УСТАНОВКА С ПРОВОДЯЩЕЙ ПОЛОСОЙ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПЫЛИ
CONDUCTIVE STRIP INSTALLATION TO REMOVE DUST

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к газоочистной системе, к помещению, оснащенному такой газоочистной системой, к применению этой очистной системы и к способу очистки газа, в частности - воздуха, идущего из помещения, с помощью такой газоочистной системы.
Характеристика предшествующего уровня техники
Частицы угольной пыли, тонкодисперсной пыли и частицы выхлопных газов, например - транспортных средств, являются источником загрязнения с нежелательными последствиями, влияющими на здоровье людей. В данной области техники известен ряд способов, позволяющих предотвратить выпуск таких частиц или удалить выпущенные частицы. Например, в вытяжных системах можно использовать фильтры угольной пыли и катализаторы для снижения выпуска таких частиц. Несмотря на это, некоторый выброс этих частиц все же возможен.
Другие решения описаны, например, в документе US 6511258. В документе US 6511258 описан способ управления количеством ионизированных газов и/или частиц во взвешенном состоянии в воздухе над дорогами, улицами, в открытом пространстве и т.п. Его осуществляют путем установления электрического поля между верхним слоем дорожного полотна, проезжей части улицы, открытого пространства и т.п. и ионизированными газами и/или частицами. Управляя электрическим полем, можно управлять количеством ионизированных газов и/или частиц, которые притягиваются или отталкиваются. Управление электрическим полем устанавливают, делая, по меньшей мере, верхний слой поверхности, о которой идет речь, электропроводным и соединяя его с «землей» или с одним полюсом генератора электрического напряжения. Чтобы сообщить поверхности электрический заряд, применяют сетку из проводящего металла или пьезокерамического материала, находящуюся под верхним слоем и в контакте с «землей» или генератором отрицательного напряжения. Электрически заряженный верхний слой также может состоять из покрытия, которое уложено поверх всей поверхности или ее частей, например, в виде разметки проезжей части дороги и т.п. Это решение, предусматриваемое документом US 6511258, представляет собой довольно сложное решение, недостаток которого заключается в том, что на поверхности улавливаются только положительно заряженные частицы.
В документе US 6106592 описаны процесс очистки газа и установка для удаления аэрозолей твердых частиц и жидкости, вовлеченных в поток газа. Газ, подлежащий обработке, пропускают сквозь увлажненные, электростатически заряженные фильтрующие среды. Полярность электростатического заряда на фильтрующих средах выбирают так, чтобы интенсифицировать удаление уловленных твердых частиц из фильтрующих сред. Установка легко адаптируется к конфигурации модульной газоочистной системы, в которой можно параллельно эксплуатировать различные количества установок для обеспечения газоочистной системы с любой желаемой пропускной способностью по потоку газа.
В документе EP 0808660 описан пылесборник, который может собирать пыль, в частности - мелкодисперсную пыль (субмикронные частицы). Пылесборник, который удаляет пыль и/или капли влаги, содержащиеся в газе, содержит зарядное средство для зарядки пыли и/или капель влаги, содержащихся в газе, распылительное средство для распыления заряженной пыли или заряженных капель влаги, либо распыления диэлектрического материала на заряженную пыль или заряженные капли влаги, средство, формирующее электрическое поле, для формирования электрического поля, позволяющего подвергнуть диэлектрический материал поляризации диэлектрика, и собирающее средство для сбора задержанного диэлектрического материала, который задержал, по меньшей мере, либо заряженную пыль, либо заряженные капли влаги. Применяют поле напряженностью 500 кВ/м.
В документе W0 2007100254 описан способ удаления угольной пыли, мелкодисперсной пыли и частиц выхлопных газов из загрязненного воздуха, заключающийся в том, что: снабжают устройство для улавливания частиц заряженной поверхностью, причем устройство для улавливания частиц выполнено с возможностью создания статического электрического поля, при этом напряженность электрического поля составляет, по меньшей мере, 0,2 кВ/м. В упомянутом изобретении также предложено устройство для улавливания частиц, содержащее поверхность, которую можно заряжать, и дополнительно содержащее генератор, выполненный с возможностью сообщения заряда поверхности, которую можно заряжать, и создания статического электрического поля напряженностью, по меньшей мере, 0,2 кВ/м, при этом устройство для улавливания частиц является частью объекта, представляющего собой уличное оборудование, или встроено в него.
Краткое изложение существа изобретения
Существует потребность в надлежащим образом работающих и эффективных системах, которые могут удалять, например, мелкодисперсную пыль и/или микроорганизмы из газа, в частности, из воздуха. Известные системы, такие, как описанные выше, не могут работать достаточно хорошо и/или не могут быть оптимизированы и/или не могут быть упрощены. Поэтому в одном аспекте изобретения предложены альтернативная газоочистная система и способ очистки воздуха, в частности, для сельскохозяйственных приложений, которые предпочтительно позволят также, по меньшей мере - частично, устранить один или несколько вышеописанных недостатков.
И поэтому в первом аспекте изобретения предложена газоочистная система (именуемая далее «системой» или «установкой»), содержащая систему для создания коронных разрядов, причем система для создания коронных разрядов содержит (a) проводящую полосу («первый электрод») с продольным краем, содержащим зубчатые структуры, при этом зубчатые структуры (продольные края) имеют вершины зубьев с кратчайшими расстояниями (между вершинами зубьев), выбранными, в частности, из диапазона 0,5-1000 мм, в частности, выбранными из диапазона 2-200 мм, и (b) противоэлектрод («второй электрод»). Газоочистная система может дополнительно содержать (c) генератор напряжения, конфигурация которого обеспечивает приложение напряжения постоянного тока, предпочтительно составляющего, по меньшей мере, 5 кВ, в частности, по меньшей мере, 10 кВ, к проводящей полосе. В частности, конфигурация генератора напряжения обеспечивает создание коронных разрядов у зубчатых структур.
В конкретном воплощении, в изобретении предложено самоходное транспортное средство, содержащее газоочистную систему, конфигурация которой обеспечивает очистку выхлопного газа самоходного транспортного средства, причем газоочистная система содержит систему для создания коронных разрядов, при этом система для создания коронных разрядов содержит (a) проводящую полосу (первый электрод) с продольными краями, причем один или несколько продольных краев (т.е., один продольный край или оба продольных края) содержат зубчатые структуры, при этом зубчатые структуры на одном или нескольких продольных краях имеют вершины зубьев с кратчайшими расстояниями (в частности, вдоль соответствующего продольного края), в частности, выбранными из диапазона 2-200 мм, (b) противоэлектрод (второй электрод) и (c) генератор напряжения, конфигурация которого обеспечивает приложение напряжения постоянного тока, в частности, по меньшей мере, 10 кВ к проводящей полосе.
В одном воплощении, конфигурация газоочистной системы, в частности, обеспечивает приложение разности напряжений, по меньшей мере, 10 кВ между первым электродом и вторым электродом, причем конфигурация первого электрода (проводящей полосы) такова, что он является положительным электродом, а второй электрод, в частности, заземлен (замкнут на «землю»).
В частности, вышеупомянутое самоходное транспортное средство представляет собой машину для подметания улиц, содержащую газоочистную систему, конфигурация которой обеспечивает очистку выхлопного газа вакуумной системы машины для подметания улиц (а по выбору или в качестве альтернативы - (также) выхлопного газа двигателя, конфигурация которого обеспечивает приведение самоходного транспортного средства в движение). В частности, вакуумная система может быть выполнена как наружный вакуумный мусоросборник, такой, как известные в данной области техники.
Вместе с тем, упомянутое определение распространяется и на другие самоходные транспортные средства (см. ниже). В дополнительном воплощении, самоходное транспортное средство (или, конкретнее, газоочистная система) содержит множество упомянутых проводящих полос, а также содержит газовый канал, содержащий упомянутое множество проводящих полос и упомянутый противоэлектрод, причем проводящие полосы расположены в зигзагообразной структуре, и при этом конфигурация самоходного транспортного средства обеспечивает протекание выхлопного газа по газовому каналу для очистки упомянутого выхлопного газа.
Проводящая полоса используется как электрод (также именуемый в данном описании «первым электродом»), к которому приложен потенциал, напряжение которого предпочтительно составляет, по меньшей мере, 10 кВ (т.е., при эксплуатации, этот электрод приобретает положительный заряд посредством напряжения, составляющего, например, по меньшей мере, 10 кВ). Очевидно, что при такой конфигурации, газ, содержащий частицы, между проводящей полосой и противоэлектродом, или даже на некотором расстоянии от проводящей полосы и противоэлектрода, а не между этими электродами, скажем - над совокупностью проводящей полосы и противоэлектрода, можно очистить от частиц. Кроме того, неожиданно обнаруживается, что получаются существенно лучшие результаты, чем при использовании проводов в качестве электродов, и/или появляется возможность достичь меньшего потребления мощности. Также неожиданно обнаруживается, что с помощью данного изобретения увеличивается свобода выбора размеров по сравнению с чистыми иглами, причем эта свобода выбора размеров может оказаться актуальной в случае применения системы для создания коронных разрядов внутри канала. Не только результаты очистки становятся лучше, но и энергопотребление становится ниже.
Изобретение основано на том принципе, что электрод создает (электроды создают) нечто вроде «электрического ветра» и обуславливает накапливание в частицах, находящихся в воздухе, электрического заряда, который будет направляться «электрическим ветром» благодаря электрическому полю между проводящей полосой (первый электродом) и противоэлектродом (вторым электродом). Заряженные частицы можно посылать в направлении второго электрода и осаждать (на втором электроде или противоэлектроде). Следовательно, можно очищать газ, такой как воздух.
В данной области техники известен термин «коронный разряд». Возникновение короны представляет собой процесс, посредством которого ток, возможно - длительный, идет от электрода с высоким потенциалом в нейтральной текучей среде, обычно - в воздухе, за счет ионизации этой текучей среды таким образом, что вокруг электрода возникает плазма. Образующиеся ионы, в конце концов, пропускают заряд в близлежащие зоны более низкого потенциала или рекомбинируют, образуя молекулы нейтрального газа. Когда градиент потенциала в некоторой точке в текучей среде оказывается достаточно большим, текучая среда в этой точке ионизируется и становится проводящей. Если заряженный объект имеет острую точку, воздух вокруг этой точки будет иметь гораздо больший градиент, чем где-либо еще. Воздух (или другой газ) около электрода может стать ионизированным (частично ионизированным), а более удаленные области - нет. Когда воздух около упомянутой точки становится проводящим, это имеет эффект увеличения истинного размера проводника. Поскольку новая проводящая область является менее острой (или криволинейной), ионизация может не пройти мимо этой локальной области. Снаружи этой области ионизации и проводимости, заряженные частицы медленно находят свой путь к противоположно заряженному объекту и нейтрализуются. Если геометрия и градиент таковы, что ионизированная область продолжает расти, несмотря на остановку частиц на определенном радиусе, оказывается возможным образование полностью проводящего пути, что приводит к мгновенной искре или непрерывной дуге.
Электрические заряды на проводниках остаются целиком на их внешней поверхности (см. клетку Фарадея) и склонны концентрироваться больше вокруг острых точек и краев, чем на плоских поверхностях. Это означает, что электрическое поле, создаваемое разрядами в проводящей точке кривой, значительно сильнее, чем поле, создаваемое тем же разрядом, остающимся на большой гладкой сферической проводящей оболочке. Когда эта напряженность электрического поля увеличивается настолько, что обеспечивается градиент, известный как соответствующий напряжению возникновения коронного разряда (НВКР), это приводит к ионизации воздуха вокруг острия, и в темноте на проводящем острие можно увидеть маленькую слабую фиолетовую струю плазмы. Ионизация молекул воздуха, расположенных поблизости, приводит к образованию молекул ионизированного воздуха, имеющих такую же полярность, как заряженное острие. После этого, острие отталкивает облако одноименно заряженных ионов, и это облако ионов сразу же расширяется благодаря отталкиванию между самими ионами. Это отталкивание ионов создает «электрический ветер», который исходит от острия. После инициирования «электрического ветра» коронным разрядом, возможна также автоматическая зарядка частиц или молекул, существующих в воздухе, таким же образом. При бомбардировке молекул и твердых частиц, имеющих размер 10 нанометров или более, электронами, эти молекулы и твердые частица, описываемые как переносимые по воздуху, будут заряжаться благодаря бомбардировке электронами и высвобождать электроны, становясь положительными и усиливающими «электрический ветер» таким же образом, как описано в случае, возникающем при вкладе коронного разряда в создание «электрического ветра».
Проводящая полоса содержит электропроводный материал, такой как железо, алюминий, медь, титан или сталь. Можно также применять благородный металл, такой, как рутений, родий, палладий, серебро, осмий, иридий, платина или золото. Помимо этого, можно было бы также применить сплав одного или нескольких вышеупомянутых металлов. В частности, можно применять нержавеющую сталь.
Проводящая полоса представляет собой, в частности, удлиненный электрод, и поэтому ее можно также именовать «удлиненным электродом» или «удлиненным первым электродом». Полоса имеет особые конструктивные элементы (характеризующиеся острой формой) на продольном краю или - в частности - на обоих продольных краях. Такие конструктивные элементы могут быть получены посредством лазерной резки, резки потоком (струей воды), точения, полирования, пробивки, вырубки, и т.д.
Полоса обычно будет иметь два поперечных конца (также именуемые здесь «головой» и «хвостом»), два продольных края и две продольных грани. Расстояние между поперечными концами ограничивает длину полосы; расстояние между двумя продольными краями ограничивает высоту полосы, а расстояние между двумя продольными гранями ограничивает ширину полосы. В общем случае, длина больше ширины и высоты, например, по меньшей мере, в 10 раз. Кроме того, высота в общем случае (т.е., без зубчатых структур) больше ширины. В одном воплощении, проводящая полоса имеет толщину в диапазоне 0,1-10 мм, в частности в диапазоне 0,1-5 мм, таком, как 0,2-2 мм. Таким образом, полоса в общем случае имеет два продольных края, по меньшей мере, один из которых содержит упоминаемые здесь зубчатые структуры. Как указано в других местах описания, в одном воплощении оба продольных края могут содержать упоминаемые здесь зубчатые структуры.
В частности, отношение высоты к длине (полосы) составляет, в частности, <1, да и отношение ширины к длине (полосы) составляет, в частности, <1. Помимо этого, отношение высоты к ширине предпочтительно составляет <1. В конкретном воплощении, эти отношения таковы, что независимо друг от друга отношение высоты к длине составляет <0,1, отношение ширины к длине составляет <0,1 и отношение высоты к ширине составляет <0,5, например, находятся в диапазонах 0,001-0,1 и 0,001-0,5, соответственно. Поэтому каждое из отношения высоты к длине и отношения ширины к длине независимо может составлять <0,1, например, находиться в диапазоне 0,001-0,1, а отношение высоты к ширине (независимо от других величин) может составлять, например <0,5, например, находиться в диапазоне 0,001-0,5.
В частности, высота проводящей полосы находится в диапазоне 1-500 мм, в частности, 2-50 мм (т.е., без зубчатых структур). Кроме того, длина полосы может находиться, например, в диапазоне от 10 мм до 50 м или даже быть большей. В общем случае, полоса будет иметь длину в диапазоне от 10 см до 5 м. В случае применения множества полос, в одном воплощении возможно также применение полос разной длины, скажем, применение подмножества более коротких полос и подмножества более длинных полос. Например, можно применять (см. также нижеследующий текст и примеры) в продольном канале две продольно расположенные полосы и две поперечно расположенные полосы (все - в конфигурации «голова - хвост»).
Термин «проводящая полоса» в одном воплощении также может относиться к множеству проводящих полос. В одном воплощении, проводящие полосы (отдельные проводящие полосы множества) могут быть расположены параллельно. Как будет очевидно для специалиста в данной области техники, слово «параллельные» может относиться, в частности, к расположению, при котором продольные грани двух или более проводящих полос (множества проводящих полос) расположены параллельно друг другу. Наименьшее взаимное расстояние между двумя параллельно расположенными проводящими полосами предпочтительно составляет, по меньшей мере, 100 мм, в частности, по меньшей мере, 200 мм, предпочтительнее - по меньшей мере, 300 мм, еще предпочтительнее - по меньшей мере, 400 мм, скажем, по меньшей мере, 500 мм. В одном воплощении, эти расстояния не превышают 200 см, скажем, не превышают 150 см. Такие расстояния также применимы к проводящим полосам, которые электрически не соединены друг с другом и которые не имеют параллельной конфигурации. Вместе с тем, в другом воплощении применяется множество проводящих полос, в котором две или более проводящих полос расположены в непараллельной конфигурации, такой, как конфигурация «голова - хвост», такой, как с поперечным концом одной проводящей полосы, соседствующим с поперечным концом другой проводящей полосы. В частности, проводящие полосы в такой конфигурации могут находиться в электропроводном контакте. Например, множество проводящих полос могут быть скомпонованы в структуре типа ленты или зигзагообразной структуре. Соседние полосы могут находиться в физическом контакте друг с другом, в частности, поперечный конец («головной» или «хвостовой») может находиться в физическом контакте с другой полосой, в частности, с поперечным концом такой полосы («хвостовым» или «головным»). Таким образом, проводящие полосы могут образовывать одиночный проводник, по которому можно пропускать требуемый электрический ток. Поэтому такая конфигурация может включать в себя конфигурацию «голова - хвост», такую, как зигзагообразная конфигурация. Непараллельная конфигурация полос может приводить к созданию более протяженного электрического поля.
В одном приложении, можно также - по выбору - применять комбинацию таких воплощений. Например, можно применять и параллельно расположенные полосы, и зигзагообразно расположенные полосы. По выбору, (удлиненный) газовый канал может содержать в одной части параллельно расположенные полосы, а в другой части - непараллельную конфигурацию полос, подобную зигзагообразной или лентообразной структуре. По такому каналу можно подавать газ, содержащий частицы, которые надо удалить.
Как указано выше, полоса может иметь прямоугольное поперечное сечение. В альтернативных воплощениях, проводящая полоса имеет поперечное сечение, которое является квадратным, или поперечное сечение, выбранное из группы, состоящей из треугольного, шестиугольного и т.д., а по выбору - многоугольного (отличающегося от уже указанных прямоугольного, квадратного, треугольного и шестиугольного) сечения. В еще одном дополнительном воплощении, выбирают проводник, который можно считать не подобным полосе, такой, как проводник, имеющий круглое поперечное сечение.
Поэтому в еще одном дополнительном аспекте изобретения предложена газоочистная система (также именуемая здесь «системой» или «установкой»), содержащая систему для создания коронных разрядов, причем система для создания коронных разрядов содержит (a) (удлиненный) первый электрод (такой, как проводящая полоса) с зубчатыми структурами, при этом зубчатые структуры имеют вершины зубьев с кратчайшими расстояниями (между вершинами зубьев), выбранными, в частности, из диапазона 0,5-1000 мм, в частности, выбранными из диапазона 2-200 мм, и (b) противоэлектрод («второй электрод»). Газоочистная система может дополнительно содержать (c) генератор напряжения, конфигурация которого обеспечивает приложение напряжения постоянного тока, предпочтительно составляющего, по меньшей мере, 5 кВ, в частности, по меньшей мере, 10 кВ, к проводящей полосе.
(Удлиненный) первый электрод используется как электрод, к которому приложен потенциал, напряжение которого предпочтительно составляет, по меньшей мере, 10 кВ (т.е., при эксплуатации, этот электрод приобретает положительный заряд посредством напряжения, составляющего, например, по меньшей мере, 10 кВ). Очевидно, что при такой конфигурации газ, содержащий частицы, между (удлиненным) первым электродом и противоэлектродом, или даже на некотором расстоянии от (удлиненного) первого электрода и противоэлектрода, а не между этими электродами, скажем, над совокупностью (удлиненного) первого электрода и противоэлектрода, можно очистить от частиц. Кроме того, неожиданно обнаруживается, что получаются существенно лучшие результаты, чем при использовании проводов в качестве электродов, и/или появляется возможность достичь меньшего потребления мощности. Также неожиданно обнаруживается, что с помощью данного изобретения увеличивается свобода выбора размеров по сравнению с чистыми иглами, причем эта свобода выбора размеров может оказаться актуальной в случае применения системы для создания коронных разрядов внутри канала. Не только результаты очистки становятся лучше, но и энергопотребление становится ниже.
Изобретение конкретно поясняется здесь применительно к проводящей полосе в качестве (удлиненного) первого электрода. Однако в других аспектах изобретения, (удлиненный) первый электрод представляет собой (удлиненный) электрод, имеющий поперечное сечение, которое выбрано из группы, состоящей из треугольного, шестиугольного, многоугольного (отличающегося от уже указанных прямоугольного, квадратного, треугольного и шестиугольного), круглого, овального сечения. В еще одном дополнительном аспекте, поперечное сечение предусматривает поперечное искривление (т.е., искривление, перпендикулярное продольной оси (удлиненного) первого электрода) такого поперечного сечения, как упомянутые выше. Во множестве положений вдоль такого (удлиненного) первого электрода (т.е., на продольном краю), присутствуют зубчатые структуры, наложенные на вышеуказанное поперечное сечение. Поэтому охарактеризованное здесь поперечное сечение можно рассматривать как базовое или основное поперечное сечение первого (удлиненного) электрода без учета зубчатых структур.
В частности, предпочтительными поперечными сечениями являются треугольное, квадратное, прямоугольное, круглое или овальное. Вместе с тем, как указано выше, изобретение конкретно поясняется применительно к проводящей полосе в качестве (удлиненного) первого электрода.
Зубчатые структуры представляют собой своего рода иглы или другие «острые» структуры, которые присутствуют на одном или - по выбору - на обоих продольных краях. По выбору, помимо зубчатых структур на одном или обоих продольных краях, зубчатые структуры также могут присутствовать на одной или нескольких продольных гранях. На протяжении большей части нижеследующего описания, в рамках рассмотрения предполагается, что либо зубчатые структуры присутствуют на одном из продольных краев, либо зубчатые структуры присутствуют на обоих продольных краях (а значит, на других гранях зубчатых структур нет).
Зубчатая структура может иметь форму иглы, четырехгранника, пирамиды с квадратным основанием, пятиугольной пирамиды, пирамиды, имеющей больше граней, чем пятиугольная пирамида, пирамиды с основанием в форме звезды, клинообразную форму (подобную треугольной призме), форму конуса и т.д. Клинообразная форма может иметь гребень, параллельный продольному направлению, или перпендикулярный, или проходящий под любым углом к продольному направлению (полосы). Следовательно, зубчатые структуры можно рассматривать как выступы или как продолжение на продольном краю. Зубчатые структуры используются для создания коронных разрядов (когда система очистки находится в эксплуатации). В одном воплощении, полоса содержит множество зубчатых структур разных типов. Зубчатые структуры также можно рассматривать как продленные части или шипы на проводящей полосе. Отметим, что проводящая полоса и зубчатые структуры, в частности, представляют собой единый узел или объект, т.е. образуют нераздельную часть (из одного и того же материала).
В одном воплощении, зубчатые структуры имеют высоты зубчатых структур, ограниченные разностью по высоте между вершинами и впадинами зубьев между соседними зубчатыми структурами, выбранной из диапазона 0,5-500 мм, предпочтительно - находящейся в диапазоне 0,5-200 мм, таком, как 1-200 мм, скажем, например 0,5-50 мм.
В одном воплощении, зубчатые структуры имеют отношение между кратчайшими расстояниями и высотой зубчатых структур, выбранное из диапазона 0,5-1000, в частности, 1-500, скажем, 2-200 мм, конкретнее - 1,5-20, например, 2-5 (т.е., высота зубчатых структур в общем случае меньше, чем промежуток между соседними вершинами зубьев).
В качестве альтернативы термину «кратчайшее расстояние», можно было бы употребить термин «промежуток» или «интервал» или «период». Кратчайшее расстояние между соседними зубчатыми структурами, т.е., между соседними вершинами зубьев, находится, в частности, в диапазоне 0,5-1000 мм, таком, как, 1-500 мм, конкретнее, 2-200 мм, например, 5-100 мм. Поэтому, ближайшие друг к другу - соседствующие - зубчатые структуры имеют (кратчайшие) расстояния вершин зубьев в диапазоне 0,5-1000 мм, такие, как 1-500 мм, и т.д. Отметим, что в случае полосы с зубчатыми структурами на обоих продольных краях (или даже на гранях), «кратчайшее расстояние между вершинами зубьев» относится к кратчайшим расстояниям между вершинами зубьев на одном и том же продольном краю (или одной и той же грани, если этот термин применим).
2
2
2
2
2
2
2
В частности, зубчатые структуры являются острыми структурами. В одном воплощении, каждая зубчатая структура имеет площади поперечного сечения в пределах межвершинного расстояния в диапазоне 0-0,5 мм от вершины зуба в диапазоне 10 мм или менее, в частности, в диапазоне 2 мм и менее, скажем, 0,5 мм и менее. Это подразумевает, что, начиная от вершины зуба в направлении полосы, на расстоянии, по меньшей мере, 0,5 мм площадь поперечного сечения в каждом поперечном сечении составляет 0,5 мм или менее. В одном воплощении, эта относительно узкая площадь поперечного сечения (10 мм или менее, в частности, в диапазоне 2 мм и менее, скажем 0,5 мм и менее) может находиться даже вне пределов межвершинного расстояния 0,5 мм, например, в пределах между, по меньшей мере, 0,5 мм и до 50-100 % высоты (измеренной от вершины) зубчатой структуры. Например, когда зубчатая структура имеет высоту 10 мм, она имеет такое узкое поперечное сечение на протяжении 0-7,5 мм от вершины (т.е., протяжении 75% высоты зуба, измеренной от вершины). В одном воплощении, эта площадь поперечного сечения присутствует на протяжении менее чем 0,1 мм (в частности, на протяжении 50 % высоты зуба, измеренной от вершины), а высота зуба составляет 0,5-5 мм. Следовательно, в одном воплощении, в пределах упомянутого межвершинного расстояния (по меньшей мере, 5 мм), измеренного от вершины зуба, зубчатая структура может (зубчатые структуры могут) иметь указанную (предпочтительную) площадь поперечного сечения (указанные (предпочтительные) площади поперечного сечения).
Как указано выше, зубчатые структуры являются предпочтительно (относительно) острыми. В частности, зубчатые структуры имеют угол (θ) между касательными, а именно, между касательными к вершине зуба в пределах межвершинного расстояния в диапазоне 0-0,5 мм от вершины зуба, находящийся в диапазоне от значения, большего, чем 0°, и до значения, равного 135° или меньшего (фактически, в этом случае угол можно также считать тупым), в частности, в диапазоне от значения, большего, чем 0° и до значения, равного 90° или меньшего, конкретнее - в диапазоне от значения, большего, чем 0° и до значения, равного 35° или меньшего. Следовательно, в одном воплощении в пределах упомянутого межвершинного расстояния, измеренного от вершины зуба, зубчатая структура может (зубчатые структуры могут) иметь указанный (предпочтительный) угол (указанные (предпочтительные) углы) между касательными.
В общем случае, чем острее структура, тем проще создание коронного разряда. В конкретном воплощении, вышеуказанный угол (вышеуказанные углы) между касательными может (могут) находиться даже за пределами межвершинного расстояния 0,5 мм, например, в пределах диапазона от, по меньшей мере, 0,5 мм и до 50-100% высоты (измеренной от вершины) зубчатой структуры. Например, когда зубчатая структура имеет высоту 10 мм, эта зубчатая структура на протяжении 0-7,5 мм от вершины (т.е., на протяжении 75% высоты зуба, измеренной от вершины) имеет такой угол (такие углы) между касательными. В одном воплощении, угол (углы) между касательными составляет (составляют) 45° или менее (в частности, на протяжении 50% высоты зуба, измеренной от вершины), в частности, составляет (составляют) 35° или менее (в частности, на протяжении 50% высоты зуба, измеренной от вершины), а высота зуба составляет 0,5-5 мм.
В одном воплощении, зубчатые структуры одного из краев (удлиненного) первого электрода направлены к противоэлектроду. В случае применения более чем одного противоэлектрода, или в случае противоэлектрода, конфигурация которого обеспечивает обход, по меньшей мере - частично, проводящей полосы, и в случае, когда более одного (удлиненного) края (или одной грани) ((удлиненного) первого электрода) содержат зубчатые структуры, зубчатые структуры более чем одного из (удлиненных) краев могут быт направлены к противоэлектроду (противоэлектродам).
Комбинация проводящей полосы и противоэлектрода здесь также именуется «электродами». Противоэлектрод выполнен из электропроводного материала. Возможно применение таких же материалов, как упоминавшиеся выше, таких, как нержавеющая сталь. Противоэлектрод может содержать проводящую пластину, такую, как пластина из нержавеющей стали. В другом воплощении, противоэлектрод содержит проводящую проволочную сетку, такую, как двумерная проволочная сетка или трехмерная проволочная сетка.
Вместе с тем, проводящая пластина (как воплощение противоэлектрода) также может быть замкнутой пластиной. Как будет очевидно, эта пластина обладает свойствами электропроводности, которые могут быть обусловлены тем, что пластина состоит из электропроводного материала или содержит, например, электропроводную поверхность. Как указано выше, этот противоэлектрод, в частности, такая пластина, может быть плоским или криволинейным (плоской или криволинейной). В одном воплощении, электрод может принимать форму электропроводного пояска; вместе с тем, он также может быть неподвижной пластиной, а первый электрод при этом может располагаться в ее окрестности, в частности, может иметь конфигурацию, обеспечивающую параллельность пластине (плоскости пластины). Следовательно, пластину также можно именовать электропроводной пластиной.
В еще одном воплощении, которое можно сочетать с ранее упомянутыми воплощениями, противоэлектрод содержит одну или несколько извилин. Следовательно, в конкретном воплощении, противоэлектрод содержит вогнутую часть, такую, как вогнутая пластина. Например, противоэлектрод может содержать (вогнутую) проводящую пластину, имеющую, по существу, такую же длину, как первый электрод или полоса.
В одном воплощении, противоэлектрод может быть встроен в уличное оборудование, см. также описание ниже.
В частности, противоэлектрод заземлен. В альтернативном варианте, противоэлектрод имеет полярность, знак которой противоположен знаку полярности первого электрода (во время работы газоочистной системы). Очевидно, что создается электрическое поле, которое может привести частицы к противоэлектроду, в частности, когда проводящая полоса (первый электрод) имеет конфигурацию положительного электрода (во время использования). Поэтому генератор напряжения можно выполнить с возможностью создания положительного заряда на проводящей полосе (во время использования). В еще одном дополнительном воплощении, противоэлектрод заземлен (замкнут на «землю»). В частности, когда проводящая полоса имеет конфигурацию положительного электрода, генератор напряжения можно выполнить, в частности, с возможностью создания положительного заряда на проводящей полосе (во время работы газоочистной системы) и заземлить противоэлектрод (и поэтому генератор напряжения также выполнен с возможностью создания в нем указываемого напряжения между электродами). Поэтому, в частности, генератор напряжения выполнен с возможностью создания в нем указываемого напряжения между первым электродом и вторым электродом, т.е. конкретно между проводящей полосой (с зубчатыми структурами) и противоэлектродом, при этом первая предпочтительно заряжена положительно (во время использования), а последний предпочтительно замкнут на «землю» (заземлен).
Вместе с тем, противоэлектрод - по выбору - может быть заряжен отрицательно. Следовательно, в одном воплощении, генератор напряжения может быть выполнен, в частности, с возможностью создания положительного заряда на проводящей полосе и отрицательного заряда на противоэлектроде (а значит - и указываемого напряжения между электродами).
В альтернативном воплощении, проводящая полоса заряжена отрицательно, а противоэлектрод заземлен или заряжен положительно. Следовательно, в одном воплощении, генератор напряжения может быть выполнен, в частности, с возможностью создания отрицательного заряда на проводящей полосе и положительного заряда на противоэлектроде (а значит - и указываемого напряжения между электродами).
В предпочтительном варианте, проводящая полоса заряжена положительно, а противоэлектрод заземлен или заряжен отрицательно (во время использования). Предпочтительно прикладывается статическое электрическое поле (см. также описание ниже). Поэтому конфигурация противоэлектрода в предпочтительном воплощении обеспечивает заземление во время использования, а конфигурация противоэлектрода в другом воплощении - его отрицательный заряд во время использования.
Генератор напряжения может быть генератором напряжения, пригодным для генерирования напряжения постоянного тока. По выбору, на напряжение постоянного тока можно накладывать сигнал переменного тока, лишь бы (во время использования установки) знак сигнала не менялся. Конфигурация генератора напряжения может обеспечивать, в частности, приложение (во время использования установки) напряжения постоянного тока, по меньшей мере, 10 кВ к проводящей полосе, предпочтительнее - напряжения постоянного тока, по меньшей мере, 20 кВ и - по выбору - наложение сигнала переменного тока на напряжение постоянного тока. Следовательно, способ согласно изобретению предусматривает приложение напряжения постоянного тока, по меньшей мере, 10 кВ, предпочтительно - по меньшей мере, 20 кВ, к проводящей полосе. В частности, прикладываемое напряжение может не превышать 50 кВ, например, не превышать 40 кВ, в частности, не превышать 30 кВ (т.е., имеется в виду напряжение, в частности, между проводящей полосой и противоэлектродом, причем проводящая полоса имеет указываемое напряжение относительно противоэлектрода).
По выбору, (как указано выше) к проводящей полосе прикладывается отрицательное напряжение. В таких случаях, указываемые напряжения являются одинаковыми, но имеющими противоположный знак. В таких случаях, противоэлектрод также может быть заземлен. По выбору, противоэлектрод заряжен положительно, см. также описание ниже. Следовательно, в таких воплощениях конфигурация генератора напряжения фактически может обеспечивать приложение напряжения постоянного тока, по меньшей мере, -5 кВ (т.е., приложение отрицательных потенциалов -5 кВ и более), в частности, по меньшей мере, -10 кВ (т.е., отрицательных потенциалов -10 кВ и более), к проводящей полосе.
Поэтому, в одном воплощении, во время использования между проводящей полосой и противоэлектродом прикладывается разность напряжений, предпочтительно составляющая, по меньшей мере, 10 кВ, такая, как 10-50 кВ, в частности, 10-40 кВ, например, 10-30 кВ, скажем, по меньшей мере, 12 кВ, при этом в одном воплощении проводящая полоса имеет большее напряжение, чем противоэлектрод. Например, к проводящей полосе может быть приложено напряжение 10 кВ, а противоэлектрод при этом заземлен (замкнут на «землю»).
Как указано выше, противоэлектрод предпочтительно заземлен, хотя в одном воплощении этот противоэлектрод во время использования также может быть заряжен отрицательно. Поэтому в одном воплощении генератор напряжения может иметь конфигурацию, обеспечивающую приложение (во время использования) положительного заряда к проводящей полосе и - по выбору - отрицательного заряда к противоэлектроду или заземление противоэлектрода. Поэтому в одном воплощении проводящая полоса может иметь конфигурацию положительного электрода (во время использования), а противоэлектрод может быть заземлен.
Также возможна конфигурация генератора напряжения, обеспечивающая подачу электрического тока, по меньшей мере, 5 мкA, такого как, по меньшей мере, 8 мкA, конкретнее - по меньшей мере, 10 мкA, на метр проводящей полосы. При меньших токах, разряд может быть и не создан или может оказаться недостаточно эффективным. Поэтому способ согласно изобретению может дополнительно предусматривать подачу электрического тока, по меньшей мере, 5 мкA, такого, как, по меньшей мере, 8 мкA, конкретнее - по меньшей мере, 10 мкA, на метр проводящей полосы 310, Кроме того, конфигурация газоочистной системы, точнее - системы для создания коронных разрядов, может обеспечивать генерирование тока между проводящей полосой и противоэлектродом, составляющего, по меньшей мере, 0,1 мкA, конкретнее - по меньшей мере, 0,2 мкA, на каждую зубчатую структуру. Поэтому, в предположении полосы с 10 зубчатыми структурами, ток, генерируемый между проводящей полосой и противоэлектродом, может составлять, например 1 мкA.
Конфигурация системы для создания коронных разрядов предпочтительно может обеспечивать генерирование тока не более 1 A, в частности, не более 50 мA, такого, как не более 10 мA, в частности, не более 5 мA, например, максимум 500 мA на каждую проводящую полосу. В еще одном дополнительном воплощении, конфигурация системы для создания коронных разрядов может обеспечивать генерирование между проводящей полосой и противоэлектродом тока, составляющего, в частности, не более 100 мкA на каждую зубчатую структуру, такого, как не более 40 мкA на каждую зубчатую структуру, между проводящей полосой и противоэлектродом.
Благодаря приложению положительного (или отрицательного) напряжения к проводящей полосе (во время использования системы), между проводящей полосой и проводящим противоэлектродом создается электрическое поле. Поэтому система для создания коронных разрядов, в частности, выполнена с возможностью создания электрического поля между проводящей полосой (первым электродом) и противоэлектродом. В частности, напряженность электрического поля находится в диапазоне примерно 0,1-100 кВ/м. В конкретном воплощении, напряженность электрического поля находится в диапазоне примерно 0,5-100 кВ/м, конкретнее - в диапазоне примерно 2-100 кВ/м, еще конкретнее - в диапазоне примерно 4-100 кВ/м. В частности, напряженность электрического поля может составлять менее чем примерно 50 кВ/м, конкретнее - менее 20 кВ/м. Электрическое поле прикладывается между первым электродом, в частности, являющимся положительным электродом, выполненным с возможностью создания коронного разряда, и вторым электродом, в частности, являющимся заземленным электродом.
В одном воплощении, зубчатые структуры обращены в направлении противоэлектрода, т.е., конфигурация проводящей полосы и противоэлектрода такова, что зубчатые структуры обращены в направлении противоэлектрода. Однако в еще одном воплощении, зубчатые структуры могут быть направлены в другом направлении. Выбор такой конфигурации может оказаться желательным в зависимости от размеров газоочистной системы и от условий течения газа.
Даже когда упомянутые структуры обращены в отличающемся направлении, создание электрического поля между проводящей полосой и противоэлектродом оказывается возможным. Поэтому в другом воплощении зубчатые структуры обращены в направлении от противоэлектрода, т.е., конфигурация проводящей полосы и противоэлектрода такова, что зубчатые структуры обращены в направлении от противоэлектрода. При использовании полосы с зубчатыми структурами, обращенными в различных направлениях, конфигурация всех этих зубчатых структур в одном воплощении может обеспечивать обращение в направлении, параллельном противоэлектроду (в предположении пластинчатого противоэлектрода), или - в одном воплощении - часть общего количества зубчатых структур могут быть обращены в направлении противоэлектрода, а часть общего количества зубчатых структур могут быть обращены в направлении от противоэлектрода. Однако возможны и другие конфигурации.
При условии, что противоэлектрод заземлен, этот противоэлектрод предпочтительно проходит (выполнен проходящим) от любой другой заземленной поверхности или проводящей поверхности (в окрестности проводящей полосы), предпочтительно - ближайшей к проводящей полосе. При условии, что противоэлектрод заряжен отрицательно или заземлен, а проводящая полоса заряжена положительно, противоэлектрод этот противоэлектрод предпочтительно проходит (выполнен проходящим) от любой другой заземленной поверхности или проводящей поверхности (в окрестности проводящей полосы), предпочтительно - ближайшей к проводящей полосе. При условии, что противоэлектрод заряжен положительно, а проводящая полоса заряжена отрицательно, этот противоэлектрод предпочтительно проходит (выполнен проходящим) от любой другой заземленной поверхности или проводящей поверхности (в окрестности проводящей полосы), предпочтительно - ближайшей к проводящей полосе. Как указано выше, противоэлектрод является электропроводным (как и проводящая полоса).
Термин «противоэлектрод» также может относиться к множеству противоэлектродов. Например, проводящая полоса может быть расположена между двумя или более противоэлектродами. Расстояние от проводящей полосы до соответствующих противоэлектродов может быть одним и тем же для каждого противоэлектрода, но по выбору может быть и отличающимся. В одном воплощении, проводящая полоса крепится к (одному или нескольким) изоляторам так, что при этом каждый изолятор, такой, как втулка, имеет участок утечки по поверхности, причем конфигурация этого участка утечки по поверхности предпочтительно обеспечивает длину участка утечки по поверхности, составляющую, по меньшей мере, 5 мм на каждый кВ напряжения постоянного тока, в частности, длину участка утечки по поверхности, составляющую, по меньшей мере, 10 мм на каждый кВ напряжения постоянного тока. Такой изолятор, например - втулка, может содержать одно или несколько отверстий, (предпочтительно - по существу) перпендикулярных продольной оси изолятора, такого, как втулка, конфигурация которых обеспечивает их расположение в одной или более имеющих меньший радиус частей изолятора, такого, как втулка. Таким образом, полость (полости) между двумя имеющими больший диаметр дисками изолятора, такого, как втулка, могут в большей степени подвергаться воздействию потока газа, тем самым предотвращая и/или снижая загрязнение внутри полости.
Как будет ясно специалисту в данной области техники, изолятор, такой, как втулка (изоляторы, такие, как втулки), можно использовать для расположения первого электрода (в частности, проводящей полосы) в электрической изоляции от электропроводной поверхности (за исключением одного или нескольких электродов, соединенных с генератором напряжения), такой, как, например, противоэлектрод. Здесь в качестве примера изоляторов зачастую используются втулки. Однако можно использовать и другие изоляторы.
Поэтому проводящая полоса (в качестве первого электрода) в одном воплощении удалена от противоэлектрода. В одном воплощении, проводящая полоса не находится в электропроводном соединении с противоэлектродом из-за ненулевого расстояния между ними. Например, это расстояние может быть создано путем такого расположения изоляторов, как между проводящей полосой и противоэлектродом (см. также описание выше). В одном воплощении, ближайшая электропроводная поверхность (не относящаяся к проводящей полосе) находится на ненулевом расстоянии от проводящей полосы. В одном воплощении, ближайшая электропроводная поверхность (не относящаяся к проводящей полосе), находится на ненулевом расстоянии от проводящей полосы, которое может быть создано путем такого расположения изоляторов, как между проводящей полосой и ближайшей электропроводной поверхностью.
По выбору, для транспортировки газа (содержащего угольную пыль или мелкодисперсную пыль или другие нежелательные частицы) через газоочистную систему можно применить газотранспортный узел. Поскольку газоочистная система не обязательно содержи газовый канал (см. ниже), фраза «транспортировка газа через газоочистную систему» и аналогичные фразы могут относиться также к «проведению газа через совокупность первого электрода и противоэлектрода или по ней». Поскольку противоэлектрод может быть, в частности, пластиной, газ можно пропускать через противоэлектрод на стороне (первой грани), где конфигурация предусматривает первый электрод. В одном воплощении, газотранспортный узел может быть двигателем, конфигурация которого обеспечивает подвод энергии и тем самым обеспечивает выхлопной газ. Этот выхлопной газ может быть выпускаемым из двигателя в потоке газа (содержащем упомянутый выхлопной газ). В одном воплощении, конфигурация газотранспортного узла может обеспечивать транспортировку выхлопного газа по газовому каналу, содержащему проводящую полосу (проводящие полосы) и противоэлектрод (противоэлектроды), при этом конфигурация газотранспортного узла обеспечивает транспортировку выхлопного газа со скоростью течения, в частности, в диапазоне 2,5-25 м/с. В одном воплощении, газотранспортный узел входит в состав вакуумной системы машины для подметания улиц. Такая вакуумная система может всасывать (с помощью газотранспортного узла) мусор с улицы (и тоже имеет выхлопной газ). Такая вакуумная система может выпускать выхлопной газ среди других разновидностей мелкодисперсной пыли.
В конкретном воплощении, газоочистная система содержит (удлиненный) газовый канал, причем этот (удлиненный) газовый канал содержит (в частности, заключает в себе) противоэлектрод и проводящую полосу, при этом газоочистная система дополнительно содержит газотранспортный узел, конфигурация которого обеспечивает транспортировку газа по (удлиненному) газовому каналу. Преимуществом такой системы также может быть, например, относительная легкость, с которой можно управлять течением газа и - по выбору - циркуляцией газа.
1
3
1
3
1
1
2
1
1
1
1
2
В конкретном воплощении, (удлиненный) газовый канал имеет первую грань, вторую грань, противоположную первой грани, и края, причем удлиненный газовый канал дополнительно имеет (предпочтительно) прямоугольное поперечное сечение, высоту (h) канала и продольную ось; при этом противоэлектрод внутри удлиненного газового канала имеет расстояние (d) противоэлектрода до первой грани, которое в одном воплощении подчиняется неравенству 0,5h<d<h; при этом проводящая полоса внутри удлиненного газового канала имеет первое расстояние (d) до первой грани и второе расстояние (d), измеренное от вершин зубьев до противоэлектрода, которое в одном воплощении подчиняется неравенству 0,5h<d<h, а в другом воплощении - неравенству d/d>1, при этом конфигурация проводящей полосы предпочтительно обеспечивает ее параллельность краям. Тот факт, что проводящая полоса может быть расположена параллельно краям, может свидетельствовать, в частности, о том, что плоскость проводящих полос параллельна краям. В одном воплощении, поперечное сечение (удлиненного газового канала) является квадратным. В еще одном воплощении, поперечное сечение (удлиненного газового канала) является прямоугольным, а не квадратным.
2
В конкретном воплощении, расстояния от проводящей полосы до каждого из таких элементов, как первая грань и края, больше, чем второе расстояние (d) от проводящей полосы до противоэлектрода. В частности, такая асимметричная конфигурация может обеспечивать преимущества изобретения, хотя в одном воплощении применимо и симметричное расположение.
1
3
1
3
1
1
2
1
1
1
1
2
2
1
2
1
1
Поэтому в одном воплощении изобретения предложена также газоочистная система, содержащая: (a) удлиненный газовый канал, имеющий первую грань, вторую грань, противоположную первой грани, и края, причем удлиненный газовый канал дополнительно имеет предпочтительно прямоугольное поперечное сечение, высоту (h) канала и продольную ось; (b) по выбору - газотранспортный узел, конфигурация которого обеспечивает транспортировку газа по удлиненному газовому каналу; (c) систему для создания коронных разрядов, содержащую: (c.i) противоэлектрод внутри удлиненного газового канала, имеющий расстояние (d) противоэлектрода до первой грани (предпочтительно подчиняющееся неравенству 0,5h<d<h; (c.ii) проводящую полосу внутри удлиненного газового канала, имеющую первое расстояние (d) до первой грани и второе расстояние (d) до противоэлектрода (предпочтительно подчиняющееся неравенству 0,5h<d<h и предпочтительно - неравенству d/d>1), при этом конфигурация проводящей полосы предпочтительно обеспечивает ее параллельность краям; при этом d<d и d<l, где l - расстояние между электродом коронного разряда и (ближайшим) краем; и (c.iii) по выбору - генератор напряжения, конфигурация которого обеспечивает приложение напряжения постоянного тока, предпочтительно составляющее, по меньшей мере, 10 кВ к проводящей полосе, и конфигурация которого обеспечивает, в частности приложение предпочтительно положительного заряда к проводящей полосе (во время использования системы).
3
1
3
1
1
1
1
1
1
В частности, однако, если смотреть от первой грани в направлении второй грани, противоэлектрод и проводящая полоса предпочтительно находятся вне первой половины газового канала, т.е., в общем случае они будут находиться в нижней половине удлиненного газового канала. Поэтому расстояние d противоэлектрода до первой грани предпочтительно подчиняется неравенству 0,5h<d<h, где h - высота удлиненного газового канала (т.е., расстояние между первой гранью и второй гранью). Аналогичным образом, первое расстояние d проводящей полосы до первой грани предпочтительно подчиняется неравенству 0,5h<d<h. Асимметричное расположение проводящей полосы (и противоэлектрода) может способствовать эффекту способа очистки, хотя в одном воплощении применимо и симметричное расположение.
1
2
2
1
2
Конечно, проводящая полоса и противоэлектрод не находятся в (непосредственном) контакте. Их расстояние друг до друга предпочтительно определяется как d/d>1, где d - второе расстояние проводящей полосы до противоэлектрода. Конфигурация проводящей полосы обеспечивает ее параллельность первой грани (и второй грани и граням краев, т.е., параллельность продольной оси). Однако в одном воплощении отношение d/d находится в диапазоне 0,8-1,2.
Здесь термин «параллельность» и аналогичные термины могут, в частности, указывать, что угол с одной или несколькими из этих граней (или продольной осью) составляет 2° или менее, а в частности - составляет, по существу, 0° с одной или несколькими из этих граней (или продольной осью).
В конкретном воплощении газоочистной системы, первый электрод содержит множество первых электродов, а конфигурация, по меньшей мере, подмножества первых электродов обеспечивает их параллельность противоэлектроду и - по выбору - параллельность друг с другом (см. также описание ниже), причем противоэлектрод в одном воплощении содержит электропроводную пластину. Как дополнительно разъясняется ниже, пластинчатый противоэлектрод может иметь первую грань противоэлектрода, вторую грань противоэлектрода и край противоэлектрода.
Конкретнее, первый электрод содержит множество первых электродов, а конфигурация, по меньшей мере, подмножества первых электродов обеспечивает их параллельность противоэлектроду и обеспечивает их зигзагообразную конфигурацию (см. также описание ниже), причем упомянутое подмножество первых электродов образует одиночный проводник, и при этом противоэлектрод в одном воплощении содержит электропроводную пластину. Например, возможно применение 2-16 первых электродов, составляющих одно или несколько подмножеств. Расстояние между первыми электродами и противоэлектродом в одном воплощении может перекрываться изоляторами, такими, как втулки (см. также описание ниже).
Конфигурация первого электрода может обеспечивать его расположение у первой грани (с ненулевым расстоянием, например, перекрытым одним или несколькими изоляторами). Вместе с тем, в одном воплощении конфигурация может быть предусматривающей один или несколько электродов (с ненулевым расстоянием, например, перекрытым одним или несколькими изоляторами) по обе стороны (пластинчатого) противоэлектрода.
1
2
Вышеупомянутые предпочтительные отношения указывают на асимметричное расположение проводящей полосы, при этом расстояния до противоэлектрода меньше, чем расстояния до любой другой проводящей или заземленной поверхности. Однако в другом воплощении возможно также альтернативное расположение проводящей полосы. Например, как уже указывалось выше, отношение d/d в одном воплощении может находиться в диапазоне 0,8-1,2.
Здесь термин «удлиненный газовый канал» может относиться, в частности, к воплощениям, в которых длина (продольная длина) больше, чем ширина и высота удлиненного газового канала. Следовательно, продольная ось будет длиннее, чем центральные линии (ограничивающие ширину и высоту), перпендикулярные продольной оси.
В общем случае, чтобы воспользоваться силой тяжести, газоочистная система выполнена такой, что во время использования вторая грань является нижней гранью, а первая грань находится над второй гранью. Поэтому термин «противоположная первой грани» может также указывать нахождение ниже первой грани. В общем случае, первая и вторая грани будут располагаться горизонтально. Поэтому, первой гранью может быть более высокая грань или верхняя грань, а второй гранью может быть более низкая грань или нижняя грань. Как указывалось выше, поперечное сечение ((удлиненного) газового канала) предпочтительно является прямоугольным. В одном воплощении, оно может включать в себя квадратное поперечное сечение. Термин «поперечное сечение» здесь относится, в частности, к поперечному сечению (удлиненного) газового канала, перпендикулярному продольной оси.
В еще одном дополнительном воплощении, проводящая полоса расположена между двумя (или более) противоэлектродами. Расстояние от проводящей полосы до соответствующих противоэлектродов может быть одним и тем же для каждого противоэлектрода, но - по выбору - может быть и отличающимся. Поэтому в конкретном воплощении газоочистная система содержит (удлиненный) газовый канал, причем этот (удлиненный) газовый канал содержит (в частности, заключает в себе) два или более противоэлектродов и проводящую полосу (в частности, расположенную между двумя или более противоэлектродами), при этом газоочистная система - по выбору - содержит газотранспортный узел, конфигурация которого обеспечивает транспортировку газа по (удлиненному) газовому каналу. В одном воплощении, две или более стенок содержат два или более противоэлектродов, соответственно.
Такая газоочистная система (как и другие описываемые здесь газоочистные системы) может быть встроена в существующий газовый канал или может быть соединена с существующим газовым каналом, например, концом трубы.
1
2
2
В конкретном воплощении, (удлиненный) газовый канал имеет первую грань, вторую грань, противоположную первой грани, и края, причем (удлиненный) газовый канал дополнительно имеет (предпочтительно) прямоугольное поперечное сечение, высоту (h) канала и продольную ось; при этом проводящая полоса внутри (удлиненного) газового канала имеет второе расстояние (d), измеренное от вершин зубьев до первого противоэлектрода, и другое - второе - расстояние (d'), измеренное от вершин зубьев до второго противоэлектрода. Конфигурация проводящей полосы в одном воплощении может обеспечивать ее параллельность краям. Тот факт, что проводящая полоса может быть расположена параллельно краям, может указывать, в частности, на то, что плоскость проводящих полос параллельна краям. Однако в зигзагообразных компоновках и при одинаковых проводящих полосах упомянутое утверждение может и не соответствовать истине. В одном воплощении, поперечное сечение ((удлиненного) газового канала) является прямоугольным или квадратным.
Поскольку газовый канал предпочтительно имеет прямоугольное поперечное сечение, первая и вторая грани (газового канала) параллельны друг другу; края (или грани (этих) краев) параллельны друг другу и перпендикулярны первой и второй граням. Конфигурация всех этих граней предпочтительно обеспечивает их параллельность продольной оси.
Однако газовый канал может также иметь поперечные сечения других типов, такие, как круглое, треугольное, шестиугольное и т.д., а по выбору - многоугольное сечение (отличающееся от уже указанных прямоугольного, квадратного, треугольного и шестиугольного). Газовый канал может заключать в себе один или несколько первых электродов (таких, как указанные здесь проводящие полосы с зубчатыми структурами), при этом стенка канала, содержит, например, заземленные части или стенка канала заземлена.
Газотранспортный узел предпочтительно присутствует, хотя газоочистная система также может быть частью канала, по которому за счет естественной тяги газ течет в направлении от входа (или впускного отверстия) газового канала к выходу (или выпускному отверстию) газового канала. Однако в общем случае газотранспортный узел будет присутствовать (когда применяют (удлиненный) газовый канал). Термин «газотранспортный узел» также может относиться к множеству таких узлов. Газотранспортный узел может содержать насос, вентилятор, воздуходувку и т.д., или - в принципе - любые другие средства, известные в данной области техники как предназначенные для создания потока газа в канале. Для проведения (протекания) газа (подлежащего очистке) по (удлиненному) газовому каналу применимы газотранспортные узлы разных типов. Конфигурация газотранспортного узла обеспечивает продувку или всасывание газа по газовому каналу.
Проводящая полоса может быть (электрически) изолирована (проводящие полосы могут быть (электрически) изолированы) от (удлиненного) газовыпускного канала, в частности, от первой грани, ниже которой может быть расположена проводящая полоса (могут быть расположены проводящие полосы). Кроме того, при другой конфигурация возможно расположение проводящей полосы (проводящих полос) в электрической изоляции от элемента, с которым она должна быть соединена (они должны быть соединены). Этим элементом может быть, например, стенка газового канала.
С этой целью можно применять изоляторы. Следовательно, проводящая полоса может быть расположена между изоляторами, такими, как втулки (см. также описание выше). В частности, изолятор, такой, как втулка, может состоять, по существу, из тефлона (политетрафторэтилена, ПТФЭ) или материала с аналогичными изолирующими свойствами. Например, можно также применять полиоксиметилен (ПОМ) или другие материалы. При этом изоляторы являются электрическими изоляторами, которые здесь тоже указаны как просто «изоляторы» (см. также описание выше).
В частности, хорошие результаты также могут быть получены, когда противоэлектрод является сменным. Таким образом, противоэлектрод можно очищать от отложений. В конкретном воплощении, противоэлектрод является частью ленты, принадлежащей ленте транспортера, при этом конфигурация ленты транспортера обеспечивает движение ленты по (удлиненному) газовому каналу. Снаружи газового канала, ленту транспортера можно очищать от отложения (отложений) и возвращать вовнутрь газового канала для приема нового отложения. Лента может содержать, например, части из нержавеющей стали. В одном воплощении, лента выполнена из нержавеющей стали. Как будет ясно специалисту в данной области техники, противоэлектрод содержит электропроводный материал.
Для дальнейшего улучшения результата осуществления способа, по меньшей мере, часть очищенного газа можно возвращать в газоочистную систему, снова подвергая его воздействию способом очистки воздуха. Отсюда вытекает, что газоочистная система может дополнительно содержать систему для возврата газа, конфигурация которой обеспечивает рециркуляцию, по меньшей мере, части газа по (удлиненному) газовому каналу.
В дополнительном воплощении, проводящая полоса (несмотря на то, что является электрически изолированной) соединена с противоэлектродом. Например, как указывалось выше, противоэлектрод может быть прикреплен к первой грани газового канала. Однако, как тоже указывалось выше, применение изобретения не ограничивается конкретными газовыми каналами (заключающими в себе один или несколько первых электродов или проводящих полос с зубчатыми структурами).
В одном воплощении, комбинация проводящей полосы и противоэлектрода может представлять собой (относительно простую) компоновку пластинчатого противоэлектрода и проводящей полосы, прикрепленной к пластинчатому противоэлектроду (но не находящийся в электропроводном контакте, таком, как воплощаемый с помощью одного или нескольких изоляторов, таких, как расположенные между полосой и пластинчатым противоэлектродом). Пластинчатый противоэлектрод может иметь первую грань противоэлектрода, вторую грань противоэлектрода и край противоэлектрода. Такой пластинчатый электрод может иметь толщину, ограничиваемую расстоянием между первой гранью противоэлектрода и второй гранью противоэлектрода (т.е., ограничиваемую высотой края). Проводящая полоса может быть прикреплена к первой грани противоэлектрода (с помощью изоляторов, таких, как расположенные между упомянутыми полосой и гранью); по выбору, на первой грани противоэлектрода может быть расположено множество проводящих полос.
По выбору, одна или более проводящих полос также могут быть расположены на второй грани противоэлектрода. Предыдущие воплощения, т.е., с одной или несколькими проводящими полосами лишь на первой грани противоэлектрода, предусматривают возможность крепления (второй гранью) к стене или потолку, или возможность встраивания в газовый канал, и т.д. Первое воплощение и последние воплощения, т.е., с одной или несколькими проводящими полосами также и на второй грани противоэлектрода, могут предусматривать выполнение с возможностью свисания с потолка (такое, как в вертикальной компоновке).
Как указывалось выше, когда применяют множество проводящих полос (на одной грани), они могут располагаться, например, параллельно или в компоновке «голова - хвост».
В еще одном дополнительном аспекте изобретения, предложен способ очистки газа, в частности, воздуха, из помещения, причем это помещение может быть выбранным, например, из группы, состоящей, например, из хлева, конюшни, свинарника, овчарни и птицеводческой фермы, причем способ заключается в том, что пропускают газ из помещения через газоочистную систему, охарактеризованную здесь, прикладывая при этом напряжение постоянного тока, по меньшей мере, 10 кВ к проводящей полосе, причем проводящая полоса предпочтительно является положительным электродом, а противоэлектрод предпочтительно заземлен. Рассуждая обобщеннее, в изобретении также предложен способ очистки воздуха, заключающийся в том, что пропускают воздух через газоочистную систему (или по ней) так, как охарактеризовано выше, прикладывая при этом напряжение постоянного тока, по меньшей мере, 10 кВ к проводящей полосе («первому электроду»). Проводящая полоса может быть, в частности, заключена внутри (удлиненного) канала (см. описание выше и ниже).
Говоря еще обобщеннее, в изобретении предложен способ очистки газа, такого, как воздух или (содержащего) выхлопной газ. Это может быть, например, воздух в помещении или выхлопной газ двигателя (представляющий собой газ, о котором идет речь), например, двигателя, конфигурация которого обеспечивает приведение транспортного средства в движение. Поэтому в одном аспекте изобретения предложен способ очистки газа (подобного воздуху, или газу, содержащему выхлопной газ), заключающийся в том, что пропускают упомянутый газ через газоочистную систему, охарактеризованную здесь, прикладывая при этом напряжение постоянного тока, по меньшей мере, 10 кВ, в частности - по меньшей мере, 20 кВ, к проводящей полосе. Способ может дополнительно предусматривать транспортировку газа по газовому каналу, содержащему упомянутую проводящую полосу и упомянутый противоэлектрод, со скоростью течения в диапазоне 2,5-25 м/с. В одном воплощении, газ содержит выхлопной газ самоходного транспортного средства, такого, как выбранное из группы, состоящей из мопеда, мотоцикла, легкового автомобиля, грузового автомобиля, автобуса, поезда, летательного аппарата, корабля и моторной лодки. Например, самоходное транспортное средство представляет собой машину для подметания улиц, содержащую газоочистную систему, конфигурация которой обеспечивает очистку выхлопного газа вакуумной системы машины для подметания улиц. Вместе с тем, газоочистная система применима также для очистки выхлопного газа (представляющего собой газ, о котором идет речь) из двигателя, конфигурация которого обеспечивает приведение такого транспортного средства в движение, или любого другого двигателя, который выпускает выхлопной газ.
Однако в альтернативных воплощениях помещение может быть выбранными из группы, состоящей из гаража, ангара, электростанции или завода, железнодорожной станции, автобусной станции и т.д. Вместе с тем, также представляются возможными приложения газоочистной системы и/или способа согласно изобретению вне помещений. Такие, как вдоль дороги, в сквере, снаружи завода и т.д.; см. также нижеследующий текст при описании устройства для улавливания частиц.
В еще одном дополнительном воплощении, конфигурация газоочистной системы может обеспечивать очистку выхлопного газа, такого, как выпускаемый из двигателя, подобного дизельному двигателю и работающего на углеводороде, например, таком, как ископаемое топливо. Он может быть двигателем самоходного транспортного средства, подобного мопеду, мотоциклу, легковому автомобилю, грузовому автомобилю, автобусу, поезду т.д., или самоходного транспортного средства, подобного кораблю или моторной лодке и т.д., или любого другого самоходного транспортного средства. Этот двигатель также может быть двигателем для приложений, предусматривающих отсутствие подвижности. Двигатель может быть двигателем для выработки электроэнергии, подобным двигателю-генератору, такому, как резервный генератор (использующий некоторый углеводород в качестве топлива) и т.д. Термин «двигатель, работающий на углеводороде» и аналогичные термины относятся к двигателям, в которых такой углеводород сжигается для выработки энергии, такой, как механическая энергия и/или электрическая энергия. Углеводородное топливо может содержать, например, одно или несколько из дизельного топлива, бензинового горючего, природного газа, сжиженного природного газа (СПГ), сжатого природного газа (СжПГ), и сжиженного газообразного пропана, а также возможно применение других (газообразных, сжиженных или сжатых) углеводородных топлив, которые известны специалисту в данной области техники. Поэтому конфигурация двигателя может обеспечивать, в частности, приведение самоходного транспортного средства в движение.
В еще одном воплощении, выхлопной газ может быть выхлопным газом машины для подметания улиц (также известной под названиями «подметально-уборочная дорожная машина» или «очистительная машина для работы на грунтовых поверхностях», и т.д.), т.е., в частности, выхлопным газом вакуумной системы такой машины для подметания улиц. Выхлопной газа такой вакуумной системы в общем случае выпускается без обработки, что может привести к выпуску мелкодисперсной пыли и т.д. Газоочистная система согласно изобретению может значительно сократить выброс мелкодисперсной пыли из такой машины для подметания улиц. Таким образом, газоочистная система применима в качестве некой разновидности газового фильтра. Путем применения очистной системы и способа очистки согласно изобретению, можно также очищать выхлопной газ, выпускаемый из других средств вакуумной очистки.
Поэтому в одном воплощении изобретения предложено также самоходное транспортное средство, содержащее газоочистную систему, охарактеризованную здесь, конфигурация которой обеспечивает очистку выхлопного газа самоходного транспортного средства (например, выхлопного газа дизельного двигателя такого самоходного транспортного средства). В частности, в изобретении также предложено воплощение машины для подметания улиц, содержащей газоочистную систему, охарактеризованную здесь, конфигурация которой обеспечивает очистку выхлопного газа вакуумной системы машины для подметания улиц (и/или выхлопного газа (дизельного) двигателя такого самоходного транспортного средства). В еще одном дополнительном воплощении, газоочистную систему и способ очистки газа можно применять для очистки выхлопного газа электростанции, такой, как электростанция, работающая на ископаемом топливе, или газа из установки для газификации угля, и т.д.
Следовательно, способ согласно изобретению уместен также во всех приложениях того типа, которые предусматривают испускание малых частиц, таких как частицы угольной пыли, частицы мелкодисперсной пыли и частицы выхлопных газов. И поэтому во всех приложениях того типа, которые предусматривают испускание малых частиц, таких, как частицы угольной пыли, частицы мелкодисперсной пыли и частицы выхлопных газов, можно также использовать очистную систему согласно изобретению. Точную конфигурацию газоочистной системы, такую, как канал с проводящей полосой с зубчатыми структурами, или комбинацию проводящей полосы с зубчатыми структурами и пластины-противоэлектрода и т.д., можно корректировать в соответствии с типом приложения. Приложение может быть любым приложением, предусматривающим использование двигателя, испускающего малые частицы, в частности, частицы выхлопных газов, такого, как бензиновые или дизельные двигатели, особенно - дизельные двигатели. Такие приложения могут предусматривать, по существу, неподвижный двигатель, как в случае двигателя для выработки электроэнергии, подобного двигателю-генератору, такому, как резервный генератор и т.д., но могут предусматривать и подвижный двигатель (в «транспортном средстве»), такой, как двигатель средства передвижения, такого, как моторная лодка или грузовой автомобиль (см. также описание выше). Приложение также может быть приложением, предусматривающим образование малых частиц, обуславливаемое не (только) двигателем, подобным дизельному двигателю, но и другими источниками таких малых частиц. Например, это могут быть приложения, подобные машине для подметания улиц (см. также описание выше), дорожно-строительному оборудованию, такому, как асфальтоукладчик, устройству или установке, конфигурация которого или которой обеспечивает механическую обработку (устройству или установке для механической обработки, конфигурация которого или которой обеспечивает процессы «традиционной» механической обработки, такие, как точение, растачивание, сверление, фрезерование, протягивание, пиление, зубодолбление, строгание, зенкерование и нарезание резьбы или шлифование, или даже современную механическую обработку, такую как электроискровая обработка, электронно-лучевая обработка, фотохимическая обработка и ультразвуковая обработка, и т.д.), например, типа установки для выемки грунта под дорогу, камнерезной установки или установки для резки бетона и т.д. и т.п.
Приложение также может представлять собой устройство или установку или площадку (участок) с конфигурацией, предусматривающей транспортировку сыпучих продуктов, подобных крупнодисперсным сыпучим продуктам, таким, как маис, кукуруза, фрукты, орехи, картофель, мука, песок, руда, овощи и т.д. и т.п. В одном воплощении, газоочистная система может быть прикреплена к прикладному средству или - в другом воплощении - может быть встроена в прикладное средство.
В частности, способ может предусматривать приложение напряжения постоянного тока, по меньшей мере, 20 кВ к проводящей полосе. Как указывалось выше, проводящая полоса может иметь конфигурацию положительного электрода, а противоэлектрод может быть заземлен. Способ может дополнительно предусматривать приложение электрического тока, по меньшей мере, 0,2 мкA на каждую зубчатую структуру. В еще одном дополнительном воплощении, способ может дополнительно предусматривать приложение стационарного электрического поля с напряженностью в диапазоне 2-100 кВ/м между проводящей полосой и противоэлектродом.
Упомянутые систему и способ можно (ввиду вышеизложенного) применять в существующих помещениях, таких, как хлев, конюшня, свинарник, овчарня или птицеводческая ферма. Следовательно, упомянутые газоочистная система и способ очистки согласно изобретению применимы в сельскохозяйственных приложениях. Термин «помещение» может относиться к любой клетке, конюшне, хлеву, свинарнику, овчарне, а также ферме для размещения одного или нескольких животных, в частности, множества животных, таких, как свиньи, коровы, лошади, козы, голуби, гнездовые птицы, тропические птицы, гуси, молочные животные или пушные животные. Способ может быть применен внутри такого здания, или можно обеспечить узел (содержащий газоочистную систему, см. ниже), в который воздух из здания направляется для обработки в соответствии с изобретением. Фраза «способ удаления» и/или термин «очистка» распространяются на частичное удаление, а не обязательно указывает на полное удаление или полную очистку. В одном воплощении, способ также может быть применен для очистки газа, в частности - воздуха, из других помещений, которые здесь упоминались. Как указывалось выше, в некотором воплощении формулировка «пропускают газ через газоочистную систему» может также распространяться на пропускание газа через совокупность противоэлектрода и первого электрода или по этой совокупности, в частности - в предположении пластинчатого противоэлектрода, на стороне противоэлектрода, где конфигурация предусматривает первый электрод (или проводящую полосу (с иглами)).
Однако, как указывалось выше, упомянутые система и способ также применимы, например, в гараже, ангаре, на электростанции или заводе, железнодорожной станции, автобусной станции или в приложениях вне помещений. Вместе с тем, газоочистную систему можно также использовать, например, для удаления нежелательных частиц (и - по выбору - газов), например, из газа, в частности - воздуха, из лаборатории, электростанции, гостиничной зоны, «чистой комнаты», рабочей камеры и т.д. Газоочистную систему также можно применять для очистки выхлопного газа, такого, как из электростанции, самоходного транспортного средства (такого, как мопед, мотоцикл, легковой автомобиль, грузовой автомобиль, поезд, моторная лодка и т.д.) (см. также описание выше).
Поэтому в одном воплощении изобретения можно использовать газоочистную систему для очистки газа, в частности, воздуха, из помещения, например, такого, как выбранное из группы, состоящей из хлева, конюшни, свинарника, овчарни и птицеводческой фермы, и т.д., или например выбранными из лаборатории, электростанции, гостиничной зоны, «чистой комнаты» и рабочей камеры, и т.д., а в одном воплощении - и для очистки газа из других источников, таких как указанные выше. В частности, газоочистную систему согласно изобретению можно использовать для удаления мелкодисперсной пыли из газа, в частности - воздуха, и/или для удаления микроорганизмов типа бактерий, вирусов, спор, грибковых образований (из газа, в частности, воздуха), а также для удаления паразитов (из газа, в частности, воздуха). Конкретнее, газоочистную систему согласно изобретению можно использовать, в частности, для удаления мелкодисперсной пыли из газа и/или для удаления бактерий, вирусов и грибковых образований из газа, в частности воздуха.
Газоочистная система может быть расположена внутри помещения или может быть расположена снаружи помещения (и находиться в контакте посредством газа, по меньшей мере, с частью атмосферы внутри помещение).
3
В конкретном воплощении, в частности, когда воздух является влажным или увлажненным, например - увлажненным посредством водяного тумана, газоочистную систему согласно изобретению можно также использовать для удаления аммиака (NH) и/или нежелательных пахучих соединений и/или других соединений из газа. В конкретном воплощении, установка дополнительно содержит пульверизатор или распылитель жидкости, конфигурация которого обеспечивает туман этой жидкости, такой, как водяной туман, между проводящей полосой и противоэлектродом. Этот туман может быть создан внутри (удлиненного) газового канала, но может быть создан и выше по течению от входа (удлиненного) газового канала. Поэтому в дополнительном аспекте изобретения также предложено помещение, такое, как выбранное из группы, состоящей из хлева, конюшни, свинарника, овчарни и птицеводческой фермы, или другого помещения, такого, как указанные выше, содержащее газоочистную систему, охарактеризованную здесь, для очистки воздуха помещения.
Вместе с тем, как указывалось выше, газоочистная система, включающая в себя - по выбору - такой пульверизатор или распылитель жидкости, применима также для очистки газа из двигателей, работающих на углеводороде, или очистки газа из выхлопа системы вакуумной очистки, такой, как в машине для подметания улиц.
В изобретении также предложено устройство для улавливания частиц, содержащее газоочистную систему, охарактеризованную здесь, причем, по меньшей мере, часть этой газоочистной системы является частью объекта, представляющего собой уличное оборудование, например, звукозащитного барьера, барьера автострады, разделяющего полосы с противоположным направлением движения, стены тоннеля, дорожного знака, системы информации на маршруте, уличного фонаря или светофора, или встроена в такой объект.
Например, частью такого уличного оборудования может быть противоэлектрод. Эта возможность также охватывает воплощение, в котором часть уличного оборудования встроена в газоочистной системе. Например, часть стены тоннеля можно использовать как противоэлектрод. В конкретном воплощении, противоэлектрод прикреплен к одному или нескольким из таких объектов, как звукозащитный барьер, барьер автострады, разделяющий полосы с противоположным направлением движения и тоннель, или встроен в такой объект. В конкретном воплощении, газоочистная система содержит проводящую полосу и пластинчатый противоэлектрод, причем оба эти элемента расположены параллельно (локальной) поверхности грунта, при этом противоэлектрод в одном воплощении содержит криволинейный элемент, который может быть закреплен, например, в стене тоннеля или встроен в нее.
Употребляемый в данном описании термин «по существу», такой, как в формулировке «по существу, параллельный» или «по существу, состоит из», должен быть понятен специалисту в данной области техники. Термин «по существу» также может распространяться на воплощения, описание которых включает в себя слова «целиком», «полностью», «все» и т.д. Поэтому упомянутое определение «по существу» может и отсутствовать в определениях вариантов. Там, где это уместно, термин «по существу» также может относиться к охвату 90% или более, такому, как 95% или более, в частности, 99% или более, конкретнее - 99,5% или более, включая 100%. Термин «содержит» распространяется также на воплощения, в которых термин «содержит» означает «состоит из».
Кроме того, термины «первый», «второй», «третий» и т.п. в описании и формуле изобретения употребляются для указания различий между сходными элементами, а не обязательно для описания последовательного или хронологического порядка. Следует понять, что употребляемые таким образом термины являются взаимозаменяемыми в соответствующих обстоятельствах и что описываемые здесь решения согласно воплощениям изобретения пригодны для использования в последовательностях, отличающихся от описываемых или иллюстрируемых здесь.
Помимо всего прочего, здесь приводится описание установок во время работы. Как будет ясно специалисту в данной области техники, изобретение не ограничивается способами эксплуатации или устройствами, описываемыми во время работы.
Следует отметить, что вышеупомянутые воплощения иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники смогут разработать многие альтернативные воплощения в рамках объема притязаний прилагаемой формулы изобретения. Любые обозначения, указываемые в скобках в пунктах формулы изобретения, не следует считать ограничивающими пункт формулы изобретения. Употребление глагола «содержать» и его спряжений не исключает присутствие элементов или этапов, отличающихся от тех, которые указаны в пункте формулы изобретения. Признак единственного числа, предшествующий элементу, не исключает присутствие множества таких элементов. Например, термин «полоса» также может относиться к множеству полос. Изобретение может быть воплощено с помощью аппаратных средств, содержащих несколько различных элементов, и с помощью должным образом запрограммированного компьютера. В пунктах формулы на устройство или установку, пронумерованных по-разному, некоторые из этих средств могут быть воплощены одним и тем же элементом аппаратных средств. Сам по себе тот факт, что определенные меры приводятся во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что нельзя с выгодой использовать комбинацию этих мер.
Изобретение применимо также к установке, содержащей один или несколько отличительных признаков, описываемых в описании и/или иллюстрируемых на прилагаемых чертежах. Изобретение также относится к способу или процессу, предусматривающему один или несколько отличительных признаков, описываемых в описании и/или иллюстрируемых на прилагаемых чертежах.
Различные аспекты, рассматриваемые в этом патенте, можно объединять, обеспечивая дополнительные преимущества. Помимо этого, некоторые из признаков могут составить основу для одной или нескольких выделенных заявок.
Краткое описание чертежей
Теперь - лишь в качестве примера - воплощения изобретения будут описаны со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, на которых соответственные позиции обозначают соответственные части, и при этом:
на фиг. 1a-1j схематически изображены некоторые аспекты возможных вариантов проводящей полосы;
на фиг. 2a-2g схематически изображены некоторые воплощения газоочистной системы;
на фиг. 3a-3c схематически изображены некоторые воплощения возможных изоляторов, таких, как втулки;
на фиг. 4a-4f схематически изображены некоторое воплощение - и его варианты - газоочистной системы согласно изобретению;
на фиг. 5a-5f схематически изображены некоторые приложения газоочистной системы согласно изобретению;
на фиг. 6a-6c схематически изображены некоторые дополнительные приложения газоочистной системы;
на фиг. 7a-7d схематически изображены некоторые дополнительные варианты;
на фиг. 8a-8e схематически изображено некоторое неограничительное количество приложений; и
на фиг. 9a-9c схематически изображены некоторые дополнительные воплощения.
Чертежи не обязательно выполнены в масштабе.
Описание предпочтительных воплощений изобретения
На фиг. 1a-1j схематически изображено некоторое неограничительное количество воплощений проводящей полосы, обозначенной позицией 310. Возможны и другие варианты.
t
t
Проводящая полоса 310 имеет продольный край 313, содержащий зубчатые структуры 150. Зубчатые структуры 150 имеют вершины 151 зубьев с кратчайшими расстояниями d, такими, как выбранными из диапазона 0,5-1000 мм, в частности, выбранными из диапазона 2-200 мм. Следовательно, вершины 151 зубьев имеют кратчайшие расстояния d (между соседними или ближайшими друг к другу вершинами 151 зубьев), выбранные, например, из диапазона 5-100 мм.
Проводящая полоса 310 имеет (первый) продольный край 313 и расположенный противоположно ему второй продольный край 314. Они ограничивают высоту H проводящей полосы 310. Кроме того, проводящая полоса 310 содержит поперечные края 312 (которые также можно назвать «головой» или «хвостом» либо «головным краем» и «хвостовым краем», соответственно), расположенные друг против друга, которые могут быть расположены параллельно друг другу и которые ограничивают длину L проводящей полосы 310. Помимо этого, проводящая полоса 310 содержит третьи продольные края 315 (именуемые здесь также продольными гранями), которые могут быть расположены параллельно и которые ограничивают ширину W проводящей полосы 310.
В частности, отношения упомянутых параметров составляют H/L<1 и W/L<1. Кроме того, предпочтительным является отношение H/W<1. В конкретном воплощении, эти отношения составляют H/L<0,1, W/L<0,1 и H/W<0,5, являясь такими, как находящиеся в диапазонах 0,001-0,1 и 0,001-0,5, соответственно.
В частности, поперечный край 312, второй продольный край 314 и третьи продольные края 315 перпендикулярны друг другу.
1
Зубчатые структуры 150 имеют высоты h зубчатых структур, ограниченные разностью по высоте между вершинами 151 зубьев и впадинами 152 между смежными зубчатые структуры 150, выбранной из диапазона 0,5-500 мм и предпочтительно находящейся в диапазоне 1-200 мм. Длина между впадинами 152 зубьев первого продольного края 313 и второго продольного края 314 представляет собой высоту H проводящей полосы 310 (см. также описание выше). Позиция 158 обозначает продольную ось зубчатой структуры.
В одном воплощении, продольные оси 158 обращены в одном и том же направлении. В еще одном воплощении, продольные оси 158 обращены в разных направлениях (не показано). В частности, проводящие полосы 310 содержат множество подмножеств зубчатых структур 150, причем продольные оси 158 в пределах одного подмножества обращены в одном направлении, но при этом продольные оси 158 зубчатых структур 150 других подмножеств обращены в других направлениях.
Как показано на фиг. 1j, второй продольный край 314 может - по выбору - тоже содержать зубчатые структуры.
На фиг. 1b схематически изображено возможное поперечное сечение проводящей полосы 310, причем зубчатые структуры 150 могут быть клинообразными, имея гребень 159 клина, параллельный (первому) продольному краю 313 и второму продольному краю 314. Продольная ось 158 может быть перпендикулярна гребню 159. В предположении поперечных краев 312, являющихся параллельными, и третьих продольных краев 315, являющихся параллельными, продольная ось 158 параллельна поперечным краям 312 и третьим продольным краям 315.
На фиг. 1c схематически изображено возможное поперечное сечение проводящей полосы 310, причем зубчатые структуры 150 могут быть иглообразными. Позиция 157 обозначает поверхность зуба. Отметим, что эта поверхность является криволинейной.
Обращаясь к фиг. 1a-1с, отмечаем, что - вследствие вышеизложенного - проводящая полоса 310 может иметь прямоугольное поперечное сечение (когда не включает в себя зубчатые структуры 150). Однако, как указывалось выше, проводящая полоса также может иметь поперечные сечения других типов.
2
2
На фиг. 1d дополнительно показаны острота и узость зубчатых структур 150. В пределах расстояния d6 от вершины 151 зуба, площадь поперечного сечения, обозначенная позицией 154, является малой, т.е., площадь поперечного сечения является настолько малой, что составляет 10 мм или менее, в частности - 2 мм или менее, в пределах расстояния d6, по меньшей мере, 0,5 мм от вершины 151 зуба. За пределами этого расстояния d6, площадь поперечного сечения может увеличиваться, но первые 0,5 мм вершины 151 зуба являются узкими. Эту узкую часть также можно именовать вершинной частью 153. Поэтому любое поперечное сечение (перпендикулярное продольной оси 158) в диапазоне d6 от вершины зуба может иметь эту малую площадь поперечного сечения. Она может демонстрировать остроту зубчатых структур 150.
На фиг. 1e схематически изображена зубчатая структура, имеющая пирамидальную форму.
На фиг. 1f схематически показано, что в пределах расстояния d6 от вершины 151 зуба, см. также описание выше, касательные 155 к поверхности 157 зуба угол θ между касательными. В пределах d6, угол θ между касательными, который образован между касательными 155, в частности, меньше 135°. Это справедливо, в частности, применительно к зубчатым структурам, имеющим круглое поперечное сечение (по меньшей мере, в пределах расстояния d6 от вершины 151 зуба). Поэтому, в частности, зубчатые структуры 150 имеют коническую форму (по выбору - криволинейно-коническую форму, как показано на фиг. 1c, 1d и 1f).
t
t
На фиг. 1g-1i схематически изображены некоторые варианты с малыми кратчайшими расстояниями d (фиг. 1g) и относительно большими кратчайшими расстояниями d (фиг. 1h-1i). На фиг. 1g-1h, продольный край 313 является, по существу, плоским, за исключением зубчатых структур 150; на фиг. 1i продольный край 313 имеет искривления с острыми зубчатыми структурами 150.
t
t
Отметим, что в одном варианте второй продольный край 314 тоже может содержать зубчатые структуры. Это схематически изображено на фиг. 1j. Зубчатые структуры 150 на втором продольном краю в общем случае будут подвергаться воздействию таких же общих условий, как описанные выше. Однако конкретные размеры зубчатых структур 150, а также их расстояния, могут быть разными для обоих продольных краев 313, 314. Кроме того, на этом схематическом чертеже в качестве примера показаны зубчатые структуры, располагающиеся друг против друга на продольных краях 313, 314, причем каждая зубчатая структура 150 имеет противолежащую зубчатую структуру 150 на другом продольном краю. Однако зубчатые структуры на продольных краях 313, 314 также могут быть расположены со сдвигом (или смещением) друг относительно друга (со смещением, не кратным d). Отметим, что термин «кратчайшее расстояние d» относится к соседним зубчатым структурам на одном и том же продольном краю. Например, в этом схематически изображенном воплощении кратчайшее расстояние между вершинами 151 зубьев вдоль первой продольной оси может быть больше, чем кратчайшее расстояние между двумя вершинами 151 зубьев, расположенных друг против друга на продольных краях 313, 314, соответственно.
На фиг. 2a-2d схематически изображены воплощения, в которых зубчатые структуры 150 могут быть обращены в направлении противоэлектрода 340. Это предпочтительное воплощение, хотя возможны и другие варианты. Как можно увидеть на этих чертежах, продольные оси 158 зубчатых структур, продолжаясь, «касаются» противоэлектрода 340. На фиг. 2b показано, что противоэлектрод 340 содержит вогнутую часть 341. Позиция 330 обозначает генератор напряжения. Позиция 1340 указывает, что противоэлектрод является пластинчатым противоэлектродом. Следовательно, позиция 1340 обозначает такой пластинчатый противоэлектрод, например - пласт из нержавеющей стали (могущую - по выбору - быть криволинейной, см. также описание ниже). На фиг. 2a/2b показано, что газ, такой, как воздух, может течь между проводящей полосой и противоэлектродом; газ, такой, как воздух, можно пропускать через газоочистную систему, прикладывая при этом напряжение постоянного тока, предпочтительно составляющее, по меньшей мере, 10 кВ, к проводящей полосе 310.
На фиг. 2c схематически изображен вариант с зубчатыми структурами 150 на обоих продольных краях 313, 314. Зубчатые структуры на одном из продольных краев 313, 314 могут быть обращены к противоэлектроду 340. Однако в одном воплощении, зубчатые структуры 150 продольного края (продольных краев) не обращены к противоэлектроду 340. На фиг. 2d схематически изображено воплощение, в котором применяется множество проводящих полос 310. В этом варианте, проводящие полосы 310 расположены «голова к хвосту» и электрически соединены друг с другом. Благодаря компоновке «голова - хвост», необходимо лишь одно электрическое соединение с одной проводящей полосой 310. Кроме того, в качестве примера можно привести тот, в котором одна из проводящих полос 310 имеет зубчатые структуры на обеих сторонах полосы. Отметим, что поэтому может оказаться необязательным обращение всех зубчатых структур (одного из продольных краев) к (ближайшему) противоэлектроду. В качестве примера, стрелка 20 обозначает естественно возникающий или инициируемый поток газа, содержащего, например, частицы мелкодисперсной пыли. Когда в данном случае прикладывается указываемое напряжение, частицы мелкодисперсной пыли и т.д. могут направляться к противоэлектроду 340 и осаждаться там. Таким образом, эта относительно простая конфигурация газоочистной системы 10 относительно простой эффективно снижает содержание мелкодисперсной пыли в потоке воздуха или газа. В процессе полезных экспериментов, обнаружено осаждение на противоэлектроде и наблюдались соответствующие снижения содержания мелкодисперсной пыли, и т.д. Пластинчатый противоэлектрод 1340 в данном случае содержит первую грань 1341 и вторую грань 1342, конфигурация которых обеспечивает их параллельность.
На фиг. 2с показана в качестве примера одиночная проводящая полоса 310, а на фиг. 2d (см. также фиг. 4a-4f) схематически изображено воплощение, предусматривающий множество проводящих полос 310. В некоторых воплощениях, описываемых здесь, конфигурация провода (проводов) 310 коронного разряда обеспечивает параллельность противоэлектроду 340. На фиг. 2d показано, что множество проводящих полос 310 содержит единственное подмножество, а конфигурация проводящих полос 310 представляет собой зигзагообразную конфигурацию или конфигурацию «голова - хвост». На фиг. 2d (в соответствии с вышеизложенным) схематически изображена зигзагообразная компоновка, причем в этом схематически изображенном воплощении проводящие полосы электрически соединены друг с другом (т.е. соседние проводящие полосы образуют электропроводное соединение).
На фиг. 2c-2g схематически изображены первые электроды 310, которые могут быть соединены (но - в электрической изоляции) с еще одними противоэлектродами 340 через электрические изоляторы 320 («изоляторы»), такие, как втулки.
На фиг. 2c/2c показано, что газ, такой, как воздух, может течь между проводящей полосой и противоэлектродом; газ, такой, как воздух, может быть пропущен через газоочистную систему (или по ней) с одновременным приложением напряжения постоянного тока, предпочтительно составляющего, по меньшей мере, 10 кВ, к проводящей полосе 310,
На фиг. 2e схематически изображена в основном такая же компоновка, как на фиг. 2c, но теперь - на виде сбоку.
2
2
2
На фиг. 2f и 2g схематически изображено воплощение газоочистной системы 10 с двумя противоэлектродами 340 и проводящей полосой 310, расположенной между ними. Расстояние от вершин 150 зубьев до другого противоэлектрода (или второго противоэлектрода) обозначено позицией d'. Значение d' может быть таким же, как d (фиг. 2f), или может быть другим (фиг. 2g). Пространство или объем между противоэлектродами (внутренний канал) обозначено позицией 106.
Газоочистная система 10, показанная на фиг. 2f и 2g, может быть частью удлиненного газового канала. Поэтому в качестве примера отметим возможность, в соответствии с которой проводящие противоэлектроды составлены первой и второй стенками 201, 202, соответственно, а пунктирные линии обозначают также предусматриваемые по выбору краевые стенки 103, 104. Термин «составлен стенкой» и аналогичные термины относится к тому факту, что стенка может функционировать как противоэлектрод, стенка может иметь расположенный на ней противоэлектрод, и т.д. Противоэлектрод, показанный на фиг. 2g справа, может - по выбору - быть подвижным противоэлектродом, таким, как лента транспортера (или ее часть) (см. также описание ниже).
На фиг. 3a-3c схематически изображены воплощения и варианты возможного изолятора, такого, как втулка 320. Изоляторы, такие, как показанные на фиг. 3a-3b, имеют расстояния cd утечки по поверхности. Изолятор, такой, как втулка, содержит расположенные в чередующемся порядке части 322 меньшего радиуса и части 324 большего радиуса. В общем случае, они представляют собой дискообразные структуры, диски которых имеют большие и меньшие радиусы, а в частности, все они имеют центр окружности на продольной оси 1320 изолятора, такого, как втулка. Между двумя соседними частями большего радиуса имеется часть меньшего радиуса, и тот факт, что она присутствует между этими двумя соседними частями большего радиуса, приводит к образованию полости между двумя частями большего радиуса, так как протяженность части меньшего радиуса меньше, чем протяженность частей большего радиуса. Поскольку внутри полости могут происходить отложения, одна или несколько частей меньшего радиуса могут содержать сквозные отверстия 321 (см. фиг. 3b-3c). Это может также облегчить протекание газа через полости, а значит - и уменьшение отложений. Эти отверстия можно считать некой разновидностью каналов естественной продувки. Одна часть меньшего радиуса может содержать один или несколько сквозных каналов, которые - по выбору - могут и не быть взаимосвязанными. Сквозные отверстия в общем случае имеют продольную ось 1321, расположенную в плоскости части меньшего радиуса. В частности, продольная ось 1321 сквозного отверстия предпочтительно проходит перпендикулярно продольной оси 1320 изолятора, такого, как втулка 320. Одна или несколько частей 322 меньшего радиуса могут независимо содержать одно или несколько сквозных отверстий 321. На фиг. 3b схематически изображен - в качестве примера - вариант с несколькими дисками 322 меньшего радиуса, имеющими сквозные отверстия. Вместе с тем, сквозные отверстия также могут иметь все диски 322 меньшего радиуса, а расположение сквозных отверстий 321 может быть отличающимся от схематически изображенного на фиг. 3b.
На фиг. 4a-4f схематически изображено воплощение газоочистной системы согласно изобретению и ее вариант (варианты). Газоочистная система обозначена позицией 10 и содержит удлиненный газовый канал 100, газотранспортный узел 200 и систему 300 для создания коронных разрядов.
На схематическом чертеже 4a представлено поперечное сечение в направлении длины («вид сбоку») удлиненного газового канала 100; на фиг. 4b представлено поперечное сечение в плоскости («вид сверху») удлиненного газового канала 100; на фиг. 4c представлен вид спереди удлиненного газового канала 100.
1
1
1
1
Удлиненный газовый канал 100 имеет первую грань 101 (которую также можно именовать «верхней гранью»), вторую грань 102 (которую также можно именовать «нижней гранью»), противоположную первой грани 101, и края (или краевые грани) 110. Удлиненный газовый канал 100 также имеет прямоугольное поперечное сечение 105. Два противоположных края 110 также обозначены позициями 110a и 110b, соответственно. Удлиненный газовый канал 100 имеет высоту h канала («высоту» h) и продольную ось 1. Высота h канала может находиться, например, в диапазоне 0,1-2 м, таком, как 0,2-1 м. Удлиненный газовый канал 100 имеет вход 103 канала для введения газа 20 и выход 104 канала для выпуска очищенного газа 21. Длина, обозначенная позицией l, удлиненного газового канала 100 между входом 103 канала и выходом 104 канала может находиться, например, в диапазоне 0,2-100 м, скажем, 0,5-20 м, а конкретнее - может составлять, по меньшей мере, 1 м.
Стенки обозначены как первая стенка 201, которая имеет первую поверхность 101, вторая стенка 202, которая имеет вторую поверхность 102, и краевые стенки 210 с краями или краевыми поверхностями 110. Изнутри от первой поверхности, краевых поверхностей 110 и второй поверхности 102 заключен канал или канальный объем 106.
Первая стенка 201, вторая стенка 202 и краевые стенки 210 предпочтительно выполнены из слабо проводящего или непроводящего материала. По отношению к противоэлектроду, их проводимость предпочтительно, по меньшей мере, в 1000 раз меньше, или даже предпочтительно, по меньшей мере, в 100000 раз меньше. Конечно, в воплощениях, где вторая грань 102 включает в себя противоэлектрод 340, проводимость, по меньшей мере, части второй стенки является большой, так как эта часть должна быть электропроводной.
Как указывалось выше, газоочистная система 10 дополнительно содержит газотранспортный узел 200. Конфигурация газотранспортного узла 200 обеспечивает транспортировку газа 20 по удлиненному газовому каналу 100. Газотранспортный узел может представлять собой тягодутьевое средство, вращающееся средство, вентилятор, насос и т.д.
3
1
3
1
Как указывалось выше, газоочистная система 10 дополнительно содержит систему 300 для создания коронных разрядов, Эта система для создания коронных разрядов содержит противоэлектрод 340 внутри удлиненного газового канала 100, т.е., конфигурация предусматривает расположение противоэлектрода в пределах внутреннего пространства 106 удлиненного газового канала, по меньшей мере, частично, а в общем случае - целиком. Конфигурация противоэлектрода 340 предусматривает его расположение на некотором расстоянии от первой грани 101. Противоэлектрод 340 имеет расстояние d противоэлектрода до первой грани 101, которое в схематически изображенном воплощении подчиняется неравенству 0,5h<d<h. Следовательно, если смотреть на него от первой грани 101, противоэлектрод находится вне середины удлиненного газового канала 100 («за продольной осью). Поэтому противоэлектрод в одном воплощении располагается ближе ко второй поверхности 102, чем первая поверхность 101.
3
1
В одном воплощении, которое не проиллюстрировано, вторая поверхность 102 может содержать противоэлектрод 340. В другом воплощении, которое не проиллюстрировано, противоэлектрод 340 может образовывать вторую поверхность 102. Следовательно, d также может быть равно h.
4
4
Расстояние между противоэлектродом 340 и первой поверхностью 102 обозначено позицией d. Эта расстояние может составлять несколько миллиметров, хотя, как указано в предыдущем абзаце, d также может быть нулевым, когда вторая поверхность 102 содержит противоэлектрод 340 или противоэлектрод 340 образует вторую поверхность 102.
1
2
Газоочистная система 10, или - точнее - система 300 для создания коронных разрядов, дополнительно содержит проводящую полосу 310 внутри удлиненного газового канала 100. Проводящая полоса 310 имеет первое расстояние d до первой грани 101 и второе расстояние d, измеренное от вершины 150 зуба, до противоэлектрода 304.
1
1
1
1
1
l
2
Подобно противоэлектроду 340, проводящая полоса 310 предпочтительно расположена за продольной осью, если смотреть от первой поверхности 101. Следовательно, параметры проводящей полосы в этом схематически изображенном воплощении подчиняются неравенству 0,5h<d<h. Конечно, d≠h, потому что в противном случае проводящая полоса 310 находилась бы в физическом контакте со второй поверхность 102. Кроме того, параметры проводящей полосы 310 подчиняются неравенству d/d>1. Следовательно, проводящая полоса 310 ближе к противоэлектроду 340, чем к первой поверхности 101. Поэтому расстояния от проводящей полосы (310) до каждого из таких элементов, как первая грань (101) и края (или краевые грани), в конкретном воплощении больше, чем второе расстояние до противоэлектрода (340). В частности, представляется, что такая конфигурация обеспечивает хорошие результаты очистки.
Конфигурация проводящей полосы 310 предпочтительно обеспечивает ее параллельность первой грани 101, второй грани 102 и краям 105. Иными словами, конфигурация проводящей полосы 310 обеспечивает ее параллельность продольной оси 1.
Газоочистная система 10, или - точнее - система 300 для создания коронных разрядов, дополнительно содержит генератор 330 напряжения, конфигурация которого, в частности, обеспечивает приложение напряжения постоянного тока, по меньшей мере, 10 кВ к проводящей полосе 310. Хорошие результаты были получены при толщине (W) проводящей полосы 310 примерно 0,3 мм и прикладываемом напряжении в диапазоне 20-35 кВ.
На фиг. 4a показано, что противоэлектрод 340 может быть пластинчатым противоэлектродом (который также обозначен в нижеследующем тексте позицией 1340). Этот пластинчатый электрод здесь содержит первую грань и вторую грань, конфигурация которых (в общем случае) обеспечивает их параллельность. См. также фиг. 2b (криволинейная форма), 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, где противоэлектроды могут быть проводящими пластинами. Однако в конкретных воплощениях в качестве противоэлектрода применимы также проволочные сетки.
На фиг. 4b схематически изображено то же самое воплощение, но теперь - в поперечном сечении на виде сверху. Отметим, что фактически применяются две проводящие полосы 310, обе - параллельные продольной оси 1, которые соединены с соединительными проводами 311. Эти соединительные провода 311 предусматриваются по выбору. Вместо соединительных проводов 311, можно также применить проводящие полосы, см. также фиг. 4c-4e. На фиг. 4b схематически изображен - пунктирными линиями - и вариант, в котором проводящая полоса 310 является бесконечной полосой, окружающей две или более (в схематически изображенном воплощении - 4) втулки 320, Эта бесконечная проводящая полоса с зубчатыми структурами обозначена позициями 310', 311'. Следовательно, проводящая полоса с зубчатыми структурами в одном воплощении является бесконечной полосой, предпочтительно окружающей два или более изоляторов, таких, как втулки. Расстояние (расстояния) утечки по поверхности, конечно же, вычисляется (вычисляются) от проводящей полосы.
5
1
5
Как будет ясно специалисту в данной области техники, в альтернативном варианте возможно применение только одной проводящей полосы 310 или возможно применение более 2 проводящих полос 310. В частности, расстояние d между проводящими полосами составляет, по меньшей мере, 20 см (как указывалось выше, взаимное наименьшее расстояние между двумя параллельно расположенными проводящими полосами предпочтительно составляет, по меньшей мере, 200 мм), конкретнее - по меньшей мере, 30 см, еще конкретнее - по меньшей мере, 40 см. Краевые стенки 210 имеют краевые грани, которые соответственно обозначены как первая краевая грань 110a и вторая краевая грань 110b. Расстояние между этими краевыми гранями (т.е., 110a и 110b) указано как ширина W. Следовательно, применима проводящая полоса 310 шириной 20 см. Кроме того, друг за другом можно расположить более одной проводящей полосы 310, например - когда удлиненный газовый канал 100 является протяженным. Длина l канала может находиться, например, в диапазоне 1-50 м. Например, проводящие полосы 310 в таком канале 20 могут быть расположены одна рядом с другой, имея между собой продольное расстояние, например, по меньшей мере, 20 см, такое, как, по меньшей мере, 40 см (в частности, также равное d).
2
2
Позиция 2 на фиг. 4b обозначает центральную линию удлиненного газового канала 100. Позиция 12 обозначает расстояние от проводящей полосы 310 до краевой поверхности (ближайшего) края 110. Предпочтительно, l>d, хотя возможны и другие конфигурации.
На фиг. 4b схематически изображено воплощение, в котором проводящие полосы 310 соединены посредством соединительных проводов 311 (которые тоже электропроводны). Когда способ согласно изобретению дополнительно предусматривает подачу электрического тока, по меньшей мере, 5 мкA, такого как, по меньшей мере, 8 мкА, конкретнее - по меньшей мере, 10 мкА, на метр проводящей полосы 310, а проводящие полосы соединены соединительным проводом, в качестве параметра длины следует использовать длину в метрах всей проводящей цепи. Поэтому изобретение в этом воплощении также может предусматривать подачу электрического тока, по меньшей мере, 5 мкA, такого, как, по меньшей мере, 8 мкА, конкретнее - по меньшей мере, 10 мкА, на метр проводящей полосы 310 (в этом воплощении имеется в виду длина в метрах первой проводящей полосы 310a и второй проводящей полосы 310b). На фиг. 4b, а также на фиг. 4e, представлены воплощения, в которых конфигурация проводящей полосы (проводящих полос) 310 обеспечивает ее (их) параллельность краевым граням (т.е., 110a и 110b).
2
2
1
1
2
1
2
На фиг. 4c схематически изображено другое поперечное сечение. Из этого чертежа можно увидеть, что удлиненный газовый канал 100 имеет прямоугольное поперечное сечение. Здесь имеется в виду поперечное сечение, перпендикулярное продольной оси 1. На этом чертеже показано, что расстояние от проводящей полосы 310 до ближайшей краевой грани 110, обозначенное символом l, больше, чем d. Это также показано путем изображения радиуса r. В частности, когда радиус r=d, в пределах этого радиуса предпочтительно нет других элементов газотранспортного узла (не являющихся предусматриваемым по выбору соединительным проводом и изолятором 320), и они отстоят дальше, чем на r (=d).
На фиг. 4c также схематически изображен конкретный вариант, в котором применяется бесконечная лента 400 транспортера. Лента 400 транспортера содержит ленту 401. Конфигурация ленты 400 транспортера обеспечивает движение ленты 401 или, по меньшей мере, ее части по удлиненному газовому каналу 100. Кроме того, конфигурация ленты 401 обеспечивает ее выполнение как противоэлектрода 340 или как содержащей противоэлектрод 340. В общем случае, лента транспортера (или ленточный транспортер) состоит из двух или более шкивов, обуславливающих образование непрерывного контура материала («ленты») который вращается вокруг них. Термин «бесконечная» употребляется для того, чтобы указать, что лента образует непрерывный контур (вокруг двух или более шкивов). Лента 401 может содержать, например, части из нержавеющей стали.
На фиг. 4d схематически показано трехмерное изображение воплощения удлиненного газового канала 100, опять - с лентой 400 транспортера. Конфигурация ленты 400 транспортера обеспечивает наличие верхней части ленты 401, движущейся внутри удлиненного газового канала 100, и нижней части ленты 401, движущейся снаружи удлиненного газового канала. Таким образом, мелкодисперсная пыль и/или другие частицы, скажем, микроорганизмы, которые осаждаются на противоэлектроде, вбираются лентой 401 и поэтому тоже покидают удлиненный газовый канал 100 и могут быть удалены с ленты 401 снаружи удлиненного газового канала 100. В конкретном воплощении, конфигурация ленты 400 транспортера может обеспечивать движение ее ленты 401 внутри удлиненного газового канала на противоходе с потоком газа. Это может внести турбулентность. Турбулентность желательна для того, чтобы максимизировать осаждение таких частиц, как мелкодисперсная пыль и/или микроорганизмы.
Отметим, что на фиг. 4a-4f показано применение нескольких проводящих полос 310, причем две расположены параллельно краевым стенкам 210 и две расположены перпендикулярно краевым стенкам 210. Схематически изображенные 4 проводящие полосы 310 могут быть физически соединены друг с другом или - в противно случае - могут быть электрически соединены друг с другом.
На фиг. 4e схематически изображены принадлежности газоочистной системы 10. Позиция 250 обозначает проволочную сетку, которая может быть применена на выходе 104, например, для защиты. Позиция 260 обозначает принимающую часть, которая может принимать осажденные частицы, соскребаемые с ленты 401, а позиция 270 обозначает переднюю пластину.
Вместе с тем, возможно также применение удлиненных газовых каналов 100 другого типа, скажем, круглых (в поперечном сечении) или овальных (в поперечном сечении) газовых каналов. Расстояние между проводящей полосой и противоэлектродом предпочтительно меньше, чем расстояние между проводящей полосой и любым другим электропроводным или заземленным элементом.
На фиг. 4f схематически изображен вариант, который является, по существу, таким же, как вышеописанная газоочистная система (вышеописанные газоочистные системы), однако в этом случае проводящая полоса 310 имеет зубчатые структуры 150 на обоих продольных краях 313, 314.
Отметим, что в вышеописанных воплощениях не обязательно все зубчатые структуры 150 являются одинаковыми для каждой части проводящей полосы (проводящих полос) 310. Кроме того, одна или несколько зубчатых структур могут быть обращены в направлениях, отличающихся от тех, которые схематически изображены.
На фиг. 5a-5d схематически изображены воплощения, в которых помещение 50 оснащено газоочистной системой 10 согласно изобретению. Например, газ, такой, как воздух, находившийся в помещении, можно выпускать из этого помещения 50 через газоочистную систему. Потом очищенный газ 21 можно выпустить и из нее (фиг. 5a). Вместе с тем, газоочистная система 10 применима также для очистки газа 20 из помещения и возврата очищенного газа 21 назад в помещение 50. На фиг. 5e схематически изображено воплощение помещения 50, включающего в себя газоочистную систему 10, например, для очистки воздуха.
На фиг. 5c схематически изображена прикладная газоочистная система 10, включающая в себя линию 15 возврата газа. Таким образом, очистку можно даже интенсифицировать. Линию 15 возврата можно использовать для циркуляции, по меньшей мере, части очищенного газа назад в газоочистную систему 10.
На фиг. 5d показано дополнительное воплощение помещения 50, которое может представлять собой гараж, но может представлять собой и хлев. В данном случае, газоочистная система 10 расположена под гребнем крыши. Благодаря естественной конвекции или благодаря вентиляции, газ внутри помещения проходит по газоочистной системе 10, и частицы, подобные пыли и т.д., могут осаждаться на противоэлектроде 340.
Отметим, что в этом примере газоочистная система опять применяется с противоэлектродом 340 между двумя электродами 310. В данном случае, противоэлектрод 340 снова является пластиной 1340 с двумя (расположенными друг против друга) гранями 1341 и 1342, соответственно. На этих гранях во время работы газоочистной системы будут формироваться отложения. Электроды 310 - каждый в отдельности - могут быть полосами с зубчатыми структурами, либо на одном продольном краю, либо на обоих продольных краях.
Кроме того, в этом схематически изображенном воплощении возможно - по выбору - применение одного или нескольких газотранспортных узлов 200. Таким образом, можно вводить свежий воздух 22 и создавать поток газа внутри помещения. Поток газа обозначен стрелками.
На фиг. 5e и 5f схематически изображены некоторые дополнительные воплощения. На фиг. 5e показано воплощение, в котором газоочистная система может быть подсоединена как узел к помещению 50 аналогично схематическому чертежу 5a. Фиг. 5f аналогична фиг. 5d, но - с некоторыми дополнительными вариантами. В данном случае, предусматривается расположение дополнительных противоэлектродов 340, вследствие чего получается «слоистая» комбинация центрально расположенного противоэлектрода 340 и проводящих полос 310, находящихся по обе стороны от центрально расположенного противоэлектрода 340. Теперь отложения могут образовываться на всех трех противоэлектродах. В общем случае, все противоэлектроды имеют один и тот же потенциал во время работы системы и предпочтительно заземлены.
На обеих фиг. 5e и 5f также схематически изображен дополнительный вариант, предусматривающий (устанавливаемый по выбору) увлажнитель или пульверизатор 160 жидкости. Конфигурация такого устанавливаемого по выбору увлажнителя или пульверизатора 160 жидкости, который также можно именовать распылителем, обеспечивает создание тумана, состоящего из капель жидкости, в частности - тумана жидкости на водной основе. Этот туман можно использовать для удаления (растворения) возможных газов, в частности - аммиака, в помещениях, где обитают животные. Благодаря управлению электрическим полем во время работы газоочистной системы 10, на противоэлектроде (противоэлектродах) 340 осаждаются капли. Поэтому на нижнем конце противоэлектрода (противоэлектродов) 340 можно расположить средство для сбора жидкости, такое, как сточный желоб (сточные желоба) 140. Отметим, что жидкость также может содержать частицы, такие, как частицы пыли.
На фиг. 6a-6c схематически изображено устройство 1010 для улавливания частиц, содержащее газоочистную систему 10, при этом часть газоочистной системы может быть встроена в уличном оборудовании 1000. На этих чертежах показан тоннель 1060 со стеной 1064 тоннеля, а также дорога 1025 через тоннель 1060. Например, газоочистная система 10, в частности, противоэлектрод, может быть прикреплен(а) к стене 1064 тоннеля, см. фиг. 6a. На фиг. 6b схематически изображено воплощение, в котором применяется узел, изображенный на фиг. 4a-4e или 7a.
На фиг. 6b схематически изображен тот же вариант, что и на фиг. 6а, но теперь - с конфигурацией, схематически изображенной на фиг. 2c, т.е., проводящая полоса 310 крепится к противоэлектроду 340 (но электрически изолирована от него). Кроме того, в отличие от фиг. 2с, противоэлектрод 340 в данном случае является криволинейным (как на фиг. 2b).
На фиг. 7a схематически изображено воплощение, в котором вместо проводящих полос 310 применяются монтажные провода 310b с изоляторами, такими, как изолятор 320, охарактеризованный в одном из предпочтительных воплощений. Можно применить все вышеописанные воплощения, но теперь применяются провода. На фиг. 7b-7c схематически изображены аналогичные варианты, на фиг. 7b - без канала, т.е. аналогично 6a, а на фиг. 7c - с каналом, т.е. аналогично фиг. 6b, и снова вместо проводящих полос 310 применяются монтажные провода 310b с изоляторами, такими, как изолятор 320, охарактеризованный в одном из предпочтительных воплощений. Провод может состоять из какого-либо материала, указанного выше, или может содержать вольфрам.
На фиг. 7d схематически изображена альтернативная проводящая полоса (310) с продольным краем (313), содержащим продольную зубчатую структуру (150), причем эта зубчатая структура (150) имеет вершину (151) зуба. Зубчатая структура может иметь гребень 159 на протяжении существенной части длины L проводящей полосы, например, на протяжении 80-100% длины L.
Газоочистная система может дополнительно содержать блок управления (который не изображен), конфигурация которого обеспечивает управление системой для создания коронных разрядов, в частности, генератором напряжения и газотранспортным узлом.
На фиг. 8a-8e весьма схематически изображено некоторое неограничительное количество приложений. Позиция 3000 обозначает приложение. Это приложение может быть, например, подвижным приложением 3100, таким, как схематически изображенное на фиг. 8b (к примеру - корабль) и 8c (к примеру - весьма схематически вычерченная машина для подметания улиц или дорожно-строительная машина, например, для укладки асфальта). На фиг. 8a, 8b и 8d схематически изображены варианты, в которых приложение представляет собой двигатель 3010, в частности, двигатель, работающий на углеводороде, испускающий выхлопной газ и обозначенный позицией 3011. Ниже по течению расположена газоочистная система 10, конфигурация которой обеспечивает очистку, по меньшей мере, части выхлопного газа двигателя 3011 и которая входит в состав приложения 3000. Может быть получен очищенный газ. На фиг. 8c, 8d и 8f схематически показаны и другие приложения, которые - уже по определению их применения - могут обуславливать образование малых частиц. На фиг. 8с представлен общий вид, при этом приложение 3000 может быть любым приложением, таким, как машина для подметания улиц (см. также фиг. 8d) или перевалочная станция (см. также фиг. 8e) для обработки сыпучих продуктов, подобных крупнодисперсным сыпучим продуктам, таким, как маис, кукуруза, фрукты, орехи, картофель, мука, песок, руда, овощи и т.д. и т.п. В одном воплощении, газоочистная система может быть прикреплена к прикладному средству или - в другом воплощении - может быть встроена в прикладное средство. Следовательно, на фиг. 8d показано приложение, в котором образование малых частиц возможно из-за двигателя и/или из-за его применения, такого, как подметание улиц, укладка асфальта и т.д. На фиг. 8e показано воплощение перевалочной станции, где тоже возможно образование малых частиц, обозначенных позицией 120, которые можно удалять с помощью газоочистной системы 10. По поводу других приложений, которые - среди прочих - символически отображаются схематическими чертежами 8a и 8c, можно также обратиться к фиг. 5a-5f, 6a-6c, 7a-7d.
В частности, на фиг. 8b и 8d схематически изображены воплощения самоходного транспортного средства, содержащего газоочистную систему, конфигурация которой обеспечивает очистку выхлопного газа самоходного транспортного средства, причем газоочистная система (10) содержит систему для создания коронных разрядов, а система для создания коронных разрядов содержит: (a) проводящую полосу с продольными краями, при этом один или несколько продольных краев содержат зубчатые структуры, при этом зубчатые структуры на одном или нескольких продольных краях (313, 314) имеют вершины зубьев с кратчайшими расстояниями, выбранными из диапазона 2-200 мм; (b) противоэлектрод; и (c) генератор напряжения, конфигурация которого обеспечивает приложение напряжения постоянного тока, предпочтительно составляющего, по меньшей мере, 10 кВ, к проводящей полосе. Можно применять такую газоочистную систему, как схематически изображенная на фиг. 2f-2g, 4a-4f, 7a, 9a-9b, или ее элементы. Что касается дополнительных воплощений, которые также находят применение, то можно обратиться к таким, как схематически изображенные на фиг. 2d, 9a и 9c.
На фиг. 9a схематически изображено дополнительное приложение 3000. Показана газоочистная система 10, конфигурация которой обеспечивает прием газа 20, подлежащего очистке. Газ 20 может быть, например, газом, вырабатываемым машиной для подметания улиц, в частности - выхлопным газом вакуумной системы такой машины для подметания улиц. Конфигурация такого приложения обеспечивает подметание улицы и удаление материала с улицы посредством вакуумной системы. Вакуумная система вырабатывает выхлопной газ (вакуумной системы), который содержит мелкодисперсную пыль и т.д. Газоочистная система 10 может уменьшить количество мелкодисперсной пыли в упомянутом газе 20. В этом воплощении газоочистной системы 10, которая, в частности, этим приложением 3000 не ограничивается, применяется коленчатый удлиненный газовый канал 100. Он может способствовать экономии пространства и - несмотря на это - созданию (протяженного) удлиненного газового канала 100. Его стенки могут содержать противоэлектрод 340, и в этом воплощении часть удлиненного газового канала 100 находится с одной стороны одного из противоэлектродов 340, а находящаяся ниже по течению часть удлиненного газового канала располагается с противоположной стороны упомянутого одного из противоэлектродов 340. В данном случае, противоэлектрод 340, находящийся в середине, используется для удлинения газового канала. Фактически, это можно рассматривать как некую (электропроводную) перегородку. В одной части удлиненного газового канала 100 (с одной стороны среднего противоэлектрода), расположена первая проводящая полоса 310a, а в другой части удлиненного газового канала 100 (с другой стороны среднего противоэлектрода) расположена вторая проводящая полоса 310b.
Следовательно, в этом воплощении газоочистная система 10 также содержит (а) проводящую полосу (проводящие полосы) 310, которая (каждая из которых) имеет продольный край, содержащий зубчатые структуры, причем эти зубчатые структуры имеют вершины зубьев с кратчайшими расстояниями (между вершинами зубьев (на одном и том же краю полосы)), выбранными из диапазона 0,5-1000 мм, в частности, выбранными из диапазона 2-200 мм, и (b) противоэлектрод («второй электрод») 340. Газоочистная система 10 дополнительно содержит (c) генератор напряжения, конфигурация которого обеспечивает приложение напряжения постоянного тока, предпочтительно составляющее, по меньшей мере, 5 кВ, в частности, по меньшей мере, 10 кВ, к проводящей полосе. Этот генератор не показан отдельно на рассматриваемом и последующих (и предыдущих) схематических чертежах.
На фиг. 9b схематически изображен вариант, связанный с воплощением, схематически изображенным на фиг. 9a. Одно предусматриваемое по выбору отличие заключается в том, что все изоляторы, такие, как сопутствующие проводящим полосам 310, прикреплены к одному противоэлектроду. В другом предусматриваемом по выбору варианте, проводящие полосы, в данном случае - первая проводящая полоса 310a и вторая проводящая полоса 310b, расположены друг относительно друга под ненулевым углом. На фиг. 9a, проводящие полосы ориентированы параллельно (с углом 0° между собой), а на фиг. 9b они имеют угол 90° между собой. Для уменьшения содержания мелкодисперсной пыли в газе 20 может оказаться выгодным, в частности, применение двух или более разных компоновок двух или более проводящих полос. Приложение 3000 опять может представлять собой машину для подметания улиц, хотя эта конфигурация газоочистной системы 10 применима также в других целях или в других приложениях.
На фиг. 9c схематически изображено дополнительное воплощение (удлиненной) компоновки проводящей полосы 310, которая может представлять собой изогнутую длинную проводящую полосу или множество проводящих полос, которые расположены по принципу «голова - хвост» и в обеспечивающей электропроводность компоновке друг с другом. Такая компоновка применима в такой машине для подметания улиц, а также в других приложениях, описанных и/или проиллюстрированных выше.
Экспериментальная часть
2
На проводе и полосах, соответствующих изобретению, проводили сравнительные измерения. Измеряли содержание мелкодисперсной пыли PM10 в канале прямоугольной формы при скорости течения 4,7 м/с. Длина проводящих полос или провода составляла 4,45 м. Алюминиевый противоэлектрод имел поверхность площадью 2,9 м; напряжение было выше 32 кВ.
Получены следующие результаты:
Тип
d<sub>t</sub> (мм)
Тип
Уменьшение (%)
Потребление мощности
Провод
-
-
<60
Относительно высокое
Зубчатая структура
15
1g
60
Относительно низкое
Зубчатая структура
50
1h
60
Относительно низкое
Зубчатая структура
50
1i
61
Относительно низкое
Зубчатая структура
-
7d
<50
Относительно низкое
Следовательно, при меньшем энергопотреблении, уменьшение может быть высоким или хотя бы повышенным.
Полосу с зубчатыми структурами можно также именовать полосой точечного разряда. Очевидно, что полоса точечного разряда является стойкой к внешним воздействиям - более стойкой, чем решения согласно предшествующему уровню техники, известные авторам данного изобретения. Кроме того, в частности - когда, по меньшей мере, часть общего количества зубчатых структур обращены в направлении противоэлектрода, энергопотребление может быть ниже, чем, например, при использовании только электрода в виде «гладкого» провода. Эта полоса точечного разряда может быть довольно нечувствительной к вибрациям и поэтому быть лучше решений только с электродом в виде провода или только с иглами. Помимо этого, противоэлектрод (и полосу точечного разряда) можно легко очищать, например, с помощью моющего аппарата высокого давления. Вдобавок, может не понадобиться защитное ограждение, хотя его и можно применять. Полоса точечного разряда с зубчатыми структурами на обоих продольных краях имеет даже меньшее энергопотребление и даже большее уменьшение, чем идентичная полоса точечного разряда с зубчатыми структурами только на одном продольном краю.
Проводили дополнительный эксперимент, в котором проводящую полосу с зубчатыми структурами на одной продольной стороне сравнивали с проводящей полосой с зубчатыми структурами на обоих продольных краях. Напряжение, прикладываемое к полосе, составляло 35 кВ.
Тип электрода
Ток (мкА)
Уменьшение (%)
Полоса с зубчатыми структурами на одной стороне и расстоянием 25 мм между вершинами зубьев
600
17,6
Полоса с зубчатыми структурами на обеих сторонах и расстоянием 25 мм между вершинами зубьев
710
25,1
Проводили дополнительный эксперимент с электродами первого типа - с зубьями на обеих сторонах и с расстоянием 25 мм между вершинами зубьев. Длина полосы-электрода составляла 1,2 м. Применяли также второй электрод, который представлял собой 3 параллельно расположенных полосы-электрода по 1,2 м каждая, но - с такими же зубьями. Конфигурация этих двух совокупностей электродов обеспечивала их расположение в канале, а второй электрод при этом располагался ниже по течению от первого электрода (аналогично фиг. 9b).
3
Полосы располагали друг за другом в одном канале и поддерживали расход газа, текущего по газовому каналу, составляющий 10000 м/ч. Содержание мелкодисперсной пыли измеряли при отключении обоих электродов, при включении только первого электрода (34 кВ), и при включении обоих электродов - первого (34 кВ) и второго (35 кВ). Указание «ВН» означает «высокое напряжение». Результаты указаны ниже.
Тип электрода
Тип электрода
Напряжение (кВ)
Напряжение (кВ)
Ток (мкА)
Ток (мкА)
1-й
2-й
1-й
2-й
1-й электрод
2-й электрод
2-сторонний
2-сторонний, 1,2 м,3 шт.
34
35
1320
770
Последовательность
Оба выключены 5 мин/Один включен 5 мин/Оба включены 5 минут
Конц. Мелкодисперсной пыли (мг<sup>3</sup>), ВН выкл.
Конц. Мелкодисперсной пыли (мг<sup>3</sup>), ВН вкл.
Конц. мелкодисперсной пыли (мг<sup>3</sup>), ВН вкл. для обоих
Название образца
Макс. выход (%)
1,25
0,735
0,561
PM 10
55,12
В этой - даже неоптимизированной - системе оказалось возможным снижение на 55%. Отдавая себе отчет в том, что современные машины, например, для подметания улиц не имеют средств уменьшения содержания мелкодисперсной пыли, применение газоочистной системы, которую можно легко встроить в машину для подметания улиц или расположить в ней, может уменьшить содержание мелкодисперсной пыли, по меньшей мере, на 50%, но представляются возможными и более значительные уменьшения. Это может внести вклад в здравоохранение.
Сравнительный пример
Газоочистную систему, такую как схематически изображенная на фиг. 4a, испытывали с разными скоростями течения (без возврата газа). Уменьшение содержания мелкодисперсной пыли превышало 50% при скоростях течения в диапазоне 0,5-15 м/с, даже - в диапазоне 5-15 м/с, и даже при скоростях газа в диапазоне 10-15 м/с. Это уменьшение содержания мелкодисперсной пыли гораздо больше, чем в известных системах или известных вариантах альтернативных систем, которые основаны на электростатических пылеуловителях. В частности, отличие данного изобретения от таких существующих электростатических пылеуловителей можно усмотреть в том, что газоочистная система в этом изобретении создает автономный «электрический ветер» вместо ветра, нагнетаемого извне, что необходимо в электростатических пылеуловителях. Кроме того, в этом изобретении обеспечивается не только создание коронного разряда и ионизация, но и образование инициируемых равномерно заряженных молекул и крупнодисперсного вещества для усиления «электрического ветра», являющееся существенным аспектом работы в соответствии с этим инновационным техническим решением.