CN113329940B - 船舶压载水处理管形等离子体处理装置 - Google Patents
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Abstract
适用本发明的管形等离子体装置，其特征在于，包括：第一电极，具有作为第一电介质的金刚石被涂覆到圆锥形的导电体金属结构物表面的结构；第二电极，以围绕所述第一电极的管体形状形成，且由作为第二电介质的石英管构成；固定部件，用于将所述第一电极固定到所述第二电极内部；以及，外部绝缘管件，由围绕所述第二电极外部的管件构成，从而防止所述第二电极的破损，且由绝缘物质制成；使得作为第三电介质的压载水流入到所述石英管的第二电极内部。
Description
技术领域
本发明涉及一种可以利用等离子体对船舶压载水进行杀菌处理的船舶压载水处理管形等离子体处理装置。
背景技术
船舶压载水(ballast water)是指为了保持船舶的均衡而取海水并填充到船舶的压载水罐内部之后再排出到大海中的水。在所述的水中，包含存活状态的生物。压载水的问题在于，可能会成为对有害生物物种进行传播的介质。
大部分船舶是在多种不同的地域航行，因此包含于压载水中的生物也可能会随着船舶的航行路径移动到全世界。造船以及航海技术的发展缩短了船舶航行时间，其结果导致了压载水中的生物生存率的提升。
压载水中包含的特定海域的生物或病原菌等，可能会通过载有压载水的船舶而移动到完全不同的海域并因此诱发扰乱其他海域的环境以及生态系统的副作用。
据估计，全球每年会有约100亿吨以上的压载水移动，而压载水内的生物物种的国家间移动所导致的问题，不仅会扰乱生态系统，还会诱发海岸产业和其他商业活动以及资源的巨大损害。
发明内容
本发明的目的在于解决目前的技术完成度较低的问题而提供一种可以满足国际海事机构的D-2标准以及美国海岸警备队(USCG)的要求事项的等离子体方式的船舶压载水处理装置。
适用本发明的管形等离子体装置，其特征在于，包括：第一电极，具有作为第一电介质的金刚石被涂覆到圆锥形的导电体金属结构物表面的结构；第二电极，以围绕所述第一电极的管体形状形成，且由作为第二电介质的石英管构成；固定部件，用于将所述第一电极固定到所述第二电极内部；以及，外部绝缘管件，由围绕所述第二电极外部的管件构成，从而防止所述第二电极的破损，且由绝缘物质制成；使得作为第三电介质的压载水流入到所述石英管的第二电极内部。
通过本发明，不需要执行现有的船舶压载水处理装置中在通过如电解、臭氧等方式对压载水进行处理之后的如电极清洗、紫外线源灯更换等管理，而且可以改善现有的压载水处理装置的缺点即安装时间和较高的安装成本，从而节省整体成本。
附图说明
图1是适用本发明的管形等离子体处理装置的透视图。
图2是对适用本发明的第一电极进行图示的示意图。
图3是对适用本发明的第二电极以及第一电极的组装状态进行图示的示意图。
图4以及图5是用于对适用本发明的管形等离子体处理装置的各个构成进行说明的示意图。
图6是用于对适用本发明的管形等离子体处理装置的动作反应进行说明的示意图。
具体实施方式
金刚石是介电常数高于石英的电介质。本发明在第一电极201结构物上利用金刚石进行化学气相沉积，从而使其成为水内电极，这是因为其具有高耐化学性，而且在高频高压下进行电极间放电时不会发生现有的电介质熔融的问题。
在第一电极201中涂覆的金刚石的涂覆厚度为10微米至15微米为宜，在过薄时会导致熔融点降低的问题，而在过厚时会导致与电极表面的接合力下降的问题。但是，并不代表不能以更薄的厚度或更厚的厚度形成。
第一电极201或第二电极202的电极原材料，使用钛才可以改善接合力。第一电极201如图6所示，由上端部201a、中央平衡部201b以及下端部201c构成，第一电极201以圆锥形构成。
借助于所述第一电极201的形状，可以在压载水(W)在水中流动时诱发文丘里效应，从而在第一电极201下部被标记为水中反应部W3的部分生成气态等离子体，并与水中的等离子体生成物质一起生成自由基并诱导杀灭水中的微生物。
目前，为了诱发文丘里效果而使用单独的名为文丘里管的注入器或喷射器，但是如上所述的现有的文丘里管具有流速阻力大且无法安装电极的问题。
在本发明中，压载水的压力将在从图6的(乙)以及(丙)中所图示的第一电极上部水中反应部W1向第一电极中央平衡面水中反应部W2移动的过程中逐渐降低。因为本发明可以诱发如上所述的文丘里效果，因此可以实现解决如上所述的现有问题的船舶压载水护理管形等离子体装置。
第一电极上端部201a与中央平衡部201b相比以较短的长度(上下高度)形成而第一电极下端部201c与中央平衡部201b相比以较长的长度(上下高度)形成为宜，这是因为如上所述的形状的限定有利于诱发文丘里效果。
此外，因为第一电极201具有长度较短的特征，因此为了与第二电极202对应而可以相互连接多个使用。即，如图2所示，可以通过在上端形成第一电极连接母螺纹部2011并在下端形成第一电极连接公螺纹部2012而将多个第一电极组装成组装完成型201A。即，所述电极连接母螺纹部2011可以通过在第一电极内部形成而供其他电极的电极连接公螺纹部插入以及固定，而所述电极连接公螺纹部2012可以通过嵌入到其他电极的电极连接母螺纹部中而实现电极之间的连接。
此外，可以将第一电极电源天线2013上端嵌入到共振频率干扰框架502内部的前路套管中并与从第一电极电源加载连接器301加载的电源连接。
在本发明中，相当于第二电极202的第二电介质102由石英管构成，所述第二电极202的第二电介质102内部可供压载水W流动，这是因为与第一电介质(第一电极)即金刚石的介电常数不同且与其他电介质材料相比介电常数较高。而另一个原因是为了通过使得在第二电极202中生成的等离子体活性物质中的粒子型紫外线的透过更加容易而使其照射到水中，所述粒子型紫外线与波长型紫外线相比其活性度更高，因此具有与水中微生物的接触反应快速的优点，而且可以使得流动的压载水W自身成为第三电介质并借此起到电介质屏障作用，从而稳定地生成等离子体。
即，在本发明中，第一电介质由金刚石构成，第二电介质由石英管构成，而收容于第二电介质(石英管)内部的压载水成为第三电介质，从而可以在如图3所示的诱发文丘里效果的圆锥形的导电体金属结构物表面涂覆第一电介质并借此形成第一电极。
此外，如图4所示，使得围绕在第二电介质外廓上的结构物成为第二电极202，在第二电介质内部安装有在生成等离子体时防止因为调谐到等离子体集束的共振频率而发生断裂的调谐频率干扰部件，而且配备有用于将所述第一电极固定到第二电介质内部的部件和通过对外部冲击进行吸收而防止第二电介质发生破损的冲击吸收框架以及绝缘体管件。
此外，第二电极202围绕在第二电介质102的外廓，采用钛材质的网孔网为宜，所生成的等离子体的温度为不足摄氏80度以上的低温，但是因为在图6的(丙)所示的上端等离子体反应部V1和中央等离子体反应部V2以及下端等离子体反应部V3的边界面上可能会因为电极平衡偏差所造成的放电而产生火花，因此贴紧围绕在第二电介质102的壁面上。
因为在产生火花时等离子体放电中心温度可能会超过摄氏2,000度，因此可能会发生电极的金属熔融并因此无法稳定地持续等离子体。
此外，在末端形成马蹄铁形状的第二电极电源加载连接器502、棒状的电源加载接触面以及板状的电极接触面并固定到第二电极202中。
在所述第二电介质102内部安装有在生成等离子体时防止因为调谐到等离子体集束的共振频率而导致第二电介质102断裂的调谐频率干扰部件，具体来讲是在对前路与前路进行连接的套管上以与第二电介质102相比相对较薄的石英作为框架安装共振频率干扰框架502，而用于将所述第一电极201固定到所述第二电介质102内部的第一电极固定部501为了避免对流速造成阻力而在圆形框架上通过三脚架对第一电极201进行固定。
在第二电介质102的外廓配备通过对外部冲击进行吸收而防止第二电介质发生破损的用于吸收冲击的震动保护框架401以及由绝缘体构成的外部绝缘管件601，并在管件上配备可以通过等离子体进展以及消失时发射出的光线对等离子体的进展以及行为状态进行确认的反应确认视窗y。
所述外部绝缘管件601可以连接使用通常的国际标准的压载水管件，作为等离子体加载电源可以使用已经商用化的各种类型的等离子体电源，因此在本专利中将不对其进行说明，而且可以使用各种用于连接加载电源的部件。
产业可用性
本发明可以作为船舶压载水处理装置使用，因此具有产业可用性。
Claims (4)
1.一种船舶压载水处理管形等离子体处理装置，其特征在于，包括：
第一电极，具有作为第一电介质的金刚石被涂覆到圆锥形的导电体金属结构物表面的结构；
第二电极，以围绕所述第一电极的管体形状形成，且由作为第二电介质的石英管构成；
固定部件，用于将所述第一电极固定到所述第二电极内部；以及，
外部绝缘管件，由围绕所述第二电极外部的管件构成，从而防止所述第二电极的破损，且由绝缘物质制成；
使得作为第三电介质的压载水流入到所述石英管的第二电极内部，
在所述第二电极内部，还包括：调谐频率干扰部件，在生成等离子体时防止因为调谐到等离子体集束的共振频率而发生断裂。
2.根据权利要求1所述的船舶压载水处理管形等离子体处理装置，其特征在于：
所述调谐频率干扰部件，由在对前路与前路进行连接的套管上以与第二电介质相比相对较薄的石英构成的共振频率干扰框架构成。
3.根据权利要求2所述的船舶压载水处理管形等离子体处理装置，其特征在于：
用于将电源连接到所述第一电极的部件由天线形状的沿着上下方向延长的形状构成，一端被固定到所述共振频率干扰框架内部的前路套管中，而另一端可供从第一电极电源加载连接器加载的电源连接。
4.根据权利要求2所述的船舶压载水处理管形等离子体处理装置，其特征在于：
用于将电源连接到所述第二电极的部件由对加载电源进行传递的棒构成，而与所述第二电极接触的电极接触面由板状形状构成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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