Генератор для электростатической обработки аэрозолей и способ его изготовления - RU2002123642A

Реферат

1. Объемный генератор (1) хаотичного электростатического поля с локальным усилением поля, предназначенный для обработки текучей среды, загрязненной аэрозольными частицами, под действием электростатического поля (Е) с высокими локальными изменениями амплитуды и ориентации, содержащий a) модуль (2), приспособленный для индуцирования в нем электростатического поля, выполненный из диэлектрического или полупроводникового материала (md) и имеющий, по существу, плоскую форму и пористую структуру, проницаемую для текучей среды (U), образованный из сети трехмерных ячеек (Rxyz), причем каждая ячейка сети образована из выпуклой элементарной ячейки, с углублением и вогнутостью в центре, которая заключает компактный пустой объем (V1) элементарной ячейки с поперечными размерами (dx1, dy1, dz1) одного порядка величины в трех измерениях (х, у, z,), причем пустой объем (V1) элементарной ячейки для большинства ячеек (С1), расположенных в центре электростатического модуля (2), открыт по направлению к пустым объемам (V16, V17, ...) соседних элементарных ячеек (С16, С17, ...) через, по меньшей мере, четыре и, предпочтительно, двенадцать углублений (е16, е17, е18, е19) в их элементарной поверхности (S16), содержащий на обеих сторонах, по меньшей мере, две, обращенные друг к другу, контактные поверхности (L1, L2,), b) два электрода (4, 5) электростатической индукции, выполненные из электропроводного материала (mc) и имеющие, по существу, плоскую форму и пористую структуру, проницаемую для текучей среды (U), расположенные по обеим сторонам электростатического модуля (2) так, что они обращены друг к другу, будучи разделенными им, причем каждый из электродов взаимодействует посредством одной из боковых опорных поверхностей (S1, S2) с одной из двух боковых контактных поверхностей (L1, L2) модуля (2), c) источник (6) тока, содержащий, по меньшей мере, два металлических вывода (В+, В-), приспособленные для использования с достаточно высокой разностью электрических потенциалов между ними, d) два проводника (7, 8), каждый из которых соединен одним концом (9, 10) с одним из выводов (В+, В-) и/или с землей, и другим концом (11, 12) соединен с одним из электродов (4, 5) другой полярности, предназначенные для генерирования между двумя электродами (4, 5) и, во внутреннем пространстве модуля (2), распределения зарядов (q) по поверхности (Sd) электропроводящего материала (md) и создания объемного распределения внутреннего электрического поля (Е), причем один из двух проводников (9) частично проходит через землю (G), e) средство (3) для придания текучей среде избыточного давления для обеспечения ее протекания через электроды (4, 5) и модуль (2), отличающийся тем, что модуль (2) дополнительно содержит множество ребер (А=А1, А2, ..., An, ...) с продольно-линейными частями, выполненных из диэлектрического или полупроводящего материала (md), причем ребра (An) выполнены так, что имеют ширину (е), поперечное сечение (St) которого намного меньше, чем его длина (1), и содержат, по меньшей мере, одну боковую оконечную кромку (bn), удлиненной и клиновидной формы с малым локальным поперечным радиусом (Rn) кривизны, ориентированную по направлению вдоль ребер (An), а ребра (А1, ... А13, А14, А15, ..., An ...) физически и электрически соединены друг с другом на своих концах (А13-1, А13-2, А14-1, А15-1, ...) так, что они составляют диэлектрическую трехмерную сеть (Rxyz), и связаны и перегруппированы геометрически так, что образуют множество элементарных ячеек (С1, ... С16, С17, ...), которые проявляют, по меньшей мере, локально трехмерную периодичность (или псевдопериодичность), по меньшей мере, в трех направлениях (0x, 0y, 0z), причем большинство ребер (А13), расположенных внутри модуля (2), являются общими для нескольких элементарных ячеек (..., С1, ... С17, ...), и большинство соединенных ребер (А13, А14, А15...), принадлежащих одной и той же ячейке (С1), расположенной внутри модуля (2), окружают и перекрывают тангенциально, по меньшей мере, одной из своих боковых продольных фасок (s1 13/1, s1 14/1, s1 15/1, ...) по виртуальной элементарной поверхности S1, соответствующей и заключенной внутри каждой элементарной ячейки С1 с замкнутой структурой, так, что они включают компактный пустой объем (V1) элементарной ячейки, поперечные размеры (dx1, dy1, dz1) которой имеют один порядок величины в трех направлениях (х, у, z), причем пустой объем (VI) элементарной ячейки для большинства ячеек (C1), расположенных в центре электростатического модуля (2), раскрыт по направлению к пустым объемам (V16, V17, ...) соседних элементарных ячеек (С16, С17, ...), через, по меньшей мере, четыре и, предпочтительно, двенадцать углублений (е16, е17, е18, е19) в их элементарной поверхности (S16), причем каждое из этих углублений (е16) окружено боковыми кромками (b161, b162, b163, ...) ребер (..., А15, ...), которые принадлежат своей ячейке (С16) и которые являются общими для соседних ячеек (С16, С17, ...), так, что генератор (1) способен обеспечивать образование в модуле (2) трехмерного множества зон электростатической индукции, распределенных по трехмерной сети плотно вокруг объемов (V1) ячеек в непосредственной близости от конечных кромок (bn) ребер, которые характеризуются высокими значениями локальных изменений амплитуды электростатического поля (Е) по отношению к средней интенсивности (Em), оценка которой производится по всему электростатическому модулю (2), или высокими значениями угла (α) отклонения направления электростатического поля (Е) по отношению к среднему направлению (α=0) электрического поля, оценка которого производится по всему модулю (2).

2. Объемный генератор по п.1, отличающийся тем, что ребра (А13, А15), составляющие трехмерную сеть (Rxyz) модуля (2) выполнены, по существу, одинаковой формы и с одинаковыми размерами.

3. Объемный генератор (1) по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что ребра (А13, А15, ...) соединены в трехмерную сеть (Rxyz) с ячейками, образованными из элементарных ячеек (C1, C16, С17, ...), выполненных, по существу, в виде многогранников, в частности, в виде двенадцатигранника.

4. Объемный генератор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что большинство углублений (е16, е17, ...) между соседними внутренними элементарными объемами (С1, C16, С17, ...) модуля (2) выполнены, по существу, круглыми или эллиптической формы.

5. Объемный генератор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что ребра (А13, А14, А15, ...), составляющие трехмерную сеть (Rxyz) модуля (2), выполнены с такими относительными продольными размерами (1) и соединены друг с другом так, что тангенциальные к ребрам элементарные поверхности (S1, S16, S17, ...) внутренних ячеек (С1, C16, С17, ...) трехмерной сети (Rxyz) имеют, по существу, замкнутую сферическую или эллипсоидную форму, а внутренние пустые объемы (V1, V17, ...) элементарных ячеек трехмерной сети (Rxyz) имеют, по существу, форму шара или яйцевидную форму.

6. Объемный генератор по п.5, отличающийся тем, что ребра (А13, А14, А15, ...), образующие трехмерную сеть (Rxyz) модуля (2), имеют такие относительные продольные размеры (1) и соединены друг с другом так, что замкнутые элементарные поверхности (S1, S16, S17, ...) внутренних ячеек (С1, C16, С17, ...) сети распределены, по существу, в соответствии с наиболее компактной структурой.

7. Объемный генератор по п.6, отличающийся тем, что трехмерная сеть (Rxyz) получена путем приближения, пересечения и объединения замкнутых квадратичных форм (С1, С16, С17, ...) малой толщины.

8. Объемный генератор по п.3, отличающийся тем, что трехмерная сеть (Rxyz) получена путем приближения и объединения многогранных форм (P1, Р16, Р17, ...) малой толщины, в большинстве граней (F) которых выполнены углубления (Е), и которые соединены так, что их углубления (Е) соединены.

9. Объемный генератор (1) по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что ребра (А13, А14, А15, А16, ...), составляющие трехмерную сеть (Rxyz) модуля (2), имеют относительные продольные размеры (1) и физически соединены друг с другом так, что замкнутые элементарные поверхности (S1, S16, S17, ...) внутренних ячеек (C1, C16, С17, ...) сети (Rxyz) плотно распределены так, что большинство внутренних объемов (V1, ...) элементарных ячеек сети (Rxyz) раскрыты по направлению к 12 элементарным объемам (V16, V17, ...) соседних ячеек (C16, С17, ...) через 12 углублений (е16, е17, ...) в их элементарных поверхностях (S16, S17, ...).

10. Объемный генератор (1) по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что диэлектрический материал (md), из которого выполнены ребра (А13, А14, А15, ...) трехмерной сети (Rxyz) модуля (2), представляет собой полиуретан.

11. Объемный генератор (1) по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из боковых контактных поверхностей (L1, L2) модуля (2), а, предпочтительно две, находящаяся в контакте с соответствующей боковой опорной поверхностью (S1, S2) одного из электродов (4, 5), покрыта практически равномерно множеством острых форм (TD) с остриями (21, 22) с малым радиусом кривизны, которые распределены по этой боковой поверхности (L1, L2) и введены в контакт с соответствующей опорной поверхностью (S1, S2) обращенного к ней электрода (4, 5) с обеспечением увеличения эффекта локального усиления электрического поля (Е) в модуле (2) и амплитуды локальных изменений интенсивности (Ei) электрического поля в зонах (ZE)=(ZE1, ..., ZEi, ..., ZEn, ...) электростатической индукции.

12. Объемный генератор (1) по п.11, отличающийся тем, что острия (21, 22) боковой контактной поверхности (L1, L2) модуля (2) сформированы путем рассечения множества элементарных ячеек (CDe) внешней поверхности трехмерной сети (Rxyz), распределенных, по меньшей мере, по одной из боковых поверхностей (L1, L2) с формированием множества расположенных под прямым углом к каждой рассеченной ячейке (CDe) внешней поверхности острых концов (TDe) с заостренными кромками (21, 22), по существу, круглой формы, которые обращены к соответствующей боковой опорной поверхности (S1, S2).

13. Объемный генератор (1) по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна боковая опорная поверхность (S1, S2), по меньшей мере, одного из поляризующих электродов (4, 5), введенная в контакт с боковой контактной поверхностью (L1, L2) модуля (2), покрыта, по существу, равномерно множеством острых форм (31, 32), распределенных по этой боковой опорной стороне (31, 32), причем острия (31, 32) форм введены в контакт с соответствующей контактной поверхностью (L1, L2) модуля (2), с обеспечением увеличения эффекта локального усиления электрического поля (Е) в модуле (2), а также амплитуды локальных изменений интенсивности электрического поля (Ei) в пределах зон (ZE)=(ZE1, ..., ZEi, ..., ZEn, ...) электростатический индукции.

14. Объемный генератор (1) по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что модуль (2) и электроды (4, 5) имеют одинаковую структуру, образованную сетью тонких и удлиненных ребер (А13), соединенных на концах (А131), распределенных по трехмерным сетям (Rxyz), (R’xyz), формирующих множество ячеек (CD, СЕ), связанных через углубления (е13, ...), и окружающих компактные пустые объемы (V1) элементарных ячеек, поперечные размеры которых имеют один порядок в этих трех направлениях.

15. Объемный генератор (1) по п.14, отличающийся тем, что его модуль (2) и электроды (4, 5) содержат ребра (А13), по существу, одинаковых размеров (1).

16. Объемный генератор (1) по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что его диэлектрический электростатический модуль (2) и его электропроводные электроды (4, 5) составлены из ячеек (CD, СЕ), по существу, одинаковой структуры и размеров.

17. Объемный генератор (1) по п.13, отличающийся тем, что острия (31, 32) боковой опорной поверхности (S1, S2), по меньшей мере, одного из его электродов (4, 5), а, предпочтительно, двух, сформированы путем рассечения множества элементарных ячеек (СЕе) на внешней поверхности трехмерной сети (R'xyz) этого электрода (4, 5), распределенных, по меньшей мере, по одной из боковых опорных поверхностей S1, S2, с формированием множества расположенных под прямым углом к каждой рассеченной внешней элементарной ячейке (СЕе) острых концов (ТЕе) с заостренными остриями (31, 32), по существу, круглой формы, которые расположены так, что обращены к соответствующей боковой контактной поверхности (L1, L2).

18. Способ изготовления металлических усилительных электродов (4, 5), предназначенных для использования в составе объемного генератора (1) электростатического поля в соответствии с любым из пп.15-16, отличающийся тем, что формируют диэлектрическую или полупроводящую первичную сеть (R1xyz) из множества ребер (13), выполненных из диэлектрического (md) или полупроводящего материала, причем эти ребра (13) имеют поперечное сечение (St), с толщиной (е), которая гораздо меньше, чем длина (1), и содержат, по меньшей мере, одну боковую конечную кромку (bn), которая выполнена клиновидной и удлиненной, с малым локальным поперечным радиусом кривизны и ориентирована в направлении (хх') ее длины, причем ребра (А13) физически и электрически соединяют друг с другом на каждом из их концов (131) так, чтобы они составляли трехмерную сеть (R1xyz), и структурно группируют в множество элементарных ячеек (С1), так, что большинство соединенных ребер (А13) принадлежат ячейке (C1), расположенной внутри сети (R1xyz), окружают ее и располагаются с перекрытием, по меньшей мере, одной из своих боковых продольных фасок на виртуальной элементарной поверхности (S1) замкнутой структуры, так что охватывают компактный пустой объем (V1) элементарной ячейки, поперечные размеры которой в трех направлениях имеют один порядок, при этом объем (V1) элементарной ячейки для большинства ячеек (C1), расположенных в центре сети (R1xyz), раскрыт по направлению к объемам соседних элементарных ячеек, по меньшей мере, в четырех углублениях (Е) через их элементарную поверхность (S), и каждое из углублений (Е) окружено боковыми кромками ребер, принадлежащих ячейке, которая является общей по отношению к соседним ячейкам, затем наносят электрогальваническое покрытие вторым металлическим материалом (mc), в частности, никелем на первичную сеть (R1xyz) для получения трехмерной сети (R2xyz) с внешней металлической поверхностью.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что первичную сеть (R1xyz) получают путем рассечения множества замкнутых поверхностей S=(S1, ..., Si, ..., Sn, ...) материала, имеющих оболочку (2) с малой толщиной (е), расположенных практически равномерно в трех направлениях (х, у, z), и изготовленных из первого материала (11), в частности, из диэлектрика, состоящего из полиуретана.

20. Способ по п.18, отличающийся тем, что после нанесения металла способом гальванопокрытия электропроводным материалом (mc) производят удаление каркаса, состоящего из расположенного ниже диэлектрического материала (md), с помощью теплового или химического воздействия на внешнюю металлическую структуру трехмерной сети (R2xyz) с получением полностью металлической сети (R’2xyz).