PL152378B1 - An air flow arrangement with the aid of ion-wind - Google Patents

An air flow arrangement with the aid of ion-wind

Info

Publication number
PL152378B1
PL152378B1 PL25994586A PL25994586A PL152378B1 PL 152378 B1 PL152378 B1 PL 152378B1 PL 25994586 A PL25994586 A PL 25994586A PL 25994586 A PL25994586 A PL 25994586A PL 152378 B1 PL152378 B1 PL 152378B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
electrode
bombarded
discharge electrode
air flow
discharge
Prior art date
Application number
PL25994586A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Astra Vent Ab
Astravent Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/SE1985/000538 external-priority patent/WO1986007500A1/en
Application filed by Astra Vent Ab, Astravent Ab filed Critical Astra Vent Ab
Publication of PL152378B1 publication Critical patent/PL152378B1/pl

Links

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Elimination Of Static Electricity (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 152 378 POLSKA
URZĄD
PATENTOWY
RP
Patent dodatkowy do patentu nr Int. Cl.5H01T 19/00
Zgłoszono: 86 06 06 (P. 259945)
Pierwszeństwo: 85 06 06 dla zastrz. 1-4,7-10
Szwecja CZTEUlU
12 20 dla zastrz. 5,6,11,18 * p A , ,
Szwecja 5
Zgłoszenie ogłoszono: 87 02 23
Opis patentowy opublikowano: 1991 11 29
Twórcy wynalazku: Vilmos Tórók, Andrzej Loreth
Uprawniony z patentu: ASTRA-VENT AB, Sztokholm (Szwecja)
Urządzenie do wytwarzania przepływu powietrza za pomocą wiatru jonowego
Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania przepływu powietrza za pomocą wiatru jonowego stosowane w połączeniu z urządzeniami oczyszczającymi, takimi jak na przykład eletrofiltry, układy do obróbki powietrza na przykład układy wentylacyjne i układy do kondycjonowania powietrza. Wynalazek może być również zastosowany korzystnie w wielu innych połączeniach, gdzie jest wymagany transport powietrza; takich jak eletryczne urządzenia chłodnicze lub wyposażenie elektryczne, i w połączeniu z urządzeniami do ogrzewania takimi jak elektryczny termowentylator.
Obecnie powietrze jest transportowane w wyżej wymienionych aparatach i układach prawie wyłącznie za pomocą mechanicznych wentylatorów o różnej konstrukcji. Takie mechaniczne wentylatory i połączone z nimi silniki napędowe są stosunkowo drogie, a w dodatku ciężkie i wymagają znacznej ilości miejsca. Wymagają one również stosunkowo dużo energii i dlatego są drogie w eksploatacji. W czasie pracy wentylatory wytwarzają również kłopotliwy hałas.
Przepływ powietrza może być osiągnięty za pomocą wiatru jonowego lub wiatru ulotowego. Wiatr ulotowy jest wytworzony wówczas, gdy elektroda ulotowa i elektroda bombardowana są umieszczone w pewnej odległości od siebie i są połączone z odpowiednią końcówką źródła prądu stałego, przy czym konstrukcja elektrody ulotowej i napięcie źródła prądu stałego są takie, że powodują ulot na elektrodzie ulotowej. Wytworzony ulot powoduje jonizację powietrza, przy czym jony mają tę samą 'biegunowość, co biegunowość elementu ulotowego, a elektrycznie ładowane aerozole, to jest cząsteczki stałe lub cząsteczki ciekłe obecne w powietrzu stają się elektrycznie naładowanymi po zderzeniu z jonami powietrza naładowanymi elektrycznie. Jony powietrza przemieszczają się szybko pod wpływem pola elektrycznego z elektrody ulotowej do elektrody bombardowanej, gdzie tracą swój ładunek elektryczny i wracają do postaci molekuł powietrza elektrycznie obojętnych. Podczas ich przejścia między elektrodami, jony powietrza stale zderzają się z obojętnymi elektrycznie molekułami powietrza, a przez to siły elektrostatyczne są również przenoszone na molekuły powietrza, które są przez to pociągane z jonami powietrza w kierunku od
152 378 elektrody ulotowej do elektrody bombardowanej, powodując przepływ powietrza w postaci wiatru jonowego lub wiatru ulotowego.
Znane są z opisów patentowych RFN nr 2854716, 2538959, Wielkiej Brytanii nr 2212582, Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4380720 i europejskiego opisu nr 29241 urządzenia do wytwarzania przepływu powietrza za pomocą wiatru jonowego. Jednakże te znane urządzenia wykorzystujące wiatr jonowy lub wiatr ulotowy okazały się nieskuteczne i nie osiągnęły' żadnego zastosowania.
W rezultacie, za pomocą znanych urzdzeń wykorzystujących wiatr jonowy, nie było możliwe transportowanie w praktyce znacznych ilości powietrza. Należało wówczas zwiększyć prąd ulotowy do wartości, która znajduje się znacznie powyżej wartości uważanej za akceptowalną, przy stosowaniu takiego urządzenia w środowiskach zaludnionych. Znane jest z elektrofiltrów, że ulot elektryczny wytwarza związki chemiczne, a przede wszystkim ozon i tlenki azotu, które wywierają drażniący wpływ na ludzi, i które mogą być szkodliwe dla zdrowia, gdy ich obecność w powietrzu osiągnie wysokie stężenie. W przypadku ulotu te związki chemiczne są wytarzane w stopniu, który nie zależy od wielkości i biegunowości prądu ulotowego. W rezultacie elektrofiltry powietrza stosowane obecnie w otoczeniu człowieka lub w środowiskach zaludnionych działają przy dodatnim prądzie ulotowym, a prąd ulotowy ma natężenie, które jest w zasadzie proporcjonalne do ilości powietrza przechodzącego przez filitr na jednostkę czasu w normalnych warunkach pracy. Z tego względu prąd ulotowy jest rzędu 40-60μΑ, przy wydatku powietrza 100 m3 na godzinę, przy czym natężenie prądu jest przystosowane do wytwarzania ozonu i tlenków azotu na akceptowalnym Prąd ulotowy stosowany w urządzeniach do transportu powietrza, które wykorzystują wiatr jonowy i są stosowane w obecności ludzi, musi być ograniczony do wyżej wymienionej wielkości. Nie można tego osiągnąć za pomocą znanych urządzeń wykorzystujących wiatr jonowy, gdyż urządzenia te posiadają niewielką wydajność, na przykład, za pomocą urządzeń ujawnionych w opisach patentowych europejskim nr 29421 i St. Zjedn. Ameryki nr 4380720 jest możliwe osiągnięcie wydatku powietrza 1 litra na sekundę, za pomocą wlotu o mocy 1 wata, przy korzystnym napięciu wlotowym 15 kilovolt. Zatem do osiągnięcia wydajności 100 m3 na godzinę powietrza, to urządzenie zużywa około 1900μΑ, które jest wartością trzydziestokrotnie wyższą niż akceptowalna w środowisku ludzkim wartość prądu ulotowego.
Celem wynalazku jest opracownie konstrukcji bardziej wydajnego urządzenia do wytwarzania przepływu powietrza, nadającego się również do praktycznego wykorzystania w otoczeniu człowieka.
Urządzenie do wytwarzania przepływu powietrza za pomocą wiatru jonowego zawierające co najmmniej jedną elektrodę ulotową i co najmniej jedną elektrodę bombardowaną, która jest przepuszczalna dla powietrza przepływającego przez urządzenie i która jest umieszczona w pewnej odległości za elektrodą ulotową w kierunku żądanego przepływu powietrza, zawiera ponadto źródło prądu stałego mające jedną końcówkę połączoną z elektrodą ulotową a drugą końcówkę połączoną z elektrodą bombardowaną, przy czym budowa elektrody ulotowej i napięcia na końcówkach źródła prądu są takie, że ulot wytarzający jony powietrza pojawi się na elektrodzie ulotowej, według wynalazku, charakteryzuje się 'tym, że przed elektrodą ulotową, w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza umieszczony jest element ekranujący, a odległość elektrody ulotowej od części elektrody bombardowanej otrzymującej przeważającą część prądu jonowego, wynosi co najmniej 50 mm, a korzystnie co najmniej 80 mm.
Korzystnie element ekranujący stanowi elektroda ulotową połączona z końcówką źródła prądu stałego o potencjale zasadniczo równym potencjałowi bezpośredniego otoczenia urządzenia.
Korzystnie element ekranujący stanowi elektroda ekranująca przewodząca elektrycznie umieszczona przed elektrodą ulotową, przy czym elektroda ekranująca ma potencjał tak samo spolaryzowany względem elektrody bombardowanej jak potencjał elektrody ulotowej. Elektroda ekranująca jest połączona elektrycznie z elektrodą ulotową.
Korzystnie element ekranujący stanowi ścianka kanału przepływu powietrza zawierającego przynajmniej elektrodę ulotową, przy czym ścianki zawierają materiał dielektryczny i rozciągają się przed elektrodą ulotową, w kierunku przepływu powietrza, na odległości równej co najmniej odległości pomiędzy elektrodą ulotową i elektrodą bombardowaną, a zwłaszcza na odległości równej 1,5 raza krotnej odległości między tymi katodami.
152 378
Korzystnie w kanale przepływu powietrza, w części znajdującej się przed elektrodą ulotową umieszczone są podłużnie zasadniczo równoległe, ścianki rozdzielające z materiału dielektrycznego.
Korzystnie urządzenie zawiera elektrodę wzbudzającą umieszczoną w pobliżu elektrody ulotowej przy czym odległość osiowa między nimi jest mniejsza niż między elektrodą ulotową a elektrodą bombardowaną zaś elektroda wzbudzająca połączona jest z końcówką źródła prądu stałego, a jej potencjał jest tak samo spolaryzowany względem przyłącza łączącego ją z elektrodą ulotową jak i przyłącza . łączącego ją z elektrodą bombardowaną.
Korzystnie elektroda wzbudzająca jest połączona końcówką źródła prądu stałego połączoną z elektrodą bombardowaną, przez' rezystor o znacznej rezystancji.
Korzystnie elektroda bombardowana, ' której materiał przewodzący elektrycznie ma 'wysoką rezystancję, jest przedłużona w kierunku elektrody ulotowej w jej pobliże, przy czym najdalsza część elektrody bombardowanej umieszczona za elektrodą ulotową w kierunku przepływu powietrza, jest połączona z jedną końcówką źródła prądu, natomiast część elektrody bombardownej umieszczona w pobliżu elektrody ulotowej stanowi elektrodę wzbudzającą.
Korzystnie elektroda bombardowana posiada przewodzące elektrycznie części, które są przedłużone osiowo w kierunku elektrody ulotowej, aż w jej pobliże, mające zasadniczo mniejszą powierzchnię przewodzącą elektrycznie niż większa część elektrody bombardowanej usytuowna w znacznej odległości osiowej od elektrody ulotowej, przy czym ta większa część jest połączona z jedną końcówką źródła prądu, zaś części usytuowane w pobliżu elektrody ulotowej stanowią elektrodę wzbudzającą.
Korzystnie urządzenie oprócz elektrody ulotowej i bombardownaej zawiera dodatkowo elektrodę ekranującą przy czym elektrody umieszczone w kanale przepływu powietrza, a powierzchnie przewodzące elektrycznie elektrody bombardowanej są usytuowane wewnątrz kanału równolegle do jego ścianek, które od wewnątrz mają materiał izolujący elektrycznie, a na zewnątrz uziemioną powierzchnię przewodzącą elektrycznie.
Korzystnie urzdzenie zawiera dodatkowo elektrodę ekranującą umieszczoną w kanale przepływu powietrza, którego co najmniej jedna wewnętrzna powierzchnia przewodząca elektrycznie jest uziemiona, przy czym przewodzące elektrycznie powierzchnie elektrody bombardowanej są umieszczone wewnętrz kanału równolegle do jego ścianek w znacznej od nich odległości, natomiast elektroda bombardowana i elektroda ulotową są połączone z potencjałami o przeciwnej polaryzacji względem ziemi.
Korzystnie ścianka kanału przepływu powietrza jest całkowicie przewodząca elektrycznie.
Korzystnie kanał przepływu powietrza ma ściankę z materiału izolującego elektrycznie, na której wewnętrznej powierzchni znajduje się przewodząca elektrycznie, korzystnie uziemiona warstwa usytuowana osiowo od elektrody ulotowej do miejsca usytuowanego za elektrodą bombardowaną w kierunku przepływu powietrza.
Korzystnie powierzchnia elektrody bombardowanej najbliżej leżąca od ścianek kanału przepływu powietrza jest oddalona od ścianek kanału przepływu powietrza na odległość w przybliżeniu równą 50% wymiarów poprzecznych powierzchni otaczanej przez elektrodę bombardowaną.
Korzystnie elektroda ulotową i elektroda bombardowana są podłączone do biegunów źródła prądu stałego, które są przeciwnie spolaryzowane w stosunku do potencjału ziemi.
Korzystnie elektroda ulotową jest usytuowana między krótszymi ściankami kanału przepływu powietrza o poprzecznym przekroju prostokątnym, a przewodząca elektrycznie elektroda bombardowana ma kształt obejmujący obszar przepywu powietrza, przy czym elektroda bombardowna w kierunku osiowym ma kształt taki, że leży ona bliżej części końcowej elektrody ulotowej niż jej części środkowej.
Korzystnie elektroda ulotową jest usytuowana między krótszymi ściankami kanału przepływu powietrza o poprzecznym przekroju prostokątnym, a przewodząca elektrycznie elektroda wzbudzająca ma kształt obejmujący obszar przepływu powietrza, przy czym elektroda wzbudzająca w kierunku osiowym ma kształt taki, że jej powierzchnie leżą bliżej części końcowej elektrody ulotowej niż jej części środkowej.
To rozwiązanie charakteryzuje bardzo wydajne urządzenie do wytwarzania przepływu powietrza o stosunkowo prostej budowie. Ponadto urządzenie zużywa bardzo mało energii i jest bardzo ciche podczas pracy.
152 378
Przedmiot wynalazkujest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia migrację jonów między elektrodą ulotową i elektrodą bombardowaną, schematycznie; fig. 2 - pierwszy przykład urządzenia według wynalazku, schematycznie; fig. 3 - drugi przykład urządzenia z fig. 2, schematycznie; fig. 4 - trzeci przykład urządzenia z fig. 2, schematycznie; fig. 5 - czwarty przykład urządzenia z fig. 2, schematycznie; fig. 6 - piąty przykład urządzenia z fig. 2, schematycznie; fig. 7 - szósty przykład urządzenia z fig. 2, schematycznie; fig. 8 - wykres prądu ulotowego w funkcji napięcia; fig. 9 - siódmy przykład urządzenia, z fig. 2, schematycznie; fig. 10'- ósmy przykład urządzenia z fig. 2, schematycznie; fig. 11 - dziewiąty przykład' urządzenia z fig. 2, schematycznie; fig. 12 - dziesiąty przykład urządzenia z fig. 2, schematycznie; fig. 13 - jedenasty' przykład urządzenia z fig. 2, schematycznie.
Na figurze 1 przedstawiono schematycznie dwie elektrody to znaczy elektrodę ulotową K, która ma kształt cienkiego drutu umieszczonego poprzecznie na drodze przepływu, to znaczy umieszczoną poprzecznie w kanale przepływu powietrza, oraz elektrodę bombardowaną M, która jest również umieszczona poprzecznie na drodze przepływu. Elektroda bombardowana M jest pokazana schematycznie, przykładowo w postaci siatki lub kraty, która umożliwia przepływ powietrza. Elektroda bombardowana M jest umieszczona za elektrodą ulotową K, patrząc w kierunku przepływu W w odległości osiowej H od elektrody ulotowej K. Ulot wytworzony na elektrodzie ulotowej K powoduje wzrost ilości jonów powietrza elektrycznie ładowanych, których migracja w kierunku elektrody bombardowanej M pod wpływem pola elektrycznego następuje między elektrodą ulotową K i elektrodą bombardowaną ' M.
Ruchliwość jonów zmienia się wraz z szerokością widma, chociaż w niniejszym wynalazku zapewmone jest aby przeważały jony kkHe mające rucMowość C = 2,5 . x 10* m^Ws,i aby istniejące aerozole ładowane elektrycznie, które są znacznie mniej ruchliwe niż jony powietrza, tworzyły jedynie niewielką część całego ładunku w układzie. Można również zapewnić, tak stan aby jony powietrza stanowiły bardzo małą część całej masy powietrza z układu, i aby natężenie przepływu powietrza było co najmniej o jedną dziesiątą mniejsze niż prędkość ruchu jonów powietrza. W porównaniu z szybkością migracji jonów powietrza, otaczające powietrze można uznać za nieruchome.
Prędkość migracji V jonów powietrza ładowanych elektrycznie, w stosunku do powietrza otoczenia, jest proporcjonalna do iloczynu ruchliwości c i natężenia E pola elektrycznego i wynosi:
/1/
Przyjmuje się również, że przeważają ustalone warunki pracy, i że gęstość ładunku w danej części objętości układu jest stała, to znaczy, że ładunek elektryczny najednostkę czasu, dostarczony do układu jest równy ładunkowi usuniętemu z układu. W rezultacie, gęstość prądu w powietrzu jeśt wyrażona jako iloczyn prędkości V migracji ładunków i gęstości ładunku £.
? = g · V /'2/ gdzie i jest gęstością prądu.
Siła jednostkowa objętości w powietrzu, jest iloczynem gęstości ładunkuup i natężenia pola elektrycznego E i dlatego:
f = ξ · E /3/ gdzie f jest siłą napędową na jednostkę objętości powietrza.
Po podstawieniu równań (1) i (2) do równania (3) otrzymuje się:
f = i/c /4/ to jest siła jednostkowa objętości , może być wyrażona jako stosunek gęstości ładunku do ruchliwości jonów.
Kanał prądowy (fig. 1) prowadzi nieskończenie małą część dl całości przepływu I jonów między dwiema elektrodami K i M.
Linia osiowa tego kanału prądowego jest na ogół równoległa do wektoraTgęstość prądu, a jego powierzchnia ds przekroju poprzecznego ma powierzchnię normalną, która jest równoległa do wektora gęstości prądu.
152 378
Dla elementu objętości:
dV = ds -dl /5/ tego kanału prądowego, gdzie dV jest nieskończenie małą objętością, a dl jest nieskończenie małą długością w kierunku kanału prądowego. Siła działająca w kierunku powierzchni normalnej na każdy taki element objętości w kanale prądowym staje się równa:
dF = f · dV = f*· ds · dL /6/
Siła objętości dF ma składową w kierunku W transportu powietrza i składową prostopadłą do tego kierunku. Przyjmuje się, że gdy scałkowana poprzecznie całość powierzchni przekroju poprzecznego drogi przepływu lub kanału w powiązaniu z siłami poprzecznymi będą się równoważyć jedna z drugą, to mogą być pominięte. W rezultacie całość sił przenoszenia w kanale prądowym wynosi:
dF-r = k/W · dF = Kjw ·?· ds · dl=“/w -Ί/c · ds · dl=dl/c κ J*W · dl = H/c - di /7/ gdzie H jest odległością między elektrodą ulotową K i elektrodą bombardowaną M, mierzoną w kierunku przepływu powietrza.
Całkowita siła trasnportowania Ft w kanale przepływu powietrza może być wyrażona jako: Fr = sHdFj = H/c · I /8/ gdzie S jest całkowitym przekrojem czynnym kanału przepływu powietrza, a I jest całkowitym jonem lub prądem ulotowym.
W rezultacie średnia wielkość ciśnienia może być zapisna jako:
Δρ = Fr/S = H/c · I/S /9/
Siła transportowania jest zatem proporcjonalna do iloczynu całkowitego j'onu lub prądu ulotowego I i jego drogi migracji H, to jest proporcjonalna do tak zwanej odległości prądowej H ·
J.
Można wykazać, że całkowita wydajność powietrza jako wynik wielkości ciśnienia może być zaisana jako:
Q = W_ · y — H-S ' /10/ ” c*K-yA gdzie Q jest wydajnością powietrza, K - bezwymiarowym współczynnikiem oporu aerodynamicznego, a γ A - gęstością powietrza.
Z równania (10) wynika, że ilość transportowanego powietrza jest wprost proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego iloczynu całkowitego jonu lub prądu ulotowego I i jego odległości migracji H. Dlatego, w celu osiągnięcia wysokiej wydajności powietrza w żądanym kierunku, to jest w kierunku od elektrody ulotowej K do elektrody bombardowanej M, należy dążyć do osiągnięcia wysokiego iloczynu prądu jonowego i jego odległości migracji w kierunku przepływu od elektrody ulotowej K do elektrody bombardowanej M. Zwiększenie siły transportowania, a przez to całkowitej wydajności powietrza, może być osiągnięte przez zwiększenie natężenia całkowitego prądu jonowego lub przez zwiększenie odległości między elektrodą ulotową K i elektrodą bombardowaną M. W środowisku człowieka nie jest jednakże dopuszczalne zwiąkszenie natężenia prądu jonowego lub prądu ulotowego powyżej poziomu, który jest wyższy od danego poziomu maksymalnego ze względu na poziom wynikający z wytwarzania szkodliwego ozonu i tlenków azotu, których wytwarzanie jest proporcjonalne do prądu ulotowego. W rezultacie, jedynie pozostały parametr może mieć na to wpływ, to znaczy osiowa odległość elektrody ulotowej K i elektrody bombardowanej M. W związku z tym, zgodnie z wynalazkiem, najkrótsza odległość elektrody ulotowej K od części elektrody bombardowanej M otrzymującej główną część prądu jonowego, jest równa 50 mm, a korzystnie wynosi co najmniej 80 mm.
Gdy stosuje się urządzenie do transportu powietrza tego rodzaju, strumień jonów powietrza jest również zdolny do migracji z elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku
152 378 przepływu powietrza, to znaczy w kierunku przeciwnym do żądanego kierunku transportu powietrza. Zachodzi to wówczas, jeśli przed elektrodą ulotową K w kierunku przepływu powietrza jest umieszczony przedmiot przewodzący prąd elektryczny lub mający potencjał elektryczny względem elektrody ulotowej K, który wywołuje taką możliwą migrację jonów powietrza. Zmniejsza 'to znacznie ilość przesyłanego powietrza przez urządzenia. Do tego stopnia, że możliwość przechodzenia strumienia jonów z elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza była wzięta pod uwagę, gdyż skonstruowane w tym celu, znane urządzenia do transportu powietrza omawianego rodzaju, okazały się wystarczające w wyniku umieszczenia przed elektodą ulotową K przedmiotów przewodzących prąd elektryczny, w znacznej od niej odległości zapewniając to, że przepływ prądujonowego skierownego przeciwnie do kierunku przepływu powietrza,jest mały. Jednakże, ponieważ siła transportowania wytworzona przez przepływ jonówjest proporcjonalna do iloczynu natężenia tego przepływu i odległości przebywanej, co wynika z równania (9), nawet -bardzo mały strumień jonów z elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza, może powodować znaczny wzrost siły transportowania w kierunku przeciwnym do żądanego kierunku przepływu powietrza, gdy ten skierowany przeciwnie do kierunku przepływu powietrza, strumieńjonów ma długą drogę do przebycia. Termin „przewodzący elektrycznie musi być interpretowany w stosunku do skrajnie małego natężenia prądu przeważającego w urządzeniu niniejszego rodzaju, przy czym te natężenia prądu są rzędu 1 n^Amf. W rezultacie, w przypadku urządzenia do transportu powietrza, według wynalazku, w którym przedmioty - mogą być uważane za przewodzące elektrycznie, lub które mają powierzchnię, która może być uważana za przewodzącą elektrycznie, w praktyce będą się one zwykle znajdować przed elektrodą ulotową K. Przedmioty te mogą, na przykład mieć postać rusztu lub -siatki, albo też inne części tego urządzenia są umieszczone przy wlocie do kanału powietrznego. Nawet przy- braku takich elementów urządzenia, takie przedmioty jak powierzchnie ścianek, elementy wyposażenia, meble lub nawet ludzie, którzy są obecni w przestrzeni, w której urządzenie jest umieszczone będąc usytuowane w pobliżu wlotu kanału powietrznego mogą służyć jako powierzchnie przewodzące elektrycznie, do których strumień jonów może migrować z elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza.
To poszukiwanie ulepszenia sprawności, to jest wysokiej wydajności powietrza za pomocą prądu ulotowego ograniczonego do wartości akceptowalnej, jest osiągnięte w urządzeniu do transportu powietrza, według wynalazku, częściowo przez umieszczenie elektrody bombardowanej M w takiej odległości od elektrody ulotowej K, żeby odległość od elektrody ulotowej K do tej części elektrody bombardowanej M otrzymującej główną część prądu jonowego, to jest najkrótsza odległość migracji . prądujonowego w kierunku przepływu strumienia, była nie krótsza niż 50 mm, a korzystnie nie krótsza niż 80 mm, i przez zapewnienie wartości iloczynu natężenia prądujonowego i odległości migracji prądu w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza z elektrody ulotowej K równej zero, lub aby iloczyn ten był dużo mniejszy niż odpowiadający iloczyn natężenia prądu jonowego i odległości .migracji prądu w kierunku przepływu powietrza, od elektrody ulotowej K. Zachodzi to zgodnie z wynalazkiem przez ekranowanie elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza, tak, że żaden prąd jonowy nie jest zdolny przepłynąć z elektrody ulotowej K w tym kierunku, lub co najmniej tak, że prąd jonowy przepływający w tym kierunku jest bardzo mały i przebywa tylko małą odległość.
Zgodnie z przykładem wykonania wynalazku, konieczne, wymienione ekranowanie elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza może być osiągnięte przez połączenie końcówki źródła prądu stałego połączonego z elektrodą ulotową K, z potencjałem, który pokrywa się z potencjałem bezpośredniego otoczenia urządzenia, to jest w praktyce jest uziemniony w ten sam sposób co obudowa, która mieści urządzenie, i co pozostałe nieczynne elementy elektryczne. W połączeniu z urządzeniami do transportu powietrza tego rodzaju, umieszczono elektrodę ulotową K na potencjale .uziomu zamiast na wysokim potencjale, te dwie alternatywy były rozważane jako równoważne - względem siebie w związku z mechanizmem przesyłania powietrza, a połączenie elektrody ulotowej K z potencjałem uziomu nie dawało . skutecznego ekranowania elektrody - ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza.
W wielu przypadkach nie jest pożądane połączenie elektrody ulotowej K z potencjałem uziomu ponieważ z wielu powodów może być pożądane połączenie elektrody bombardowanej M z
152 378 potencjałem uziomu lub połączenie elektrody ulotowej K i elektrody bombardowanej M z przeciwnymi biegunami względem ziemi, a przez to nie ma konieczności stosowania izolacji wysokiego napięcia. W takich przypadkach, pożądane ekranowanie elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza- może być osiągnięte zgodnie z innym przykładem wykonania -wynalazku, przez umieszczenie elementu ekranującego przewodzącego elektrycznie, przed elektrodą - ulotową K i dając temu elementowi potencjał, który pokrywa się z potencjałem tej elektrody ulotowej K tak, że tworzą - one przed elektrodą ulotową K - zaporę o jednakowym potencjale, która jest w zasadzie nieprzepuszczalna dla jonów przepływających w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza. W -tym samym zakresie umieszczenie elektrody ekranowej przed elektrodą ulotową K i połączenie z tym samym potencjałem co ta elektroda, było poprzednio stosowane w połączeniu z urządzeniem do transportu powietrza omawianego rodzaju, przy czym takie proporcje były przedstawione w połączeniu z urządzeniem do transportu powietrza o budowie kaskadowej, zawierającym wiele zespołów elektrod ulotowych i zespołów elektrod bombardujących umieszczonych kolejno w osi kanału przepływu powietrza.
Nie było wcześniej znane, że skuteczne ekranowanie elektrody ulotowej przed prądem jonowym - w kierunku przeciwnym do - kierunku przepływu powietrza jest we wszystkich okolicznościach decydujące dla wydajności urządzenia do wytwarzania przepływu powietrza.
Trzecia możliwość wykonania koniecznego ekranowania elektrody ulotowej K przed niepożądanym przepływem jonów w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza, polega na wydłużeniu kanału przepływu powietrza otaczającego elektrody urządzenia na znaczną odległość przed elektrodą ulotową K, to jest przy końcu wlotowym kanału przepływu powietrza. Ścianki kanału są korzystnie utworzone z materiału dielektrycznego na przykład z odpowiedniego tworzywa sztucznego, w znany sposób. Próby wykazały, że podczas pracy urządzenia do transportu powietrza -omawianego rodzaju, ujawnia się na dielektrycznych - ściankach kanału przepływu powietrza, nadmiar elektrycznych ładunków powierzchniowych, który pozostaje cały czas materiałem poddanym przeważającemu polu elektrycznemu. Przez „nadmiar ładunków rozumie się tu ładunki elektryczne na powierzchni materiału dielektrycznego, dodatkowe do ładunków powierzchniowych istniejących normalnie na materiale dielektrycznym o słabej przewodności elektrycznej. Nie zostało dokładnie ustalone dlaczego te nadmierne ładunki trafiają na. ścianki dielektryczne kanału powietrznego, chociaż to zjawisko stwierdzono doświadczalnie.
Nadmierne ładunki elektryczne na ściankach dielektrycznych kanału przepływu powietrza są ograniczone przez strukturę materiału dielektrycznego, ale wówczas gdy materiał jest wystawiony na wpływ pola elektrycznego. To zjawisko może być zastosowane korzystnie do osiągnięcia koniecznego ekranowania elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku - przepływu powietrza, przez wydłużenie kanału przepływu powietrza i jego dielektrycznych ścianek w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza od elektrody ulotowej, to jest na wlotowym końcu kanału, na odległość taką, że nadmierne ładunki zbierające się na ściankach kanału, pod wpływem prądu jonowego z elektrody ulotowej bezpośrednio po uruchomieniu urządzenia, skutecznie ekranują chmurę jonową, istniejącą wokół elektrody ulotowej przed możliwym pojawieniem się pola elektrycznego przed elektrodą tak, żeby otrzymać w wyniku skuteczną osłonę przed prądem jonowym skierowanym przeciwnie do kierunku przepływu powietrza z elektrody ulotowej. Kanał przepływu powietrza wystaje przed elektrodą ulotową powiększając skuteczność ekranowania. Próby wykazały, że zadowalający efekt ekranowania może być otrzymany gdy odległość, na którą wystaje kanał przepływu powietrza przed elektrodą ulotową równa jest co najmniej półtorakrotnej odległości elektrody ulotowej od elektrody bombardowanej.
Efekt ekranowania staje się bardziej skuteczny ze zmniejszeniem szerokości kanału przepływu powietrza, to jest ze zmniejszeniem odległości między usytuowanymi z przeciwnych stron, ściankami dielektrycznymi dając lepszą skuteczność efektu ekranowania. W przypadku kanału przepływu powietrza, o stosunkowo znacznym przekroju poprzecznym, efekt ekranowania może być związkszony zasadniczo przez podzielenie kanału przed elektrodą ulotową, na wiele wzajemnie równoległych kanałów częściowych za pomocą podłużnych ścianek działowych usytuowanych równolegle do ścianek kanału, na przykład ścianek działowych w postaci pasków z materiału dielektrycznego. Takie rozwiązanie jest zdolne do skutecznego ekranowania elektrody ulotowej przed prądem jonowym przed elektrodą ulotową nawet gdyby odległość, na którą wystaje kanał
152 378 przepływu powietrza przed elektrodą ulotową, była jedynie w przybliżeniu równa odległości elektrody ulotowej od elektrody bombardowanej.
Innym problemem wynikającym w urządzeniach do wytwarzania przepływu powietrza, stosowanych w otoczeniu człowieka, jest bezpieczeństwo przy dotknięciu mimo stosowania wysokiego napięcia. Ochrona przed dotknięciem może być wykonana za pomocą środków mechanicznych przez zaopatrzenie kanału przepływu powietrza otaczającego' elektrody urządzenia w całkowicie nieprzewodzące ścianki i zmontowanie na kanale siatki ochronnej na końcu wlotowym i wylotowym tak, aby było niemożliwe dotknięcie elektrod urządzenia -będących pod napięciem, ani w sposób zamierzony ani w sposób niezamierzony. Takie osłonyjednakże mają znaczną oporność i przez to przeważnie szkodzą przepływowi ' powietrza przez urządzenie i zmniejszają jego wydajność. Stwierdzono, żejest możliwe, zgodnie z wynalazkiem, -wykonanie urządzenia dobrze spełniającego warunki zabezpieczania przed dotknięciem urządzenia.
Jak opisano powyżej, urządzenie według wynalazku działa przy skrajnie niskim prądzie ulotowym rzędu 20-50μΑ na 100m3/h transportowanego powietrza. Ta skrajnie niska wartość prądu ulotowego jest możliwa dzięki znacznej ' odległości osiowej elektrody ulotowej od elektrody bombardowanej, i skutecznemu ekranowaniu elektrody ulotowej w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza. W wyniku niskiego zużycia prądu, elektrody urządzenia bez względu na to czy to jest elektroda ulotowa czy elektroda bombardowana, mogą być połączone z końcówką źródła prądu przez bardzo duży rezystor bez konieczności zwiększania, .napięcia źródła prądu' - do nieakceptowalnej granicy. Stwierdono, że szereg rezystorów może być łatwo - zastosowany bez żadnych trudności, przy czym rezystancja ma tak wysoką wartość, że w przypadku gdyby elektrody ~ zostały zwarte, prąd - zwarcia jest tak maay, -że jest -całkowicie nieszkodliwy. Wartością graniczną są zwykle 2μΑ ze względu na nieszkodliwość prądu zwarcia ' w przypadku dotknięcia takich . elektrycznych przyrządów. Jeżeli prąd zwarcia jest niższy od 1ΟΟ-3Ο0Α, nie ma żadnych nieprzyjemnych odczuć przy dotknięciu elektrody. Może to być łatwo osiągnięte za pomocą urządzenia według wynalazku. Jeśli przyjmiemy na przykład, że elektrody urządzenia powinny pracować pod napięciem 20 kV a prąd ulotowy jest 50μΑ elektroda może być połączona z odpowiednią końcówką źródła napięcia przez rezystor na przykład o rezystancji 150 ΜΩ, który musi mieć napięcie 27,5 kV. Gdy elektroda jest zwarta z masą, prąd zwarcia będzie wynosił około 185μΑ, która to wartośćjest tak niska, że nie powoduje żadnej niewygody, która powinna wystąpić przy zwarciu spowodowanym przez dotknięcie elektrody. To ograniczenie prądu zwarcia do wartości, która nie powoduje żadnych niedogodności - przy bezpośrednim, osobistym dotknięciu elektrody, jest w praktyce nieosiągalne zwłaszcza przy znacznych prądach ulotowych rzędu 2000μΑ, które musiało być z koniczności użyte w znanych ze stanu techniki urządzeniach do transportu powietrza działających przy elektrycznym wietrze jonowym.
Innym ważnym czynnikiem zabezpieczenia przy dotknięciu, jest pojemnościowy prąd wyładowania, który może wystąpić gdy elektroda o danej pojemności zostanie dotknięta. Jednakże, w przypadku elektrod o tak znacznej pojemności, prąd wyładowania pojemnościowego może być całkowicie zmniejszony do akceptowalnej wartości, przez wykonanie tych elektrod z materiału o wysokiej rezystywności, zgodnie z wynalazkiem. Nie stwarza to żadnych niedogodności ponieważ elektrody nie muszą mieć dużej przewodności ze względu na niewielkie natężenia prądu, które mogą być szastosowane zgodnie z wynalazkiem zapewniając skuteczność urządzenia do wytwarzania przepływu powietrza.
Na figurze 2 przedstawiono urządzenie do wytwarzania przepływu powietrza według wynalazku w pierwszym przykładzie wykonania. Urządzenie zawiera kanał 1 wykonany z materiału izolującego elektrycznie, przez który przepływa powietrze w kierunku -przeciwnym wskazanym strzałką -2. W kanale powietrznym 1 jest umieszcżona elektroda ulotowa K przepuszczająca powietrze, za którą patrząc w kierunku przepływu powietrza, jest umieszczona osiowo elektroda bombardowana M, która również - przepuszcza- - przepływające powietrze. Elektroda ulotowa K zawiera materiał przewodzący elektrycznie, który korzystniejest odporny na ozon ' i promieniowanie nadfioletowe. Wykonana jest w dowolny znany sposób, i wytwarza elektryczne wyładowanie ulotowe pod wpływem pola elektrycznego.. Elektroda ulotowa K pokazana -przykładowo na fig. 2 zawiera cienki drut lub włókno usytuowane w poprzek kanału powietrznego 1. Elektroda ulotowa K może mieć również każdy inny kształt. Na przykład, może ona zawierać wiele cienkich drutów
152 378 lub włókien umieszczonych równolegle względem siebie lub mieć postać siatki lub kraty o otwartych oczkach. Zamiast stosowania prostych, cienkich drutów lub włókien, druty mogą być zwinięte spiralnie lub mogą wystawać cienkie paski, których proste, rowkowane lub pofałdowane powierzchnie boczne są usytuowane w podobny sposób. Eletkroda ulotowa K może również zawierać jeden lub więcej elektrodowych elementów igłowych usytuowanych osiowo w kanale 1.
Elektroda bombardowana M zawiera elektrycznie przewodzący lub półprzewodzący materiał, lub materiał warstwowy z przewodzącą elektrycznie . lub półprzewodzącą powierzchnią, i jest zaopatrzona w powierzchnie, które nie -powodują zwiększania koncentracji sił pól elektrycznych. Elektroda bombardowana M może również być zbudowna różnymi znanymi sposobami, częściowo zależnie od konstrukcji elektrody ulotowej K. Elektroda bombardowana M (fig. 2) zawiera dwie, równoległe względem siebie płyty usytuowane wzdłuż kanału powietrznego 1. W przypdku igłowej elektrody ulotowej K, elektroda bombardowana M korzystnie ma kształt cylindra umieszczonego współosiowo z kanałem powietrznym 1. Powierzchniowa, elketrycznie przewodząca powłoka wnętrza kanału 1 może służyć jako elektroda bombardowana M. Elektroda bombardowana M może również zawierać wiele płaskich lub walcowych elementów elektrodowych umieszczonych obok siebie, mających boczne powierzchnie równoległe do osi kanału 1. Elektroda bombardowana M może również zawierać proste lub zwinięte śrubowo druty, lub proste pręty, które mogą być usytuowane równolegle względem siebie lub mogą się krzyżować tworząc siatkę lub mogą mieć kształt perforowanej tarczy. Korzystne jest, aby elektroda bombardowana M miała kszstałt przewodzącej lub półprzewodzącej powierzchni, która obejmuje kanał w postaci ramy, i która jest przedłużona równolegle do kierunku przepływu powietrza odpowiednio o co najmniej jedną piątą odległości elektrody ulotowej K od elektrody bombardowanej M.
Wyżej opisane, przykładowe elektrody ulotowa -K - i bombardowana M mogą być użyte we wszystkich przykładach wykonania urządzeń według wynalazku.
W rozwiązaniu z .fig. 2 elektroda ulotowa K i elektroda bombardowana M są połączone w konwencjonalny sposób z odpowiednim polem lub końcówką źródła 3 prądu stałego. W przedstawionym przykłdzie elektroda ulotowa K jest połączona z końcówką dodatnią źródła 3 tak, aby otrzymać dodatni ulot. W zasadzie polaryzacja źródła 3 może .być także przeciwna tak, aby otrzymać ulot ujemny. Jednakże ulot dodatni jest na ogół pożądany, ponieważ ozon, który jest gazem trojącym, jest wytwarzany przy ulocie ujemnym.
W rozwiązaniu z fig. 2 końcówka źródła 3 prądu, połączona z elektrodą ulotową K jest, zgodnie z wynalazkiem, uziemiona tak, że potencjał elektrody ulotowej K jest zgodny z potencjałem wszystkich innych, obojętnych elektrycznie części urządzenia podobnie uziemionych, a również z potencjałem bezpośredniego otoczenia urządzenia. Potencjał elektrody ulotowej K będzie przez to taki sam jak potencjał środowiska usytuowanego przed elektrodą ulotową K, z wszystkimi przedmiotami przewodzącymi elektrycznie lub powierzchniami usytuowanymi w tym środowisku, a przez to nie będzie niepożądanego przepływu jonów z elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza.
Ponieważ osiowa odległość elektrody ulotowej K od tej części elektrody bombardowanej M, przez którą przepływa większa część prądu jonowego, wynosi co najmniej 50 mm a korzystnie co najmniej 80 mm, dzięki temu powietrze może przepływać przez kanał na przykład z wydajnością 100 m3/h przy małym prądzie ulotowym rzędu 20-50μΑ, którego wartość jest akceptowalna ze względu na ilość wytwarzanych tlenków azotu i ozonu. Następnie zaletą jest to, że gdy elektroda bombardowana M jest połączona ze źródłem 3 prądu stałego przez rezystor 8 o dużej rezystancji, to rezystor 8 w przypadku zwarcia spowodowanego przez dotknięcie elektrody bombardowanej M, ogranicza prąd zwarcia do wartości najwyżej około 300μΑ. Ponieważ, ze względu na swoją budowę, elektroda bombardowana M ma znaczną pojemność, i może być wykonana z materiału, o wysokiej rezystywności, z tego względu odpowiednim materiałem mającym wysoką rezystywność a jednocześnie przewodzącym prąd elektryczny, jest tworzywo sztuczne, w którym jest umieszczony rozdrobniony materiał przewodzący elektrycznie taki, jak na przykład sadza. Znane materiały tego rodzaju, z których są wykonane elektrody bombardowane mają rezystywność powierzchniową rzędu 100 kQ i więcej.
Urządzenie według wynalazku, przedstawione na fig. 2, jest całkowicie bezpieczne przy dotknięciu, a przez to nie ma konieczności stosowania innych środków ostrożności lub urządzeń
152 378 zabezpieczających w celu ochrony przed zamierzonym lub niezamierzonym dotknięciem elektrody ulotowej K lub elektrody bombardowanej M. Ponadto, ponieważ elektroda ulotowa K jest uziemiona, nie ma ryzyka, żeby prąd jonowy przepływał inną drogą, niż przez elektrodę bombardowaną.
Na figurze 3 pokazano inny przykład wykonania, w którym elektroda ulotowa Kjest w postaci drutu napiętego między dwoma uchwytami przedstawionymi schematycznie, osadzonymi w ramie niepokazanej szczegółowo, a elektroda bombardowana M, oddalona od elektrody ulotowej K, jest również osadzona w tej ramie. Elektroda ' bombardowana M może zawierać dwie wzajemnie równoległe, przewodzące elektrycznie powierzchnie, które również są umieszczone równolegle do elektrody ulotowej K. Alternatywnie, elektroda bombardowana M może zawierać powierzchnię elektrodową prostokątną lub kołową, której przedłużenie osiowe pokrywa się z żądanym kierunkiem 2 przepływu (fig. 3). Ten przykład elektrody bombardowanej jest najkorzystniejszy. W tym przykładzie nie zastosowano żadnego kanału powietrznego, który otaczałby obydwie elektrody K i M. Podobnie jak na fig. 2, elektroda ulotowa Kjest uziemiona i połączona z jedną końcówką źródła 3 prądu stałego. Elektroda bombardowana M jest połączona z drugą końcówką źródła 3 przez rezystor o wysokiej rezystancji skutecznie ograniczający prąd zwarcia do wartości akceptowalnej w przypdku zwarcia utworzonego przez dotknięcie elektrody bombardowanej M. Elektroda bom. bardowana M jest również wykonana ' z materiału o wysokiej rezystywności tak, aby ograniczyć ulot pojemnościowy przy dotknięciu elektrody bombardowanej M.
Próby urządzenia z fig. 3 wykazały, że to urządzenie może powodować przepływ powietrza bardzo skutecznie w kierunku wskazanym strzałką' 2 w przestrzeni objętej elektrodą bombardowaną M. Badane urządzenie zawiera prostokątną elektrodę bombardowaną M mającą przekrój poprzeczny o wymiarach 600 x 60 mm i długości osiowej 25 mm. Odległość elektrody bombardowanej M od elektrody ulotowej K wynosiła 100 mm. Napięcie 25 kV było przyłożone do elektrody bombardowanej M, a prąd ulotowy wynosił 30 μ A. Źródło 3 prądu stałego miało napięcie na końcówkach 29 kV a rezystor 8 umieszczony szeregowo miał rezystancję 132 ΜΩ. To najprostsze urządzenie zapewnia przepływ 60 m3/h przez powierzchnię ograniczoną przez elektrodę ulotową
K. Gdy elektroda bombardowana M tego urządzenia zostaje zwarta, prąd zwarcia wynosi jedynie około 220μ A, to jest natężenie prądu, które może być ledwie odczuwalne przez osobę dotykającą elektrodę bombardowaną M. Urządzenie to jest całkowicie bezpieczne przy dotknięciu zakładając, że źródło 3 jest samo bezpieczne przy dotknięciu.
W wielu przypadkach jest niepożądane łączenie elektrody ulotowej K z potencjałem uziomu. W takich przypadkach, wymagane ekranowanie elektrody ulotowej K, może być wykonane zgodnie z wynalazkiem za pomocą urządzenia z fig. 4. W tym urządzeniu, ujemna końcówka źródła 3 prądu stałego, a więc i elektroda bombardowana M jest uziemiona, podczas gdy elektroda ulotowa K jest połączona z końcówką dodatnią przez rezystor o znacznej rezystancji, aby skutecznie ograniczyć prąd zwarcia do wartości akceptowalnej w przypadku zwarcia przez dotknięcie elektrody ulotowej K. W celu zabezpieczenia, aby jony nie migrowały z elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza, przed elektrodą ulotową K, jest umieszczona elektroda ekranująca S połączona z elektrodą ulotową K tak, że obydwie mają ten sam potencjał. Elektroda ekranująca S może mieć jedną z wielu możliwych postaci, zależnie od budowy lub kształtu zastosowanej elektrody ulotowej. Gdy elektroda ulotowa K zawiera cienki, prosty drut, elektroda ekranująca może na przykład mieć kształt pręta lub drutu ukształtowanego śrubowo. Elektroda ulotowa może również zawierać wiele prętów lub drutów wzajemnie równoległych.
Elektroda ekranująca S może mieć również postać siatki lub kraty. Alternatywnie, elektroda ekranująca może mieć powierzchnie przewodzące elektrycznie, umieszczone bezpośrednio w pobliżu ścianki kanału 1 przepływu powietrza lub na wewnętrznych powierzchniach tej ścianki. W zasadzie, elektroda ekranująca S ma kształt geometryczny i położenie względem elektrody ulotowej K takie, że elektroda ekranująca S tworzy zaporę o tym samym potencjale lub powierzchnię, która nie przepuszcza jonów migrujących z elektrody ulotowej K.
Elektroda ekranująca S nie musi być połączona bezpośrednio z elektrodą ulotową K, ale może być również połączona z końcówką następnego źródła 4 prądu stałego (fig. 5) w taki sposób, że elektroda ' ekranująca S ma tę samą polaryzację, co elektroda ulotowa K względem elektrody
152 378 bombardowanej M, a korzystnie ma potencjał, który jest . taki sam jak potencjał elektrody ulotowej
K. Elektroda ekranująca S jest połączona ze źródłem 4 przez rezystor 9 o znacznej rezystancji skutecznie ograniczający prąd zwarcia w przypadku dotknięcia elektrody ekranującej S.
W przypadku urządzenia z Eg. 5, gdy elektroda ekranująca S ma wyższy, dodatni potencjał względem elektrody bombardowanej M niż elektroda ulotowa K, przepływ jonów z elektrody ulotowej K w kierunku . przeciwnym do kierunku przepływu powietrza, jest również skutecznie uniemożliwiony. Nawet, gdy elektroda ekranująca S ma nieco większy potencjał dodatni niż elektroda ulotowa K to niewielki prąd jonowy może przepłynąć z elektrody ulotowej K do elektrody ekranującej S w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza, który to przepływ może być akceptowalny pod warunkiem, że odległość elektrody ulotowej K od elektrody ekranującej S jest niewielka tak, że droga migracji prądu jonowego w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza jest bardzo krótka, a przez to jest krótka tak zwana odległość prądowa.
Gdy elektroda ekranująca S z fig. 4 i z fig. 5 ma postać lub budowę o znacznej pojemności elektrycznej, korzystnie elektroda jest wykonana z materiału o wysokiej rezystywności tak, aby ograniczyć ulot pojemnościowy do poziomu akceptowalnego w przypadku dotknięcia elektrody. Stosuje się to na ogół do wszystkich elektrod umieszczonych w urządzeniu zbudowanym zgodnie z wynalazkiem, gdy te elektrody mają znaczną oporność pojemnościową. Elektroda ulotowa K ma zwykle bardzo małą oporność pojemnościową tak, że nie jest zdolna znacznie zwiększyć uloty pojemnościowe. Inną cechą wszystkich elektrod urządzenia według wynalazku jest to, że są połączone z nieuziemioną końcówką źródła prądu stałego przez rezystor o tak wysokiej rezystancji, że w przypadku zwarcia przez dotknięcie elektrody, prąd zwarcia jest ograniczony najwyżej do 300//A.
Wymagane ekranowanie elektrody ulotowej K przed niepożądanym przepływem jonów w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza, może być również osiągnięte elektrostatycznie na przykład w sposób przedstawiony na fig. 6. W tym przykładzie wykonania kanał powietrzny 1, którego ścianki są utworzone z materiału dielektrycznego takiego jak odpowiednie tworzywo sztuczne, jest przedłużony na znaczną odległość od elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza. Podczas działania urządzenia, na ściankach kanału powietrznego 1 powstaje nadmiar ładunków powierzchniowych, który tworzy skuteczną osłonę przed chmurą jonową w pobliżu elektrody ulotowej K, pod warunkiem, że kanał 1 wystaje na odpowiednią odległość od elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza. Chroni to skutecznie przed migracją prądu jonowego z elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza.
Skuteczność ekranowania może być poza tym ulepszona przez podzielenie kanału powietrznego 1 przed elektrodą ulotową K na wiele kanałów za pomocą podłużnych ścianek rozdzielających, płyt lub pasm 7 wykonanych z materiału dielektrycznego jak to pozakazano na fig. 6. Celem wykonania skutecznego ekranowania, długość kanału 1 usytuowanego przed elektrodą ulotową K powinna być co najmniej równa odległości elektrody ulotowej K od elektrody bombardownej M, a korzystnie co najmniej 1,5 tej odległości. Długość kanału 1 wymagana do skutecznego i wydajnego ekranowania zależy od kształtu geometryczngo kanału 1, a zwłaszcza od kształtu jego przekroju poprzecznego i od tego, czy stosuje się czy też nie w kanale 1 przed elektrodą ulotową K ścianki działowe 7. Ilość miejsca potrzebna do ekranowania elektrody ulotowej K będzie zależała od różnicy potencjałów elektrody ulotowej K i uziemionego otoczenia, przy czym mniejsza różnica tych potencjałów będzie zmniejszać ilość miejsca potrzebnego do ekranowania.
Gdy elektroda ulotowa K urządzenia do transportu powietrza, według wynalazku, jest skutecznie ekranowana tak, że w zasadzie nie będzie zachodzić przepływ jonów z elektrody ulotowej K w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza to wydajność przepływu powietrza przez urządzenie jest ograniczona przez siłę przenoszenia wytworzoną przez prąd jonowy przepływający z elektrody ulotowej K do eketrody bombardowanej M, i jest proporcjonalna do iloczynu prądu jonowego i odległości elektrody ulotowej K od elektrody bombardowanej M.
Zwiększenie odległości między elektrodą ulotową K i elektrodą bombardowaną M przy jednoczesnym utrzymaniu niezmienionego prądu jonowego między tymi elektrodami, może być osiągnięte przez zwiększenie napięcia między dwiema elektrodami za pomocą źródła 3. W rezultacie, zgodnie z wynalazkiem, korzy stnejest przyłożenie do elektrody ulotowej K i elektrody bom12
152 378 bardowanej M potencjałów o wyższej różnicy niż to jest stosowane zazwyczaj, na przykład w filtrach elektrostatycznych lub wychwytywaczach stosowanych w pomieszczeniach mieszkalnych. Gdy potencjał elektrody ulotowej K zwiększa się względem potencjału otoczenia, należy wówczas ekranować elektrodę ulotową K. Jednakże zwiększenie napięcia jest również ograniczone wzrostem kosztów powstałych w wyniku . stosowania izolacji wysokonapięciowej zarówno źródła prądu jak i urządzenia z wiatrem jonowym, stanowi więc naturalną górną granicę, do której może być praktycznie zwiększone napięcie. Korzystnym sposobem zmniejszenia- tych trudności jest połączenie elektrod ulotowej K i bombardownej M z potencjałami przeciwnie spolaryzowanymi względem ziemi.
Na figurze 7 pokazano inny przykład wykonania, w którym stwierdzono, że możliwe jest zwiększenie odległości elektrody ulotowej K od elektrody bombardowanej M. Przez to zachodzi możliwość zwiększenia drogi migracji prądu jonowego, bez znacznego zmniejszenia natężenia prądu jonowego między tymi dwiema elektrodami i bez konieczności zwiększenia napięcia przez umieszczenie tak zwanej elektrody wzbudzającej E w polbiżu elektrody ulotowej K. W tym przykładzie elektroda wzbudzająca E ma kształt obrotowego, symetrycznego pierścienia zawierającego materiał przewodzący elektrycznie lub posiadającego co najmniej częściowo przewodzącą elektrycznie powierzchnię wewnętrzną. Pierścień jest umieszczony współosiowo wokół elektrody ulotowej K, która w tym przykładzie ma kształt elektrody igłowej. Ze względu na szczególne ukształtowanie elektrody ulotowej K, elektroda bombardowana M ma kształt cylindra umieszczonego współosiowo w kanale powietrznym 1. Natomiast elektroda' ekranująca S ma kształt pierścienia umieszczonego współosiowo względem elektrody ulotowej K i umieszczonego przed tą elektrodą. Elektroda wzbudzająca E jest umieszczona w mniejszej odległości osiowej od elektrody ulotowej K niż elektroda bombardowana M. Elektroda wzbudzająca E jest połączona za pośrednictwem rezystora 6 o wysokiej rezystancji z tą samą końcówką źródła 3 prądu stałego. Elektroda wzbudzająca E ma potencjał tak samo spolaryzowany jak potencjał elektrody bombardowanej M względem elektrody ulotowej K. Różnica potencjałów elektrody wzbudzającej E i elektrody ulotowej K staje się mniejsza niż różnica potencjałów elektrody bombardowanej M i elektrody ulotowej K. Elektroda wzbudzająca E przyczynia się do wytworzenia ulotu i utrzymania go na elektrodzie ulotowej K nawet wówczas, gdy odległość elektrodyulotowej K i elektrody bombardowanej M zwiększa się bez jednoczesnego zwiększenia napięcia źródła 3. Jedynie mała część jonów migrujących z elektrody ulotowej K przechodzi do elektrody wzbudzającej E. Natomiast większa część tego strumienia jonów stale - przepływa w stronę elektrody bombardowanej M i ' przyczynia się do wytwarzania przepływu powietrza przez kanał 1.
Na figurze 8 pokazano w postaci wykresu efekt wytworzony przez elektrodę wzbudzającą E, na którym krzywa A przedstawia prąd ulotowy J w funkcji różnicy napięcia U między elektrodą ulotową K i elektrodę bombardowaną M w obecności elektrody wzbudzającej E. Ulotowy prąd jonowy nie płynie do czasu, aż nie zostanie przekroczone napięcie progowe Ut. Z drugiej strony, gdy elektroda wzbudzająca E jest umieszczona przy elektrodzie ulotowej K, przeważają warunki przedstawione przez krzywą B. Zapoczątkowany jest przepływ ulotowego prądu jonowego przy dużo niższym napięciu i przy niezmienionej odległości elektrody ulotowej K od elektrody bombardowanej M. Jedynie część ulotowego prądu jonowego przepływa do elektrody wzbudzającej E, podczas, gdy pozostała część przepływa do elektrody bombardowanej M.
Elektrodę wzbudzającą E razem z elektrodą bombardowaną M można uważać za dwuczęściową elektrodę bombardowaną M, której jedna część jest umieszczona w pobliżu elektrody ulotowej K patrząc w kierunku osiowym, i służy jako elektroda wzbudzająca E podczas, gdy druga część jest umieszczona w odległości osiowej od elektrody ulotowej K i służy jako elektroda bombardowana M dla części ulotowego prądu jonowego dostarczając siły napędowej dla przepływu powietrza.
Na figurze 9 pokazano inny przykład wykonania, w którym elektroda wzbudzająca E stanowi przedłużenie części elektrody bombardowanej M osiowo w kierunku elektrody ulotowej K a nawet poza nią, przy czym elektroda bombardowana M zawiera wiele wzajemnie równoległych płyt usytuowanych osiowo w kanale powietrznym 1. W tym przypadku części elektrody bombardowanej M, które są umieszczone osiowo w pobliżu elektrody ulotowej K, spełniają funkcję elektrody wzbudzającej E, chociaż większa część ulotowego prądu jonowego przepływa do tej części elekfunkcję trody bombardowanej M, która jest umieszczona dalej od elektrody ulotowej K w kierunku osiowym wytwarzając żądany wiatr jnowy. Gdy elektroda wzbudzająca E jest połączona z elektrodą bombardowaną M w ten sposób, że stanowi osiowe przedłużenie elektrody bombardowanej M w pobliżu elektrody ulotowej K, to elektroda bombardowana M zawiera materiał o wysokiej rezystywności lub powierzchnię o wysokiej rezystywności, przykrywającą wewnętrzną powierzchnię rury z materiału izolacyjnego. Koniec elektrody bombardowanej M odległy od elektrody ulotowej K jest połączony z jedną końcówką źródła 3 prądu stałego. Ta część elektrody bombardowanej M, która jest umieszczona najbliżej elektrody ulotowej K w kierunku osiowym, służy jako elektroda wzbudzająca E przejmująca jedynie małą część ulotowego przepływu jonowego.
Alternatywnie, można połączyć elektrodę bombardowaną M i wzbudzającą E wyposażając elektrodę bombardowaną M w części, które wystają osiowo w kierunku elektrody ulotowej K aż w jej pobliże. Części te mają dużo mniejszą powierzchnię przewodzącą elektrycznie niż większa część elektrody bombardowanej M umieszczonej dalej od elektrody ulotowej K i połączonej z jedną końcówką źródła prądu stałego. Części elektrody bombardowanej M o małej powierzchni przewodzącej umieszczone osiowo w pobliżu elektrody ulotowej K służą jako elektroda wzudzająca E, do której przepływa jedynie mniejsza część całkowitego strumienia jonowego wychodzącego z elektrody ulotowej K.
Elektroda wzbudzająca E jest utworzona i ukształtowana różnymi sposobami. Elektroda, która jest umieszczona osiowo w pobliżu elektrody ulotowej K, nie wytwarza ulotu i jest połączona z jedną końcówką źródła prądu stałego, którego druga końcówka jest połączona z elektrodą ulotową K, i może służyć jako elektroda wzbudzająca E, wówczas jeżeli jedynie mała część całego ulotowego prądu jonowego przepływa do tej elektrody wzbudzającej E podczas, gdy większa część ulotowego prądu jonowego przepływa do elektrody bombardowanej M. Elektroda ekranująca S umieszczona przed elektrodą ulotową K i przystosowana do przyjmowania danego, małego prądu jonowego, na przykład wykonana zgodnie z przykładem z fig. 5, może speniać funkcję elektrody wzbudzającej E.
Kształt geometryczny elektrody wzbudzającej E może się również zmieniać zależnie od postaci elektrody ulotowej K. Na przykład, gdy elektroda ulotowa K zawiera wiele oddzielonych od siebie geometrycznie, ale połączonych elektrycznie, elementów elektrycznych, na przykład prostych, cienkich drutów umieszczonych obok siebie, to elektroda wzbudzająca E może korzystnie również zawierać wiele oddzielonych od siebie geometrycznie, ale połączonych elektrycznie, elementów elektrodowych. Następnie te elementy elektrodowe są umieszczone między elementami elektrody ulotowej K tak, aby zachodziło ekranowanie, które elektroda ulotową K wykorzystuje do wytworzenia ulotowego prądu jonowego.
W przykładzie przedstawionym na fig. 10 urządzenie, według wynalazku, zawiera elektrodą ulotową K, elektrodę bombardowaną M, elektrodę ekranującą S i elektrodę wzbudzającą E. W tym przykładzie każda elektroda zawiera wiele oddzielonych od siebie geometrycznie, ale połączonych elektrycznie, elementów, które w przypadku elektrody ulotowej K zawierają proste, cienkie druty, na przykład z wolframu podczas, gdy inne elektrody zawierają druty zwinięte śrubowo, na przykład ze stali nierdzewnej.
Urządzenie, według wynalazku, może być łatwo skonstruowane tak, żeby wszystkie elektrody były bezpieczne przy dotknięciu, jak to zostało przedstawione w przykładach wykonania na fig. 4, 5,7,9 i 10. W tych przykładach elektroda bombardowana M jest uziemiona, a elektroda ulotową K i elektroda ekranująca S, a także elektroda wzbudzająca E są połączone z wyższym potencjałem. Z urządzenia tego można usunąć kanał powietrzny 1, który otacza elektrody pod warunkiem, że elektroda ekranująca S jest zbudowana tak, że skutecznie zapewnia przepływ prądu jonowego emitownego z elektrody ulotowej K tylko w kierunku elektrody bombardownej M.
Chociaż urządzenie, według wynalazku, jest zdolne działać całkowicie zadowalająco bez żadnego kanału powietrznego, otaczającego elektrody urządzenia, jednakże zastosowanie takiego kanału może być pożądane w niektórych okolicznościach, na przykład, ze względów psychologicznych lub, zastosowanie takiego kanału również może być nieuniknione w pewnych okolicznościach, na przykład, gdy urządzenie ma być umieszczone w kanale wentylacyjnym z układem
152 378 wentylacyjnym lub w innych okolicznościach, w których strumień powietrza wytworzony przez urządzenie ma być prowdzony do i ze specjalnych pomieszczeń.
Kanał powietrzny, który obejmuje elektrody urządzenia, a którego ścianki są utworzone z materiału izolującego elektrycznie sprawia jednakże kłopot. Jak wspomniano, w nawiązaniu do fig. 6, na powierzchniach ścianki takiego kanału powietrznego powstaje nadmiar ładunków elektrycznych. Podobny nadmiar ładunków powstaje również na tej części ścianki kanału 1, która znajduje się między - elektrodą ulotową K i elektrodą bombardowaną M. Część- ta wpływa na pożądany strumień prądu jonowego płynącego z elektrody ulotowej K - w kierunku elektrody bombardowanej 'M. Powoduje ograniczenie prądu jonowego w kierunku obszaru środkowego powierzchni przekroju kanału powietrznego, a przez to powoduje nierówne rozdzielenie strumienia powietrza, w przekroju poprzecznym kanału zmniejszając przepływ powietrza. Ten problem jest znacznie zwiększony przez zmiany napięcia przyłożonego do elektrody ulotowej K i elketrody bombardowanej M.
Czasowe zwiększenie napięcia powoduje zwiększenie ładunku na powierzchni, przy czym ten ładunek istnieje nawet wówczas, gdy napięcie jest znacznie zmniejszone, powodując przez to znaczne zmniejszenie prądu ulotowego a przez to również 'i ilości przesyłanego powietrza przez urządzenie. Niedogodności wytworzone przez to zjawisko mogą być pokonane - lub co najmniej znacznie zmniejszone przez stabilizację napięcia, co nie jest korzystne z innych względów, lub przez krótkie odłączanie elektrod od źródła prądu w jednakowych odstępach czasu. Ten nadmierny ładunek znajdujący się na wewnętrznej powierzchni ścianki kanału znika stosunkowo szybko, gdy napięcie zasilające jest odłączone, a dzięki temu zostaje usunięte pole elektryczne. Stwierdzono, że gdy dotyka się wewnętrznej powierzchni ścianki izolacyjnej kanału nawet przez krótki okres czasu, to przepływ prądu ulotowego zostaje całkowicie przerwany i nie zostaje samoczynnie przywrócony nawet po upływie bardzo długiego okresu czasu od chwili dotknięcia powierzchni.
N figurze 11 pokazano przykład wykonania, w którym rozwiązano powyższy problem przerwania strumienia prądu ulotowego w chwili dotknięcia powierzchni wewnętrznej kanału, w ten sposób, że nałożono elektrycznie przewodzącą warstwę 10 do wewnętrznej powierzchni ścianki izolacyjnej kanału 1 i uziemiono tę warstwę. Wówczas elektroda bombardowana M umieszczona bezpośrednio w pobliżu ścianki kanału 1 lub umieszczona bezpośrednio' na wewnętrznej powierzchni tej ścianki, uzyskuje wysoką oporność pojemnościową co, jest niepożądane ze względu na bezpieczeństwo przy dotknięciu elektrody bombardowanej M. Stwierdzono, że jest możliwe uniknięcie tego przez zwiększenie przekroju poprzecznego kanału powietrznego 1 tak, że elektroda bombardowana M jest umieszczona w znacznej odległości od wewnętrznej powierzchni kanału powietrznego 1.
W przykładzie wykonania na fig. 11 zewnętrzna powierzchnia izolacyjnej ścianki kanału 1 jest zaopatrzona w warstwę 10 przewodzącą elektrycznie, która jest uziemiona. Kanał 1 jest znacznie szerszy niż elektroda bombardowana M i ścianki kanału 1 są oddalone od elektrody bombardowanej M, która dzięki temu znacznie niższą oporność pojemnościową. Ścianki kanału 1 zostały umieszczone dalej od elektrody ulotowej K, a przez to nadmierne ładunki, które powstają na wewnętrznej powierzchni ścianki izolacyjnej kanału 1 powodują znacznie mniejszy efekt zakłócający przepływ prądu ulotowego z elektrody ulotowej K do elektrody bombardowanej M. To zwiększenie wymiarów przekroju poprzecznego kanału powietrznego 1 w stosunku do wymiarów przekroju poprzecznego elektrody bombardowanej M, nie powoduje pogorszenia przepływu powietrza przez urządzenie, lecz zwiększa ilość przepływającego powietrza przy niezmienionym prądzie ulotowym.
W przykładzie przedstawionym na fig. 11 punkt środkowy źródeł 3 prądu stałego jest uziemiony tak, że elektroda bombardowana M i elektroda ulotowa K mają przeciwną polaryzację względem ziemi, która ogranicza całkowitą, żądaną wielkość napięcia, a przez to konieczność izolowania urządzenia przed wysokim napięciem. Zmniejsza również zapotrzebowanie na ekranowanie elektrody ulotowej K. Jednakże w tym 'przypadku jest przyłożone wysokie napięcie do elektrody ekranującej S, elektrody ulotowej K i elektrody bombardowanej M, które to elektrody są połączone ze źródłem prądu stałego poprzez rezystor 8 o - znacznej rezystancji, skutecznie ograniczając prąd zwarcia w przypadku dotknięcia elektrod. Zarówno elektroda bombardowana M i elektroda ekranująca S są wykonane z materiału o wysokiej rezystywności w celu ograniczenia ulotu pojemnościowego przy ewentualnym dotknięciu.
152 378
W przykładzie wykonania z fig. 11 korzystnie wymiary przekroju poprzecznego kanału powietrznego 1 są dobrane tak, że odległość ścianki kanału 1 od elektrody ulotowej Kjest równa w przybliżeniu połowie odległości elektrody ulotowej K od elektrody bombardownej M i tak, że odległość ścianki kanału 1 - od powierzchni elektrody bombardowanej Mjest w przybliżeniu równa 50% wymiaru przekroju . poprzecznego otworu elektrody bombardowanej M.
Na figurze 12 przedstawiono inny - przykład wykonania zmniejszający niekorzystne zjawisko spowodowane istnieniem - nadmiaru ładunków ' na wewnętrznej powierzchni Ścianki kanału '1 za pomocą elektrody wzbudzającej E spełniającej funkcję opisaną powyżej. Elektroda wzbudzająca E zawiera warstwę przewodzącą elektrycznie nałożoną na wewnętrzną powierzchnię ścianki kanału
1. Nadmierna ilość ładunków nie może powstać na wewnętrznej powierzchni ścianki kanału w obecności takiej elektrody wzbudzającej E. Jeżeli w związku z tym wymiary przekroju poprzecznego kanału powietrznego 1 są. zwiększone na jego przedłużenie tak, że elektroda bombardowana M' jest umieszczona w- znacznej odległości od ścianki - kanału 1, to elektroda w^udzająca E zamontowana na wewnętrznej powierzchni ścianki kanału 1 jest wydłużona w kierunku przepływu strumienia powietrza aż do miejsca poza elektrodę bombardowaną M. W tym szczegółowym przypadku warstwa przewodząca elektrycznie może być umieszczona na wewnętrznej powierzchni ścianki kanału 1 na całej jego długości, to - znaczy. nawet w kierunku przeciwnym 'do kierunku przepływu powietrza, aż do miejsca poza elektrodę ulotową K. Taki przykład jest przedstawiony na fig.- 12.
Przykład wykonania pokazany na fig. 12 zawiera kanał powietrzny 1, którego ścianka . jest utworzona z materiału izolującego elektrycznie, a powierzchnia wewnętrzna jest zaopatrzona w powłokę E przewodzącą elektrycznie, która jest uziemiona i w pobliżu elektrody ulotowej K działa jako elektroda wzbudzająca E. Wymiary przekroju poprzecznego kanału 1 są takie, że elektroda bombardowana M w kształcie ramy usytuowana równolegle do ścianek kanału 1 jest umieszczona w znacznej odległości od wewnętrznej powierzchni ścianki kanału 1, i przez to jest dobrze izolowana od powłoki E przewodzącej elektrycznie umieszczonej na wewnętrznej powierzchni ścianki kanału 1. Przed elektrodą ulotową K jest umieszczona pewna ilość elektrod ekranujących S mających kształt na przykład grubych prętów. Źródła prądu stałego są uziemione w ich punkcie środkowym tak, że elektroda ulotową K i elektroda bombardowana M mają przeciwne polaryzacje względem ziemi, które dają wyżej opisane korzyści. Elektrody są również połączone ze źródłem prądu stałego przez rezystor 8 o znacznej rezystancji ograniczający prąd zwarcia. W tym przykładzie na powierzchni wewnętrznej ścianki kanału 1 nie powstaje nadmiar ładunków powierzchniowych, a przez to nie ma problemu z takimi nadmiernymi ładunkami powierzchniowymi. Kanał powietrzny 1 jest tak samo zwymiarowany jak kanał powietrzny 1 z fig. 11. Ponieważ w urządzeniu z fig. 12 jest możliwe umieszczenie na wewnętrznej powierzchni ścianki kanału 1 wzdłuż całej długości kanału, uziemionej powłoki E przewodzącej elektrycznie, nie ma potrzeby chronić ścianki . kanału 1 składającej się całkowicie z materiału przewodzącego elektrycznie, który znacznie ułatwia wytwarzanie jonów, a również posiada inne pożądane korzyści. Przez to jest możliwe, żeby wewnętrzna powierzchnia kanału 1 była pokryta co najmniej wzdłuż danej części jej długości materiałem chemicznie adsorbującym lub absorbującym na przykład filtrem węglowym skutecznie usuwającym z powietrza zanieczyszczenia gazowe, takie jak tlenki azotu wytworzone przez ulot, przez absorbcję lub adsorbcję. Jest również możliwe w tym samym celu nałożenie cienkiej warstwy płynu na przykład wody lub płynu chemicznie czynnego wzdłuż wewnętrznej powierzchni kanału powietrznego. Ścianka kanału może być również chłodzona lub ogrzewana za pomocą odpowiednich środków na przykład poprzez krążenie wody w celu chłodzenia lub ogrzewania transportowanego powietrza. Wszytko to jest możliwe dzięki temu, że ścianka kanału jest elektrycznie przewodząca -i uziemiona.
W przykładach urządzenia, według wynalazku, w których elektrody są umieszczone w kanale powietrznym stwierdzono, że jest korzystne stosowanie jednej, pojedynczej elektrody ulotowej K umieszczonej osiowo, ponieważ dzięki temu uzyskuje się możliwie największą odległość między ścianką kanału 1 a elektrodą ulotową K. Dzięki temu możliwe jest najmniejsze zakłócenie działania elektrody ulotowej K wynikające z sąsiedztwa ścianki kanału. Jednakże alternatywnie mogą być zastosowane dwie elektrody ulotowe K umieszczone symetrycznie w kanale. W tym rozwiązaniu na każdą elektrodę będzie oddziaływała jedynie jedna ścianka lub strona kanału, a obydwie elektrody
152 378 będą działały w podobnych warunkach. Nie stosuje się tego wówczas, gdy więcej niż dwie elektrody są umieszczone w kanale. W tych przykładach, gdy dwie elektrody ulotowe K są umieszczone symetrycznie w kanale powietrznym można również korzystnie zainstalować dwie elektrody bombardowane M obok siebie, podobnie rozmieszczone symetrycznie, mające z tego względu wspólną ściankę przewodzącą elektrycznie.
W przykładzie z fig. 12 powłoka . E przewodząca elektrycznie i uziemiona lub pokrycia E wnętrza kanału powietrznego 1 nie musi być już umieszczone przed elektrodą 'ulotową K, wówczas nadmierne ładunki powstające na wewnętrznej powierzchni ' ścianki E przewodzącej elektrycznie przed elektrodą ulotową K, tworzą konieczne ekranowanie elektrody ulotowej K.
Gdy elektroda ulotowa K ma kształt drutu umieszczonego w poprzek drogi przepływu powietrza i przymocowanego obydwoma końcami do środków mocowania izolowanych elektrycznie, lub w innych typach elektrod, które są umieszczone w poprzek drogi przepływu powietrza stwierdzono, że elektroda ulotową K wytwarza znacznie więcej .prądu ulotowego na jednostkę długości w środkowej strefie drogi przepływu powietrza niż w częścich końcowych elektrody. Może to nastąpić w wyniku efektu ekranowania wytworzonego przez środki mocowania elektrody i przez ściankę kanału na obu końcach elektrody, gdy urządzenie zawiera kanał przepływu powietrza.
W przypadku występienia niewielkiego prądu ulotowego, znaczna część obu końców elektrody ' ulotowej może nawet być usunięta lub obcięta. Powoduje to niejednakowy rozdział prądu jonowego a przez to jednakowy rozdział przepływu powietrza przez przekrój poprzeczny drogi zajętej przez przepływ powietrza. Gdy urządzenie zawiera kanał przepływu powietrza, który otacza elektrody stwierdzono, że patrząc w kierunku poprzecznym, przez te części kanału umieszczone na przeciwnych. końcach elektrody ulotowej K 'przepływa ' powietrze w .kierunku przeciwnym do zamierzonego. To zjawisko może znacznie zmniejszać lub nawet całkowicie eliminować skuteczny przepływ powietrza przez to urządzenie. Ten problem może być rozwiązany przez nadanie elektrodzie bombardowanej M i/lub elektrodzie wzbudzającej E odpowiedniego kształtu.
Przykład elektrody bombardowanej M odpowiednio ukształtowanej pod tym względem jest przedstawiony na fig. 13, która pokazuje rozwiązanie, według wynalazku, zawierające kanał powietrzny 1 oznaczony liniami przerywanymi o wąskim, podłużnym przekroju prostokątnym. W poprzek kanału 1 między dwiema jego krótszymi ściankami jest umieszczona elektroda ulotową K w postaci drutu. Elektroda bombardowana M ma kształt warstwy przewodzącej lub powłoki, na wewnętrznych powierzchniach ścianki kanału i jest tak ukształtowana, że patrząc w kierunku osiowym kanału leży ona bliżej części końcowych elektrody ulotowej K niż strefy środkowej tej elektrody ulotowej K w kierunku poprzecznym kanału. Na przykład odległość osiowa elektrody bombardowanej M i elektrody ulotowej K w strefie środkowej może wynosić 60 mm podczas, gdy odpowiadająca odległość osiowa elektrody bombardowanej M od przeciwnie umieszczonych części końcowych elektrody ulotowej K wynosi tylko 40 mm. Elektroda bombardowana M tak ukształtowana będzie eliminowała problem omówiony powyżej tak, aby otrzymać jednakowy rozdział prądu ulotowego wzdłuż całej długości elektrody ulotowej K.
Ten sam wynik może być osiągnięty, gdy elektroda wzbudzająca E umieszczona między elektrodą ulotową K i elektrodą bombardowaną M jest utworzona w nawiązaniu do fig. 13. W tym przypdku elektroda bombardowana M może być utworzona w sposób przedstawiony na fig. 3 lub tak, że jej osiowa . odległość od elektrody ulotowej K jest taka sama we wszystkich jej punktach. Odpowiedni wynik może być również otrzymany za pomocą elektrod wzbudzających E, które są umieszczone jedynie w pobliżu obydwu części końcowych elektrody ulotowej K. Jednakże najważniejszą cechą elektrody bombardowanej M i/lub elektrody wzbudzającej E jest to, że są tak ukształtowane, że elektroda ulotową K usytuowana poprzecznie na drodze przepływu powietrza wytwarza w zasadzie tę samą ilość prądu ulotowego na jednostkę na całej jej długości nawet na końcowych częściach elektrody ulotowej K.
Elektroda bombardowana M i elektroda wzbudzająca E mające kształt opisany w nawiązaniu do fig. 13 mogą być również zastosowane w urządzeniu, w którym elektrody nie są otoczone kanałem powietrznym 1, ponieważ elektroda bombardowana M i elektroda wzbudzająca E tak ukształtowana będzie umożliwiała bardziej jednolite rozdzielenie prądu ulotowego na całej długości elektrody.
152 378
Urządzenie, według wynalazku, wykonane zgodnie z przykładem z fig. 10 zostało praktycznie zastosowane do celów doświadczalnych. W tym doświadczalnym urządzeniu odległość między płaszczyzną elektrody ekranującej S i płaszczyzną elektrody ulotowej K wynosiła 12 mm, podczas, gdy odległość między płaszczyzną elektrody ulotowej K i elektrodą bombardowaną M wynosiła 85 mm. Wzajemna odległość elementów elektrodowych w postaci drutu w elektrodzie ulotowej K, wynosiła 50 mm, a element elektrodowy elektrody wzbudzającej E był umieszczony w tej samej płaszczyźnie, co elementy elektrodowe elektrody ulotowej . K, osiowo między tymi elementami. Te elektrody były połączone ze źródłami prądu pokazanymi na rysunkach. Kanał powietrzny 1 miał przekrój poprzeczny o wymiarach 35 x 22cm a uziemiona siatka ochronna G była umieszczona we ' wlocie kanału. Gdy aparat został umieszczony swobodnie na stole, prędkość przepływu powietrza przekroczyła 0,5 m/s. Całkowity prąd ulotowy z elektrody ulotowej K wynosił około 50//A, z których około 40 pA przeszło do elektrody bombardowanej M. Prędkość przepływu około 0,5 m/s została otrzymana przy poborze mocy 5-6 W/m2 powierzchni kanału przepływowego.
Wymagana moc do otrzymania odpowiedniej prędkości przepływu powietrza w podobnym aparacie bez elektrody ekranującej S i bez elektrody wzbudzającej E, ale przy tym samym napięciu na elektrodzie ulotowej wynosiła · 100 W/m2. W tym przypadku odległość między elektrodą ulotową K i elektrodą bombardowaną M wynosiła około 50 mm, a odległość między elektrodą ulotową K i siatką ochronną G na wlocie kanału wynosiła 100 mm, odległość siatki ochronnej G od elektrody ulotowej K nie miała żadnego wpływu na wydajność urządzenia.
Przepływ powietrza przez urządzenie zbudowne, zgodnie z wynalazkiem, może być ulepszony przez umieszczenie wielu układów elektrod, przy czym każdy układ zawiera elektrodę ulotową K, elektrodę bombardowaną M, elektrodę ekranującą S i korzystnie elektrodę wzbudzającą E, umieszczone kolejno w tym samym kanale powietrznym. Umieszczenie elektrody ekranującej S przed każdą elektrodą ulotową K w sposób wyżej opisany będzie skutecznie zabezpieczało przed niepożądanym i szkodliwym przepływem jonów w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza, przy czym taki przepływ jest nieunikniony w rozwiązaniu kaskadowym przy braku elektrody ekranującej S.
Gdy urządzenie do wytwarzania przepływu powietrza wdług wynalazku jest stosowane w połączeniu z filtrem elektrostatycznym, elektroda bombardowana M w urządzeniu może być umieszczona tak, aby stanowić jednocześnie część powierzchni przechwytujących filtra elektrostatycznego, w celu zbierania zanieczyszczeń wypadających po zderzeniu z jonami powietrza, na przykład w separatorze kondensatorowym znanego typu. Gdy elektroda bombardowana M działa jako powierzchnia przechwytująca zanieczyszczenia niesione przez przepływające powietrze przez urządzenie, elektroda bombardowana M jest odpowiednio zmontowana w sposób, który umożliwia łatwy demontaż w celu wymiany lub oczyszczenia, gdy elektrody stają się nadmiernie pokryte szkodliwymi wytrąceniami. Może to być łatwo osiągnięte, gdy urządzenie nie zawiera kanału do przepływu powietrza otaczającego elektrody. W takich przypadkach elektroda bombardowana M może mieć kształt taśmy dostarczanej z bębna lub dostarczanej przez urządzenie oczyszczające, gdy część taśmy stosowana jako elketroda bombardowana M może być zanieczyszczona przez szkodliwe wytrącenia.

Claims (18)

  1. Zastrzeżenia patento we
    1. Urządzenie do wytwarzania przepływu powietrza za pomocą wiatru jonowego zawierające co najmniej jedną elektrodę ulotową i co najmniej jedną elektrodę bombardowaną, która jest przepuszczalna dla powietrza przepływającego przez urządzenie i która jest umieszczona w pewnej odległości za elektrodą ulotową, w kierunku żądanego przepływu powietrza, oraz zawiera źródło prądu stałego mające jedną końcówkę połączoną z elektrodą ulotową a drugą końcówkę połączoną z elektrodą bombardowaną, przy czym budowa elektrody ulotowej i napięcie na końcówkach źródła prądu są takie, że ulot wytwarzający jony powietrza pojawia się na elektrodzie ulotowej, znamienne tym, że przed elektrodą ulotową (K), w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu powietrza, umieszczony jest element ekranujący, przy czym odległość elektrody ulotowej (K) od
    152 378 części elektrody bombardowanej (M) otrzymującej przeważającą część prądu jonowego, wynosi co najmniej 50 mm, a korzystnie co najmniej 80 mm.
  2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że element ekranujący stanowi elektroda ulotowa (K) połączona z końcówką źródła 3 prądu stałego o potencjale zasadniczo równym potencjałowi bezpośredniego otoczenia urządzenia.
  3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że element ekranujący stanowi elektroda ekranująca (S) przewodząca elektrycznie umieszczona przed elektrodą ulotową (K), przy czym elektroda ekranująca (S) ma potencjał tak samo spolaryzowany . względem elektrody bombardowanej (M) jak potencjał elektrody ulotowej (K).
  4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że elektroda ekranująca (S) jest połączona elektrycznie z elektrodą ulotową (K).
  5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że element ekranujący stanowi ścianka kanału (1) przepływu powietrza zawierającego przynajmniej elektrodę ulotową (K), przy czym ścianki zawierają materiał dielektryczny i rozciągają się przed elektrodą ulotową (K), w kierunku przepływu powietrza, na odległości równej co najmniej odległości pomiędzy elektrodą ulotową (K) i elektrodą bombardowaną (M), a zwłaszcza na odległości równej 1,5 raza krotnej odległości między tymi katodami.
  6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że w kanale (1) przepływu powietrza, w części znajdującej się przed elektrodą ulotową (K) umieszczone są podłużnie równoległe ścianki rozdzielające z materiału dielektrycznego.
  7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera elektrodę wzbudzającą (E) umieszczoną w pobliżu elektrody ulotowej (K), przy czym odległość osiowa między nimi jest mniejsza niż między elektrodą ulotową (K) a elektrodą bombardowaną (M), zaś elektroda wzbudzająca (E) połączona jest z końcówką (3) źródła prądu stałego a jej potencjał jest tak samo spolaryzowany względem przyłącza łączącego ją z elektrodą ulotową (K) jak i przyłącza łączącego ją z elektrodą bombardowaną (M).
  8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że elektroda wzbudzająca (E) jest połączona z końcówką źródła (3) prądu stałego, połączoną z elektrodą bombardowaną (M), przez rezystor (6) o znacznej rezystancji.
  9. 9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elektroda bombardowana (M), której materiał przewodzący elektrycznie ma wysoką rezystancję, jest przedłużona w kierunku elektrody ulotowej (K) w jej pobliże, przy czym najdalsza część elektrody bombardowanej (M) umieszczona za elektrodą ulotową (K) w kierunku przepływu powietrza, jest połączona z jedną końcówką (3) źródła prądu, natomiast część elektrody bombardowanej (M) umieszczona w pobliżu elektrody ulotowej (K) stanowi elektrodę wzbudzającą (E).
  10. 10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elektroda bombardowana (M) posiada przewodzące elektrycznie części które są przedłużone osiowo w kierunku elektrody ulotowej (K) aż w jej pobliże, mające mniejszą powierzchnię przewodzącą elektrycznie niż większa część elektrody bombardowanej (M) usytuowana w znacznej odległości osiowej od elektrody ulotowej (K), przy czym ta większa część jest połączona z jedną końcówką (3) źródła prądu, zaś części usytuowane w pobliżu elektrody ulotowej (K) stanowią elektrodę wzbudzającą (E).
  11. 11. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że oprócz elektrod (K), (M), zawiera dodatkowo elektrodę ekranującą (S), które są umieszczone w kanale (1) przepływu powietrza, przy czym powierzchnie przewodzące elektrycznie elektrody bombardowanej (M) są usytuowane wewnątrz kanału (1) równolegle do jego ścianek, które od wewnątrz mają materiał izolujący elektrycznie, a na zewnątrz uziemioną powierzchnię (10) przewodzącą elektrycznie.
  12. 12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że oprócz elektrod (K), (M), zawiera dodatkowo elektrodę ekranującą (S), są one umieszczone w kanale (1) przepływu powietrza, którego co najmniej jedna wewnętrzna powierzchnia przewodząca elektrycznie jest uziemiona, przy czym przewodzące elektrycznie powierzchnie elektrody bombardowanej (M) są umieszczone wewnątrz kanału (1) równolegle do jego ścianek w znacznej od nich odległości, natomiast elektroda bombardowana (M) i elektroda wlotowa (K) są połączone z potencjałami o przeciwnej polaryzacji względem ziemi.
    152 378 19
  13. 13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że ścianka kanału (1) przepływu powietrza jest całkowicie przewodząca elektrycznie.
  14. 14. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że kanał (1) przepływu powietrza ma ściankę z materiału izolującego elektrycznie, na której wewnętrznej powierzchni znajduje się przewodząca elektrycznie, korzystnie uziemiona warstwa usytuowana osiowo do elektrody ulotowej (K) do miejsca usytuowanego za elektrodą bombardowaną (M) w kierunku przepływu powietrza.
  15. 15. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że powierzchnia elektrody bombardowanej (M) najbliżej leżąca od ścianek kanału (1) przepływu powietrza jest oddalona od ścianek kanału (1) przepływu powietrza na odległość w przybliżeniu równą 50% wymiarów poprzecznym powierzchni otaczanej przez elektrodę bombardowaną (M).
  16. 16. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elektroda ulotowa (K) i elektroda bombardowna (M) są połączone do biegunów źródła (3) prądu stałego, które są przeciwnie spolaryzowane w stosunku do potencjału ziemi.
  17. 17. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elektroda ulotowa (K) jest usytuowana między krótszymi ściankami kanału (1) przepływu powietrza o poprzecznym przekroju prostokątnym, a przewodząca elektrycznie elektroda bombardowana (M) ma kształt obejmujący obszar przepływu powietrza, przy czym elektroda bombardowana (M) w kierunku osiowym ma kształt taki, że leży ona bliżej części końcowej elektrody ulotowej (K) niż jej części środkowej.
  18. 18. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że elektroda ulotowa (K) jest usytuowana między krótszymi ściankami kanału (1) przepływu powietrza o poprzecznym przekroju prostokątnym, a przewodząca elektrycznie elektroda wzbudzająca (E) ma kształt obejmujący obszar przepływu powietrza, przy czym elektroda wzbudzająca (E) w kierunku osiowym ma kształt taki, że jej powierzchnie leżą bliżej części końcowej elektrody ulotowej (K) niż jej części środkowej.
    ^7 7
    Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.
    Cena 3000 zł
PL25994586A 1985-06-06 1986-06-06 An air flow arrangement with the aid of ion-wind PL152378B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8500236 1985-06-06
PCT/SE1985/000538 WO1986007500A1 (en) 1985-06-06 1985-12-20 An air transporting arrangement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL152378B1 true PL152378B1 (en) 1990-12-31

Family

ID=26658863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL25994586A PL152378B1 (en) 1985-06-06 1986-06-06 An air flow arrangement with the aid of ion-wind

Country Status (11)

Country Link
CN (1) CN1005886B (pl)
AT (1) ATE59118T1 (pl)
CA (1) CA1267677A (pl)
DE (1) DE3580921D1 (pl)
DK (1) DK62387A (pl)
FI (1) FI84676C (pl)
HU (1) HUT45340A (pl)
IN (1) IN164590B (pl)
MX (1) MX168400B (pl)
NO (1) NO168977C (pl)
PL (1) PL152378B1 (pl)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100460770C (zh) * 2005-09-23 2009-02-11 余泰成 气体电驱动方法及装置
WO2007033594A1 (fr) * 2005-09-23 2007-03-29 Taicheng Yu Procede et dispositif d'entrainement electrique des gaz
CN101898170A (zh) * 2009-05-27 2010-12-01 涂鹤宁 无动力装置空气净化器
US20150174587A1 (en) * 2012-12-28 2015-06-25 Suzhou Beiang Technology Ltd Gas Purification Device and System, And Ionic Wind Purifier
US20180185530A1 (en) * 2015-06-30 2018-07-05 Koninklijke Philips N.V. Surface treatment device
CN106129816B (zh) * 2016-08-16 2017-08-11 华东师范大学 一种提高离子风风速的方法及装置
CN110873030A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 上海滨丽电子科技有限公司 一种离子加速生风装置
DE102019202242A1 (de) * 2019-02-19 2020-08-20 Inficon Gmbh Gasdetektor mit einer Ionisiervorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
DE3580921D1 (de) 1991-01-24
FI84676C (fi) 1991-12-27
CN1005886B (zh) 1989-11-22
FI875364A7 (fi) 1987-12-04
CN86103511A (zh) 1986-12-31
NO168977B (no) 1992-01-13
NO168977C (no) 1992-04-22
ATE59118T1 (de) 1990-12-15
MX168400B (es) 1993-05-24
DK62387D0 (da) 1987-02-06
FI875364A0 (fi) 1987-12-04
CA1267677A (en) 1990-04-10
FI84676B (fi) 1991-09-13
IN164590B (pl) 1989-04-15
NO870456L (no) 1987-02-05
DK62387A (da) 1987-02-06
HUT45340A (en) 1988-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0264363B1 (en) An air transporting arrangement
EP0370044B1 (en) An arrangement for transporting air
EP0306489B1 (en) An arrangement for generating an electric corona discharge in air
KR100259675B1 (ko) 2단 정전기 필터
CN102164678B (zh) 空气净化装置
PL181050B1 (pl) Oddzielacz zdyspergowanych cząstek od powietrza przy wykorzystaniu zjawisk elektrostatycznych
US20100037776A1 (en) Devices for removing particles from a gas comprising an electrostatic precipitator
JPH04503422A (ja) コロナ放電によって発生される有害な物質を除去するためのコロナ放電装置における改良
PL152378B1 (en) An air flow arrangement with the aid of ion-wind
KR102481567B1 (ko) 전기 집진 장치
KR20160076452A (ko) 전기 집진기
CN216114576U (zh) 离子风装置和空气处理设备
HU203620B (hu) Légszállító berendezés
US20070145166A1 (en) Device and method for transport and cleaning of air
AU610612B2 (en) An arrangement for transporting air
JP2675359B2 (ja) 誘電体粒子充填層フイルタ装置
CN114728293B (zh) 颗粒消除器
WO2019021103A1 (en) ION GENERATING DEVICE
JP3582802B2 (ja) 気体清浄装置
PL153456B1 (pl) Urządzenie do wytwarzania przepływu powietrza za pomocą wiatru jonowego
KR20260019282A (ko) 입자 포집 장치
JPS59212630A (ja) 空気清浄機
JPS6026584B2 (ja) 電気集塵機