气体环境中悬浮的微粒的静电收集装置及其使用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于通过电晕效应收集气体环境中悬浮的微粒的静电收集装置（1）及其使用。通过明智地对导线（4）形式的放电电极的两端（40，41）进行保持来产生该效应，收集腔室（2）下游的保持装置（7）在内部延伸至少一个空间，该空间由横断于形成收集电极的收集壁（3）的部分（30）的壁（9）界定，横向壁具有的形状适于使存在于气体中且在所述收集壁上流动的液体的路径偏转至所述横向壁，使得所述液体与所述保持装置（7）不直接接触。

【技术实现步骤摘要】
气体环境中悬浮的微粒的静电收集装置及其使用
本专利技术涉及用于气体环境(更特别地，是潮湿的或甚至非常潮湿气体环境的)中悬浮的微粒的一种静电收集装置。更特别地，其涉及一种用于在执行电晕放电效应(也称作电晕效应)的收集装置的收集腔室中将放电电极保持为细导线形式的解决方案。
技术介绍
对存在于周围空气中的微粒的检测和分析指定目前主要的关注点，无论是用于监督周围空气中由人类活动产生的难以量化的纳米微粒的存在，还是用于明显需要保护人们不受到空气传播的病原体(军团菌、流感等)的健康问题和安全问题(生物侵蚀的检测)。目前存在许多装置用于净化(清洁)空气和/或收集空气中悬浮的微粒。通常，根据用来收集最初悬浮在空气中的微粒的物理原理对所述装置进行分类。尤其是，通过施加强电场来产生电晕放电效应的某些功能：其通常称作电过滤器或静电沉淀器。静电沉淀器(ESP)是一种通过在气体中悬浮的微粒的路径上施加电场来收集存在于所述气体中的微粒的设备。更精确地，用布置得彼此靠近的两个电极来感生所述强电场(在放电电极附近达到每厘米几万伏特)，所述两个电极为：第一偏振电极或放电电极，通常是导线或点的形式，被布置为面向第二电极，所述第二电极是反电极的形式，通常是圆柱形的几何形状。存在于这两个电极之间的电场使位于电极间空间中的大量气体(特别是位于放电电极周围的大量气体)电离。此现象称作电晕放电效应或电晕效应。所产生的电荷在向反电极迁移过程中使待捕获的微粒电离。然后，由此产生的带电微粒迁移至反电极，该带电微粒可被收集在反电极上。所述反电极通常称作收集电极。此现象称作电晕放电效应或电晕效应。由于所需电场的强度的原因，必须使用具有非常小的曲率半径的放电电极，以减小利用的电压。因此，所遇到的放电电极通常是点或导线。但是，这种物理原理的执行首先是繁杂的，因为所需的从几千到几万伏特的高电压会导致短路，所述短路会损坏装置本身。事实上，所述装置需要能够承受若干应用约束。首先，微粒悬浮于其中的空气可能具有较高等级的湿度；因此，即使在潮湿的大气中也需要能够使用该装置。其次，必须提供装置的清洁，并且，必要时提供装置的净化。最后，所述装置必须能够允许注入微小液滴形式的液体(例如水)，例如在专利申请WO2004/041412和WO00/00291中描述的；或所述装置必须能够允许注入蒸汽，例如在申请WO2007/012447中描述的，以改进其收集性能和/或改进通过静电效应收集的微粒的实际回收。这些后面所述的装置可称作湿法静电沉淀器(当液滴被注入到由该装置处理的气体时)，或半湿法静电沉淀器(当蒸汽被注入到该装置中时)。此外，当希望制造小型装置(换句话说，可运输或甚至便携式的装置)时，此物理原理的执行是特别繁杂的。事实上，在小型装置中，已证明不容易确保放电电极与反电极(收集电极)之间的电绝缘，通常，通过将放电电极与反电极彼此隔开来获得所述绝缘。在湿法静电沉淀器的情况中更是如此的。由于上述原因，在静电沉淀器中使用的放电电极通常是点，点组合(点群，associationsofpoints)，或导线：所述点具有仅保持在其一端的优点，但是，由于只在其另一端处产生电晕放电，所以，通常必须在同一收集装置内使用多个点。这会对静电沉淀器的小型化产生不利影响。例如接有导线的圆柱形导体具有在其整个长度上(换句话说，在收集腔室的整个长度上)产生电晕放电区域的优点。当所述圆柱形导体足够大以具有足够的比刚度(specificrigidity)时，可仅在实际收集腔室外部的一个点处确保它们的保持，和/或通过使用具有足够长度的保持装置来确保足够的电绝缘。这里可引用专利申请WO00/00291，其中示出了由支撑部14支撑的放电电极15、16、17的组件，支撑部14本身由位于收集腔室3外部且位于所述收集腔室上方的绝缘环12保持在一个点处。还可引用专利申请WO2004/041412，其公开了若干静电沉淀器结构，在所述结构中，由位于电极部分外部且位于所述电极部分上方的绝缘环2将放电电极1保持在收集腔室中一个点处，所述电极部分会产生实际的电晕放电效应。当圆柱形导体由于太细而没有其自己的硬度时，已证明其两端保持它们是基本的。将这种细导体实现为这样的装置中的放电电极，所述装置即，希望其是小型的，和/或当必须使所需电压(尽管保持较高)减到最小时：使圆柱形导体能够作为导线。这里可引用专利申请WO2007/012447和FR2929860，其中描述了将这种导线用作用于小型装置的放电电极的可能性。因此，在本专利技术的范围内，采用导线形式的放电电极意味着，导电元件典型地具有10μm与几百μm之间的直径的拉长形状且能够被供以几千伏(kV)至几十kV之间的电压。已知的是，在暴露于恶劣天气的高压电力线的
中，用玻璃或陶瓷绝缘体来保持所述高压电力线，该绝缘体通常具有板形的一般形状。它们连接在一起以形成绝缘体串。还发现了柱形状的绝缘体，其同样具有使泄漏路径延长的翅片的轮廓，换句话说，所述泄漏路径为沿所述绝缘体的轮廓测量的绝缘体的端子之间的距离。所述已证明的结构适合于大尺寸的设备。其小型化具有技术限制，因为两个翅片之间的距离必须始终足够大，使得在其边缘之间不会形成导电桥接。因此，本专利技术人认为，装有翅片的绝缘体并不能适用于有效地保持空气中悬浮的微粒的静电收集装置的电极之间的电绝缘，如果希望该静电收集装置是小型的(换句话说，是可运输或可携带的)。事实上，当两个翅片之间的距离接近于或小于毛细管长度(capillarylength)时，会在两个相邻的翅片之间形成电桥。后面定义毛细管长度的概念。此外，如上所述，在所述装置的使用约束中，包括：清洁设备，更特别地，用于那些为了微粒分析的目的而设计的；以及净化设备，用于那些为了生物分析的目的而设计的。然而，装有翅片的绝缘体本质上具有较大的展开表面，特别是在难以进入的翅片之间具有接合处。换句话说，本专利技术人认为，这种装有翅片的绝缘体由于难于有效地被清洁，因此也并不适合于作为静电收集装置的电极的电绝缘的装置。此外，在两个电极之间具有梁形式的现有绝缘装置的事实并不是足够的。事实上，本专利技术人已经注意到，由于使用这种没有额外预防措施的装置，可在所述装置的表面处形成液体膜。结果，这会在所述电极之间形成电弧，其会导致装置的退化。而且，经验表明，通过用简单的绝缘梁使中心电极与环形反电极绝缘，通过沉积于所述梁的表面上的薄膜的媒介，在放电电极与反电极之间形成电弧。本专利技术人有时观察到绝缘装置的裂隙。如之前提到的，专利申请WO2007/012447和FR2929860公开了小型静电收集装置，换句话说，使其可运输或甚至可携带。
技术实现思路
本专利技术的一般目的是，提出一种通过静电效应收集可能具有较高的湿度等级的气体环境中悬浮的微粒的装置，所述装置包括导线形式的放电电极，其保持是可靠的，并使得能够在放电电极与收集电极之间产生持久的电绝缘，这对该装置的小型或或沿着任何物理方向使用所述装置的可能性不会产生不利影响。为此，本专利技术的主题是用于气体中悬浮的微粒的静电收集装置，所述静电收集装置包括：-具有收集壁的收集腔室，所述收集壁的一部分形成称作收集电极的电极，所述收集电极被布置为面向导线形式的放电电极，从而在所述放电电极本身与收集电极之间产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气体中悬浮的微粒的静电收集装置（1），包括：？具有收集壁（3）的收集腔室（2），所述收集壁的部分（30）形成称作收集电极的电极，所述收集电极被布置为面向导线形式的放电电极（4），以在所述放电电极本身与所述收集电极之间产生电晕放电，所述收集壁（3）延伸至所述放电电极（4）的外围；？第一保持装置（6，60，61），由电绝缘材料制成，以通过所述导线的一端（40）将所述导线保持在所述腔室中，？至少一个横向壁（9），相对于所述收集壁突伸出，？第二保持装置（7，70，71），由电绝缘材料制成，以通过所述导线的另一端（41）将所述导线保持在所述腔室中，所述第二保持装置相对于气体的流动方向被布置在所述横向壁（9）的下游，？所述横向壁（9）具有的形状适于使存在于气体中且在所述收集壁上流动的液体的路径偏转至所述横向壁，使得所述液体与所述第二保持装置（7，70，71）不接触。

【技术特征摘要】
2011.08.29 FR 11576021.一种用于气体中悬浮的微粒的静电收集装置(1)，包括：-具有收集壁(3)的收集腔室(2)，所述收集壁的部分(30)形成称作收集电极的电极，所述收集电极被布置为面向导线形式的放电电极(4)，以在所述放电电极本身与所述收集电极之间产生电晕放电，所述收集壁(3)延伸至所述放电电极(4)的外围；-第一保持装置(6，60，61)，由电绝缘材料制成，以通过所述放电电极的一端(40)将所述放电电极保持在所述收集腔室中，-至少一个横向壁(9)，相对于所述收集壁突伸出，-第二保持装置(7，70，71)，由电绝缘材料制成，以通过所述放电电极的另一端(41)将所述放电电极保持在所述收集腔室中，所述第二保持装置相对于气体的流动方向被布置在所述横向壁(9)的下游，-所述横向壁(9)具有的形状适于使存在于气体中且在所述收集壁上流动的液体的路径偏转至所述横向壁，使得所述液体与所述第二保持装置(7，70，71)不接触，-开口(5)，所述开口位于所述收集壁(3)中在由所述横向壁(9)界定的空间处，所述开口(5)使所述第二保持装置通过所述开口并将所述第二保持装置固定在离所述收集腔室(2)一定距离处，并且所述开口(5)与抽吸装置连接。2.根据权利要求1所述的静电收集装置，其中，所述横向壁(9)沿着比所述气体中的液体的毛细管长度大的距离相对于所述收集壁(3)突伸出。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：让马克西姆·鲁，
申请(专利权)人：法国原子能及替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：