專利名稱：空氣輸送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助于所謂的電離子或電暈風(fēng)來輸送空氣的裝置，并且同時(shí)還對空氣進(jìn)行凈化處理。
借助于所謂的電離子或電暈風(fēng)來輸送空氣是眾所周知的。尤其是采用這樣一種裝置，它包括一個(gè)電暈電極和一個(gè)靶電極，這兩電極互相隔開并且各自同一直流電源的終端相連，其中電暈電極的外形、電位差以及電暈電極和靶電極之間的距離被設(shè)置成能在電暈電極處形成產(chǎn)生空氣離子的電暈放電。這些空氣離子在電暈電極和靶電極之間的電場作用下，迅速遷移到靶電極，并對靶電極釋放電荷。在這些離子向靶電極運(yùn)動(dòng)期間，離子撞擊電中性的空氣分子并將靜電力傳給這些分子，這樣，這些分子也開始向靶電極運(yùn)動(dòng)，于是以所謂的離子風(fēng)或電暈風(fēng)形式的空氣輸送就建立起來了。這種空氣輸送裝置在例如國際專利申請PCT/SE85/00538中作了敘述和圖解說明。
當(dāng)空氣中含有被污染的懸浮微粒，即懸浮的固體粒子或液滴時(shí)，這些污染物會被電暈放電產(chǎn)生的空氣離子充上電。因此，如果電極具有合適的形狀，或者在靶電極的下游設(shè)置一個(gè)靜電電容分離器的話，這些污染物或不凈物會因靜電作用沉積在靶電極上。這樣，從原則上說可設(shè)計(jì)一種空氣靜化裝置，它可借助電暈放電所產(chǎn)生的空氣離子來輸送空氣并將空氣中的污染懸浮微粒吸走。
但是這樣的裝置要能滿足很多要求，例如，大的空氣流通容量，高的凈化能力，小體積，電暈電極和靶電極之間合理的電位差，不太高的電壓和考慮到電暈放電會產(chǎn)生有害的氣體，特別是臭氧和氧化氮而要求合適的電暈電流。因此，實(shí)際上要制造這種裝置會遇到一些尚未滿意地解決的互相牽連的問題。為此，這樣一種可實(shí)際應(yīng)用的裝置尚未取得商業(yè)上的成功。
正如從前述的國際專利申請中所看到，當(dāng)電暈電極和靶電極相隔很遠(yuǎn)并且電暈電極被有效地屏蔽起來時(shí)，離子流的成分和在上游方向背離電暈電極的離子遷移距離小到可以被忽略。這時(shí)，借助于僅產(chǎn)生可接受量以下的臭氧和其它有害氣體的電暈電流來獲得較大的空氣流速和空氣流通量是可能的。然而，為了能有效地觸發(fā)電暈電極放電，電暈電極和靶電極之間的距離增加需要增大電暈電極和靶電極之間的電位差。其結(jié)果是提高電暈電極和/或靶電極的電壓，而這又會引起增加絕緣和打火花的問題。并且，對意外觸及高壓電極的防范也要加強(qiáng)了。在一種最常見的裝置中，即電暈電極和靶電極被徑向隔開地設(shè)置在一個(gè)直的空氣流通管道或通路里，這時(shí)，可發(fā)現(xiàn)空氣流強(qiáng)烈趨于集中到管道的中央部位。甚至當(dāng)靶電極位于盡可能地靠近管道壁時(shí)也是這樣。因此，為了具有大的空氣流通量就要求流通管道面積要大，結(jié)果就要加大裝置的尺寸。而且，當(dāng)靶電極很靠近管道壁時(shí)，就必須對管道壁的內(nèi)表面進(jìn)行電絕緣。然而，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)裝置帶電工作時(shí)，電絕緣的內(nèi)壁表面會帶上靜電，這靜電又會令人頭痛地妨礙在電暈電極處的電暈放電，使得電極不能以所需形式觸發(fā)放電。還有，將靶電極置于靠近管道壁，即空氣流通管道的空氣基本層流處時(shí)，帶電的懸浮微粒污染物移向靶電極表面所要經(jīng)過的路途變長了，因此空氣的凈化程度也相應(yīng)地降低了?？偟膩碚f，這一點(diǎn)可以通過以下途徑進(jìn)行改進(jìn)即增加靶電極表面的軸向長度;或者采用大量的互相平行且相距不遠(yuǎn)的靶電極表面，這些靶電極表面具有極性相反的中間電極表面;或者在空氣流通通道內(nèi)靶電極的下游設(shè)置一個(gè)普通的靜電電容分離器。然而，所有這些解決方案大大增加裝置的總體積，而且，就獲得最有效的凈化效果來說，所提到的后兩個(gè)解決方案還會造成在管道內(nèi)流動(dòng)阻力的大大增大。這種流動(dòng)阻力的增加又需要通過增加電暈電流和/或電暈電極與靶電極間的距離來補(bǔ)償。電暈電流的增加將使得所產(chǎn)生的臭氧和其它有害氣體量的增加。而且這兩種方案都需要兩極之間很大的電位差。所以，人們發(fā)現(xiàn)很難制造這樣一種空氣輸送裝置，即它借助于電暈風(fēng)或離子風(fēng)在輸送空氣的同時(shí)又對被輸送的空氣起到凈化作用。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種空氣處理裝置，它不會帶來以上所述的這些問題，或者能使這些問題的程度大為降低，且該裝置能令人滿意地達(dá)到前面所述的要求。
本發(fā)明的目的是這樣來完成的，即提供一種輸送空氣，并能同時(shí)凈化空氣的裝置，包括一個(gè)電暈電極，至少一個(gè)與該電暈電極隔開設(shè)置的靶電極和一個(gè)直流電源，所述的電暈電極和靶電極同該電源的不同的極相連，在該裝置中，電暈電極的形狀、電源的電壓使得在電暈電極處能出現(xiàn)產(chǎn)生電暈放電的離子，該裝置還包括一個(gè)殼體，殼體有一進(jìn)口，電暈電極位于進(jìn)口的中央，一個(gè)沿所述的進(jìn)口延伸的空氣流通通路，靶電極位于該通路中，并處于遠(yuǎn)離且對稱于穿過進(jìn)口的中心線的位置，這樣，穿過電暈電極和靶電極的連線之間限定了一個(gè)包含進(jìn)口中心線的顯著的夾角，其特征在于，殼體的形狀能使得進(jìn)口和電暈電極下游的空氣流通通路向外朝著靶電極分岔以形成空氣流通通道，空氣流通通道中包含著靶電極并且同穿過進(jìn)口的中心隔開一段距離，而通過進(jìn)口進(jìn)入的空氣被迫向外流向靶電極，且至少大部分空氣不能夠沿穿過進(jìn)口的中心線的延長線繼續(xù)直的向前流動(dòng)。
下面，將參照附圖對本發(fā)明的一些示例性的實(shí)施方式進(jìn)行詳述，在附圖中

圖1是一種早期提出的實(shí)施方式的示意性的軸向剖視圖，所示為借助于電離子風(fēng)或電暈風(fēng)來輸送空氣，并可根據(jù)需要凈化空氣的裝置;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施例的示意性的軸向剖面圖;
圖3是該裝置沿圖2中Ⅲ-Ⅲ線剖切所得的示意性剖視圖;
圖4是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例的示意性的軸向剖視圖;
圖5是沿圖4中Ⅴ-Ⅴ線剖切所得的剖視圖;
圖6是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第三實(shí)施例的示意性的軸向剖視圖;
圖7是沿圖6中Ⅶ-Ⅶ線剖切所得的剖視圖;
圖8是根據(jù)本發(fā)明的裝置的又一個(gè)實(shí)施例的示意性軸向剖視圖;
圖9是沿圖8中Ⅸ-Ⅸ線剖切所得的剖視圖;
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)可設(shè)想的實(shí)施例的一個(gè)部分;
圖11是和圖2同樣的一個(gè)示意性的剖面圖，但所示為根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個(gè)實(shí)施例;
圖12是和圖6同樣的一個(gè)示意性的剖面圖，但所示為根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個(gè)實(shí)施例;
圖13是和圖6同樣的一個(gè)示意性剖面圖，但所示為根據(jù)本發(fā)明的裝置的又一個(gè)實(shí)施例;
圖14和圖15各自示出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例，它們都帶有去除由電暈放電所產(chǎn)生的有害氣體的專門裝置。
圖1所示為一種早期提出的裝置的實(shí)施例，這種裝置可借助于電離子風(fēng)或電暈風(fēng)來輸送空氣，同時(shí)可根據(jù)需要凈化帶有懸浮微粒污染物的空氣。該裝置包括一個(gè)殼體1，殼體1為一個(gè)截面積不變的直的空氣流通管道，其一端為進(jìn)口2，另一端為出口3。假設(shè)所示的殼體或空氣流通管道1具有矩形的橫截面，在管道1內(nèi)靠近進(jìn)口2處具有電暈電極K，它為一根細(xì)導(dǎo)線形式，并沿管道1的中央平面橫穿過該管道。靶電極設(shè)置在電暈電極K的下游，靶電極為兩根互相平行的、薄的電極M，它們沿管道1的長度方向即空氣流動(dòng)的方向延伸，這些電極M被設(shè)置在靠近或位于互相相對的管道壁的內(nèi)表面上。這里和后面的所謂薄的靶電極是指沿軸向電極的厚度大大小于它的表面積。電暈電極K和靶電極M各自同一個(gè)直流電源4的相應(yīng)兩端相連，該電源的電壓能使得在電暈電極K處產(chǎn)生電暈放電。這個(gè)電暈放電產(chǎn)生向靶電極遷移的空氣離子，因此引起空氣沿箭頭所指的方向流動(dòng)通過導(dǎo)管1，這些正如在前述的國際專利申請中所描述的一樣。
懸浮微粒形式的污染物，即懸浮在空氣中的固體粒子或液滴會被電暈放電產(chǎn)生的離子充上電，因此這些污染物會盡力地朝著靶電極M漂移或遷移，在那里它們沉積到電極的表面上。這樣，一般來說，就能使流過的空氣得到凈化。這種早期提出的裝置的空氣流通管道1也可以具有圓形的橫截面。這時(shí)，電暈電極為一根短針狀的電極，它沿管道的中心線延伸，而靶電極則為圓柱面形狀。
然而，如在現(xiàn)有技術(shù)部分中所介紹，這種早期提出的輸送空氣和凈化空氣裝置的構(gòu)造實(shí)際上會帶來一些嚴(yán)重的問題，而這些問題尚未滿意地解決。從前述的國際專利申請中可以理解到，假如電暈電極K和靶電極M相隔得很遠(yuǎn)，并且假如電暈電極在上游方向被有效地屏蔽起來時(shí)，從電暈電極出來的在上游方向的任何離子流的成分和這一離子流遷移的距離長度小到可以被忽略。這時(shí)，借助于產(chǎn)生的不希望有的臭氧在可接受量以下的電暈電流來獲得很大的空氣流速和空氣流通量是可能的。但是，為了能夠有效地和穩(wěn)定地啟動(dòng)電暈電極，電暈電極K和靶電極M間距離的增加要求增大電位差。因此就須提高電極的電壓，這就帶來了難以解決的絕緣問題以及跳火花的問題。還有，高電壓還會帶來裝置的觸摸安全方面的困難。自然地，當(dāng)將高電壓的靶電極靠近或置于管道壁的內(nèi)表面上時(shí)，必須要確保壁的內(nèi)表面的電絕緣。然而，對管道壁的內(nèi)表面提供電絕緣會產(chǎn)生很大的靜電作用，它會令人頭痛地妨礙電暈電極的電暈放電。原則上說，可以將靶電極M接地，將管道壁1做成電導(dǎo)體并將管道壁也接地?？墒?，這時(shí)電暈電極K相對于地的電壓仍然很高，仍會使得絕緣和打火花或跳火的問題變得非常困難。而且，這個(gè)方法會使得在上游方向?qū)﹄姇炿姌O的屏蔽變得很困難。即便將靶電極M同管道壁隔開一段距離設(shè)置，以便將管道壁做成電導(dǎo)體且接地而又沒有管道壁和靶電極之間跳火花的危險(xiǎn)，這樣也無濟(jì)于事。因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)，空氣流動(dòng)會完全集中在靶電極內(nèi)部的空間內(nèi)，而在靶電極和管道壁之間的空間中不會有空氣流動(dòng)。實(shí)際上，在一定的條件下，還可能在所述的空間中出現(xiàn)不希望有的、反向的空氣流動(dòng)。總之，在圖1所示和上面所述的這種早期提出的裝置中，空氣流具有很強(qiáng)的向該空氣流通管道中央部位集中的趨向，結(jié)果使得管道內(nèi)的流速分布變得非常不均勻。這造成對管道截面積的利用率很低，并使得懸浮在空氣中的最后分離的污染物難以及時(shí)地遷移并沉積到靶電極M上，結(jié)果降低了空氣凈化能力。如在現(xiàn)有技術(shù)部分中所述，空氣凈化程度可以通過以下途徑得到稍微改進(jìn)。即增加靶電極的軸向長度，或者在管道1內(nèi)設(shè)置大量的互相平行且靠近的靶電極表面，或者在靶電極的下游設(shè)置一個(gè)常規(guī)的靜電電容分離器。但是所有這些解決方案都會引起裝置尺寸的增加和/或空氣流動(dòng)阻力的增大，這種阻力必須通過增大電暈電流和/或增大電暈電極與靶電極間的距離及隨之而來的電位差來補(bǔ)償。如前面所述，電暈電流的增加、電位差的增加及隨之而來的電壓增加都是非常不希望出現(xiàn)的。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圖1實(shí)施例中的兩個(gè)靶電極間的距離或在管道具有圓形截面的實(shí)施例中的圓柱形靶電極的直徑增大并使得電暈電極“看”往靶電極的角度也增大時(shí)，用電暈電極和靶電極之間有較低的電位差，或在維持電位差不變的同時(shí)使電暈電極和靶電極之間有較大的距離的條件下在電暈電極處實(shí)現(xiàn)電暈放電的有效和穩(wěn)定的啟動(dòng)是可能的。所述的這個(gè)角度在圖1中用α表示。但是，當(dāng)如圖1所示實(shí)施例中兩個(gè)靶電極M之間的距離增大以致角度α增大時(shí)，空氣的流動(dòng)將仍然主要集中在管道1的中央部位，結(jié)果仍然難以使空氣中載帶的污染物有效地沉積在靶電極M的表面。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)角度α增加到一定程度后，雖然電暈放電的啟動(dòng)有所改善，而空氣在裝置中的流動(dòng)情況則逐步變差。其原因據(jù)信是由于驅(qū)動(dòng)空氣流動(dòng)的力，或建立起來的壓力被導(dǎo)向與從電暈電極K向靶電極M流動(dòng)的離子流平行，結(jié)果隨著角度α的增大，作用在平行于沿管道中心線方向的空氣流的力的向量逐漸變小了。
已經(jīng)證實(shí)，采用本發(fā)明的裝置，能將前面所述的問題的嚴(yán)重程度大大減低，本發(fā)明給出了一種借助于電離子風(fēng)或電暈風(fēng)來輸送并同時(shí)凈化空氣的高效和實(shí)用的裝置。
圖2和圖3示意性地示出了本發(fā)明裝置的第一個(gè)實(shí)施例。同圖1所示的已知裝置相類似，本實(shí)施例的這個(gè)裝置包括一個(gè)殼體1。殼體1上有一矩形截面的進(jìn)口2，一根細(xì)導(dǎo)線形式的電暈電極設(shè)置在進(jìn)口2內(nèi)的穿過進(jìn)口的中央平面上。所示的裝置還包括兩個(gè)平且薄的靶電極M，它們互相平行且與穿過進(jìn)口2的中央平面也平行地設(shè)置，這兩個(gè)靶電極同所述的中央平面相隔很遠(yuǎn)地、對稱地位于中央平面的相對兩側(cè)。這樣，從電暈電極K看兩靶電極M的角度α變得很大。在本發(fā)明的裝置中，這個(gè)角度α最好為至少60°，甚至可遠(yuǎn)大于60°，在某些實(shí)施例中這個(gè)角度大到近乎180°，這可通過后面的描述來了解。這使得僅借助于電暈電極和靶電極之間有中等的電位差即可使電暈電極K處的電暈放電能非常有效和穩(wěn)定的觸發(fā)放電，盡管電暈電極和靶電極之間的距離非常之大。應(yīng)該注意，這里所說的“電暈電極和靶電極之間的距離”是指離子從電暈電極遷移到靶電極所運(yùn)動(dòng)的路途，即圖2中虛線的長度。前面已經(jīng)說過，給以驅(qū)動(dòng)力的電流強(qiáng)度是由離子隨離子流所遷移的路途長度來定的。
圖2和圖3所示實(shí)施例同早期提出的即圖1所示實(shí)施例的不同之處在于其殼體1內(nèi)設(shè)有一隔墻或中間墻5，它的形狀使得電暈電極下游的空氣流在穿過進(jìn)口2的中央平面的兩側(cè)對稱地向外分流，這樣就形成了兩個(gè)分離的空氣流通通道6和7，它們同穿過進(jìn)口2的中央平面相隔一段較大距離，而靶電極M則設(shè)置在兩通道6和7內(nèi)。這樣的設(shè)置形式防止了從進(jìn)口2進(jìn)入的空氣流繼續(xù)靠近穿過進(jìn)口2的中央平面直線向前，相反，空氣被迫向外流向靶電極M并在空氣流通通道6和7內(nèi)運(yùn)動(dòng)通過電極。盡管該裝置使得空氣流偏轉(zhuǎn)使其改變方向，但是令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，在該裝置中能得到效率高得多且大得多的空氣流。據(jù)信，這是由于空氣流動(dòng)的方向同驅(qū)動(dòng)空氣流動(dòng)的絕大部分力的方向相一致，而這些力是由從電暈電極K到靶電極M流動(dòng)的離子流所產(chǎn)生的。這一事實(shí)，再加上角度α可以做得非常之大的事實(shí)，就使得可在中等的電位差且同時(shí)在電暈電極和靶電極之間具有較長的距離的條件下得到有效和穩(wěn)定的電暈放電。這樣，該裝置就能在電極之間有適當(dāng)?shù)碾娢徊詈蛢H產(chǎn)生在可接受量以下的臭氧的電暈電流條件下非常有效地進(jìn)行空氣輸送。
而且，當(dāng)靶電極設(shè)置在如圖23所示的通道6，7的中央時(shí)，由于空氣流被迫向外流到非常靠近靶電極M之處，并且在薄片型靶電極的兩側(cè)都流動(dòng)，懸浮的污染物在靶電極表面上的沉積非常有效?？諝饬鞯钠D(zhuǎn)造成了在通道6，7內(nèi)的一定量的渦旋，這又進(jìn)一步改善了空氣同靶電極M的接觸，也就使得污染物沉積的效率變得更高。靶電極M在通道6，7內(nèi)的位置可以改變，以在靶電極的兩側(cè)獲得所需的空氣流動(dòng)狀況。
如果使電暈電極K和靶電極M分別同其相連的直流電源4具有一個(gè)接地的中間極，使電暈電極和靶電極得到相對于地的相反的極性，這相對于地來說電壓較低。因?yàn)榘须姌OM設(shè)置在同殼體1和中間墻或隔墻5的壁離開一段距離，這些壁就可用電導(dǎo)體來做并接地。這就是說，這些壁可以安全的被觸模，并不會帶上靜電，即不會對電暈電極K處的電暈放電產(chǎn)生干擾。雖然圖中未示，電暈電極K和靶電極M最好通過一個(gè)很大電阻同電源4相連，當(dāng)某個(gè)電極出現(xiàn)短路時(shí)，該電阻能將短路電流限制在安全值以下。
由于從電暈電極K出來的離子流的絕大部分都要通過薄片型靶電極M的最靠近電暈電極K的邊緣，只有這些靶電極邊緣需要做成導(dǎo)電或半導(dǎo)電的，并要同電源相連。而薄片形靶電極的其余部分的基本功用僅僅是作為帶電的懸浮微粒污染物的沉積表面，因此它們可以有很高的電阻性，例如可以是一種其電阻約為1010～1013歐姆的抗靜電材料，或經(jīng)過抗靜電處理的材料。這靶電極的后一部分僅得到非常小的電流，這個(gè)電流量相當(dāng)于沉積到靶電極M表面的污染物的放電量。這種靶電極的結(jié)構(gòu)使得它在空氣流通通道6，7的出口6a，7a處的觸模安全程度提高。如果需要的話，靶電極朝向電暈電極一側(cè)的邊緣可以稍微做得厚一些以使所述的邊緣能更有效地接受并導(dǎo)走來自電暈電極的離子流，而不會有在靶電極處產(chǎn)生電暈，即所謂的后電暈的危險(xiǎn)。這些靶電極的邊緣的形狀還應(yīng)適合于空氣通過該邊緣的流動(dòng)。
另一可取的方法是將一個(gè)屏蔽電極S設(shè)置在電暈電極的上游，它連接到一基本上同電暈電極的電位相同的電位上，以防止從電暈電極出來的離子向不希望出現(xiàn)的方向遷移。當(dāng)電暈電極K為一細(xì)長導(dǎo)線形式時(shí)，類似于圖2和3所示實(shí)施例，屏蔽電極S可以是，例如一根直徑較大的平行于電暈電極K延伸的棒。
進(jìn)口2最好用一柵格或網(wǎng)格8蓋住，以防止無意地觸到屏蔽電極S和電暈電極K。柵格或網(wǎng)絡(luò)8可用導(dǎo)電材料制作，并可象殼體1的側(cè)壁或隔墻5一樣接地。當(dāng)柵格或網(wǎng)格8同電暈電極K隔開一段距離設(shè)置，并使得從電暈電極K出來的離子流不會趨于流向網(wǎng)格8時(shí)，屏蔽電極8可以被省略，該柵格或網(wǎng)格8起到了所必須的屏蔽作用。
電暈電極K不是必須設(shè)置在進(jìn)口2的軸向內(nèi)側(cè)的部位(如圖2中所示)，它也可位于進(jìn)口2所在的平面上，甚至可在進(jìn)口的軸向外側(cè)部位。在這些情況下，應(yīng)設(shè)置柵格或網(wǎng)格8，以圍繞住電暈電極K的外側(cè)，防止不小心觸及電極。
可以理解，根據(jù)圖2和圖3所示和以上所描述的原則的裝置也可具有圓形橫截面，即有一圓形進(jìn)口2。這時(shí)，電暈電極將是一個(gè)沿進(jìn)口2的中心線軸向延伸的直導(dǎo)線狀或針狀電極。而且，在這后一實(shí)施方式中，兩個(gè)分離的空氣流通通道6和7變?yōu)橐粋€(gè)環(huán)繞進(jìn)口2的中心線并與該中心線同軸設(shè)置的圓形截面的空氣流通通道。在該空氣流通通道中具有一圓柱狀的，管狀的靶電極。
圖4和圖5以類似于圖2和3形式示意性地畫出了本發(fā)明的裝置的另一實(shí)施例。該裝置有一圓形的進(jìn)口2和一沿穿過進(jìn)口2的中心線設(shè)置的短直導(dǎo)線狀或針狀的電暈電極K。在該實(shí)施例中，殼體1和它的隔墻5的形狀使得電暈電極K下游的空氣流通通路從穿過進(jìn)口2的中心線對稱地向外分岔，以形成一個(gè)相對于進(jìn)口中心線圓錐狀發(fā)散的圓形截面的空氣流通通道6。在通道6內(nèi)設(shè)置有一個(gè)薄片形的、截頭圓錐狀的靶電極M，它位于該通道壁之間并基本平行于通道壁地延伸?？梢姡瓌t上說，這種結(jié)構(gòu)的裝置具有和前面所述的圖2，3所示裝置相同的功能，并具有相同的優(yōu)越性?？赡軋D4，5所示結(jié)構(gòu)的裝置中的空氣流通情況要更好一些，因?yàn)槠淇諝饬魍ㄍǖ?以同從電暈電極K到靶電極M的方向基本相一致的方向向外擴(kuò)展。另一方面，根據(jù)圖4，5結(jié)構(gòu)的裝置比根據(jù)圖2、3結(jié)構(gòu)的裝置的總的外徑要大。由于圖4，5所示裝置的電暈電極K為一軸向延伸的短直導(dǎo)線狀或針狀電極，其屏蔽電極S可以是安裝在電暈電極K的上游的圓環(huán)形式。
可以理解，采用圖4，5所示原理的裝置也可以采用基本上為矩形截面的進(jìn)口，并有兩個(gè)互相分離的、基本上為矩形截面的空氣流通通道(相應(yīng)于圖2，3中的通道6，7)，它們對稱于進(jìn)口中心線地?cái)U(kuò)展。在這種情況下，每個(gè)空氣流通通道內(nèi)都有基本為平的、薄片狀的靶電極，這與圖2，3所示相類似。其電暈電極為一導(dǎo)線狀并跟圖2，3類似方式設(shè)置。
圖6和圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳的、在許多方面有著極大優(yōu)越性的實(shí)施例。該裝置的殼體1和隔墻5(在該特例中它是基本上平的)的形狀使得電暈電極K下游的空氣流通經(jīng)過的通路以基本成直角地向兩相對的方向分岔成空氣流通通道6和7，該空氣流通通道6和7就沿與進(jìn)口中心線平面成直角的方向延伸。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，這一實(shí)施方式能非常有效地輸送和凈化空氣。從電暈電極K處看向靶電極M的角度α在這種情況下可以做成非常之大，電暈電極K幾乎可以安置在殼體壁的平面內(nèi)，或者稍微向外一些的地方。所以，其進(jìn)口2可以做得非常短。
圖8和圖9示出了一個(gè)類似的實(shí)施例，但其進(jìn)口2為圓形，所以只有一個(gè)空氣流通通道6，它徑向地向所有方向延伸并且基本垂直于進(jìn)口的中心線，在該通道中，設(shè)置有一基本上平的、環(huán)形的靶電極M。
雖然在前面描述的本發(fā)明的各實(shí)施例中，那個(gè)或那些靶電極都是薄片形的(即其厚度相對于表面積來說很小)，并且都與容納靶電極的通道6，7的壁成平行且相隔開地設(shè)置，但是也可以將靶電極做成其它各種不同形狀，置于不同的位置。這樣，所有實(shí)施例中的靶電極可以具有導(dǎo)電材料或半導(dǎo)電材料的表面，并緊靠或直接位于通道壁的內(nèi)表面上。這些靶電極表面應(yīng)接地，以避免絕緣和打火花的問題，這時(shí)整個(gè)高電壓電位都加在電暈電極上。但是，由于如前面所描述的，采用在電暈電極和靶電極之間的中等的電位差，而且盡管如此仍可采用電暈電極和靶電極間很大的距離來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是可能的，將整個(gè)高壓電位都加在電暈電極也不會造成無法克服的絕緣和打火花的問題。然而，這種將靶電極靠近或位于通道壁的內(nèi)表面的形式中也可以使靶電極具有不同于地電位的電位，跟前面的實(shí)施例一樣，當(dāng)然，這時(shí)通道壁必須進(jìn)行電絕緣。在靶電極表面被設(shè)置于或靠近管道壁的內(nèi)表面的情況下，可以在空氣流通通道的中央，平行于通道地設(shè)置上薄片形的電絕緣的電極元件，其形式類似于圖2～9所示實(shí)施例中的靶電極M。這些電絕緣的電極元件帶上了靜電，并同在通道壁處的靶電極元件一起構(gòu)成靜電電容分離器，以使空氣流中的懸浮微粒污染物有效地沉降在其上。
圖13示意性地畫出了另一個(gè)類似于圖6的實(shí)施例，該實(shí)施例在試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)效果非常好。圖13所示裝置同圖6、7所示裝置的形狀基本相同，它有著正方形或矩形的外形和一個(gè)矩形的進(jìn)口2，該進(jìn)口延向該裝置的整個(gè)垂直延伸部分，進(jìn)入該進(jìn)口的空氣通過兩個(gè)大致成90°的方向相對的空氣流通通道6和7分流。電暈電極K為一導(dǎo)線狀，它的一個(gè)屏蔽電極S一起以前述的方式設(shè)置在一穿過進(jìn)口2的中央平面上。各個(gè)通道6、7中裝有一靶電極裝置，它包括三個(gè)薄片型靶電極元件M，其中的兩個(gè)形成各空氣流通通道6、7的外側(cè)壁，而第三個(gè)靶電極元件M平行于所述的外側(cè)壁并基本位于該兩側(cè)壁中間地延伸。所有的靶電極元件M都和電源4的一端一起接地，而電暈電極K則和屏蔽電極S一起接到該電源的另一端上。在這一實(shí)施例中，使進(jìn)入進(jìn)口2的空氣流分岔和偏轉(zhuǎn)的壁5最好是電絕緣的。形成進(jìn)口2的殼體壁1可以是電絕緣的，也可以是導(dǎo)電材料并同蓋在進(jìn)口2上的柵格8一起接地。跟前面參照圖6、7所示實(shí)施例進(jìn)行的描述一樣，空氣被驅(qū)動(dòng)從進(jìn)口2流入并從兩相反方向的通道6、7流出。在空氣流通通道6、7內(nèi)，還具有薄蔚牡嫉綺牧匣虬氳嫉綺牧系牡緙 0，它們設(shè)置于各靶電極M的中央。這些附加的電極元件10相對于周圍環(huán)境是電絕緣的，例如它們被安裝在殼體的電絕緣材料的端壁上。當(dāng)裝置工作時(shí)，它們會帶上靜電，以相對于靶電極M來說采用和電暈電極K極性相同的電壓。這些附加電極元件10和靶電極M一起形成一個(gè)從原理上說為普通形式的靜電電容分離器，以增進(jìn)流向靶電極元件M的空氣流中載帶的懸浮微粒污染物的沉積效果。附加電極元件10的最靠近電暈電極K的邊緣處可加設(shè)向外突出的指針或薄片，它們會促進(jìn)所需的向電極元件10的靜電充電。在每個(gè)空氣流通通道6、7中的靶電極元件M和附加電極元件10可以做成一整體以形成一單一的、可拆卸的單元，當(dāng)靶電極元件M由于空氣中的污染物而變得太臟時(shí)，這個(gè)單元可容易地拆下清洗或更換。
圖13所示的裝置的外部尺寸為400×400mm，圖中所示的其它尺寸均為毫米。該裝置在實(shí)際試驗(yàn)中采用的電暈電壓為20KV，電暈電流約為8μA。所得到的空氣流通量約為60m3/h，并且空氣中載帶的懸浮微粒污染物的99%被吸除了。
可以理解，根據(jù)圖13所述原理建造的裝置也可以是旋轉(zhuǎn)對稱的型狀，如類似于圖8，9所示裝置的形式。而且，可以理解到，不管它是旋轉(zhuǎn)對稱的或矩形的，該裝置的形狀都可做成使空氣流的偏轉(zhuǎn)小于90°的形式，而不一定非要接近90°，例如類似于圖2、3或4、5所示的裝置。
從以上所作的描述中可以理解到，在靶電極表面位于或靠近通道壁的內(nèi)表面的裝置中，并不是一定要象圖13所示那樣，將一個(gè)靶電極設(shè)置在通道的中央，也不是必須要設(shè)置附加電極元件10。當(dāng)然，將靶電極表面設(shè)于靠近或位于通道壁表面也可適用于本發(fā)明的其它實(shí)施例，例如圖2、3所示的實(shí)施例。如前面所述，在這種情況下，靶電極并不是必須接地。相反，這些電極可以連接到一個(gè)不同于地電位的電位上。當(dāng)然，這時(shí)通道壁必須是電絕緣的。
還應(yīng)理解到，本發(fā)明裝置的靶電極也可具有除了所述和所示以外的其它形狀。例如，靶電極不一定要有一個(gè)平行于空氣流通通道側(cè)壁延伸的表面。相反，在空氣流通通道具有矩形截面的裝置中，如圖2、3或5、6或12所示，靶電極也可以是一個(gè)與空氣流通通道的側(cè)壁成直角的平板電極元件，在各個(gè)通道中可有一個(gè)或多個(gè)互相平行的電極元件。在根據(jù)例如圖2、6或12所示結(jié)構(gòu)的情況下，這種變化了的靶電極可以平行于附圖所在平面地設(shè)置。
為了使流過按本發(fā)明結(jié)構(gòu)的裝置的空氣不但能夠被凈化去除前述的懸浮微粒污染物，而且還能夠去除氣體污染物，可在其形成通道6、7的殼體1、5上涂敷上一層能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，該物質(zhì)可吸收或催化分解有關(guān)的氣體污染物。由于本發(fā)明裝置的壁1、5是接地的，所以比較容易對這些壁進(jìn)行冷卻或加熱以改變流過其中的空氣的溫度。
如前面所述，在電暈電極處的電暈放電會產(chǎn)生氣化物，尤其是臭氧和氮氧化合物，這是有害的，并會刺激近處的人，這種氣體在環(huán)境空氣中的聚集不得超過一個(gè)會被人察覺到的限定值。根據(jù)本發(fā)明的一種裝置能使得這些有害氣體中的大部分都分解或變?yōu)闊o害，它是在與進(jìn)口2相對的地方設(shè)置帶有一開口9的隔墻5，該開口9位于電暈電極K的軸向相對處，其形狀和尺寸類似于電暈電極，作為一個(gè)例子，圖10示意性地畫出了這種結(jié)構(gòu)，這是為圖6～9所示裝置而設(shè)的。最靠近電暈電極的，并且包含了電暈放電所產(chǎn)生有害氣體大部分那部分空氣流將通過這個(gè)開口9。通過開口9流出的這部分空氣可在隔墻5的后面分解掉，因此這些空氣中帶有的有害氣體變?yōu)闊o害了?？梢詫⑦@種空氣排放到室外的大氣中去，也可將其通到一合適的過濾器內(nèi)，有害氣體在該過濾器中被吸收或催化分解成無害形式。這樣的一個(gè)過濾器可以安裝在壁5后面，開口9的下游處?？梢栽O(shè)想，這種裝置可設(shè)置在本發(fā)明的所有其它實(shí)施例中，例如圖2～5、11、12和13所示的實(shí)施例中。
圖14和圖15示例性地畫出了一些實(shí)施例，其中帶有有害氣體的那部分空氣流以前述的方式從最靠近電暈電極處除去了。
圖14所示裝置基本上與圖2和3所示裝置是相同類型。不同之處在于圖14實(shí)施例的靶電極包括位于通道6和7的側(cè)壁內(nèi)表面上的電極表面M，并且殼體1和隔墻5是電絕緣的。一個(gè)具有跟導(dǎo)線狀電暈電極類似形狀和尺寸的開口9位于隔墻5上相對于電暈電極K處。直接靠近電暈電極K并由此帶有電暈放電產(chǎn)生的有害氣體的那部分空氣會通過開口9。因此，這一部分空氣將流到隔墻5的后面或內(nèi)部的空間中，所述的有害氣體就被一個(gè)合適的過濾器11凈化了。
由于該實(shí)施例中的靶電極表面M位于比較靠近開口9處，就能保證帶有有害氣體的那部分空氣實(shí)際上能流過開口9。
圖15示例性地畫出了一個(gè)跟圖4、5所示裝置結(jié)構(gòu)原理相同的裝置，區(qū)別僅在于圖15實(shí)施例的流通通道2、6、7為矩形截面，因此其電暈電極K也為一導(dǎo)線狀。同樣原因，圖15實(shí)施中的靶電極M為平的、薄片形電極元件。跟前面所描述的類似，隔墻5上開有一與電暈電極K軸向相對的開口9，開口9具有和電暈電極相似的形狀和尺寸。直接靠近電暈電極K，并由此含有電暈放電所產(chǎn)生的有害氣體的那部分空氣會通過開口9。這些有害氣體可以在那部分空氣流過開口9后采用一個(gè)前述方式的過濾器來除去。由于該實(shí)施例中的隔墻5是導(dǎo)電材料并接地，當(dāng)開口9至電暈電極K之間的距離選擇適當(dāng)時(shí)，最靠近開口9的那部分壁5會吸引一給定的、小量的電暈電流。這個(gè)電暈電流會有助于驅(qū)動(dòng)最靠近電暈電極的那部分空氣流過開口9。也可以在開口9的后面或下游處設(shè)置一薄片形電極元件11，它連接到電暈電極K的電位極性相同的電位上。這個(gè)電極元件11跟接地的隔墻5一起形成一靜電電容分離器，通過開口9的空氣流中的懸浮微粒污染物將沉積在該分離器上。在這種情況下，污染物會沉積在隔墻5上。這樣就防止了污染物進(jìn)入到過濾器中，而過濾器是用來消除電暈放電所產(chǎn)生的有害氣體的。
可以想象，若干個(gè)本發(fā)明的裝置能組合起來形成一個(gè)大的設(shè)備。
因此，圖11舉例性地示意了一個(gè)實(shí)施例，它是將兩個(gè)或更多個(gè)圖2、3所示類型的裝置軸向串聯(lián)起來，以使得同樣的空氣流能從其中穿過。這樣的裝置有一優(yōu)點(diǎn)，就是其隔墻5的外表面可為電導(dǎo)體，而內(nèi)表面則為電絕緣體，這樣隔墻5能有效地屏蔽其下游處的電暈電極K，以有效地防止離子流向著上游方向，即不希望的方向流動(dòng)。
圖12示意性地畫出了圖6～9實(shí)施例裝置的兩個(gè)，它們以進(jìn)口朝著相反的方向背靠背地排列。顯然，這個(gè)實(shí)施例也可以采用圖13所示的裝置。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不受前面所述和所示的實(shí)施例限制，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對所描述的實(shí)施例進(jìn)行改動(dòng)。而且?guī)讉€(gè)本發(fā)明的裝置可以組合起來以形成一個(gè)大型的空氣處理系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種輸送空氣，并能同時(shí)凈化空氣的裝置，包括一個(gè)電暈電極(K)，至少一個(gè)與該電暈電極隔開設(shè)置的靶電極(M)和一個(gè)直流電源(4)，所述的電暈電極和靶電極同該電源的不同的極相連，在該裝置中，電暈電極的形狀、電源的電壓使得在電暈電極處能出現(xiàn)產(chǎn)生電暈放電的離子，該裝置還包括一個(gè)殼體(1，5)，殼體有一進(jìn)口(2)，電暈電極(K)大致位于進(jìn)口的中央，一個(gè)沿所述的進(jìn)口延伸的空氣流通通路，靶電極(M)位于該通路中，并處于遠(yuǎn)離且對稱于穿過進(jìn)口(2)的中心線的位置，這樣，在電暈電極(K)和靶電極(M)的連線之間限定了一個(gè)包含顯著的夾角(2)，其特征在于，殼體(1，5)的形狀能使得進(jìn)口(2)和電暈電極(K)下游的空氣流通通路向外朝著靶電極(M)分岔以形成空氣流通通道(6，7)，空氣流通通道中包含著靶電極(M)并且同穿過進(jìn)口(2)的中心線隔開一段隔離，而通過進(jìn)口(2)進(jìn)入的空氣被迫向外流向靶電極(M)，且使得至少大部分空氣不能夠沿穿過進(jìn)口(2)的中心線的延長線繼續(xù)直的向前流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于電暈電極(K)與靶電極(M)間的連線所限定的包含進(jìn)口中心線的上述的角度(α)至少為30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述的進(jìn)口(2)具有基本上為矩形的截面，所述的電暈電極(K)為長的導(dǎo)線形狀，它位于通過進(jìn)口(2)的中央平面上且垂直于穿過進(jìn)口的中心線，并且電暈電極下游的空氣流通通路向所述的穿過進(jìn)口(2)的中央平面的兩側(cè)分岔形成兩個(gè)具有大致為矩形截面的空氣流通通道(6、7)，每個(gè)所述的通道內(nèi)部有靶電極(M)，靶電極大致平行于所述的空氣流通通道的壁地延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的兩個(gè)空氣流通通道(6，7)內(nèi)包含有大致平行于穿過進(jìn)口(2)的中央平面延伸的靶電極(M)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的包含有靶電極(M)的兩個(gè)空氣流通通道(6，7)從穿過進(jìn)口(2)的中央平面以相反的方向成擴(kuò)散狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于兩個(gè)空氣流通通道(6，7)的擴(kuò)散的方向之間的夾角基本上同從電暈電極(K)至靶電極(M)間的延伸線所夾的角度(α)相一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的包含有靶電極(M)兩個(gè)空氣流通通道(6，7)基本垂直于穿過進(jìn)口(2)的中央平面地向兩相反的方向延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述的進(jìn)口(2)基本上為圓形的，所述的電極元件(K)為一個(gè)基本上軸向地沿著穿過進(jìn)口(2)的中心線延伸的短導(dǎo)線狀或針狀的電極，并且電暈電極下游的空氣流通通路相對于所述的中心線基本為圓錐形地分岔成一個(gè)空氣流通通道(6)，該通道(6)具有同軸地環(huán)繞所述的中心線的基本上為環(huán)形的橫截面，在通道(6)內(nèi)設(shè)有一個(gè)基本上環(huán)形地延伸的靶電極(M)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述的通道(6)內(nèi)包含著靶電極(M)，通道(6)具有基本上平行于穿過進(jìn)口(2)的中心線的圓形橫面。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述的圓形截面并包含有靶電極(M)的空氣流通通道(6)從穿過進(jìn)口(2)的中心線成錐形地?cái)U(kuò)展。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于通道(6)延伸的方向基本上同從電暈電極(K)到靶電極(M)的方向相一致。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述的圓形截面并包含有靶電極(M)的空氣流通通道(6)基本上垂直于穿過進(jìn)口(2)的中心線地經(jīng)向向外地朝所有方向延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求3～7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于每個(gè)靶電極(M)包括一基本為薄片形的電極元件，它基本平行于各空氣流通通道(6、7)的壁地設(shè)置在通道的中央部位。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于靶電極(M)為圓筒形的，它基本平行于圓形截面的空氣流通通道(6)的壁，并基本上位于通道(6)的壁的中央部位。
15.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于靶電極(M)包括一薄片的、截頭圓錐體形的電極元件，它基本平行于圓形截面的錐形擴(kuò)展的空氣流通通道(6)的壁，并基本上位于通道(6)的壁的中央部位。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于靶電極(M)具有環(huán)形的、基本上平的形狀，它平行于空氣流通通道(6)的壁地設(shè)置在該通道壁的中央部位，該空氣流通通道(6)基本垂直于穿過進(jìn)口(2)的中心線地向所有的方向經(jīng)向朝外地延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求13～16中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于薄片形的靶電極(M)在各空氣流通通道(6，7)內(nèi)的空氣流動(dòng)方向上大部分長度上延伸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于靶電極(M)的位于最靠近電暈電極(K)的部分為導(dǎo)電材料或半導(dǎo)電材料，并連接到直流電源(4)的一端上，而靶電極(M)的其余的大部分則具有非常高的電阻，并且最好是抗靜電的。
19.根據(jù)權(quán)利要求1～12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于靶電極(M)具有導(dǎo)電或半導(dǎo)電的表面，并設(shè)置在靠近或位于包含靶電極的空氣流通通道(6，7)的壁的內(nèi)表面上。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于殼體壁(5)上的與開口(2)相對立處具有一個(gè)開口(10)，它位于與電暈電極(K)軸向相對的位置，這個(gè)開口(10)的尺寸遠(yuǎn)小于進(jìn)口(2)的尺寸，以使得最靠近電暈電極(K)的含有電暈放電產(chǎn)生的有害氣體的那部分空氣能從該開口(10)中通過。
21.根據(jù)權(quán)利要求1～20中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于該裝置帶在一柵格或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(8)，它同電暈電極(K)隔開一段距離地設(shè)置在其上游處，以防止直接觸及電暈電極。
22.根據(jù)權(quán)利要求1～21中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于在電暈電極(K)的上游設(shè)置了一個(gè)屏蔽電極(S)，它跟電暈電極一樣地連接到主電位上。
23.根據(jù)權(quán)利要求1～22中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于電暈電極(K)和靶電極(M)連接到相對于地來說極性相反的電位上。
24.根據(jù)權(quán)利要求1～23中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于殼體壁(1，5)為導(dǎo)電材料并且接地。
全文摘要
一種借助于電離子風(fēng)來輸送和凈化空氣的裝置，包括電暈電極，靶電極和直流電源，電暈電極和靶電極連接到電源的不同極上，還包括帶有進(jìn)口的殼體和沿進(jìn)口延伸空氣流通通路，電暈電極位于進(jìn)口的中央，殼體的形狀使得電暈電極下游的空氣流通通路向外分岔形成包含著靶電極的空氣流通通道，它同進(jìn)口中心線隔開一段距離，從進(jìn)口進(jìn)入的空氣被迫向外流向靶電極，使得大部分空氣不能沿進(jìn)口中心線繼續(xù)直線向前流動(dòng)。
文檔編號F24F7/06GK1033315SQ88104048
公開日1989年6月7日 申請日期1988年7月2日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月3日
發(fā)明者維爾摩斯·托羅克, 安德茲吉·羅里斯 申請人:阿斯特拉-溫特公司