ES2948972B2 - Generador de pulsos por fricción electrostático - Google Patents
Generador de pulsos por fricción electrostáticoInfo
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Description
DESCRIPCIÓN
Generador de pulsos por fricción electrostático
Campo de la invención
La invención se refiere a generadores por fricción electrostáticos que tienen un elemento móvil en forma de flujo de partículas de sustancia.
Técnica anterior
Existe un generador por fricción electrostático conocido que comprende un canal de longitud finita en el interior de un tubo, unos medios para proporcionar un flujo de partículas de sustancia en el canal a lo largo del eje del mismo, colectores de corriente para drenar cargas eléctricas opuestas, incluyendo un colector de corriente en forma de pantalla para drenar carga a partir de las partículas de sustancia y un colector de corriente para drenar carga a partir de la pared interior del canal, en el que el colector de corriente está conectado a una carga en una porción cerca de una abertura de entrada (solicitud de patente RU2006117750, publicada el 10 de diciembre de 2007). El material de la pared interior del canal se selecciona para proporcionar la inducción de cargas eléctricas opuestas de la pared interior del canal y las partículas de sustancia debido a la fricción del flujo de partículas de sustancia contra la pared interior del canal. Puede usarse un material dieléctrico, en particular, un material polimérico, como material de la pared interior del canal. Los medios para proporcionar el flujo de partículas de sustancia pueden comprender un depósito para almacenar y alimentar las partículas de sustancia y unos medios para alimentar gas con partículas de sustancia suspendidas en la abertura de entrada del canal.
Un inconveniente del dispositivo conocido es que el generador por fricción electrostático no puede funcionar en un modo pulsado.
Sumario de la invención
La invención se refiere a lograr un efecto técnico de proporcionar un generador de pulsos por fricción electrostático que tiene una configuración innovadora.
El efecto técnico se logra mediante un generador de pulsos por fricción electrostático implementado en forma de cilindro hueco y unos medios para proporcionar un flujo de aire con partículas de sustancia a lo largo de la superficie de cilindro. El material del cilindro y el material de la sustancia se seleccionan para proporcionar la inducción de cargas eléctricas opuestas sobre la superficie de cilindro y sobre las partículas de sustancia debido a la fricción del flujo de partículas de sustancia contra la superficie de cilindro. Un electrodo y un colector de corriente conectado a una carga están espaciados por un hueco y ubicados a lo largo del eje del cilindro. Los medios para proporcionar el flujo de aire con partículas de sustancia se proporcionan en forma de pantallas ubicadas en las porciones superior e inferior del cilindro y están configurados para repeler flujos de aire con partículas de sustancia, y un ventilador axial ubicado debajo de la pantalla superior, que toma aire y tiene palas de menor diámetro que el diámetro interior del cilindro.
Preferiblemente, el cilindro hueco está equipado con un dispositivo para introducir las partículas de sustancia o aire con partículas de sustancia en la cavidad interior.
Preferiblemente, el cilindro hueco tiene una forma redonda y recta.
Preferiblemente, se usa un material dieléctrico como material de cilindro.
Preferiblemente, el electrodo se proporciona en forma de una barra de metal.
Preferiblemente, el electrodo tiene una punta afilada o redondeada dirigida hacia el colector de corriente.
Preferiblemente, el colector de corriente se proporciona en forma de una barra de metal que tiene una punta afilada o redondeada dirigida hacia el electrodo.
Preferiblemente, los medios para proporcionar flujo de partículas de sustancia a lo largo de la superficie de cilindro garantizan el flujo a lo largo de la superficie interior del cilindro.
Preferiblemente, el cilindro tiene dos capas con una carcasa de metal exterior conectada a tierra.
Preferiblemente, los medios para proporcionar el flujo de partículas de sustancia a lo largo de la superficie interior del cilindro están configurados para proporcionar simultáneamente el flujo de partículas de sustancia en sentido inverso a lo largo del electrodo después del paso a lo largo de la superficie interior del cilindro.
Preferiblemente, el cilindro hueco está posicionado en vertical.
Preferiblemente, la pantalla superior está realizada de manera maciza.
Preferiblemente, la pantalla superior se proporciona en forma de una semiesfera.
Preferiblemente, la pantalla superior está realizada de metal y está conectada a tierra.
En una realización, la pantalla inferior está realizada de manera maciza.
Preferiblemente, la pantalla inferior se proporciona en forma de una rejilla de metal que está conectada al electrodo y está unida al cilindro a través de un elemento aislante.
Preferiblemente, la rejilla de metal de la pantalla inferior está realizada de bandas de metal, que se dirigen radialmente y están conectadas al electrodo.
Preferiblemente, el plano de las bandas de metal está orientado de manera inclinada con respecto a la superficie de la rejilla de pantalla inferior.
Preferiblemente, la rejilla de pantalla inferior se proporciona en forma de cono.
Breve descripción de los dibujos
La invención se explica con referencia al dibujo adjunto.
La figura 1 muestra un diagrama esquemático de un generador de pulsos por fricción electrostático, en el que se usan los siguientes indicadores:
1 - carcasa de metal;
2 - cilindro hueco;
3 - electrodo;
4 - colector de corriente;
5 - pantalla inferior en forma de rejilla cónica;
6 - pantalla superior en forma de semiesfera;
7 - ventilador axial de admisión;
8 - flujo de aire que contiene partículas 14 de sustancia, dirigiéndose el flujo a lo largo de la superficie interior del cilindro;
9 - flujo de aire que contiene partículas 14 de sustancia, dirigiéndose el flujo a lo largo de la superficie de la pantalla inferior;
10 - flujo de aire que contiene partículas 14 de sustancia, dirigiéndose el flujo a lo largo del electrodo;
11 - flujo de aire que contiene partículas 14 de sustancia, dirigiéndose el flujo a lo largo de la superficie de la pantalla inferior;
12 - carga;
13 - elementos aislantes;
14 - partículas de sustancia.
Descripción detallada de la invención
El generador de pulsos por fricción electrostático según la invención se implementa como un dispositivo en forma de cilindro (2) redondo y recto hueco vertical lleno de aire que contiene partículas (14) de sustancia. El cilindro (2) está realizado de un material dieléctrico con una carcasa (1) de metal exterior conectada a tierra. Una pantalla (6) maciza superior proporcionada en forma de una semiesfera de metal conectada a tierra está unida a una porción superior del cilindro (2). Una pantalla (5) inferior proporcionada en forma de una rejilla cónica está unida a una porción inferior del cilindro (2). Un electrodo (3) está ubicado a lo largo del eje del cilindro (2) y sujeto en posición vertical por la pantalla (5) inferior.
El material de la sustancia y material del cilindro hueco se seleccionan basándose en el hecho de que, durante la fricción de dos cuerpos químicamente idénticos, el más consistente se carga positivamente. Los metales se cargan o bien positivamente o bien negativamente durante la fricción contra un material dieléctrico. Durante la fricción de dos materiales dieléctricos, el material dieléctrico más permisivo dieléctricamente se carga positivamente. Las sustancias pueden organizarse en series triboeléctricas, en las que el cuerpo anterior se carga positivamente y el cuerpo posterior se carga negativamente (serie de Faraday: (+) pieles, franela, marfil de elefante, plumas, cristal de cuarzo, cristal de roca, material textil del algodón, seda, madera, metales, azufre (-)). Los materiales dieléctricos colocados en la serie triboeléctrica muestran una dureza descendente (serie de Gezekhus: (+) diamante (dureza de 10), topacio (dureza de 8), cristal de cuarzo (dureza de 7), vidrio brillante (dureza de 5), mica (dureza de 3), calcita (dureza de 3), azufre (dureza de 2), cera (dureza de 1) (-)). Los metales se caracterizan por su dureza ascendente.
Cuanta más superficie de cuerpos en fricción, más carga electrostática de los mismos se observa. El polvo que se desliza sobre la superficie del cuerpo se carga negativamente, cuando el polvo está formado por el mismo cuerpo (mármol, vidrio, polvo de nieve). Los polvos tamizados a través de un tamiz también se cargan.
El efecto triboeléctrico en los cuerpos sólidos se produce por la transferencia de carga de un cuerpo a otro. El efecto triboeléctrico en metales y semiconductores se produce por el movimiento de electrones desde una sustancia con menor valor de función de trabajo (F) hasta una sustancia con un mayor valor de función de trabajo (F). Durante el contacto entre un metal y un material dieléctrico, el efecto triboeléctrico se produce por el movimiento de los electrones desde el metal hasta el material dieléctrico. Durante la fricción de dos materiales dieléctricos, el efecto triboeléctrico se produce por la difusión de electrones e iones.
La superficie interior del cilindro (2) se carga (por ejemplo, positivamente) debido a la fricción de un flujo (8) de aire que contiene partículas (14) de sustancia contra la superficie interior del cilindro (2). Después de eso, el flujo de aire con partículas (14) de sustancia cargadas (negativamente) forma un flujo (9). Las partículas (14) de sustancia, durante el contacto con la pantalla (5) inferior, transfieren su carga a la pantalla (5) inferior y al electrodo (3) conectado a la misma. Además, las partículas (14) de sustancia descargadas se arrastran hacia arriba junto con un flujo (10) mediante el ventilador (7) axial de admisión. Cuando la tensión en el electrodo (3) alcanza un valor de tensión de ráfaga para un hueco hacia el colector (4) de corriente y la carga (negativa) inducida sobre la superficie del electrodo (3) se transfiere al colector (4) de corriente y se usa por un consumidor en la carga (12). Después de entrar en contacto con la pantalla (5) inferior, el electrodo (3) y la pantalla (6) superior conectada a tierra, las partículas (14) de sustancia pierden su carga y, después de repelerse de la pantalla (6) superior, forman un flujo (11) de partículas (14) de sustancia no cargadas, que evoluciona para dar el flujo (8). Se cargan (negativamente) de nuevo partículas (14) de sustancia adicionales debido a la fricción de las mismas contra la superficie interior del cilindro (2). Se repite el ciclo de aumento de tensión del electrodo (3) hasta el valor de ráfaga para el hueco hacia el colector (4) de corriente. El cilindro (2) se carga hasta una tensión de modo que la corriente de drenaje del material de cilindro (2) compensa la corriente de carga generada debido a la fricción del flujo (8) de partículas (14) de sustancia contra la superficie del cilindro (2).
Por tanto, se logra el efecto técnico de proporcionar un generador de pulsos por fricción electrostático que tiene una configuración innovadora.
Claims (19)
1. Generador de pulsos por fricción electrostático que comprende:
un cilindro hueco lleno con aire que contiene partículas de sustancia; y
unos medios para proporcionar un flujo de las partículas de sustancia a lo largo de la superficie del cilindro, en el que el material del cilindro y el material de las partículas se seleccionan para proporcionar la inducción de cargas eléctricas opuestas sobre la superficie de cilindro y sobre las partículas de sustancia debido a fricción del flujo de partículas de sustancia contra la superficie de cilindro, en el que un electrodo y un colector de corriente conectado a una carga están espaciados por un hueco y están ubicados a lo largo del eje del cilindro, y en el que los medios para proporcionar flujo de partículas de sustancia incluyen pantallas ubicadas en las porciones superior e inferior del cilindro y están configurados para repeler flujos de partículas de sustancia, y un ventilador axial ubicado debajo de la pantalla superior, que toma aire y tiene palas de menor diámetro que el diámetro interior del cilindro.
2. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 1, en el que el cilindro hueco incluye un dispositivo para introducir las partículas de sustancia o aire con partículas de sustancia en la cavidad interior1.
3. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 1, en el que el cilindro hueco tiene una forma redonda y recta.
4. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 1, en el que el cilindro hueco está realizado de un material dieléctrico.
5. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 1, en el que el electrodo se proporciona en forma de una barra de metal.
6. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 4, en el que el electrodo tiene una punta afilada o redondeada dirigida hacia el colector de corriente.
7. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 1, en el que el colector de corriente se proporciona en forma de una barra de metal que tiene una punta afilada o redondeada dirigida hacia el electrodo.
8. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 1, en el que el cilindro tiene una carcasa de metal exterior conectada a tierra.
9. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 1, en el que los medios para proporcionar flujo de partículas de sustancia a lo largo de la superficie de cilindro proporcionan el flujo a lo largo de la superficie interior del cilindro.
10. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 9, en el que los medios para proporcionar el flujo de partículas de sustancia a lo largo de la superficie interior del cilindro están configurados para proporcionar simultáneamente el flujo de partículas de sustancia en sentido inverso a lo largo del electrodo después del paso a lo largo de la superficie interior del cilindro.
11. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 1, en el que el cilindro hueco está posicionado en vertical.
12. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 1, en el que la pantalla superior está realizada de manera maciza.
13. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 12, en el que la pantalla superior se proporciona en forma de una semiesfera.
14. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 13, en el que la pantalla superior está realizada de metal y está conectada a tierra.
15. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 1, en el que la pantalla inferior está realizada de manera maciza.
16. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 1, en el que la pantalla inferior se proporciona en forma de una rejilla de metal que está conectada al electrodo y está aislada de la superficie interior del cilindro.
17. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 16, en el que la rejilla está realizada de bandas de metal, que se dirigen radialmente, conectadas al electrodo y unidas al cilindro a través de un elemento aislante.
18. Generador de pulsos por fricción electrostático según la reivindicación 17, en el que el plano de las bandas de metal está orientado de manera inclinada con respecto a la superficie de la rejilla.
19. Generador de pulsos por fricción electrostático según cualquiera de las reivindicaciones 16-17, en el que la rejilla se proporciona en forma de cono.
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