ЭЛЕКТРООЧИСТИТЕЛЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СРЕД С ГОФРИРОВАННЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ
ELECTRIC CLEANER OF DIELECTRIC MEDIA WITH CORRUGATED ELECTRODES

Изобретение относится к устройствам очистки диэлектрических жидкостей и газов от механических примесей и загрязнений.
Известен электрический очиститель диэлектрических жидкостей и газов [1], включающий корпус и осадительные электроды с закругленными отверстиями.
Недостатком указанного электроочистителя является то, что электроды выполнены плоскими и с равномерным расположением отверстий, что делает время нахождения единицы объема жидкости (газа) в электрическом поле электрода непродолжительным, а следовательно, захват и осаждение механических частиц из этого объема достаточно слабым.
Известен электрический очиститель диэлектрических жидкостей и газов [2], состоящий из корпуса и осадительных электродов с отверстиями, причем каждый электрод имеет одно отверстие, расположенное близко от края, а при сборке электроды располагают так, чтобы отверстия в соседних электродах были диаметрально противоположны.
Недостатком этого электроочистителя является то, что, несмотря на увеличение времени нахождения очищаемой жидкости (газа) между электродами, площадь электродов остается прежней, что оставляет производительность и степень очистки диэлектрической среды недостаточно высокими.
Наиболее близким к изобретению является электроочиститель со спиральными электродами [3], включающий корпус с крышками по торцам и электроды, которые с одной стороны выполнены плоскими, а с другой - имеют стенки, перпендикулярные плоскости электрода и образующие спирали на виде в плане, что, при сборке, образует канал спиралевидной формы для протекания очищаемой среды.
Недостатком данного очистителя является то, что, хотя площадь электродов и увеличивается, но увеличивается за счет только одной стороны электрода, а вторая сторона остается плоской и, так как к ней прилегает диэлектрическая перегородка и она выключается из работы, не используется для увеличения площади. Следовательно, наращивание площади этим сдерживается, не используются полностью потенциальные возможности увеличения эффективности работы электроочистителя за счет роста площади электродов. Также следует отметить трудность изготовления спиральных электродов. Особенно это будет проявляться при увеличении высоты стенок спирального канала.
Сущность изобретения заключается в том, что электроочиститель диэлектрических сред с гофрированными электродами имеет осадительные электроды, изготовленные из металла по форме корпуса в плане, которые объединены в отдельные секции. Осадительные электроды выполнены гофрированными, кроме одного - центрального электрода секции, который является плоским, но имеющим выступы: в виде круглых столбиков с его обеих сторон в центре и выступы-стенки по окружности также с обеих сторон, расположенные одинаково эквидистантно относительно центрального выступа. Остальные же электроды изготовлены гофрированными для увеличения их площади, причем гофры также эквидистантны центра каждого электрода и имеют, в поперечном (радиальном) направлении, прямоугольную или трапециевидную, или треугольную форму, или форму полуокружности, а их размеры выполнены такими, чтобы при сборке, когда электроды накладываются попарно друг на друга с обеих сторон центрального электрода, симметрично ему, в продольном направлении секции: первая пара электродов накладывается на центральный электрод, вторая пара электродов накладывается на электроды первой пары, третья пара накладывается на электроды второй пары, и так до последней пары электродов секции, обеспечивалось бы, совместно с кольцевыми перегородками из диэлектрического материала, располагающимися между соседними электродами и прилегающими, своей внешней боковой поверхностью, как и электроды, к изоляционной рубашке, облегающей внутреннюю поверхность корпуса, одинаковое расстояние между соседними электродами, а количество гофрированных электродов определяется внутренним поперечным размером корпуса, чтобы секция могла поместиться в нем, так как нанизывание последующего электрода на предыдущий увеличивает поперечный размер (как и продольный) секции, в месте гофров, на величину двух межэлектродных расстояний и двух толщин электродов. Кроме того, в каждом электроде и изоляционных перегородках выполнены по одному отверстию близко к краю, для обеспечения протекания очищаемой среды, причем при сборке отверстия в соседних электродах и соседних электроде и перегородке расположены диаметрально противоположно. Количество же секций в электроочистителе определяется его производительностью и требуемой степенью очистки диэлектрической среды. А так как при такой форме электродов и расположении отверстий в них расстояние, проходимое каждой частичкой механической примеси вместе с потоком очищаемой среды, резко увеличивается, по сравнению с другими формами электродов, а следовательно, увеличивается и время взаимодействия электрического поля каждого электрода с механической частицей, что увеличивает вероятность осаждения этой частицы на электроде. Кроме того, площадь электродов значительно увеличивается, что увеличивает количество механических примесей, одновременно взаимодействующих с электрическим полем каждого электрода, что повышает эффективность очистки.
Внутренняя поверхность корпуса электроочистителя облегается изоляционной рубашкой, чтобы не было короткого замыкания между корпусом и электродами, каждый из которых подсоединяется к источнику постоянного тока высокого напряжения, причем соседние электроды соединяются с разными полюсами. Поверхность каждого электрода покрыта тонким изоляционным слоем, чтобы частички не отлипали от этой поверхности после осаждения на нее.
Таким образом, предлагаемая конструкция электродов позволяет, за счет увеличения площади электродов и длины пути движения улавливаемых механических частиц, а следовательно, увеличения количества частиц, одновременно взаимодействующих с электрическим полем электродов, и возрастания времени этого взаимодействия, повысить вероятность захвата этих частиц электродом и их осаждения на нем, т.е. увеличить эффективность очистки диэлектрической среды от механических примесей. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый электроочиститель отличается формой электродов: с выступами - центрального электрода в секции и гофрированного - остальных электродов в ней. Кроме того, такой электроочиститель состоит из нескольких секций.
Таким образом, заявляемый электроочиститель соответствует критерию изобретения «новизна».
Анализ известных технических решений в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом электроочистителе, и признать его соответствующим критерию «существенные отличия».
Применение всех новых признаков позволяет:
- увеличить значительно количество одновременно участвующих во взаимодействии с электрическим полем электродов механических частиц, за счет возрастания площади электродов, и многократно увеличить длину их пробега по поверхности каждого электрода, что дает заметный прирост времени взаимодействия каждой частички с электрическим полем электрода, а следовательно, повышает вероятность захвата этой механической частицы электродом и ее осаждение на нем, что, в результате, повышает эффективность очистки диэлектрической среды от механических примесей предлагаемым электроочистителем.
На фиг.1 изображен предлагаемый электроочиститель (его продольный разрез), на фиг.2 - его поперечное сечение. Электроочиститель состоит из корпуса 1 цилиндрической (или любой другой) формы, двух крышек 2 по торцам со штуцерами 3 подвода и отвода очищаемой среды. Внутри корпуса располагаются две (для примера) секции электродов 5. Центральный электрод 10 в секции выполнен плоским, но имеет центральный выступ 12 в виде цилиндричекого столбика (всегда) и выступ-стенку 11 (для примера - один), который эквидистантен столбику 12, т.е. расположен по окружности на одинаковом расстоянии от столбика 12. Может быть и не один выступ-стенка, а несколько, в зависимости от поперечного размера электроочистителя. Электроды 5 имеют в поперечном сечении одинаковую форму, но разные размеры, которые также определяют и их количество. Центральный электрод 10 имеет диаметр, равный внутреннему диаметру изоляционной рубашки 6, которая облегает внутреннюю поверхность корпуса. Диаметр центрального электрода определяет и диаметр секции: больше этого размера секция быть не может, т.к. не поместится внутри корпуса электроочистителя. Максимальное количество электродов 5 определяется их толщиной, межэлектродным расстоянием и диаметром электродов (диаметр всех электродов одинаковый). Выступ-стенка 11 располагается на середине радиуса центрального электрода 10 эквидистантно центрального выступа 12. Нанизывание последующего электрода на предыдущий увеличивает диаметральный размер секции, в месте внешних поверхностей гофров, на величину двух межэлектродных расстояний (применительно изображенному на фиг.1) и двух толщин электродов. Следовательно, количество электродов будет равно (приблизительно) половине радиуса электродов, деленному на указанную выше сумму (два расстояния между соседними электродами, плюс две толщины электродов). Форма поперечных сечений гофрированных электродов 5 может быть разной: прямоугольной (как показано на фиг.1), трапециевидной, треугольной или в виде полуокружности. Наиболее выгодной, с точки зрения увеличения площади электродов, является прямоугольная форма. Острые переходы на электродах скругляются, чтобы меньше было концентрации зарядов на них. Между электродами располагаются кольцевые перегородки 7 из диэлектрического материала, которые обеспечивают величину межэлектродного расстояния своей толщиной. По торцам каждой секции размещаются изоляционные перегородки 4 и 8 в виде пластин. Пластина 8 изготовлена из мягкого изоляционного материала, чтобы, при сборке, не деформировать гофрированные электроды в секции и не уменьшать межэлектродные расстояния в ней. Размер корпуса, вдоль его оси симметрии, определяется количеством и продольным размером секций. В каждом электроде 5 и изоляционных пластинах 4 и 8 имеются отверстия 9, выполненные близко к краю. При сборке секций эти отверстия, в соседних электродах и в соседних электроде и перегородке, расположены диаметрально противоположно.
Каждый электрод соединен с источником постоянного тока 13 высокого напряжения, причем соседние электроды подсоединены к разным полюсам.
Электроочиститель диэлектрических сред с гофрированными электродами работает следующим образом. Очищаемая среда (жидкость или газ) поступает, через нижний штуцер 3 (как показано на чертеже, фиг.1), внутрь электроочистителя: под нижнюю крышку 2 и далее, через отверстие в нижней перегородке 4, к первому гофрированному электроду (крайнему с одного торца секции), протекает по свободному пространству между этим электродом, нижней перегородкой и изоляционной рубашкой, и, через отверстие в первом электроде 5, расположенное диаметрально противоположно входному отверстию в нижней перегородке 4, очищаемая среда протекает в межэлектродном пространстве между первым и вторым электродами до отверстия во втором электроде, расположенном диаметрально противоположно отверстию в первом электроде, через него перетекает в межэлектродное пространство между вторым и третьим электродами, протекает там до отверстия в третьем электроде, расположенном также диаметрально противоположно отверстию во втором электроде, и так очищаемая среда протекает между соседними электродами всех электродов первой секции электроочистителя, после чего, через отверстие в изоляционной пластине 8, расположенной диаметрально противоположно отверстиям в последнем электроде первой секции и первом электроде второй секции, перетекает во вторую секцию, и все происходит аналогично движению потока в первой секции. Так как электроды подключены к высокому напряжению с чередованием знака потенциала, то на поверхности электродов будут оседать механические частички, т.е. протекаемая среда будет очищаться от механических примесей. Чтобы осевшие на поверхности электродов частички не отлипали от нее, все поверхности электродов покрыты тонким изоляционным слоем.
После второй секции электродов (для примера показано две) очищенная среда, через отверстие в верхней изоляционной пластине 4 и верхний штуцер 3 вытекает из электроочистителя. Диаметрально противоположное расположение отверстий в соседних электродах и изоляционных пластинах увеличивает время нахождения объемов очищаемой среды в межэлектродном пространстве, в результате чего возрастает вероятность осаждения механических частиц из очищаемой среды на поверхность электродов. Площадь гофрированного электрода, по сравнению с плоским электродом, при их радиусе в 5 см и высоте стенок в 5 см, увеличивается примерно в 8 раз (форма гофра - прямоугольная, как показано на чертеже, фиг.1). За счет увеличения площади электродов увеличивается объем очищаемой среды, находящейся с ними в соприкосновении, т.е. возрастает количество механических частиц, одновременно находящихся под действием электрических полей, что также увеличивает, кроме удлинения пути движения частиц в межэлектродном пространстве, время нахождения частиц в условиях действия электрических полей, за счет чего возрастает вероятность осаждения этих частиц на поверхности электродов.
Источники информации
1. Патент на изобретение РФ №2377072 «Электрический очиститель диэлектрических жидкостей (и газов) с закругленными отверстиями в электродах».
2. Патент на изобретение РФ №2385176 «Электрический очиститель диэлектрических жидкостей (и газов) с односторонним расположением отверстий в электродах».
3. Патент на изобретение РФ №2388516 «Электроочиститель со спиральными электродами».