CN105478238A - 丝网电极放电装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于低温等离子体应用技术领域，涉及丝网电极放电装置。该放电装置由电晕电极和集尘电极构成，其特征在于电晕电极是金属丝网或者导电纤维丝网构成，丝网电晕电极边缘纤细的末端与平面集尘电极构成极不对称的边缘-板面放电结构，在两组电极间加上高电压后，丝网边缘纤细的末端附近会形成很强的局部电场增益效应，可击穿末端附近的气体，形成局部电晕放电，而平面集尘电极附近则无电场增益效应，电场强度低于击穿气体的临界值，从而抑制了微电弧放电的发生。丝网电极放电装置的优点是放电电压低、不易产生微电弧放电、电极寿命长、电晕稳定性好，并且，丝网电极还具有良好的透气性，可广泛应用于空气净化器和废气处理系统。

Description

丝网电极放电装置

技术领域

本发明属于低温等离子体应用技术领域，具体涉及丝网电极放电装置。

背景技术

低温等离子体正被广泛应用于空气净化和废气处理系统中，等离子体技术的应用价值受到前所未有的重视。电晕放电等离子体由于装置简单，成本低廉，是应用最广泛的一种技术，然而，当前应用的电晕电极多采用细金属丝、锯齿状、尖针状或带状结构，细金属丝作为电晕电极，放电较均匀，但是，易断，例如：中国发明专利申请号为200710038821.4，发明名称《拼装积木式窄间距静电场装置》。锯齿状或尖针状结构的电晕电极虽然不易断，也易于获得较高浓度的等离子体，但是，尖端易于钝化。纤薄的带状电晕电极也不易断，也可获得类似细金属丝的均匀放电，但是，带状电极上易发生缺口，形成局部放电取代均匀放电，例如：中国发明专利申请号为200910263798.8，发明名称《金属带--板结构反应器》。以上四种电晕电极均存在使用寿命短的问题，只有几个月，需要定期检查并更换电晕电极，维护成本高，严重制约了其推广应用，尤其不适合应用于普通室内空气净化器领域。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而完成的，提供一种长寿命电晕电极的放电装置。

大量实验和实践均证明，尖、细、薄的电晕电极在长时间放电过程中被烧蚀是难免的，这些尖、细、薄的电晕电极寿命实际上就是尖端的寿命，尖细处非常短或窄，尽管用最好的抗腐蚀材料作电晕电极，也未能显著延长电晕电极的寿命。既然电晕电极被烧蚀的现象难以避免，那么，延长电晕电极寿命的思路就不再是采用抗腐蚀材料的方向，而是新的思路：即使电晕电极会被烧蚀，也不会影响电晕放电效果。

为了达到上述目的，本发明采用丝网电晕电极替代传统的细金属线、锯齿带、针尖电极和带状电极，带状或圆片状的丝网电极结构的边缘有大量尖细的丝线末端，丝线末端有极强的电场增益效应，非常适合充当电晕电极。虽然在放电过程中，丝线末端会被腐蚀变短，但是，丝线末端的尖锐度不会变钝，电场增益效应就不会减弱，因此，丝网电晕电极的腐蚀不会影响放电效果。由于带状丝网或圆片形丝网也不易断裂，极大地延长了电晕电极寿命，并且，可以采用极细的丝线纺织丝网电极，使丝线末端有非常强的电场增益效应，远远超过了传统的细金属线、锯齿带、针尖电极和带状电极，放电电压大幅降低，臭氧产率和电晕电极腐蚀率均大幅降低，放电稳定性提高。

本发明设计的丝网电极放电装置，有两种构型，I型装置如图1所示，由电晕电极101、集尘电极102、定型板103、电极孔104、定型杆105、滑槽106和导线107构成，平行设置的两块定型板103通过四根定型杆105定型，带状丝网电晕电极101的两头分别固定在两块定型板103的电极孔104上，平面集尘电极102通过两块定型板103上的滑槽106插入到两块定型板103之间，带状丝网电晕电极101的边缘细丝末端1001到两侧的平面集尘电极102的间距相等，各带状丝网电晕电极101通过紧固环1002与导线107实现电气连接，其特征在于所述的电晕电极101是带状丝网电极，若干条带状丝网设在同一平面内按等距离平行排列构成电晕电极组，设置于两组相邻的集尘电极102中间。

本发明设计的丝网电极放电装置的另一种构型，II型装置如图2所示，由圆片形丝网电晕电极201、圆筒形集尘电极202和金属轴203构成，圆片形丝网电晕电极201设置于圆筒形集尘电极202内侧，并与圆筒形集尘电极202同轴，其特征在于所述的圆片形丝网电晕电极201是圆片形丝网电极，由若干圆片形丝网电极201等间距串联在一根金属轴203上构成电晕电极组，金属轴203设置在圆筒形集尘电极202的轴心上，圆片形丝网电极201等间距串联在电机金属轴203上，可被电机驱动作高速旋转。

优选地，所述的带状丝网电晕电极101和圆片状丝网电晕电极201均由丝网制成，分别如图3和图5所示；采用丝网做电晕电极，丝网边缘的细丝末端锐度就是细丝的直径，非常尖锐，电场增益效应极高，而且，即使在放电过程中，细丝末端被腐蚀，也不改其锐度，因此，丝网电极的寿命不再是尖端寿命，而是细丝的寿命，细丝较长，腐蚀率相对于细丝长度而言是非常低的，可见，丝网电晕电极的寿命会很长久。两种构型的装置也各有优势：带状丝网电晕电极101与平面集尘电极102构成的I型装置的优点是几何尺寸易于放大，很适合做成大中型废气净化设备，而圆片形丝网电晕电极201与圆筒形集尘电极202构成的II型装置则可以旋转电晕电极，电晕电极密度高，适合应用于紧凑型设备。

优选地，所述的带状电晕电极101与加强金属带组合，圆片形丝网电晕电极201与加强金属圆片2003组合，增强丝网电晕电极的强度；带状丝网电晕电极101的加强金属带1003的宽度小于带状丝网电晕电极101的宽度，加强金属带1003的边缘须在带状丝网电晕电极101的细丝末端1001的内侧，如图4所示；圆片形丝网电晕电极201的加强金属圆片2003直径也小于圆片形丝网电晕电极2001的直径，加强金属圆片2003的边缘须在圆片形丝网电晕电极201的边缘2001的内侧，如图6所示，不至于影响丝网电晕电极边缘的电场增益效应。采用细丝做成的丝网电极通常强度不高，难以定形，采用加强金属带或金属圆片与其组合，可改善其刚性。

优选地，所述的带状丝网电晕电极101和圆片形丝网电晕电极201的丝直径范围是0.01-1.0mm。原理上，细丝直径越小越利于提高电场增益效应，然而，细丝电极的腐蚀率与细丝直径成反比关系，综合考虑电场增益效应和细丝电极腐蚀率两个因素，0.01-1.0mm直径的细丝，能满足大部分应用场合。

优选地，所述的带状丝网电极101和圆片形丝网电极201是由金属丝或导电纤维丝构成。金属丝是主要的丝网电极材料，而导电的纤维也是一种优良的材料，比如碳纤维。

优选地，所述的带状丝网电晕电极101和圆片形丝网电晕电极201的网孔密度范围是每英吋10-500目。丝网电极的网孔密度与细丝直径和丝网透气性相关，0.01-1.0mm直径的细线能纺织出10-500目的网孔密度，可满足大多数应用环境。

优先地，所述的I型装置的两块定型板103的内侧开有滑槽106，平板集尘电极102可通过滑槽106插入或抽离放电装置。滑槽设计，每个集尘板可单独取出清洗，比传统集尘器的集尘电极不能活动的设计更方便使用和维护。因为集尘板会积累大量尘埃和油污，需要经常清洗。

优选地，所述的II型装置的圆片形丝网电极201等间距串联在电机轴金属轴203上，可被电机驱动作高速旋转。圆片形丝网电极201是轴对称设计，通过其中心孔2002垂直串联到电机金属轴上，可作高速旋转，一方面，利于获得更均匀的等离子体，进一步延长电晕电极寿命，进一步降低臭氧产率，另一方面，由于净化器都需要风机驱动气流，将圆片形丝网电极201设计到电机金属轴203上，也使设计更紧凑化。

优选地，所述的单条带状丝网电晕电极101的平面与平面集尘电极102平行，或垂直，或者构成任何角度。从原理上看，带状丝网电晕电极的平面与平面集尘电极平行设计时，细丝末端1001腐蚀变短对电晕放电几乎没有影响，因为细丝末端1001腐蚀变短后，依然能保持细丝末端1001到集尘电极102的间距不变，但是，均匀放电对电极装配精度要求很高；带状丝网电晕电极101的平面与平面集尘电极102的夹角越大，细丝末端1001腐蚀变短后对细丝末端到集尘电极间距的影响也就越大，然而，带状丝网电晕电极的平面与平面集尘电极形成一定的夹角却利于获得均匀放电。

本发明与现有技术相比，具有以下技术特征：采用了丝网电晕电极；采用圆片形丝网电晕电极；电晕电极可高速旋转。本发明的创新设计，克服了现有技术的以下问题：电晕电极寿命短；臭氧浓度高；放电不均匀等。可作为核心装置广泛应用于室内空气净化器和工业废气处理系统，大大提高能耗，降低维护成本。

附图说明

图1是I型装置示意图。

图2是II型装置示意图。

图3是带状丝网电极示意图。

图4是设有加强金属带的带状丝网电极示意图。

图5是圆片形丝网电极示意图。

图6是设有加强金属片的圆片形丝网电极示意图。

主要部件附图标记说明：

101-带状丝网电晕电极、102-平板集尘电极、103-定型板、104-电极孔、105-定型杆、106-滑槽、107-导线、1001-细丝末端、1002-紧固环、1003-加强金属带。

201-圆片形丝网电晕电极、202-圆筒形集尘电极、203-金属轴、2001-边缘、2002-中心孔、2003-加强金属圆片。

具体实施方式：

实施例1：本发明的一个实施例如图1所示，由电晕电极101、集尘电极102、定型板103、电极孔104、定型杆105、滑槽106和导线107构成，两块定型板103是聚四氟乙烯板，平行设置，两块板的外表面相距400mm，通过四根定型杆105定型，带状丝网电晕电极101是采用0.05mm直径镍丝编织的丝网制成，宽度10mm，两头各设有一个紧固环1002，两头紧固环1002的孔相距400mm，两头紧固环1002分别穿过两块定型板103的电极孔104，串到导线107上，平面集尘电极102是2mm厚的铝板，通过两块定型板103上的滑槽106插入到两块定型板103之间，带状丝网电晕电极101平行设置于平面集尘电极102中间，带状丝网电晕电极101的细丝末端1001到两侧的平面集尘电极102的间距相等，各带状丝网电晕电极101通过紧固环1002与导线107实现电气连接，9条带状丝网按3×3陈列分别设在三个平面内，按等距离平行排列构成电晕电极组，设置于三组相邻的集尘电极102中间。

实施例2：本发明设计的丝网电极放电装置的另一实施例如图2所示，由圆片形丝网电晕电极201、圆筒形集尘电极202和金属轴203构成，圆片形丝网电晕电极201采用0.1mm直径的钛丝网制成，圆片形丝网电晕电极201直径是80mm，设置于内直径为150mm的不锈钢圆筒形集尘电极202内壁，若干圆片形丝网电极201等间距串联在电机金属轴203上，电机金属轴203设置在圆筒形集尘电极202的轴心上，可被电机驱动作高速旋转。

Claims (10)

1.丝网电极放电装置，由带状丝网电晕电极（101）、平板集尘电极（102）、定型板（103）、电极孔（104）、定型杆（105）、滑槽（106）和导线（107）构成，平行设置的两块定型板（103）通过四根定型杆（105）定型，带状丝网电晕电极(101)的两头分别固定在两块定型板（103）的电极孔（104）上，平面集尘电极（102）通过两块定型板（103）上的滑槽（106）插入到两块定型板（103）之间，带状丝网电晕电极(101)的边缘细丝末端到两侧的平面集尘电极（102）的间距相等，各带状丝网电晕电极(101)通过导线（107）相互电气连接，其特征在于所述的电晕电极(101)是带状丝网电极，若干条带状丝网设在同一平面内按等距离平行排列构成电晕电极组，设置于两组相邻的集尘电极（102）中间。

2.丝网电极放电装置，还可以由圆片形丝网电晕电极（201）、圆筒形集尘电极（202）和金属轴（203）构成，圆片形丝网电晕电极（201）设置于圆筒形集尘电极（202）内侧，并与圆筒形集尘电极（202）同轴，其特征在于所述的电晕电极(201)是圆片形丝网电极，由若干圆片形丝网电极等间距串联在一根金属轴（203）上构成电晕电极组，金属轴（203）设置在圆筒形集尘电极（202）的轴心上，圆片形丝网电极（201）等间距串联在电机的金属轴（203）上，可被电机驱动作高速旋转。

3.根据权利要求1和2所述的丝网电极放电装置，其特征在于所述的带状丝网电晕电极（101）和圆片形丝网电晕电极（201）都是由丝网制成；带状丝网电晕电极（101）与平面集尘电极（102）构成I型装置；圆片形丝网电晕电极（201）与圆筒形集尘电极（202）构成II型装置。

4.根据权利要求1和2所述的丝网电极放电装置，其特征在于所述的带状丝网电晕电极（101）与加强金属带组合，圆片形丝网电晕电极（201）与加强金属圆片组合，增强丝网电晕电极的强度；带状丝网电晕电极（101）的加强金属带宽度小于丝网带宽度；圆片形丝网电晕电极（201）的加强金属圆片直径也小于圆片形丝网电极直径。

5.根据权利要求1和2所述的丝网电极放电装置，其特征在于所述的带状丝网电晕电极（101）和圆片形丝网电晕电极（201）的细丝直径范围是0.01-1mm。

6.根据权利要求1和2所述的丝网电极放电装置，其特征在于所述的带状丝网电极（101）和圆片形丝网电极（201）是由金属丝或导电纤维丝构成。

7.根据权利要求1和2所述的丝网电极放电装置，其特征在于所述的带状丝网电晕电极（101）和圆片形丝网电晕电极（201）的网孔密度范围是每平方英吋10-500目。

8.根据权利要求1和3所述的丝网电极放电装置，其特征在于所述的I型装置的两块定型板（103）的内侧开有滑槽（106），平板集尘电极（102）可通过滑槽（106）插入或抽离放电装置。

9.根据权利要求2和3所述的丝网电极放电装置，其特征在于所述的II型装置的圆片形丝网电极（201）等间距串联在电机金属轴（203）上，可被电机驱动作高速旋转。

10.根据权利要求1所述的丝网电极放电装置，其特征在于所述的带状丝网电晕电极(101)的平面与平面集尘电极（102）平行，或垂直，或者构成任何角度。