RU2583844C1

RU2583844C1 - Electrostatic separator

Info

Publication number: RU2583844C1
Application number: RU2015100601/07A
Authority: RU
Inventors: Флюр Рашитович Исмагилов; Ирек Ханифович Хайруллин; Рустам Фларидович Алетдинов; Татьяна Александровна Волкова
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-05-10

Abstract

FIELD: instrument making.

SUBSTANCE: invention relates to air cleaning systems using electric field for polarisation of particles and material and can be used in heating, ventilation and air conditioning units etc., as well as in industrial air cleaning systems. In electrostatic separator dielectric housing consists of several sections separated by partition walls, and comprises grounding grids, as well as preliminary grounded charging electrodes. Wire electrode is connected to source of positive direct current with voltage exceeding power supply voltage of metal electrodes. Invention ensures separation of gas particles, which differ by their specific weight from each other, and their separate collection into intake partitioned cells with possibility of their separate recycling by polarisation of particles in electrostatic field and their deposition on metal electrodes.

EFFECT: reduced dimensions and expansion of functional capabilities due to separation of solid particles of air.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам очистки воздуха с использованием электрического поля для поляризации частиц и материала и может использоваться в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, автономных блоках фильтров или вентиляторах, а также в промышленных системах очистки воздуха. Устройство основано на принципе электростатического притяжения и используется для удаления загрязнений из воздушных потоков.The invention relates to air purification systems using an electric field to polarize particles and material and can be used in heating, ventilation and air conditioning systems, stand-alone filter units or fans, as well as in industrial air purification systems. The device is based on the principle of electrostatic attraction and is used to remove contaminants from air currents.

Известен электростатический сепаратор (патент РФ №2273525, МПК B03C 7/02, опубл. 10.04.2006, бюл. №10), состоящий из двух коаксиально установленных цилиндрических камер, внутренняя из которых имеет сужающуюся книзу конусную часть, снабженную патрубком для подвода частиц сепарируемого материала в потоке газа, который транспортирует частицы отделяемых материалов в направлении верхнего края внутренней камеры. Над верхним краем внешней цилиндрической камеры, выступающим над верхним краем внутренней камеры, установлен ленточный конвейер, лента которого выполнена из проницаемого для газа материала и служит фильтром для задержки частиц твердых материалов. Нижний участок ленты конвейера полностью перекрывает поперечное сечение верхнего края внешней камеры. Сепаратор имеет два электрода, подключенных к разноименным полюсам источника электрического питания, которые установлены в потоке газа, транспортирующем частицы сепарируемого материала. Первым электродом может служить кольцевой верхний участок внутренней камеры. Этот электрод заземлен. Второй электрод, имеющий отверстия для прохода газа, установлен в промежутке между верхним и нижним участками ленты конвейера. Частицы материала, имеющего меньший удельный вес, электризуясь в электрическом поле, налипают на поверхности ленты конвейера, формируя плотный слой нетканого материала, и с помощью системы этот слой отделяется от ленты и сворачивается в рулон. Сепаратор снабжен приспособлением для разделения частиц материалов с большим удельным весом, накапливающихся в зазоре между внешней и внутренней камерами, на ферромагнитные и неферромагнитные частицы.Known electrostatic separator (RF patent No. 2273525, IPC B03C 7/02, publ. 04/10/2006, bull. No. 10), consisting of two coaxially mounted cylindrical chambers, the inner of which has a tapered part tapering downward, equipped with a pipe for supplying particles to be separated material in a gas stream that conveys particles of separated materials toward the upper edge of the inner chamber. Above the upper edge of the outer cylindrical chamber, protruding above the upper edge of the inner chamber, a belt conveyor is installed, the belt of which is made of gas-permeable material and serves as a filter to retain particles of solid materials. The lower section of the conveyor belt completely overlaps the cross section of the upper edge of the outer chamber. The separator has two electrodes connected to the opposite poles of the electric power source, which are installed in the gas stream transporting particles of the separated material. The first electrode may be an annular upper portion of the inner chamber. This electrode is grounded. The second electrode, having openings for the passage of gas, is installed in the gap between the upper and lower sections of the conveyor belt. Particles of material with a lower specific gravity, being electrified in an electric field, stick to the surface of the conveyor belt, forming a dense layer of non-woven material, and with the help of the system this layer is separated from the tape and rolled up. The separator is equipped with a device for separating particles of materials with a large specific gravity, which accumulate in the gap between the outer and inner chambers, into ferromagnetic and non-ferromagnetic particles.

Недостатком аналога является сложная конструкция и громоздкость, а также наличие вращающихся частей.The disadvantage of the analogue is the complex design and bulkiness, as well as the presence of rotating parts.

Известна конструкция электросепаратора (патент РФ №2080186, МПК B03C 7/12, опубл. 27.05.1997), включающего корпус, бункер, питатель, разнополярные осадительные электроды, коронирующий электрод, приемники продуктов разделения, и снабженного двумя индукционными электродами, расположенными в зоне действия коронирующего электрода, приемники продуктов разделения размещены попарно на корпусе в два или более ярусов и сообщены с ними проемами, осадительные электроды размещены в проемах приемников продуктов разделения и подключены к высоковольтному секционному источнику постоянного напряжения, причем каждая расположенная ниже пара осадительных электродов подключена к более высоковольтным секциям источника постоянного напряжения.A known design of the electric separator (RF patent No. 2080186, IPC B03C 7/12, publ. 05.27.1997), including a housing, hopper, feeder, bipolar sedimentation electrodes, a corona electrode, separation products receivers, and equipped with two induction electrodes located in the coverage area the corona electrode, the receivers of the separation products are placed in pairs on the housing in two or more tiers and communicated with openings with them, the precipitation electrodes are placed in the openings of the receivers of the separation products and connected to the high-voltage section a constant voltage source, with each pair of precipitating electrodes located below being connected to higher voltage sections of the constant voltage source.

Недостатком аналога является сложная конструкция и ограниченные функциональные возможности вследствие сепарации только твердых сыпучих материалов.The disadvantage of the analogue is the complex design and limited functionality due to the separation of only solid bulk materials.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является конструкция емкостного двигателя - перемешивателя (патент РФ №2453978, МПК H02N 1/08, опубл. 20.06.2012, бюл. №17), которая содержит диэлектрический корпус с расположенным в нем диэлектрическим подвижным элементом, металлические электроды, подключенные к источнику питания, установленные под углом относительно нормали к поверхности диэлектрического подвижного элемента, а между диэлектрическим подвижным элементом и металлическими электродами имеется воздушный зазор. При этом в качестве подвижного элемента использован жидкий диэлектрик, помещенный в бак, выполненный из диэлектрического материала. Жидким диэлектриком может является электрореологическая суспензия. Кроме того, емкостный двигатель может дополнительно содержать нагревательный элемент, что обеспечивает возможность использовать его как фильтр (или сепаратор).Closest to the proposed invention in technical essence is the design of a capacitive motor - mixer (RF patent No. 2453978, IPC H02N 1/08, publ. 20.06.2012, bull. No. 17), which contains a dielectric housing with a dielectric movable element located in it, metal electrodes connected to a power source, installed at an angle relative to the normal to the surface of the dielectric movable element, and there is an air gap between the dielectric movable element and the metal electrodes. In this case, a liquid dielectric used in a tank made of a dielectric material is used as a movable element. A liquid dielectric may be an electrorheological suspension. In addition, the capacitive motor may further comprise a heating element, which makes it possible to use it as a filter (or separator).

Недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности из-за невозможности использования в качестве сепаратора твердых частиц воздуха.The disadvantage of the prototype is limited functionality due to the impossibility of using solid particles of air as a separator.

Задача изобретения - снижение массогабаритных показателей и расширение функциональных возможностей за счет использования устройства в качестве сепаратора твердых частиц воздуха.The objective of the invention is the reduction of overall dimensions and the expansion of functionality through the use of the device as a separator of solid air particles.

Технический результат - обеспечение отделения частиц газов, различающихся по их удельному весу друг от друга, и их раздельный сбор в приемные секционированные ячейки с возможностью их раздельной утилизации.The technical result is to ensure the separation of gas particles that differ in their specific gravity from each other, and their separate collection in receiving sectional cells with the possibility of separate utilization.

Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что предложен электростатический сепаратор, содержащий диэлектрический корпус с расположенным в нем диэлектрическим подвижным элементом и металлическими электродами, расположенными под углом относительно нормали к поверхности диэлектрического подвижного элемента и подключенными к источнику питания, в котором, согласно изобретению, диэлектрический корпус состоит из нескольких секций, разделенных разделительными перегородками, и содержит заземляющие решетки, а также заряжающие электроды, предварительно заземленные, и проволочный электрод, подключенный к источнику положительного постоянного тока напряжением большим, чем напряжение источника питания металлических электродов, и снабжен виброударным механизмом.This problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the proposed electrostatic separator containing a dielectric housing with a dielectric movable element located therein and metal electrodes located at an angle relative to the normal to the surface of the dielectric movable element and connected to a power source, in which, according to the invention , the dielectric housing consists of several sections separated by dividing partitions, and contains grounding gratings, and the same charging electrodes, pre-grounded, and a wire electrode connected to a positive direct current source with a voltage higher than the voltage of the power supply of the metal electrodes, and is equipped with a vibration-shock mechanism.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема электростатического сепаратора.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of an electrostatic separator.

Электростатический сепаратор состоит из диэлектрического корпуса с расположенным в нем диэлектрическим подвижным элементом и первым 1, вторым 2, третьим 3 и четвертым 4 металлическими электродами, расположенными под углом относительно нормали к поверхности диэлектрического подвижного элемента и подключенными к источнику питания, первой 5, второй 6, третьей 7 и четвертой 8 заземляющих решеток, размещенных перед металлическими электродами и предназначенных для предотвращения возникновения коронного разряда, проволочного электрода 9, подключенного к источнику положительного постоянного тока напряжением большим, чем напряжение источника питания металлических электродов, первого 10 и второго 11 заряжающих электродов, предварительно заземленных, виброударного механизма для встряхивания осевших твердых частиц. Диэлектрический корпус поделен на секции, имеющие первую 12, вторую 13, третью 14 разделительные жесткие перегородки из изоляционного материала, например из стекла, для сепарирования частиц, различных по массогабаритным показателям, и заполнен диэлектрической газовой средой, выполняющей функцию подвижного элемента.The electrostatic separator consists of a dielectric housing with a dielectric movable element located therein and a first 1, second 2, third 3 and fourth 4 metal electrodes located at an angle relative to the normal to the surface of the dielectric movable element and connected to a power source, first 5, second 6, third 7 and fourth 8 grounding lattices, placed in front of metal electrodes and designed to prevent the occurrence of corona discharge, wire electrode 9, sub li ne to a source of positive DC voltage greater than the voltage supply source of the metal electrodes, the first 10 and second 11 charging electrodes previously earthed vibroudarnogo mechanism for shaking settled solids. The dielectric casing is divided into sections having first 12, second 13, third 14 dividing rigid partitions made of insulating material, for example glass, for separating particles of various dimensions and masses, and is filled with a dielectric gas medium that acts as a movable element.

Частицы газа (выхлопных, дымовых и т.д.) заряжаются и поляризуются в электростатическом поле, созданном проволочным электродом 9, на который подается высокое напряжение 12 кВ, и предварительно заземленными заряжающими электродами 10 и 11. Заряженные твердые частицы газа притягиваются на первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4 металлические электроды, имеющие положительную полярность и величину высокого напряжения 6 кВ. Для предотвращения возникновения коронного разряда предусмотрены заземляющие решетки 5, 6, 7 и 8.Particles of gas (exhaust, smoke, etc.) are charged and polarized in an electrostatic field created by a wire electrode 9, to which a high voltage of 12 kV is applied, and pre-grounded charging electrodes 10 and 11. Charged solid gas particles are attracted to the first 1, second 2, third 3, fourth 4 metal electrodes having a positive polarity and a high voltage value of 6 kV. To prevent the occurrence of a corona discharge, grounding lattices 5, 6, 7 and 8 are provided.

Длина пролета заряженной частицы зависит от ее массы и размеров. Соответственно по массе и размерам частицы под каждым металлическим электродом 1, 2, 3, 4 имеются приемные секционированные ячейки, разделенные жесткими перегородками 12, 13 и 14 из изолированного материала. Осевшие на металлических электродах твердые частицы встряхиваются виброударным механизмом и поступают в приемные секционированные ячейки. По величине массы и размеров можно судить о качественном и количественном составе газов.The span of a charged particle depends on its mass and size. Accordingly, in terms of mass and particle size, under each metal electrode 1, 2, 3, 4 there are receiving sectional cells separated by rigid partitions 12, 13 and 14 of insulated material. The solid particles deposited on metal electrodes are shaken by a vibro-shock mechanism and enter the receiving sectional cells. By the size of the mass and size, one can judge the qualitative and quantitative composition of gases.

Итак, заявляемое изобретение позволяет снизить массогабаритные показатели и расширить функциональные возможности за счет использования устройства в качестве сепаратора твердых частиц воздуха.So, the claimed invention allows to reduce overall dimensions and expand functionality by using the device as a separator of solid particles of air.

Кроме того, заявляемое изобретение обеспечивает отделение частиц газов, различающихся по их удельному весу друг от друга, и их раздельный сбор в приемные секционированные ячейки с возможностью их раздельной утилизации.In addition, the claimed invention provides for the separation of particles of gases that differ in their specific gravity from each other, and their separate collection in receiving sectional cells with the possibility of separate utilization.

Claims

An electrostatic separator comprising a dielectric housing with a dielectric movable element located therein and metal electrodes located at an angle relative to the normal to the surface of the dielectric movable element and connected to a power source, characterized in that the dielectric housing consists of several sections separated by dividing partitions, and contains grounding gratings, as well as charging electrodes pre-grounded, and a wire electrode connected to Source positive DC voltage greater than the voltage supply source of the metal electrodes, and is provided with a vibro-impact mechanism.