專利名稱：大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子體發(fā)生裝置，尤其涉及一種大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生 裝置。
背景技術(shù)：
大多數(shù)等離子體輝光放電需要使用惰性氣體或者惰性氣體和氧氣的混合氣體，或 者需要外加氣流來得到穩(wěn)定的放電效果。傳統(tǒng)上，如果用空氣作為工作氣體，需要很高的電 壓，或者會產(chǎn)生很高的溫度，即熱平衡等離子體。這樣極大的限制了等離子體射流的應(yīng)用范 圍，如人體傷口殺菌的處理、牙齒的美白去污等。因此研究在低溫大氣壓下空氣等離子體均 衡、穩(wěn)定的等離子體射流放電技術(shù)具有重要的理論價值和現(xiàn)實(shí)意義。
目前已經(jīng)出現(xiàn)幾種典型的非熱平衡等離子體發(fā)生裝置如微波放電非熱平衡等離 子體發(fā)生裝置、交流非熱平衡等離子體發(fā)生裝置和脈沖直流非熱平衡等離子體發(fā)生裝置。 其中，微波放電非熱平衡等離子體發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，其形成的等離子體面較 小且產(chǎn)生的等離子體噴流溫度也偏高，這樣極大的限制了其應(yīng)用范圍，而且容易發(fā)生弧光 放電，具體應(yīng)用時存在安全隱患。交流非熱平衡等離子體發(fā)生裝置的電極通常裸露在外部 空間中，并與容納其的外殼直接接觸，在實(shí)際應(yīng)用中極不安全。而脈沖直流非熱平衡等離子 體射流的結(jié)構(gòu)則更為復(fù)雜，其成本也更高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、形成的等離子體面大且安全性能 好的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，包括高 壓直流電源發(fā)生裝置以及為其供電的儲能電池，還包括阻燃性絕緣介質(zhì)容器，所述阻燃性 絕緣介質(zhì)容器的前端面中部開有第一凹槽，所述第一凹槽的槽底中部開有縱向凹槽，所述 縱向凹槽內(nèi)安裝有正電極，所述正電極的后端與所述高壓直流電源發(fā)生裝置的正極相連， 所述正電極的前端為放電端，所述阻燃性絕緣介質(zhì)容器的前端面上在位于其第一凹槽的左 右兩側(cè)分別開有一個橫向凹槽，兩個所述橫向凹槽相對于所述第一凹槽軸對稱分布，所述 橫向凹槽內(nèi)安裝有一負(fù)電極，所述負(fù)電極的遠(yuǎn)離所述第一凹槽的一端與所述高壓直流電源 發(fā)生裝置的負(fù)極相連，而其另一端為放電端。
本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，所述阻燃性絕緣介質(zhì)容器可根據(jù)需 要呈層疊式設(shè)置多個，每個所述阻燃性絕緣介質(zhì)容器的內(nèi)部設(shè)置均與上述的單個阻燃性絕 緣介質(zhì)容器相同。
本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，所述正電極與高壓直流電源發(fā)生裝 置的正極之間，以及所述負(fù)電極與高壓直流電源發(fā)生裝置的負(fù)極之間串聯(lián)有限流電阻。
本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，所述限流電阻的阻值為IOM歐姆。
本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，所述高壓直流電源發(fā)生裝置設(shè)置于 一個密閉于防火塑料殼體內(nèi)，其由依次相連的DC-DC變換器、推免電路和高壓直流生成電 路構(gòu)成。
本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，所述第一凹槽的深度為2mm，所述正 電極的放電端與位于同一阻燃性絕緣介質(zhì)容器上的第一凹槽的開口處之間的距離為3 4mm,同一阻燃性絕緣介質(zhì)容器上的兩個負(fù)電極之間的距離為4cm。
本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，所述第一凹槽內(nèi)安裝有射流噴嘴， 所述射流噴嘴的外形為橢圓形、矩形或其他多邊形中的一種。
本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，所述高壓直流電源發(fā)生裝置的輸出 為12KV 17KV的高壓直流或脈沖直流。
本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置包括高壓直流電源發(fā)生裝置以及為 其供電的儲能電池，還包括阻燃性絕緣介質(zhì)容器，阻燃性絕緣介質(zhì)容器內(nèi)嵌有單個正電極 和兩個對稱分布的負(fù)極型電極，從而構(gòu)成了一個建構(gòu)簡單成本較低的大氣壓下空氣等離子 體刷發(fā)生裝置，由于正電極內(nèi)嵌于阻燃性絕緣介質(zhì)容器，其不僅安全而且可以避免發(fā)生弧 光放電。此外，本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置電離激發(fā)時，正電極隨機(jī)與其中 一負(fù)電極先行輝光放電，進(jìn)而激發(fā)正電極與另外一負(fù)電極放電，最終形成均衡放電的等離 子體刷，這與一對正負(fù)電極放電相比，其形成的等離子體面增大一倍。


圖1為本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置中阻燃性絕緣介質(zhì)容器的結(jié) 構(gòu)剖視圖(未安裝電極和射流噴嘴);
圖3為本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置中高壓直流電源發(fā)生裝置的 電路結(jié)構(gòu)框圖4為本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述
參考圖1和圖2所示，本實(shí)施例的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置包括高壓直 流電源發(fā)生裝置2以及為其供電的儲能電池1，還包括阻燃性絕緣介質(zhì)容器4，阻燃性絕緣 介質(zhì)容器4的前端面中部開有深度為2mm的第一凹槽401，第一凹槽401的槽底中部開有 縱向凹槽402，縱向凹槽402內(nèi)安裝有正電極6，正電極6的放電端與第一凹槽401的開口 處之間的距離為約3 4mm，正電極6的后端與高壓直流電源發(fā)生裝置2的正極相連，正電 極6的前端為放電端，阻燃性絕緣介質(zhì)容器4的前端面上在位于其第一凹槽401的左右兩 側(cè)分別開有一個橫向凹槽403,兩個橫向凹槽403相對于第一凹槽401軸對稱分布,橫向凹 槽403內(nèi)安裝有一負(fù)電極5，負(fù)電極5的遠(yuǎn)離第一凹槽401的一端與高壓直流電源發(fā)生裝置 2的負(fù)極相連，而其另一端為放電端，兩個負(fù)電極5之間的距離為4cm。其中，正電極6與高 壓直流電源發(fā)生裝置2的正極之間，以及負(fù)電極5與高壓直流電源發(fā)生裝置2的負(fù)極之間 串聯(lián)有阻值為IOM歐姆的限流電阻3，以利于限制放電電流，同時減小等離子體刷噴出的射 流間電位差，便于人體直接接觸。此外，第一凹槽401內(nèi)可以安裝有控制射流面的射流噴嘴 7，該射流噴嘴7的外形為橢圓形、矩形或其他多邊形中的一種。
結(jié)合圖3所示，其中，高壓直流電源發(fā)生裝置2設(shè)置于一個密閉于防火塑料殼體內(nèi)以便于攜帶。高壓直流電源發(fā)生裝置2由依次相連的DC-DC變換器、推免電路和高壓直流 生成電路構(gòu)成，高壓直流電源發(fā)生裝置2的輸出為12KV 17KV的高壓直流或脈沖直流。
如圖4所示，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，上述的阻燃性絕緣介質(zhì)容器4可根據(jù)需要 呈層疊式設(shè)置多個，每個阻燃性絕緣介質(zhì)容器4的內(nèi)部設(shè)置均與上述單個阻燃性絕緣介質(zhì) 容器4相同，從而進(jìn)一步擴(kuò)展了形成的等離子體的面積。
本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置的射流強(qiáng)度較大、放電均勻，同時噴 射出來的等離子體屬于非熱力學(xué)平衡的低溫等離子體。根據(jù)不同的具體應(yīng)用，選擇不同的 驅(qū)動電源和不同的工作氣體，噴射出來的等離子體噴流溫度可以改變，可以低于室溫、接近 室溫或高于室溫。同時噴射出來的等離子體含有的活性物質(zhì)成份的種類及數(shù)量也可以根據(jù) 具體應(yīng)用進(jìn)行選擇，并可以實(shí)現(xiàn)常溫常壓下、空氣中大規(guī)模大面積的具體應(yīng)用。因此可以很 方便的在常溫常壓下對物品或各種異形物品進(jìn)行刻蝕、鍍膜、表面改性、表面冶金和殺菌消 毒等處理，極大的拓寬了等離子體射流技術(shù)的應(yīng)用范圍，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和美好的應(yīng) 用前景。
以上的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn) 行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方 案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，其特征在于，包括高壓直流電源發(fā)生裝置(2)以及為其供電的儲能電池(1)，還包括阻燃性絕緣介質(zhì)容器(4)，所述阻燃性絕緣介質(zhì)容器(4)的前端面中部開有第一凹槽(401)，所述第一凹槽(401)的槽底中部開有縱向凹槽(402)，所述縱向凹槽(402)內(nèi)安裝有正電極(6)，所述正電極(6)的后端與所述高壓直流電源發(fā)生裝置(2)的正極相連，所述正電極(6)的前端為放電端，所述阻燃性絕緣介質(zhì)容器(4)的前端面上在位于其第一凹槽(401)的左右兩側(cè)分別開有一個橫向凹槽(403)，兩個所述橫向凹槽(403)相對于所述第一凹槽(401)軸對稱分布,所述橫向凹槽(403)內(nèi)安裝有一負(fù)電極(5)，所述負(fù)電極(5)的遠(yuǎn)離所述第一凹槽(401)的一端與所述高壓直流電源發(fā)生裝置(2)的負(fù)極相連，而其另一端為放電端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，其特征在于，所述阻燃性絕緣介質(zhì)容器(4)可根據(jù)需要呈層疊式設(shè)置多個，每個所述阻燃性絕緣介質(zhì)容器(4)的內(nèi)部設(shè)置均與上述的單個阻燃性絕緣介質(zhì)容器(4)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，其特征在于，所述正電極(6)與高壓直流電源發(fā)生裝置(2)的正極之間，以及所述負(fù)電極(5)與高壓直流電源發(fā)生裝置(2)的負(fù)極之間串聯(lián)有限流電阻(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，其特征在于，所述限流電阻(3)的阻值為IOM歐姆。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，其特征在于，所述高壓直流電源發(fā)生裝置(2)設(shè)置于一個密閉于防火塑料殼體內(nèi)，其由依次相連的DC-DC變換器、推免電路和高壓直流生成電路構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，其特征在于，所述第一凹槽(401)的深度為2mm，所述正電極(6)的放電端與位于同一阻燃性絕緣介質(zhì)容器(4)上的第一凹槽(401)的開口處之間的距離為3 4mm，同一阻燃性絕緣介質(zhì)容器(4)上的兩個負(fù)電極(5)之間的距離為4cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，其特征在于，所述第一凹槽(401)內(nèi)安裝有射流噴嘴(7)，所述射流噴嘴(7)的外形為橢圓形、矩形或其他多邊形中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，其特征在于，所述高壓直流電源發(fā)生裝置(2)的輸出為12KV 17KV的高壓直流或脈沖直流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，其包括高壓直流電源發(fā)生裝置以及為其供電的儲能電池，還包括阻燃性絕緣介質(zhì)容器，阻燃性絕緣介質(zhì)容器內(nèi)嵌有單個正電極和兩個對稱分布的負(fù)極型電極，從而構(gòu)成了一個建構(gòu)簡單成本較低的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置，由于正電極內(nèi)嵌于阻燃性絕緣介質(zhì)容器，其不僅安全而且可以避免發(fā)生弧光放電。此外，本發(fā)明的大氣壓下空氣等離子體刷發(fā)生裝置電離激發(fā)時，正電極隨機(jī)與其中一負(fù)電極先行輝光放電，進(jìn)而激發(fā)正電極與另外一負(fù)電極放電，最終形成均衡放電的等離子體刷，這與一對正負(fù)電極放電相比，其形成的等離子體面增大一倍。
文檔編號H05H1/24GK103037611SQ20131000211
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者陳兆權(quán), 李平, 鄭曉亮, 王球, 王悅, 胡業(yè)林 申請人:安徽理工大學(xué)