CN111298974B - 一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构 - Google Patents

Abstract

一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构，包括壳体、管状电极和线电极，管状电极为正六边形结构并呈蜂窝状排列，管状电极与线电极均安装在壳体上，线电极设在管状电极中心，且线电极与管状电极间用绝缘材料隔开；管状电极由部件拼装组成，部件包括蜂窝板6和连接件7，蜂窝板6通过连接件7相互可拆卸连接；管状电极内外表面均通过阳极氧化附上氧化膜。本发明的蜂窝电场由蜂窝板和连接件拼装而成，拼接方式十分简单，可快速安装或拆卸，每个部件表面都进行阳极氧化处理，形成氧化膜，使线电极与管状电极间有氧化膜和空气两层介质，达到了双层介质阻挡放电的效果，增加放电区域的有效范围，提高了空间利用率。

Description

一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构

技术领域

本发明涉及废气净化装置技术领域，特别是一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构。

背景技术

介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)是一种在 19 世纪 60 年代发现的具有良好应用前景的大气压低温等离子体技术。由于介质阻挡放电在相同领域的仪器中具有结构小巧、简单，能耗较少、反应条件相对温和、激发能力强的经济价值与使用价值上的优势，这项技术被广泛应用在电池材料、环境污染物去除、光谱分析应用、等工业化以及实验室研究等领域，例如臭氧合成、CO2激光器、紫外光源、环境治理、空气净化、表面处理、材料改性。

介质阻挡放电是一种无声放电现象，在大气压条件下，两个放电电极之间充满某种工作气体,将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加有足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。常见的介质阻挡放电结构有平板式结构和线管式结构，如图1所示，是一种标准的板式介质阻挡放电结构的示意图，包括平行的两块电极板1、位于两电极板1中间的绝缘阻挡介质2，两电极板间连接有高压电源3。如图2所示，是一种典型的线管式介质阻挡放电结构，包括位于外部的管状电极5、和位于管中心的线电极4、管状电极5与线电极4间设有绝缘阻挡介质2。研究表明线管式的结构比平板式结构放电更为稳定，且线管式结构更节约空间。

很多常见臭氧发生器中的蜂窝电场结构就属于线管式结构，这类蜂窝电场采用由多个独立的圆形或多边形的管状体排布形成的蜂窝结构作为电极组，为提高介质阻挡放电效应，需对管状体的表面进行处理，使其表面再覆上一层绝缘体作为介质层。如果管状体采用铝合金材料制成，常采用阳极氧化的方法对其表面进行处理，但这种方法一般只能在铝合金管状体的外表面附上氧化膜，对铝合金管状体内表面的处理比较难，当使用这些铝合金管状体组成蜂窝电场时，只在两个相邻管状体之间才形成了良好的介质阻挡放电条件，在铝合金管状体内部的介质阻挡放电现象不够理想，因此，有必要对这种蜂窝电场结构进行改进，使铝合金管状电极的内外表面均方便进行表面处理添加介质层，在管状电极的内部与相邻管状电极间均能形成良好的介质阻挡放电条件，提高设备的工作处理效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构，管状电极内、外表面均设有介质层，达到双层介质阻挡放电的效果，提高单位体积下介质阻挡放电的效率。

本发明的技术方案是：一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构，包括呈蜂窝状排布的管状电极和线电极，线电极设在管状电极中心，管状电极内外表面均有介质层；可以在管状电极管内和管状电极之间均实现良好的介质阻挡放电的效果。

进一步， 管状电极由部件拼装而成，部件之间可拆卸连接；可以采用螺栓结构或者榫卯结构，可快速安装或拆卸，避免了大量的焊接工作，当某些部件损坏，可以进行单独替换，大大降低了生产成本。

进一步，组成管状电极的部件有两种，分别是蜂窝板和连接件，蜂窝板通过连接件相互连接；使用两种类型的部件完成拼装，拼装的难度和复杂度较低，有利于部件的大批量生产及推广使用，而且方便对不同类别的部件进行差异化的表面处理，比如在两种部件中，蜂窝板表面的介质层对本结构的影响最大，就可以针对蜂窝板部件的表面介质层的添加进行重点处理，保证其加工质量。

进一步，蜂窝板为平板状，两端均设有卡接部A，连接件上设有卡接部B，连接时卡接部A与卡接部B配合使蜂窝板相互连接；在蜂窝板和连接件本体上设置连接结构，不需要引用其它零部件来实现连接，降低了连接的实现成本。

进一步，卡接部A为圆弧形凸起，卡接部B为与卡接部A相适应的凹槽；采用的是卡扣式结构，圆弧形卡接部A可以比较方便的滑入凹槽状卡接部B中。

进一步，连接件上至少设有两个卡接部B，连接件上的卡接部B数量可根据管状电极最终需要形成的多边形的形状定制，比如管状电极为正六边形，则连接件上的卡接部B数量设为3个，管状电极为四边形，则连接件上的卡接部B数量设为4个。

进一步，蜂窝板和连接件部件均采用铝或铝合金材料制成，对蜂窝板和连接件部件的全表面进行阳极氧化；铝型材的表面进行阳极氧化后，表面形成的氧化膜具有抗蚀、耐磨、吸附、绝缘等优良特性，且氧化膜与部件一体成型，将氧化膜用作介质层，可以形成良好的介质阻挡放电结构。

进一步，拼装完成的管状电极成正六边形蜂窝结构，线电极的直径为0.2-1.0 mm，管状电极的外接圆直径为40-50mm，氧化膜的厚度为15微米左右；正六边形结构能有效利用空间并节省材料，其外接圆直径在40-50mm间，可以保证在不同尺寸设备的内部安装空间里形成足够多的蜂窝结构延展，适应性好，在上述部件尺寸条件下，氧化膜保持在15微米左右可以使介质阻挡放电效率较好且成本最优。

本发明的原理：本发明利用的是介质阻挡放电原理，在两个放电电极之间充满某种工作气体,将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电；为提高介质阻挡放电效率，采用了拼接式的管状电极，对管状电极部件分别表面处理，使拼接形成的管状电极内外表面均有介质层，实现了管状电极管内和相邻管状电极间均能实现介质阻挡放电。

本发明与现有技术相比具有如下特点：本发明的蜂窝电场由蜂窝板和连接件拼装而成，拼接方式十分简单，可快速安装或拆卸，避免了大量的焊接工作，大大降低了生产成本，蜂窝板和连接件均使用铝合金材料，具有加工成型简单、重量轻的优点，并且每个部件表面都进行阳极氧化处理，形成氧化膜，使线电极与管状电极间存在氧化膜和空气两层介质，达到了双层介质阻挡放电的效果，增加放电区域的有效范围，提高了空间利用率，而且拼接出的蜂窝管规整，减少了电场中间的废气流通阻力，确保电场内气流均匀，从而能大大提高气体处理效率。

附图说明

图1是板式介质阻挡放电结构的示意图；

图2是线管式介质阻挡放电结构示意图；

图3 是本发明实施例1中管状电极形成蜂窝结构的整体示意图；

图4 是本发明实施例1中连接件的结构示意图；

图5 是本发明实施例1中蜂窝板的结构示意图；

图6 是本发明实施例1中蜂窝板与连接件装配示意图；

图7 是本发明实施例2中管状电极部件的截面示意图；

图8 是本发明实施例2中管状电极形成蜂窝结构的整体示意图；

图中：1-电极板，2-绝缘阻挡介质，3-高压电源，4-线电极，5-管状电极，6-蜂窝板，61-卡接部A，7-连接件，71-卡接部B。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图3-6所示，本实施例1是一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构，包括壳体、管状电极和线电极，管状电极5为正六边形结构并呈蜂窝状排列，管状电极的外接圆直径为45mm左右，管状电极与线电极均固定安装在壳体上，线电极设在管状电极正中心，线电极的直径为0.5mm，且线电极4与管状电极间用绝缘材料隔开；管状电极由部件拼装组成，部件包括蜂窝板6和连接件7，蜂窝板6通过连接件7相互可拆卸连接；其中，蜂窝板6为平板状，两端均设有卡接部A61，连接件7上设有三个卡接部B71，卡接部A61为圆弧形凸起，卡接部B71为与卡接部A61相适应的凹槽；连接时，蜂窝板6上的卡接部A可以卡入连接件7上的卡接部B71中，多块蜂窝板6通过连接件7拼接形成正六边形状的蜂窝管状结构，蜂窝板6和连接件7均采用铝合金材料制成，并经过阳极氧化处理使蜂窝板6和连接件7的全表面均附上15微米厚的氧化膜，使蜂窝板6和连接件7拼装形成的管状电极的内、外表面均附有氧化膜，即介质层的厚度为15微米。

本发明的工作原理是：本发明的正六边形管状电极是由铝合金材料的蜂窝板6和连接件7拼接形成，分别对蜂窝板6和连接件7进行了表面处理，利用铝阳极氧化技术使部件的全表面附上一层氧化膜，比起铝合金的天然氧化膜，其耐蚀性、耐磨性和绝缘性都有明显的改善和提高，这种铝阳极氧化膜作为绝缘介质层效果更好；且拼装完成后，一块蜂窝板6被两个管状电极共用，管状电极的内外表面即是蜂窝板6的表面，因此，对于每个管状电极单元来说，其周围空间均形成了良好的介质阻挡放电条件，提高了介质阻挡放电效率。

实施例2

如图7-8所示，实施例2与实施例1的区别在于，实施例2中管状电极仅由一种部件接接而成，本领域技术人员根据附图即可清楚实施例2的技术方案，故不再赘述。

显然，以上仅为本发明的一个实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有前述各种技术特征的组合和变型，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，对本发明的改进、变型、等同替换，或者将本发明的结构或方法用于其它领域以取得同样的效果，都属于本发明包括的保护范围。

Claims (7)

1.一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构，包括呈蜂窝状排布的管状电极和线电极，线电极设在管状电极中心，其特征在于：管状电极内表面和外表面均设有介质层；

管状电极由部件拼装组成，部件之间可拆卸连接；

所述部件包括蜂窝板(6)和连接件(7)，蜂窝板(6)通过连接件(7)相互连接；

所述蜂窝板(6)采用铝或铝合金材料，蜂窝板(6)的全表面设有用于作为介质层的氧化膜。

2.如权利要求1所述的一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构：其特征在于：所述蜂窝板(6)为平板状，两端均设有卡接部A(61)，所述连接件(7)上设有卡接部B(71)，卡接部A(61)与卡接部B(71)配合使蜂窝板(6)相互连接。

3.如权利要求2所述的一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构：其特征在于：所述卡接部A(61)为圆弧形凸起，卡接部B(71)为与卡接部A(61)相适应的凹槽。

4.如权利要求3所述的一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构：其特征在于：所述连接件(7)上至少设有两个卡接部B(71)。

5.如权利要求4所述的一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构：其特征在于：所述连接件(7)采用铝或铝合金材料，连接件(7)的全表面设有用作介质层的氧化膜，所述氧化膜均采用阳极氧化方法形成。

6.如权利要求5所述的一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构：其特征在于：拼装完成的所述管状电极成正六边形蜂窝结构，线电极位于正六边形的中心，且线电极的直径为0.2-1mm，管状电极的外接圆直径为40-50mm。

7.如权利要求6所述的一种介质阻挡放电的拼接式蜂巢电场结构：其特征在于：所述介质层由蜂窝板(6)和连接件(7)表面上的氧化膜组成，介质层的厚度为15微米。

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