CN104284505A - 常压低温等离子体流水式粉体材料改性系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种常压低温等离子体粉体材料改性系统.它包括反应器，反应器分别与粉体加料器、粉体收集器和等离子体电源连接，粉体加料器与气体流量计连接。本发明的优点是，结构简单，采用常压介质阻挡放电形式，管状阻挡介质为石英玻璃管或陶瓷管，同时又充当了反应器，由铜网或铜皮作为接地电极、铜棒或不锈钢棒作为高压电极，无需昂贵的真空设备，可以在常压下产生大面积低温等离子体；配备了气体输送装置，可采用空气、氩气、氦气等作为工作气体，成本低廉；用气体流量计调节气流，在气流的作用下粉体处于运动状态，能够分离粉体颗粒，使粉体充分暴露于等离子体中，作用时间连续可调，可对较大量的粉体进行改性，提高粉体改性效率。
Description
技术领域
本发明属于一种常压低温等离子体粉体材料改性系统，具体涉及一种采用介质阻挡等离子体放电形式，并且整个工作流程以流水线方式进行，作用时间连续可调的常压低温等离子体粉体材料改性系统。
背景技术
低温等离子体具有电子能量高而反应体系保持低温状态的优点，可以在不破坏材料整体性质的情况下对其表面进行修饰，被广泛用于杀菌、材料表面清洗与改良等工业领域。具有效率较高、处理温度低、节能、环保等优点。
目前用于材料改性的低温等离子体发生方式主要有电晕放电、辉光放电、微波放电和介质阻挡放电等。辉光放电能在较大尺度内实现均匀的活性粒子浓度，但低压辉光离不开昂贵的真空设备，限制了其在工业上的应用。常见的大气压放电形式有电晕放电和介质阻挡放电，但电晕放电常发生在极不均匀和强电场区域的小范围空间，产生的活性粒子效率低。而介质阻挡低温等离子体放电兼具辉光放电的大空间均匀放电和高气压运行的特点，能够在大气压下产生大体积、高能量密度的低温等离子体，不需要真空设备就能够在较低的温度下获得改性需要的活性粒子，易于实现大规模工业运行。
低温等离子体表面改性处理装置一般都是上下平行电极或环形电极等，这样的装置只能处理三维的块状材料。而粉体颗粒小、质量轻且容易聚集，材料改性时可能处理不均匀，传统的处理方法是将粉体制成成片材料，然后再进行改性，这种处理方法存在处理量小、效率低、操作不能连续等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种常压低温等离子体流水式粉体材料改性系统，它能够解决目前用于粉体材料改性领域的低温等离子体发生装置需昂贵真空设备、粉体处理量小改性效率低，从而导致难以在工业生产中应用的问题。
本发明是这样实现的，常压低温等离子体流水式粉体材料改性系统，它包括反应器，反应器分别与粉体加料器、粉体收集器和等离子体电源连接，粉体加料器与气体流量计连接。
所述的反应器为管状结构，外壁设有接地电极，反应器的内部插有高压电极，反应器内部设有管状阻挡介质，反应器的上部侧端开有排气孔，反应器的底部开有输气孔。
所述的接地电极为铜网或铜皮。
所述的高压电极铜棒或不锈钢棒。
本发明的优点是，结构简单，采用常压介质阻挡放电形式，管状阻挡介质为石英玻璃管或陶瓷管，同时又充当了反应器，由铜网或铜皮作为接地电极、铜棒或不锈钢棒作为高压电极，无需昂贵的真空设备，可以在常压下产生大面积低温等离子体；配备了气体输送装置，可采用空气、氩气、氦气等作为工作气体，成本低廉；用气体流量计调节气流，在气流的作用下粉体处于运动状态，能够分离粉体颗粒，使粉体充分暴露于等离子体中，并且整个工作流程以流水线方式进行，作用时间连续可调，可对较大量的粉体进行改性，提高粉体改性效率。
附图说明
图1为本发明所提供的常压低温等离子体流水式粉体材料改性系统结构图；
图2为反应器结构示意图。
其中，1反应器；2粉体加料器；3粉体收集器；4气体流量计；5等离子体电源，6管状阻挡介质；7接地电极；8高压电极；9输气孔；10排气孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍：
如图1所示，常压低温等离子体流水式粉体材料改性系统包括反应器1，反应器1分别与粉体加料器2、粉体收集器3和等离子体电源5连接，粉体加料器2与气体流量计4连接。
如图2所示，反应器1为管状结构采用石英玻璃管或陶瓷管，外壁包有铜网或铜皮作为接地电极7，通过导线接地；反应器1的内部插一根铜棒或不锈钢棒作为高压电极8，通过导线外接高压电源，反应器1内部设有管状阻挡介质6，反应器1的上部侧端开有排气孔10，反应器1的底部开有输气孔9。工作气体可采用空气、氩气、氦气等。
工作时，粉体由加料器持续不断加入，通入工作气体，用气体流量计调整流量气流量，使得粉体在反应器内运动起来，接通电源后，高压电极与接地电极之间形成电场，电子激发反应器内气体，产生低温等离子体，根据需要，调整气流量大小，控制粉体在反应器中的改性时间，由气流将改性后粉体吹入粉体收集器中。整个过程属于流水式作业，并且作用时间连续可调。
实施例1：
如图1、图2所示，本实施例包括等离子体电源、气体输送装置、粉体加料器和收集器、管状反应器，管状反应器采用圆柱形的石英玻璃管，长约200～300mm，直径约20～25mm，工作气体采用氩气，外壁缠有100目的铜网作为接地电极，石英管内是一根铜棒电极作为高压电极，铜棒直径采用8mm，高压铜棒与接地的铜网之间形成电场，电子激发石英管内气体，产生低温等离子体，对粉体进行改性。工作时，气流量为5L/min，改性粉体随气流进入粉体收集器，进行流水式粉体改性。
实施例2：本实施例包括等离子体电源、气体输送装置、粉体加料器和收集器、管状反应器，管状反应器采用圆柱形的陶瓷管，长约200～300mm，直径约20～25mm，工作气体采用氦气，外壁缠有150目铜网作为接地电极，陶瓷管内是一根铜棒电极作为高压电极，铜棒直径采用6mm，高压铜棒与接地的铜网之间形成电场，电子激发陶瓷管内气体，产生低温等离子体，对粉体进行改性。工作时，气流量为3L/min，改性粉体随气流进入粉体收集器，进行流水式粉体改性。
实施例3：本实施例包括等离子体电源、气体输送装置、粉体加料器和收集器、管状反应器，管状反应器采用圆柱形的石英玻璃管，长约200～300mm，直径约20～25mm，工作气体采用空气，外壁缠有铜皮作为接地电极，石英管内是一根不锈钢棒作为高压电极，不锈钢棒直径采用8mm，高压不锈钢棒与接地的铜皮之间形成电场，电子激发石英管内气体，产生低温等离子体，对粉体进行改性。工作时，气流量为0.5L/min，改性粉体随气流进入粉体收集器，进行流水式粉体改性。
应当理解的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不能因此作为对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.常压低温等离子体流水式粉体材料改性系统，其特征在于：它包括反应器(1)，反应器(1)分别与粉体加料器(2)、粉体收集器(3)和等离子体电源(5)连接，粉体加料器(2)与气体流量计(4)连接。
2.如权利要求1所述的常压低温等离子体流水式粉体材料改性系统，其特征在于：所述的反应器(1)为管状结构，外壁设有接地电极(7)，反应器(1)的内部插有高压电极(8)，反应器(1)内部设有管状阻挡介质(6)，反应器(1)的上部侧端开有排气孔(10)，反应器(1)的底部开有输气孔(9)。
3.如权利要求2所述的常压低温等离子体流水式粉体材料改性系统，其特征在于：所述的接地电极(7)为铜网或铜皮。
4.如权利要求2所述的常压低温等离子体流水式粉体材料改性系统，其特征在于：所述的高压电极(8)铜棒或不锈钢棒。
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