CN115582363A - 一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置 - Google Patents

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汪加豪
时礼平
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Abstract

本发明公开了一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,涉及管道内壁处理技术领域。本发明包括介质管主体、中心套管、地电极弹性刷毛,空心刷毛,高压电极弹性刷毛,高压电极金属丝,地电极金属丝;所述介质管主体与中心套管同轴连接且可相互转动,所述地电极弹性刷毛、空心刷毛、高压电极弹性刷毛分别与所述介质管主体连接。转动或移动所述介质管主体,可带动所述地电极弹性刷毛、空心刷毛与高压电极弹性刷毛在管道内壁运动,从而实现对管道内壁的物理清洗。当接通高压电源并通入工作气体,将在所述地电极弹性刷毛和高压电极弹性刷毛之间的空间区域产生放电等离子体,从而实现对管道内壁的处理。

Description

一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置
技术领域
本发明属于管道内壁处理技术领域,特别是涉及一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置。
背景技术
管道在长时间使用后,会在其内壁表面产生污垢或油污等污染物。这些污染物不仅会增加管道内流体输运的阻力,而且还会对管道造成腐蚀和磨损,因此有必要对管道内壁进行处理。目前,常用的管道内壁清理方法及缺陷如下:
机械法:如喷丸、手工打磨等,操作复杂,难以对管道内壁等一些有机污染物进行有效去除,而且还可能会对管道内壁产生摩擦磨损等危害;
化学清洗方法:容易对管道内壁造成腐蚀破坏,且处理后的废液也会对环境造成污染。
常压等离子体因具有温度低、活性粒子种类多、活性强等优点,在材料表面处理、纳米粒子合成以及生物医疗等领域有着广阔的应用前景。尤其是在材料表面处理方面,可以通过化学反应刻蚀等方式实现对物体表面污染物的有效去除。
然而,现有技术中,常压下产生的等离子体难以输送至管道内壁表面,而且现有技术只是单纯的依靠等离子体的表面污染物去除,难以对吸附的一些大的颗粒污染物或沉积的污垢进行清除。因此,亟需一种能同时满足对管道内壁进行物理清理以及等离子体处理的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,通过介质管主体、中心套管、弹性刷毛等设置,介质管主体与中心套管同轴连接且可相互转动,地电极弹性刷毛、空心刷毛、高压电极弹性刷毛分别与介质管主体连接,高压电极金属丝、地电极金属丝分别与介质管主体连接,解决了现有的问题。
为解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明为一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,包括:
介质管主体,其内部同轴转动连接有一中心套管;
阵列设置的若干弹性刷毛:所述弹性刷毛包括交替设置在介质管主体周侧的地电极弹性刷毛、高压电极弹性刷毛;
每相邻两个地电极弹性刷毛与高压电极弹性刷毛之间设置有一空心刷毛;所述空心刷毛的周侧阵列设置有排气孔;
气源中的工作气体经中心套管流入空心刷毛后经排气孔排出至地电极弹性刷毛和高压电极弹性刷毛之间的空间区域,当接通高压电源后将在地电极弹性刷毛和高压电极弹性刷毛之间的空间区域产生放电等离子体。
进一步地,还包括安装在介质管主体上且分别与地电极弹性刷毛、高压电极弹性刷毛连接的地电极金属丝、高压电极金属丝:
其中,高压电极金属丝插入介质管主体并与高压电源正极相接,所述高压电极弹性刷毛与高压电极金属丝相连接;
地电极金属丝插入介质管主体并接地,所述地电极弹性刷毛与地电极金属丝相连接。
进一步地,所述介质管主体的内部开设有中心通孔,所述介质管主体上开设有若干个沿中心通孔呈圆周阵列的介质管高压电极孔,每相邻两个介质管高压电极孔之间还开设有一介质管地电极孔;
所述高压电极金属丝插入介质管高压电极孔内并与高压电源正极相接;所述地电极金属丝插入介质管地电极孔内并接地。
进一步地,所述介质管主体的周侧还开设有贯穿其侧壁的介质管通气孔、弹性刷毛安装孔;
所述介质管高压电极孔、介质管地电极孔与对应位置上的弹性刷毛安装孔相连通;
所述弹性刷毛与弹性刷毛安装孔连接、所述空心刷毛与介质管通气孔相连;介质管高压电极孔、介质管地电极孔、中心通孔均只贯穿介质管主体的一端。
所述介质管通气孔、弹性刷毛安装孔沿中心通孔的圆周方向交替设置。
进一步地,所述中心套管的周侧开设有若干个通气槽,所述通气槽与中心套管内部的通孔相连通;
通过转动中心套管实现通气槽与空心刷毛的连通/不连通。所述空心刷毛与所述介质管通气孔相连,其可根据需求设置成不同数量的阵列形式。
进一步地,所述弹性刷毛包括柔性套及设置在柔性套内的柔性金属丝。所述柔性套由弹性介质材料制成。
进一步地,所述地电极弹性刷毛中的柔性金属丝与地电极金属丝相连接,所述高压电极弹性刷毛中的柔性金属丝与高压电极金属丝相连接。地电极弹性刷毛和高压电极弹性刷毛可根据需求设置成不同数量的阵列形式。
进一步地,还包括所述等离子体清理装置的使用方法:
转动或移动所述介质管主体时带动地电极弹性刷毛、空心刷毛、高压电极弹性刷毛在管道内壁运动,实现对管道内壁的物理清洗。
进一步地,所述等离子体清理装置的使用方法还包括:
将气源中的工作气体流进中心套管内部的通孔、流入空心刷毛的中心孔中;
转动中心套管使工作气体通过排气孔排出至地电极弹性刷毛和高压电极弹性刷毛之间的空间区域;
接通高压电源后所述地电极弹性刷毛和高压电极弹性刷毛之间的空间区域产生放电等离子体,从而实现对管道内壁的处理。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明通过改变介质管主体尺寸和增减弹性刷毛与空心刷毛的数量和布置形式,可实现等离子体处理面积的大范围调节,且装置结构简单,操作简便。
2、本发明装置既可以实现对管道内壁的等离子体处理,又可以凭借弹性刷毛与空心刷毛实现对管道内壁的物理清理,从而极大的增加了管道内壁污染物或油污的清除效率与清除质量。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明用于管道内壁处理的等离子体清理装置的结构示意图;
图2a、b、c分别为图1的结构主、左、俯视图;
图3a、b分别为介质管主体的结构主、俯视图;
图4为中心套管的结构视图;
图5为弹性刷毛的结构视图;
图6为空心刷毛的结构视图;
图7为一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置产生放电等离子体的示意图;
图8为中心套管与介质管主体在不同配合状态下的结构示意图,(a)为通气状态,(b)为闭合状态;
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1-介质管主体(1);2-中心套管;3-地电极弹性刷毛;4-空心刷毛;5-高压电极弹性刷毛;6-高压电极金属丝;7-地电极金属丝;101-中心通孔;102-介质管高压电极孔;103-介质管地电极孔;104-介质管通气孔;105-弹性刷毛安装孔;201-通孔;202-通气槽;301(501)-柔性套;302(502)-柔性金属丝;401-中心孔;402-排气孔;8-高压电源;9-气源;10-管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7所示,本发明为一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,包括:介质管主体1,其内部同轴转动连接有一中心套管2;阵列设置的若干弹性刷毛:所述弹性刷毛包括交替设置在介质管主体1周侧的地电极弹性刷毛3、高压电极弹性刷毛5;地电极弹性刷毛3与高压电极弹性刷毛5交错布置;每相邻两个地电极弹性刷毛3与高压电极弹性刷毛5之间设置有一空心刷毛4;所述空心刷毛4的周侧阵列设置有排气孔402;气源9中的工作气体经中心套管2流入空心刷毛4后经排气孔402排出至地电极弹性刷毛3和高压电极弹性刷毛5之间的空间区域,当接通高压电源8后将在地电极弹性刷毛3和高压电极弹性刷毛5之间的空间区域产生放电等离子体。
作为本发明提供的一个实施例,优选的,转动或移动所述介质管主体1,可带动所述地电极弹性刷毛3、空心刷毛4与高压电极弹性刷毛5在管道内壁运动,从而实现对管道内壁的物理清洗。
作为本发明提供的一个实施例,优选的,还包括安装在介质管主体1上且分别与地电极弹性刷毛3、高压电极弹性刷毛5连接的地电极金属丝7、高压电极金属丝6:
其中,高压电极金属丝6插入介质管主体1并与高压电源正极相接,所述高压电极弹性刷毛5与高压电极金属丝6相连接;
地电极金属丝7插入介质管主体1并接地,所述地电极弹性刷毛3与地电极金属丝7相连接。
作为本发明提供的一个实施例,优选的,所述介质管主体1的内部开设有中心通孔101,所述介质管主体1上开设有若干个沿中心通孔101呈圆周阵列的介质管高压电极孔102,每相邻两个介质管高压电极孔102之间还开设有一介质管地电极孔103;所述介质管高压电极孔102与介质管地电极孔103交错布置。
所述高压电极金属丝6插入介质管高压电极孔102内并与高压电源正极相接;所述地电极金属丝7插入介质管地电极孔103内并接地。
作为本发明提供的一个实施例,优选的,所述介质管主体1的周侧还开设有贯穿其侧壁的介质管通气孔104、弹性刷毛安装孔105;空心刷毛4与所述介质管通气孔104相连,其可根据需求设置成不同数量的阵列形式;所述介质管高压电极孔102、介质管地电极孔103与对应位置上的弹性刷毛安装孔105相连通;
所述弹性刷毛与弹性刷毛安装孔105连接、所述空心刷毛4与介质管通气孔104相连。介质管高压电极孔102、介质管地电极孔103、中心通孔201101均只贯穿介质管主体1的一端。
所述介质管通气孔104、弹性刷毛安装孔105沿中心通孔201101的圆周方向交替设置。
作为本发明提供的一个实施例,优选的,所述中心套管2的周侧开设有若干个通气槽202,所述通气槽202与中心套管2内部的通孔201相连通;
通过转动中心套管2实现通气槽202与空心刷毛4的连通/不连通。所述空心刷毛与所述介质管通气孔相连,其可根据需求设置成不同数量的阵列形式。
作为本发明提供的一个实施例,优选的,气源中的工作气体流进中心套管通孔201,经过通气槽202、介质管通气孔104流入空心刷毛中心孔401中;再通过排气孔402排出至地电极弹性刷毛3和高压电极弹性刷毛5之间的空间区域。
具体的,当接通高压电源并通入工作气体,将在地电极弹性刷毛3和高压电极弹性刷毛5之间的空间区域产生放电等离子体(如图7),从而实现对管道内壁的处理。
作为本发明提供的一个实施例,优选的,所述弹性刷毛包括柔性套301及设置在柔性套301内的柔性金属丝302(502)。所述柔性套301(501)由弹性介质材料制成。
作为本发明提供的一个实施例,优选的,所述地电极弹性刷毛3中的柔性金属丝302与地电极金属丝7相连接,所述高压电极弹性刷毛5中的柔性金属丝302与高压电极金属丝6相连接。地电极弹性刷毛和高压电极弹性刷毛可根据需求设置成不同数量的阵列形式。
作为本发明提供的一个实施例,优选的,还包括所述等离子体清理装置的使用方法:
转动或移动所述介质管主体1时带动地电极弹性刷毛3、空心刷毛4、高压电极弹性刷毛5在管道内壁运动,实现对管道内壁的物理清洗。
作为本发明提供的一个实施例,优选的,所述等离子体清理装置的使用方法还包括:
将气源中的工作气体流进中心套管2内部的通孔201、流入空心刷毛4的中心孔401中;
转动中心套管2使工作气体通过排气孔402排出至地电极弹性刷毛3和高压电极弹性刷毛5之间的空间区域;
接通高压电源后所述地电极弹性刷毛3和高压电极弹性刷毛5之间的空间区域产生放电等离子体,从而实现对管道内壁的处理。
具体的,介质管主体1与中心套管2可同轴转动,当需要通入工作气体时,转动中心套管2,使得通气槽202与介质管通气孔104相连通(如图8a);当不需要通入工作气体时,继续转动中心套管2,使得通气槽202与介质管通气孔104不连通(如图8b),从而使得地电极弹性刷毛3和高压电极弹性刷毛3之间的空间区域内无工作气体,不产生等离子体。
在其他实施例里,可以通过增减介质管通气孔104、弹性刷毛安装孔105的数量和布置形式,从而增减等离子体处理面积。
一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,通过改变介质管主体尺寸和增减弹性刷毛与空心刷毛的数量和布置形式,可实现等离子体处理面积的大范围调节,且装置结构简单,操作简便。既可以实现对管道内壁的等离子体处理,又可以凭借弹性刷毛与空心刷毛实现对管道内壁的物理清理,从而极大的增加了管道内壁污染物或油污的清除效率与清除质量。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,其特征在于,包括:
介质管主体(1),其内部同轴转动连接有一中心套管(2);
阵列设置的若干弹性刷毛:所述弹性刷毛包括交替设置在介质管主体(1)周侧的地电极弹性刷毛(3)、高压电极弹性刷毛(5);
每相邻两个地电极弹性刷毛(3)与高压电极弹性刷毛(5)之间设置有一空心刷毛(4);所述空心刷毛(4)的周侧阵列设置有排气孔(402);
气源(9)中的工作气体经中心套管(2)流入空心刷毛(4)后经排气孔(402)排出至地电极弹性刷毛(3)和高压电极弹性刷毛(5)之间的空间区域,当接通高压电源(8)后将在地电极弹性刷毛(3)和高压电极弹性刷毛(5)之间的空间区域产生放电等离子体。
2.根据权利要求1所述的一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,其特征在于,还包括安装在介质管主体(1)上且分别与地电极弹性刷毛(3)、高压电极弹性刷毛(5)连接的地电极金属丝(7)、高压电极金属丝(6):
其中,高压电极金属丝(6)插入介质管主体(1)并与高压电源正极相接;
地电极金属丝(7)插入介质管主体(1)并接地。
3.根据权利要求2所述的一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,其特征在于,所述介质管主体(1)的内部开设有中心通孔(101),所述介质管主体(1)上开设有若干个沿中心通孔(101)呈圆周阵列的介质管高压电极孔(102),每相邻两个介质管高压电极孔(102)之间还开设有一介质管地电极孔(103);
所述高压电极金属丝(6)插入介质管高压电极孔(102)内;所述地电极金属丝(7)插入介质管地电极孔(103)内。
4.根据权利要求3所述的一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,其特征在于,所述介质管主体(1)的周侧还开设有贯穿其侧壁的介质管通气孔(104)、弹性刷毛安装孔(105);
所述介质管高压电极孔(102)、介质管地电极孔(103)与对应位置上的弹性刷毛安装孔(105)相连通;
所述弹性刷毛与弹性刷毛安装孔(105)连接、所述空心刷毛(4)与介质管通气孔(104)相连。
5.根据权利要求1所述的一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,其特征在于,所述中心套管(2)的周侧开设有若干个通气槽(202),所述通气槽(202)与中心套管(2)内部的通孔(201)相连通;
通过转动中心套管(2)实现通气槽(202)与空心刷毛(4)的连通/不连通。
6.根据权利要求2所述的一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,其特征在于,所述弹性刷毛包括柔性套(301)及设置在柔性套(301)内的柔性金属丝(302)。
7.根据权利要求6所述的一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,其特征在于:所述地电极弹性刷毛(3)中的柔性金属丝(302)与地电极金属丝(7)相连接,所述高压电极弹性刷毛(5)中的柔性金属丝(302)与高压电极金属丝(6)相连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,其特征在于,还包括所述等离子体清理装置的使用方法:
转动或移动所述介质管主体(1)时带动地电极弹性刷毛(3)、空心刷毛(4)、高压电极弹性刷毛(5)在管道内壁运动,实现对管道内壁的物理清洗。
9.根据权利要求8所述的一种用于管道内壁处理的等离子体清理装置,其特征在于,所述等离子体清理装置的使用方法还包括:
将气源中的工作气体流进中心套管(2)内部的通孔(201)、流入空心刷毛(4)的中心孔(401)中;
转动中心套管(2)使工作气体通过排气孔(402)排出至地电极弹性刷毛(3)和高压电极弹性刷毛(5)之间的空间区域;
接通高压电源后所述地电极弹性刷毛(3)和高压电极弹性刷毛(5)之间的空间区域产生放电等离子体,从而实现对管道内壁的处理。
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