Неизолированный электрод газоразрядного блока установки для очистки газов

Полезная модель относится к области газоразрядной очистки газов и предназначена для использования в составе конструкции установки для очистки газов в жилых и производственных помещениях.
Известна конструкция неизолированного электрода, используемого в установке для очистки газов (патент РФ №144629, 17.01.2014 г.), выполненного металлическим с щелевидными отверстиями со штырьками вдоль каждого отверстия, также имеющего различные выступы, язычки, зубья и прочие конструктивные элементы для закрепления в корпусе установки для очистки газов.
Наличие большого количества различных конструктивных элементов усложняет конструкцию неизолированного электрода, снижает технологичность разработки и уменьшает ее надежность. При эксплуатации указанного неизолированного электрода в составе газоразрядного блока установки для очистки газов не обеспечивается равномерность распределения электростатического и электромагнитного полей между изолированным и неизолированным электродами, что снижает ресурс и надежность работы установки в целом. К тому же, в процессе работы неизолированного электрода возможно осаждение на поверхность его элементов пыли, взвеси и других твердых частиц, что также вызывает ухудшение работы, надежности и ресурса. Также при определенном составе и конфигурации пылевого слоя возможно его воспламенение под воздействием высоковольтных разрядов.
Известна конструкция неизолированного электрода, используемого в установке для очистки газов (патент РФ №2453376, 06.03.2009 г.), выполненного в виде сетки из проволоки, на которой перпендикулярно расположены шипы.
Шипы присоединяются к сетке электрода методом контактной сварки, что повышает трудоемкость изготовления неизолированного электрода и приводит к удорожанию при его производстве.
Наиболее близким к предложенному является неизолированный электрод газоразрядного блока установки для очистки газов, характеризующийся тем, что содержит металлическую решетку, выполненную монолитной и состоящую из горизонтальных элементов, между которыми расположены вертикальные элементы с зигзагообразными выступами и впадинами, при этом один из горизонтальных элементов имеет углубление, выступы каждого последующего вертикального элемента расположены напротив впадин предыдущего вертикального элемента, а плоскости, содержащие выступы крайних вертикальных элементов, расположены под углом от 15 до 60 градусов к плоскости металлической решетки. Электрод выполняется из листового металла путем раскроя с помощью абразивной, лазерной, плазменной резки, фрезеровки или высечки с последующим выгибанием вертикальных элементов для получения выступов и впадин (RU 166079 U1, 10.11.2016). Монолитное исполнение позволяет получить единую деталь без использования дополнительных технологических операций, снижающих ее надежность.
Недостатком данного электрода является недостаточная механическая прочность и жесткость вертикальных элементов, содержащих выступы и впадины, за счет их геометрической формы, напоминающей зигзаг, причем на каждом изгибе присутствует острый угол, являющийся концентратором напряжения. Таким образом, в процессе выгибания вертикальных элементов сложно обеспечить правильное расположение выступов и впадин относительно плоскости электрода, что приводит к ухудшению равномерности распределения разрядов и снижению их интенсивности и стабильности во времени. Также за счет присутствия концентратора напряжений в каждом месте изгиба вертикальных элементов электрода он обладает пониженной надежностью в части устойчивости к вибрационным воздействиям, которые зачастую присутствуют в любых вентиляционных системах.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является повышение интенсивности и стабильности во времени разрядов, образующихся на шипах электрода, повышение механической прочности и, как следствие, надежности электрода, повышение технологичности его производства.
Техническая проблема решается использованием неизолированного электрода газоразрядного блока установки для очистки газов, содержащего металлическую решетку с шипами, выполненную из листового металла и включающую две полосы и соединяющие их поперечные элементы с выступами, образующими шипы, и с впадинами, в котором впадины поперечных элементов имеют дугообразную форму, а шипы образованы соседними дугами, сходящимися по касательной.
Кроме того, на каждом поперечном элементе шипы выполнены по обеим сторонам, при этом шипы на одной стороне каждого поперечного элемента расположены напротив соответствующих впадин на другой стороне этого поперечного элемента и напротив соответствующих впадин соседних поперечных элементов.
Кроме того, высота выступов на каждом из крайних поперечных элементов равна или меньше высоты выступов остальных поперечных элементов.
Техническим результатом, достигаемым полезной моделью, является повышение интенсивности и стабильности разрядов с шипов электрода за счет минимизации угла заострения шипов (угол стремится к 0°) при эксплуатации в составе газоразрядного блока установки для очистки газов, повышение механической прочности и надежности электрода за счет отсутствия перегибов с острыми углами вертикальных элементов электрода, повышение технологичности производства электрода за счет снижения суммарной длины реза, необходимой для формирования электрода из листового металла и простоты выгибания поперечных элементов по причине их высокой механической прочности.
На фиг. 1 изображен неизолированный электрод, вид сверху; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху, на фиг. 4 - заготовка металлической решетки неизолированного электрода.
Неизолированный электрод газоразрядного блока установки для очистки газов содержит металлическую решетку 1, которая образована продольными полосами 2 и соединяющими их поперечными элементами 3 с выступами - шипами 4 и с впадинами 5.
Решетку 1 изготавливают из листового металла путем раскроя с помощью абразивной, или лазерной, или плазменной резки, или фрезеровки, или высечки с получением заготовки, изображенной на фиг. 4. На каждом поперечном элементе 3 выступы (шипы 4) и впадины 5 выполнены по обеим сторонам, при этом для удобства раскроя предпочтительно, чтобы шипы 4 на одной стороне каждого поперечного элемента 3 были расположены напротив впадин 5 на другой его стороне и напротив впадин 5 на соседних поперечных элементах 3. Поперечные элементы 3 поворачивают вокруг собственных продольных осей на угол 90 градусов или близкий к нему таким образом, что шипы 4 поперечных элементов 3 направлены в противоположные стороны от плоскости решетки. При этом шипы 4 располагаются с каждой стороны решетки 1 в шахматном порядке. Впадины 5 поперечных элементов имеют дугообразную форму, а шипы 4 образованы дугами соседних впадин 5, сходящимися по касательной. Высота шипов 4 на каждом из крайних поперечных элементов 3 (расстояние от вершины шипа 4 до продольной оси поперечного элемента) может быть равна или меньше высоты шипов 4 остальных поперечных элементов 3. Уменьшение длины шипов, содержащихся на крайних поперечных элементах, необходимо для снижения нагрузки на изолированные электроды, работающие в паре с неизолированным, т.к. участки площади изолированного электрода в местах напротив крайних поперечных элементов неизолированного электрода содержат в основном только изоляционный материал и заполнены проводящей металлической сеткой лишь частично.
Решетка 1 имеет углубление 6 со стороны одной из продольных полос 2, средняя часть которой имеет форму полукруга. Выполнение углубления 6 подобным образом позволяет учесть необходимые расстояния между изолированным и неизолированным электродами и исключить пробой между ними, повышая ресурс и надежность работы установки.
Точки образования разрядов на остриях шипов 4 с равномерными интервалами в продольном и поперечном направлениях позволяет получить наиболее равномерное распределение электростатического и электромагнитного полей между изолированным и неизолированным электродами и повысить надежность работы как неизолированного электрода, так и установки для очистки газов в целом.
Сборка и работа установки для очистки газов осуществляется следующим образом.
В корпус генератора в предусмотренные посадочные места устанавливаются изолированные электроды, между которыми располагаются неизолированные электроды. На изолированный и неизолированный электроды газоразрядной пары подают высокое напряжение с получением между ними барьерных разрядов. В промежутке между зигзагообразной металлической решеткой 1 неизолированного электрода и изолированным электродом образуется область с плазмой, которая реагирует с очищаемыми газами, проходящими между указанными электродами. В результате химических реакций молекулы очищаемых газов делятся на активные ионы, свободные радикалы с образованием активного кислорода и озона, вступающих в окислительные реакции с активными ионами и радикалами и очищающего загрязненные газы до безвредного состояния.
Указанные выше технические результаты достигаются следующим образом.
Повышение интенсивности и стабильности разрядов.
Обеспечивается:
a. минимизацией угла острия шипа (разряд срывается острого из одной точки без возможности перетекания, горит ярче (интенсивнее) и более стабилен);
b. точным позиционированием шипов каждого поперечного элемента после их выгибания: поперечные элементы не имеют перегибов, пересекающих их продольные оси, при выгибании элементов не возникает побочных, нежелательных деформаций шипов и поперечных элементов в целом; также стоит отметить равномерное распределение шипов по всей активной площади неизолированного электрода.
Повышение механической прочности поперечных элементов и электрода в целом обеспечивается:
c. отсутствием перегибов каждого поперечного элемента, пересекающих его продольную ось: тело поперечного элемента вблизи его оси целиком заполнено материалом, без пробелов и выемок, фактически поперечный элемент представляет собой прямую с отстоящими в стороны шипами, а не зигзаг, как у полезной модели RU 166079, при выгибании поперечный элемент ведет себя как единое целое, не выгибается «по частям»;
d. отсутствием в конструкции поперечного элемента острых углов - концентраторов напряжений: поперечный элемент образован только из криволинейных (радиусных) элементов, образование усталостных трещин или трещин вследствие динамических нагрузок (вибрации) практически исключено.
Повышение технологичности производства электрода обеспечивается:
e. уменьшением суммарной длины реза для формирования электрода из листового металла: по сравнению с электродом по полезной модели RU 166079 длина реза снижена примерно на 15%;
f. упрощением технологии выгибания поперечных элементов: элемент не имеет перегибов, концентраторов напряжений, при выгибании ведет себя как единое целое, выгибается в один прием, все поперечные элементы, в том числе и крайние, выгибаются на одинаковый (близкий к 90°) градус, нет необходимости вымерять углы 15-60°, минимизированы или полностью отсутствуют нежелательные деформации при выгибании.