ВЕНТИЛЯТОР-ИОНИЗАТОР

ВЕНТЙЛЯТОР-ИОЖЗАТОР
Полезная модель откосится к области вентиляторостроения, а тленно, к вентиляторам-ионизаторам, и может быть использована в помещениях, в частности, к которым предъявляются требования экологической чистоты.
уровня техники известны вентиляторы-ионизаторы, предназначенные для обеспечения экологической чистоты внутри помещений.
Так, из авторского свидетельства СССР 684256, МПК F24F 3/16, опубл. 05.09.79, 1, известен вентилятор-ионизатор, содержащий корпус со входом и выходом, по меньшей мере, по одному электороду и сетке, формирующих неоднородное электрическое поле, высоковольтный регулируемый источник постоянного тока, каждый из электродов вентилятора-ионизатора подключен к отрицательному полюсу упомянутого источника тока, а каждая из сеток подключена к положительному полюсу упомянутого источника тока. Недостатком изобретения является использование для создания воздушного потока вентилятора, что приводит к усложнению конструкции и повышенному расходу энергии.
В патенте РФ 2005962, МЖ F24F 3/16, опубл. 15.01.94, С2, представлен вентилятор-ионизатор, содержащий корпус с входом и выходом, по меньшей мере, по одному электороду и- сетке, формирующих неоднородное электрическое поле, высоковольтный регулируемый источник постоянного тока, каждый из электродов подключен к отрицательному полюсу упомянутого источника тока и расположен в
МЕЖ6 F24F 3/16 ВОЗС 3/08 ВОЗС 3/32
корпусе со стороны входа в вентилятор-ионизатор, каждая из сеток подключена к положительному полюсу упомянутого источника тока и расположена в корпусе со стороны выхода из вентилятора-ионизатора.
Недостатком вентилятора-ионизатора по патенту С2, принятого за наиболее близкий аналог, является расположение электродов по внутренней поверхности корпуса, что снижает массовый расход и скорость воздуха на выходе из корпуса вентилятора-ионизатора при одинаковой мощности источника тока из-за формирования закрученного, и следовательно, турбулентного воздушного потока.
Решаемой технической задачей является повышение массового расхода и дальнобойности струи воздуха. Технический результат заключается в повышении эффективности использования располагаемой энергии путем уменьшения аэродинамических потерь при движении воздуха.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Вентилятор-ионизатор, как и в наиболее близком аналоге 23, . содержит корпус с входом и выходом, по меньшей мере, по одному электороду и сетке, формирующих неоднородное электрическое поле, высоковольтный источник постоянного тока, каждый из электродов подключен к отрицательному полюсу упомянутого источника тока и расположен в корпусе со стороны входа в вентилятор-ионизатор, каждая из сеток подключена к положительному полюсу упомянутого источника тока и расположена в корпусе со стороны выхода из вентилятора-ионизатора, но в отличие от наиболее близкого аналога 23, по меньшей мере, один из электродов выполнен в виде иглы, острие которой расположено на расстоянии (1.2...2.0)S1/Z от
входа в корпус и направлено в сторону сетки, первая из сеток удалена от острия электродов на расстояние (0.6...1.3)-AS172 в сторону выхода из корпуса, где S - площадь поперечного сечения корпуса в месте размещения острия игольчатых электродов.
Вентилятор-ионизатор предлагается выполнять с длиной корпуса, изменяющейся в пределах (3.2...4.4)S1/2.
Вентилятор-ионизатор характеризуется тем, что, по меньшей мере, одна из сеток выполнена плоской или сферической, радиус сферической сетки равен (0.7... 1Л)S1X2.
Вентилятор-ионизатор характеризуется также тем, что корпус выполнен с цилиндрической поверхностью внутреннего канала.
Вентилятор-ионизатор предлагается выполнять с входом в корпус в виде конфузора, отношение площади входного торца конфузора к площади поперечного сечения з месте расположения игольчатого электрода изменяется в диапазоне (1.1...1.7)S, а длина конфузора равна (0.1...0.7)S1/2.
Внутреннюю поверхность корпуса от конфузора до выхода из корпуса предлагается выполнять цилиндрической.
Цилиндрическая поверхность внутреннего канала корпуса в поперечном сечении имеет вид прямоугольника, окружности и других геометрических фигур.
Игольчатые электроды предлагается располагать либо параллельно образующей цилиндрической поверхности внутреннего канала корпуса, либо веером.
Перечисленные признаки являются существенными для решения поставленной технической задачи и достижения указанного технического результата.
Выполнение вентилятора-ионизатора, как и в наиболее близком
i аналоге 23, содержащим корпус с входом и выходом, по меньшей
| мере, по одному электороду и сетке, формирующих неоднородное
;{электрическое поле, высоковольтный (регулируемый или нерегулируемый) источник постоянного тока, подключение каждого из злектроIДОБ к отрицательному полюсу упомянутого источника тока и их разjмещение в корпусе со стороны входа в вентилятор-ионизатор, подк.;лючекие каждой из сеток к положительному полюсу упомянутого истсчника тока и их расположение в корпусе со стороны выхода из
вентилятора-ионизатора, обеспечивает формирование неоднородного .  электрического поля, порождающего направленное движение электронов, ионизирующих и вовлекающих вследствие этого в движение со; держащиеся в воздухе молекулы газов и вещества.
Выполнение, по меньшей мере, одного из электродов в корпусе
вентилятора-ионизатора, в отличие от наиболее близкого аналога j C23, в виде иглы предотвращает закручивание потока воздуха, что .; снижает его турбулентность, и одновременно повышает неоднород; кость электрического поля, обеспечивая тем самым по сравнению с наиболее близким аналогом С2, условия для повышения массового расхода и дальнобойности струи ионизированного воздуха при одинаковой затрачиваемой мощности высоковольтного источника тока. Размещение острия каждого из электродов на расстоянии
(1.2...2.0)S1/2 от входа в корпус, и удаление сетки от острия
: иглы на расстояние (0.5.. .1.3)S1/2 в сторону выхода из корпуса, : где S - площадь поперечного сечения корпуса в -месте размещения
острия игольчатых электродов, обеспечивает максимальную скорость ; движения ионизированного воздуха и зжекцию окружающего воздуха
Длина корпуса, изменяющаяся в пределах (3.2...4.4)S1/2, оказывает влияние на формирование ядра струи воздуха и, следовательно, ее дальнобойность.
Выполнение сетки плоской или сферической с радиусом сферы равным (0.7...1.1)S1/2 влияет на параметры струи и степень ионизации воздуха вследствие изменения неравномерности электрического поля и, следовательно, эффективности использования располагаемой энергии.
Выполнение корпуса вентилятора-ионизатора с цилиндрической поверхностью внутреннего канала при размещении каждого игольчатого электрода параллельно образующей цилиндрической поверхности обеспечивает снижение неравномерности электростатического поля корпуса (и следовательно потерь энергии на взаимодействие с ним испускаемых электронов и образующихся ионов) при повышении технологичности изготовления вентилятора-ионизатора.
Выполнение входа в корпус вентилятора-ионизатора в виде конфуэора обеспечивает снижение аэродинамических потерь воздушного потока, причем отношение площади торца конфузора к площади поперечного сечения в месте расположения острия электрода в диапазоне (1.1...1.7)S, и длины конфузора в диапазоне (0.1...0.7)S1/2 соответствует минимальным потерям.
Выполнение внутренней поверхности корпуса от конфузора до выходного торца цилиндрической способствует уменьшению потерь располагаемой энергии при взаимодействии электрических полей при повышении технологичности вентилятора-ионизатора.
Выполнение цилиндрической внутренней поверхности корпуса в поперечном сечении в виде прямоугольника, окружности и других геометрических фигур позволяют формировать электрическое поле с
известными характеристиками, что способствует снижению затрат на разработку вентиляторов-ионизаторов с требуемыми параметрами.
Расположение электродов веером приводит к увеличению ядра струи воздуха, что оказывает влияние на производительность и дальнобойность струи вентилятора-ионизатора.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 дан продолъный разрез вентилятора-ионизатора с плоской сеткой.
На фиг.2 показан продольный разрез вентилятора-ионизатора с входом в корпус в виде конфузора.
На фиг.З дан продольный разрез вентилятора-ионизатора со сферической се ткой.
На фиг.4 показано сечение 1-1 на фиг.1 и 2 при выполнении образующей в виде прямоугольника.
На фиг.5 - то же при образующей в виде окружности.
На фиг.6 представлен пример выполнения высоковольтного источника тока малой мощности.
На фиг.7 дан пример выполнения высоковольтного источника тока модульного типа.
Вентилятор-ионизатор устроен следующим образом.
Вентилятор-ионизатор содержит корпус 1 с входом 2 и выходом 3, по меньшей мере, один игольчатый электрод 4, по меньшей мере, одну сетку 5, высоковольтный (регулируемый или- нерегулируемый) источник постоянного тока 6, отрицательный полюс 7 которого соединен с каждым игольчатым электродом 4, а положительный полюс 8 - с каждой сеткой 5. Источник постоянного тока б расположен в
корпусе 1 (фиг.1). При выполнении корпуса 1 из электропроводящего материала его необходимо заземлить (на фиг. не показано), при выполнении корпуса 1 из дрюлектрика заземление необязательно.
Вход 2 в корпус 1 может выполняться в виде конфузора 9 (фиг.2). Внутренняя поверхность 10 корпуса 1 на участке от выхода 3 до конца конфузора 9, а при отсутствии конфузора 9 - до входа 2, может выполняться как цилиндрической, так и другой формы: конической, сживальной и т.п. При выполнении внутренней поверхности 10 щышндрической каждый из электродов 4 может размешаться параллельно образующей цилиндра или веером, а контур поперечного сечения может иметь вид окружности (фиг.5), прямоугольника (фиг.4), многоугольника, эллипса (на фиг. не показаны) и других геометрических фигур. При выполнении внутренней поверхности 10 с другой (не щышндрической) формой электроды 4 могут располагаться параллельно оси симметрии поверхности либо веером.
Проведенные исследования показали, что оптимальные характеристики с точки зрения эффективного использования располагаемой энергии, приведенные к корню квадратному из площади S контура внутренней поверхности 10 в поперечном сечении в месте расположения острия электродов, вентилятор-ионизатор имеет при следующих геометрических параметрах:
-острие каждого игольчатого электрода 4 расположено на расстоянии (1.2...2.0)S1/2 от входа 2 в корпус 1;
-первая сетка 5 удалена от острия каждого из электродов 4 в сторону выхода 3 на расстояние (0.6...1.3)S1/2, причем при выполнении сетки сферической ее радиус равен (0.7...1.1)S1/2;
- площадь торца и. джина конфузора 7 соответственно равны (1.1...1.7)S и (Q.1...0.7)S1/2.
Для малых по объему помещений (до 20 м3) возможно использование высоковольтного источника тока 6 малой мощности (2...3 Вт), представляющего собой однотактный автогенераторный преобразователь напряжения, который, как показано на фиг.5, содержит сетевой выпрямитель 11, преобразователь напряжения повышенной частоты 12 и выпрямитель-умножитель 13 напряжения, обеспечивающий постоянное напряжение на выходе. Регулирование частоты и длительности импульсного тока в преобразователе 12 осуществляется посредством переменного резистора 14.
Для средних по объему помещений (до 100 м3) может использоваться высоковольтный источник тока 6 средней мощности (до 50 Вт), выполненный по модульному принципу. Такой источник тока 6, как показано на фиг.7, содержит сетевой выпрямитель 11, задающий генератор 15, а также один или несколько модулей (в зависимости от требуемой мощности высоковольтного источника тока), состоящих из преобразователя напряженртя повышенной частоты 12 и выпрямителя-умножителя 13 напряжения. Для помещений больших объемов или при сильной концентрации загрязнений необходимы высоковольтные источники тока 6 больших мощностей, в частности, выполненные по полумостовой и мостовой схеме (на рис. не показаны).
В предпочтительном варианте вентилятор-ионизатор с одним игольчатым электродом 4 и одной сеткой 5 выполнен с корпусом 1 с конфузором 9 с цилиндрической внутренней поверхностью 10 с основанием в виде окружности, и с указанными выше геометрическими параметрами. При двух игольчатых электродах 2 корпус выполнен без конфуэора 9, с цилиндрической внутренней поверхностью 10
корпуса 1 с основанием в виде прямоугольника и с указанными геометрическими параметрами. В зависимости от требуемой мощности в качестве высоковольтных источников тока 6, могут применяться как показанные на рис.6,7 так и выполненные по другим схемам.
Вентилятор-ионизатор работает следующим образом.
При включении источника тока б на каждый из игольчатых электродов 4 подается отрицательный, а на сетку 5 - положительный заряд. Разность потенциалов на электродах 4 к сетке 5 формирует неоднородное электрическое поле, средняя напряженность которого, равная отношению разности потенциалов к расстоянию между электродами 4 и ближней сеткой 5, должна составлять 3...25 кВ/см. На дистанции свободного пробега электроны ионизируют находящиеся в воздухе молекулы газа и других веществ, которые по мере приближения к положительно заряженной сетке 5 разгоняются, создавая эффект эжекции. При этом находящиеся в воздухе отрицательно заряженные частицы твердых и жидких веществ оседают на сетке 5, обеспечивая очистку воздуха. При наличии нескольких сеток 5 степень очистки увеличивается при сохранении средней напряженности электростатического поля ...25 кВ/см. В результате возникает движение воздуха от входа 2 к выходу 3. При наличии двух игольчатых электродов 4 неравномерность электрического поля возрастает, что способствует большей интенсивности образования ионов и увеличению скорости потока при той же располагаемой мощности источника тока 6.
Выполнение вентилятора-ионизатора с представленными выше геометрическими параметрами обеспечивает ламинарное течение (практически до достижения воздушным потоком сетки), характеризующееся минимальными аэродинамическими потерями, и формирует струю, которая эжектирует окружающий воздух, причем расстояние между электродами 4 и сеткой 5, обеспечивающее среднюю напряженность электростатического поля ...25 кВ/см достаточно для ионизации молекул газов и веществ, входящих в воздух. Выполнение внутренней поверхности 10 корпуса 1 цилиндрической с контуром в виде известных геометрических фигур в основании позволяет снизить потери располагаемой энергии на взаимодействие между электростатическими зарядами на стенках корпуса 1 и электрическим полем, создаваемым электродами 4 и сетками 5. Применение плоской или сферической сетки 5 влияет на такие параметры струи воздуха, как ее дальнобойность, концентрация ионов, скорость и производительность вентилятора-ионизатора.
Регулирование выходного высокого напряжения источника тока 6, примеры выполнения которых представлены на фиг.6,7, обеспечивается изменением частоты и длительности генерируемых импульсов посредством изменения входного постоянного питающего напряжения в точках 16 и 17, или посредством изменения постоянного питающего напряжения. При подаче переменного тока из сети в точках 18 и 19 на сетевой выпрямитель 11, кроме преобразования переменного тока в постоянный на выходе из сетевого выпрямителя понижается сетевое напряжение. При малой мощности источника тока 6 достаточно преобразователя напряжения 12 (фиг.5), который обеспечивает повышение частоты тока и его передачу на выпрямитель-умножитель 13 импульсного напряжения, увеличивающего напряжение на выходе в точках 7,8 в 2...6 раз, до 10...30 кВ. Регулирование частоты и длительности импульса тока обеспечивается переменным резистором 14 в преобразователе напряжения повышенной частоты 12.
- 10 При большей выходной мощности источника тока 6 задающий генератор 14 (фиг.7) обеспечивают повышение частоты тока и вырабатывает управляющее импульсное напряжение, которое подается на модули, состоящие из преобразователя напряжения IS и выпрямителей-умножителей 13. В зависимости от количества модулей увеличивается выходная мощность источнртка тока 6, а напряжение в точках 7,8 достигает Ј5...50 кВ.
Выполнение источников тока б по схемам, показанным на рис.6,7, позволяет изменять среднюю напряженность электростатического поля Еср в диапазоне 3...25 кЕ/см, оказывающего влшпше на такие параметры вентилятора-ионизатора, как концентрацию ионов и скорость движения воздуха, обеспечивающие качество очистки и производительность вентилятора-ионизатора.
Представленный вентилятор-ионизатор может быть изготовлен на любом специализированном предприятии, причем приведенные геометрические параметры обеспечат решение поставленной технической задачи и достижение заявленного технического результата.
- 11 9 №}6-L