ионный вентилятор-фильтр

Формула изобретения

Ионный вентилятор-фильтр, содержащий установленный на входе коронирующий отрицательный электрод и расположенные за ним некоронирующий и осадительные электроды, заключенные в корпус и электрически соединенные с источником высокого напряжения, отличающийся тем, что коронирующий отрицательный электрод выполнен в виде сетки, в узлах которой перпендикулярно ее плоскости расположены иглы, направленные к некоронирующему электроду, выполненному в виде сетки из металлической проволоки с размером ячеек 20 мм и установленному на расстоянии 35 мм от игл, за ним расположены осадительные электроды, выполненные в виде пластин длиной 170 мм, расположенных перпендикулярно некоронирующему электроду и параллельно друг другу на расстоянии 18 мм, при этом четные и нечетные пластины электрически соединены между собой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для создания воздушного потока, его очистки от взвешенных в нем частиц и может быть применено для вентиляции и очистки воздуха в различных помещениях.

Известен электронный воздухоочиститель "Супер-плюс" [1]. Он имеет коронирующую систему типа "ряд проводов - плоскость". Ряд коронирующих проводов закреплен между стенками корпуса, на которых установлены некоронирующие электроды, являющиеся одновременно осадительными. При этом коронирующая система расположена таким образом, что поток воздуха направлен в одну сторону.

К недостаткам описанного устройства относятся малая скорость воздушного потока, низкий объемный расход воздуха и невысокая степень очистки воздуха от пыли.

Известен также электростатический фильтр-вентилятор [2], принятый нами за прототип.

Электроды фильтра-вентилятора заключены в цилиндрический корпус. Отрицательные электроды выполнены в виде заостренных электропроводных ребер, равномерно размещенных по внутренней поверхности с возможностью установки под разными углами к поперечной и продольной осям корпуса. Положительные электроды выполнены в виде ряда электропроводных сеток, размещенных на выходе из фильтра-вентилятора параллельно друг другу. На первой сетке установлено электропроводное острие, равноудаленное от отрицательных электродов.

Установка положительно заряженного острия обеспечивает интенсивное "сдувание" возникающего между ионизирующими электродами объемного отрицательного заряда, что увеличивает скорость и объем проходящего через устройство воздуха.

Кроме того, интенсификацией процесса зарядки пылевых частиц и установкой на выходе из фильтра-вентилятора положительно заряженных сеток достигается увеличение степени очистки воздуха.

Однако, при выбранном типе коронирующих электродов скорость воздушного потока и объемный расход воздуха остаются низкими, а вследствие малой площади осаждения воздушный поток очищается недостаточно эффективно.

Задачей изобретения является увеличение скорости воздушного потока и объемного расхода воздуха, а также повышение степени очистки выходящего воздуха от взвешенных в нем частиц.

Это достигается тем, что в заявленном ионном вентиляторе-фильтре (ИВФ), содержащем установленный на входе коронирующий отрицательный электрод и расположенные за ним некоронирующий и осадительные электроды, заключенные в корпус и электрически соединенные с источником высокого напряжения, коронирующий отрицательный электрод выполнен в виде сетки, в узлах которой перпендикулярно ее плоскости расположены иглы, направленные к некоронирующему электроду, выполненному в виде сетки из металлической проволоки с размером ячеек 20 мм и установленному на расстоянии 35 мм от игл, за ним расположены осадительные электроды, выполненные в виде пластин длиной 170 мм, расположенных перпендикулярно некоронирующему электроду и параллельно друг другу на расстоянии 18 мм, при этом четные и нечетные пластины электрически соединены между собой.

Коронный разряд с игл позволяет получить при одном и том же напряжении большую скорость "электрического ветра", чем при использовании коронирующих электродов в виде ребер.

Направление игл в сторону некоронирующего электрода обеспечивает четко выраженный, без завихрений, поток воздуха через ИВФ.

Отдельная осадительная зона с большой поверхностью осаждения и параллельное расположение осадительных пластин с чередующимся потенциалом, позволяющее получить высокую напряженность электрического поля в промежутке между пластинами, приводит к повышению степени очистки воздуха в ИВФ. К тому же такое расположение пластин создает малое аэродинамическое сопротивление.

Размер ячейки сетки некоронирующего электрода, расстояние от игл, на котором он установлен, длина осадительных пластин и расстояние между ними выбраны с учетом оптимизации по критерию Z, равному произведению скорости воздушного потока и степени очистки воздуха в ИВФ.

Для оптимизации были проведены эксперименты по ротатабельным планам второго порядка. По экспериментальным данным были составлены уравнения математических моделей. В результате исследования полученных моделей на максимум определены оптимальные значения параметров: размер ячейки сетки некоронирующего электрода - 20 мм, расстояние между коронирующим и некоронирующим электродами - 35 мм, длина осадительных электродов - 170 мм, расстояние между осадительными электродами - 18 мм.

Наличие каждого отдельного признака необходимо, а всех в совокупности достаточно для решения поставленной задачи.

Таким образом, изобретение соответствует критериям "новизна" и "неочевидность решения".

Заявленный ионный вентилятор-фильтр (см. чертеж) состоит из корпуса (не показан), заключающего в себе коронирующий электрод 1 с иглами 2, некоронирующий электрод 3 и осадительные электроды 4. Коронирующий электрод и одна группа осадительных электродов подключены к отрицательному выводу источника высокого напряжения (не показан), а некоронирующий электрод и другая группа осадительных электродов подключены к заземленному выводу высоковольтного источника.

Устройство работает следующим образом. Очищаемый воздух втягивается под действием "электрического ветра" в ИВФ. В межэлектродном промежутке, образованном коронирующим электродом 1 с иглами 2 и некоронирующим электродом 3, взвешенные в воздухе пылевые частицы заряжаются под действием ионной зарядки. Далее воздух проходит между осадительными электродами 4, на которые под действием электрических сил осаждаются заряженные частицы пыли. В результате из ИВФ выходит поток очищенного от взвешенных частиц воздуха.

По полученным оптимальным параметрам был изготовлен опытный образец ИВФ. Длина ИВФ составляла 300 мм, входное сечение - 170 x 170 мм. Остальные параметры имели следующие значения: расстояние между иглами, расположенными по вершинам квадрата, - 30 мм, количество игл - 20, диаметр проволоки сетки некоронирующего электрода - 2 мм.

При напряжении на ИВФ 20 кВ скорость воздушного потока на выходе достигала 1,2 м/с, а степень очистки воздуха в ИВФ составила 0,96-0,98. Объемный расход воздуха через ИВФ - 104 м³/ч.

Литература

1. Руководство по эксплуатации воздухоочистителя электронного "Суперплюс", Орел, 1996.

2. Колпакчиев И.Н. Электростатический фильтр-вентилятор. Патент России 2005962, 1994 г.