CN206472362U - 排管及低温等离子体发生设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种排管及低温等离子体发生设备，涉及介质阻挡放电技术领域，排管包括：导电介质和绝缘介质；绝缘介质为无底棱柱状，导电介质为棱柱状，绝缘介质套于所述导电介质外部，本实用新型还提供一种低温等离子体发生设备，包括：供电单元和多个排管；排管为棱柱状结构，多个排管相互平行，每两个相邻的排管之间形成间隙，且形成间隙的两个排管侧壁相互平行；排管分为高电位排管和低电位排管，每个排管周围分布与其电位不同的排管，供电单元的输出端分别与多个高电位排管的接线端连接，多个低电位排管的接线端接地，解决现有技术中低温等离子体的废气处理效率低且设备成本升高的技术问题，达到提高废气处理效率并降低成本的技术效果。

Description

排管及低温等离子体发生设备

技术领域

本实用新型涉及介质阻挡放电技术领域，尤其是涉及一种排管及低温等离子体发生设备。

背景技术

低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质的第四态。当外加电压达到气体的着火电压时，气体被击穿，并产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体有电晕放电，介质阻挡放电等形式。

介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD),又称无声放电,是一种有绝缘介质插入放电空间的气体放电形式,其能够在常温常压下产生大体积、高能量密度的低温等离子体。放电空间插入的绝缘介质可以使放电空间产生的电荷积聚其上,产生一个与外加电场方向相反的附加电场,阻止放电发展到电弧阶段,从而能够在大气压下产生稳定运行的低温等离子体。介质阻挡放电相对于当前工业生产中应用的低气压放电具有更为广阔的应用前景,目前已被广泛应用于臭氧合成、CO2激光器、紫外光源、绝缘材料表面改性和废气处理等工业领域,成为近年来低温等离子体及相关领域研究的热点问题之一。

介质阻挡放电低温等离子体降解污染物是利用低温等离子体高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到分解污染物的目的。介质阻挡放电过程中，电子从电场中获得能量，通过碰撞将能量转化为污染物分子的内能或动能，这些获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，同时空气中的氧气和水分在高能电子的作用下也可产生大量的新生态氢、臭氧和羟基氧等活性基团，废气中的污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反应，最终转化为CO2和H2O等物质，从而达到净化废气的目的。

目前环保行业一般采用连排式结构或者套筒式结构产生双介质阻挡放电型低温等离子体。采用套筒式结构，由于套管中流通面积有限，当需处理的废气流量较大时，需要布置很多组套筒，会造成设备尺寸非常庞大、笨重；而采用连排式结构，由于其放电位置为相邻两个圆管之间距离最短处，因此，连排式结构的放电形式为线状放电，当排管数量一定时，线状放电区域占总体积的比例很低，所形成的低温等离子体浓度要低于套筒式介质阻挡放电，会导致其对废气处理能力的降低，进而导致对废的处理成本升高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供排管及低温等离子体发生设备，以缓解现有技术中存在的废气处理效率低、成本高的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种排管，包括：导电介质和绝缘介质；

所述绝缘介质为无底棱柱状，所述导电介质为棱柱状，所述绝缘介质套于所述导电介质外部。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述绝缘介质的截面为矩形。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述导电介质为导电金属棒或导电金属粉。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述绝缘介质的材质为石英玻璃。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述绝缘介质的内壁的边长为5mm至7mm；所述绝缘介质的壁厚为1mm至3mm，导电介质的外壁边长为5mm至7mm。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，导电介质的外壁与绝缘介质的内壁紧密贴合。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述绝缘介质的长度为360mm至370mm。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种低温等离子体发生设备，包括：供电单元和多个如上述第一方面任一所述的排管；

所述排管为棱柱状结构，多个所述排管相互平行，每两个相邻的所述排管之间形成间隙，且形成所述间隙的两个排管侧壁相互平行；

所述排管分为高电位排管和低电位排管，每个所述排管周围分布与其电位不同的排管，所述供电单元的输出端分别与多个所述高电位排管的接线端连接，多个所述低电位排管的接线端接地。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，每两个相邻的所述排管之间的垂直距离相等。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，每两个相邻的所述排管之间的垂直距离为2mm至10mm。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：本实用新型实施例中，电源调制好的电流，输送至变压器的输入端，经变压器对电压进行调整后，电流经输出端子送至高电位排管，高电位排管与低电位排管之间导通，产生低温等离子体。由于使用的是方管，当高电位排管和低电位排管导通时，可以在他们之间形成更大空间的低温等离子体区，提高低温等离子体的产生量，从而可以提高对有机气体的处理效果。使用者可将多个排管并排设置，并且多个排管之间具有间隔，然后对多个排管施加电压。当气体从多个排管之间的间隔流通时，在低温等离子体作用下被分解、净化。

本实用新型实施例中，排管形式为方管(长方形、正方形等)，方管外层为绝缘介质、内层为导电介质，与套管式结构相比，本实用新型所用技术可以有效减小设备体积、降低设备成本；与圆管连排式结构相比，本实用新型所用方管可以有效提高低温等离子体的产生量，从而可以降低设备成本。因此，使用本实用新型所用方管电极及低温等离子体发生设备，可以有效提高利用低温等离子体处理废气的效率，并且降低低温等离子体处理有机废气的成本。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的排管结构示意图；

图2为横截面为正方形的排管的俯视图；

图3为横截面为长方形的排管的俯视图；

图4为低温等离子体发生设备的结构示意图。

图标：1-导电介质；2-绝缘介质；3-供电单元；3.1-电源；3.2-变压器；4-排管；4.1-高电位排管；4.2-低电位排管；5-间隙。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前对于套筒式低温等离子体发生设备，由于套管中流通面积有限，当需处理的气体流量较大时，需要布置很多组套筒，会造成设备尺寸非常庞大、笨重；而采用连排式低温等离子体发生设备，由于其放电位置为相邻两个圆管之间距离最短处，因此，连排式结构的放电形式为线状放电，当排管数量一定时，线状放电区域占总体积的比例很低，因此，所形成的低温等离子体浓度要低于套筒式介质阻挡放电，会导致其对废气处理能力的降低，进而，导致对废气的处理成本升高，基于此，本实用新型实施例提供的一种排管，可以增大相邻排管之间的相对面积，增大高电位排管和低电位排管之间形成的低温等离子体区，提高低温等离子体的产生量。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种排管进行详细介绍，如图1所示，本实用新型实施例中的排管包括：导电介质1和绝缘介质2。

所述绝缘介质2为无底棱柱状，所述导电介质1为棱柱状，所述绝缘介质2套于所述导电介质1外部。

在本实用新型实施例中，绝缘介质2的形状可以为直无底棱柱等，导电介质1的形状可以为直棱柱等，绝缘介质2和导电介质1的横截面可以为矩形等。

导电介质的材质为可以为多种，例如：铁、铜或者其他导电金属等；也可以是复合的金属或金属与非金属的复合体等，在实际应用中，所述导电介质为导电金属棒或导电金属粉，所述绝缘介质的材质为石英玻璃等，石英玻璃的绝缘性能好，便宜耐用，可以在提高排管的放电效果的同时进一步降低生产成本。

在本实用新型的又一实施例中，所述绝缘介质的截面为矩形，在实际应用中，绝缘介质的横截面可以如图2所示的为正方形，也可以为如图3所示的长方形，这样的设置可使得高电位排管与低电位排管之间放电均匀。

所述绝缘介质的内壁的边长为5mm至7mm；所述绝缘介质的壁厚为1mm至3mm，导电介质的外壁边长为5mm至7mm；所述绝缘介质的长度为360mm至370mm。

在本实用新型实施例中，将绝缘介质的内壁的边长设置为5mm至7mm；绝缘介质的壁厚设置为1mm至3mm；绝缘介质的长度设置为360mm至370mm；这样的设置可方便绝缘介质与外部支撑框架及紧固片之间的配合安装，提高排管的适用性。

将导电介质的外壁边长设置为5mm至7mm，使得导电介质与外部绝缘介质可以更好的进行配合，降低对导电介质的加工及安装要求，从而提高排管的适用性。

为了减少电能在不相关区域的损失，提高能量使用效率，导电介质的外壁与绝缘介质的内壁紧密贴合，相应的，在绝缘介质的横截面为正方形时，导电介质的横截面也可以为正方形，在绝缘介质的横截面为长方形时，导电介质的横截面也可以为长方形。

如图2和图3所示，在上述实施例的基础上，进一步地，通过对加工过程的控制，使得绝缘介质和导电介质的周正度较好(正方形或长方形)，即可实现将导电介质放入绝缘介质内部时，两者中心轴线较好的重合。导电介质的中心轴线与所述绝缘介质的中心轴线重合，可使得导电介质位于绝缘介质的中心处，可提高排管放电的均匀性，进而增强排管的放电效果。

如图4所示，在本实用新型的又一实施例中，还一种低温等离子体发生设备，低温等离子体设备包括：供电单元3和多个如前述任一实施例所述的排管4；

所述排管4为棱柱状结构，多个所述排管4相互平行，每两个相邻的所述排管4之间形成间隙5，且形成所述间隙5的两个排管侧壁相互平行；

所述排管分为高电位排管4.1和低电位排管4.2，每个所述排管周围分布与其电位不同的排管，所述供电单元3的输出端分别与多个所述高电位排管4.1的接线端连接，多个所述低电位排管4.2的接线端接地。

在本实用新型实施例中，供电单元3包括电源3.1和变压器3.2，电源3.1的输出端与变压器3.2的输入端连接，所述电源3.1向多个排管4提供电能；所述变压器3.2将电源3.1输入的电能转化成多个排管4所需的电源。

所述低温等离子体发生器中，多个排管可以按照图4中的排列方式排列，多个排管可以按照行列式排列，高电位排管和低电位排管交错设置，例如假设利用(第N行，第M列)的方式表示坐标，在图4中，在坐标为(1,1)的位置为低电位排管、坐标为(1,2)的位置为高电位排管、坐标为(1,3)的位置为低电位排管、坐标为(1,4)的位置为高电位排管、坐标为(1,5)的位置为低电位排管、坐标为(1,6)的位置为高电位排管……；

那么相应的，在坐标为(2,1)的位置为高电位排管、坐标为(2,2)的位置为低电位排管、坐标为(2,3)的位置为高电位排管、坐标为(2,4)的位置为低电位排管、坐标为(2,5)的位置为高电位排管、坐标为(2,6)的位置为低电位排管……；

在坐标为(3,1)的位置为低电位排管、坐标为(3,2)的位置为高电位排管、坐标为(3,3)的位置为低电位排管、坐标为(3,4)的位置为高电位排管、坐标为(3,5)的位置为低电位排管、坐标为(3,6)的位置为高电位排管……；

在坐标为(4,1)的位置为高电位排管、坐标为(4,2)的位置为低电位排管、坐标为(4,3)的位置为高电位排管、坐标为(4,4)的位置为低电位排管、坐标为(4,5)的位置为高电位排管、坐标为(4,6)的位置为低电位排管……；

在坐标为(5,1)的位置为低电位排管、坐标为(5,2)的位置为高电位排管、坐标为(5,3)的位置为低电位排管、坐标为(5,4)的位置为高电位排管、坐标为(5,5)的位置为低电位排管、坐标为(5,6)的位置为高电位排管……；

那么相应的，在坐标为(6,1)的位置为高电位排管、坐标为(6,2)的位置为低电位排管、坐标为(6,3)的位置为高电位排管、坐标为(6,4)的位置为低电位排管、坐标为(6,5)的位置为高电位排管、坐标为(6,6)的位置为低电位排管……。

由于每个排管的横截面均为正方形，所以排管为正四棱柱，按照图4方式排列后，排管的每个侧面在相邻排管的侧面上的正投影均与该侧面边四周便于重合，也就是说，在本实用新型实施例中，两个排管之间的相邻是指其中一个排管的侧面在另一个排管的侧面上的正投影与该另一个排管的侧面的四周边沿重合。

在图4中，高电位排管4.1与低电位排管4.2之间的间隙5为所需处理气体的流通通道。

由于多个排管相互平行，所以每两个相邻的排管之间的垂直距离即为排管之间的距离，每两个相邻的所述排管之间的垂直距离相等，这样将会形成均匀的低温等离子场，提高气体净化效果；而且等距离布置，有助于提高等离子体产量。

当将本实用新型实施例应用于不同环境时，使用者可将多个排管并排设置，每两个相邻的排管之间距离为2mm至10mm，然后对排管中的导电介质施加电压，电流自电源、经变压器升压后进入高电位排管，在高电位排管与低电位排管之间通过微放电形成电流通路，低电位排管连接接地线，从而形成完整的电流回路；当气体从多个高电位排管和低电位排管之间的间隔流通时，产生低温等离子体。

本实用新型实施例中，电源调制好的电流，输送至变压器的输入端，经变压器对电压进行调整后，电流经输出端子送至高电位排管，高电位排管与低电位排管之间导通，产生低温等离子体。由于使用的是方管，当高电位排管和低电位排管导通时，可以在他们之间形成更大空间的低温等离子体区，提高低温等离子体的产生量，从而可以提高对有机气体的处理效果。使用者可将多个排管并排设置，并且多个排管之间具有间隔，然后对多个排管施加电压。当气体从多个排管之间的间隔流通时，产生低温等离子体。

本实用新型实施例中，排管形式为方管(长方形、正方形等)，方管外层为绝缘介质、内层为导电介质，与套管式结构相比，本实用新型所用技术可以有效减小设备体积、降低设备成本；与圆管连排式结构相比，本实用新型所用方管可以有效提高低温等离子体的产生量，从而可以降低设备成本。因此，使用本实用新型所用方管电极及低温等离子体发生设备，可以有效提高利用低温等离子体处理废气的效率，并且降低低温等离子体处理有机废气的成本。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种排管，其特征在于，包括：导电介质和绝缘介质；

所述绝缘介质为无底棱柱状，所述导电介质为棱柱状，所述绝缘介质套于所述导电介质外部。

2.根据权利要求1所述的排管，其特征在于，所述绝缘介质的截面为矩形。

3.根据权利要求1所述的排管，其特征在于，所述导电介质为导电金属棒或导电金属粉。

4.根据权利要求1所述的排管，其特征在于，所述绝缘介质的材质为石英玻璃。

5.根据权利要求1所述的排管，其特征在于，所述绝缘介质的内壁的边长为5mm至7mm；所述绝缘介质的壁厚为1mm至3mm，导电介质的外壁边长为5mm至7mm。

6.根据权利要求5所述的排管，其特征在于，导电介质的外壁与绝缘介质的内壁紧密贴合。

7.根据权利要求1所述的排管，其特征在于，所述绝缘介质的长度为360mm至370mm。

8.一种低温等离子体发生设备，其特征在于，包括：供电单元和多个如权利要求1至7任一所述的排管；

所述排管为棱柱状结构，多个所述排管相互平行，每两个相邻的所述排管之间形成间隙，且形成所述间隙的两个排管侧壁相互平行；

所述排管分为高电位排管和低电位排管，每个所述排管周围分布与其电位不同的排管，所述供电单元的输出端分别与多个所述高电位排管的接线端连接，多个所述低电位排管的接线端接地。

9.根据权利要求8所述的低温等离子体发生设备，其特征在于，每两个相邻的所述排管之间的垂直距离相等。

10.根据权利要求9所述的低温等离子体发生设备，其特征在于，每两个相邻的所述排管之间的垂直距离为2mm至10mm。