CN208337987U - 一种多点式等离子发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多点式等离子发生器，包括变频器、变压器和离子喷射装置，变频器连接变压器，变压器还连接离子喷射装置，离子喷射装置包括一组接地的等离子金属外壳、电子元件、电子元件承载板、绝缘灌封胶水、螺丝、电极、陶瓷、弹簧、上板和下板，等离子金属外壳、上板和下板组成壳体，下板上设有陶瓷，陶瓷的上方与电极相连接，本实用新型的发生器通过电阻或电容，实现了在高频高压电上并联2组及以上数目的电极(具体数量和变频器变压器功率，参考欧姆定律定义)。可以使等离子体由“单点变多点”，使等离子区域辐射面积由1厘米提升至无限大。

Description

一种多点式等离子发生器

技术领域

本实用新型涉及一种等离子发生器，具体是一种多点式等离子发生器。

背景技术

两条平行高压线之间，当电压足够高，距离足够近时，高压电就会击穿空气，气体就会被电离成为物质的第四态，即为等离子态(体)。等离子体具有可导电性，一旦等离子体形成，等离子区域就类似于短路状态，平行高压线其他的地方则无法形成第二组等离子体。

现有的等离子发生器利用上述原理进行短路放电，再通过高压气体将等离子体吹出，只能实现单点等离子体，辐射宽度1厘米左右，需要大辐射宽度时，则需要通过马达驱动，实用性不强。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多点式等离子发生器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多点式等离子发生器，包括变频器、变压器和离子喷射装置，变频器连接变压器，变压器还连接离子喷射装置，离子喷射装置包括一组接地的等离子金属外壳、电子元件、电子元件承载板、绝缘填充胶、螺丝、电极、陶瓷、弹簧、上板和下板，等离子金属外壳、上板和下板组成壳体，下板上设有陶瓷，陶瓷的上方与电极相连接，电极的上方连接弹簧，电极的上方连接螺丝，螺丝的上方与电子元件相连接，电子元件的上部设有高压线，高压线的上方设有电子元件承载板。

作为本实用新型的进一步技术方案：电子元件为电阻或电容。

作为本实用新型的进一步技术方案：电子元件承载板与高压线、电子元件之间的缝隙使用绝缘填充胶填充。

作为本实用新型的进一步技术方案：电子元件包括从上到下依次连接的导线、平行板和螺母，螺母的下端与螺丝相连接，导线与高频高压交流电的火线相连接。

作为本实用新型的进一步技术方案：陶瓷的中心位置上半部分设有圆形的通孔，陶瓷的中心位置下半部分设有底部通孔，通孔和底部通孔的连接处还设有缺口，电极的一端安装在通孔内部。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述等离子金属外壳、上板和下板均由导电性好的材料加工而成.

作为本实用新型的进一步技术方案：所述的弹簧使用导电性金属制作而成。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述的螺丝采用不锈钢加工而成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的发生器通过电阻或电容，实现了在高频高压电上并联2组及以上数目的电极(具体数量和变频器变压器功率，参考欧姆定律定义)。可以使等离子体由“单点变多点”，使等离子区域辐射面积由1厘米提升至无限大。

附图说明

图1为变频器、变压器、电阻(电容)、电极连接示意图；

图2为等离子射出装置结构图；

图3为电子元件结构示意图；

图4为陶瓷结构示意图；

图5为电子元件、螺丝、弹簧、电极、陶瓷结构示意图；

图6为单点等离子结构示意图；

图7为多点等离子结构示意图；

图8为总体结构剖面图；

图9为陶瓷结构的剖面图；

图10为陶瓷结构透视图；

图11为电子元件、螺丝、弹簧、电极、陶瓷结构剖面图；

图12为单点等离子结构封装示意图。

图13为多点等离子结构封装示意图；

图14为总体结构侧视图；

图15为总体结构俯视图。

图中：1-变频器、2-变压器、3-上板、4-外壳、5-电子元件承载板、6-高压线、7-下板、8-电子元件、9-螺丝、10-弹簧、11-陶瓷、12-气体导入孔、13-气体导入腔、14-气体分散腔、15-气体导通孔、16-通孔、17-缺口、18-底部通孔、19-导线、20-平行板、21- 螺母、22-电极、23-绝缘填充胶、24-高压绝缘皮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。

请参阅图1-15，一种多点式等离子发生器，包括一台变频器1，一台变压器2，一台多点式等离子喷射装置。

变频器，将220V/380V、50/60Hz的交流电，升频至220V/380V、10KHz-500KHz之间的高频低压交流电，功率可根据单点等离子的功率和等离子的数量进行选配。

变压器，将升频后的高频低压交流电，升压至10KV-15KV，使其变成高频高压交流电。

等离子喷射装置，包括一组接地的等离子金属外壳4，电子元件8，电子元件承载板5，绝缘灌封胶23，螺丝9，电极22，陶瓷11，弹簧10，上板3，下板7等。

等离子喷射装置，将高频高压交流电，通过电阻或电容，分流至各个电极，然后电极与下板，发生间隙放电产生等离子体，然后由高压气体吹出。每个电极和下板之间放电产生等离子体，并联2组及以上的电阻或电容，从而实现多点式等离子体。

所述等离子金属外壳4和上板3、下板7、电子元件承载板5组成的气体导入区13、气体分散区14、散热导通孔15等。

高压电容，在10KHz-500KHz交变频率下，电容抗在0.1兆欧-10兆欧之间，耐压值＞20KV；高压电阻，阻值在0.1兆欧-2兆欧之间，耐压值＞20KV。高压电容和高压电阻在每套等离子喷射装置中只选其一。

外壳和上板、下板，全部是导电性好的材料加工而成。

电阻(电容)承载板，采用绝缘材料加工而成。

电极，由导电性好的金属加工而成。

陶瓷，包括用绝缘性好的陶瓷材料加工而成；顶部设通孔16，将电极置于其中；中底部设缺口17，可使气体流出；底部设直径1mm-2mm，长度3mm的底部通孔18，3mm长度的通孔作为放电间隙及放电区域。

弹簧，由金属制作而成，并能起到导电的效果。

螺丝，采用不锈钢加工而成。

“高频高压交流电通过高压电阻，分流至各个电极”，其实现方式如下。

参考：功率公式P＝U²/R

定义：单点等离子功率为200W(参考公式，依据等离子需求的强度进行定义)

高频高压电的电压为13KV(参考公式，依据等离子需求的强度进行定义)

得出：单个电阻的阻值

R＝U²/P

＝13000×13000÷200

＝845000(Ω)

≈0.85兆欧(MΩ)

将若干个阻值0.85兆欧的电阻，如图1所示和电极串联，然后并联在电路中，启动高频高压电源，整个电路属于断路状态，断路处是电极和下板之间的3mm空气(或其他气体)，13KV的高频高压电会直接击穿3mm的空气，形成等离子体，进而此区域变成导体，整个电路处于通路放电状态。

由于电阻的作用，单点位等离子体经过的电流为：

I＝U/R

＝13000/845000

＝0.0154(A)

电阻阻碍了高频高压交流电中多余的电流流过，使多余电流通过其他并联的电阻传到电极，通过电极和下板之间放电形成等离子体，至此高压电阻完成“通过高压电阻，分流至电极”。

用电阻分流的优点在于电阻的电抗随频率变化小，可以忽略不计，在设计初期通过计算，单点位等离子体所需的电流选择电阻的阻值。在使用中，可以根据实际状况通过调整电压控制等离子体的功率及强弱。

缺点是设计后的等离子体，功率只能通过电压调整，切调整范围较小，只有10KV-15KV 之间，超过15KV对电阻的耐压强度要求较高，对整个等离子体的结构耐压强度要求也较高

“高频高压交流电通过高压电容，分流至各个电极”，其实现方式如下。

参考：功率公式P＝U²/R；容抗公式Xc＝1÷(2πfC)；纯电容电路中容抗Xc＝R；

f代表交流电的频率，单位Hz；C电表电容的，单位F；

定义：单点等离子功率为200W；

高频高压电的电压为13KV，频率为10KHz；

得出：单个电容的容抗；

Xc＝R＝U²/P

＝13000×13000÷200

＝845000(Ω)

≈0.85兆欧(MΩ)

得出：单个电容的电容值

C＝1÷(2πfXc)

＝1÷(2×3.14×10000×845000)

＝0.000000000003769(F)

≈4pF(1F＝1.00E+12pF)

将若干个电阻值4pF的高压电容，如图1所示并联在电路中，启动高频高压电源，整个电路属于断路状态，断路处是电极和下板之间的3mm空气(或其他气体)，13KV的高频高压电会直接击穿3mm的空气，形成等离子体，进而此区域变成导体，整个电路处于通路放电状态。

由于电容的作用，单点位等离子体的电流为：

I＝U/R

＝13000/845000

＝0.0154(A)

电容阻碍了电源中多余的电流流过，使其他多余电流通过其他并联的电容形成等离子体，至此高压电容完成“通过高压电容，分流至电极”。

用高压电容分流的优点在于电容的电容抗随频率变化大，参考容抗公式Xc＝1÷(2π fC)，在设计初期通过计算单点等离子体所需的电流选择电容的电容值。在使用中，可以根据实际状况通过调整高频高压交流电的频率，控制等离子体的强弱；同时也可以通过调整电压控制等离子体的强弱。

缺点是电容的电容抗随频率的变化成反比，在使用中必须参考设计时采用的电容值，设定频率上限，否则会出现单个等离子功率过高，致使整个等离子体功率超过变频器负荷，导致变频器或变压器损坏。

高压电容及高压电阻，在多点式等离子发生器中，只能任选其一。

本实用新型的工作原理是：多点等离子体的生成方式：

参考图1、图3、图5和图6，将一个电子元件通过螺丝、弹簧与电极串联；电极和下板之间被陶瓷隔开，形成3mm的间隙；将高频高压交流电的火线接在导线19上，将下板接通地线。

由于电极和下板之间3mm的间隙，两者之间的电阻无限大。

根据：R总＝R电子元件+R间隙U总＝U电子元件+U间隙

定义：U总为13KV

得出：U间隙在电路中的电压值，略低于供电电压10KV。

此时10KV的电压击穿3mm的间隙，电离间隙中的空气，产生等离子体，通过高压气体吹出下板外部，产生单点等离子体。

参考图1的方式连接多组电子元件，并通过陶瓷与下板产生3mm的间隙。

计算单点等离子体所需的功率和需求的个数，定义变频器的电流。使变频器中多余的电流，分流至其他电子元件，形成本实用新型所述多点式等离子体。

多点等立体的射出方式：

参考图8，将高压气体(大于等于0.3MPa)通过气体导入孔12，充入气体导入腔，高压气体再通过气体导通孔15进入气体分散区14。

此时气体分散区的气压，等于本装置的充入气压0.3MPa。参考图8、图5、图11，0.3MPa 的气压，通过陶瓷与电极之间的缝隙23，到达缺口17处，然后再把间隙放电产生的等离子射出，至此气体完成等离子的射出工作。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种多点式等离子发生器，包括变频器(1)、变压器(2)和离子喷射装置，其特征在于，变频器(1)连接变压器(2)，变压器(2)还连接离子喷射装置，离子喷射装置包括一组接地的等离子金属外壳(4)、电子元件(8)、电子元件承载板(5)、绝缘填充胶(23)、螺丝(9)、电极(22)、陶瓷(11)、弹簧(10)、上板(3)和下板(7)，等离子金属外壳(4)、上板(3)和下板(7)组成壳体，下板(7)上设有陶瓷(11)，陶瓷(11)的上方与电极(22)相连接，电极(22)的上方连接弹簧(10)，电极(22)的上方连接螺丝(9)，螺丝(9)的上方与电子元件(8)相连接，电子元件(8)的上部设有高压线(6)，高压线(6)的上方设有电子元件承载板(5)。

2.根据权利要求1所述的一种多点式等离子发生器，其特征在于，所述电子元件(8)为电阻或电容。

3.根据权利要求1所述的一种多点式等离子发生器，其特征在于，所述电子元件承载板(5)与高压线(6)、电子元件(8)之间的缝隙使用绝缘填充胶(23)填充。

4.根据权利要求1所述的一种多点式等离子发生器，其特征在于，所述电子元件(8)包括从上到下依次连接的导线(19)、平行板(20)和螺母(21)，螺母(21)的下端与螺丝(9)相连接，导线(19)与高频高压交流电的火线相连接。

5.根据权利要求1所述的一种多点式等离子发生器，其特征在于，所述陶瓷(11)的中心位置上半部分设有圆形的通孔(16)，陶瓷(11)的中心位置下半部分设有底部通孔(18)，通孔(16)和底部通孔(18)的连接处还设有缺口(17)，电极(22)的一端安装在通孔(16)内部。

6.根据权利要求1所述的一种多点式等离子发生器，其特征在于，所述等离子金属外壳(4)、上板(3)和下板(7)均由导电材料加工而成。

7.根据权利要求1所述的一种多点式等离子发生器，其特征在于，所述的螺丝(9)采用不锈钢加工而成。