CN105536453A - 排级式双介质阻挡等离子放电盘 - Google Patents

排级式双介质阻挡等离子放电盘 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种等离子放电盘，具体涉及一种排级式双介质阻挡等离子放电盘，包括盘架和等离子管，盘架两端设有金属架板，金属架板上设有若干排通孔，两个金属架板之间的对应通孔处装有等离子管，等离子管包括电极放电管和接地电极放电管，电极放电管中设有高压电极，接地电极放电管中设有接地电极，该放电盘整体上使用效果好，损坏率大大降低，制造费用降低，维修更换简单，降低了维护工作量，且增强了放电盘的稳定性和安全性。

Description

排级式双介质阻挡等离子放电盘
技术领域
本发明涉及一种等离子放电盘，具体涉及一种排级式双介质阻挡等离子放电盘。
背景技术
双介质阻挡放电(DDBD)作为常压条件下产生低温(非平衡态)等离子体的一种可靠、经济的方法，被广泛应用于臭氧合成、真空紫外光源、材料表面处理和环境保护等领域。工程实践表明，DDBD技术可用于处理多种气态污染物，如可挥发性有机物VOCs、苯系物(如苯、二甲苯)、全氟碳(如C2F6)、碳卤烃化合物(如CF2ClBr、CFC)、二恶英类物质等。近年来，DDBD技术在恶臭污染物降解方面的相关研究备受关注，也因其兼有辉光放电的大空间均匀放电和电晕放电高气压运行的特点，使其成为具有工业应用前景的恶臭污染控制有效技术。
目前双介质阻挡放电产生等离子体的方式主要有套管式放电管和排级式等离子放电盘，套管式处理风量非常有限，效能较低，应用受限，使用较多的是排级式等离子放电盘。现有的排级式等离子盘在实际工况应用中暴露出损坏率高、可维修性差、维修制造费用高的问题，给等离子废气处理设备的推广和使用带来较大挑战。现有的排级式等离子放电盘主要存在以下问题：
一、目前的等离子放电结构构造中需要用绝缘材料将正负极进行分离，现有的排级式等离子盘中就是将等离子管装在绝缘盖板之间，与绝缘盖板固定成一体。但是常规绝缘材料的盖板在实际应用中存在各种问题，有机绝缘材料普遍不耐高温(300℃以上)，而无机绝缘材料的可塑性差、加工精度差、耐变形能力差，所以在应用中经常存在有机材料易烧毁，无机材料易断裂等问题，极大的影响了产品的质量和使用效果。
二、由于等离子放电过程为高压高频放电，极易产生拉弧放电和电磁辐射，拉弧放电产生于高压电极和金属构件之间，既影响等离子管内正常放电又易将金属构件烧坏，造成设备损伤，甚至引起火灾；电磁辐射在放电过程中一直存在，既会对等离子设备附近的仪器仪表、电气控制等带来干扰，又会给作业空间带来职业危害因素。
三、在工业应用中，废气工况多变，通常温度高、湿度大、腐蚀性强，等离子放电部分处于废气通道中，工作环境非常恶劣，对放电盘所用材料的耐腐蚀性要求非常高；同时，由于等离子放电属于高压高频过程，存在电池效应，加剧了腐蚀情况。现有的双介质阻挡等离子放电盘采用石英为阻挡介质，电极装在石英管内，石英具有非常好的耐腐蚀性，因此放电主体部分不易被腐蚀，但是目前放电盘的电极引出端也在废气过流通道中，通过粘合的形式与固定架板连接，而用于粘合的胶类极易被腐蚀开裂，进而造成电极引线的腐蚀。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种排级式双介质阻挡等离子放电盘，解决上述问题，使用效果良好。
本发明所述的排级式双介质阻挡等离子放电盘，包括盘架和等离子管，盘架两端设有金属架板，金属架板上设有若干排通孔，两个金属架板之间的对应通孔处装有等离子管；
等离子管包括电极放电管和接地电极放电管，电极放电管中设有高压电极，接地电极放电管中设有接地电极，相邻两排等离子管中，一排为等间距排列的电极放电管，另一排为等间距排列的接地电极放电管，相邻两排等离子管插空排列；
电极放电管引出正极引线，接地电极放电管引出负极引线，正、负极引线位于金属架板的同一端；位于正、负极引线一端的金属架板上设有金属外罩，金属外罩内填充灭弧材料。
该放电盘的应用前提是双介质阻挡放电，双介质阻挡放电的原理为：高压电极和接地电极之间有两个介质阻挡，两个介质之间形成放电间隙，两个介质即为等离子管的管壁。利用阻挡介质本身的绝缘性能实现正负电极间及电极与固定件间的绝缘，达到安全使用的要求，将现有的绝缘架板改为金属架板，利用金属架板将带介质阻挡的电极固定并完成设备的密封，消除绝缘架板的弊端；
该放电盘在电极引线端使用灭弧材料对电极进行包裹，熄灭高压电弧，再从外部使用金属材质的外罩对电极端进行密封，装载灭弧材料的同时对电磁辐射进行屏蔽；
该放电盘的正极引线和负极引线从同一端汇总引出，该端即为放电盘的电极端，电极端设有金属外罩，金属外罩与金属架板间填充高绝缘性灭弧材料，利用距离差和灭弧材料来保证相邻电极引线间的绝缘。这样，正负电极引线全部处于废气过流通道以外，废气仅与石英等离子管接触，不会对放电盘构件及电极造成腐蚀。
优选的，等离子管由无机材料烧结制成，等离子管内装有电极线并填充导电体，等离子管一端为开口端，另一端为盲端，正、负极引线从等离子管的开口端引出，开口端内设有绝缘内衬短管，正、负极引线与内衬短管之间、内衬短管与等离子管之间通过密封胶粘接。
等离子管两端固定在金属架板上，等离子管内增设绝缘的内衬短管，开口端电极引线与金属架板之间变为两层绝缘介质，构成双介质阻挡，避免发生拉弧放电，防止金属架板被击穿损坏。
优选的，等离子管通过粘合密封的方式安装在金属架板上的通孔处。
优选的，两个金属架板之间设有二排或三排等离子管，构成较大的放电区域，提高整个放电盘的效能。
优选的，灭弧材料为液态灭弧介质或固态灭弧介质或液态、固态混合灭弧介质。
优选的，内衬短管为无机材料烧结制成。
优选的，无机材料为石英玻璃、陶瓷或微晶玻璃。
优选的，金属外罩上设置有灭弧材料添加口，金属外罩通过螺丝固定在金属架板上。
优选的，导电体为金属粉末或导电脂。
优选的，内衬短管的外端面、盲端的外端面均超出金属架板5-10mm，避免发生放电。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
排级式双介质阻挡等离子放电盘突破了对放电盘的传统设计，摆脱原有高压电极间的架板必须选用绝缘材料的限制，开放性选用金属材质进行替代，只加强电极外部的绝缘部分即可，降低了生产该部件的工艺要求，大大提高了加工精度和部件的适用性能，而且解决了有机绝缘材料不耐高温和无机材料机械性能不好的问题；
在金属架板的基础上，设置灭弧材料和金属外罩，避免了拉弧放电，减少了设备的损坏，屏蔽了电磁辐射，降低了电磁辐射对元器件的干扰和人身安全的危害；
且将正、负极引线全部置于废气过流通道以外，废气仅与石英等离子管接触，解决了放电盘构件及电极腐蚀问题，大大延长了放电盘的使用寿命；
该放电盘整体上使用效果好，损坏率大大降低，制造费用降低，维修更换简单，降低了维护工作量，且增强了放电盘的稳定性和安全性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是等离子管结构示意图；
图3是等离子管排布示意图；
图4是等离子放电盘原理图。
图中：1、金属架板；2、盘架；3、接地电极放电管；4、电极放电管；5、金属外罩；6、灭弧材料；7、正极引线；8、负极引线；9、盲端；10、导电体；11、内衬短管；12、密封胶；13、电极引线；14、开口端；15、高压电极；16、阻挡介质；17、接地电极；18、绝缘件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
如图1所示，排级式双介质阻挡等离子放电盘包括盘架2和等离子管，盘架2两端设有金属架板1，金属架板1上设有若干排通孔，两个金属架板1之间的对应通孔处装有等离子管；
等离子管包括电极放电管4和接地电极放电管3，电极放电管4中设有高压电极15，接地电极放电管3中设有接地电极17，相邻两排等离子管中，一排为等间距排列的电极放电管4，另一排为等间距排列的接地电极放电管3，相邻两排等离子管插空排列；
电极放电管4引出正极引线7，接地电极放电管3引出负极引线8，正、负极引线7、8位于金属架板1的同一端，正极引线7通过绝缘件18与高压电缆连接，负极引线8固定于盘架2上，设备整体接地；位于正、负极引线7、8一端的金属架板1上设有金属外罩5，金属外罩5内填充灭弧材料6。
如图2所示，等离子管由无机材料烧结制成，等离子管内装有导电体10，等离子管一端为开口端14，另一端为盲端9，正、负极引线7、8从等离子管的开口端14引出，开口端14内设有绝缘内衬短管11，正、负极引线7、8与内衬短管11之间、内衬短管11与等离子管之间通过密封胶12粘接。
等离子管通过粘合密封的方式安装在金属架板1上的通孔处。
如图3所示，两个金属架板1之间设有三排等离子管，等离子管之间呈X型排布，构成更大的放电区域，提高整个放电盘的效能。
灭弧材料6为液态灭弧介质或固态灭弧介质或液态、固态混合灭弧介质。
内衬短管11为无机材料烧结制成。
无机材料为石英玻璃、陶瓷或微晶玻璃。
金属外罩5上设置有灭弧材料添加口，金属外罩5通过螺丝固定在金属架板1上。
导电体10为金属粉末或导电脂。
内衬短管11的外端面、盲端9的外端面均超出金属架板5-10mm。
如图4所示，双介质阻挡放电的原理为：高压电极15和接地电极17之间有两个阻挡介质16阻挡，两个阻挡介质16之间形成放电间隙，两个阻挡介质16即为相邻等离子管的管壁。
该放电盘中的等离子管通过金属架板1的通孔连接固定，不再采用无机或有机材料，且开口端14的电极引线13与金属架板1之间变为两层绝缘介质，即构成双介质阻挡，不再发生拉弧放电，放电盘工作稳定、安全。
该放电盘采用防护装置，高压拉弧放电被灭弧材料6快速冷却熄灭，电磁辐射被金属外罩5屏蔽在放电盘内，放电盘外观整洁、工作安全。
该放电盘使用过程中，废气通过石英等离子管的间隙通道，仅与石英管接触，不会对放电盘构件及电极造成腐蚀，延长了放电盘的使用寿命，降低了维护工作量。

Claims (10)

1.一种排级式双介质阻挡等离子放电盘，包括盘架(2)和等离子管，其特征在于：盘架(2)两端设有金属架板(1)，金属架板(1)上设有若干排通孔，两个金属架板(1)之间的对应通孔处装有等离子管；
等离子管包括电极放电管(4)和接地电极放电管(3)，电极放电管(4)中设有高压电极(15)，接地电极放电管(3)中设有接地电极(17)，相邻两排等离子管中，一排为等间距排列的电极放电管(4)，另一排为等间距排列的接地电极放电管(3)，相邻两排等离子管插空排列；
电极放电管(4)引出正极引线(7)，接地电极放电管(3)引出负极引线(8)，正、负极引线(7、8)位于金属架板(1)的同一端；位于正、负极引线(7、8)一端的金属架板(1)上设有金属外罩(5)，金属外罩(5)内填充灭弧材料(6)。
2.根据权利要求1所述的排级式双介质阻挡等离子放电盘，其特征在于：所述的等离子管由无机材料烧结制成，等离子管内装有导电体(10)，等离子管一端为开口端(14)，另一端为盲端(9)，正、负极引线(7、8)从等离子管的开口端(14)引出，开口端(14)内设有绝缘内衬短管(11)，正、负极引线(7、8)与内衬短管(11)之间、内衬短管(11)与等离子管之间通过密封胶(12)粘接。
3.根据权利要求1或2所述的排级式双介质阻挡等离子放电盘，其特征在于：所述的等离子管通过粘合密封的方式安装在金属架板(1)上的通孔处。
4.根据权利要求3所述的排级式双介质阻挡等离子放电盘，其特征在于：所述的两个金属架板(1)之间设有二排或三排等离子管。
5.根据权利要求1或2所述的排级式双介质阻挡等离子放电盘，其特征在于：所述的灭弧材料(6)为液态灭弧介质或固态灭弧介质或液态、固态混合灭弧介质。
6.根据权利要求2所述的排级式双介质阻挡等离子放电盘，其特征在于：所述的内衬短管(11)为无机材料烧结制成。
7.根据权利要求2或6所述的排级式双介质阻挡等离子放电盘，其特征在于：所述的无机材料为石英玻璃、陶瓷或微晶玻璃。
8.根据权利要求4或6所述的排级式双介质阻挡等离子放电盘，其特征在于：所述的金属外罩(5)上设置有灭弧材料添加口，金属外罩(5)通过螺丝固定在金属架板(1)上。
9.根据权利要求4或6所述的排级式双介质阻挡等离子放电盘，其特征在于：所述的导电体(10)为金属粉末或导电脂。
10.根据权利要求2或6所述的排级式双介质阻挡等离子放电盘，其特征在于：所述的内衬短管(11)的外端面、盲端(9)的外端面均超出金属架板(1)5-10mm。
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