氣流裝置的製作方法

2023-06-05 22:16:16

專利名稱:氣流裝置的製作方法
本發明涉及到一種藉助於所謂離子風或電暈風作用的氣流裝置。尤其涉及包括至少一個電暈極、靶極及一個直流電壓源的氣流裝置。
這種裝置本是為了和空氣淨化設備一起使用而研製出來的，例如像靜電除塵器和空氣處理系統以及通風系統和空調系統這樣的設備;不過，這個發明應用到許多其它需要輸送空氣的場合也是有效益的;例如，對電氣設備或電氣裝置進行冷卻以及與加熱設備，例如電熱空氣火焰(electric hot-air blaze)一起使用的情況。
現今，在上述的設備和系統中輸送空氣幾乎都只採用各種不同形式的機械風扇。這樣的機械風扇再加上驅動電機，除了笨重及需要相當大的空間外，價格還較貴，而且還消耗很大能量，運行費用很高。運行時，風扇還發出很大的噪聲;在使用這樣的風扇和鼓風機的許多地方(例如居住區和某些工作場所)，噪聲是很令人討厭的。
大家知道，藉助於所謂離子風或電暈風來輸送空氣在原則上是能夠實現的。當一個電暈極和一個靶極相互間有一定的距離且每一電極都連到直流電壓源相應的端子上時，就會產生離子風;對電暈極的設計和直流電壓源的電壓要使電暈極產生電暈放電。由於離子帶有和電暈元件相同的極性，這種電暈放電會導致空氣的電離並且還可能形成所謂帶電的懸空微粒，即在空氣中存在的固態微粒或液態微粒與帶電的空氣離子碰撞時而帶電。在電場的影響下，空氣離子從電暈極迅速移向靶極，並在靶極處放掉它們的電荷而變成電氣上中性的空氣微粒。當它們在兩個電極間通過時，空氣離子不斷碰撞電氣上中性的空氣微粒，從而將靜電力也傳遞給這些空氣微粒，於是，空氣微粒與空氣離子一起沿著從電暈極到靶極的方向被吸引過去，從而就造成了所謂離子風或電暈風形式的傳輸空氣。
藉助於離子風的氣流裝置是大家知道的技術，這樣裝置的實例特別在DE-OS2854716、DE-OS2538959、GB-A2112582、EP-Al-29421和US4380720中已作了敘述和說明。但是，已發現這些利用離子風或電暈風的現有技術的氣流裝置效率很低，並且沒有任何實際意義，其原因似乎是對通過這種裝置傳輸空氣的全過程的實際作用原理缺乏明確的了解。從而，用以前提出的離子風作用的氣流裝置的實施方案達到實際上輸送足夠的空氣量又不將電暈電流提高到一定值是不可能的;但當在人們居住的環境利用這樣的裝置時，這個電暈電流值大大地超過了那些被承認的容許值。眾所周知，尤其是對靜電除塵器的電場，電暈放電時會產生化學的化合物，主要有臭氧和氮的氧化物，這些對人都具有刺激作用;而且當它們在空氣中的濃度過高時，會有害於健康。如果發生電暈放電，這些化學化合物就會按一定的比率產生，這個比率是依電暈電流大小和極性而定的。因此，目前在人們居住環境中採用的靜電空氣過濾器以正極性電暈放電和一定值的電暈電流下工作;在正常運行情況下，這個電流值實際上正比於單位時間內通過過濾器的空氣量。在這方面，電流強度要與要求產生的臭氧和氮的氧化物的允許量相適應，當空氣流量為100米3/時(m3/h)時電暈電流為40～80微安(uA)量級。我們知道，在以離子風工作並用於人們生活環境的氣流裝置中，所利用的電暈電流也必須限制到上述量值。在現有技術利用離子風輸送空氣的裝置中，由於設備的效率低，這是不可能達到的。例如，根據報告，在EP-A1-29421和US 4380720中所提出的裝置中，在建議的15KV電暈電壓下，用1W電暈功率，空氣流量可達到1升/秒(1/S)，於是，當轉換到100米3/時(m3/h)的空氣流量時，這個裝置將消耗大約1900微安(uA)，比人們居住環境容許的電暈電流值高出大致30倍。
因此，本發明的一個目的就是提供一種在本文介紹中提到的改進的且效率高得多的氣流裝置，並且該裝置的效率使它實際上也能應用在人居住的環境中。
按照本發明所構成的裝置基於對通過這種裝置的整個空氣傳輸的作用要有更深刻和進一步的理解，以前沒有做到這一點。其特點陳述於後邊的權利要求
中。
現在參考附圖對發明進行更詳細的敘述。
圖1是電暈極和靶極之間離子移動的示意圖;
圖2～7和9～13為圖示說明本發明裝置的若干不同實施方案;
圖8是電暈電流與電壓函數關係曲線。
首先給出對空氣輸送起決定作用的基本條件的概要。藉助於在電暈極和靶極之間產生的離子風或電暈風可以實現空氣傳輸，靶極沿軸向依所希望的氣流方向安排在電暈極順流處。圖1是用一根細金屬絲橫跨氣流通路延伸形成的一個電暈電極K(例如橫跨過一個氣流導管)和一個靶極M，靶極M也橫跨過氣流路徑延伸，並且採用可透過氣流的網狀或柵格狀結構形式，做為例子示出。靶極M按所希望的氣流方向置於電暈極K的順流處，與電暈極K的軸向距離為H，氣流方向以箭頭W示出。
如前所述，在電暈電極上引起的電暈放電產生了帶電的空氣離子;在電暈極和靶極之間電場的作用下，這些離子向看靶極方向移動。
離子的遷移率本來是在很寬的範圍內變化的，不過在本文所需的領域裡，可以假設輕離子佔優勢，它的遷移率為C＝2.5·10-4米2/伏秒(m2/VS)一些遠不如空氣離子那麼容易移動的帶電粉塵，只構成系統內全部電荷中小部份，可以忽略。也可以假設空氣離子只是系統內全部空氣的一個很小的部份，氣流的速率又至少比空氣離子的運動速度低10的一次方倍。於是，相對於空氣離子的移動速度來說，周圍空氣可以假設為靜止不動的。
帶電空氣離子相對於周圍空氣的移動速度V正比於它們的遷移率C和電場強度E，所以V＝C·
E(1)也可以假設穩態情況佔優勢，所以在系統之給定的部分體積內電荷密度是常數，即每單位時間供到系統的電荷等於從系統中移走的電荷。因此，空氣中的電流密度可以表示為電荷的移動速度V和電荷密度ρ的乘積i=ρ·
V(2)式中，
i是電流密度。
空氣的單位體積的力是電荷密度ρ和電場強度E的乘積，即f=ρ·
E(3)式中
f是空氣單位體積的驅動力。應用以上方程式(1)(2)和(3)可得f＝
i/C (4)即單位體積力可以由電流密度對離子遷移率的比值表示。
如圖1所說明的，我們現在考慮一個「電流通道」，這個通道在K和M兩個電極之間傳導全部離子電流I的一個無限小的分量dI。這個電流通道的中心線永遠平行於電流密度向量
i，其橫截面積ds的表面法線平行於電流密度向量。
現在我們考慮這個電流通道的一個體積單元;
dv＝ds·dl (5)式中，dv是一個無限小的體積，dl是在電流通道方向上的一個無限小長度。作用在電流通道中每個這個這樣的體積單元表面法線方向上的力為d
F＝
f·dv＝
f·ds·dl (6)這個體積力d
F具有一個沿著輸送空氣方向W的分量和對該方向成直角的一個分量。假設當橫跨這個裝置中氣流通道或路徑的整個橫截面去合成體積力時，則這些橫向力互相抵消，可以忽略不計。因此，在一個電流通道內總的輸送力是dFT=KM]]>W·d
F=KM]]>W·
f·ds·dl=KM]]>W·
i/cI·ds·dl=dI/cKM]]>W·d
l=H/C·dI (7)式中H是電暈極K和靶極M之間沿著氣流方向的距離。
於是，在氣流通道中總輸送力FT可以表示為FT＝S]]>dFT＝M/C·I (8)式中S是氣流通道總的橫截面積，I是總的離子電流或電暈電流。
因此，所建立的平均壓力可寫為△P＝FT/S＝H/C·I/S (9)於是，輸送力正比於總離子電流或電暈電流I和它的移動路徑H的乘積，即正比於所謂「電流-距離」H·I。
可以證明，由於建立起壓力而形成的總空氣流量可寫成Q=2C ·K ·rA·I ·H ·S]]>式中，Q是空氣流量，K是一個無量綱的空氣動力阻力係數，rA是空氣密度。
從方程式(10)可以看出，空氣輸送量正比於總離子電流或電暈電流I和它的移動距離H之積的平方根。
因此，為了在所希望的方向上，即從電暈極出發向著靶極的方向，得到一個較高的空氣流量，就應該努力在從電暈極出發的順流方向，即從電暈極出發向著靶極的方向上獲得高的離子電流與其移動距離之乘積的數值。輸送力增加，總的空氣流量也增加;這可以通過增加總的離子流電強度，或者增加電暈極和靶極間的距離來實現。但是，正如上邊提到的，如果此裝置用於有人的環境中，那就不允許把離子電流或電暈電流的強度增到超過給定的最大值，因為考慮到產生的對人體有害的臭氧和氮的氧化物的量主要是與電暈電流成正比的。結果，在這方面唯一剩下的有影響的參數就是電暈電流移動的距離，即電暈極和靶極之間的軸向距離。因此，根據本發明，建議在電暈極和靶極接收大部分離子電流的主要部分之間的距離，最短是50毫米(mm)，最好至少有80毫米(mm)。
也可以看出，當應用前述那種汽流裝置時，空氣離子流也能從電暈電極沿著逆流方向移動，即與所要求的輸送空氣方向相反，若位於電暈電極逆流方向有相對於電暈電極具有一定電位的導電物體，就有可能造成上述的離子移動。不難理解，這樣就大大地減少了所要求的通過裝置的總的輸送空氣量。對從電暈極發出逆向離子流的可能性，已經在這裡討論的那種氣流裝置的設計中加以考慮，可充分地保證在電暈極逆流方向的導電物有足夠遠的距離，並且逆向離子流非常小。然而，正如上邊方程式(9)中所證實的，離子流產生的輸送力是正比於上述離子流強度及其移動距離的乘積，但反過來也可看出，如果逆流方向離子流具有很長的移動路徑時，即使從電暈極出發的逆向離子流非常小，仍然可能在與所希望的空氣輸送方向之相反的方向造成相當大的輸送力。
必須看到，從本文的上下文中，「導電」一詞必須視為在此類裝置中仍佔有重要地位的與極小的電流密度有關的概念，這裡所指的電流密度是1毫安/米2(mA/m2)的量級。因此，在本發明所涉及的氣流裝置中，可以被認為是導電物或具有導電錶面的東西，在電暈極的逆流方向上總是存在的。比如，這些東西可以是網絡或網狀結構，也可以是裝置本身在氣流導管入口處的另件;甚至沒有這些東西時，如管壁表面，設備另件，家俱或人體，只要位於氣流導管入口處不遠，就都可以成為導電面，而產生從導管中電暈極到此導電面的逆向離子流。
努力改善效率，即把電暈電流限制在容許的數值而又獲得較高的空氣流量，在本發明的氣流裝置中是依靠下面的方法實現的把靶極安置在離電暈極有特定距離的位置上，這個距離(從電暈極到靶極接收從大部份離子流部份的距離，也就是從電暈極發出的順向離子移動的距離)最短為50毫米(mm)，最好不少於80毫米(mm);再有是保證從電暈極發出的逆向離子流強度及其移動距離之積實際為零，或在任何情況下都遠遠小於從電暈極發出的順向離子流強度與其移動距離之積。後者業已實現，方法是按照本發明，在逆流方向上對電暈極進行有效的屏蔽，使離子流不能在電暈極逆向流動，或者至少使能逆向流動的離子流非常小而且其移動距離也非常短。
按照本發明的一個實施方案，上述對電暈極在逆流方向所需要的屏蔽可通過將連接到電暈極的直流電源的端子接到某一電位上來實現，這個電位基本上與緊挨裝置的環境電位相同，實際上是以與裝置外殼及其它不帶電部分相同的方式接地。前面已建議，使這種氣流裝置的電暈極處於地電位值，而不是接在某一高電位。原來一直認為。這兩種選擇就空氣傳輸的機理來說是互相等效的，並且在逆流方向對電暈極加以屏蔽的努力中，沒有將電暈極本身也接到地電位。
但是，在很多情形下，出於各種實際原因，並不希望把電暈極接至地電位，而可能希望將靶極接到地電位，或者將電暈極和靶極接到對地呈反極性的電位上，以此降低對高壓絕緣的要求。按照本發明的另一個實施方案，採用電工學其它領域中已知的方法，將一個導電屏蔽元件安置在電暈極的逆流方向，並使該元件的電位與電暈極的電位相一致，結果在電暈極逆流方向形式了一個等電位壁壘，該壁壘實際上阻止了逆向運動的離子流;用這樣的方法也可以實現所希望的在逆流方向對電暈極的屏蔽。前面曾建議，對於所討論的這種氣流裝置，在電暈極逆流方向設置屏蔽極，並把屏蔽極連接到與上述電暈極相同的電位上。為此提出了一些方案，如一臺具有串級結構的氣流裝置，該裝置包括許多電暈極組和靶極組，它們在氣流導管中沿軸向順序排列。不論在何種情形下，有效地屏蔽電暈極以阻止離子流逆向運動，這對於提高氣動裝置的效率是至關重要的，但以前未能早就了解和領悟到這一點。
為了對電暈極加以必要的屏蔽以阻止不希望的逆向離子流，還存在著第三種，也是特別令人興奮的可能性;即將包圍裝置的各個電極的氣流導管向電暈極逆流方向伸延相當的距離，也即在氣流導管的入口端處延長，該導管的管壁宜於採用一種電介質材料(例如用一種適用的塑料材料)以大家熟悉的方法來製作。試驗表明，當所討論的這種氣流裝置運行時，在氣流導管電介質管壁上出現了一種表面電荷過剩現象，只要管壁材料處於優勢電場作用下，這種電荷就能長期維持下去。「過剩電荷」在這裡指的是電介質材料表面的電荷;根據對具有弱電導率的電介質材料的傳統理解，存在著表面電荷，「過剩電荷」就附加在這種表面電荷上。現在還不十分清楚為什麼這種過剩電荷會出現氣流導管的電介質管壁上，不過這個現象本身已被實驗所證實，這種現象似與製造永久極化電介質所利用的現象有關。在後一種情形下，特殊的電介質材料要經受強電場和離子電流的聯合作用。這樣，過剩電荷就被持久地束縛在這種材料的結構中，儘管這種材料具有某種程度的導電性，電荷也不會被傳導出去。因此，聯繫到在所討論的這種氣流裝置中遇到的上述現象，對於在這方面技術有經驗的人來說，他就可以顯而易見地設想到在氣流導管電介質管壁上的過剩電荷也會被束縛在電介質材料的結構之中，而唯一的條件是這種材料要置於電場的作用之下。應用這種現象，有助於實現對電暈極在逆流方向必要的屏蔽，其方法是在離開電暈極的逆流方向，即導管入口端處，將氣流導管及其電介質管壁延伸一段距離，這樣，在裝置投入，後，在電暈極射出的離子流的影響下，導管壁上立即出現過剩電荷，從而有效地屏蔽了出現在電暈極周圍的離子云，對抗可能產生的電暈極逆流方向的電場，以此獲得有效的屏蔽層，防止來自電暈極逆向運動的離子流。可見，氣流導管向電暈極逆流方向伸展得越遠。提供的屏蔽效能越高。試驗表明，氣流導管在電暈極逆流方向延長的距離至少為電暈極和靶極之間距離的1.5倍，則可得到令人滿意的屏蔽效果。還可以看到，隨著氣流導管寬度的減少，屏蔽作用會更加有效。也就是說，相對的電介質管壁之間的距離越小，所產生的屏蔽作用的效能越高。在氣流導管橫截面積較大的情況下，在電暈極逆流方向上把導管分為許多互相平行的局部導管可以有效地提高屏蔽效果，這是用一些與導管壁相平行的細長的隔板來實現的。例如，隔板壁可以作成條形，以電介質那樣的材料製造。儘管氣流導管向電暈極逆流方向延伸的距離大約僅等於電暈極和靶極之間的距離，這樣的裝置還是能夠使電暈極得到有效的屏蔽，以阻止逆向離子流。
這種氣流裝置在用於人們居住環境時所遇到的另一個嚴重問題是儘管施加的電壓很高，但觸及該裝置時必須保證安全。藉助於機械手段當然可以提供防護設備，用完全不可滲透的壁來裝備包圍著裝置電極的氣流導管，並在導管的入口端和出口端安裝防護網，這樣就消除了有意或無意地接觸帶電極的可能性。但是，這樣的防護設備對氣流呈現出相當大的阻力，從而嚴重地削弱了通過裝置的傳送的氣流，也降低了裝置的效率。然而，在本發明的一個裝置中表明，可以用一種簡單得多並且更優越的方式提供完全令人滿意的予防接觸的安全措施。如上所述，按照本發明構成的裝置運行在一個特別低的電暈電流水平上，在每100米3/小時(m3/h)的空氣流量下為20-50微安(uA)的量級。由於電暈極和靶極之間的軸向距離大並且在逆流方向對電暈極的有效屏蔽，則有可能達到特別低的電暈電流值。由於這個低值電流消耗，該裝置的帶電極，不論電暈極或靶極，都可通過一個阻值特別高的電阻接到有關電壓源的端子上去，而不需要把電壓源電壓增加到不可接受的水平。已經表明，給定這個串聯電阻是容易的。沒有任何困難。電阻阻值非常高，萬一帶電極被直接短路，短路電流水平很低，以致完全無害。對於人體觸及這樣的電氣設備來說，通常把2毫安(mA)作為無害短路電流的限定值。如果短路電流低至大約100-300微安(uA)，當接觸帶電極時，根本不會有任何不舒服的感覺。採用本發明的一個裝置就不難做到這一點。例如，如果裝置的帶電極具有20千伏(KV)的運行電壓且電暈電流是50微安(uA)，帶電極可以經由一個150兆歐(MΩ)的電阻連接到相應的電壓源端子上，則電壓源本身必須具有27.5千伏(KV)的端電壓。當帶電極被直接短路時，短路電流大約只有185微安(uA)，若短路由直接接觸電極所引起，這樣低的短路電流不會產生不適感。然而，在現有技術靠電離子風運行的氣流裝置中不得不採用2000微安(uA)量級的大電暈電流。若要把短路電流限制在這樣的數值，使得當人體直接接觸帶電極時不會引起不適，這實際上是完全不可能的。除了低水平的短路電流外，另一個有關接觸安全措施的重要因素是電容性放電電流，當觸及具有一定電容量的電極時會出現這種電流。然而，對於這種類型的具有相當電容量的電極，根據本發明，只要用一種高電阻率的材料製作這些電極，就可以將電容電流減小到完全容許的水平。鑑於按照本發明所用的低電流強度，不需要採用高導電性的電極就能裝備一個高效的氣流裝置，因此不會帶來其它缺點。
附圖2以圖解和實例說明了根據本發明製作的氣流裝置第一個實施方案的原理結構。這個裝置包括一個用電氣絕緣材料製成的氣流導管1，通過該導管在箭頭2所示方向產生氣流。在氣流導管中裝有一個電暈極K。它對氣流是可以透過的。在電暈極的軸向順流方向上裝設了一個靶極M，它對氣流來說也是可以透過的。電暈K包含有一種導電材料，這種材料能很好地耐受臭氧和紫外線的作用。電暈極可以用各種不同的已知方法構成，在一個電場的作用下產生電暈放電。作為一個實例，在圖2中示出的實施方案的電暈極K包括一根細金屬絲或絲狀體，它在橫跨氣流導管1的方向上伸展。但是電暈極也可能有很多其它不同的形狀;例如，它可以包括許多細金屬絲或許多絲狀體，它們或者互相平行，或者以一種敞開的網狀結構或網狀物的形式布置。金屬絲也可以繞製成螺旋形，或以類似的方式布置的其邊緣外觀呈直線形、鋸齒形或波浪形的窄條，而不用細直的金屬絲或絲狀體。電暈極也可以包括一個或多個針狀的電極元件，在氣流導管1中基本上沿軸向排列。靶極M包含一種導電或半導電材料，或者一種敷有導電或半導電錶面的材料，且靶極的表面不會引起電場的高度集中。靶極也可以按各種不同的已知方法構成，這部分地取決於電暈電極的結構。在圖2的實施方案中，作為實例示出的靶極M包括兩塊互相平行的極板，它們位於氣流導管中。如果電暈極是針形的，靶極以具有與氣流導管同軸安裝的圓筒形狀較為有利。在氣流導管1內層上的導電錶面也可以作為靶極。靶極也可以包括很多並排布置的平面形或圓筒形的電極元件，其側表面基本上與氣流導管1的縱軸相平行。靶極也可以包括直線形或螺旋形繞制的金屬絲，或若干直線形棒材;這些棒可以互相平行地排列，或者互相交叉而形成網狀結構;靶極也可能具有一種穿孔圓盤的形狀。然而，具有導電或半導電錶面的靶極結構具有獨特的優點;該表面以骨架的形式環繞著氣流導管並且有一段延長部分與氣流流向相平行;延長部分的長度至少為電暈極和靶極之間距離的五分之一。
根據本發明在下邊的敘述，上述電暈極和靶極的示範實施方案原理上可用於所有的實施方案或裝置中。
在圖2所示的裝置中，電暈極K和靶極M分別按常規方式連接到直流電壓源3的相應的電極或端子上。在圖示的例子裡，電暈極K連接到電壓源3的正極端子，以便獲得正極性的電暈放電。從原理上講，電壓源3的極性也可能是相反的，以獲得負極性的電暈放電。然而，通常希望正極性電暈放電，因為採用正極性電暈放電所產生的臭氧比負極性放電要少些，而臭氧是一種有毒的氣體。
在圖2所示的裝置中，根據本發明，連接到電暈極K的電壓源3的端子是接地的，結果電暈極K的電位實質上與實際裝置中以類似方式接地的所有其餘不帶電部分的電位相同，同時，電暈極K的電位也與緊鄰裝置的環境電位相同。這樣，電暈極K的電位就和處於電暈極K逆流環境條件下的電位相同，也與上述環境中的任何導電物體或表面的電位相同，因此，就不會在電暈極K的逆流方向產生所不希望的離子流。
如上所述，在電暈極K和接受大部分離子流的那部分靶極M之間最少要有50毫米(mm)的軸向距離，最好至少為80毫米(mm)，這樣空氣就能通過氣流導管，藉助於大約20-50微安(uA)量級的低值電暈電流以一定的流量流動，例如100米3/時(m3/h)，該電暈電流的數值對於產生臭氧和氮的氧化物來說是可以容許的。此外，如前所述，靶極M通過一個大的限流電阻8連接到直流電壓源3時是有利的;萬一由於接觸靶極M而引起短路，電阻8可以將短路電流值限制為最多為300微安(uA)。由於靶極結構上的特點，靶極M的電容不是微不足道的，因此，用一種高電阻率的材料製作靶極是適宜的。在這方面，具有高電阻率同時又具備必要的導電能力的適用的材料是一種塑料材料，其中混入了一種磨成粉的導電材料，例如碳黑。這種已知的可用於製造靶極的材料，其表面電阻率大約在100千歐(KΩ)的量級或更高。
由上所述可知，對按照本發明構成的裝置(例如圖2所示)，接觸它是相當安全的，因此不需要採取任何其它措施或提供任何形式的安全設備以防止有意無意地接觸電暈極K或靶極M。此外，由於電暈極K已接地，就不必擔心離子流流向其它位置而不流向靶極。總的看來，按照本發明製造的一個氣流裝置實際上可以不包括任何形式的氣流導管1，至少當該裝置的主要目的是使空氣在安裝該裝置的空間或區域內流動時是如此，這是出乎意料的。例如，按照本發明構成的一個裝置可能就是如圖3所示的非常簡單的形式。根據本發明裝置的實施方案包括一個電暈極K，它是在夾具之間伸展開的一段金屬絲(單獨畫出)，夾具裝在適當的支座(未詳細表示)上;還包括與電暈極K分開的靶極M，它也支持在上述結構的支座上。靶極M可以包括兩個互相平行的導電錶面，它們也和電暈極K相平行。另一種選擇方案是，靶極M可能包括一個方形或圓筒形骨架狀的電極表面，其軸向延長線與所希望的氣流方向2相一致，如圖所示，這種靶極實施方案是較好的。可以看到，在這個實施方案中沒有任何氣流導管包圍著兩個電極K和M。在圖2的實施方案中，電暈極K接地並接到直流電壓源3的一個端子上，而靶極M通過一個高歐姆數的電阻接到電壓源3的另一個端子上;萬一接觸靶極M引起短路，該電阻可將短路電流有效地限制到某一容許的數值。靶極M也用高電阻率的材料製成，以便在接觸靶極時限制電容性放電電流。試驗表明，用圖3所示的方式構成的裝置能夠非常有效地在靶極M所包圍的區域按照箭頭2所示方向使空氣流動。該試驗裝置包括一個方框形骨架狀的靶極M，其截面積為600×60毫米2(mm2)，軸向距離為25毫米(mm)。靶極到電暈極K的距離是100毫米(mm)。25千伏(KV)的電壓施加於靶極M，電暈電流是30微安(uA)。直流電壓源3的端電壓為29千伏(KV)，串聯電阻8的阻值是132兆歐(MΩ)。這個極其簡單的裝置可以在靶極M所包圍的區域產生60米3/時(m3/h)的氣流量。當該裝置的靶極M短路時，短路電流大約僅有220微安(uA);也就是說，如果人體接觸靶極M，這樣小的電流強度是很難感覺得到的。這樣，只要接觸實際的電壓源3本身在電氣上是安全的，接觸該裝置就是完全安全的。
前已提及，在很多情形下，不希望把電暈極接至地電位。在這些情況下，按照本發明，用在圖4中作為實例示出的這種裝置可以實現對電暈極必要的屏蔽。在這個裝置中，直流電壓源3的負端子以及靶極M接地，而電暈極K經過一個大電阻接到電源正端子上，以便在接觸電暈極K引起短路時能有效地將短路電流限制到一個容許的數值。為了防止離子從電暈極K逆流向移動，在電暈極逆流處裝設了一個屏蔽極S，並與電暈極相連接，結果屏蔽極S和電暈極K二者具有相同的電位。屏蔽極S可能有各種不同的形狀，這取決於所採用的電暈極的結構或形狀。例如，當電暈極K包括一根細長的金屬絲時，屏蔽極可能具有棒狀結構或螺旋形金屬絲的形狀。屏蔽極也可能包括許多棒狀物或金屬絲，以互相平行的方式排列或按照菱形式樣排列。屏蔽極S也可以具有網或網格狀結構。另一種方案是，屏蔽極可以包含導電錶面，位於氣流導管1的管壁附近或者在該管壁的內表面上。從原理上講，要以電暈極K為標準來確定屏蔽極S的幾何形狀和位置，使屏蔽極S形成一個等電位壁壘或表面，以阻止電暈極K所發射的離子通過。
屏蔽極S不一定要與電暈極K在電氣上直接相連，也可以連接到另外的直流電壓源4的一個端子上，如圖5所示，使屏蔽極S與電暈極K相對於靶極M具有相同的極性，並且屏蔽極電位最好與電暈極K的電位大體上相同。由此，屏蔽電極S可經由一個大電阻9連接到電壓源4，萬一接觸屏蔽極S，就能有效地限制短路電流。
可以看出，在圖5所示的裝置中，當屏蔽極S相對於靶極M具有比電暈極K高的正電位時，也能藉此有效地防止在電暈極K逆流方向的離子流。即使屏蔽極S可能具有比電暈極K稍低的正電位，使一個小離子流能從電暈極逆向流至屏蔽極S，只要在電暈極K和屏蔽極S之間只有一個很短的距離，這也是容許的。離子流逆向移動的距離非常之短，因此也稱為所謂電流距離。
可以理解，當圖4或圖5中設備的屏蔽極S具有某種形狀或結構而呈現出較大的電容量時，該電極最好用高電阻率的材料來製造，以便在接觸電極時將電容性放電電流限制在容許值內，這種方法普遍應用於按照本發明所構成的裝置中的所有帶電極(如果這些電極具有不太小的電容量)。然而，電暈極通常總是設計成具有很小的電容，使其不能產生較大的電容性放電電流。另一個普遍適用的特性是，按照本發明構成的裝置中的所有電極與不接地的直流電壓源的端子相連時，最好通過一個高阻值電阻接到該電源。電阻的阻值要足夠大，以使得在觸及電極引起短路時，能將短路電流限制在300微安(uA)以下。
如上所述，對電暈極實行必要的屏蔽以阻止在逆流方向所不希望的離子流也可以用靜電方法來實現，如圖6實例所示。在這個實施方案中，氣流導管1在逆流方向從電暈極K延伸了一段相當大的距離;導管壁由一種電介質材料組成，例如一種適用的塑料材料。只要導管1在上述逆流方向從電暈極延伸足夠的距離，當該裝置運行時，在導管1的管壁上就產生了表面過剩電荷，它形成了一個有效的屏蔽層，對抗在電暈極K附近的離子云，這有效地防止了離子流在電暈極逆流方向的移動。屏蔽效率還可以進一步改善，方法是把電暈極K逆流處的氣流導管分成許多局部導管，藉助於電介質材料製成的細長的隔板、板狀或條狀物7來實現，如圖6所示。為了提供有效的屏蔽，在電暈極K逆流方向的導管1的長度至少應等於電暈極到靶極M的距離，最好至少為該距離的1.5倍。提供高效的屏蔽所要求的導管長度取決於氣流導管1的幾何形狀，主要取決於導管的橫截面結構以及是否在導管1中電暈極K的逆流方向裝設了電介質隔板壁7。總的來來，不難理解，對電暈極屏蔽的要求將取決於電暈極和接地的周圍環境之間的電位差;電位差越小，對屏蔽的需求也越小。
當本發明氣流裝置的電暈極以上述某一方式被有效地屏蔽時，在電暈極的逆流方向基本上沒有離子流動;通過裝置的氣流主要由驅動力決定，該驅動力產生於從電暈極K到靶極M流動的離子電流，並與該離子電流及電暈極和靶極之間距離的乘積成正比。
通過增加連接到兩個電極之間的電壓源3的電壓;可實現在增加電暈極K和靶極M之間的距離的同時維持電極之間的離子流不變。因此，根據本發明，在電暈極和靶極之間採用較高的電位差是有利的，要高於至今在寓所中通常用的(例如在靜電過濾器或除塵器中)電壓。不言而喻，電暈極相對於周圍環境的電位增加時，更需要對電暈極以上述方式進行屏蔽。然而，升高電壓也受到所需費用增加的制約，特別是受電壓源本身和離子風裝置高壓絕緣的影響。由於這個原因，升高電壓實際上有一個上限的限制。克服這些困難的一個好辦法是把電暈極和靶極連接到相對於地電位反極性的電位上。
本發明的進一步改進已經證明，有可能增加電暈極K和靶極M之間的距離，以此增大離子電流的流動距離，而不至明顯地減小兩電極之間的離子電流強度，也不需要提高電壓值;方法是在電暈極K附近裝設一個所謂的激勵電極E，作為實例如圖7所示。在圖7的典型的實施方案中，該激勵極E具有一個軸對稱的圓環E，它由一種導電材料所組成，或至少有一個部分導電的內表面;激勵極環繞電暈極K。且同軸裝設，而電暈極K在本方案中具有針的形狀。由於圖示實施方案電暈極K的特殊結構，靶極M具有圓筒形狀，它與導管同軸安裝，而屏蔽極S呈圓環形，相對於電暈極K在逆流處與其同軸布置。這樣，激勵極E在軸向距離電暈極K比靶極M要近;在圖示實施方案中，激勵極通過一高歐姆數電阻6與靶極M一起連接到同一個直流電源3的端子上。於是，相對於電暈極K，激勵極E的電位 和靶極M的電位具有相同的極性。但是，激勵極E和電暈極K之間的電位差小於靶極M和電暈極K之間的電位差。激勵極E有助於產生電暈放電並在電暈極K處維持同樣放電水平;即使增加電暈極K和靶極M之間的距離，也不必同時提高電壓源3的電壓。只有一小部分從電暈極K發射的電暈離子流流到激勵極E，而大部分電暈流或電暈電流還是流到靶極M，對通過該裝置傳輸氣流起促進作用。
激勵極E所產生的效應可通過圖8的曲線表示出來。圖中，曲線A表示當沒有激勵極時電暈電流I與電暈極和靶極之間電壓的函數關係。可以看到，在門檻電壓UT以下根本沒有電暈放電，也不會產生電暈離子流。反之，當激勵極安置在電暈極附近時，曲線B所表示的情形就佔有優勢，即在低得多的電壓下就產生了電暈離子流，而電暈極和靶極之間的軸向距離維持不變。只有一部份電暈離子流會流到激勵極，而剩餘部分則流到靶極。
也可以把激勵極連同靶極一起看作是一個靶極，它由兩部分組成;一部分位於在軸向接近電暈極的位置，起激勵極的作用;而另一部分距該電暈極有相當一段軸向距離，作為電暈離子流的靶極使用;這部分離子流就提供了對氣流的驅動力。
因此，如圖9所表示的例子，可以獲得一個「激勵極」，即將靶極M在軸向朝著電暈極K延長，直到電暈極附近甚至超過電暈極。在這個方案中，靶極M由很多互相平行的極板所組成，這些極板在導管1中沿軸向伸延。既然是這樣，靶極M在軸向離電暈極K最近的那部分就起著激勵極的作用，而大部分電暈離子流將流到靶極在軸向遠離電暈極的部分，以產生所需要的離子風。當激勵極E以這種方式與靶極M合而為一，即將靶極M在軸向延長到電暈極附近時，用一種高電阻材料組成靶極，或用高電阻材料敷在絕緣材料管的內表面上是有利的;靶極M相對於電暈極K的遠端連接到直流電壓源3的一個端子上。靶極在軸向距離電暈極K最近的那部分將起激勵極E的作用，它只接受到一小部分電暈離子流。用另一個辦法也可以獲得一個組合的靶極和激勵極;靶極M的一部分沿軸向延伸到電暈極K附近;這部分的導電面積與靶極M遠離電暈極K的主要部分相比要小得多;靶極的主要部分連接到直流電壓源的一個端子上。在軸向位於電暈極K附近並具有很小導電面積的那部分靶極將作為激勵極，從電暈極K發射的總電暈離子流中只有一小部分流向激勵極。
激勵極可以用不同的方式構成和安置。任何形式的電極，只要置於在軸向與電暈極K相鄰近的位置，且其本身不產生電暈放電，又連接於直流電壓源的一端(此電壓源的另一端連接電暈極)，都能做為激勵極運行;只要很少一部份電暈離子電流流向它，而大部份電暈離子電流流向靶極就可以了。於是，一個置於電暈極的逆流方向且接受給定的少量離子流的屏蔽極(如圖5所示的方案)，就能起到激勵極的作用。
激勵極E的幾何形狀也可以根據電暈極K的結構而變化。例如，當電暈極是由許多在幾何上分開而在電氣上相連的元件構成時，比如是邊靠邊布置的細金屬絲，激勵極就可以很方便地也由幾何上分開而電氣上相連的元件構成。這些元件安置於電暈極的元件之間，從而彼此屏蔽。對於這種電暈極來說，此種安排也有利於電暈離子電流的產生。
根據本發明，圖10以實例圖示說明了一個由電暈極K、靶極M、屏蔽極S和激勵極E組成的裝置。在這個實施方案中，每一電極均由許多幾何上分開而電氣相連的元件組成，例如，電暈極K可以是細而長的鎢絲，而其他電極可以是螺旋狀的不鏽鋼的金屬絲。
正如前述所證明的，由於根據本發明構成的此種裝置能夠安全地觸模全部電極，那就不難理解在圖4、5、7、9和10所示的實施方案中，其靶極M接地，電暈極K和屏蔽極以及選用的激勵極E都接於較高電位，這就可以省掉包圍各電極的氣流管道，因為，屏蔽極的結構使得它保證有效地防止離子電流從電暈極向任何不是流向靶極的方向上發散。
雖然本發明使這種裝置能夠在沒有任何形式的包圍各電極的氣流導管的情況下滿意地運行，但是，很多情況仍然希望有這樣的導管存在;也許這是心理上的原因，或者由於這樣的導管將會引導氣流更有規則地通過此裝置。在某些情況下，也許不可避免有導管存在，例如，此裝置準備安裝在通風系統的風道裡，或者，此裝置產生的氣流要從特定的地點導出以及導向特定的地點等等。然而，用於包圍此裝置各個電極的氣流導管，其管壁很自然由絕緣材料構成，這就帶來了很多麻煩問題。正如參照圖6在前文討論過的，這種導管壁的內表面會出現過剩面電荷。類似的表面過剩電荷也將出現在電暈極和靶極之間的管壁部份，這些過剩電荷將影響所希望的從電暈極到靶極順向的離子流，其形式是趨於阻礙離子流流向氣流導管截面的中心區域。這就導致在導管整個寬度上氣流分布不均勻，從而對通過此處的空氣傳輸不利。這個問題由於前述電壓源施加在電暈極和靶極上的電壓的變動而更加嚴重了。電壓的短暫升高將引起前述表面電荷的增加，這些電荷甚在電壓隨後降低時也依然存在，從而引起電暈電流以及通過此裝置的氣流都急劇降低。這一現象帶來的缺點是能夠克服的，至少可以大大削弱其影響;其方法是穩定電壓源所施加的電壓，這一措施對討論中的這種裝置的其他方面，沒有任何特別的影響;另一個方法是以均勻的時間間隔切斷加於各電極上的電壓。存在於導管壁內表面的過剩表面電荷在電源壓被切斷、電場移走時，也很快消失了。然而，在絕緣導管管壁內表面上的過剩電荷，還產生另外的、使人吃驚的嚴重問題。業已發現，當絕緣導管管壁內表面被觸模時，甚至是暫短的觸模，電暈電流的流動也會完全停止，並且不能自動恢復，甚至經過接觸後的很長一段時間也不行。顯然，對這個問題必須找到解決辦法。
這個問題之一個可能的解決辦法是在導管絕緣壁的外表面加一個導電層，並把它接地。這會給安裝在管壁近處或直接裝在上述管壁內表面上的靶極增加一個很大的電容;如前所述，從靶極可以安全觸模角度，這是不希望的。但是，避免這點也是可能的，辦法是使氣流導管的截面尺寸增加，加大後的尺寸遠遠大於相應的靶極所環繞的面積的尺寸，這樣，靶極就被置於離氣流導管內表面很遠的距離上。圖11以圖示的形式說明了一種這樣的實施方案;在這方案中，導管1的絕緣壁外表面上加裝了導電層10，此導電層接地。方案中的氣流管1也比靶極M寬闊得多。這樣，管壁就離靶極更遠，靶極從而只獲得一個很小的電容。用這個辦法，導管管壁也離電暈極K更遠，從而也使出現在絕緣管壁內表面的過剩電荷對從電暈極K到靶極M的電暈電流的幹擾作用大大減小。氣流導管1的截面尺寸相對於靶極M尺寸的增加，對通過此裝置的氣流傳輸沒有任何害處，但事實上，在不變的電暈電流下，這種空氣的流通反而增加了。在圖11所示的實施方案中，直流電壓源3的中間點接地，這使靶極M與電暈極K對地極性相反，從而限制了所要求的總高電壓的水平、裝置耐壓的絕緣水平以及對電暈極K的屏蔽要求、前文對此已有所述。在這一方案中，高電壓加在屏蔽極、電暈極和靶極，各極都通過大電阻8接到直流電壓源，在與電極接觸時，該電阻能有效地限制短路電流。靶極M和屏蔽極S都適於用高電阻率材料製造，以便進一步限制在接觸時產生的電容放電電流。
在這類方案中，如果氣流導管1的截面尺寸這樣選擇，使電暈極K與管壁之間距離大約等於電暈極與靶極之間距離的一半，而管壁與靶極表面之間的距離大約是靶極孔徑尺寸的50%，這樣是最有利的。
藉助於具有前述功能的激勵極，上述由管壁內表面過剩電荷引起的不良作用也可以被誠弱，而該激勵極由加裝在管壁內表面的導電層構成。顯然，有了激勵極的存在，過剩電荷就不能在管壁內表面上出現。如果氣流導管的截面尺寸增加到這樣的程度，以致於使靶極與導管壁相距甚遠，如圖11和前文所示，裝於管壁內表面的激勵極還可以沿順流方向延伸到靶極以外的位置。實際上，在這個特例中，可以在管壁內表面的整個長度上安置導電層，也就是說，甚至在逆流方向上延伸至電暈極以外。圖12示出了一個這類的實施方案。
於是，圖12所示的實施方案包括有氣流導管1，其管壁由絕緣材料構成，且其內表面裝有接地的導電層E，它在電暈極K附近起激勵極的作用。氣流導管1的截面尺寸設計成使骨架結構且與導管1的壁平行延伸的靶極M位於離管壁內表面足夠遠的地方，使它與管壁內表面的導電層E有很好的絕緣;在電暈極K的逆流方向上，裝有若干屏蔽極S，比如說是粗棒狀。直流電壓源在其中間點處接地，使電暈極K和靶極M的對地極性相反，這會具有前文描述過的優點。這些電極都通過大電阻8而連接直流電壓源，以限制短路電流。不難看出，任何時候在這樣的實施方案中都不會出現附於管壁內表面的過剩電荷，因此，這種裝置就不會承受由於過剩表面電荷的存在而引起的那些問題。已經證實，本發明裝置這類實施方案，都能令人非常滿意地傳輸空氣。圖11所描述的條件也適用於圖12所示實施方案氣流導管1尺寸的選擇。
可以理解，既然像圖12所示的那種裝置可以在管壁內表面安裝導電、接地、通長的表層，那麼，沒有任何理由不把管壁整個由導電材料製做，這對製造廠非常有利，同時又有其它非常難得的優點。這樣一來，在導管內表面，至少在其全長中的某一部份，可以襯上化學吸附或化學吸收材料(如碳過濾層)，它能通過吸附或吸收，移走電暈放電產生的臭味和氮的氧化物一類的汙染空氣。為了同樣的目的，也可以讓薄薄的液體膜(例如水或化學活性液)沿氣流導管內表面通過。管壁還能以適當措施(例如使用循環水)去冷卻或加熱，從而被傳輸的空氣也得到冷卻或加熱。以上各點，都是因為氣流導管壁是導電而且接地的，才成為可能。
按照本發明構成裝置的各個實施方案中，都是把電極包圍在氣流導管裡。業已發現，只用一個放在氣流導管中心的電暈極最為有利，因為，這可以獲得管壁與電暈極之間最大可能的距離，從而使管壁對電暈極功能的幹擾減到很小。另外的選擇是使用對稱放在導管對稱平面相應側上的兩個電暈極。在這種布置中，每一電暈極單獨承受導管一側或一個壁的影響，兩個電極在相似的條件下運行，但在導管內安置兩個以上電極是不適宜的。在兩個電暈極對稱置於氣流導管的實施方案中，以類似的對稱關係邊靠邊地安置兩個靶極是有利的，在這種情況下，這些靶極適於配備普通的導電的管壁。
可以看出，在像圖12所示的方案中，絕緣氣流導管1裡面的導電接地層(或叫襯裡)E，不必沿電暈極K的逆流方向上延伸，出現在電暈極K逆流方向導電管壁內表面的過剩電荷將有助於建立電暈極K所需要的屏蔽。
當電暈極是一條穿過氣流路徑延伸的金屬絲且兩端都接在絕緣配件上時，則進一步問題是影響通過裝置的總氣流。同樣問題也會在具有其他形式穿過氣流路徑延伸的電極的裝置中發生。在這方面已經發現，電暈極每單位長度在氣流路徑中心區發出的電暈電流要比在端部多得多。其原因可能是電極配件和管壁(如果此裝置包括有氣流導管的話)在電極端二端會產生屏蔽效應。在低電暈電流情況下，電暈極兩端的很大部份，甚至會出現「衰減」或停止的現象。這就導致離子流的不均勻分布，從而穿過氣流路徑截面的氣流也就分布得不均勻了。當裝置含有包圍著各電極的氣流導管時，從截斷面看，位於電暈極各端對面的氣流導管部分，還出現一股與所需氣流方向相反的逆流。由於這一現象，通過此裝置傳輸空氣的能力大為減弱甚至完全喪失。然而，按照本發明的進一步改進，這個問題也能克服掉，方法是將靶極和(或)激勵極設計成特殊形狀。圖13以圖示和實例的方式說明了這類靶極的一個實施方案，該圖表示一種按照本發明構成的裝置，包括用斷續線表示的、有狹窄矩形截面的氣流管1。橫跨導管1，並處於兩短壁之間，是絲狀的電暈極K;在導管壁內表面，靶極M具有導電層或者導電塗層。在這個方案中，靶極是這樣布置的從導管的軸向看，它離電暈極K端部的距離要比從導管的橫向看它離該電暈極K的中心區的距離近。例如，靶極M到電暈極K中心區的軸向距離可以是60毫米(mm)，而靶極M到相對著的電暈極端部相應的軸向距離只是40毫米(mm)。這種結構的靶極M將消除上面所討論的問題，則沿電暈極的整個長度可獲得大體上是均勻的電暈電流分布。
如位於電暈極K和靶極M之間的激勵極以上述方式構成，並參照圖13構成的靶極，則能獲得同樣的結果。在這種情況下，靶極可以是圖13描述的形式，也可以是正常形式，即靶極離電暈極的軸向距離在其所有點上都是一樣的。藉助於安置在電暈極兩端附近的激勵極，也能得到相應的結果。不論怎樣，一個最基本的特性是靶極和(或)激勵極要布置得能夠使穿過氣流路徑延伸的電暈極K在其全長(包括其端部)的每一單位長度上產生數值大體相同的電暈電流。
採用圖12所示形狀的靶極和激勵極，對於用在各電極不被包圍在氣流導管內的裝置中也很有利，因為這種形式的靶極和激勵極也能使電暈電流沿電極全長較均勻地分布。
根據本發明，並按圖10所示實施方案構成的裝置，曾為實驗目的而實際使用過。在這個實驗裝置中，屏蔽極S所在平面與電暈極K所在平面之間的距離是12毫米(mm);電暈極K所在平面和靶極M所在平面之間的距離是85毫米(mm);電暈極K各絲狀電極元件之間的相互距離為50毫米(mm);激勵極E的電極元件布置在與電暈極K各元件在同一平面並恰在電暈極元件中間。各電極均接到圖中給定的電壓上。氣流導管1的截面尺寸為35×22Cm2，接地的保護網G裝在氣流導管入口處。當將這個裝置隨便放在桌子上的時候，可以獲得0.5米/秒(m/S)以上流速的氣流。從電暈極K發出的總電暈電流約是50微安(uA)，其中40微安(uA)流到靶極M。氣流速度為0.5米/秒(m/S)時，氣流導管面積上的功率消耗為5-6瓦/米2(W/m2)。如果要在一個沒有屏蔽極S和激勵極E但電暈極上加有同樣電壓的類似裝置中，獲得同樣的氣流流速，則其所需功率大約為100瓦/米2(W/m2)。在這情況下，電暈極K和靶極M之間的距離是50毫米(mm)，電暈極K與導管入口處保護網G之間的距離是100毫米(mm)。按照本發明構成裝置的實施方案中，保護網G與電暈極K之間的距離對裝置效率沒有明顯的影響。
空氣通過按照本發明構成的裝置的傳輸能力，還可以用裝設許多電極組的辦法而進一步提高。每一組都包括一個電暈極、靶極、屏蔽極和必要時選用的激勵極，順序裝於同一氣流導管裡。用前述方式安置在每一電暈極逆流方向上的屏蔽極，將會有效地防止在逆流方向上出現所不希望的有害的離子流;如果沒有屏蔽極，這樣的離子流在串級階流式裝置中是不能避免的。
這種裝置提供了一種特別有效且相對說來結構又簡單的汽流設備。根據本發明構成的這種裝置，價格便宜，尺寸小，重量輕;該設備的耗能還少且在運行中絕對沒有噪聲。
當將根據本發明構成的氣流裝置與靜電過濾器連接使用時，那麼，其靶極M還可以做成為靜電過濾器裡沉積面的各式各樣的部件，去接收因與空氣離子碰撞而帶電的汙物;例如，在一種已知的電容式除塵器裡，靶極M就起著汙物沉積面的作用，而這些汙物是由通過裝置傳輸的空氣帶來的。靶極適於採用容易拆卸的結構，這是為了當電極覆蓋滿沉積的髒物時要進行更換或清理的目的。不難看出，當這種裝置不使用包圍各電極的氣流導管時，也就很容易做到這一點。根據本文中的上下文，靶極可以設想成是條狀材料，當做為靶極的條狀材料的一部份被沉積物弄髒時，再由一個卷繞儲存筒供給或者通過一個清洗裝置供給。
權利要求
1.藉助於電離子風的氣流裝置，該裝置包括至少一個電暈極(K)；至少一個能讓空氣通過此裝置流動並位於距電暈極在順流方向(按上述空氣之所希望的流向)的某一距離處的靶極(M)；一個一端聯於電暈極而另一端聯於靶極的直流電壓源(3)；電暈極的結構和電壓源的端子之間的電壓能使電暈極發生釋放空氣離子的電暈放電；其特徵為電暈極(K)在它的逆流方向有屏蔽，沿上述逆流方向的任何離子電流之強度與出自電暈極(K)的該任何離子流的移動距離之積實際為零，或者，在任何情況下都遠遠小於沿電暈極(K)順流方向的離子流強度與該離子流的移動距離之積；其進一步的特徵是電暈極(K)與靶極(M)接受大部份離子流的部份之間的距離，至少是50毫米(mm)，最好至少80毫米(mm)。
2.根據權利要求
1的裝置，其特徵為實現上述屏蔽作用的方法是把電暈極(K)連接到其電位與緊挨裝置的環境電位相同的直流電壓源(3)端子上。
3.根據權利要求
1的裝置，其特徵為實現上述屏蔽作用的方法是在電暈極(K)逆流方向上裝設一個導電的屏蔽極(S)，相對靶極(M)來說，該屏蔽極的電位極性與電暈極的電位極性相同。
4.根據權利要求
3的裝置，其特徵為屏蔽極(S)在電氣上與電暈極(K)相連。
5.根據權利要求
3或4的裝置，其特徵為屏蔽極(S)的幾何形狀及其相對於電暈極(K)的位置，使得在電暈極(K)的逆流方向建立一個等電位面，或者是一個實際上不允許電暈極(K)所產生的空氣離子通過的壁壘。
6.根據權利要求
1的裝置，其特徵為實現上述屏蔽作用的方法是使氣流導管(1)至少包圍著電暈極(K)，導管(1)的管壁由電介質材料構成，且導管(1)沿電暈極(K)的逆流方向延伸到至少等於電暈極(K)與靶極(M)之間距離的位置上，最好是這個距離的1.5倍。
7.根據權利要求
6的裝置，其特徵為在電暈極(K)逆流方向的氣流導管(1)裝有絕緣材料做成的隔板(7)，該隔板(7)的延伸方向與導管(1)的縱向延伸方向平行。
8.根據權利要求
1-7中的任何一項的裝置，其特徵為該裝置包括位於電暈極(K)附近的激勵極(E);激勵極(K)在軸向離電暈極(K)較近，離靶極(M)較遠，相對於電暈極(K)來說，激勵極(E)連接到與靶極(M)相同極性的電位上;激勵極(E)的構成及其相對於電暈極(K)的布置，使它能與電暈極(K)產生電暈放電配合而在其本身附近不增加電暈放電;總離子流中從電暈極(K)流到激勵極(E)的部份遠小於流到靶極(M)的部份。
9.根據權利要求
8的裝置，其特徵為激勵極(E)和電暈極(K)之間的電位差小於靶極(M)和電暈極(K)之間的電位差。
10.根據權利要求
8的裝置，其特徵為激勵極(E)通過一個大電阻(6)連接到與靶極(M)相連的直流電壓源(3)的端子上。
11.根據權利要求
8的裝置，其特徵為靶極(M)向電暈極(K)方向延伸到至少在軸向鄰近的位置;靶極的導電材料具有高電阻率;靶極離電暈極最遠的部份與電壓源的一個端子相聯;靶極(M)在軸向離電暈極很近的部份起所謂激勵極的作用。
12.根據權利要求
8的裝置，其特徵為靶極有導電部分，這些導電部分沿軸向朝著電暈極延伸到其鄰近的位置，且導電截面積比在軸向與電暈極有一定距離的靶極的主要部份要小;該靶極主要部份聯接於電壓源的一個端子;在軸向離電暈極較近的那部份靶極起激勵極作用。
13.根據權利要求
1-12中任何一項的裝置，其特徵為靶極(M)和必要時選用的激勵極(E)都具有與氣流方向平行延伸並包圍著氣流路徑的導電面。
14.根據權利要求
13的裝置，裝置中的電極(K、M、E、S)都布置在氣流導管(1)內，其特徵為靶極(M)、必要時選用的激勵極(E)以及屏蔽極(S)都包括在氣流導管(1)管壁上的導電面。
15.根據權利要求
1-13中任何一項的裝置，裝置中的電極(K、M、S)布置在氣流導管(1)內，其特徵為靶極(M)包括與氣流導管(1)管壁平行的延伸的導電面，而這些導電面位於導管(1)內部並與管壁有某一距離;氣流導管(1)的管壁包括電氣絕緣材料，其外面有接地的導電面(10)。
16.根據權利要求
1-12中任何一項的裝置，裝置中的電極(K、M、S)布置在氣流導管(1)內，其特徵為氣流導管(1)的管壁至少有一個導電的內表面(E)，最好把它接地;靶極(M)包括與氣流導管(1)管壁平行的導電面，但這些導電面位於管壁內部並離管壁有相當的距離;靶極(M)和電暈極(K)連接於對地極性相反的電位上。
17.根據權利要求
16的裝置，其特徵為氣流導管的管壁沿其全長都是導電的。
18.根據權利要求
16的裝置，其特徵為氣流導管(1)的管壁由電氣絕緣材料做成，其內表面裝有導電層，該導電層最好接地，該導電層從電暈極(K)沿軸向延伸到靶極(M)順流方向的一個位置上。
19.根據權利要求
15-18中任何一項的裝置，其特徵為氣流導管(1)的管壁與最鄰近的靶極(M)伸展面之間的距離，大約相當於被靶極所圍繞的面積寬度的50%。
20.根據權利要求
16-18中任何一項的裝置，其特徵為至少有一部分氣流導管的內表面裝有化學吸收材料層，或者用水或有化學活性液衝洗。
21.根據權利要求
16-18中任何一項的裝置，其特徵為管壁溫度是可調的。
22.根據權利要求
1-21中任何一項的裝置，其特徵為施加以對地呈高電位的各個電極，都通過電阻(8，9)連到直流電壓源(3)，電阻值要足夠大，使得在任何一個電極接地時的短路電流最多達到300微安(uA)左右。
23.根據權利要求
1-22中任何一項的裝置，其特徵為施加以非地電位並具有一定電容的各電極，都包括高阻材料，以便在與任何上述電極接觸時，使電容放電電流局限於容許值以下。
24.根據權利要求
1-23中任何一項的裝置，其特徵為電暈極(K)和靶極(M)連接到對地極性相反的電位上。
25.根據權利要求
1-24中任何一項的裝置，其特徵為直流電壓源設計成能以短周期周期性地斷開各電極的電源。
26.根據權利要求
1-25中任何一項的裝置，其特徵為電暈極(K)在氣流路徑(1)的寬度上橫向延伸;靶極(M)包括環繞上述氣流路徑的導電面，並與此路徑平行延伸;電暈極(K)和上述靶極(M)導電面的近鄰邊緣之間的軸向距離，在對著電暈極(K)的端部的位置較近，而在對著電暈極(K)的中心區的位置較遠。
27.根據權利要求
8的裝置，其特徵為電暈極(K)在汽流路徑(1)寬度上橫向延伸;激勵極(E)包括圍繞上述氣流路徑的導電面，該導電面與氣流路徑平行延伸;電暈極(K)與激勵極(E)導電面近鄰邊緣之間的軸向距離，在對著電暈極(K)的端部位置較近，在對著電暈極(K)的中心區的位置較遠。
28.根據權利要求
8的裝置，其特徵為電暈極(K)在汽流路徑(1)寬度上橫向延伸;激勵極(E)包括與氣流路徑平行延伸的導電面;形成上述激勵極的導電面在軸向對著電暈極(K)端部。
專利摘要
一種藉助於所謂電離子風的氣流裝置。它包括至少一個電暈極(K)和一個位於電暈極(K)的順流方向並與之有一定距離的靶極(M)；一個其端子分別聯結電暈極和靶極的直流電壓源；電暈極的結構和電壓源電壓的選擇，使電暈極發生釋放空氣離子的電暈放電。通過對電暈極的有效屏蔽而阻止逆向離子流。從電暈極到靶極接收大部分離子流的部分的距離至少是50毫米，最好不小於80毫米。
文檔編號H01T19/00GK86103511SQ86103511
公開日1986年12月31日 申請日期1986年5月23日
發明者維爾莫斯·託羅克, 安德塞耶·洛裡思 申請人:阿斯特拉·溫特公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan