一種在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置制造方法
【專利摘要】一種在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，包括至少一個相同的結(jié)構(gòu)單元，所述結(jié)構(gòu)單元包括高壓電極、上定位塞、上三通、下三通、介質(zhì)管、金屬管和下定位塞，上定位塞、上三通、介質(zhì)管、下三通、下定位塞依次連接，金屬管套于介質(zhì)管的外部，所述高壓電極位于介質(zhì)管的軸心，其一端穿過上定位塞與第一導(dǎo)線連接，另一端嵌入下定位塞內(nèi)；該裝置包括兩個以上相同的結(jié)構(gòu)單元時，各結(jié)構(gòu)單元平行排列，之間通過管道串聯(lián)，管道通過兩個相鄰結(jié)構(gòu)單元的上三通或下三通連接兩個相鄰的結(jié)構(gòu)單元，各結(jié)構(gòu)單元中的高壓電極通過第一導(dǎo)線相互連接至電源的高壓端，各結(jié)構(gòu)單元中的金屬管通過第二導(dǎo)線相互連接至電源的另一極，并接地，第一級結(jié)構(gòu)單元的下三通與進(jìn)氣口相連。
【專利說明】一種在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于大氣等離子體放電領(lǐng)域，特別涉及一種在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]低溫等離子體是一種非平衡等離子體，具有高的電子溫度和低的離子溫度，存在大量活性粒子，這些活性粒子包括離子、處于激發(fā)態(tài)的原子或原子團(tuán)，以及大量電子，使得等離子體更易與接觸的材料表面以及生物細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)，因此，在很多領(lǐng)域如臭氧生成、材料表面改性、殺菌消毒、薄膜沉積、等離子體刻蝕、環(huán)境保護(hù)等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前旦
-5^ O
[0003]在大氣等離子體放電領(lǐng)域中，介質(zhì)阻擋放電(DBD)是常壓下產(chǎn)生等離子體的一種有效方法，通過放電通道中介質(zhì)的阻擋，限制了放電電流的急速增長，阻止了極間火花或弧光的形成，避免非平衡等離子體過渡到平衡等離子體，從而可以在氣隙中維持穩(wěn)定的放電。
[0004]目前在大氣環(huán)境工作的低溫等離子體裝置主要為介質(zhì)阻擋放電(DBD)的射流裝置，如 CN101330794B、CN102387654A 等、國內(nèi)外學(xué)者(如 Abdollah Sarania 等，AppliedSurface Science, 2011, 257: 8737 - 8741 ;王守國，清洗世界，2014，20 (12):32-34)對這類放電進(jìn)行廣泛研究，并且已經(jīng)有很多實(shí)際應(yīng)用。這類裝置主要將放電管中產(chǎn)生的等離子體吹出來，形成射流，用射流處理材料。由于大氣壓下分子密度大，碰撞頻繁，等離子體中活性粒子壽命很短，用來處理材料的射流部分活性粒子濃度遠(yuǎn)低于放電管內(nèi)。顯然對于有毒有害的氣體處理，放電管內(nèi)的等離子體更適合一些，但現(xiàn)有射流裝置放電管長度有限，一般不超過15厘米。孫巖洲等(西安交通大學(xué)學(xué)報，2004，38 (10):1022-1025)采用同軸管狀反應(yīng)器產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電，長度只有40厘米。如果氣體流速過大，就會有很多有害氣體未經(jīng)處理，直接通過放電管。本發(fā)明克服放電管長度的限制，可以組裝更長的放電管道，承受更大氣體流量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易裝配、有長的放電管道的大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，包括至少一個相同的結(jié)構(gòu)單元，所述結(jié)構(gòu)單元包括高壓電極、上定位塞、上三通、下三通、介質(zhì)管、金屬管和下定位塞，上定位塞、上三通、介質(zhì)管、下三通、下定位塞依次連接，金屬管套于介質(zhì)管的外部，所述高壓電極位于介質(zhì)管的軸心，其一端穿過上定位塞與第一導(dǎo)線連接，另一端嵌入下定位塞內(nèi)；
[0008]所述在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置包括一個結(jié)構(gòu)單元時，所述結(jié)構(gòu)單元中的高壓電極通過第一導(dǎo)線連接至電源的高壓端，結(jié)構(gòu)單元中的金屬管通過第二導(dǎo)線連接至電源的另一極，并接地，結(jié)構(gòu)單元的下三通通過三通與第一進(jìn)氣口、第二進(jìn)氣口相連；
[0009]所述在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置包括兩個以上相同的結(jié)構(gòu)單元時，各結(jié)構(gòu)單元平行排列，各結(jié)構(gòu)單元之間通過管道串聯(lián)，管道通過兩個相鄰結(jié)構(gòu)單元的上三通或下三通連接兩個相鄰的結(jié)構(gòu)單元，各結(jié)構(gòu)單元中的高壓電極通過第一導(dǎo)線相互連接至電源的高壓端，各結(jié)構(gòu)單元中的金屬管通過第二導(dǎo)線相互連接至電源的另一極，并接地，其中，第一級結(jié)構(gòu)單元的下三通通過三通與第一進(jìn)氣口、第二進(jìn)氣口相連。
[0010]所述的在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其中，所述第一導(dǎo)線為外部包覆耐高壓絕緣橡膠的銅導(dǎo)線。
[0011]所述的在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其中，所述高壓電極的直徑< 12毫米;
[0012]所述的在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其中，介質(zhì)管的內(nèi)徑比高壓電極的直徑大4?6暈米。
[0013]所述的在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其中，所述電源為中頻或脈沖高壓電源，頻率為5?20KHz。
[0014]此外，為了處理大流量氣體，可以將上述多套等離子體裝置進(jìn)氣口并聯(lián)，使大流量氣體能夠通過裝置進(jìn)行處理。
[0015]有益效果
[0016]本實(shí)用新型克服現(xiàn)有大氣等離子發(fā)生裝置受介質(zhì)管長度限制、長度有限的缺點(diǎn)，能夠產(chǎn)生超長的等離子體放電通道，有利于待處理氣體充分反應(yīng)，并且具有結(jié)構(gòu)簡單、易裝配的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；
[0018]其中:I為管道、2為高壓電極、3為上定位塞、4為上三通、5為下三通、6為介質(zhì)管、7為金屬管、8為下定位塞、9為第一導(dǎo)線、10為電源、11為第二導(dǎo)線、12為三通、13-第一進(jìn)氣口、14-第二進(jìn)氣口、15-出口。

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]實(shí)施例1
[0021]如圖1所示，一種在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，包括3個相同的結(jié)構(gòu)單元(可根據(jù)氣體流速和處理效果來確定串聯(lián)結(jié)構(gòu)單元的個數(shù))，所述結(jié)構(gòu)單元包括高壓電極2、上定位塞3、上三通4、下三通5、介質(zhì)管6、金屬管7和下定位塞8,上定位塞3、上三通4、介質(zhì)管6、下三通5、下定位塞8依次連接，金屬管7套于介質(zhì)管6的外部，所述高壓電極2位于介質(zhì)管6的軸心，其一端穿過上定位塞3與第一導(dǎo)線9連接，另一端嵌入下定位塞8內(nèi)，上定位塞3中心有穿透孔，直徑與高壓電極2直徑相等，下定位塞8中心有半穿透孔，直徑與高壓電極2直徑相等，上定位塞3與下定位塞8用于密封管道并使高壓電極2與介質(zhì)管6共軸線；
[0022]各結(jié)構(gòu)單元平行排列，各結(jié)構(gòu)單元之間通過管道I串聯(lián)，管道I通過兩個相鄰結(jié)構(gòu)單元的上三通或下三通連接兩個相鄰的結(jié)構(gòu)單元，各結(jié)構(gòu)單元中的高壓電極通過第一導(dǎo)線9相互連接至電源10的高壓端，金屬管7內(nèi)徑與介質(zhì)管6的外徑相同，長度比介質(zhì)管6短，各結(jié)構(gòu)單元中的金屬管通過第二導(dǎo)線11相互連接至電源10的另一極，并接地，其中，第一級結(jié)構(gòu)單元的下三通5通過三通12與第一進(jìn)氣口 13、第二進(jìn)氣口 14相連，第一進(jìn)氣口 13導(dǎo)入待處理氣體，第二進(jìn)氣口 14導(dǎo)入輔助氣體。第一級結(jié)構(gòu)單元的上三通4與第二級結(jié)構(gòu)單元的上三通(所有結(jié)構(gòu)單元中上三通和下三通結(jié)構(gòu)相同，只是放置位向不同)通過管道I相連，第二級結(jié)構(gòu)單元的下三通與第三級結(jié)構(gòu)單元的下三通，通過管道(與管道I結(jié)構(gòu)相同)相連，處理后的氣體通過最后一級結(jié)構(gòu)單元的出口 15排出。
[0023]其中，所述第一導(dǎo)線9為銅導(dǎo)線，且其外包覆耐高壓絕緣橡膠，第二導(dǎo)線11為銅導(dǎo)線，所述管道1、上定位塞3、上三通4、下三通5、介質(zhì)管6、下定位塞8、三通12的材質(zhì)為聚四氟乙烯，所述高壓電極2的材質(zhì)為不銹鋼，所述金屬管7的材質(zhì)為銅，所述電源10為中頻或脈沖高壓電源，頻率為5?20KHz。
[0024]本實(shí)施例的在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，具體參數(shù)為:高壓電極2的直徑6毫米，石英玻璃介質(zhì)管6內(nèi)徑10毫米、外徑14毫米，長度30厘米，套在石英管外的銅金屬管7內(nèi)徑14毫米，外徑18毫米，長度24厘米，其余連接管道1、三通12、上定位塞3、下定位塞8均由聚四氟乙烯加工，輔助氣體為氬氣，流量為I升/分，工作氣體為壓縮空氣通過鼓泡法攜帶2-氯乙基乙基硫醚，流量為0.1-0.5升/分。電源10為CTP-2000K中頻高壓電源，先通氬氣然后加高壓至17KV時調(diào)頻率至電流最大，介質(zhì)阻擋放電開始，此時開始通入2-氯乙基乙基硫醚混合氣進(jìn)行洗消實(shí)驗(yàn)研究，通過裝置后，檢測不到2-氯乙基乙基硫醚。
[0025]實(shí)施例2
[0026]本實(shí)施例與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別在于:所述管道1、上定位塞3、上三通4、下三通5、介質(zhì)管6、下定位塞8、三通12的材質(zhì)為陶瓷，所述高壓電極2的材質(zhì)為鎳鉻合金，所述金屬管7的材質(zhì)為鋁，所述電源10為脈沖高壓電源，中心頻率ΙΟΚΗζ，高壓電極2直徑為12毫米，介質(zhì)管6內(nèi)徑為18毫米。
[0027]實(shí)施例3
[0028]本實(shí)施例與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別在于:所述管道1、上定位塞3、上三通4、下三通5、介質(zhì)管6、下定位塞8、三通12的材質(zhì)為石英玻璃，所述高壓電極2的材質(zhì)為鐵鉻鋁合金，所述金屬管7的材質(zhì)為不銹鋼，所述電源10為中頻高壓電源，頻率5-20KHZ可調(diào)，高壓電極2直徑為2毫米，介質(zhì)管6內(nèi)徑為6毫米。
[0029]此外，為了處理大流量氣體，可以將上述多套等離子體裝置進(jìn)氣口并聯(lián)，使大流量氣體能夠通過裝置進(jìn)行處理。
【權(quán)利要求】
1.一種在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于:包括至少一個相同的結(jié)構(gòu)單元，所述結(jié)構(gòu)單元包括高壓電極(2)、上定位塞(3)、上三通(4)、下三通(5)、介質(zhì)管(6)、金屬管(7)和下定位塞(8),上定位塞(3)、上三通(4)、介質(zhì)管(6)、下三通(5)、下定位塞(8)依次連接，金屬管(7)套于介質(zhì)管(6)的外部，所述高壓電極(2)位于介質(zhì)管(6)的軸心,其一端穿過上定位塞(3)與第一導(dǎo)線(9)連接,另一端嵌入下定位塞(8)內(nèi)； 所述在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置包括一個結(jié)構(gòu)單元時，所述結(jié)構(gòu)單元中的高壓電極(2)通過第一導(dǎo)線(9)連接至電源(10)的高壓端，結(jié)構(gòu)單元中的金屬管(7)通過第二導(dǎo)線(11)連接至電源(10)的另一極，并接地，結(jié)構(gòu)單元的下三通(5)通過三通(12)與第一進(jìn)氣口( 13)、第二進(jìn)氣口( 14)相連； 所述在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置包括兩個以上相同的結(jié)構(gòu)單元時，各結(jié)構(gòu)單元平行排列，各結(jié)構(gòu)單元之間通過管道(I)串聯(lián)，管道(I)通過兩個相鄰結(jié)構(gòu)單元的上三通或下三通連接兩個相鄰的結(jié)構(gòu)單元，各結(jié)構(gòu)單元中的高壓電極通過第一導(dǎo)線(9)相互連接至電源(10)的高壓端，各結(jié)構(gòu)單元中的金屬管通過第二導(dǎo)線(11)相互連接至電源(10)的另一極，并接地，其中，第一級結(jié)構(gòu)單元的下三通(5)通過三通(12)與第一進(jìn)氣口(13)、第二進(jìn)氣口(14)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于，所述第一導(dǎo)線(9)為外部包覆耐高壓絕緣橡膠的銅導(dǎo)線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于，所述 高壓電極(2)的直徑< 12毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于，所述介質(zhì)管(6)的內(nèi)徑比高壓電極(2)的直徑大4飛毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于，所述電源(10 )為中頻或脈沖高壓電源，頻率為5?20KHZ。
【文檔編號】H05H1/24GK204168578SQ201420542597
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】王傳新, 賴銘海, 丁麗娟, 汪建華, 王升高 申請人:南京和乃安健康科技有限公司, 武漢工程大學(xué)