CN205212187U - 高能离子场发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高能离子场发生装置，包括：上绝缘子保护套和下绝缘子保护套；在上绝缘子保护套的轴心位置设置有上绝缘子；下绝缘子保护套的轴心位置设置有下绝缘子；在绝缘子保护套的外围按圆形或弧形方式布置有n个负极，每个负极的轴心位置设置有正极，正极的顶端通过第1固定臂固定到上安装座；正极的底端通过第2固定臂固定到下安装座。优点为：可有效节省装置的占用空间，缩小装置的体积；可防止绝缘子外壁因长期使用而覆盖一层湿润的灰尘，从而防止绝缘子失效，延长了装置的使用寿命，也保证了装置长期安全稳定的使用；正极既可以采用金属硬杆，也可以采用金属软线，扩大了装置的应用范围。
Description
技术领域
本实用新型属于等离子技术领域，具体涉及一种高能离子场发生装置。
背景技术
离子场发生装置的结构主要为：包括相互绝缘的正极和负极；正极为空心圆柱形状；负极为杆状，在正极和负极之间形成等离子环形腔室，通过控制正极和负极的电压值，使正极和负极之间产生电势差，即可产生等离子体，所产生的等离子体可对环形腔室内的有机物分子链断裂，达到净化空气，改善人们生活环境的效果。
现有技术中存在的离子场发生装置，负极需要通过绝缘子支撑装置支撑固定，从而保证正极和负极之间的绝对绝缘。
然而，实用新型人在实现本实用新型的过程中发现，现有技术至少存在以下缺陷：
(1)当同一个高能离子场发生装置布置多个等离子环形腔室时，需要采用多个绝缘子支撑装置，由此导致整个高能离子场发生装置的体积较大，占用较多的空间；
(2)高能离子场发生装置在使用一段时间后，在绝缘子支撑装置的外壁常常覆盖一层湿润的灰尘，由此导致绝缘子支撑装置失效，使正极和负极之间通电，从而导致高能离子场发生装置稳定性下降，严重时，高压电源不会随着负载的工况变化而变化，从而导致设备故障率增加。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种高能离子场发生装置，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种高能离子场发生装置，包括上绝缘子保护套(1)和下绝缘子保护套(2)；所述上绝缘子保护套(1)和所述下绝缘子保护套(2)均为一端开口一端密封的柱状结构，所述上绝缘子保护套(1)开口朝上设置，所述下绝缘子保护套(2)设置于所述上绝缘子保护套(1)的下方，且开口朝下设置；
在所述上绝缘子保护套(1)的轴心位置设置有上绝缘子(3)，并且，所述上绝缘子(3)的底端与所述上绝缘子保护套(1)的底部固定，所述上绝缘子(3)的顶端从所述上绝缘子保护套(1)的开口部伸出，在所述上绝缘子(3)的顶端固定安装有上安装座(4)；
在所述下绝缘子保护套(2)的轴心位置设置有下绝缘子(5)，并且，所述下绝缘子(5)的底端与所述下绝缘子保护套(2)的底部固定，所述下绝缘子(5)的顶端从所述下绝缘子保护套(2)的开口部伸出，在所述下绝缘子(5)的顶端固定安装有下安装座(6)；
所述上绝缘子保护套(1)和所述下绝缘子保护套(2)统称为绝缘子保护套，在所述绝缘子保护套的外围按圆形或弧形方式布置有n个两端开口空心圆柱状的负极(7)，每个所述负极(7)的轴心位置设置有杆状的正极(8)，并且，所述正极(8)的两端分别从所述负极(7)的开口部伸出，所述正极(8)的顶端通过第1固定臂(9)固定到所述上安装座(4)；所述正极(8)的底端通过第2固定臂固定到所述下安装座(6)。
优选的，所述上安装座(4)、所述下安装座(6)、所述第1固定臂(9)和所述第2固定臂均为导电材料。
优选的，所述上绝缘子保护套(1)和所述下绝缘子保护套(2)均为：开口部直径大于底部直径的柱形结构。
优选的，杆状的正极(8)
呈水平发射状固定设置有多个芒刺。
优选的，杆状的正极(8)和所述芒刺为一体成型结构。
优选的，所述正极(8)为金属杆或金属线。
优选的，还包括保护气注入管；所述保护气注入管的进气端与设置外部新鲜空气连通；所述保护气注入管的出气端分别与所述下绝缘子保护套(2)和所述上绝缘子保护套(1)连通，用于保证所述下绝缘子保护套(2)和所述上绝缘子保护套(1)的腔体中存在一定的正压。
优选的，还包括设备外壳(10)、负极连接臂(11)以及高压发生器(12)；
所述上绝缘子保护套(1)、所述下绝缘子保护套(2)、所述上绝缘子(3)、所述下绝缘子(5)、所述上安装座(4)、所述下安装座(6)、所述负极(7)和所述正极(8)均置于所述设备外壳(10)的内部；并且，所述负极(7)通过所述负极连接臂(11)与所述设备外壳(10)的内壁连接；
所述设备外壳(10)和所述负极连接臂(11)均为导电材料；
所述高压发生器(12)置于所述设备外壳(10)的外部，所述高压发生器的电源正极(12-1)依次穿过所述设备外壳(10)、所述上绝缘子(3)和所述上绝缘子保护套(1)的底壁后，连接到所述正极(8)；所述高压发生器的电源负极(12-2)直接连接到所述设备外壳(10)的外壁，并通过设备外壳(10)和负极连接臂(11)的导电作用，最终实现与所述负极(7)的连接，最终在所述正极(8)和所述负极(7)之间产生高压电场。
优选的，所述高压发生器包括：220V交流输入接口、整流滤波电路、高频逆变电路、升压变压器、倍压板、电压采样电路、电流采样电路、PLC控制器、主回路控制电路、驱动电路和过流保护电路；
其中，所述220V交流输入接口、所述整流滤波电路、所述高频逆变电路、所述升压变压器和所述倍压板为串联电路，所述倍压板的电源正极输出端连接到所述正极(8)，所述倍压板的电源负极输出端连接到所述负极(7)；
在所述倍压板的输出端还分别与所述电压采样电路的输入端和所述电流采样电路的输入端连接；所述电压采样电路的第1输出端和所述电流采样电路的第1输出端均连接到所述PLC控制器；所述电流采样电路的第2输出端通过过流保护电路连接到主回路控制电路；所述PLC控制器的输出端连接到所述主回路控制电路的输入端，所述主回路控制电路的输出端通过驱动电路连接到所述高频逆变电路的控制端。
本实用新型提供的高能离子场发生装置具有以下优点：
(1)将绝缘子设置于中心位置，空心圆柱状的负极设置于绝缘子的周围，并且，位于空心圆柱状负极中心的各个正极的两端分别连接到中心的绝缘子，采用该种布局方式时，可有效节省高能离子场发生装置的占用空间，缩小高能离子场发生装置的体积；
(2)在绝缘子的外面设置绝缘子保护套，可防止绝缘子外壁因长期使用而覆盖一层湿润的灰尘，从而防止绝缘子失效，延长了高能离子场发生装置的使用寿命，也保证了高能离子场发生装置长期安全稳定的使用；
(3)负极既可以采用金属硬杆，也可以采用金属软线，扩大了高能离子场发生装置的应用范围。
(4)设置一种新型的高压发生器，可保证高能离子场发生装置长期稳定工作于安全范围内的最大功率状态，提高高能离子场发生装置的离子发生效率。
附图说明
图1为本实用新型提供的绝缘子保护套和绝缘子设置示意图；
图2为本实用新型提供的高能离子场发生装置的立体结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为安装座和固定壁的结合状态示意图；
图5为负极的结构示意图；
图6为安装有3个正极的高能离子场发生装置的俯视图；
图7为本实用新型提供的高能离子场发生装置与高压发生器的连接关系图；
图8为本实用新型提供的高压发生器的结构原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供一种高能离子场发生装置，包括上绝缘子保护套1和下绝缘子保护套2；上绝缘子保护套1和下绝缘子保护套2均为一端开口一端密封的柱状结构，上绝缘子保护套1开口朝上设置，下绝缘子保护套2设置于上绝缘子保护套1的下方，且开口朝下设置；上绝缘子保护套1和下绝缘子保护套2可以均采用：开口部直径大于底部直径的柱形结构。
在上绝缘子保护套1的轴心位置设置有上绝缘子3，并且，上绝缘子3的底端与上绝缘子保护套1的底部固定，上绝缘子3的顶端从上绝缘子保护套1的开口部伸出，在上绝缘子3的顶端固定安装有上安装座4；
在下绝缘子保护套2的轴心位置设置有下绝缘子5，并且，下绝缘子5的底端与下绝缘子保护套2的底部固定，下绝缘子5的顶端从下绝缘子保护套2的开口部伸出，在下绝缘子5的顶端固定安装有下安装座6；
上绝缘子保护套1和下绝缘子保护套2统称为绝缘子保护套，在绝缘子保护套的外围按圆形或弧形方式布置有n个两端开口空心圆柱状的负极7，每个负极7的轴心位置设置有杆状的正极8，并且，杆状的正极8呈水平发射状可固定设置有多个芒刺。杆状的正极8和芒刺可一体成型结构，从而方便安装使用。正极8的两端分别从负极7的开口部伸出，正极8的顶端通过第1固定臂9固定到上安装座4；正极8的底端通过第2固定臂固定到下安装座6。
本实用新型中，上安装座4、下安装座6、第1固定臂9和第2固定臂均为导电材料。此外，正极8既可以采用硬质的金属杆，也可以采用软质的金属线。
此外，本实用新型中，还包括保护气注入管；保护气注入管的进气端与设置外部新鲜空气连通；保护气注入管的出气端分别与下绝缘子保护套2和上绝缘子保护套1连通，用于保证下绝缘子保护套2和上绝缘子保护套1的腔体中存在一定的正压，从而更为有效的防止潮湿空气进入到绝缘子保护套的内腔，防止绝缘子由于带电而失效。
参考图7，为本实用新型提供的高压发生器和高能离子场发生装置的连接关系图，从图7可以看出，还包括设备外壳10、负极连接臂11以及高压发生器12；
上绝缘子保护套1、下绝缘子保护套2、上绝缘子3、下绝缘子5、上安装座4、下安装座6、负极7和正极8均置于设备外壳10的内部；并且，负极7通过负极连接臂11与设备外壳10的内壁连接；
设备外壳10和负极连接臂11均为导电材料；
高压发生器12置于设备外壳10的外部，高压发生器的电源正极12-1依次穿过设备外壳10、上绝缘子3和上绝缘子保护套1的底壁后，连接到正极8；高压发生器的电源负极12-2直接连接到设备外壳10的外壁，并通过设备外壳10和负极连接臂11的导电作用，最终实现与负极7的连接，最终在正极8和负极7之间产生高压电场。
高压发生器结构如图8所示，包括：220V交流输入接口、整流滤波电路、高频逆变电路、升压变压器、倍压板、电压采样电路、电流采样电路、PLC控制器、主回路控制电路、驱动电路和过流保护电路；
其中，220V交流输入接口、整流滤波电路、高频逆变电路、升压变压器和倍压板为串联电路，倍压板的电源正极输出端连接到正极8，倍压板的电源负极输出端连接到负极7；
在倍压板的输出端还分别与电压采样电路的输入端和电流采样电路的输入端连接；电压采样电路的第1输出端和电流采样电路的第1输出端均连接到PLC控制器；电流采样电路的第2输出端通过过流保护电路连接到主回路控制电路；PLC控制器的输出端连接到主回路控制电路的输入端，主回路控制电路的输出端通过驱动电路连接到高频逆变电路的控制端。
上述高能离子场发生装置的高能离子场发生方法，包括以下步骤：
步骤1，将高压发生器的电源正极连接到正极8，将高压发生器的电源负极连接到负极7；
步骤2，PLC控制器按预设策略将电流电压基准给定值从0开始逐渐增大，每当增大到某个电流电压基准给定值时，均执行以下步骤：
步骤2.1，50Hz、220V的交流输入通过整流滤波电路时，首先整流为100Hz的馒头波，再滤波为330V的直流电压；
步骤2.2，330V的直流电压输入到高频逆变电路；
同时，PLC控制器将当前的电流电压基准给定值输出给主回路控制电路；
同时，电压采样电路采样得到倍压板输出端的电压采样值；电流采样电路采样得到倍压板输出端的电流采样值；
当前的电压采样值和电流采样值反馈到主回路控制电路的输入端；
主回路控制电路根据电流电压基准给定值、电压采样值和电流采样值，改变pwm驱动脉冲的宽度，并将改变得到的pwm驱动脉冲作用于驱动电路，驱动电路通过控制高频逆变电路，使高频逆变电路将330V的直流电压逆变为对应能量的交流波形；
步骤2.3，高频逆变电路将输出的交流波形依次传输到升压变压器和倍压板；经过升压变压器和倍压板的两级电压放大作用，输出电压值为P1的电压值；
步骤3，因此，当PLC控制器不断增大电流电压基准给定值时，可使倍压板最终输出的电压值P不断增大；当电流电压基准给定值增大到某个特定值时，设为D0，如果此时负极和正极发生击穿，则当发生击穿时，一方面，PLC控制器记录电流电压基准给定值D0，然后，按预设策略将D0减小一个值，得到安全状态下电流电压基准给定最大值D1；另一方面，当发生击穿时，过流保护电路作用于主回路控制电路，使主回路控制电路停止输出pwm驱动脉冲；
步骤4，然后，PLC控制器向主回路控制电路输出值为D1的电流电压基准给定；主回路控制电路输出pwm驱动脉冲，并作用于高频逆变电路，高频逆变电路经过升压变压器和倍压板的两级电压放大作用，输出电压值为P2的电压值；如果此时未发生击穿，则PLC控制器后续保持输出值为D1的电流电压基准给定，使高压发生器工作于安全状态下的最大输出电压，向正极和负极提供高压场，进而产生离子；而如果此时仍然发生击穿，则PLC控制器将电流电压基准给定从D1再下降一个值，从而减小倍压板输出的电压值，直到未发生击穿为止。
本实用新型中，PLC控制器通过不断调整电流电压基准给定值，可最终调节倍压板输出电压，例如，当电流电压基准给定值减小时，可降低倍压板输出电压；而当电流电压基准给定值增大时，可提高倍压板输出电压。其原理为：PLC控制器向主回路控制电路输出电流电压基准给定值，主回路控制电路通过芯片内部的调制，改变pwm驱动脉冲的宽度(也叫占空比和导通时间)，例如，100kv的电源采用全桥逆变，pwm信号是控制全桥逆变的开通与关断，pwm脉冲宽度越宽，全桥逆变的导通时间越长，反之越短。在一个周期内，全桥逆变开通的时间越长，传送给变压器的能量越高，从而控制了输出端电压的高低，实现了基准电压对高压输出的控制。倍压板电压电流采样值，是输出高压对系统控制的反馈，从而达到闭环工作，使高压能稳定的输出。
而本实用新型提供的高压发生器，最为重要的创新为，通过不断增大电流电压基准给定值，使倍压板输出的电压不断增大，当倍压板输出的电压增大到某个数值时，如果此时发生击穿，则记录击穿发生时刻的电流电压基准给定值，例如，1000KV；然后，将电流电压基准给定值下降到另一个数值，例如，900KV，然后再判断900KV电流电压基准给定值是否会发生击穿现象，如果仍然发生击穿现象，则再将电流电压基准给定值下降到另一个数值，例如，800KV，如此不断循环，直到不再发生击穿时，将不再发生击穿时所对应的电流电压基准给定值作为后续持续使用的电流电压基准给定值，该电流电压基准给定值即为使高能离子场发生装置工作于安全范围内的最大功率状态。
由此可见，本实用新型提供的高能离子场发生装置以及离子场发生方法具有以下优点：
(1)将绝缘子设置于中心位置，空心圆柱状的负极设置于绝缘子的周围，并且，位于空心圆柱状负极中心的各个正极的两端分别连接到中心的绝缘子，采用该种布局方式时，可有效节省高能离子场发生装置的占用空间，缩小高能离子场发生装置的体积；
(2)在绝缘子的外面设置绝缘子保护套，可防止绝缘子外壁因长期使用而覆盖一层湿润的灰尘，从而防止绝缘子失效，延长了高能离子场发生装置的使用寿命，也保证了高能离子场发生装置长期安全稳定的使用；
(3)负极既可以采用金属硬杆，也可以采用金属软线，扩大了高能离子场发生装置的应用范围。
(4)设置一种新型的高压发生器，可保证高能离子场发生装置长期稳定工作于安全范围内的最大功率状态，提高高能离子场发生装置的离子发生效率。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种高能离子场发生装置，其特征在于，包括上绝缘子保护套(1)和下绝缘子保护套(2)；所述上绝缘子保护套(1)和所述下绝缘子保护套(2)均为一端开口一端密封的柱状结构，所述上绝缘子保护套(1)开口朝上设置，所述下绝缘子保护套(2)设置于所述上绝缘子保护套(1)的下方，且开口朝下设置；
在所述上绝缘子保护套(1)的轴心位置设置有上绝缘子(3)，并且，所述上绝缘子(3)的底端与所述上绝缘子保护套(1)的底部固定，所述上绝缘子(3)的顶端从所述上绝缘子保护套(1)的开口部伸出，在所述上绝缘子(3)的顶端固定安装有上安装座(4)；
在所述下绝缘子保护套(2)的轴心位置设置有下绝缘子(5)，并且，所述下绝缘子(5)的底端与所述下绝缘子保护套(2)的底部固定，所述下绝缘子(5)的顶端从所述下绝缘子保护套(2)的开口部伸出，在所述下绝缘子(5)的顶端固定安装有下安装座(6)；
所述上绝缘子保护套(1)和所述下绝缘子保护套(2)统称为绝缘子保护套，在所述绝缘子保护套的外围按圆形或弧形方式布置有n个两端开口空心圆柱状的负极(7)，每个所述负极(7)的轴心位置设置有杆状的正极(8)，并且，所述正极(8)的两端分别从所述负极(7)的开口部伸出，所述正极(8)的顶端通过第1固定臂(9)固定到所述上安装座(4)；所述正极(8)的底端通过第2固定臂固定到所述下安装座(6)。
2.根据权利要求1所述的高能离子场发生装置，其特征在于，所述上安装座(4)、所述下安装座(6)、所述第1固定臂(9)和所述第2固定臂均为导电材料。
3.根据权利要求1所述的高能离子场发生装置，其特征在于，所述上绝缘子保护套(1)和所述下绝缘子保护套(2)均为：开口部直径大于底部直径的柱形结构。
4.根据权利要求1所述的高能离子场发生装置，其特征在于，杆状的正极(8)呈水平发射状固定设置有多个芒刺。
5.根据权利要求4所述的高能离子场发生装置，其特征在于，杆状的正极(8)和所述芒刺为一体成型结构。
6.根据权利要求1所述的高能离子场发生装置，其特征在于，所述正极(8)为金属杆或金属线。
7.根据权利要求1所述的高能离子场发生装置，其特征在于，还包括保护气注入管；所述保护气注入管的进气端与设置外部新鲜空气连通；所述保护气注入管的出气端分别与所述下绝缘子保护套(2)和所述上绝缘子保护套(1)连通，用于保证所述下绝缘子保护套(2)和所述上绝缘子保护套(1)的腔体中存在一定的正压。
8.根据权利要求1所述的高能离子场发生装置，其特征在于，还包括设备外壳(10)、负极连接臂(11)以及高压发生器(12)；
所述上绝缘子保护套(1)、所述下绝缘子保护套(2)、所述上绝缘子(3)、所述下绝缘子(5)、所述上安装座(4)、所述下安装座(6)、所述负极(7)和所述正极(8)均置于所述设备外壳(10)的内部；并且，所述负极(7)通过所述负极连接臂(11)与所述设备外壳(10)的内壁连接；
所述设备外壳(10)和所述负极连接臂(11)均为导电材料；
所述高压发生器(12)置于所述设备外壳(10)的外部，所述高压发生器的电源正极(12-1)依次穿过所述设备外壳(10)、所述上绝缘子(3)和所述上绝缘子保护套(1)的底壁后，连接到所述正极(8)；所述高压发生器的电源负极(12-2)直接连接到所述设备外壳(10)的外壁，并通过设备外壳(10)和负极连接臂(11)的导电作用，最终实现与所述负极(7)的连接，最终在所述正极(8)和所述负极(7)之间产生高压电场。
9.根据权利要求8所述的高能离子场发生装置，其特征在于，所述高压发生器包括：220V交流输入接口、整流滤波电路、高频逆变电路、升压变压器、倍压板、电压采样电路、电流采样电路、PLC控制器、主回路控制电路、驱动电路和过流保护电路；
其中，所述220V交流输入接口、所述整流滤波电路、所述高频逆变电路、所述升压变压器和所述倍压板为串联电路，所述倍压板的电源正极输出端连接到所述正极(8)，所述倍压板的电源负极输出端连接到所述负极(7)；
在所述倍压板的输出端还分别与所述电压采样电路的输入端和所述电流采样电路的输入端连接；所述电压采样电路的第1输出端和所述电流采样电路的第1输出端均连接到所述PLC控制器；所述电流采样电路的第2输出端通过过流保护电路连接到主回路控制电路；所述PLC控制器的输出端连接到所述主回路控制电路的输入端，所述主回路控制电路的输出端通过驱动电路连接到所述高频逆变电路的控制端。
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2015
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