CN103859549A - 一种圆周均布式脉冲电场发生器灭菌装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆周均布式脉冲电场发生器灭菌装置。现有高压脉冲电场灭菌技术成本高、器件易损，且技术难度大。本发明中炭刷固定圈的头部通过两个轴承支承在电极固定圈上，尾部外壁沿轴向间距固定有两个铜环；每个铜环沿圆周对称设置有两个外碳刷；两个内碳刷固定在炭刷固定圈的头部内壁，每个内碳刷与一根导线的一端连接；两根导线的另一端分别与一个铜环连接；管道依次穿过支撑架、电极固定圈和炭刷固定圈；电极固定圈沿圆周均布开设有多个电极安装孔，每个电极安装孔内固定有一个电极；所有电极的尾部均伸出电极固定圈外。本发明结构简单、运行可靠、波形准确、成本低，解决了连续流动液体的在线式灭菌技术。

Description

一种圆周均布式脉冲电场发生器灭菌装置
技术领域
本发明属于食品机械技术领域，涉及一种灭菌装置，具体涉及一种圆周均布式脉冲电场发生器灭菌装置。
背景技术
高压脉冲电场灭菌技术，是目前国际上最新发展和最为活跃的一种新型的非热灭菌技术。高压脉冲电场灭菌原理，是将食品置于两个电极之间，通过对两个电极施加脉冲式高压电源，在两电极之间产生瞬间的高压脉冲电场，作用于食品，破坏食品内部细菌的细胞壁，促使细菌死亡，从而达到灭菌效果。高压脉冲电场灭菌，其时间短、无温升、杀菌效果明显，总体优于传统的热式灭菌，而倍受世界关注。
目前国际上普遍对电源加以研发，其中包括：高频脉冲调制电路、大功率电力电子器件、智能控制系统等构成。输出的高电压加于两个电极之间形成高压脉冲电场。由于采用大功率晶闸管或IGBT等器件，这种方法成本较高、器件易损；此外，由于通过调制电路来实现脉冲波形，技术难度大，电路和控制复杂，阻碍了它的发展。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种圆周均布式脉冲电场发生器灭菌装置，通过周期性的脉冲电场，对流过管道的液体进行快速灭菌，且装配可靠、机械零件不易损坏。
本发明包括底座、电极固定座、电极、炭刷固定圈、内碳刷、铜环、外碳刷、导线和管道。
所述的电极固定座包括一体成型的支撑架和电极固定圈，支撑架的底部固定在底座上；所述炭刷固定圈的头部通过两个轴承支承在电极固定圈上，尾部外壁沿轴向间距固定有两个铜环；每个铜环沿圆周对称设置有两个外碳刷；两个对称设置的外碳刷接直流电压正极，另外两个外碳刷接直流电压负极；所述的两个内碳刷固定在炭刷固定圈的头部内壁，每个内碳刷与一根导线的一端连接；两根导线的另一端分别与一个铜环连接；所述的管道依次穿过支撑架、电极固定圈和炭刷固定圈；所述的电极固定圈沿圆周均布开设有多个电极安装孔，每个电极安装孔内固定有一个电极；所有电极的尾部均伸出电极固定圈外，头部尖端与管道外壁的径向距离相等，且均为2mm；两个内碳刷及所有电极设置在电极固定圈的同一横截面处。
所述的铜环包括两个半环；两个半环均嵌入炭刷固定圈尾部外壁开设的安装槽内，且两个半环通过螺栓固定。
所述的直流电压为1000～10000V。
所述的炭刷固定圈开设有两个导线孔，两根导线分别穿过对应的导线孔。
所述电极固定座和炭刷固定圈的材料均为聚四氟乙烯。
本发明的有益效果：
1、本发明中电极获得周期性的脉冲电场，均布作用于管道，对流过管道的液体进行灭菌；脉冲的频率和宽度可以通过电机转速和电极宽度（或内碳刷宽度）进行调整，以适应不同液体的灭菌要求。
2、本发明装配可靠、机械零件不易损坏，且结构简单、制造方便、成本低，有助于推广应用。
3、本发明可实现连续流动液体的在线式连续灭菌。
附图说明
图1为本发明的整体结构剖视图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本发明中电极固定座的剖视图。
具体实施方式
如图1所示，一种圆周均布式脉冲电场发生器灭菌装置包括底座1、电极固定座2、电极3、炭刷固定圈5、内碳刷6、铜环7、外碳刷8、导线9和管道10。
如图1、2和3所示，电极固定座2包括一体成型的支撑架2-1和电极固定圈2-2，支撑架2-1的底部固定在底座1上；炭刷固定圈5的头部通过两个轴承4支承在电极固定圈2-2上，尾部外壁沿轴向间距固定有两个铜环7；每个铜环7沿圆周对称设置有两个外碳刷8；两个对称设置的外碳刷8接直流电压正极，另外两个外碳刷8接直流电压负极；直流电压为1000～10000V。两个内碳刷6固定在炭刷固定圈5的头部内壁，每个内碳刷6与一根导线9的一端连接；两根导线9的另一端分别与一个铜环7连接；管道10依次穿过支撑架2-1、电极固定圈2-2和炭刷固定圈5；电极固定圈2-2沿圆周均布开设有四个电极安装孔2-3，每个电极安装孔2-3内固定有一个电极3；所有电极3的尾部均伸出电极固定圈2-2外，头部尖端与管道10外壁的径向距离均为2mm；两个内碳刷6及所有电极3设置在电极固定圈2-2的同一横截面处。
铜环7包括两个半环；两个半环均嵌入炭刷固定圈5尾部外壁开设的安装槽内，且两个半环通过螺栓固定。
炭刷固定圈5开设有两个导线孔，两根导线9分别穿过对应的导线孔。
电极固定座2和炭刷固定圈5的材料均为聚四氟乙烯。
该圆周均布式脉冲电场发生器灭菌装置的工作原理：
直流电压通过外碳刷8经铜环7接入内碳刷6；电机11通过皮带12带动炭刷固定圈5转动，当内碳刷6旋转到与电极3位置时产生脉冲电场，对流过管道10的液体进行灭菌。两对电极获得周期性的脉冲电场，均布作用于管道；改变直流电压大小可调节电场强度。
电极数p=4、电机转速为n=10000rpm时，脉冲频率
Figure BDA0000469034820000031
改变电极数或电机转速可以调整脉冲频率。
电机转速为n=10000rpm时，脉宽 W P = ( b 1 + b 2 ) nπ × 60 × 10 6 = 1910 ( b 1 + b 2 ) D 微秒，其中，D为所有电极3的尾端所在圆周的直径、b1为电极3的尾端直径，b2为内碳刷6沿圆周方向的宽度。改变电极3的尾端直径b1及内碳刷6沿圆周方向的宽度b2，可以改变脉宽，另外提高电机转速也可以减小脉宽。这些参数的调整，使得该灭菌装置具有宽泛的高压脉冲电场。

Claims (5)

1. 一种圆周均布式脉冲电场发生器灭菌装置，包括底座、电极固定座、电极、炭刷固定圈、内碳刷、铜环、外碳刷、导线和管道，其特征在于：
所述的电极固定座包括一体成型的支撑架和电极固定圈，支撑架的底部固定在底座上；所述炭刷固定圈的头部通过两个轴承支承在电极固定圈上，尾部外壁沿轴向间距固定有两个铜环；每个铜环沿圆周对称设置有两个外碳刷；两个对称设置的外碳刷接直流电压正极，另外两个外碳刷接直流电压负极；所述的两个内碳刷固定在炭刷固定圈的头部内壁，每个内碳刷与一根导线的一端连接；两根导线的另一端分别与一个铜环连接；所述的管道依次穿过支撑架、电极固定圈和炭刷固定圈；所述的电极固定圈沿圆周均布开设有多个电极安装孔，每个电极安装孔内固定有一个电极；所有电极的尾部均伸出电极固定圈外，头部尖端与管道外壁的径向距离相等，且均为2mm；两个内碳刷及所有电极设置在电极固定圈的同一横截面处。
2.根据权利要求1所述的一种圆周均布式脉冲电场发生器灭菌装置，其特征在于：所述的铜环包括两个半环；两个半环均嵌入炭刷固定圈尾部外壁开设的安装槽内，且两个半环通过螺栓固定。
3.根据权利要求1所述的一种圆周均布式脉冲电场发生器灭菌装置，其特征在于：所述的直流电压为1000～10000V。
4.根据权利要求1所述的一种圆周均布式脉冲电场发生器灭菌装置，其特征在于：所述的炭刷固定圈开设有两个导线孔，两根导线分别穿过对应的导线孔。
5.根据权利要求1所述的一种圆周均布式脉冲电场发生器灭菌装置，其特征在于：所述电极固定座和炭刷固定圈的材料均为聚四氟乙烯。
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