CN115884487B - 基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管，包括石英管，石英管的中部套设有高压极，石英管的内部设置有内电极，所述内电极的端部设置有驱动风扇，内电极的表面设置有放电针组，放电针组的尖端悬空架设有螺旋放电丝；在高压极外加高压电场后，放电针组和螺旋放电丝均会放电，能够增大石英管内部的放电区域，且放电顺序不同，提高对目标气体的处理效果和适应性；气体经过驱动风扇时，气体的流向会发生改变，从而起到紊乱气流的作用。本发明可以增加目标气体与高能离子的接触区域，提升放电均匀性，还能够产生气旋，使得气体向放电区域流动，提高对气体的处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及DBD反应器技术领域，特别涉及基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管。
背景技术
等离子体技术是一种环境污染处理领域中的一项具有极强潜在优势的高新技术，其处理污染物的原理为：在外加电场的作用下，介质放电产生的大量携能电子轰击污染物分子，使其电离、解离和激发，然后便引发了一系列复杂的物理、化学反应，使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质，或使有毒有害物质转变成无毒无害或低毒低害的物质，从而使污染物得以降解去除。
管式等离子体反应器是一种介质阻挡放电设备，将内电极置于反应管中，反应管外套外电极（高压极）。其内电极形式多样，现有应用案例中有圆柱同轴式和针尖式。圆柱同轴式有多个变种，论文“废气治理低温等离子体反应器的研究进展”中给出了共轴螺旋线形电极反应器、棒状电极反应器和螺栓形电极反应器三种，同轴式放电区域笼罩整个目标气体，处理效果较好，但是放电区域较狭小，且能耗较大。针尖式在内电极上设置放电针，使得放电针的尖端放电，气体在流经反应管时能够被放电针电离处理。例如公开号为CN209438338U的中国实用新型专利公开了一种等离子放电杆，在放电杆的表面设置有多根放电针，这样能够增加目标气体通道大小，降低放电电压，增强同等电压下高能粒子强度，但是上述装置在实际使用时，由于放电针放电时表现为尖端放电，即放电形式为静态尖端放电的形式，只有经过或者靠近放电针尖端区域的气体才能够被更好地电离处理，同时针组间的区域属于空白地带，虽然可以通过不同针组间的螺旋排列增加处理区域，但是难以保证针组底部区域和针组间区域的目标气体处理效果，所以，对气体的处理效能和效果不够理想。
发明内容
本发明的目的在于，提供基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管。本发明可以增加目标气体与高能离子的接触区域，提升放电均匀性，增大石英管内的放电区域，还能够产生气旋，使得气体向放电区域流动，提高对气体的处理效果。
本发明的技术方案：基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管，包括石英管，石英管的中部套设有高压极，石英管的内部设置有内电极，所述内电极的端部设置有驱动风扇，内电极的表面设置有放电针组，放电针组的尖端悬空架设有螺旋放电丝；
在高压极外加高压电场后，放电针组和螺旋放电丝均会放电，能够增大石英管内部的放电区域，且放电顺序不同，提高对目标气体的处理效果和适应性；气体经过驱动风扇时，气体的流向会发生改变，从而起到紊乱气流的作用，增加目标气体在石英管内接触高能粒子的范围，进一步提高处理效果；目标气体的流量增大时，驱动风扇受到气流的冲击而转动，带动内电极转动，从而带动放电针组和螺旋放电丝转动，使得放电针组的静态针尖放电和螺旋放电丝的细丝放电形成了运动的立体放电，在同等功率下，进一步增大对目标气体的处理区域和空间放电均匀度，并且，螺旋放电丝转动时能够形成气旋，使得气体一定程度上向着放电针组的尖端和螺旋放电丝所在区域流动，提高对目标气体的处理效果。
前述的基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管中，所述放电针组包括第一针组和第二针组，第一针组和第二针组均由两根放电针构成；所述螺旋放电丝呈螺旋缠绕状依次绕过每个第一针组。
前述的基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管中，所述第二针组的尖端悬空架设有前置放电丝，前置放电丝的长度短于螺旋放电丝，并且前置放电丝设置在石英管内进气的一侧。
前述的基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管中，所述螺旋放电丝和前置放电丝距离内电极表面的垂直距离等于放电针的高度。
前述的基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管中，所述第一针组和第二针组交叉设置。
前述的基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管中，所述螺旋放电丝和前置放电丝的截面呈扁平状结构。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明中，内电极的端部设置有驱动风扇，内电极的表面设置有放电针组，放电针组的尖端悬空架设有螺旋放电丝；在高压极外加高压电场后，放电针组和螺旋放电丝均会放电，相较于现有针尖放电和同轴放电的形式，本发明将放电针的针尖放电和螺旋放电丝的线放电形式相结合，在保证目标气体通道大小的情况下，增加目标气体与高能离子的接触区域，提升放电均匀性，增大石英管内部的放电区域，且随驱动电压强度存在针尖和螺旋丝不同放电先后顺序，可以针对不同浓度和流量的气体采用不同驱动电压，总体提高对气体的处理效果和效能；气体经过驱动风扇时，气体的流向会发生改变，从而起到紊乱气流的作用，增加目标气体在石英管内接触高能粒子的范围，进一步提高处理效果；目标气体的流量增大时，驱动风扇受到气流的冲击而转动，带动内电极转动，从而带动放电针组和螺旋放电丝转动，使得放电针组的静态针尖放电和螺旋放电丝的细丝放电形成了运动的立体放电，在同等功率下，进一步增大对目标气体的处理区域和空间放电均匀度，并且，螺旋放电丝转动时能够形成气旋，使得气体一定程度上向着放电针组的尖端和螺旋放电丝所在区域流动，提高对目标气体的处理效果。
2、本发明在第二针组的尖端悬空架设有前置放电丝，前置放电丝的长度短于螺旋放电丝，并且前置放电丝设置在石英管内进气的一侧。使得装置在对中高浓度的气体进行处理时，在同一石英管内实现两段式处理的效果，即石英管前段对中高浓度气体的处理效果更强，局部高强度放电降低气体浓度后再均匀处理比整个过程均匀处理效果更好。并且，在内电极旋转时，前置放电丝也能够一同旋转，进一步提高了紊流的效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中的A处结构放大图；
图3是本发明中螺旋放电丝的结构示意图。
附图中的标记为：1-石英管；2-内电极；3-驱动风扇；4-高压极；5-放电针组；501-第一针组；502-第二针组；6-螺旋放电丝；7-前置放电丝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管，如附图1所示，包括石英管1，石英管1的中部套设有高压极4，高压极4为不锈钢网，石英管1的内部设置有内电极2，内电极2由铝制成，所述内电极4的端部设置有驱动风扇3，驱动风扇3由绝缘材料制成，驱动风扇3位于石英管1的进气端。内电极2的表面设置有放电针组5，放电针组5由不锈钢制成，如附图2所示，所述放电针组5包括第一针组501和第二针组502，第一针组501和第二针组502均由两根放电针构成，所述第一针组501和第二针组502交叉设置。放电针组5的尖端悬空架设有螺旋放电丝6，所述螺旋放电丝6呈螺旋缠绕状依次绕过每个第一针组501。放电针组5的数量和螺旋放电丝6的数量均可根据实际需要进行调整，本实施例中，螺旋放电丝6的数量为两根，两根螺旋放电丝6共同构成双螺旋结构。
所述第二针组502的尖端悬空架设有前置放电丝7，前置放电丝7的长度短于螺旋放电丝6，并且前置放电丝7设置在石英管1内进气的一侧。所述螺旋放电丝6和前置放电丝7距离内电极2表面的垂直距离等于放电针的高度。
在高压极4外加高压电场后，放电针组5和螺旋放电丝6均会放电，具体的，在高压电源驱动下，因为曲率不同，放电针组5首先放电，然后电压继续上升，螺旋放电丝6也开始放电。相较于现有的通过放电针组5进行点放电的形式，本发明将放电针组5的端点放电和螺旋放电丝6的线放电形式相结合，能够增大石英管1内部的放电区域，提高对目标气体的处理效果和适应性。
在气体流量较小时，气体经过驱动风扇3，气体的流向会发生改变，从而起到紊乱气流的作用，增加目标气体在石英管1内接触高能粒子的范围，进一步提高处理效果，此时驱动风扇3不会转动；目标气体的流量增大时，驱动风扇3受到气流的冲击而转动，带动内电极2转动，从而带动放电针组5和螺旋放电丝6转动，使得放电针组5的静态针尖放电和螺旋放电丝6的细丝放电形成了运动的立体放电，在同等功率下，进一步增大对目标气体的处理区域和空间放电均匀度，并且，螺旋放电丝6转动时能够形成气旋，使得气体一定程度上向着放电针组5的尖端和螺旋放电丝6所在区域流动，提高对目标气体的处理效果。进一步地，如附图3所示，所述螺旋放电丝6和前置放电丝7的截面呈扁平状结构，扁平状结构的螺旋放电丝6和前置放电丝7在旋转时，更有利于扰乱气流，将气体引导向放电针组5尖端以及螺旋放电丝6和前置放电丝7所在区域流动。
更进一步地，由于在石英管1的前部设置有前置放电丝7，使得装置在对中高浓度的气体进行处理时，在同一石英管1内实现两段式处理的效果，即石英管1前段对中高浓度气体的处理效果更强，局部高强度放电降低气体浓度后再均匀处理比整个过程均匀处理效果更好。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的权利要求书的保护范围之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管，包括石英管（1），石英管（1）的中部套设有高压极（4），石英管（1）的内部设置有内电极（2），其特征在于：所述内电极（2）的端部设置有驱动风扇（3），内电极（2）的表面设置有放电针组（5），放电针组（5）的尖端悬空架设有螺旋放电丝（6）；所述放电针组（5）包括第一针组（501）和第二针组（502），第一针组（501）和第二针组（502）均由两根放电针构成；所述螺旋放电丝（6）呈螺旋缠绕状依次绕过每个第一针组（501）；
在高压极（4）外加高压电场后，放电针组（5）和螺旋放电丝（6）均会放电，能够增大石英管（1）内部的放电区域，且放电顺序不同，提高对目标气体的处理效果和适应性；气体经过驱动风扇（3）时，气体的流向会发生改变，从而起到紊乱气流的作用，增加目标气体在石英管（1）内接触高能粒子的范围，进一步提高处理效果；目标气体的流量增大时，驱动风扇（3）受到气流的冲击而转动，带动内电极（2）转动，从而带动放电针组（5）和螺旋放电丝（6）转动，使得放电针组（5）的静态针尖放电和螺旋放电丝（6）的细丝放电形成了运动的立体放电，在同等功率下，进一步增大对目标气体的处理区域和空间放电均匀度；并且螺旋放电丝（6）转动时能够形成气旋，使得气体一定程度上向着放电针组（5）的尖端和螺旋放电丝（6）所在区域流动，提高对目标气体的处理效果；所述螺旋放电丝（6）距离内电极（2）表面的垂直距离等于放电针的高度。
2.根据权利要求1所述的基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管，其特征在于：所述第二针组（502）的尖端悬空架设有前置放电丝（7），前置放电丝（7）的长度短于螺旋放电丝（6），并且前置放电丝（7）设置在石英管（1）内进气的一侧；前置放电丝（7）距离内电极（2）表面的垂直距离等于放电针的高度。
3.根据权利要求1所述的基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管，其特征在于：所述第一针组（501）和第二针组（502）交叉设置。
4.根据权利要求2所述的基于针式协同双螺旋电极介质阻挡放电管，其特征在于：所述螺旋放电丝（6）和前置放电丝（7）的截面呈扁平状结构。
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