ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ С ПОДВИЖНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ
ELECTRICAL DUST SEPARATOR WITH MOVABLE ELECTRODES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электростатическому пылеуловителю и более конкретно к типу электростатического пылеуловителя с подвижными электродами.
Уровень техники
Как показано на Фиг.9, в этом типе электростатических пылеуловителей с подвижными электродами обычно оба конца каждой из большого числа пылесборочных электродных пластин 1, 1,… соединены с двумя замкнутыми цепями 2, 2, и пылесборочные электродные пластины 1, 1 перемещаются по круговой траектории посредством перемещающихся по круговой траектории замкнутых цепей 2, 2. Разрядные электроды 3 расположены на заданном интервале от движущихся по круговой траектории пылесборочных электродных пластин 1, 1,… и на разрядных электродах 3 генерируется коронный разряд при подаче на них высокого напряжения. Пыль в газе электростатически заряжается коронным разрядом и улавливается пылесборочными электродными пластинами 1, 1,….
Вращающиеся щетки 4 неподвижно размещены на пути движения пылесборочных электродных пластин 1, 1,… и пыль, захваченная пылесборочными электродными пластинами 1, отслаивается и удаляется вращающимися щетками 4 каждый раз, когда пылесборочные электродные пластины 1 проходят через позицию 4 с вращающимися щетками. Таким образом пыль, захваченная пылесборочными электродными пластинами 1, 1, удерживается только до заданной толщины или меньше заданной толщины. Поэтому тип электростатического пылеуловителя с подвижными электродами особенно полезен как электростатический пылеуловитель для пыли с высоким сопротивлением, пылесборочные свойства которой сильно ухудшаются за счет явления обратной короны, когда пыль осаждается слоем больше заданной толщины.
Разрядный ток, протекание которого в пылесборочных электродных пластинах 1, 1,… вызвано коронным разрядом, заземляется через замкнутые цепи 2, 2. То есть ведущие колеса 5 для кругового движения замкнутых цепей 2, 2, ведомые ролики 6 и вращающиеся щетки 4 заземляются соответственно посредством кабелей 7, 8 и 9. Поэтому разрядный ток, протекающий по пылесборочным электродным пластинам 1, 1,…, протекает к любому из ведущих колес 5, ведомым роликам 6 и вращающимся щеткам 4 через замкнутые цепи 2, 2 и заземляется через кабели 7, 8 и 9.
Кстати, в связи с тем, что этот тип электростатических пылеуловителей с подвижными электродами имеет много подвижных элементов, они невыгодны из-за того, что замкнутые цепи 2, 2, ведущие колеса 5, ведомые ролики 6 и т.п. сильно изнашиваются, и поэтому их срок службы короткий. В качестве причин износа рассматривается износ из-за механического фактора и износ из-за частичной электролитической коррозии, которая вызывается протеканием разрядного тока, и износ из-за электролитической коррозии является значительно большим, чем износ по первой причине.
В японской выложенной патентной заявке (JP-A) № 5-64754 раскрывается техническая идея для удлинения срока службы ведущих колес и ведомых роликов в этом типе электростатических пылеуловителей с подвижными электродами посредством подавления износа из-за электролитической коррозии таким образом, чтобы разрядный ток, протекающий по замкнутым цепям, не мог достигнуть ведущих колес и ведомых роликов.
Однако техническая идея, раскрытая в JP-A-5-64754, не позволяет подавить разрядный ток, протекающий по замкнутым цепям, хотя она и может удлинить срок службы ведущих колес и ведомых роликов. Поэтому эта техническая идея имеет проблему в виде электролитической коррозии, вызванной разрядным током, которая все еще имеет место в самих замкнутых цепях и препятствует работе пылесборника из-за удлинения замкнутых цепей в результате их износа. Хотя удлинение замкнутых цепей может быть устранено, когда пылесборник работает так, что уменьшается разрядный ток, протекающий в замкнутых цепях, напряжение, прикладываемое к разрядному электроду, должно быть уменьшено на величину понижения разрядного тока. В результате понижается пылесборочная способность.
Целью настоящего изобретения является устранение недостатков общеизвестной техники и обеспечение типа электростатического пылеуловителя с подвижными электродами, способного уменьшать удлинение замкнутых цепей, даже если пылесборник работает в течение долгого времени, и увеличивать пылесборочную способность.
Раскрытие изобретения
Для достижения вышеупомянутой цели тип электростатического пылеуловителя с подвижными электродами в соответствии с настоящим изобретением, который захватывает пыль в газе пылесборочными электродными пластинами благодаря коронному разряду на разрядных электродах при круговом движении замкнутых цепей, к которым подвешены пылесборочные электродные пластины таким образом, что пылесборочные электродные пластины перемещаются по круговой траектории, отличается тем, что коэффициент пульсации напряжения, прикладываемого к разрядным электродам, задается в 10% или меньше.
Когда используется высоковольтный источник питания постоянного тока, имеющий коэффициент пульсации 10% или меньше, для типа электростатического пылеуловителя с подвижными электродами, разрядный ток, вызванный пиковым напряжением, может значительно понижаться, даже если прикладывается одно и то же среднее напряжение к разрядным электродам. В результате едва ли возможно возникновение искрений, и замкнутые цепи не будут подвергаться износу в результате электролитической коррозии. Поэтому среднее напряжение высоковольтного источника питания постоянного тока, подаваемое на разрядные электроды, может быть повышено, что позволяет улучшить пылесборочную способность аппарата.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 является видом в вертикальном разрезе, показывающим воплощение типа электростатического пылеуловителя с подвижными электродами в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2 является графиком, поясняющим коэффициент пульсации.
Фиг.3 является поясняющим графиком для сравнения форм кривых напряжения высоковольтного источника питания постоянного тока.
Фиг.4 является электрической схемой источника питания согласно первому варианту для изменения коэффициента пульсации напряжения.
Фиг.5 является электрической схемой источника питания согласно второму варианту для изменения коэффициента пульсации напряжения.
Фиг.6 является электрической схемой источника питания согласно третьему варианту для изменения коэффициента пульсации напряжения.
Фиг.7 является графиком, показывающим результат эксперимента.
Фиг.8 является моделирующим графиком, показывающим соотношение между числом искрений и степенью удлинения цепей.
Фиг.9 является видом в перспективе, показывающим базовое устройство типа электростатического пылеуловителя с подвижными электродами.
Осуществление изобретения
Фиг.1 является видом в вертикальном разрезе, показывающим вариант типа электростатического пылеуловителя с подвижными электродами в соответствии с настоящим изобретением. Элементы на Фиг.1, которые обозначены одинаковыми цифровыми ссылками, как и ссылки на Фиг.9, относятся к одинаковым элементам в общеизвестной технике, и их объяснение не приводится. В этом варианте большое число подвижных электродных механизмов, показанных на Фиг.9, расположены параллельно друг другу на определенных интервалах один от другого, и разрядные электроды 3 также расположены между соответствующими подвижными электродными механизмами.
Соответствующие разрядные электроды 3 подсоединены к блоку 11 источника питания посредством кабеля 10 источника питания. На соответствующие разрядные электроды 3 подается высокое напряжение, имеющее коэффициент пульсации 10% или меньше, от блока 11 источника питания, и на соответствующих разрядных электродах возникает коронный разряд. Коэффициент пульсации рассчитывается в процентах по формуле, коэффициент пульсации = (Vp-Vb)/Vav, где Vav означает среднее напряжение, Vp означает пиковое напряжение и Vb означает нижнее напряжение в форме кривой напряжения постоянного тока, показанной на Фиг.2.
Чем выше напряжение, прикладываемое к разрядному электроду в электростатическом пылеуловителе, тем больше напряженность электрического поля в пылесборочном пространстве, благодаря чему может быть улучшена пылесборочная способность аппарата. Среднее напряжение Vav, показанное на Фиг.2, практически используется как напряжение, подаваемое на разрядный электрод. Между прочим, в соответствии с результатом исследования изобретателей оказалось, что удлинение замкнутых цепей 2 из-за износа сильно изменяется в типе электростатического пылеуловителя с подвижными электродами благодаря коэффициенту пульсации напряжения, подаваемого на разрядные электроды 3.
Высоковольтный источник питания постоянного тока, имеющий частоту от 100 до 120 Гц, получаемую воздействием на однофазную частоту (от 50 до 60 Гц) коммерческого источника питания однополупериодным выпрямлением, используется как источник питания общеизвестных электростатических пылеуловителей. Однако высоковольтный источник питания постоянного тока, получаемый простым воздействием на коммерческий источник питания однополупериодным выпрямлением, имеет очень высокий коэффициент пульсации около 80%, так как разность между пиковым напряжением и низким напряжением повышается, как показано на форме кривой напряжения А на Фиг.3. Поэтому, когда среднее напряжение, например, 70 кВ от высоковольтного источника питания постоянного тока подается на разрядные электроды 3, пиковое напряжение становится около 98 кВ.
То есть в электростатическом пылеуловителе с подвижным электродами, в котором используется высоковольтный источник питания постоянного тока, описанный выше, разрядный ток, вызванный высоким пиковым напряжением, протекает по замкнутым цепям 2 через пылесборочные электродные пластины 1 с частотой около 10 мс (миллисекунд). Таким образом, замкнутые цепи 2 электролитически корродируются повторной подачей разрядного тока, что приводит к ускорению износа замкнутых цепей 2. Кроме того, в связи с тем, что источник питания, имеющий высокое пиковое напряжение, склонен к возникновению искрений между разрядными электродами 3 и пылесборочными электродными пластинами 1, участки замкнутых цепей 2, в которых замкнутые цепи находятся в контакте с друг другом, электролитически корродируются сильным искровым разрядным током, протекающим при возникновении искрений, что приводит к ускорению износа замкнутых цепей 2. Чем больше повышается среднее напряжение от высоковольтного источника питания постоянного тока, прикладываемое к разрядным электродам 3 для повышения пылесборочной способности, тем больше ускоряется электролитическая коррозия замкнутых цепей 2.
В противоположность этому высоковольтный источник питания постоянного тока, имеющий коэффициент пульсации около 8%, как показано на форме кривой напряжения на Фиг.3, имеет небольшое пиковое напряжение. Даже если оно прикладывается к разрядным электродам в виде среднего напряжения, например, 70 кВ, пиковое напряжение будет составлять около 73 кВ. Поэтому, когда применяется высоковольтный источник питания постоянного тока, имеющий коэффициент пульсации напряжения 10% или меньше, как описано выше, в типе электростатического пылеуловителя с подвижными электродами, разрядный ток, вызванный пиковым напряжением, может быть сильно снижен, даже если такое же среднее напряжение будут прикладываться к разрядным электродам 3. В результате, так как искрение едва ли возникнет, замкнутые цепи 2 могут не подвергаться износу из-за электролитической коррозии. Это дает возможность повысить среднее напряжение высоковольтного источника питания постоянного тока, подаваемое на разрядные электроды 3, и улучшить пылесборочную способность.
Следует отметить, что высокочастотный высоковольтный генератор, обеспечиваемый полупроводниковым переключателем, например, может использоваться в качестве блока источника питания для получения высоковольтного источника питания постоянного тока, имеющего коэффициент пульсации напряжения 10% или меньше. На Фиг.4 показана электрическая схема источника питания в соответствии с первым примером для изменения коэффициента пульсации напряжения. Показанный блок 11 источника питания для электростатического пылеуловителя имеет разрядный электрод 3 и заземленную пылесборочную электродную пластину 1, и мощность постоянного тока подается на разрядный электрод 3. Блок 11 источника питания сконфигурирован так, что переменный ток преобразуется в постоянный ток выпрямителем 12 и напряжение Vout подается на разрядный электрод 3 через реактивное сопротивление L, трансформатор Tr и второй выпрямитель 14. В блоке 11 источника питания коэффициент пульсации выходного напряжения Vout может быть изменен последовательным подсоединением реактивных сопротивлений L1, L2 к существующему реактивному сопротивлению L, параллельному им.
Помимо вышеупомянутой конфигурации коэффициент пульсации выходного напряжения Vout может быть также изменен подсоединением конденсаторов С1, С2, С3 между разрядным электродом 3 и пылесборочной электродной пластиной 1, как показано на Фиг.5, для изменения емкостного сопротивления (реактивного сопротивления вторичной обмотки) конденсаторов С1, С2, С3.
Также на Фиг.6 показана конфигурация, в которой преобразователь 16 частоты расположен перед первым выпрямителем 12. Он размещен для изменения коэффициента пульсации выходного напряжения Vout посредством изменения частоты f входного напряжения Vin.
Экспериментальное устройство, аналогичное типу электростатического пылеуловителя с подвижными электродами, показанному на Фиг.9, использовалось для исследования соотношения между коэффициентом пульсации напряжения от высоковольтного источника питания, подаваемого на разрядный электрод 3, и частотой возникновения искрения. В этом экспериментальном устройстве центровое расстояние между ведущим колесом 5 и ведомым роликом 6 было задано до 5 м, и 12 пылесборочных электродных пластин 1 (ширина 2 м × высота 1 м) подвешивались к двум замкнутым цепям 2, 2. Кроме того, так как замкнутые цепи имели ширину круговой траектории, по которой они перемещаются, 46 см и разрядный электрод 3 был расположен в центре этой ширины, то интервал между пылесборочной электродной пластиной 1 и разрядным электродом 3 был 23 см.
3
Выводимый газ, имеющий концентрацию пыли 5 г/м и температуру 80°С, подавался в экспериментальное устройство, в котором равномерная скорость движения замкнутых цепей 2, 2 задавалась до 0,5 м/мин и среднее напряжение от высоковольтного источника питания постоянного тока, подаваемое на разрядный электрод 3, до 75 кВ. Эксперимент проводился с использованием пяти типов высоковольтных источников питания постоянного тока, имеющих заданный коэффициент пульсации 5, 10, 20, 50 и 80% высокого напряжения, подаваемого от высоковольтного источника питания постоянного тока на разрядный электрод 3.
Фиг.7 является графиком, показывающим результат эксперимента, где горизонтальная ось показывает коэффициент пульсации напряжения от высоковольтного источника питания постоянного тока, а вертикальная ось показывает число раз возникновения искрений. Следует заметить, что термин «искрения» означает искровой разряд, возникающий между пылесборочной электродной пластиной 1 и разрядным электродом 3. Когда возникает искрение, величина, показанная амперметром, расположенным у блока питания, мгновенно повышается, и таким образом может быть подсчитано число раз возникновения искрений. Как очевидно из Фиг.7, когда коэффициент пульсации напряжения от высоковольтного источника питания постоянного тока составляет 5 или 10%, искрений почти не возникает, а повышение коэффициента пульсации резко увеличивает число искрений. Считается, что причина, почему получают такой результат в эксперименте, заключается в том, что высоковольтный источник питания постоянного тока, имеющий более высокий коэффициент пульсации напряжения, имеет более высокое пиковое напряжение, как описано выше, и при этом создаются условия для возникновения искрений. При возникновении искрений мгновенно повышается разрядный ток и тем самым ускоряется электролитическая коррозия замкнутой цепи.
Фиг.8 является моделирующим изображением, показывающим соотношение между числом искрений и степенью удлинения цепи. На Фиг.8 показана величина, полученная оценкой, когда экспериментальное устройство работает 100000 раз в вышеупомянутых условиях, где область С (Фиг.8) показывает степень удлинения цепи в результате механического износа, вызванного движением замкнутой цепи, а область D показывает степень удлинения цепи, вызываемую электролитической коррозией. По оценке степень удлинения цепи из-за электролитической коррозии увеличивается приблизительно пропорционально числу искрений. Когда число искрений составляет 100 раз/мин при коэффициенте пульсации 80%, степень удлинения цепи достигает 1,5 %, что близко к подобным результатам использования замкнутой цепи. В противоположность этому, когда коэффициент пульсации составляет 10% или меньше, как в настоящем изобретении, искрений почти не возникает. По этой причине степень удлинение цепи составляет только около 0,5% из-за механического износа, и тем самым степень удлинения цепи может быть снижена до одной трети от той величины, когда коэффициент пульсации напряжения составляет 80%.