CN209456077U - 一种外场增强臭氧发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及臭氧发生器技术领域，尤其涉及一种外场增强臭氧发生装置。包括设置在超声波发生器一侧的外壳、具有进气端口和出气端口的主体腔室、空心针电极、接地极及介质板，所述外壳为底部设置有底板的圆柱形空腔结构，所述主体腔室设置在外壳内且与之内壁贴合，主体腔室由绝缘材料制成的呈环状结构，所述主体腔室底部依次设置有介质板以及接地极，所述介质板与主体腔室之间存在间隙，此间隙为放电间隙，所述放电间隙处的外壳侧壁设置有出气孔；空心针电极作为放电极、进气孔，进入放电间隙，在放电间隙处存在磁场、超声波及紫外光，增强臭氧的产生效率和浓度。其中空心针电极和接地极。
Description
技术领域
本实用新型涉及臭氧发生器技术领域，尤其涉及一种外场增强臭氧发生装置。
背景技术
目前商用臭氧发生器主要采用介质阻挡放电形式，臭氧产率约为70g/kWh(空气源)和140g/kWh(氧气源)，远低于理论值1226g/kWh。其中介质阻挡放电是一种由绝缘介质插入放电空间的气体放电形式，贯穿两电极的放电通道被气隙中的绝缘介质阻挡，从而在通道中产生大面积、高能量高密度的等离子体。通常来说，具有较高等离子体产生效率的介质阻挡放电可提高实际应用中等离子体的物理化学反应效率。虽然实验室研究中可以通过一些手段提高实际应用中等离子体的物理化学反应效率，但这些方法主要针对实验室研究中面积较小的介质阻挡放电结构。因此，增加等离子体产生效率无疑具有更为广阔的应用前景。总之，如何有效的提高单位体积内等离子体产生效率及其臭氧浓度是实际应用必须解决的一个问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种外场增强臭氧发生装置。
为了实现本实用新型的目的,本实用新型采用的技术方案为：一种外场增强臭氧发生装置，包括设置在超声波发生器一侧的外壳、具有进气端口和出气端口的主体腔室、空心针电极、接地极及介质板，所述外壳为底部设置有底板的圆柱形空腔结构，所述主体腔室设置在外壳内且与之内壁贴合，主体腔室由绝缘材料制成的呈环状结构，所述主体腔室底部依次设置有介质板以及接地极，所述介质板与主体腔室之间存在间隙，此间隙为放电间隙，所述放电间隙处的外壳侧壁设置有出气孔；所述主体腔室内设置有与之同心的环状磁铁槽，所述磁铁槽内设置有永磁铁，主体腔室内壁设置有紫外灯光源；所述空心针电极从主体腔室上端的进气端口插入到主体腔室中心且不与介质板相接触；所述接地极通过导体与地面连接；在放电间隙处存在磁场、超声波、紫外线或其任意组合或单一作用下，增强臭氧的产生效率和浓度。
所述介质板与主体腔室之间设置有橡胶垫条，所述橡胶垫条呈圆环状，且橡胶垫条两自由端不接触且与出气孔产生空气通道。
所述空心针电极底部与介质板表面之间的距离小于4mm。
所述外壳内侧底部设置有环形的限位块，所述介质板和接地极均设置在限位块上。
所述外壳底部设置有贯穿孔，外部导体通过穿过所述贯穿孔与接地极连通。
本实用新型的有益效果在于：
环形永久磁铁在放电间隙处产生的轴向磁场，利用磁场通过改变带电粒子的加热机制和带电粒子输运特性而使其具有不同的动力学特性，从而达到增强臭氧发生的效果。
超声波发生器的开口与针电极之间的夹角为120°。应用至少基本上140dB的声压水平和至少基本上100W的能量的高强度和高功率超声波，将增强气相反应并从而显著增强臭氧产生的过程。
紫外线光源放置在放电间隙腔体的腔壁处，由于光源贯彻整个放电间隙主体部分，放电间隙的比表面积(腔体的光照面积与放电间隙体积的比，A/V)较大，大大加强了处理效果。
优化限定和改进根据是使用单一还是任意组合外场而定，本实用新型是基于在介质阻挡放电过程中引入外场(单一磁场、紫外线、超声波场或其任意组合)增强臭氧发生的方法。
附图说明
下面结合附图和实施案例对本实用新型做进一步的说明。
图1为本实用新型外场增强臭氧发生装置的剖视图；
图2为本实用新型装置的工作示意图；
图3为超声波发生装置的工作示意图；
图4为内部示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
参见图1-4。
本实用新型公开了一种外场增强臭氧发生装置，包括设置在超声波发生器一侧的外壳、具有进气端口和出气端口的主体腔室、空心针电极、接地极及介质板，所述外壳为底部设置有底板的圆柱形空腔结构，所述主体腔室设置在外壳内且与之内壁贴合，主体腔室由绝缘材料制成的呈环状结构，所述主体腔室底部依次设置有介质板以及接地极，所述介质板与主体腔室之间存在间隙，此间隙为放电间隙，所述放电间隙处的外壳侧壁设置有出气孔；所述主体腔室内设置有与之同心的环状磁铁槽，所述磁铁槽内设置有永磁铁，主体腔室内壁设置有紫外灯光源；所述空心针电极从主体腔室上端的进气端口插入到主体腔室中心且不与介质板相接触；所述接地极通过导体与地面连接；在放电间隙处存在磁场、超声波、紫外线或其任意组合或单一作用下，增强臭氧的产生效率和浓度。
环形永久磁铁在放电间隙处产生的轴向磁场，利用磁场通过改变带电粒子的加热机制和带电粒子输运特性而使其具有不同的动力学特性，从而达到增强臭氧发生的效果。
通过单一外场或其任意组合，主体腔室内自进气端口出来的气流完全置于由环形磁铁、紫外灯光源与超声波发生器产生的单一或任意组合的外场中，放电看起来像是从针电极朝向介质板的射流，并且沿着其表面扩散。
由于紫外灯的光源贯彻放电间隙主体部分，反应器的比表面积(放电间隙的光照面积与上述等离子体反应区域体积的比，A/V)较大。
通过至少一个超声高强度和高功率超声波发生装置产生具有预定量的声学能量的超声强度和高功率声学波，其中所述超声高强度和高功率声学波被引导朝向所述放电空间内。
所述介质板与主体腔室之间设置有橡胶垫条，所述橡胶垫条呈圆环状，且橡胶垫条两自由端不接触且与出气孔产生空气通道。
所述的外场增强臭氧发生，其可以是单一外场或其任意组合作用，相应的装置也根据不同的情况作出相应的调整。
所述空心针电极底部与介质板表面之间的距离小于4mm。
所述外壳内侧底部设置有环形的限位块，所述介质板和接地极均设置在限位块上。
所述外壳底部设置有贯穿孔，外部导体通过穿过所述贯穿孔与接地极连通。
超声波发生器的开口与针电极之间的夹角为120°。应用至少基本上140dB的声压水平和至少基本上100W的能量的高强度和高功率超声波，将增强气相反应并从而显著增强臭氧产生的过程。
紫外线光源放置在放电间隙腔体的腔壁处，由于光源贯彻整个放电间隙主体部分，放电间隙的比表面积(腔体的光照面积与放电间隙体积的比，A/V)较大，大大加强了处理效果。
优化限定和改进根据是使用单一还是任意组合外场而定，本实用新型是基于在介质阻挡放电过程中引入外场(单一磁场、紫外线、超声波场或其任意组合)增强臭氧发生的方法。
具体的工作原理：当同时应用磁场、紫外线和超声波场时，此时的臭氧发生过程为，氧气通过针电极经过磁场区域进入放电间隙，等离子体在磁场的影响下受到洛伦兹力作用，其路径由未加磁场时的直线变为曲线，增加了电子在放电间隙的行程。同时增加了电离度，使得电子能够与更多的气体分子再次碰撞电离或激发产生更多的电子和活性物种，而增加等离子体的化学活性。电离度的增加使得在相同的工作电流情况下，工作电压更低，放电功率更小；电离度的增加和放电空间的增大使得臭氧发生器在较小的工作电流和工作气体流量条件下，能够获得较大体积的等离子体射流。同时紫外线照射和超声波发生器产生的高强度和高功率声学波中的声学声学能量部分被氧离子吸收，有效的增强氧离子的气相反应。当应用单一或任意组合外场时，上述的反应过程根据具体情况相应调整。
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，以下结合附图及实施例，对本实用新型技术方案进行进一步详细说明。
参照图1，一种新型外场增强臭氧发生装置，包括用于介质阻挡放电的主体腔室1，超声波发生装置及紫外灯光源3；接高压端及进气口的针电极4接在主体腔室1，位于放电间隙处的介质板5、垫圈6及接地极7，出气端口8位于主体腔室两侧，永久磁铁9嵌于主体腔室1中。本实用新型装置的工作示意图见于图2。超声波发生装置的工作示意图见于图3。
图2为本实用新型的外场增强臭氧发生装置的工作示意图。包括流量显示仪、质量流量控制器、电压探头、电流探头、高压高频交流电源、电容、数字示波器、臭氧浓度分析仪。其中质量流量控制器使得气源按既定的流量通入臭氧发生装置，高频高压交流电源提供放电电压，通过电压、电流探头及数字示波器检测电路中的放电情况。通过臭氧浓度分析仪得到外场增强臭氧发生装置产生的臭氧情况。
图3为超声波发生装置的工作示意图。图示了超声波发生装置所产生的超声被施加到放电间隙处。
电源为纳秒级脉宽的高压脉冲电压，电源高压输出端接在针电极4上，针电极4同时接橡胶管通氧气。接地端是连接在平板电极7上，平板电极7与介质板5紧密连接，介质板5与主体腔室1之间通过中空的橡胶垫圈形成一个圆形的密封放电空间，橡胶垫圈6处设有出气孔，进气孔、放电间隙和出气孔想通。
工作时，一定流量的氧气首先通过针电极4进入放电间隙，当加在针电极4与接地极7两端的电压足够高时，流经两电极之间的氧气被击穿，发生放电现象，形成含有大量电子和正负离子的等离子体气流。等离子体在永久磁铁9产生的洛伦兹力的作用下，将更均匀的分布于放电间隙处。同时在紫外线照射和超声波的作用下，等离子体的气相反应将得到增强，从而有效地增加了单位体积内臭氧的产生效率。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种外场增强臭氧发生装置，其特征在于：包括设置在超声波发生器一侧的外壳(2)、具有进气端口和出气端口的主体腔室(1)、空心针电极(4)、接地极(7)及介质板(5)，所述外壳(2)为底部设置有底板的圆柱形空腔结构，所述主体腔室(1)设置在外壳(2)内且与之内壁贴合，主体腔室(1)由绝缘材料制成的呈环状结构，所述主体腔室(1)底部依次设置有介质板(5)以及接地极(7)，所述介质板(5)与主体腔室(1)之间存在间隙，此间隙为放电间隙，所述放电间隙处的外壳侧壁设置有出气孔8；所述主体腔室(1)内设置有与之同心的环状磁铁槽，所述磁铁槽内设置有永磁铁(9)，所述永磁铁(9)为轴向磁化的环形永久磁铁，磁铁沿其轴垂直磁化，磁场方向与放电区域的电流反向，主体腔室(1)内壁设置有紫外灯光源(3)；所述空心针电极(4)从主体腔室(1)上端的进气端口插入到主体腔室(1)中心且不与介质板(5)相接触；所述接地极(7)通过导体与地面连接；在放电间隙处存在磁场、超声波、紫外线或其任意组合或单一作用下，增强臭氧的产生效率和浓度。
2.根据权利要求1所述的一种外场增强臭氧发生装置，其特征在于：所述介质板(5)与主体腔室(1)之间设置有橡胶垫条(6)，所述橡胶垫条(6)呈圆环状，且橡胶垫条(6)两自由端不接触且与出气孔8产生空气通道。
3.根据权利要求1所述的一种外场增强臭氧发生装置，其特征在于：所述空心针电极(4)底部与介质板(5)表面之间的距离小于4mm。
4.根据权利要求1所述的一种外场增强臭氧发生装置，其特征在于：所述外壳(2)内侧底部设置有环形的限位块(201)，所述介质板(5)和接地极(7)均设置在限位块(201)上。
5.根据权利要求1所述的一种外场增强臭氧发生装置，其特征在于：所述外壳(2)底部设置有贯穿孔(202)，外部导体通过穿过所述贯穿孔(202)与接地极(7)连通。
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