CN220559201U - 一种便捷式等离子体改性反应装置及反应系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及材料改性装置领域，特别是一种便捷式等离子体改性反应装置及反应系统，该反应装置包括正电极和负电极，正电极和负电极上均连接有外接电缆，用于连接外接电源的正负极，正电极与负电极之间设置有介质板；该反应装置还包括反应主体和送料机构，反应主体内贯通开设有空腔，送料机构包括用于承载样品的载料板，载料板移入空腔内并位于正电极和负电极之间时，载料面与正电极、负电极之间均至少具有一块介质板，设置送料机构，送料机构上设置载料板便于承载待测样品，并且送料机构便于将待测样品送入空腔并移动至正电极和负电极之间，不需要再移动分离沉重的电极来取放料，方便快捷，样品取放简单。

Description

一种便捷式等离子体改性反应装置及反应系统

技术领域

本申请涉及材料改性装置领域，尤其是涉及一种便捷式等离子体改性反应装置及反应系统。

背景技术

等离子体是一种高能的多种粒子集合体，等离子技术常用于材料表面的改性，能够作用于材料表面几纳米至几百纳米的深度，用来改变材料表面的物理和化学特性。

现有的等离子改性反应装置一般由上、下电极板和上、下介质板组成，上、下电极分别固定在上、下介质板上，通过上、下介质板扣合形成容纳待测样品的空间，再对上、下电极通电实现待测样品的等离子体改性反应，常用的介质板材料一般有氧化铝陶瓷、硅酸盐玻璃等，如石英玻璃是最常用的介质板材料之一。

在操作过程中，需要将上、下电极进行分离，而电极较为沉重不便于移动，从而造成样品的取放困难。

实用新型内容

为了解决分离电极不便造成样品取放困难的问题，本申请提供一种便捷式等离子体改性反应装置及反应系统，通过设置送料机构将待测样品送入到正负电极之间，方便检测人员取放待测样品，操作简单便捷。

本申请提供的一种便捷式等离子体改性反应装置采用如下的技术方案：

一种便捷式等离子体改性反应装置，包括正电极和负电极，正电极和负电极上均连接有外接电缆，用于连接外接电源的正负极，正电极与负电极之间设置有介质板；该反应装置还包括用于固定安装正电极和负电极的反应主体，反应主体内贯通开设有空腔，反应主体上固定连接有连通空腔的进气管和出气管；该反应装置还包括能够将待测样品送入或移出空腔的送料机构，送料机构包括用于承载样品的载料板，载料板具有载料面，载料板移入空腔内并位于正电极和负电极之间时，载料面与正电极、负电极之间均至少具有一块介质板。

通过采用上述技术方案，设置反应主体固定安装正电极和负电极，使正电极和负电极的位置固定，另外还设置送料机构，送料机构上设置载料板承载待测样品，送料机构便于将待测样品送入空腔并移动至正电极和负电极之间，不需要再移动分离沉重的电极来取放料，方便快捷，样品取放简单。

进一步可优选的，载料板相对的两侧端固定设有密封板，在载料板移入空腔内后，密封板封闭空腔两侧开口。

通过采用上述技术方案，在改性反应过程中，需要通过进气管向空腔内送入气体，再从出气管送出气体，为保障气体流动的稳定性，载料板上设置密封板，在载料板将待测样品送入空腔内并位于正负电极之间后，及待测样品到位后密封板刚好将空腔的两侧开口密封住，使空腔形成密封空间，从而使进入空腔的气体能够保持进气管进气和出气管出气的稳定流动。

进一步可优选的，正电极与负电极位于垂直载料面方向上。

通过采用上述技术方案，待测样品平铺在载料板的载料面上，将正电极与负电极设置在垂直载料面方向上，使正负电极能够以较大面积正对待测样品，来保障改性反应效果。

进一步可优选的，沿垂直载料面方向上，介质板截面覆盖正电极、负电极。

通过采用上述技术方案，介质板截面覆盖正负电极，使正负电极通电进行改性反应时，保证电极与样品之间具有介质，可以防止正负电极之间的放电空间形成局部火花或弧光放电。

进一步可优选的，载料面与正电极、负电极之间的介质厚度相同。

通过采用上述技术方案，载料面与正电极、负电极之间的介质厚度相同，相当于使待测样品与正电极、负电极之间的介质厚度相同，从而使待测样品的改性反应更加均匀。

进一步可优选的，密封板远离载料板一端固定设有把手。

通过采用上述技术方案，设置把手便于抽拉载料板，从而方便取放样品。

进一步可优选的，空腔中穿设有输送带，输送带上沿输送方向固定安装有若干组送料机构，输送带与正电极、负电极错开设置。

通过采用上述技术方案，设置输送带来将送料机构送入或移出空腔，实现自动输送和连续性输送，可实现流水线式改性反应，提高效率，而将输送带与正负电极错开设置，避免输送带的物理性质和化学性质等也发生改性。

本申请还提供一种等离子体改性反应系统采用如下技术方案：

一种等离子体改性反应系统，包括控制柜、气泵及如上所述的反应装置，控制柜内置电源，且反应装置中的两条外接电缆分别与内置电源正负极连接，反应装置中的进气管与气泵的出气口连通。

通过采用上述技术方案，设置带有内置电源的控制柜给正负电极通电，还设置气泵用于给空腔泵入气体，方便检测人员操作，提高人机交互程度。

进一步可优选的，控制柜中设有与内置电源电性连接的定时装置，用于控制内置电源启停。

通过采用上述技术方案，一般改性反应时间短，检测人员需要频繁开关电源，设置定时装置自动启停内置电源，提高自动化程度，配合输送带输送，进一步实现流水线式改性反应。

进一步可优选的，该系统还包括气体分配器，气泵连通于进气管与气体分配器之间。

通过采用上述技术方案，设置气体分配器连接气泵，根据样品种类等分配合理的泵入空腔中的气体含量，如氧气、氮气等含量，适用更多样品的改性反应。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在本申请中，设置送料机构，送料机构上设置载料板便于承载待测样品，并且送料机构便于将待测样品送入空腔并移动至正电极和负电极之间，不需要再移动分离沉重的电极来取放料，方便快捷，样品取放简单；

2.在本申请进一步设置中，介质板截面覆盖正负电极，使正负电极通电进行改性反应时，保证电极与样品之间具有介质，可以防止正负电极之间的放电空间形成局部火花或弧光放电，并且载料面与正电极、负电极之间的介质厚度相同，相当于使待测样品与正电极、负电极之间的介质厚度相同，从而使待测样品的改性反应更加均匀；

3.在本申请进一步设置中，改性反应系统中设置定时装置和气体分配器，提高系统的自动化程度和适用范围。

附图说明

图1是一种便捷式等离子体改性反应装置的立体结构示意图；

图2是图1的爆炸示意图；

图3是图1的俯视示意图；

图4是图1的左视剖面示意图；

图5是实施例二的结构示意图；

图6是图4的实施例三的剖面示意图；

图7是图4的实施例四的剖面示意图；

图8是反应系统的结构示意图。

附图标记说明：1、反应装置；11、反应主体；111、空腔；12、正电极；13、负电极；14、外接电缆；15、介质板；16、进气管；17、出气管；18、送料机构；181、载料板；182、密封板；183、把手；184、载料面；19、输送带；2、控制柜；21、定时装置；3、气泵；4、气体分配器。

具体实施方式

以下结合附图1-附图8对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种便捷式等离子体改性反应装置，具体公开如下实施例：

实施例一

结合附图1、附图2所示，该反应装置1包括反应主体11、正电极12、负电极13、外接电缆14、介质板15、进气管16、出气管17以及送料机构18。本实施例中，介质板15设置在正电极12和负电极13之间，正电极12、负电极13固定安装在反应主体11上且正电极12和负电极13上均连接有外接电缆14，通过外接电缆14能够与外接电源的正负极连接；反应主体11内贯通开设有空腔111，进气管16和出气管17均固定安装在反应主体11上并与空腔111连通，送料机构18能够将待测样品送入或移出空腔111。

对于送料机构18，包括用于承载待测样品的载料板181，载料板181上具有载料面184用于铺设放置待测样品，待测样品一般可为粉末、颗粒、纤维或片材样品。在载料板181移入空腔111内并位于正电极12和负电极13之间时，载料面184与正电极12、负电极13之间均至少具有一块介质板15，即，使待测样品与正电极12、负电极13之间至少具有一块介质板15，本实施例中介质板15采用石英玻璃，介质板15的插入可以防止正电极12与负电极13之间的放电空间形成局部火花或弧光放电，在正电极12和负电极13上的交流电压足够高时，电极之间的气体在标准大气压下也会被击穿，形成均匀稳定的放电，从而来实现对位于电极之间的待测样品改性。

具体地，反应主体11呈板状，空腔111沿左右方向贯穿反应主体11设置，在空腔111的顶壁和底壁上均内嵌设置介质板15，正电极12固定在上方介质板15的顶部，负电极13固定在下方介质板15的底部，使电极裸露在外面方便连接外接电缆14。

送料机构18中的载料板181承载待测样品并移入到空腔111内后，待测样品与正电极12、负电极13之间均具有一块介质板15，待测样品均匀铺设在载料面184上，载料面184呈水平状态，即正电极12与负电极13位于垂直载料面184的方向上，使正电极12与负电极13在放电过程中能够使待测样品反应均匀。

在另一种实施例中，如载料面184呈水平状态移入到空腔111中，此时正电极12和负电极13安装在反应主体11两侧边，相应的介质板15内嵌在空腔111的侧壁上，即，正电极12、负电极13位于平行载料面184的方向上，此时位于中间的待测样品改性反应与位于边缘的待测样品改性反应差别较大，不利于样品均匀反应。

在进一步设置中，结合附图3、附图4所示，沿垂直载料面184方向上，介质板15截面覆盖正电极12、负电极13，使得正电极12与负电极13之间的放电空间均需具有介质板15的介入。另外，待测样品铺设的截面也不应大于正电极12和负电极13的截面，使得所有样品均能被改性反应处理。

载料面184与正电极12、负电极13之间的介质厚度相同，使得待测样品的改性反应更趋于均匀，而在实际操作中，载料板181实际上也插入到正电极12与负电极13之间的放电空间中，并且载料板181也具有一定厚度，会影响改性效果。

因此，在本实施例实际设置中，下侧的介质板15厚度需小于上侧的介质板15，而载料板181则采用与介质板15相同的石英玻璃材料，即将载料板181也作为介质板15插入到空腔111中。因此，在本实施例中，载料板181的厚度加上下侧的介质板15的厚度等于上侧的介质板15的厚度。

另外，在反应过程中，需向空腔111内通入气体，通过放电将气体电离呈低温等离子体，从而来实现待测样品的表面改性。气体从进气管16进入，从出气管17流出，为保持气体流动的稳定性，在载料板181相对的两侧端固定设置密封板182，在载料板181移入空腔111内后，密封板182封闭空腔111两侧开口。

具体地，在载料板181左右两侧端均固定设置密封板182，密封板182与载料板181可一体成型生产，也可通过可拆卸固定方式，如螺栓等进行连接，方便拆装更换。例如，不同规格的反应主体11上开设的空腔111厚度不同，使得正电极12、负电极13之间的间距不同，此时原装的密封板182可能达不到密封空腔111开口的效果，这时就能安装上相应规格的密封板182来达到密封功能，而一体成型的密封板182与载料板181则需要同时更换载料板181，操作繁琐。

另外，通过调整不同规格的反应主体11以适用不同的改性反应需求，是通过改变正电极12、与负电极13之间的间距来实现的，间距越大，放电空间越大，在另一种情况中，还可改变正电极12与负电极13的放电面积，即改变正电极12、负电极13的面积，也可改变放电空间的大小，正电极12、负电极13的面积越大，放电空间越大，从而适用范围更广，单次改性反应的待测样品量越多，当然，所消耗的电能也越多，因此需要根据实际需求来选择合适规格的反应主体11、正电极12及负电极13。

为进一步方便取放样品，密封板182远离载料板181一端固定设有把手183，方便检测人员抽拉载料板181进行取放料。

实施例二

结合附图5，与实施例一的区别在于：空腔111中穿设有输送带19，输送带19上沿输送方向固定安装有若干组送料机构18，输送带19与正电极12、负电极13错开设置。

具体地，输送带19平行设置有两条并沿左右方向穿设在空腔111中，输送带19与正电极12、负电极13错开设置，避免输送带19位于放电空间中。送料机构18中的载料板181固定在两条输送带19上，密封板182则固定在载料板181上，输送带19可通过外部电机（未图示）进行驱动。

本实施例中，输送带19将待测样品从空腔111左侧开口送入，从空腔111右侧开口送出，不需要检测人员手动抽拉送料机构18，实现自动化流水线式改性反应生产，提高生产效率。

实施例三

结合附图6，与实施例一的区别在于：在空腔111底壁上不设置介质板15，将负电极13直接内嵌至空腔111底壁上，载料板181直接作为待测样品与负电极13之间的介质板15，此时载料板181与空腔111上侧壁上的介质板15厚度相同。

实施例四

结合附图7，与实施例一的区别在于：反应主体11整体为石英玻璃介质材料制成，在反应主体11掏出空腔111时所掏出的材料即可用于制成载料板181，此时反应主体11上侧壁实体部分即作为待测样品与正电极12之间的介质板15，反应主体11下侧壁实体部分与载料板181作为待测样品与负电极13之间的介质板15，此时反应主体11上侧壁实体部分的厚度等于反应主体11下侧壁实体部分与载料板181的厚度之和。

在上述所有实施例中，正电极12与负电极13的位置可进行调换。

本申请还公开一种等离子体改性反应系统，结合附图8所示，包括控制柜2、气泵3以及如实施例二中的反应装置1，反应装置1也可采用其他实施例的设置，本实施例中以实施例二中的反应装置1进行说明。控制柜2内置电源，反应装置1中的两条外界电缆分别与内置电源的正负极连接，反应装置1中的进气管16与气泵3的出气口连通。

当送料机构18将待测样品送入到空腔111中并将空腔111密封后，通过气泵3将气体通入到空腔111中，再通过控制柜2启动电源，对正电极12和负电极13通入交流电，从而对待测样品进行反应处理。

处理完后，通过输送带19将处理后的样品送出空腔111，并将下一批待测样品送入空腔111，重复上述改性处理操作。

进一步设置中，控制柜2中设有与内置电源电性连接的定时装置21，用于控制内置电源启停，不需要检测人员手动开关。具体地，改性处理的时间短，定时装置21一般预设时间在30s以内。当送料机构18将待测样品送入到空腔111内并进行通气后，定时装置21控制内置电源启动，在处理30s后，定时装置21控制内置电源停止，此时输送带19将处理后的样品送出。

综上，通过定时装置21与输送带19的配合即可实现自动化流水线式改性处理生产。

另外，还包括气体分配器4，气泵3连通于气体分配器4与进气管16之间。在不同的样品改性需求中，所需通入的气体也会不同，一般通入的气体为氧气、氮气或空气。通过气体分配器4连接气泵3来调整所通入的气体种类，或者气体比例。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便捷式等离子体改性反应装置，包括正电极（12）和负电极（13），所述正电极（12）和所述负电极（13）上均连接有外接电缆（14），用于连接外接电源的正负极，所述正电极（12）与所述负电极（13）之间设置有介质板（15），其特征在于，该反应装置（1）还包括用于固定安装所述正电极（12）和所述负电极（13）的反应主体（11），所述反应主体（11）内贯通开设有空腔（111），所述反应主体（11）上固定连接有连通所述空腔（111）的进气管（16）和出气管（17）；该反应装置还包括能够将待测样品送入或移出所述空腔（111）的送料机构（18），所述送料机构（18）包括用于承载样品的载料板（181），所述载料板（181）具有载料面（184），所述载料板（181）移入所述空腔（111）内并位于所述正电极（12）和所述负电极（13）之间时，所述载料面（184）与所述正电极（12）、所述负电极（13）之间均至少具有一块所述介质板（15）。

2.根据权利要求1所述的便捷式等离子体改性反应装置，其特征在于，所述载料板（181）相对的两侧端固定设有密封板（182），在所述载料板（181）移入所述空腔（111）内后，所述密封板（182）封闭所述空腔（111）两侧开口。

3.根据权利要求1所述的便捷式等离子体改性反应装置，其特征在于，所述正电极（12）与所述负电极（13）位于垂直所述载料面（184）方向上。

4.根据权利要求3所述的便捷式等离子体改性反应装置，其特征在于，沿垂直所述载料面（184）方向上，所述介质板（15）截面覆盖所述正电极（12）、所述负电极（13）。

5.根据权利要求1所述的便捷式等离子体改性反应装置，其特征在于，所述载料面（184）与所述正电极（12）、所述负电极（13）之间的介质厚度相同。

6.根据权利要求2所述的便捷式等离子体改性反应装置，其特征在于，所述密封板（182）远离所述载料板（181）一端固定设有把手（183）。

7.根据权利要求1至5任一项所述的便捷式等离子体改性反应装置，其特征在于，所述空腔（111）中穿设有输送带（19），所述输送带（19）上沿输送方向固定安装有若干组送料机构（18），所述输送带（19）与所述正电极（12）、所述负电极（13）错开设置。

8.一种等离子体改性反应系统，其特征在于，包括控制柜（2）、气泵（3）及如权利要求1所述的反应装置，所述控制柜（2）内置电源，且所述反应装置中的两条外接电缆（14）分别与内置电源正负极连接，所述反应装置中的进气管（16）与所述气泵（3）的出气口连通。

9.根据权利要求8所述的等离子体改性反应系统，其特征在于，所述控制柜（2）中设有与内置电源电性连接的定时装置（21），用于控制内置电源启停。

10.根据权利要求8所述的等离子体改性反应系统，其特征在于，该系统还包括气体分配器（4），所述气泵（3）连通于所述进气管（16）与所述气体分配器（4）之间。