RS63226B1 - Uređaj za elektrostatičko pražnjenje - Google Patents

Description

Opis

[0001] Predmetna prijava zahteva prioritet na osnovu tajvanske patentne prijave br.

108102443 podnetu 22. januara 2019.

STANJE TEHNIKE

Oblast pronalaska

[0002] Predmetni pronalazak se odnosi na uređaj za pražnjenje, posebno na uređaj za elektrostatičko pražnjenje.

Opis stanja tehnike

[0003] Statički elektricitet je prirodna pojava u prirodi. Dva električno neutralna objekta će preneti elektrone nakon trenja, što će rezultirati stvaranjem statičkog elektriciteta. U cevima napravljenim od dielektričnog materijala, kao što su plastika ili guma, statički elektricitet se lako stvara i izaziva opasnost usled trenja između transportne tečnosti i zidova cevi. Na primer, kada je transportna tečnost zapaljiva, statički elektricitet može da izazove varnice, uzrokujući time da se zapaljiva tečnost zapali ili čak eksplodira. Alternativno, statički elektricitet može direktno prouzrokovati oštećenje pumpi za ispuštanje ili dovodnih pumpi koje se povezuju sa cevima. U procesu proizvodnje poluprovodnika, ako rastvarači u cevima stvaraju statički elektricitet, statički elektricitet može izazvati oštećenje obloga.

[0004] Postoje neki načini da se smanji količina statičkog elektriciteta u cevima.

1. Smanjenje trenja u cevima: Statički elektricitet unutar cevi se uglavnom generiše trenjem. Hrapavost unutrašnjeg zida cevi utiče na količinu statičkog elektriciteta. Ako postoje filteri u cevima, filteri će povećati trenje da bi stvorili više statičkog naboja.

2. Smanjenje brzine protoka: Vrednosti zasićenja gustine naelektrisanja i struje koje se generišu zbog tečnosti koja teče u cevi su u pozitivnoj korelaciji sa kvadratom brzine protoka tečnosti. Dakle, smanjenje brzine protoka je, takođe, postupak za brzo smanjenje količine statičkog elektriciteta.

3. Izbor materijala cevi: Stepen eliminisanja statičkog naelektrisanja zavisi od provodljivosti i otpornosti cevi. Za tečnost sa visokom otpornošću, naelektrisanja se akumuliraju, a ne eliminišu. Osim toga, izolacione cevi od gume ili plastike indukuju više statičkog naelektrisanja nego provodne cevi od metala. Izolaciona cev ima sposobnost akumulacije statičkog naelektrisanja i indukuje elektrostatički napon iznad 10 kV. Provodne cevi napravljene od metala mogu se uzemljiti da bi se smanjila statička naelektrisanja, ali metalne cevi nisu pogodne za mnoge prilike. Na primer, cevi napravljene od gume ili plastike imaju prednosti lakih, jeftinih, izolacionih i jednostavnih svojstava za obradu. Uzimajući u obzir cenu, mogu se izabrati cevi od gume ili plastike. Rastvarači sa jakim kiselinama ili bazama se često nalaze u cevima za poluprovodničke procese. Jake kiseline ili baze uglavnom korodiraju zid metalne cevi čime proizvode rezidualne metale kada teku kroz metalnu cev, uzrokujući na taj način kvarove u poluprovodničkim procesima. U tom slučaju su potrebne teflonske cevi ili ugljenične nanocevi visoke otpornosti.

[0005] U cevima napravljenim od materijala visoke otpornosti, statički elektricitet sa visokim naponom se stvara usled trenja između tečnosti visoke otpornosti i cevi. Pošto zid cevi ima visoku otpornost ili izolaciona svojstva, uzemljenje zida cevi ne može da otpusti statička naelektrisanja. U konvencionalnoj tehnologiji, spoljni zid izolacione cevi je opremljen provodnim prstenovima ili provodnim trakama. Kao što je prikazano na slici 1, provodni prsten 10 je uzemljen da bi se eliminisala statička naelektrisanja. Izolaciona tečnost koja prolazi kroz izolacionu cev 12 ima veliku količinu statičkog elektriciteta iznad 10 kV. Međutim, provodni prsten 10 ima ograničenu površinu koja dodiruje izolacionu tečnost kroz izolacionu cev 12. Stoga, uzemljenje provodnog prstena 10 ne može efikasno eliminisati statička naelektrisanja. Umesto toga, neki šumovi (smetnje) mogu da dođu u provodni prsten 10 sa priključaka za uzemljenje.

[0006] Da bi se povećala efikasnost eliminisanja statičkog naelektrisanja, površina provodnog prstena 10 se povećava ili se koristi mnogo provodnih prstenova 10. Da bi se prevazišao problem sa šumovima koji ulaze u provodni prsten 10 sa priključka za uzemljenje, dioda 14 je povezana između provodnog prstena 10 i priključka za uzemljenje. Smer diode 14 je povezan sa pozitivno naelektrisanom ili negativno naelektrisanom izolacionom cevi 12. Ako je izolaciona cev 12 pozitivno naelektrisana, anoda i katoda diode 14 su tim redosledom povezane sa provodnim prstenom 10 i priključkom za uzemljenje, kao što je prikazano na sl.2. Međutim, ova dva rešenja i dalje ne mogu brzo da eliminišu visokonaponska statička naelektrisanja bez primanja šumova kada je elektrostatički napon veći od 10 kV.

[0007] US 2004/174654 A1 stavlja na uvid javnosti uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema preambuli patentnog zahteva 1 koji obuhvata: najmanje dva provodna materijala, koji se odvajaju jedan od drugog i preklapaju, a statička naelektrisanja se akumuliraju da generišu elektrostatički napon preko najmanje dva provodna materijala; i najmanje jedno kolo za uklanjanje statičkog naelektrisanja, električno povezano sa najmanje dva provodna materijala i isključeno sa priključaka za uzemljenje, prima i eliminiše statička naelektrisanja kroz najmanje dva provodna materijala da bi se smanjio elektrostatički napon.

[0008] Da bi se prevazišli gore navedeni problemi, predmetni pronalazak obezbeđuje uređaj za elektrostatičko pražnjenje, kako bi se rešili prethodno navedeni problemi stanja tehnike.

KRATAK OPIS PRONALASKA

[0009] Primarni cilj predmetnog pronalaska je da obezbedi uređaj za elektrostatičko pražnjenje, koji koristi najmanje dva provodna materijala koja se odvajaju jedan od drugog da bi efikasno eliminisali ultra-visoki elektrostatički napon izolacione šuplje cevi i izbegli smetnje šumova sa priključka za uzemljenje.

[0010] Da bi se postigli gore navedeni ciljevi, predmetni pronalazak obezbeđuje uređaj za elektrostatičko pražnjenje, koji obuhvata najmanje dva provodljiva materijala, pričvršćena za spoljni zid izolacione šuplje cevi, koji se odvajaju jedan od drugog i preklapaju se u radijalnom pravcu izolacione šuplje cevi, a statički naboji se akumuliraju na izolacionoj šupljoj cevi kako bi se formirao elektrostatički napon na najmanje dva provodna materijala; i najmanje jedno kolo za uklanjanje statičkog naelektrisanja, električno povezano sa najmanje dva provodna materijala i isključeno sa priključka za uzemljenje, koje prima i eliminiše statička naelektrisanja kroz najmanje dva provodna materijala da bi se smanjio elektrostatički napon.

[0011] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, najmanje jedno kolo za uklanjanje statičkog naelektrisanja dalje obuhvata najmanje jedan varistor od metalnog oksida (MOV) koji ima prvi kraj i drugi kraj, a prvi kraj i drugi kraj su, tim redosledom, električno povezani sa najmanje dva provodna materijala; termistor koji ima treći kraj i četvrti kraj, a treći kraj je električno povezan sa prvim krajem; i najmanje jednu cev za gasno pražnjenje sa dva kraja, odnosno električno povezanu sa četvrtim krajem i drugim krajem, a MOV, termistor i najmanje jedna cev za gasno pražnjenje primaju i eliminišu statička naelektrisanja da bi smanjili elektrostatički napon kada elektrostatički napon je veći od nazivnih (nominalnih) napona MOV-a i najmanje jedne cevi za gasno pražnjenje.

[0012] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, termistor je termistor sa pozitivnim temperaturnim koeficijentom (PTC) ili termistor sa pozitivnim temperaturnim koeficijentom polimera (PPTC).

[0013] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, najmanje jedna cev za gasno pražnjenje dalje obuhvata najmanje dve cevi za gasno pražnjenje, a nominalni naponi dve cevi za gasno pražnjenje su različiti, najmanje jedno kolo za uklanjanje statičkog naelektrisanja dalje obuhvata kondenzator za prikupljanje naelektrisanja koji je električno povezan sa najmanje dve cevi za gasno pražnjenje paralelno, najmanje dva provodna materijala i izolaciona šuplja cev formiraju ekvivalentni kondenzator, vrednost kapacitivnosti kondenzatora za prikupljanje naelektrisanja je veća od desetostruke vrednosti kapacitivnosti ekvivalentnog kondenzatora, statički naboj se prenosi sa izolacione šuplje cevi na kondenzator za prikupljanje naelektrisanja kroz termistor kada je elektrostatički napon manji od nominalnih napona MOV-a i najmanje dve cevi za gasno pražnjenje, a MOV, termistora i najmanje dve cevi za gasno pražnjenje primaju i eliminišu statička naelektrisanja kako bi smanjili elektrostatički napon kada je elektrostatički napon veći od nominalnih napona MOV-a i najmanje dve cevi za gasno pražnjenje.

[0014] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, uređaj za elektrostatičko pražnjenje dalje obuhvata najmanje dve lučno provodne ploče koje, respektivno, stežu izolacionu šuplju cev kroz najmanje dva provodna materijala; i najmanje jednu štampanu ploču čije je dno pričvršćeno za najmanje dve lučno provodne ploče, vrh najmanje jedne štampane ploče je opremljen sa najmanje jednim kolom za uklanjanje statičkog naelektrisanja, a najmanje dve lučno provodne ploče su električno povezane sa najmanje jednim kolom za uklanjanje statičkog naelektrisanja preko najmanje jedne štampane ploče.

[0015] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, najmanje dva provodna materijala su lučne metalne ploče, provodne trake, provodljivi lepkovi, provodljiva boja ili pijezoelektrične keramičke ploče.

[0016] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, uređaj za elektrostatičko pražnjenje dalje obuhvata kolo za prigušivanje, najmanje dva provodna materijala su pijezoelektrične keramičke ploče, svaka od pijezoelektričnih keramičkih ploča ima prvu provodnu površinu i drugu provodnu površinu, prva provodna površinu je pričvršćena za spoljni zid izolacione šuplje cevi i električno povezana sa najmanje jednim kolom za uklanjanje statičkog naelektrisanja, druga provodna površina svake od pijezoelektričnih keramičkih ploča i priključak za uzemljenje su električno povezani na kolo za prigušivanje, kada izolaciona šuplja cev generiše naprezanje usled vibracija, pijezoelektrične keramičke ploče pretvaraju naprezanje usled vibracija u napon vibracije, a kolo za prigušivanje prima i invertuje napon vibracije kako se bi smanjilo naprezanje usled vibracija.

[0017] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, pijezoelektrične keramičke ploče i priključak za uzemljenje formiraju pijezoelektrični kondenzator koji ima prvi kraj za povezivanje i drugi kraj za povezivanje, prvi kraj za povezivanje je električno povezan sa drugom provodnom površinom svake od pijezoelektričnih keramičkih ploča, drugi kraj za povezivanje je električno povezan sa priključkom za uzemljenje, napon vibracije se primenjuje preko prvog kraja za povezivanje i drugog kraja za povezivanje, a kolo za prigušivanje dalje obuhvata kolo za detekciju vršnog napona, koje je električno povezano sa prvim krajem za povezivanje, koji prima napon vibracije, a kolo za detekciju vršnog nivoa generiše impulsni signal kada napon vibracije dostigne maksimalnu vrednost; električni prekidač koji je električno povezan sa kolo za detekciju vršnog napona i prvim krajem za povezivanje i isključen, a električni prekidač se uključuje kada električni prekidač primi impulsni signal; i induktor i otpornik povezani su serijski i električno su povezani između električnog prekidača i priključka za uzemljenje, induktor je električno povezan između otpornika i električnog prekidača, a induktor rezonuje sa pijezoelektričnim kondenzatorom da bi invertovao napon vibracije kada je električni prekidač uključen.

[0018] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, broj najmanje dva provodna materijala je paran i veći od dva.

[0019] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, najmanje dva provodna materijala su ujednačeno pričvršćena u obodnom pravcu izolacione šuplje cevi, najmanje dva provodna materijala su simetrična jedan prema drugom, pri čemu je izolaciona šuplja cev osa, a susedna dva od najmanje dva provodna materijala su, respektivno, električno povezana na dva kraja najmanje jednog kola za uklanjanje statičkog naelektrisanja.

[0020] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, najmanje dva provodna materijala su ujednačeno pričvršćena duž ose cevi izolacione šuplje cevi i najmanje dva provodna materijala su simetrična jedan prema drugom, pri čemu je izolaciona šuplja cev osa.

[0021] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, broj najmanje jednog kola za uklanjanje statičkog naelektrisanja je veći od jedan i svako od kola za uklanjanje statičkog naelektrisanja je električno povezano sa dva provodna materijala.

[0022] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, broj najmanje dva provodna materijala je četiri, a radijalni smer koji odgovara dvama provodnim materijalima je okomit na radijalni pravac koji odgovara ostalim provodnim materijalima.

[0023] U jednoj realizaciji predmetnog pronalaska, svaki od najmanje dva provodna materijala ima oblik spirale i najmanje dva provodna materijala su ujednačeno pričvršćena duž ose cevi izolacione šuplje cevi.

[0024] U nastavku, realizacije su detaljno opisane u saradnji sa crtežima kako bi se lako razumeli tehnički sadržaji, karakteristike i dostignuća predmetnog pronalaska.

KRATAK OPIS CRTEŽA

[0025]

Slika 1 je dijagram koji shematski prikazuje izolacionu cev i provodni prsten u konvencionalnoj tehnologiji;

Slika 2 je dijagram koji shematski prikazuje izolacionu cev, provodni prsten i diodu u konvencionalnoj tehnologiji;

Slika 3 je dijagram koji shematski prikazuje uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema prvoj realizaciji predmetnog pronalaska;

Slika 4 je dijagram koji shematski prikazuje kolo za uklanjanje statičkog naelektrisanja prema jednoj realizaciji predmetnog pronalaska;

Slika 5 je dijagram koji shematski prikazuje kolo za uklanjanje statičkog naelektrisanja prema još jednoj realizaciji predmetnog pronalaska;

Slika 6 je dijagram koji shematski prikazuje uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema drugoj realizaciji predmetnog pronalaska;

Slika 7 je dijagram koji shematski prikazuje uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema trećoj realizaciji predmetnog pronalaska;

Slika 8 je dijagram koji shematski prikazuje uređaj za elektrostatičko pražnjenje u skladu sa četvrtoj realizaciji predmetnog pronalaska;

Slika 9 je dijagram koji shematski prikazuje uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema petoj realizaciji predmetnog pronalaska;

Slika 10 je dijagram koji shematski prikazuje lučno provodne ploče, štampanu ploču i kolo za uklanjanje statičkog naelektrisanja prema jednoj realizaciji predmetnog pronalaska;

Slika 11 je dijagram koji shematski prikazuje uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema šestoj realizaciji predmetnog pronalaska; i

Slika 12 je dijagram koji shematski prikazuje kolo za prigušivanje i pijezoelektrični kondenzator prema jednoj realizaciji predmetnog pronalaska.

DETALJNI OPIS PRONALASKA

[0026] Sada će se detaljno upućivati na realizacije prikazane na pratećim crtežima. Gde god je to bilo moguće, korišćene su iste pozivne oznake na crtežima i u opisu da bi označile iste ili slične delove. Na crtežima, oblik i debljina mogu biti preuveličani radi jasnoće i pogodnosti. Ovaj opis će se posebno odnositi na elemente koji čine deo postupka i uređaja prema predmetnom pronalasku ili koji sa njima direktnije sarađuju. Podrazumeva se da elementi koji nisu posebno prikazani ili opisani mogu imati različite oblike dobro poznate stručnjacima u tehnici. Mnoge alternative i modifikacije će biti očigledne stručnjacima u tehnici, kada im se predoče informacije iz ove prijave.

[0027] Upućujemo vas na sl. 3. Prva realizacija uređaja za elektrostatičko pražnjenje je predstavljena na sledeći način. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje obuhvata najmanje dva provodna materijala 16 i najmanje jedno kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja.

Provodni materijali 16 mogu biti lučne metalne ploče, provodne trake, provodljivi lepkovi, provodljiva boja ili pijezoelektrične keramičke ploče, ali predmetni pronalazak nije ograničen na to. U prvoj realizaciji, broj provodnih materijala 16 je dva, a broj kola 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja je jedan. Provodni materijali 16, odvojeni jedan od drugog, pričvršćeni su za spoljni zid izolacione šuplje cevi 20. Drugim rečima, provodni materijali 16 nisu međusobno povezani. Provodni materijali 16 se preklapaju u radijalnom pravcu izolacione šuplje cevi 20 da bi se proizveo efekat kapacitivnosti. Kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja je električno povezano sa svim provodnim materijalima 16 i isključeno sa priključka za uzemljenje. Kada tečnost sa velikom otpornošću prenosi statička naelektrisanja da teku kroz izolacionu šuplju cev 20, statička naelektrisanja se akumuliraju na izolacionoj šupljoj cevi 20 da bi se stvorio elektrostatički napon preko provodnih materijala 16. Zbog efekta kapacitivnosti koji proizvode provodni materijali 16, statička naelektrisanja se ispuštaju u kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja, tako da kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja prima i eliminiše statička naelektrisanja kroz provodne materijale 16 da bi se smanjio elektrostatički napon. Ako je elektrostatički napon veoma visok, elektrostatički napon se efikasno eliminiše. Uglavnom, što je veći ekvivalentni kapacitet provodnih materijala 16, to je bolji efekat za eliminisanje statičkog naelektrisanja. Kada je ekvivalentna kapacitivnost provodnih materijala 16 veća, površina u kojoj se provodni materijali 16 preklapaju u radijalnom pravcu izolacione šuplje cevi 20 je veća ili je prečnik preseka izolacione šuplje cevi 20 kraći. Osim toga, predmetni pronalazak se razlikuje od načina uzemljenja provodnog prstena. Kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja pluta i odvojeno je od priključka za uzemljenje. Prema tome, šumovi/smetnje ne mogu da teku od priključka za uzemljenje do kola 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja i provodnih materijala 16.

[0028] Upućujemo vas na sl.4. U jednoj realizaciji kola 18, kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja dalje obuhvata najmanje jedan varistor od metalnog oksida (MOV) 22, termistor 24 i najmanje jednu cev 26 za gasno pražnjenje. Termistor 24 može biti termistor sa pozitivnim temperaturnim koeficijentom (PTC) ili termistor sa pozitivnim temperaturnim koeficijentom polimera (PPTC). Broj MOV 22 je jedan i broj cevi 26 za gasno pražnjenje je jedan. MOV 22 ima prvi i drugi kraj. Prvi kraj i drugi kraj su, respektivno, električno povezani sa dva provodna materijala 16. Termistor 24 ima treći kraj i četvrti kraj, a treći kraj je električno povezan sa prvim krajem MOV 22. Dva kraja cevi 26 za gasno pražnjenje su, respektivno, električno povezane sa četvrtim krajem termistora 24 i drugim krajem MOV 22.

MOV 22, termistor 24 i cev 26 za gasno pražnjenje primaju i eliminišu statička naelektrisanja kako bi smanjili elektrostatički napon kada je elektrostatički napon veći od nominalnih napona MOV 22 i cevi 26 za gasno pražnjenje. Cev 26 za gasno pražnjenje pretvara statička naelektrisanja u svetlosnu energiju da bi smanjila elektrostatički napon, tako da je elektrostatički napon jednak nominalnom naponu MOV 22 ili cevi 26 za gasno pražnjenje. Pošto se izolaciona šuplja cev 20 teško popravlja, kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja je projektovano da garantuje pouzdanost odvajanja cevi 26 za gasno pražnjenje. Kada je elektrostatički napon veći od nominalnog napona cevi 26 za gasno pražnjenje, napon cevi 26 za gasno pražnjenje pada na nulu, pri čemu jaka struja teče kroz termistor 24. Zatim, kada je vrednost visoke struje veća od vrednosti struje okidanja termistora 24, impedansa termistora 24 varira od niske do visoke da bi blokirala prolazak jake struje, čime se štiti cev 26 za gasno pražnjenje.

[0029] Rad prve realizacije je predstavljen na sledeći način. Upućujemo vas na sl.3 i sl.4. Kada tečnost sa velikom otpornošću nosi statička naelektrisanja da protiču kroz izolacionu šuplju cev 20, statičko naelektrisanje se akumulira na izolacionoj šupljoj cevi 20 da bi generisalo elektrostatički napon preko provodnih materijala 16. MOV 22, termistor 24 i cev 26 za gasno pražnjenje primaju i eliminišu statička naelektrisanja da bi se smanjio elektrostatički napon kada je elektrostatički napon veći od nominalnih napona MOV 22 i cevi 26 za gasno pražnjenje. Cev 26 za gasno pražnjenje pretvara statička naelektrisanja u svetlosnu energiju kako bi se smanjio elektrostatički napon.

[0030] Upućujemo vas na sl. 4 i sl. 5. Kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja na sl. 4 se razlikuje od kola 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja na sl. 5 po tome što kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja sa sl. 5 dalje obuhvata kondenzator 28 za prikupljanje naelektrisanja. Osim toga, postoji više cevi 26 za gasno pražnjenje. U realizaciji, broj cevi 26 za gasno pražnjenje je dva. Kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja se primenjuje na ultra-visoki elektrostatički napon. Kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja ima bolju sposobnost eliminisanja statičkog naelektrisanja. Sve cevi 26 za gasno pražnjenje imaju različite nominalne napone. Kondenzator 28 za prikupljanje naelektrisanja je paralelno električno povezan sa većim brojem cevi 26 za gasno pražnjenje. Dva provodna materijala 16 i izolaciona šuplja cev 20 od ekvivalentnog kondenzatora. Vrednost kapacitivnosti kondenzatora 28 za prikupljanje naelektrisanja je veća od desetostruke vrednosti kapacitivnosti ekvivalentnog kondenzatora. Statički naboji se prenose iz izolacione šuplje

1

cevi 20 do kondenzatora 28 za prikupljanje naelektrisanja kroz termistor 24 kada je elektrostatički napon manji od nominalnih napona MOV 22 i cevi za gasno pražnjenje 26. MOV 22, termistor 24 i cevi 26 za gasno pražnjenje primaju i eliminišu statička naelektrisanja da bi smanjile elektrostatički napon kada je elektrostatički napon veći od nominalnih napona MOV 22 i cevi 26 za gasno pražnjenje. Cevi 26 za gasno pražnjenje pretvaraju statičko naelektrisanje u svetlosnu energiju da bi se smanjio elektrostatički napon, tako da je elektrostatički napon jednak nominalnom naponu MOV 22 ili cevi 26 za gasno pražnjenje. Da bi se garantovala pouzdanost svih cevi 26 za gasno pražnjenje i kondenzatora 28 za prikupljanje naelektrisanja, napon cevi 26 za gasno pražnjenje pada na nulu, pri čemu jaka struja teče kroz termistor 24 kada je elektrostatički napon veći od nominalnog napona cevi 26 za gasno pražnjenje. Kada je vrednost jake struje veća od vrednosti struje okidanja termistora 24, impedansa termistora 24 varira od niske do visoke da bi blokirala prolazak jake struje, čime se štite sve cevi 26 za gasno pražnjenje. Da bi se poboljšala sposobnost eliminisanja statičkog naelektrisanja, više MOV 22 je električno povezano između dva provodna materijala 16.

[0031] Generalno, efekat eliminisanja statičkog naelektrisanja je bolji kada je površina provodnog materijala 16 veća. U prvoj realizaciji, efekat kapacitivnosti i efekat za eliminisanje statičkog naelektrisanja izolacione šuplje cevi 20 koja nije u potpunosti pokrivena provodnim materijalima 16 su slabiji. Da bi se prevazišao problem, stavljena je na uvid javnosti je druga varijanta predmetnog pronalaska. Upućujemo vas sl. 6. Druga realizacija se razlikuje od prve po tome što je broj provodnih materijala 16 druge realizacije paran i veći je od dva. Provodni materijali 16 su ravnomerno pričvršćeni u obodnom pravcu izolacione šuplje cevi 20. U drugoj realizaciji, dva provodna materijala 16 su simetrična jedan prema drugom, pri čemu je izolaciona šuplja cev 20 osa. Svi provodni materijali 16 su naizmenično povezani na kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja da bi se poboljšala sposobnost eliminisanja statičkog naelektrisanja. Konkretno, susedna dva od provodnih materijala 16 su, respektivno, električno povezana sa dva kraja kola 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja 18. U alternativnom načinu povezivanja, efekat kapacitivnosti je ravnomernije raspoređen na izolacionu šuplju cev 20, tako da su statička naelektrisanja ravnomernije pražnjena iz izolacione šuplje cevi 20 do akumulacije statičkog naelektrisanja unutar određenog regiona. Druga realizacija je pogodna za izolacionu šuplju cev 20 koja ima veliki prečnik preseka.

[0032] Da bi se poboljšao efekat kapacitivnosti i efekat za eliminisanje statičkog naelektrisanja izolacione šuplje cevi 20 koja nije pokrivena provodnim materijalima 16, stavljena je na uvid javnosti treća realizacija predmetnog pronalaska. Upućujemo vas na sl.7. Treća realizacija se razlikuje od prve realizacije po tome što je broj provodnih materijala 16 iz treće realizacije paran i veći od dva. U trećoj realizaciji, svi provodni materijali 16 su ujednačeno pričvršćeni duž ose cevi izolacione šuplje cevi 20 i dva provodna materijala 16 su simetrična jedan prema drugom, a izolaciona šuplja cev 20 je osa. Na primer, broj provodnih materijala 16 je četiri. Radijalni pravac koji odgovara dvama provodnim materijalima 16 je okomit na radijalni pravac koji odgovara ostalim provodnim materijalima 16. Svi provodni materijali 16 su električno povezani na isto kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja. Vrednost kapacitivnosti ekvivalentnog kondenzatora formiranog od svih provodnih materijala 16 i izolacione šuplje cevi 20 treba da bude u pozitivnoj korelaciji sa brojem provodnih materijala 16. Ako je vrednost kapacitivnosti ekvivalentnog kondenzatora negativna u korelaciji sa brojem provodnih materijala 16, vrednosti kapacitivnosti ekvivalentnih kondenzatora koje formiraju svi provodni materijali 16 i izolaciona šuplja cev 20 nisu u ravnoteži.

[0033] Ako se veliki broj statičkih naelektrisanja akumulira na izolacionoj šupljoj cevi 20 čime generiše ultra-visok elektrostatički napon, predmetni pronalazak obezbeđuje četvrtu realizaciju za eliminisanje statičkog naelektrisanja. Upućujemo vas na sl.8. Četvrta realizacija se razlikuje od treće realizacije po tome što je broj kola 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja iz četvrte realizacije veći od jedan i svako od kola 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja je električno povezano sa dva provodna materijala 16. Četvrta realizacija može postići bolju sposobnost da eliminiše statička naelektrisanja.

[0034] Kada je efekat kapacitivnosti proizveden od provodnih materijala 16 veći i ravnomernije raspoređen, sposobnost eliminisanja statičkog naelektrisanja je bolja. Peta realizacija predmetnog pronalaska je obezbeđena da ispuni taj uslov. Upućujemo vas na sl.9. Peta realizacija se razlikuje od prve realizacija po tome što svaki od provodnih materijala 16 iz pete realizacija ima oblik spirale i dva provodna materijala 16 su ujednačeno pričvršćena duž ose cevi izolacione šuplje cevi 20. U petoj realizaciji, provodni materijali 16 spiralno se kreću duž zida izolacione šuplje cevi 20, tako da provodni materijali 16 i izolaciona šuplja cev 20 formiraju uniformni ekvivalentni kondenzator, čime se efikasno eliminišu statička naelektrisanja.

[0035] U gore navedenim realizacijama, kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja je električno povezano sa provodnim materijalima 16 preko žica. Alternativno, kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja je električno povezano sa provodnim materijalima 16 na druge načine. Upućujemo vas na sl.3, sl. 6, sl.7, sl. 8, sl.9 i sl.10. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje dalje obuhvata najmanje dve lučno provodne ploče 30 i najmanje jednu štampanu ploču 32. Svako kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja je odgovarajuće instalirano na dve lučno provodne ploče 30 i jednu štampanu ploču 32. Oblik lučno provodne ploče 30 je projektovan prema prečniku preseka izolacione šuplje cevi 20. Dve lučno provodne ploče 30 respektivno pričvršćuju izolacionu šuplju cev 20 kroz dva provodna materijala 16 i, respektivno, električno povezuju dva provodna materijala 16. Dno štampane ploče 32 je pričvršćeno za dve lučno provodne ploče 30. Na vrhu štampane ploče 32 nalazi se kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja. Dve lučno provodne ploče 30 su električno povezane sa elektrostatičkim eliminacionim kolom 18 preko štampanog kola ploča 32. Na primer, dno štampane ploče 32 je pričvršćeno za dve lučno provodne ploče 30 pomoću zavrtanja 34. Lučno provodne ploče 30 pritežu izolacionu šuplju cev 20 da pričvrste uređaj za elektrostatičko pražnjenje.

[0036] Šesta realizacija predmetnog pronalaska je predstavljena na sledeći način. Upućujemo vas na sl.11 i sl.12. Šesta realizacija se razlikuje od prve realizacije po tome što su provodni materijali 16 šeste realizacije pijezoelektrične keramičke ploče koje se koriste da blokiraju jednosmerni (DC) elektrostatički napon. Povrh toga, šesta realizacija dalje sadrži kolo 38 za prigušivanje. Svaka od pijezoelektričnih keramičkih ploča ima prvu provodnu površinu i drugu provodnu površinu, prva provodna površina svake pijezoelektrične keramičke ploče je pričvršćena za spoljni zid izolacione šuplje cevi 20 i električno povezana na kolo 18 za uklanjanje statičkog naelektrisanja. Druga provodna površina svake od pijezoelektričnih keramičkih ploča i priključka za uzemljenje su električno povezani sa kolom 38 za prigušivanje. Kada tečnost protiče kroz izolacionu šuplju cev 20, izolaciona šuplja cev 20 vibrira. Kada izolaciona šuplja cev 20 generiše naprezanje usled vibracija, pijezoelektrične keramičke ploče pretvaraju naprezanje usled vibracija u napon vibracije Vp, a kolo 38 za prigušivanje prima i invertuje napon vibracije Vp kako bi povećao prigušenje izolacione šuplje cevi 20 i smanjio naprezanje usled vibracija, čime se potiskuju vibracije. Kada se

1

naprezanje usled vibracija smanji, trenje između tečnosti i unutrašnjeg zida izolacione šuplje cevi 20 ili verovatnoća stvaranja turbulencije se smanjuje kako bi se smanjio broj statičkih naelektrisanja.

[0037] U šestoj realizaciji, pijezoelektrične keramičke ploče i priključak za uzemljenje formiraju pijezoelektrični kondenzator 40 koji ima prvi kraj za povezivanje i drugi kraj za povezivanje. Prvi kraj za povezivanje pijezoelektričnog kondenzatora 40 je električno povezan sa dve druge provodne površine svake od pijezoelektričnih keramičkih ploča, a drugi kraj za povezivanje pijezoelektričnog kondenzatora 40 je električno povezan sa priključkom za uzemljenje. Napon vibracije Vp se primenjuje preko prvog kraja za povezivanje i drugog kraja za povezivanje pijezoelektričnog kondenzatora 40. Kolo 38 za prigušivanje dalje obuhvata kolo 42 za detekciju vršnog napona, električni prekidač 44, induktor 46 i otpornik 48. Kolo 42 za detekciju vršnog napona, električno povezano sa prvim krajem za povezivanje pijezoelektričnog kondenzatora 40, prima napon vibracije Vp. Kolo 42 za detekciju vršnog napona generiše impulsni signal P kada napon vibracije Vp dostigne maksimalnu vrednost. Električni prekidač 44 je električno povezan sa kolom 42 za detekciju vršnog napona generiše i prvim priključnim krajem pijezoelektričnog kondenzatora 40 i isključen je. Električni prekidač se uključuje kada električni prekidač 44 primi impulsni signal P. Induktor 46 i otpornik 48 su povezani serijski i električno su povezani između električnog prekidača 44 i priključka za uzemljenje. Induktor 46 je električno povezan između otpornika 48 i električnog prekidača 44. Induktor 46 rezonira sa pijezoelektričnim kondenzatorom 40 da bi invertovao napon vibracije Vp i povećao prigušenje kada je električni prekidač 44 uključen.

[0038] Električni prekidač 44, induktor 46 i pijezoelektrični kondenzator 40 moraju da zadovolje jednačinu (1), pri čemu je t vreme kada je električni prekidač 44 uključen, L je vrednost induktivnosti induktora 46, a C je vrednost kapacitivnosti pijezoelektričnog kondenzatora 40.

[0039] Pijezoelektrični materijal ima glavnu jednačinu u strukturi izraženu jednačinom (2).

[0040] M, D, K, θ, x i V, tim redosledom, predstavljaju masu, koeficijent prigušenja, koeficijent elastičnosti, koeficijent elektromehaničke sprege, strukturno pomeranje i pijezoelektrični napon. Superskript „·“ predstavlja diferencijaciju vremena. Uopšteno, kada je pijezoelektrični materijal u otvorenom stanju, otkriveni pijezoelektrični napon je u fazi sa strukturnim pomeranjem. Međutim, kada se kolo 38 za prigušivanje primeni na pijezoelektrični materijal, strukturno pomeranje i pijezoelektrični napon imaju faznu razliku od 90 stepeni. Drugim rečima, brzina vibracije ẋ pijezoelektričnog materijala je u fazi sa pijezoelektričnim naponom, kao što je prikazano u jednačini (3).

[0041] Pri čemu je α ekvivalentni odnos pijezoelektričnog napona i brzine vibracije. Zamena jednačine (3) u jednačini (2) dovodi do jednačine (4).

[0042] Iz jednačina (4) i (2) poznato je da se koeficijent prigušenja pijezoelektričnog materijala povećava na (D+θα) od D zbog fazne razlike od 90 stepeni. Dodatni efekat prigušenja koji proizvodi pijezoelektrični materijal primenjuje se na izolacionu šuplju cev 20 da bi se smanjila vibracija izolacione šuplje cevi 20, čime se smanjuje trenje između tečnosti i zida izolacione šuplje cevi 20 i broj statičkih naelektrisanja. Primećeno je da je kolo 38 za prigušivanje poluaktivno ili potpuno pasivno. To znači da kolo 38 za prigušivanje možda neće zahtevati napajanje. Kolo 42 za detekciju vršnog napona direktno koristi električnu energiju prikupljenu iz pijezoelektričnog materijala da pokrene električni prekidač 44. Kolo 38 za prigušivanje nema problema sa održavanjem.

[0043] U zaključku, predmetni pronalazak koristi najmanje dva provodna materijala koji se odvajaju jedan od drugog da bi efikasno eliminisali ultra-visok elektrostatički napon izolacione šuplje cevi i izbegli smetnje šumova sa priključka za uzemljenje.

[0044] Gore opisane realizacije služe samo da ilustruju predmetni pronalazak, ali ne i da ograniče obim predmetnog pronalaska.

1

Claims (14)

Patentni zahtevi

1. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje koji obuhvata:

najmanje dva provodna materijala (16),

pričvršćena za spoljni zid izolacione šuplje cevi (20),

koji su odvojeni jedan od drugog i preklapaju se i statička naelektrisanja se akumuliraju kako bi se stvorio elektrostatički napon na najmanje dva provodna materijala (16); i

najmanje jedno kolo (18) za uklanjanje statičkog naelektrisanja, električno povezano sa najmanje dva provodna materijala (16) i isključeno sa priključaka za uzemljenje, prima i eliminiše statička naelektrisanja kroz najmanje dva provodna materijala kako bi se smanjio elektrostatički napon naznačen time što su najmanje dva provodna materijala (16) pričvršćena za spoljni zid izolacione šuplje cevi (20) i preklapaju se u radijalnom pravcu izolacione šuplje cevi (20).

2. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 1, pri čemu najmanje jedno kolo za uklanjanje statičkog naelektrisanja dalje obuhvata:

najmanje jedan varistor (22) od metalnog oksida (MOV) koji ima prvi kraj i drugi kraj, a prvi kraj i drugi kraj su, tim redosledom, električno povezani sa najmanje dva provodna materijala (16);

termistor (24) koji ima treći kraj i četvrti kraj, a treći kraj je električno povezan sa prvim krajem; i

najmanje jednu cev (26) za gasno pražnjenje sa dva kraja koja su električno povezana sa četvrtim krajem i drugim krajem, a MOV, termistor i najmanje jedna cev za gasno pražnjenje primaju i eliminišu statička naelektrisanja kako bi smanjili elektrostatički napon kada je elektrostatički napon veći od nominalnih napona MOV-a i najmanje jedne cevi za gasno pražnjenje.

3. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 2, pri čemu termistor je termistor sa pozitivnim temperaturnim koeficijentom (PTC) ili termistor sa pozitivnim temperaturnim koeficijentom polimera (PPTC).

4. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 2, pri čemu najmanje jedna cev za gasno pražnjenje dalje obuhvata najmanje dve cevi za gasno pražnjenje, a nominalni naponi dve cevi za gasno pražnjenje su različiti, najmanje jedno kolo za uklanjanje statičkog naelektrisanja dalje obuhvata kondenzator za prikupljanje naelektrisanja električno povezan sa najmanje dve cevi za gasno pražnjenje paralelno, a najmanje dva provodljiva materijala i izolaciona šuplja cev formiraju ekvivalentni kondenzator, vrednost kapacitivnosti kondenzatora za prikupljanje naelektrisanja je veća od desetostruke vrednosti kapacitivnosti ekvivalentnog kondenzatora, statičko naelektrisanje se prenosi sa izolacione šuplje cevi na kondenzator za prikupljanje naelektrisanja kroz termistor kada je elektrostatički napon manji od nominalnih napona MOV-a i najmanje dve cevi za gasno pražnjenje, a MOV, termistor i najmanje dve cevi za gasno pražnjenje primaju i eliminišu statička naelektrisanja kako bi smanjili elektrostatički napon kada je elektrostatički napon veći od nominalnih napona MOV-a i najmanje dve cevi za gasno pražnjenje.

5. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 1, koji dalje obuhvata:

najmanje dve lučno provodne ploče (30)

koje respektivno stežu izolacione šuplje cevi kroz najmanje dva provodna materijala; i najmanje jednu štampanu ploču (32) sa dnom pričvršćenom za najmanje dve lučno provodne ploče, vrh najmanje jedne štampane ploče je opremljen sa najmanje jednim kolom za uklanjanje statičkog naelektrisanja, a najmanje dve lučno provodne ploče su električno povezane sa najmanje jednim kolom za uklanjanje statičkog naelektrisanja preko najmanje jedne štampane ploče.

6. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 1, pri čemu najmanje dva provodna materijala su lučne metalne ploče, provodne trake, provodljivi lepkovi, provodljiva boja ili pijezoelektrične keramičke ploče.

7. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 1, koji dalje obuhvata kolo za prigušivanje, najmanje dva provodna materijala su pijezoelektrične keramičke ploče, svaka od pijezoelektričnih keramičkih ploča ima prvu provodnu površinu i drugu provodnu površinu, pri čemu je prva provodna površina pričvršćena za spoljni zid izolacione šuplje cevi i električno povezana sa najmanje jednim kolom za uklanjanje statičkog naelektrisanja, druga provodna površina svake od pijezoelektričnih keramičkih ploča i priključak za uzemljenje su električno povezani na kolo za prigušivanje, kada izolaciona šuplja cev stvara naprezanje

1

usled vibracija, pijezoelektrične keramičke ploče pretvaraju naprezanje usled vibracija u napon vibracije, a kolo za prigušivanje prima i invertuje napon vibracije kako bi se smanjilo naprezanje usled vibracija.

8. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 7, pri čemu pijezoelektrične keramičke ploče i priključak za uzemljenje formiraju pijezoelektrični kondenzator koji ima prvi kraj za povezivanje i drugi kraj za povezivanje, pri čemu je prvi kraj za povezivanje električno povezan sa drugom provodnom površinom svake od pijezoelektričnih keramičkih ploča, drugi kraj za povezivanje je električno povezan sa priključkom za uzemljenje, napon vibracije se primenjuje preko prvog kraja za povezivanje i drugog kraja za povezivanje, a kolo za prigušivanje dalje obuhvata:

kolo za detekciju vršnog napona, električno povezano sa prvim krajem za povezivanje, koje prima napon vibracije, a kolo za detekciju vršnog napona generiše impulsni signal kada napon vibracije dostigne maksimalnu vrednost;

električni prekidač koji je električno povezan sa kolom za detekciju vršnog napona i prvim krajem za povezivanje i koji je isključen, a električni prekidač se uključuje kada električni prekidač primi impulsni signal; i

induktor i otpornik povezane serijski i električno povezane između električnog prekidača i priključaka za uzemljenje, induktor je električno povezan između otpornika i električnog prekidača, a induktor rezonuje sa pijezoelektričnim kondenzatorom da bi invertovao napon vibracije kada je električni prekidač uključen.

9. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 1, pri čemu je broj najmanje dva provodna materijala paran i veći od dva.

10. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 9, pri čemu su najmanje dva provodna materijala ujednačeno pričvršćena u obodnom pravcu izolacione šuplje cevi, najmanje dva provodna materijala su simetrična jedan prema drugom sa izolacionom šupljom cevi koja je osa, i susedna dva od najmanje dva provodna materijala su, respektivno, električno povezana sa dva kraja najmanje jednog kola za uklanjanje statičkog naelektrisanja.

11. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 9, pri čemu su najmanje dva provodna materijala ujednačeno pričvršćena duž ose cevi izolacione šuplje cevi i

1

najmanje dva provodna materijala su simetrična jedan prema drugom, a izolaciona šuplja cev je osa.

12. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 11, pri čemu je broj najmanje jednog kola za uklanjanje statičkog naelektrisanja veći od jedan i svako od kola za uklanjanje statičkog naelektrisanja je električno povezano sa dva provodna materijala.

13. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 11, pri čemu je broj najmanje dva provodna materijala četiri, a radijalni smer koji odgovara dva provodna materijala je okomit na radijalni pravac koji odgovara ostalim provodnim materijalima.

14. Uređaj za elektrostatičko pražnjenje prema patentnom zahtevu 1, pri čemu svaki od najmanje dva provodna materijala ima oblik spirale i najmanje dva provodna materijala su ujednačeno pričvršćena duž ose cevi izolacione šuplje cevi.

1