CN1416308A - 大气压介质阻挡放电等离子体枪 - Google Patents
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Abstract
大气压介质阻挡放电等离子体枪属于等离子体应用技术领域，解决现有技术中等离子体宏观温度高，以及普通平板型电极大气压介质阻挡放电等离子体源在应用范围中存在的局限性；结构为：具有枪架(1)、呈空心管状的电介质(5)，紧贴在空心管状电介质(5)外侧壁上的外电极(3)，及位于电介质(5)空心(6)内的内电极(4)，空心(6)一端有绝缘堵头(10)兼内电极(4)的定位架，流动的工作气体(7)放电产生等离子体(12)，由空心(6)的开口端(13)喷出，形成等离子体炬(14)；有益之处为：使大气压介质阻挡放电等离子体向空间延伸、开放，喷出的等离子体宏观温度为常温，等离子体矩(14)可有多种形状，进一步拓宽了等离子体技术的应用范围，提高其应用效果，易制作、好维护、使用方便。
Description
技术领域
本发明属于等离子体应用技术领域，涉及一种大气压介质阻挡放电等离子体枪。
背景技术
现有技术中，放电等离子体源从总体上说有两类：一是真空放电，如：辉光放电、微波放电等；二是大气压放电类，如：电晕放电，介质阻挡放电等；还有其他分类方法：按工作气体的冷热，分为冷、热等离子体；按等离子体电子温度高低，分为高、低温等离子体，并分别具有不同特点和性能，应用也各不相同。就放电等离子体枪而言，主要有两种，第一种是直流电弧等离子体枪，其放电结构为：两个工作电极(阳极和阴极)间通以工作气体，在工作电极之间施加直流电压使之产生电弧放电而产生等离子体，两个电极之间流过的工作气体放电产生等离子体喷射出来，这种等离子体枪喷射出的等离子体属于热力学平衡的低温等离子体，电子温度和离子温度相等，宏观温度较高，为2千～1万°K。第二种是感应耦合的射频等离子体枪，其放电结构为：用加在启动杆(引燃极)上的脉冲高压来实现等离子体的启动，另有缠绕线圈通以高频电源，从而使线圈所包围的等离子体得以维持，流过的工作气体放电产生等离子体喷射出来，这种等离子体枪喷射出来的等离子体也属于热力学平衡的低温等离子体，宏观温度也较高，为1万～2万°K，同时必须在真空条件下才能实现，并且结构复杂。就普通平板型电极大气压介质阻挡放电等离子体而言，虽然等离子宏观温度低，可为常温，但等离子体产生不均匀，尤其是仅能发生在两个电极板之间的空间内，因此，其应用范围有一定的局限性。
发明内容
解决的技术问题：提供一种大气压介质阻挡放电等离子体枪，电介质呈空心管状，外电极紧贴在其外壁上，而内电极位于其空心内，在内电极和电介质之间产生均匀、稳定的等离子体，流过的工作气体放电产生等离子体喷射出来；这种结构能很好地克服普通平板型电极大气压介质阻挡放电等离子体源在应用范围中所存在的局限性，使大气压介质阻挡放电等离子体向空间延伸、开放，同时喷射出来的等离子体属于非热力学平衡的低温等离子体，宏观温度为常温，并且喷出的等离子体炬可以具有多种形状，从而能进一步拓宽等离子体技术的应用范围，提高其应用效果。
技术方案：
大气压介质阻挡放电等离子体枪，具有枪架1、脉冲电源2及相应接线、配套电极、电介质5，以及工作气体7，其特征在于：电极分为配套的外电极3和内电极4；电介质5呈空心管状，具有空心6，外电极3紧贴在其外壁上，而内电极4位于其空心6内；由具有调控开关9的专用动力源8提供的工作气体7充满电介质5与内电极4之间的空间，空心6的一端具有绝缘堵头10兼内电极4的定位架；工作气体7进入空心6有两种结构方式：可以于电介质5的空心管壁上设置进气口11，也可以是堵头10兼具进气口的结构，工作气体7直接从堵头10的一端进入；等离子体12分布于电介质5与内电极4之间并与外电极3相对应的空间内，流动的工作气体7进入空心6，放电产生等离子体12，由空心6的开口端13喷出后，形成等离子体炬14。
有益效果：大气压介质阻挡放电等离子体枪，其结构能很好地克服普通平板型电极大气压介质阻挡放电等离子体源在应用范围中所存在的局限性，使大气压介质阻挡放电等离子体向空间延伸、开放，同时喷射出来的等离子体属于非热力学平衡的低温等离子体，宏观温度为常温，并且喷出的等离子体炬可以具有多种形状，因此可以方便地在常温状态下对不可移动的工件表面或多种异形工件表面进行改性处理，提高其表面性能，满足需要；从而进一步拓宽了等离子体技术的应用范围，提高了其应用效果，同时，易制作、好维护、使用方便、成本低。
附图说明
图1、总体结构示意图；
图2、按图1所示的A-A剖视图；
图3、电介质5的空心管状呈具有α角的弯管型结构示意图；
图4、内电极4呈空心管状结构示意图；
图5、影响等离子体炬14的形状的空心6的开口端13或独立连接式喷头的结构示意图。
具体实施方式
结合附图进一步详加说明；
工作气体7可以是氩气、氮气、氧气或净化的空气等等。
电介质5可以是石英玻璃、派克拉斯玻璃或陶瓷等，厚度0.5～3.5mm。
外电极3和内电极6可以是铜、不锈钢、铝等多种金属导电性材料。
附图1所示，为电介质5的空心管状为直管型，内电极6为棒状，工作气体7由空心管壁上设置的进气口11进入，图中箭头所示为工作气体7以及等离子体12流动方向。
附图3所示，为电介质5的空心管状呈具有α角的弯管型。
内电极4的下端可以呈锥形；内电极4可以呈棒状，也可以呈空心管状。
附图4所示，为内电极4呈空心管状，具有空心15，且下端为锥形，其空心15内可以通工作气体7，也可以通其他流动的功能气体16，该气体经等离子体12作用后，并随等离子体12一起作用于工件表面，能更有利于提高工件的表面性能。
附图5所示，为影响等离子体炬14的形状的空心6的开口端13或独立连接式喷头的结构示意图，空心管6的开口端13-即电介质5空心管状的开口端，可以呈如图5中：a示为圆型，b示为扁平型，c示为锥型，d示为喇叭口型，e示为弧型；也可以是开口端13为万能接口型，a～e所示喷头为独立连接式，并均具有与开口端13的万能接口配套式可靠而方便地连接在一起或卸下的通用接口。
工作气体7的流速大小对等离子体炬14的形状也有一定的影响。
如图1所示：外电极3的长度L、外电极3距开口端13的距离m，以及内电极4距开口端13的距离n，均可在一定范围内调整。
电介质5呈空心管状的空心6的径截面可以呈圆形，也可以呈方形、矩形或多边形。
Claims (10)
1、大气压介质阻挡放电等离子体枪，具有枪架(1)、脉冲电源(2)及相应接线、配套电极、电介质(5)，以及工作气体(7)，其特征在于：电极分为配套的外电极(3)和内电极(4)；电介质(5)呈空心管状，具有空心(6)，外电极(3)紧贴在其外壁上，而内电极(4)位于其空心(6)内；由具有调控开关(9)的专用动力源(8)提供的工作气体(7)充满电介质(5)与内电极(4)之间的空间，空心(6)的一端具有绝缘堵头(10)兼内电极(4)的定位架；工作气体(7)进入空心(6)有两种结构方式：可以于电介质(5)的空心管壁上设置进气口(11)，也可以是堵头(10)兼具进气口的结构，工作气体(7)直接从堵头(10)的一端进入；等离子体(12)分布于电介质(5)与内电极(4)之间并与外电极(3)相对应的空间内，流动的工作气体(7)进入空心(6)，放电产生等离子体(12)，由空心(6)的开口端(13)喷出后，形成等离子体炬(14)。
2、根据权利要求1所述的大气压介质阻挡放电等离子体枪，其特征在于：电介质(5)的空心管状呈具有α角的弯管型。
3、根据权利要求1或2所述的大气压介质阻挡放电等离子体枪，其特征在于：内电极(4)下端可以呈锥形；内电极(4)可以呈棒状，也可以呈空心管状；当内电极(4)呈空心管状时，具有空心(15)，空心(15)内可以通工作气体(7)，也可以通其他流动的功能气体(16)。
4、根据权利要求1或2所述的大气压介质阻挡放电等离子体枪，其特征在于：影响等离子体炬(14)的形状的空心(6)的开口端(13)可以为圆型、扁平型、锥型、喇叭口型或弧型，也可以是开口端(13)为万能接口型，各种型喷头为独立连接式，并均具有与开口端(13)的万能接口配套式可靠而方便地连接在一起或卸下的通用接口。
5、根据权利要求3所述的大气压介质阻挡放电等离子体枪，其特征在于：影响等离子体炬(14)的形状的空心(6)的开口端(13)可以为圆型、扁平型、锥型、喇叭口型或弧型，也可以是开口端(13)为万能接口型，各种型喷头为独立连接式，并均具有与开口端(13)的万能接口配套式可靠而方便地连接在一起或卸下的通用接口。
6、根据权利要求1或2所述的大气压介质阻挡放电等离子体枪，其特征在于：外电极(3)的长度L、外电极(3)距开口端(13)的距离m，以及内电极(4)距开口端(13)的距离n，均可在一定范围内调整。
7、根据权利要求3所述的大气压介质阻挡放电等离子体枪，其特征在于：外电极(3)的长度L、外电极(3)距开口端(13)的距离m，以及内电极(4)距开口端(13)的距离n，均可在一定范围内调整。
8、根据权利要求4所述的大气压介质阻挡放电等离子体枪，其特征在于：外电极(3)的长度L、外电极(3)距开口端(13)的距离m，以及内电极(4)距开口端(13)的距离n，均可在一定范围内调整。
9、根据权利要求5所述的大气压介质阻挡放电等离子体枪，其特征在于：外电极(3)的长度L、外电极(3)距开口端(13)的距离m，以及内电极(4)距开口端(13)的距离n，均可在一定范围内调整。
10、根据权利要求1或2所述的大气压介质阻挡放电等离子体枪，其特征在于：电介质(5)呈空心管状的空心(6)的径向截面可以呈圆形，也可以呈方形、矩形、或多边形。
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