Устройство снятия электростатического заряда

 

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам снятия электростатического заряда, т.е. для отвода и/или выравнивания потенциалов, образуемых зарядами статического электричества, между оборудованием и персоналом, обслуживающим оборудование. Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства снятия электростатического заряда, которое позволяет создавать безискровой разряд статического электричества и исключить возможность искрового (коронного) разряда. Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием устройства снятия электростатического заряда, которое, согласно полезной модели, снабжено замыкателем электрической цепи, размещенным между световым сигнальным элементом и вторым металлическим наконечником, при этом токосъемник выполнен в виде токопроводящей щетки. Установка токосъемника в корпусе с возможностью возвратно поступательного перемещения позволяет предохранять его от деформации и загрязнения. Полезная модель характеризуется также тем, что токопроводящая щетка выполнена в виде основания и закрепленных на нем проводников, которые могут быть выполнены или из тонких металлических стержней, или из углеродных нитей

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам снятия электростатического заряда, т.е. для отвода и/или выравнивания потенциалов, образуемых зарядами статического электричества, между оборудованием и персоналом, обслуживающим оборудование.

В процессе производства, транспортировки, хранений оборудования, при движении и перемещении операторов, создающих трибоэлектрические заряды, при наличии потоков содержащих пылевые частицы, в том числе снег, при технологических операциях сепарирования (прокачки частиц), пулеверизации (выпрыскивания капелек жидкости), ускоренной прокачки жидких продуктов (прежде всего органического происхождения - бензина, керосина, нефти и т.п.) и парогазовых смесей, которые могут находиться как в жидкой, так и в газообразной фазе в технологическом процессе (диоксид углерода, пропан-бутановые смеси и т.п.), а также при наличии устойчивых электростатических полей, на оборудовании (прежде всего диэлектрических фрагментах, а также ином оборудовании, покрытом пылью), на операторе и на фрагментах рабочего помещения накапливаются электростатические заряды.

Приближение указанных источников электростатического заряда к проводящим первоначально незаряженным частям оборудования и помещения вызывают под действием носителей зарядов образование в последних наведенных зарядов противоположного знака соизмеримой величины.

Образующиеся разницы потенциалов при сближении объектов противоположно заряженных или заряженных объектов с заземленными

объектами приводят к разряду статического электричества, сопровождающегося искровым разрядом.

Это особенно опасно при проведении работ газопламенной обработки, в химико-технологическом производстве, при газо- и топливозаправке, где вероятность воспламенения и взрыва от искры наиболее высока.

Чаще всего разряд происходит как результат приближения персонала к оборудованию или манипуляций персонала около оборудования.

Поэтому необходимо портативное устройство для безискрового выравнивания потенциалов между оборудованием.

Известно устройство снятия электростатического заряда, включающее электроизолирующий корпус, закрепленный в нем первый контакт, принимающий потенциал руки, второй контакт, выполненный остроугольным, для контакта с заземленным объектом и размещенное между ними высокоомное сопротивление, предназначенное для разрешения передачи тока разряда. (Патент US №6459560, кл. H 05 F 3/02, 2002).

Известное устройство применяют для снятия электростатического заряда между человеком и заземленным объектом, т.к. при его использование разряд тока становится достаточно низким, в отличие от ударного тока, что предотвращает неприятный человеку электростатический удар

Данное устройство может быть реализовано в виде портативного элемента (типа ключевого брелка), где электрическую связь с человеком осуществляют через ключи и ключевое кольцо, фигурную скобку, ручку или подобный элемент, который имеет вспомогательную функцию такую, чтобы было удобно для носки человека.

Недостатки данного устройства являются:

- контакт устройства с заземленным объектом осуществляется вторым контактом, выполненный остроугольным, (в данном случае ключами), поэтому при приближении заостренной части и заряженной потенциалом человека второго контакта устройства приводит к искровому коронному разряду,

- устройство изначально заряжено потенциалом человека, так как электрическая цепь «первый контакт - ограничительное сопротивление -второй контакт» не разорвана, а разрыв цепи, где и будет искровой разряд, определяется зазором между острым ключом и заземлением.

Таким образом, устройство всегда будет осуществлять разряд статического электричества, сопровождающийся искрой (коронным разрядом).

Известно устройство снятия электростатического заряда, включающее состоящий из двух частей металлический корпус, размещенную в одной из частей диэлектрическую вставку, внутри которой установлена неоновая лампа, один конец которой электрически соединен с металлической частью корпуса, причем вторая часть корпуса меньшего диаметра вмонтирована в диэлектрическую часть и имеет электрический контакт со вторым концом неоновой лампы (Патент DE №19822409, по кл. H 05 F 3/02, 1998).

Известное устройство реализовано в виде ключа автомашины. Ключ имеет одну или более газоразрядных ламп, которые соединяют металлическую часть ручки-держателя с металлическим ключом. При открытии, например двери, разница потенциалов статического электричества между человеком и объектом (дверью) становится достаточной для газового разряда внутри лампы, что вызывает свечение последней.

Недостатками данного устройства являются:

- при разряде через неоновую лампу без ограничительного сопротивления ток при электростатическом разряде достаточен, чтобы вызвать неприятные ощущения у человека,

- контакт устройства с заземленным объектом осуществляется острым фрагментом устройства (бородка ключа), поэтому при приближении заостренной части устройства к объекту приводит к искровому коронному разряду при превышении потенциала зажигания неоновой лампы,

Таким образом, устройство всегда будет осуществлять разряд статического электричества, сопровождающийся искрой (коронным разрядом).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство устранения электростатического удара, включающее прозрачный непроводящий корпус, первый наконечник для контакта с объектом, ограничительное сопротивление, световой сигнальный элемент (неоновая лампа или другая индикаторная лампа для указания тока разряда), второй металлический наконечник для захвата рукой, причем внутри корпуса расположены ограничительное сопротивление и световой сигнальный элемент, а снаружи него установлены оба наконечника, причем первый наконечник для контакта с объектом, ограничительное сопротивление, световой сигнальный элемент соединены между собой электрически (см. патент СА №2087870, по кл. A 61 N 1/14, 1994)

В известном устройстве увеличена площади контакта руки с устройством.

Достоинствами известного устройства являются наличие: - ограничительного сопротивления, уменьшающего тока разряда,

- светового сигнального элемента в виде неоновой лампы, который кроме индикации разряда сам по себе является элементом, который не

позволяет до некоторой разности потенциалов (порогового напряжения разряда-зажигания) постоянно стекать заряду, особенно, учитывая заостренный металлический наконечник для контакта с незаряженным проводником.

Однако, известное устройство не позволяет исключить искровой (коронный) характер разряда статического электричества, так как имеет заостренный наконечник для контакта с объектом при замкнутой электрической цепи от рук человека через электрическую цепь устройства, заостренный контакт, воздушный зазор, объект, с потенциалом которого должен быть выровнен потенциал человека.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства снятия электростатического заряда, которое позволяет создавать безискровой разряд статического электричества и исключить возможность искрового (коронного) разряда.

Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием устройства снятия электростатического заряда, включающего, прозрачный диэлектрический корпус, в одном из концов которого установлен токосъемник, а в другом - металлический наконечник для захвата рукой, и установленные внутри корпуса ограничительное сопротивление, световой сигнальный элемент, причем токосъемник, ограничительное сопротивление и световой сигнальный элемент образуют электрическую цепь, которое, согласно полезной модели, снабжено замыкателем электрической цепи, размещенным между световым сигнальным элементом и вторым металлическим наконечником, при этом токосъемник выполнен в виде токопроводящей щетки.

Установка токосъемника в корпусе с возможностью возвратно поступательного перемещения позволяет предохранять его от деформации и загрязнения.

Полезная модель характеризуется также тем, что токопроводящая щетка выполнена в виде основания и закрепленных на нем проводников, которые могут быть выполнены или из тонких металлических стержней, или из углеродных нитей

Это позволяет создать условия для снятия заряда с объекта не виде «искрового», а в виде щеточного разряда малой концентрации тока.

Выполнение сигнального элемента в виде двух параллельно соединенных сигнальных цепочек, состоящих из диода и неоновой лампы, в которых диоды подключены встречно, позволяет точно определять направление разряда.

Снабжение токопроводящей щетки защитным, съемным кожухом, установленным на корпусе устройства позволяет предохранить щетку от деформации и загрязнения.

При проведении патентных исследований не обнаружены решения идентичные заявленному, а, следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна».

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления полезной модели.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где

на фиг.1 представлена схема устройства снятия электростатического заряда

на фиг.2 электрическая схема предлагаемого устройства;

на фиг.3 представлена электрическая схема одной из реализации сигнального элемента;

на фиг.4 представлена схема устройства снятия электростатического заряда с защитным кожухом в виде колпачка;

на фиг.5 представлена схема предлагаемого устройства, в которой токосъемник установлен в корпусе с возможностью возвратно поступательного перемещения

Устройство снятия электростатического заряда состоит из, прозрачного диэлектрического корпуса 1, в одном из концов которого установлен токосъемник, выполненный в виде токопроводящей щетки 2, а в другом - металлический наконечник 3 для захвата рукой, и установленных внутри корпуса ограничительного сопротивления 4, светового сигнального элемента 5 и замыкателя 6 электрической цепи,

Токосъемник 2, ограничительное сопротивление 4 и световой сигнальный элемент 5 образуют электрическую цепь.

При этом замыкатель 6 электрической цепи размещен между световым сигнальным элементом 5 и вторым металлическим наконечником 3.

Замыкатель 6 электрической цепи может быть выполнен или в виде кнопки, или тумблера или иных переключателей.

Токосъемник может быть установлен в корпусе 1 с возможностью возвратно поступательного перемещения.

Перемещение токосъемника, т.е. токопроводящей щетки, может быть или с помощью линейного механизма перемещение, например, в корпусе выполнены пазы, а на токосъемнике ответные выступы (на чертеже не показано), или по винтовой линии.

Токопроводящая щетка 2 выполнена в виде основания 7 и закрепленных на нем проводников 8, которые могут быть выполнены или из тонких металлических стержней, или из углеродных нитей, в частности на основе нитей UVIS N22 100tex.

Количество проводников может быть любым и зависит от необходимых технологических условий.

Наиболее подходящим конструктивным решением является токопроводящая щетка с проводниками, которой чем тоньше проводники и чем их больше, тем лучше.

Тонкие проводники 8 не позволяют образовываться каналу достаточно широкому для образования канала мощной ионизации газа приводящей к искре, а образуется так называемый щеточный разряд при котором заряды переходят с одного объект на другой, но их прохождение не успевает создать условия для ударной ионизации газа -коронного разряда.

Для увеличения площади контакта проводников с поверхностью съема на концах проводников выполняют под угол срезы 9 (чем больше угол среза, тем больше площадь контакта)

Это позволяет снимать щеточный разряд малой концентрации тока.

Сигнальный элемент 5 может быть выполнен или выполнен в виде неоновой лампы 10 или в виде двух параллельно соединенных сигнальных цепочек, состоящих из встречно подключенных диодов 11 и неоновой лампы 10.

Выполнение сигнального элемента зависит от технологических условий и технических возможностей.

Токопроводящая щетка может быть снабжена защитным, съемным кожухом 11, установленным на корпусе 1 устройства.

Предлагаемая полезная модель работает следующим образом:

При подходе персонала, который чаще всего несет определенный заряд, накапливаемый в процессе деятельности на руках и на одежде, к оборудованию необходимо выровнять потенциалы человека и оборудования, но так, чтобы в процессе разряда статического электричества не произошло искрение (коронного разряда).

Кроме того, в процессе разряда необходимо:

1) уменьшить ток разряда до величины не вызывающей боль у человека (нижний порог чувствительности человека по постоянному току - 6 мА),

2) уменьшить плотность тока, чтобы исключить вероятность образования условий искрового разряда через воздушное пространство,

3) просигнализировать о свершении акта разряда.

В исходном состоянии электрическая цепь устройства с помощью замыкателя 6 электрической цепи разомкнута. Человек, держась за второй металлический наконечник 3, при этом, имея какой-то накопившийся электростатический заряд, автоматически этот заряд формирует на этом наконечнике 3.

При подносе устройства токопроводящей щетки 2 к поверхности объекта плоскостью среза 9 проводников 8, а не заостренной, за счет множественности и равнодоступности контактов передачи тока (проводники щетки) создают условия для перетекания заряда от объекта не виде «искрового», а в виде щеточного разряда малой концентрации тока.

В том случае, если на объекте находится какой-то начальный заряд статического электричества, то через токопроводящую щетку 2 произойдет безискровая передача заряда объекта на замыкатель 6.

При включение замыкателя 6 замыкают электрическую цепь между человеком и объектом.

При этом разница потенциалов статического электричества, оказавшаяся на контактах замыкателя 6 электрической цепи разряжается внутри, прозрачного диэлектрического корпуса 1.

Поэтому возможный искровой разряд будет происходить внутри корпуса устройства, что безопасно, а не снаружи, где появление искрового разряда опасно для технологии, помещений (особенно тех, где

есть пары взрывоопасных смесей), оборудования и, как следствие - для человека.

Наличие ограничительного сопротивления 4 в электрической цепи уменьшает плотность тока до величины, при которой прохождение тока от объекта до человека у человека не будет вызывать болевых ощущений.

Наличие светового сигнального элемента 5 в электрической цепи позволяет индицировать акт свершения разряда статического электричества, то есть выравнивания потенциалов между человеком и оборудованием. Так как, величина потенциала статического электричества может варьироваться от 1000 до 25000 В, то наиболее целесообразным является использование в световом сигнальном элементе разрядные неоновые лампы 10, для которых не требуется регулирование ограничительного сопротивления в зависимости от величины потенциала заряда статического электричества.

В зависимости от того, где находится положительный или отрицательный потенциал заряда статического электричества (на человеке или на оборудовании),при разряде ток будет пропускать соответствующий диод 9 в одной или другой цепи и, соответственно, при разряде будет гореть одна или другая неоновая лампа 10.

Предлагаемая полезная модель была реализована в опытном образце и проведены его испытания, которые показали, что:

1. удается избежать самопроизвольного молнеиносного нарастания тока и образования искры;

2 восприятие зарядов от несвязанных друг с другом проводников, воспринимающим - передающим совокупности зарядов, происходит на уровне элементарных зарядов.

1) происходит выравнивание потенциалов без искры в окружающем пространстве, т.к. разряд происходит внутри, прозрачного

диэлектрического корпуса! и осуществляют его по команде (а не при движении наконечника как у прототипа) замыкателем 6 электрической цепи путем ее замыкания

1. Устройство снятия электростатического заряда, включающее диэлектрический прозрачный корпус, в одном из концов которого установлен токосъемник, а в другом - металлический наконечник для захвата рукой, и установленные внутри корпуса ограничительное сопротивление, световой сигнальный элемент, причем токосъемник, ограничительное сопротивление и световой сигнальный элемент образуют электрическую цепь, отличающееся тем, что оно снабжено замыкателем электрической цепи, размещенным между световым сигнальным элементом и вторым металлическим наконечником, при этом токосъемник выполнен в виде токопроводящей щетки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что токосъемник установлен в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что токопроводящая щетка выполнена в виде основания и закрепленных на нем проводников.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проводники выполнены из тонких металлических стержней.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проводники выполнены из углеродных нитей.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сигнальный элемент выполнен в виде двух параллельно соединенных сигнальных цепочек, состоящих из диода и неоновой лампы, причем диоды подключены встречно.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, токопроводящая щетка снабжена защитным съемным кожухом, установленным на корпусе устройства.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к устройствам для получения электрической энергии и может найти применение в магнитогидродинамических генераторах, для преобразования энергии ветра в электрическую энергию, в датчиках направления и скорости ветра, в термоэмиссионных преобразователях для повышения коэффициента полезного действия (КПД). Технический результат: обеспечивается получение электрической энергии за счет перемещения электрически заряженных частиц через магнитопровод.
Наверх