Электростатический воздухоочиститель

Электростатический воздухоочиститель (далее ЭВО) предназначен для очистки воздуха в помещении объемом до 50 м³ от мелкой бытовой пыли и мельчайших частиц аэрозоля (табачный дым, пыльца растений, споры и т. д.)

Состав, принцип действия

Принцип действия прибора основан на эффекте перемещения частиц в электростатическом поле и на эффекте осаждения заряженных частиц на противоположно - заряженном электроде. Конструктивно эти эффекты реализованы в кассете ЭВО, которая представляет собой прямоугольный короб из диэлектрического материала. На входе кассеты размещен проволочный электрод, к которому подведено положительное напряжение. Зарядившись положительно, частицы воздуха движутся к пластинчатой паре электродов, расположенных друг напротив друга на панелях кассеты, и, заряженных отрицательно. Частицы пыли с положительным зарядом оседают на этой паре электродов, остальные, приобретя отрицательный заряд, движутся к следующей паре электродов, заряженных положительно. Данный процесс повторяется до выхода воздушного потока из кассеты. Увеличенное количество электродов обеспечивает увеличенную скорость воздушного потока (соответственно увеличивается и производительность) и более высокую степень очистки воздуха от частиц пыли. Постоянное напряжение 9 кВ, подаваемое на электроды кассеты вырабатывается источником питания, расположенным на тыльной стороне основания ЭВО. На элементах R1, VD1, C1, HL1, VS1 выполнен релаксационный генератор, работающий при положительных полупериодах сетевого напряжения. Конденсатор С1 при этом, заряжается до напряжения выключения аналога динистора, выполненного на неоновой лампе HL1 и тиристоре VS1. Диод VD2 демпфирует импульсы самоиндукции первичной обмотки трансформатора Tp1. Неоновая лампа одновременно выполняет функцию сигнализатора включения в сеть. Повышающий трансформатор Tp1 и умножитель напряжения, выполненный на диодах VD3 - VD5 и конденсаторах С2 - С4 обеспечивают на выходе источника питания постоянное напряжение 9 кВ. Источник питания смонтирован и размещен на двух платах. Подведение высокого напряжения к электродам кассеты от источника производится через контактные пластины поз. 23, 44. Крепление кассеты в ЭВО производится за счет фиксации нижней кромки панели кассеты в кронштейне поз. 7; верхняя кромка фиксируется скобой поз. 14, закрепленной на экране поз. 13, и проходящей через пропилы в стенках поз. 2, 3. Пластина резиновая поз. 30 предназначена для исключения шумов кассеты, обусловленных ее вибрацией при прохождении потока воздуха. С обеих сторон внутренняя полость кассеты защищена от возможного касания пальцами электродов во время работы решеткой, образованной пластиковыми заклепками.

Рабочее положение ЭВО вертикальное, прибор подвешивается на стенку при помощи подвесов поз. 21.

Изготовление деталей ЭВО, сборка

Изготовление деталей ЭВО целесообразно начать с деталей кассеты. Перед изготовлением чертежа целесообразно перенести на бумагу в натуральную величину, это поможет более рационально производить раскрой оргстекла. В первую очередь из оргстекла изготавливают поз. 32 - панель лицевую, особое внимание обратите на тщательность проведения разметки отверстий. Затем, из стального листа толщиной 1,5-2 мм вырезают по размерам поз. 32 своеобразный кондуктор и сверлят в нем отверстия согласно чертежу поз. 32. Отверстия выполнить диаметром на полмиллиметра больше, чем указано на чертеже поз. 32. После этого вырезают из оргстекла поз. 31, 33-43. Их обрабатывают согласно чертежей (пазы, пропилы). Нарезку удобно производить резаком, изготовленным из обломка ножовочного полотна. При помощи кондуктора размечают и сверлят в распорках и тыльной панели 4 отверстия С1 (см. чертеж поз. 39, 42, 33, 36); края распорок и панели при этом совмещают с краями кондуктора. Затем в отверстия С1 вставляют болты М6х40 и собирают пакет из двух панелей и распорок согласно сечения А-А (см. сборочный чертеж), кондуктор устанавливают на поз.32 и аккуратно стягивают пакет болтами и гайками, не допуская трещин на оргстекле.

Дополнительную распорку 5L (поз.38) в пакет не устанавливают, разметку и сверление отверстий в ней производят согласно чертежа. Затем по кондуктору производят сверление отверстий, которые имеются одновременно в распорках и в панелях. После сверления пакет разбирают, отметив положение распорок (нацарапав иголкой номера распорок на оргстекле; также для удобства последующей сборки можно нанести стрелку, указывающую направление движения воздуха. Затем к кондуктору аккуратно притягивают болтами панель тыльную и производят сверление оставшихся отверстий. На отверстиях панелей выполняют фаски; в распорке 2R сверлят отверстие диаметром 3 мм. После этого приступают к изготовлению электродов. Их вырезают из луженой жести (допускается жесть от консервных банок); размечают и сверлят в них отверстия согласно чертежу (использовать вышеупомянутый кондуктор); отверстия диаметром 3,5 выполнять совместно с аналогичными отверстиями поз. 44. Эти отверстия выполняются только в двух электродах, которые будут соединяться с контактными пластинами (электроды C1, C2 по сборочному чертежу). Острые кромки убрать, согнуть согласно чертежу, залудить площадки вокруг отверстий диаметром 1,5 мм. Проволочный электрод изгибается согласно чертежу, прямой конец электрода залудить.

Контактные пластины поз. 44, 23 изготавливаются согласно чертежей. После этого приступают к креплению электродов на панели. Крепление производится полистироловыми заклепками, изготовленными из стержней держателей составных частей сборных пластмассовых моделей (например, завода «Звезда»). Для изготовления полуфабрикатов заклепок, в отрезке стальной полосы толщиной 5 мм., выполняют два отверстия диаметрами 5,5 и 6,5 мм; выполняют в них фаски. Заготовки заклепок помещают в эти отверстия и паяльником производят их тепловую деформацию, формируя головку заклепки. Головка заклепки должна получиться потайной, излишки полистирола для обеспечения этого требования срезаются лезвием; важно также не перегреть заклепку во избежание потери прочности. Во избежание прилипания полистирола к паяльнику, деформацию целесообразно производить через фторопластовую ленту (из конденсаторов типа ФТ), паяльник выбирать маломощный, лучший результат дает применение утюга. Сформировав головку заклепки, отрезают ее от заготовки, сделав припуск 2-4 мм на формирование второй головки. В кассете использованы стержни двух диаметров: 5 и 6 мм. После изготовления заклепок производят крепление ими электродов к панелям при помощи паяльника, не допуская перегрева, теперь еще и во избежание деформации оргстекла. Заусенцы с головок заклепок удалить. После этого медными (латунными) заклепками крепят контактные пластины поз.44 к панели поз.31. Заклепки обеспечивают электрический контакт между электродами С1 и контактными пластинами. В качестве материала для заклепок использован латунный поводок поплавка унитаза. Затем внимательно осматривают панели с приклепанными электродами, отогнутые края электродов необходимо пригнуть к плоскости панели, иначе будет шум при движении воздуха. После этого изготавливают полуфабрикаты заклепок для сборки кассеты (длина примерно 30-32 мм), вставляют полуфабрикаты заклепок в тыльную панель, надевают на них распорки согласно чертежу, при этой пробной сборке проверяют размещение отогнутых концов электродов, при необходимости их подгибают по месту. Снимают распорки, обезжиривают их и панели спиртом; на тыльную панель наносят тонким слоем силиконовый герметик в зоне расположения распорок (особое внимание - герметизации зоны вхождения электродов в распорки 1R, 4R, 1L, 4L); на заклепки надевают распорки 1L и 1R, прижимают; на эти распорки наносят герметик, надевают распорки 2L и 2R; вставляют в распорку электрод поз.46; наносят герметик на распорки (в том числе в отверстия диаметром 3 мм распорки 2R); надевают распорки 5R, 5L, дополнительную распорку 5L так, чтобы электрод расположился между поз.37 и 38; наносят герметик на распорки и в пространство между поз.37 и 38; надевают распорки 3L и 3R; наносят герметик и надевают панель поз.32. На пакет накладывают груз примерно 1 кг, выдерживают 15-20 мин и деформируют паяльником (утюгом) выступающие концы заклепок. С левой и правой стороны кассеты производят соединение пайкой электродов поз.45 в пары (верхний и нижний) и между собой (соединяются электроды только своей стороны); кроме того к электродам с левой стороны (положительные) пайкой присоединяется электрод поз.46. Соединение пайкой производить медным многожильным проводом, длину выбирать такой, чтобы исключить выступание проводов за габариты кассеты. После пайки пазы в распорках с уложенными в них проводами заполнить герметиком вровень с краями кассеты. Для формирования ровной поверхности целесообразно после заполнения (с избытком) полостей герметиком с левой и с правой стороны кассеты прижать кусок фанеры с прокладкой из полиэтилена. После этого излишки герметика удалить. После зачистки заусенцев на головках заклепок, кассета готова. В целях бесперебойной работы ЭВО, кассет нужно изготовить две: одна сушится после промывки, другая работает.

Корпус ЭВО, в котором размещается кассета, состоит из основания поз.1; стенок поз.2, 3; поперечин поз. 4, 5, 6; крышки задней поз. 12. Эти детали вырезаются из фанеры согласно чертежей, зачищаются шкуркой, покрываются лаком. Затем в деталях выполняются отверстия и пропилы согласно чертежей; обратите внимание, что пропилы в стенках поз.2, 3 выполняются совместно, во избежание перекоса скобы экрана-фиксатора. Детали еще раз покрываются лаком, потеки лака (особенно в местах будущей стыковки деталей) убираются лезвием. После этого из фанеры вырезают стойки ВВ-платы поз.9 и переходники поз. 10, 11. Их также покрывают лаком (можно в один слой после сверления отверстий). Затем производят сборку корпуса: к поперечинам поз.4, 5 шурупами крепят стойки поз.9; к основанию поз.1 крепят шурупами стенки поз.2, 3; к стенкам крепят поперечины поз.4, 5, 6. На основании при помощи поз.24-26 крепят контактные пластины поз. 23. Из алюминиевого уголка вырезают кронштейн поз.7. Из алюминиевой (допускается стальная) полосы изгибается скоба поз. 14; из фанеры (или цветного оргстекла) вырезается экран-фиксатор поз. 13; из губчатой резины вырезается пластина поз.30 и наклеивается на внутреннюю сторону экрана; к экрану приклепывается скоба; внешняя сторона экрана покрывается лаком (если использована фанера). После этого в корпус вкладывается кассета, так, чтобы контактные пластины кассеты и основания совпали; также необходимо совместить нижние края основания и кассеты. В пропилы стенок вставить скобу экрана, приложить к нижнему краю кассеты кронштейн поз.7 и отметить на стенках отверстия для его крепления с таким расчетом, чтобы обеспечить плотное прилегание друг к другу контактов и минимально возможный изгибающий момент, действующий на тыльную панель кассеты. После разметки отверстий сместить их на 2-3 мм вверх (для легкости фиксации кассеты), просверлить отверстия и закрепить кронштейн. После этого приступают к изготовлению электрической части ЭВО.

Радиоэлементы низковольтной части ЭВО смонтированы на плате поз. 18 (рис. 2). Конфигурация токопроводящих дорожек позволяет обойтись без химического травления, вырезав дорожки резаком для резки оргстекла. Дорожки вырезать аккуратно, не допуская отслоения фольги; затем сверлятся отверстия согласно чертежу платы, участки вокруг отверстий диаметром 1,5 мм залудить, предварительно вставив в отверстие иголку для предотвращения попадания припоя в отверстия. Трансформатор Tp1 - самодельный. В качестве сердечника использован стержень от автомобильной катушки зажигания Б115. Со стержня после извлечения из корпуса катушки, удаляют масло, стержень просушивают и обматывают двумя - тремя слоями изоленты. Затем наматывают виток к витку в ряд первичную обмотку - 30 витков провода ПЭЛШО-0,4; затем обмотку обертывают двумя слоями конденсаторной бумаги (можно взять бумагу от разобранной катушки) которую фиксируют слоем изоленты. Затем наматывают вторичную обмотку: 1800 витков провода ПЭЛШО 0,06-0,1 мм. Намотку вести виток к витку по 600 витков в каждом ряду, ряды изолируются друг от друга изолентой из полихлорвинила или лентой ФУМ. После намотки вторичную обмотку также обертывают конденсаторной бумагой и изолентой. Затем из фанеры или текстолита вырезают стойки поз. 19 и заглушки поз. 20. Размещение трансформатора на плате производится согласно рис. 3. Согласно этого рисунка производится монтаж остальных радиоэлементов. После этого плата с радиоэлементами крепится в основании при помощи переходников и шурупов. Производится монтаж стенки лампы HL1, держателя предохранителя и сетевого провода. Сетевой провод в отверстии стенки зафиксировать от перемещений резиновой втулкой. После этого изготавливают ВВ плату. Из стеклотекстолита вырезают прямоугольник (см. поз. 8); ножом или резаком вырезают токопроводящие дорожки; сверлят отверстия и лобзиком выпиливают пазы для размещения конденсаторов. Фольгированные площадки обезжиривают и залуживают. Производят монтаж конденсаторов и диодов согласно рис. 4. Недопустимо при монтаже ВВ блока оставлять острые кромки деталей или «сосульки» припоя (при работе появится коронный разряд). К местам соединения С4 и VD5, к С2 припаивают ВВ провода от телевизора, которые затем припаиваются к контактным шайбам поз. 22. ВВ провода паять на всю длину контактных площадок. Затем ВВ плату крепят шурупами на стойки поз. 9 и соединяют ее с платой ЭВО ВВ проводами, которые пропускаются через отверстия в средней поперечине. После визуальной проверки правильности монтажа, устанавливают нижнюю часть тыльной панели кассеты в пространство между основанием и кронштейном, прижимают кассету к основанию и фиксируют верхнюю часть тыльной панели кассеты скобой экрана-фиксатора. Производят пробное включение ЭВО. При нормальной работе ЭВО в платах должно отсутствовать искрение и потрескивание (это значит где-то плохой контакт), а возле верхней части кассеты должно ощущаться умеренное движение воздуха. Если во время работы ЭВО из кассеты доносится свист или другой неприятный звук (должен быть слышен легкий шелест), необходимо отключив ЭВО, подогнуть выступающие части электродов длинной отверткой. Добившись нормальной работы сначала одной, а затем и второй кассеты, устанавливают в кассеты ограждения: вставляют полуфабрикаты пластиковых заклепок в 9 отверстий диаметром 5,5 мм в панелях с каждой стороны и производят тепловую деформацию. Заусенцы зачищают вровень с плоскостями панелей. Затем снимают платы, покрывают их слоем герметика в 1-2 см изнутри, покрывают герметиком места соединений проводов к контактным пластинам, устанавливают платы и покрывают их снаружи аналогичным слоем герметика. После полимеризации герметика монтируют крышку поз. 12 с подвесами поз. 21. ЭВО готов к работе.

Эксплуатация ЭВО

При выборе места установки ЭВО следует соблюдать следующие требования:

- Расстояние от ЭВО до мест длительного нахождения человека (кровать, стол, кресло) должно быть не менее 1 м;

- Над ЭВО должно быть свободное пространство не менее 400 мм; Расстояние от пола до ЭВО не менее 1,5 м.

- Рабочее положение ЭВО - вертикальное, он крепится обычно на стене при помощи подвесов. ЭВО должен работать постоянно, за исключении времени на смену кассет.

Смену кассеты осуществлять только при отключении ЭВО. Кассета очищается от пыли примерно раз в неделю путем промывки проточной водой. После промывки кассету просушить не менее 2 часов (для бесперебойной очистки и нужна вторая кассета). Кассета устанавливается в ЭВО лицевой панелью к себе, контактные пластины кассеты должны располагаться сверху. При установке ввести нижний край кассеты в зазор между основанием и кронштейном, приложить к кассете экран - фиксатор и, прижимая кассету к основанию пальцем через отверстие в экране, зафиксировать верхнюю часть кассеты в пазах стенок скобой экрана. Снятие производится в обратном порядке. При появлении работы треска необходимо почистить контактные пластины и, при необходимости, слегка их подогнуть. Раз в месяц целесообразно удалить пыль влажной тряпкой с корпуса ЭВО (при отключенном питании).

Меры безопасности

При эксплуатации ЭВО запрещается:

- производить обслуживание при включенном приборе;
- устанавливать непросушенную кассету;
- помещать различные предметы внутрь кассеты работающего ЭВО.

Не допускайте к работающему ЭВО детей и животных.

Литература

1. Электростатический фильтр ЭФВА. Руководство по эксплуатации.
2. Радиолюбитель №8 1993 год.

Спецификация ЭВО

Сборочные чертежи

Статья подготовлена специально для "Энциклопедии Технологий и Методик"

© Молотков С.И., 2002 г.
http://patlah.ru

Размещение статьи в Интернете и печатных изданиях допускается только с согласия автора

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2010 гг.