CN114025460A - 一种等离子体射流装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种等离子体射流装置，包括壳体、进气管、出气管、放电管、放电等离子体反应器、介质阻挡放电装置、水冷器和导流管；壳体的两端设有进气口和出气口，壳体的容腔通过进气口和出气口连通外界；进气管与进气口连接，出气管与出气口连接；放电等离子体反应器、介质阻挡放电装置、水冷器和导流管依次连接；导流管与出气管连接；放电管的一端与进气管连接，放电管的另一端与放电等离子体反应器连接，放电管设有二氧化锰或二氧化钛。本发明使等离子体操作条件更加温和，可以有效地抑制中间副产物的产生，属于等离子体技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及等离子体技术领域，具体涉及一种等离子体射流装置。
背景技术
介质阻挡放电等离子体是在放电空间放入绝缘介质的一种气体放电现象，属于低温等离子体技术中的一种。介质阻挡放电等离子表现为放电均匀、弥漫、稳定。在大气压下，这种气体放电呈现微通道的放电结构，在放电空间和时间上通过放电细丝进行微放电，每个微放电时间非常短促，兼有辉光放电大空间均匀放电和电晕放电高气压运行的特点。介质阻挡放电能够在大气压下还可以产生大体积、高能量的低温非平衡态等离子体，具有反应速率高、启停快、无噪声的特点，能在气隙中形成稳定的放电。与其他热过程相比，明显降低了反应能耗成本。介质阻挡放电不需要真空设备就能在室温或接近室温条件下获得化学反应所需的活性粒子，如工业上通过DBD将柴油机废气中的NOx转化为O2 和N2等物质，是具有吸引力和发展前途的氮氧化物处理方法；实验室通过介质阻挡放电对柴油进行控制不同变量的处理，为柴油的改性提供了新的思路。除此之外，介质阻挡放电等离子体目前还广泛应用于杀菌消毒、臭氧合成、废气处理、材料改性等方面。同时介质阻挡等离子体具有处理效率高，无二次污染，能耗低等突出的优势，有巨大的市场应用前景和经济、环境、社会效益。
但是现有的等离子体射流装置通常为单一放电形式，对于同时满足大面积均匀放电且产生高能量、高密度、高活性等离子体具有一定的局限性。
另外现有的等离子体射流装置容易产生中间副产物，也就是在废气处理过程中，废气中的金属杂质产生静电，容易在废气的输送时发生结块，进而时候堵塞输送管道。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种使等离子体操作条件更加温和，可以有效地抑制中间副产物的产生的等离子体射流装置。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种等离子体射流装置，包括壳体、进气管、出气管、放电管、放电等离子体反应器、介质阻挡放电装置、水冷器和导流管；壳体的两端设有进气口和出气口，壳体的容腔通过进气口和出气口连通外界；进气管与进气口连接，出气管与出气口连接；放电等离子体反应器、介质阻挡放电装置、水冷器和导流管依次连接；导流管与出气管连接；放电管包括内电极、外电极、固定塞、内电极接点、外电极接点、绝缘介质内层、绝缘介质中层和绝缘介质外壳；内电极插入绝缘介质外壳的容腔，绝缘介质内层包覆在内电极的外侧，绝缘介质内层与绝缘介质中层间隔设置，外电极设在绝缘介质中层与绝缘介质外壳之间；固定塞的一端插入绝缘介质内层与绝缘介质中层之间的间隙，固定塞的一端与内电极的一端连接，固定塞的另一端与绝缘介质外壳连接；内电极接点与内电极的一端连接，外电极接点设在固定塞的另一端，外电极接点与外电极连接；绝缘介质内层涂覆二氧化锰或二氧化钛；绝缘介质外壳的一端与进气管连接，外电极接点与放电等离子反应器的输入端电性连接。
作为一种优选，一种等离子体射流装置还包括安装板和连接板；放电等离子体反应器和放电管的数量均为三个，三个放电等离子体反应器分别与三个放电管的另一端连接；三个放电等离子体反应器均安装在安装板，安装板通过锁紧螺钉与连接板连接，连接板与壳体的容腔的内侧壁连接。
作为一种优选，绝缘介质内层、绝缘介质中层与绝缘介质外壳均采用石英或陶瓷制成。
作为一种优选，介质阻挡放电装置包括阻隔箱和绝缘介质平板；阻隔箱安装在壳体的容腔内；绝缘介质平板的数量为两块，两块绝缘介质平板间隔设置在阻隔箱的内部，绝缘介质平板与阻隔箱内侧壁、两块绝缘介质平板之间的区域形成等离子体交互区，三个放电等离子体反应器均插入等离子体交互区；两块绝缘介质平板的外表面设有金属箔电极，阻隔箱设有送气通道，送气通道连通等离子体交互区，送气通道与水冷器连接。
作为一种优选，两块绝缘介质平板相互平行。
作为一种优选，一种等离子体射流装置还包括固定部件，固定部件的数量为两个，水冷器的两侧分别通过固定部件与壳体的容腔的内侧壁连接。
作为一种优选，固定部件包括支撑板、螺纹杆、抵压块和转块，支撑板包括水平段和竖直段，竖直段与水冷器的一侧连接，螺纹杆穿过水平段，螺纹杆与水平段螺纹连接，螺纹杆的一端与转块连接，螺纹杆的另一端与抵压块连接，抵压块顶向阻隔箱的一侧，转块顶向壳体的容腔的内侧壁。
作为一种优选，绝缘介质外壳的一端设有外螺纹，绝缘介质外壳的一端与放电等离子体反应器螺纹连接；固定塞的另一端设有卡套，卡套与绝缘介质中层连接。
作为一种优选，一种等离子体射流装置还包括第一罩体和第二罩体，第一罩体和第二罩体均设有开口，第一罩体和第二罩体分别与壳体的两端连接，进气管从第一罩体的开口伸出，出气管从第二罩体的开口伸出。
作为一种优选，壳体的外侧面设有观察窗口。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.本发明使等离子体操作条件更加温和，可以有效地抑制中间副产物的产生；本发明通过在放电管设置绝缘介质内层、绝缘介质中层和绝缘介质外壳，对放电管起到绝缘作用，避免废气中的金属杂质产生静电；同时通过在绝缘介质内层涂覆二氧化锰或二氧化钛，使等离子体操作条件更加温和，可以有效地抑制中间副产物的产生。
2.本发明提高了等离子体的强度，通过放电管进行射流后的废气进入到介质阻挡放电装置内，此时分别由两绝缘介质平板的上下两端流向等离子体交互区内，与介质阻挡放电耦合作用，从而丰富等离子体交互区活性粒子组分及浓度。
3.本发明易于装配，通过在水冷器两侧设有固定部件与壳体容腔的内侧壁连接，转动转块带动螺纹杆推动抵压块抵压住介质阻挡放电装置可实现水冷器的快速拆装。
附图说明
图1为一种等离子体射流装置的立体图。
图2为一种等离子体射流装置的剖视图。
图3为放电管的剖视图。
图4为介质阻挡放电装置的剖视图。
图5为图2中的A处放大图。
其中，1为壳体，2为介质阻挡放电装置，3为水冷器，4为第一罩壳，5为第二罩壳，6为进气管，7为出气管，8为连接板，9为安装板，10为一级放电等离子体反应器，11为二级放电等离子体反应器，12为三级放电等离子体反应器，13为放电管，14为内电极，15为外电极，16为绝缘介质中层，17为绝缘介质内层，18为绝缘介质外壳，19为固定塞，20为卡套，21为内电极接点， 22为外电极接点，23为阻隔箱，24为绝缘介质平板，25为等离子体交互区， 26为支撑板，27为螺纹杆，28为抵压块，29为转块，30为导流管，31为金属箔电极，32为观察窗口，33为承载板，34为送气通道。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
一种等离子体射流装置，包括壳体、进气管、出气管、放电管、放电等离子体反应器、介质阻挡放电装置、水冷器和导流管；壳体的两端设有进气口和出气口，壳体的容腔通过进气口和出气口连通外界；进气管与进气口连接，出气管与出气口连接；放电等离子体反应器、介质阻挡放电装置、水冷器和导流管依次连接；导流管与出气管连接；放电管包括内电极、外电极、固定塞、内电极接点、外电极接点、绝缘介质内层、绝缘介质中层和绝缘介质外壳；内电极插入绝缘介质外壳的容腔，绝缘介质内层包覆在内电极的外侧，绝缘介质内层与绝缘介质中层间隔设置，外电极设在绝缘介质中层与绝缘介质外壳之间；固定塞的一端插入绝缘介质内层与绝缘介质中层之间的间隙，固定塞的一端与内电极的一端连接，固定塞的另一端与绝缘介质外壳连接；内电极接点与内电极的一端连接，外电极接点设在固定塞的另一端，外电极接点与外电极连接；绝缘介质内层涂覆二氧化锰或二氧化钛；绝缘介质外壳的一端与进气管连接，外电极接点与放电等离子反应器的输入端电性连接。
一种等离子体射流装置还包括安装板和连接板；放电等离子体反应器和放电管的数量均为三个，三个放电等离子体反应器分别与三个放电管的另一端连接；三个放电等离子体反应器均安装在安装板，安装板通过锁紧螺钉与连接板连接，连接板与壳体的容腔的内侧壁连接。三个放电等离子体反应器分别为一级放电等离子体反应器、二级放电等离子体反应器和三级放电等离子体反应器；一级放电等离子体反应器、二级放电等离子体反应器和三级放电等离子体反应器在安装板由上到下依次分布。安装板设有三个贯穿安装板的安装口，一级放电等离子体反应器、二级放电等离子体反应器和三级放电等离子体反应器分别穿过三个安装口。
绝缘介质内层、绝缘介质中层与绝缘介质外壳均采用石英或陶瓷制成。绝缘效果好。
介质阻挡放电装置包括阻隔箱和绝缘介质平板；阻隔箱安装在壳体的容腔内；绝缘介质平板的数量为两块，两块绝缘介质平板间隔设置在阻隔箱的内部，绝缘介质平板与阻隔箱内侧壁、两块绝缘介质平板之间的区域形成等离子体交互区；一级放电等离子体反应器、二级放电等离子体反应器和三级放电等离子体反应器分别插入三个等离子体交互区，两块绝缘介质平板的外表面设有金属箔电极，阻隔箱设有送气通道，送气通道连通等离子体交互区，送气通道与水冷器连接。
两块绝缘介质平板相互平行。
一种等离子体射流装置还包括固定部件，固定部件的数量为两个，水冷器的两侧分别通过固定部件与壳体的容腔的内侧壁连接。
固定部件包括支撑板、螺纹杆、抵压块和转块，支撑板包括水平段和竖直段，竖直段与水冷器的一侧连接，螺纹杆穿过水平段，螺纹杆与水平段螺纹连接，螺纹杆的一端与转块连接，螺纹杆的另一端与抵压块连接，抵压块顶向阻隔箱的一侧，转块顶向壳体的容腔的内侧壁。
绝缘介质外壳的一端设有外螺纹，绝缘介质外壳的一端与放电等离子体反应器螺纹连接；固定塞的另一端设有卡套，卡套与绝缘介质中层连接。
一种等离子体射流装置还包括第一罩体和第二罩体，第一罩体和第二罩体均设有开口，第一罩体和第二罩体分别与壳体的两端连接，进气管从第一罩体的开口伸出，出气管从第二罩体的开口伸出。
壳体的外侧面设有观察窗口。便于观察壳体内部情况。
本实施例中，壳体为长方体结构，壳体的内部为中空结构形成壳体的容腔，便于将进气管、出气管、放电管、放电等离子体反应器、介质阻挡放电装置、水冷器和导流管安装到容腔内，壳体的一侧设置观察窗口便于观察壳体内部情况，观察窗口安装有透明玻璃或者透明亚克力板。第一罩体和第二罩体为棱台结构，第一罩体和第二罩体的底面分别贴合壳体的两端，第一罩体和第二罩体的底面设有连通到顶面的开口，便于进气管从第一罩体的开口伸出，便于出气管从第二罩体的开口伸出。壳体安装在承载板上，承载板为方形板，便于放置壳体。
本实施例中，首先在实际处理过程中废气通过第一罩壳上的进气管进入到壳体内部，此时废气将依次经过一级放电等离子体反应器、二级放电等离子体反应器和三级放电等离子体反应器中的放电管内进行射流反应，在放电管的内部设置多处绝缘介质能够有效对放电管起到绝缘作用，避免废气中的金属杂质产生静电，同时放电管与反应器之间采用螺纹的方式连接，使其拆装过程更加便捷，通过放电管进行射流后的废气进入到介质阻挡放电装置内，此时分别由两绝缘介质平板的上下两端流向等离子体交互区内，与介质阻挡放电耦合作用，从而丰富等离子体交互区活性粒子组分及浓度，进而提高等离子体强度，再进入到水冷器中进行废气冷却，最后由导流管输送至出气管中排出，通过转动转块带动螺纹杆推动抵压块抵压住介质阻挡放电装置可实现水冷器的快速拆装，等离子体射流装置和介质阻挡放电装置进行耦合，从而能够在耦合激励作用下产生高密度等离子体，实现射流体纯度高且粒度均匀。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种等离子体射流装置，其特征在于：包括壳体、进气管、出气管、放电管、放电等离子体反应器、介质阻挡放电装置、水冷器和导流管；壳体的两端设有进气口和出气口，壳体的容腔通过进气口和出气口连通外界；进气管与进气口连接，出气管与出气口连接；放电等离子体反应器、介质阻挡放电装置、水冷器和导流管依次连接；导流管与出气管连接；
放电管包括内电极、外电极、固定塞、内电极接点、外电极接点、绝缘介质内层、绝缘介质中层和绝缘介质外壳；内电极插入绝缘介质外壳的容腔，绝缘介质内层包覆在内电极的外侧，绝缘介质内层与绝缘介质中层间隔设置，外电极设在绝缘介质中层与绝缘介质外壳之间；固定塞的一端插入绝缘介质内层与绝缘介质中层之间的间隙，固定塞的一端与内电极的一端连接，固定塞的另一端与绝缘介质外壳连接；内电极接点与内电极的一端连接，外电极接点设在固定塞的另一端，外电极接点与外电极连接；绝缘介质内层涂覆二氧化锰或二氧化钛；绝缘介质外壳的一端与进气管连接，外电极接点与放电等离子反应器的输入端电性连接。
2.按照权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：还包括安装板和连接板；放电等离子体反应器和放电管的数量均为三个，三个放电等离子体反应器分别与三个放电管的另一端连接；三个放电等离子体反应器均安装在安装板，安装板通过锁紧螺钉与连接板连接，连接板与壳体的容腔的内侧壁连接。
3.按照权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：绝缘介质内层、绝缘介质中层与绝缘介质外壳均采用石英或陶瓷制成。
4.按照权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：介质阻挡放电装置包括阻隔箱和绝缘介质平板；阻隔箱安装在壳体的容腔内；绝缘介质平板的数量为两块，两块绝缘介质平板间隔设置在阻隔箱的内部，绝缘介质平板与阻隔箱内侧壁、两块绝缘介质平板之间的区域形成等离子体交互区，三个放电等离子体反应器均插入等离子体交互区；两块绝缘介质平板的外表面设有金属箔电极，阻隔箱设有送气通道，送气通道连通等离子体交互区，送气通道与水冷器连接。
5.按照权利要求4所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：两块绝缘介质平板相互平行。
6.按照权利要求4所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：还包括固定部件，固定部件的数量为两个，水冷器的两侧分别通过固定部件与壳体的容腔的内侧壁连接。
7.按照权利要求6所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：固定部件包括支撑板、螺纹杆、抵压块和转块，支撑板包括水平段和竖直段，竖直段与水冷器的一侧连接，螺纹杆穿过水平段，螺纹杆与水平段螺纹连接，螺纹杆的一端与转块连接，螺纹杆的另一端与抵压块连接，抵压块顶向阻隔箱的一侧，转块顶向壳体的容腔的内侧壁。
8.按照权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：绝缘介质外壳的一端设有外螺纹，绝缘介质外壳的一端与放电等离子体反应器螺纹连接；固定塞的另一端设有卡套，卡套与绝缘介质中层连接。
9.按照权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：还包括第一罩体和第二罩体，第一罩体和第二罩体均设有开口，第一罩体和第二罩体分别与壳体的两端连接，进气管从第一罩体的开口伸出，出气管从第二罩体的开口伸出。
10.按照权利要求1所述的一种等离子体射流装置，其特征在于：壳体的外侧面设有观察窗口。
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