изобретении в отличие от
известного устройства, процессы зарядки
аэрозольных частиц осуществляются в зоне
положительной короны, что позволяет снизить на
порядок эффективность образования озона в
очищаемом воздухе по сравнению с отрицательной
короны.
В предложенном изобретении в отличие от
известного устройства, используется
многоэлектродная система коронирующих игл, что
резко повышает эффект электрического ветра,
являющегося обязательным атрибутом коронного
разряда. Электрический ветер создает скоростной
напор потока воздуха (до 5-ти м/с) в рабочей зоне и
заставляет работать устройство в режиме
ионно - конвекционного насоса.
В отличие от известного устройства в
предложенном изобретении процессы осаждения и
сбора аэрозольных частиц осуществляются в зоне
поочередно расположенных электретных пластин на
выходе устройства. В виду того, что электретные
пластины заряжено отрицательно, в процессы
осаждения на них положительно заряженных
аэрозольных частиц протекают наиболее
эффективно.
На фиг.1 показана функциональная схема
предлагаемого устройства в разрезе. Предлагаемое
устройство содержит корпус из диэлектрического
материала прямоугольной формы 1, коронирующие
иглы 2, внешний электрод в виде металлической
сетки 3 и электретные пластины 4, установленные
поочередно во второй части корпуса 1а.
Коронирующие иглы 2 в количестве 5 или 9 штук
крепятся симметрично и соосно к корпусу 1 к
металлической сетке. При рабочем режиме высокое
напряжение положительной полярности подается на
коронирующие электроды от блока питания (БП)
через переключатель (П) (положения I). При
положении II переключателя (П) производится
зарядка электретных пластин в зоне отрицательной
короны. Для удобства очистки электретных пластин
от приложенных на них аэрозольных частиц, вторая
часть корпуса 1а выполнена из двух половинок,
идентичных по форме и размерам и только, с
отличием расположения на них электретных
пластин (фиг.2).
Электретные пластины изготовлены из
диэлектрика, например, из ПТФЭ
(политетрафторэтилен) длительное время
(до 10 дней) сохраняет электризованное состояние
после окончания внешнего воздействия, вызвавшего
электризацию. Один из методов электризации
электретов является воздействие на них коронным
разрядом. В предложенном устройстве при
положении II переключателя (П) обеспечивается
условие электризации электретных пластин

3. 29947
3
отрицательной полярности. Такая возможность
позволяет процесс электризации совместить с
процессом очистки воздуха, к тому же,
нейтрализация заряженных электретных пластин
под воздействием положительно заряженных
аэрозольных частиц протекает интенсивно. При
изготовлении электретных пластин на пластину из
диэлектрика с толщиной 2 мм наклеивается, пленка
электрета из ПТФЭ толщиной 100 мкм, при этом
обеспечивается напряжённость поля пробоя Епр до
2,2 × 103
кВ/см, а поверхностная плотность э
составляет 0,4 и 0,24 Кл/см2
(Справочник по
электротехническим материалам в 3 томах, Л-д,
Энергоатомиздат, 1988, 3-ти том с.591-605).
Устройство работает следующим образом. После
подачи достаточно высокого напряжения на
электроды в виде игл 2 между ними и сеточным
электродом 3 возникает коронный разряд, так же,
одновременно, образуется электрический ветер в
направлении коронирующих игл 2. С течением
некоторого времени (не более 5 с) в зоне разряда
устанавливается устойчивый электрический ветер и
устройство начинает работать в режиме ионно-
конвекционного насоса. В связи с этим, начинаются
процессы засасывания запылённого воздуха во
внутрь устройства и зарядка аэрозольных частиц в
зоне разряда. Затем, положительно заряженные
аэрозольные частицы попадают в зону «а», где они
подвергаются к дополнительному ускорению из-за
электрического поля, создаваемого отрицательно
заряженными электретными пластинами. Дальше
проходя через лабиринт электретных пластин
аэрозольные частицы оседают на них и на выходе
получаем чистый воздух. В случае сильно
запылённого воздуха возможно наращивание
количества электретных пластин, но необходимо
учесть предельное значение гидродинамического
сопротивления всей системы.
Один из вариантов применения устройства
иллюстрируются примером.
Пример. Устройство имеет следующие
параметры: в радиус игл 0,2 мм, корпус из
диэлектрического материала прямоугольной формы
имеет внутренние размеры 15×20 мм2
, окно сеток -
2×2 мм2
, расстояние между иглами и сеточным
электродом равно 8 мм напряжение питание может
меняться в диапазоне от 6 до 14 кВ, рабочий ток
коронного разряда может быть выбран в пределах от
10 до 20 мкА в зависимости от степени
запыленности атмосферного воздуха. Было
опробовано устройство, состоящее из одной
коронирующей иглы и одной электретной пластины,
в условиях задымленности атмосферного воздуха.
Контрольные испытания показали, что
предлагаемое устройство пригодно для очистки
воздуха от тонкодисперсных аэрозольных частиц в
виде дыма и может быть использовано в
производственных и служебных помещениях. При
таком упрощенном виде исполнения устройства,
через некоторое время (не более 5 с)
устанавливается стабильный электрический ветер и
начинается затягивания табачного дыма во внутрь
устройства. При увеличении задымленности
воздуха, примерно в 2 раза, рабочий ток снижается
на 6 мкА, что показывает существенную
зависимость тока короны от степени запыленности
атмосферного воздуха.
Таким образом, решена задача по разработке
устройства для очистки воздуха от
тонкодисперсных аэрозольных частиц, которое
имеет простую конструкцию и в нем отсутствуют
специальные приспособления (вентиляторы,
компрессоры и т.д.) для образования потока
запыленного воздуха через него.
Кроме того, предлагаемое устройство, в виду
существующей возможности изменения полярности
питания коронирующих игл, создает условие, когда
это необходимо, для электризации электретных
пластин.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для очистки воздуха, содержащие
разрядные камеры в виде фигурных цилиндров с
сетчатым дном с размещением на них
коронирующих электродов, выполненных в виде игл
на сетках, которые расположены последовательно
по вертикали и поочередно подсоединены к разным
полюсам источника питания, отличающееся тем,
что оно дополнительно снабжено отрицательно
заряженными электретными пластинами,
установленными поочередно, а коронирующие
электроды в виде игл на сетке расположены в
направляющей потока запыленного газа.

4. 29947
4
Верстка Н.Киселева
Корректор К.Нгметжанова