CN108566714A - 一种等离子体射流装置 - Google Patents

一种等离子体射流装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108566714A
CN108566714A CN201810590800.1A CN201810590800A CN108566714A CN 108566714 A CN108566714 A CN 108566714A CN 201810590800 A CN201810590800 A CN 201810590800A CN 108566714 A CN108566714 A CN 108566714A
Authority
CN
China
Prior art keywords
insulation sleeve
monomer
medium tube
field electrode
plasma jet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810590800.1A
Other languages
English (en)
Inventor
张迅
曾华荣
田承越
马晓红
刘宇
周海
陈沛龙
曾鹏
许逵
吕乾勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Guizhou Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou Power Grid Co Ltd filed Critical Guizhou Power Grid Co Ltd
Priority to CN201810590800.1A priority Critical patent/CN108566714A/zh
Publication of CN108566714A publication Critical patent/CN108566714A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明公开了一种等离子体射流装置，包括高压电极和外介质管，绝缘卡套为柱形中空结构，所述高压电极与所述绝缘卡套的中空结构螺纹连接，所述绝缘卡套上设置有气体通道，所述绝缘卡套侧壁上设置有电源接口，所述绝缘卡套与绝缘盖螺纹连接，所述绝缘盖上设置有工作气体入口，所述绝缘卡套与所述外介质管螺纹连接，所述外介质管侧壁上设置有单体入口，所述外介质管下方放置底部介质板，所述底部介质板下方固定连接接地极a，解决了现有技术高压电极使用不安全的问题，高压电极与接地极之间出现电弧，绕过介质板放电，影响放电稳定性的问题和很难在工作气体中添加所需的单体，并且粉末状的固态单体在所述装置中会出现放电困难的问题。

Description

一种等离子体射流装置
技术领域
本发明涉及等离子体发生装置领域，尤其涉及一种易于裂解单体的等离子体射流装置。
背景技术
等离子体是指电离程度大于1%的气体，被称为物质的第四物态，由于其产生方便近年来备受关注，产生的等离子体，通常有两个状态，一是由强烈放电产生的热等离子体，气体整体电离较高，如电弧放电；二是在辉光放电或细丝放电等弱放电强度下产生的低温等离子体。等离子体的状态和等离子体内部活性物质的种类，决定其不同的性能和应用。现有的等离子体射流发生装置主要有以下几种:
1、交流非平衡等离子体喷流装置
由于高压电极和接地电极都与等离子体喷流直接接触，而且容易发生弧光放电，具体应用时不安全。
2、射频非平衡等离子体喷流装置
该装置的高压电极顶端部分暴露于外部空间中，并与等离子体喷流直接接触，具体应用时不仅不安全，而且产生的等离子体喷流长度短、温度较高；另外，该装置所能产生的等离子射流长度受到限制，并且由于放电过于强烈，使得温度较高，同时由于温度容易升高，驱动电源不能使用高压直流电源，避免放电时间过长产生高温，高压电极会融化影响使用。
3、微波非平衡等离子体喷流装置
由于采用磁电管微波发生器产生等离子体装置结构程序复杂，产生的等离子体喷流温度高，长度短，具体应用范围相对较窄。
4、脉冲直流非平衡等离子体喷流装置
该装置的问题在于高压电极与接地极之间距离过短，当电压升高时，发生击穿，产生电弧，影响放电的稳定性。
综上，现有的等离子体喷流装置，高压电极绝缘性的欠缺，有的全部裸露或顶端部分裸露在外部空间中，并与等离子体喷流直接接触，高压电极和接地电极距离较近，空间存在直接相连的途径，高压下容易发生弧光放电；高压电极和接地电极距离较近，即使有介质板的存在，当电压升高时，也有可能出现高压电极与接地极之间出现电弧，绕过介质板放电，影响放电的稳定性；同时，实验表明，在等离子体放电中加入各种前驱单体可以有效的增强处理效果，现有装置很难在工作气体中添加所需的单体，并且粉末状的固态单体在所述装置中会出现放电困难的现象，这些因素限制了等离子体射流技术的广泛应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种等离子体射流装置，以解决现有技术高压电极绝缘性的欠缺使用不安全的问题，高压电极与接地极之间出现电弧，绕过介质板放电，影响放电稳定性的问题和很难在工作气体中添加所需的单体，并且粉末状的固态单体在所述装置中会出现放电困难的问题。
本发明的技术方案是：一种等离子体射流装置，包括高压电极和外介质管，绝缘卡套为柱形中空结构，所述高压电极与所述绝缘卡套的中空结构螺纹连接，所述绝缘卡套上设置有气体通道，所述绝缘卡套侧壁上设置有电源接口，所述绝缘卡套与绝缘盖螺纹连接，所述绝缘盖上设置有工作气体入口，所述绝缘卡套与所述外介质管螺纹连接，所述外介质管侧壁上设置有单体入口a和单体入口b，所述外介质管下方放置底部介质板，所述底部介质板下方固定连接接地极a，所述外介质管底端外侧连接有接地极b。
所述高压电极的数量为1-5个，所述高压电极的数量与所述绝缘卡套的中空结构的数量相等。
所述高压电极的端部为平底形、平底加倒角形、针形或喇叭形。
所述外介质管底端为圆盘结构。
所述外介质管下部分内壁上设置有卡口卡接带孔绝缘网，所述外介质管下部分内壁的倾斜角为85-88度。
所述单体入口a和单体入口b分别外接单体罐，单体罐装有液态单体或固态粉末单体，单体罐与工作气体源管道连接。
所述接地极b为不锈钢、黄铜或钨的平板形导电材料或锡箔纸，所述接地极a为不锈钢、黄铜或钨的平板形导电材料。
所述底部介质板外边缘尺寸大于圆盘外边缘尺寸。
所述绝缘卡套的横截形状为圆形、椭圆形或跑道结构。
本发明的工作原理是：将气体通入外介质管和高压电极之间的空间，液态单体或固态粉末单体通过小流量气体带入外介质管和高压电极之间的空间，由于高压电极施加了电压，高压电极周围、外介质管和接地极b之间形成介质阻挡放电结构，同时，同时调整底部介质板和接地极a与高压电极的距离，使高压电极底部和底部介质板之间也构成介质阻挡放电形式，通过调节高压电极与接地极a之间的距离，来改变等离子体射流的长度。
本发明的有益效果是：
1、本发明高压电极置于绝缘盖、绝缘卡套和外介质管的绝缘材料包围中，这种结构使得装置的安全性很高，解决了现有技术高压电极有的全部裸露或顶端部分裸露在外部空间中，绝缘性欠缺的问题；
2、本发明通过调整高压电极与接地极a之间的距离来改变等离子体射流的长度，解决了现有技术等离子体喷流长度短且不可调的问题；
3、本发明外介质管底部添加圆盘结构，增加了高压电极和接地极b之间的电弧物理距离，防止在高电压下，高压电极端部与接地极b之间产生电弧，保障了放电时的安全性和稳定性；同时，外介质管底部的圆盘设计，气体的流通路径是从上到下然后再从外介质管底部两边流出，由于工作气体密度通常小于空气，会向上流失，圆盘设计加大起限制作用，气体不易从两边流失，更多的在工作区域放电，对加入的原料气利用更加充分；
4、本发明采用两个接地极设计，使加入的单体先在外介质管管壁内预先放电一次，再进入高压电极和接地极a之间进行二次放电，这种方式使得单体裂解更加充分，使得较难裂解的固态单体粉末也可以进行放电，避免了可由于电源功率不足或气体流速过大等原因造成的单体放电不完全的问题；
5、本发明制作简单，装置由各个部分拼接而成，清洗更换方便，成本低，可以根据实际需求更换工作气体的种类和高压电极的底部形状，来控制等离子体射流的形状和面积。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明卡套的放大示意图；
图3为本发明横截面积为圆形的卡套截面示意图；
图4为本发明横截面积为跑道形状的卡套截面示意图；
图5为本发明电弧物理距离的示意图；
图6为本发明高压电极端部为不加倒角喇叭形结构示意图；
图7为本发明高压电极端部为加倒角喇叭形结构示意图；
图中：1、绝缘盖，2、绝缘卡套，3、外介质管，4、底部介质板，5、接地极a，6、接地极b，7、高压电极，8、带孔绝缘网，1-1、工作气体入口，2-1、气体通道，2-2、电源接口，3-1、单体入口a，3-2、单体入口b，3-3、圆盘。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：
参考图1-7，一种等离子体射流装置，包括高压电极7和外介质管3，绝缘卡套2为柱形中空结构，所述高压电极7与所述绝缘卡套2的中空结构螺纹连接，所述绝缘卡套2上设置有气体通道2-1，所述绝缘卡套2侧壁上设置有电源接口2-2，所述绝缘卡套2与绝缘盖1螺纹连接，具体操作是绝缘卡套2与绝缘盖1的连接部位分别开有螺丝孔，用无头螺丝连接，所述绝缘盖1上设置有工作气体入口1-1，所述绝缘卡套2与所述外介质管3螺纹连接，所述外介质管3侧壁上设置有单体入口a3-1和单体入口b3-2，所述外介质管3下方放置底部介质板4，所述底部介质板4下方固定连接接地极a5。电源接口2-2外接工作电源。
所述外介质管3底端外侧连接有接地极b6。所述接地极b6为不锈钢、黄铜或钨的平板形导电材料或锡箔纸，平板形导电材料环绕外介质管3底端外侧整圈，或用锡箔纸粘接外介质管3底端外侧一圈。
所述高压电极7的数量为1-5个，所述高压电极7的数量与所述绝缘卡套2的中空结构的数量相等。根据需要，选取多个高压电极7形成阵列，可以并排一起放电，增大放电面积。
所述高压电极7的端部为平底形、平底加倒角形、针形或喇叭形。除针形外其它形状都是为了加大高压电极7底部面积，针形是为了针尖处形成局部高场强，加倒角是避免无倒角的尖处形成局部高场强，根据实际是否需要大面积处理或者是否需要强场放电来选择高压电极7的端部形状。高压电极7的针性端部如图1所示，喇叭形分为加倒角的和不加倒角的，高压电极7不加倒角的喇叭形端部如图6所示，高压电极7加倒角的喇叭形端部如图7所示，加倒角是为了不在尖处形成局部高场强。
所述外介质管3底端为圆盘3-3结构。
所述外介质管3下部分内壁的倾斜角为85-88度。因为带孔绝缘网8是卡在外介质管3内壁处，其外径稍大于所处内壁的内径，设置一定倾斜度可以方便从下端放入或取出带孔绝缘网8，便于清洗更换，因为固态粉末单体易附着在带孔绝缘网8上。所述外介质管3下部分内壁上设置有卡口卡接带孔绝缘网8，单体和工作气体从带孔绝缘网8的均匀气孔出来，便于单体和工作气体充分混合。
所述单体入口a3-1和单体入口b3-2分别外接单体罐，单体罐装有液态单体或固态粉末单体，单体罐与工作气体源管道连接。
所述底部介质板4外边缘尺寸大于圆盘3-3外边缘尺寸，是为了增大高压电极7与接地极a5之间的电弧物理距离，保障了放电时的安全性和稳定性。
所述接地极a5为不锈钢、黄铜或钨的平板形导电材料。
绝缘卡套2和外介质管3可以采用石英玻璃、云母或三氧化二铝陶瓷材料，截面形状可以是圆形、两半圆加长方形的跑道形等，根据具实际需要确定。
工作气体可以是易于放电的氦气、氩气等稀有气体，也可以是氮气、氧气、空气或常用的气态有机物等。
工作电源为射频电源、高压脉冲电源或者交流电源。
所述绝缘卡套2的横截形状为圆形、椭圆形或跑道结构。根据实际需要选择绝缘卡套2的截面形状来适应高压电极7的排列方式。

Claims (9)

1.一种等离子体射流装置，包括高压电极（7），其特征在于：还包括外介质管（3），绝缘卡套（2）为柱形中空结构，所述高压电极（7）与所述绝缘卡套（2）的中空结构螺纹连接，所述绝缘卡套（2）上设置有气体通道（2-1），所述绝缘卡套（2）侧壁上设置有电源接口（2-2），所述绝缘卡套（2）与绝缘盖（1）螺纹连接，所述绝缘盖（1）上设置有工作气体入口（1-1），所述绝缘卡套（2）与所述外介质管（3）螺纹连接，所述外介质管（3）侧壁上设置有单体入口a（3-1）和单体入口b（3-2），所述外介质管（3）下方放置底部介质板（4），所述底部介质板（4）下方固定连接接地极a（5），所述外介质管（3）底端外侧连接有接地极b（6）。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：所述高压电极（7）的数量为1-5个，所述高压电极（7）的数量与所述绝缘卡套（2）的中空结构的数量相等。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：所述高压电极（7）的端部为平底形、平底加倒角形、针形或喇叭形。
4.根据权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：所述外介质管（3）底端为圆盘（3-3）结构。
5.根据权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：所述外介质管（3）下部分内壁上设置有卡口卡接带孔绝缘网（8），所述外介质管（3）下部分内壁的倾斜角为85-88度。
6.根据权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：所述单体入口a（3-1）和单体入口b（3-2）分别外接单体罐，单体罐装有液态单体或固态粉末单体，单体罐与工作气体源管道连接。
7.根据权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：所述接地极b（6）为不锈钢、黄铜或钨的平板形导电材料或锡箔纸，所述接地极a（5）为不锈钢、黄铜或钨的平板形导电材料。
8.根据权利要求4所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：所述底部介质板（4）外边缘尺寸大于圆盘（3-3）外边缘尺寸。
9.根据权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：所述绝缘卡套（2）的横截形状为圆形、椭圆形或跑道结构。
CN201810590800.1A 2018-06-09 2018-06-09 一种等离子体射流装置 Pending CN108566714A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810590800.1A CN108566714A (zh) 2018-06-09 2018-06-09 一种等离子体射流装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810590800.1A CN108566714A (zh) 2018-06-09 2018-06-09 一种等离子体射流装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108566714A true CN108566714A (zh) 2018-09-21

Family

ID=63553185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810590800.1A Pending CN108566714A (zh) 2018-06-09 2018-06-09 一种等离子体射流装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108566714A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109723569A (zh) * 2018-12-20 2019-05-07 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 用于研究等离子体增强射流掺混的剪切式矩形喷嘴装置
CN110213872A (zh) * 2019-06-13 2019-09-06 华中科技大学 一种等离子体射流辅助装置
CN110336142A (zh) * 2019-08-02 2019-10-15 西安交通大学 一种等离子体射流的安全接地装置
CN110392478A (zh) * 2019-06-28 2019-10-29 西安交通大学 一种反相双高压三环结构安全射流装置
CN117545158A (zh) * 2023-11-09 2024-02-09 东莞市晟鼎精密仪器有限公司 一种射频线性等离子发生装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101129100A (zh) * 2005-02-04 2008-02-20 佛兰芒技术研究所有限公司 大气压等离子体喷射装置
CN201167434Y (zh) * 2008-01-29 2008-12-17 华中科技大学 等离子体喷流装置
JP2010103455A (ja) * 2008-09-26 2010-05-06 Mitsubishi Electric Corp プラズマ処理装置
RO127071A2 (ro) * 2010-06-11 2012-01-30 Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Fizica Laserilor, Plasmei Şi Radiaţiei Dispozitiv de producere de jeturi de plasmă la presiune atmosferică, cu activitate chimică ridicată
CN103260329A (zh) * 2013-04-23 2013-08-21 华中科技大学 一种带悬浮电极的等离子体射流装置
CN203167413U (zh) * 2012-12-10 2013-08-28 中国科学院等离子体物理研究所 大气压弥散型冷等离子体发生装置
CN104244558A (zh) * 2014-09-02 2014-12-24 大连民族学院 大气压低温等离子体发生装置及其应用
CN104470180A (zh) * 2014-11-24 2015-03-25 西安交通大学 一种基于锥形石英玻璃管的等离子射流发生装置及方法
WO2017157975A1 (de) * 2016-03-16 2017-09-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Plasmadüse
CN208445822U (zh) * 2018-06-09 2019-01-29 贵州电网有限责任公司 一种等离子体射流器

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101129100A (zh) * 2005-02-04 2008-02-20 佛兰芒技术研究所有限公司 大气压等离子体喷射装置
CN201167434Y (zh) * 2008-01-29 2008-12-17 华中科技大学 等离子体喷流装置
JP2010103455A (ja) * 2008-09-26 2010-05-06 Mitsubishi Electric Corp プラズマ処理装置
RO127071A2 (ro) * 2010-06-11 2012-01-30 Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Fizica Laserilor, Plasmei Şi Radiaţiei Dispozitiv de producere de jeturi de plasmă la presiune atmosferică, cu activitate chimică ridicată
CN203167413U (zh) * 2012-12-10 2013-08-28 中国科学院等离子体物理研究所 大气压弥散型冷等离子体发生装置
CN103260329A (zh) * 2013-04-23 2013-08-21 华中科技大学 一种带悬浮电极的等离子体射流装置
CN104244558A (zh) * 2014-09-02 2014-12-24 大连民族学院 大气压低温等离子体发生装置及其应用
CN104470180A (zh) * 2014-11-24 2015-03-25 西安交通大学 一种基于锥形石英玻璃管的等离子射流发生装置及方法
WO2017157975A1 (de) * 2016-03-16 2017-09-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Plasmadüse
CN208445822U (zh) * 2018-06-09 2019-01-29 贵州电网有限责任公司 一种等离子体射流器

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109723569A (zh) * 2018-12-20 2019-05-07 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 用于研究等离子体增强射流掺混的剪切式矩形喷嘴装置
CN110213872A (zh) * 2019-06-13 2019-09-06 华中科技大学 一种等离子体射流辅助装置
CN110392478A (zh) * 2019-06-28 2019-10-29 西安交通大学 一种反相双高压三环结构安全射流装置
WO2020258606A1 (zh) * 2019-06-28 2020-12-30 西安交通大学 一种反相双高压三环结构安全射流装置
CN110336142A (zh) * 2019-08-02 2019-10-15 西安交通大学 一种等离子体射流的安全接地装置
CN110336142B (zh) * 2019-08-02 2020-04-17 西安交通大学 一种等离子体射流的安全接地装置
CN117545158A (zh) * 2023-11-09 2024-02-09 东莞市晟鼎精密仪器有限公司 一种射频线性等离子发生装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108566714A (zh) 一种等离子体射流装置
CN101227790B (zh) 等离子体喷流装置
CN105848399B (zh) 一种辉光放电射流等离子体生成结构
CN101346032A (zh) 大气压微波等离子体发生装置
US10522978B2 (en) Ignition plug and ignition system including the same
CN201167434Y (zh) 等离子体喷流装置
Semenov et al. Multipactor in a coaxial transmission line. II. Particle-in-cell simulations
CN106973482A (zh) 一种花瓣式辉光放电射流等离子体生成结构
CN205412623U (zh) 用于废气处理的大产量低温等离子发生器
CN105338723B (zh) 一种高压高频源驱动的dbd等离子体放电装置
CN208445822U (zh) 一种等离子体射流器
CN103153517A (zh) 等离子体点燃和维持的方法及装置
CN105763096B (zh) 一种用于驱动消融毛细管放电的组合波电路
CN105101603A (zh) 一种介质阻挡放电等离子体射流装置
KR102604980B1 (ko) 플라즈마 발생 장치 및 그 동작 방법
US2953718A (en) Apparatus and method for generating high temperatures
CN104619106B (zh) 一种实现大气压下空气中均匀辉光放电的装置
CN108566716A (zh) 一种气体放电等离子体喷流装置
CN108601191A (zh) 阵列式双介质阻挡放电装置
CN102945785B (zh) 带离子阱的脉冲式辉光放电离子源
CN108923230A (zh) 一种介质阻挡火花预电离放电电极
KR101284735B1 (ko) 외부 커패시터를 이용한 대기압 플라즈마 발생장치
CN209997031U (zh) 一种大气压低温等离子发射装置及基于其的治疗仪
SU736374A1 (ru) Способ отключени посто нного тока и устройство дл его осуществлени
RU2153465C2 (ru) Генератор озона

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination