一種混合介質(zhì)阻擋放電裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種混合介質(zhì)阻擋放電裝置。所述裝置包括交流高壓電源、材質(zhì)均勻的介質(zhì)層、金屬電極、導(dǎo)線以及示波器。金屬電極附著于介質(zhì)層表面，緊密相鄰介質(zhì)層間構(gòu)成窄放電間隙；通過在電極端施加交流高壓，可使體相介質(zhì)阻擋和沿面放電同時(shí)發(fā)生于同一放電間隙。此外可以通過在所述放電裝置內(nèi)添加介質(zhì)層數(shù)量的方式，在放電裝置內(nèi)建立具有高電場強(qiáng)度的多通道放電間隙結(jié)構(gòu)。本發(fā)明專利技術(shù)與常規(guī)介質(zhì)阻擋放電或沿面放電相比，極大地提高了能量利用率，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，且其結(jié)構(gòu)緊湊、組裝方便靈活、便于維護(hù)、易于放大升級(jí)，具有極強(qiáng)的實(shí)用性。

A mixed dielectric barrier discharge device

The invention discloses a mixed dielectric barrier discharge device. The device comprises an alternating current high-voltage power supply, a dielectric layer with uniform material, a metal electrode, a conducting wire and an oscilloscope. The metal electrodes attached to the dielectric layer surface, closely adjacent dielectric layer formed between the narrow discharge gap; by applying AC high voltage electrode in the end, the bulk and surface dielectric barrier discharge at the same time in the same discharge gap. In addition, a multi-channel discharge gap structure with a high electric field strength can be established in the discharge device by means of adding a number of dielectric layers in the discharge device. With the conventional medium of the invention compared barrier discharge and surface discharge, greatly improve the energy utilization rate, expanded the scope of application, and has the advantages of compact structure, convenient and flexible assembly, convenient maintenance and easy amplification upgrade, with strong practicability.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種混合介質(zhì)阻擋放電裝置
本專利技術(shù)屬于非熱放電等離子體
，尤其涉及一種混合介質(zhì)阻擋放電裝置。
技術(shù)介紹
體相介質(zhì)阻擋放電與沿面放電可在大氣壓下產(chǎn)生大面積等離子體區(qū)域且放電均勻穩(wěn)定，放電裝置結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，故在材料表面處理、生物醫(yī)學(xué)以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。一般地，要實(shí)現(xiàn)體相介質(zhì)阻擋放電或沿面放電，需將絕緣介質(zhì)(如玻璃、陶瓷和石英等)置于由金屬片或柵狀金屬條構(gòu)成的高壓電極與地電極間，采用交流電源通過導(dǎo)線連接高壓電極與地電極的兩端為其提供電能。體相介質(zhì)阻擋放電在氣體間隙發(fā)生微放電，形成等離子體區(qū)；而沿面放電則可于介質(zhì)表面產(chǎn)生大面積且均勻的等離子體層。因這兩種放電裝置在放電區(qū)域內(nèi)可產(chǎn)生大量的活性物種(如高能電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等)，能夠有效活化處理流經(jīng)等離子體區(qū)域的氣體，這使其在工業(yè)廢氣凈化、環(huán)境除臭以及臭氧合成等應(yīng)用上展現(xiàn)了巨大的優(yōu)勢。但是，目前這兩種放電形式的實(shí)際應(yīng)用還主要處于研究階段，僅臭氧合成已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，且即使是臭氧合成上的應(yīng)用也受到能量利用率不夠高等問題的困擾。要解決以上問題，放電過程中應(yīng)保證注入能量向電子的有效轉(zhuǎn)移，顯著提高放電等離子體的電子溫度(反映電子能量)與電子密度。這即能確保等離子體可提供足夠的高能電子與活性物種引發(fā)或參與化學(xué)反應(yīng)，盡快達(dá)到反應(yīng)目標(biāo)；還有利于減少放電過程中不必要的熱損耗(如介質(zhì)損耗等)，提高放電能量利用率。專利CN01270102.5公開了一種多重微放電協(xié)同一體的放電裝置，其利用在放電區(qū)內(nèi)可同時(shí)發(fā)生的體相介質(zhì)阻擋放電與沿面放電，通過增加注入的高壓電能來謀求產(chǎn)生更加強(qiáng)烈的等離子體放電，獲得高電子密度，以達(dá)到提高放電能量利用率的目的。然而，該設(shè)計(jì)受所使用介質(zhì)層與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制，等離子體中電子溫度與電子密度不夠高，因而其放電能量利用率雖有提高卻遠(yuǎn)低于理論值。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在能量利用率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺陷，且不能有效將介質(zhì)阻擋放電與沿面放電結(jié)合利用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于已有技術(shù)存在的不足，本專利技術(shù)的目的是要提供一種大幅度提高體相介質(zhì)阻擋放電與沿面放電的能量利用率、并顯著增強(qiáng)其實(shí)用性的一種混合介質(zhì)阻擋放電裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)將體相介質(zhì)阻擋放電和/或沿面放電耦合于同一放電間隙，建立高電場強(qiáng)度、高電子密度且結(jié)構(gòu)緊湊、組裝方便。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)技術(shù)方案如下：一種混合介質(zhì)阻擋放電裝置，其特征在于，所述裝置主要包括：材質(zhì)均勻的介質(zhì)層、柵狀金屬電極和薄片金屬電極、導(dǎo)線、電源以及示波器；N塊所述介質(zhì)層互相整齊平行排布，任意相鄰兩所述介質(zhì)層間構(gòu)成放電間隙且間距相等，其中N≧3；所述介質(zhì)層中除兩端外，其余N-2塊介質(zhì)層均稱為中間介質(zhì)層，所述中間介質(zhì)層上、下兩面均附著柵狀金屬電極，且各所述中間介質(zhì)層結(jié)構(gòu)完全一致；兩端介質(zhì)層上的電極有兩種分布方式：方式一為兩端介質(zhì)層的外側(cè)分別附著一薄片金屬電極，此時(shí)處于同一放電間隙中的柵狀金屬電極連接電源的同一端而處于相鄰放電間隙中的柵狀金屬電極連接電源的另一端，且此時(shí)分別附著于兩端介質(zhì)層外側(cè)的薄片金屬電極均連接與其相鄰中間介質(zhì)層相近一側(cè)柵狀金屬電極相反的電源端；方式二為兩端介質(zhì)層的內(nèi)測分別附著一柵狀金屬電極，此時(shí)處于同一放電間隙中的柵狀金屬電極連接電源的同一端而處于相鄰放電間隙中的柵狀金屬電極連接電源的另一端；所述示波器并聯(lián)于電源兩端。進(jìn)一步地，作為本專利技術(shù)的優(yōu)選，所述N塊材質(zhì)均勻的介質(zhì)層為具有高介電常數(shù)與導(dǎo)熱系數(shù)的高純度氧化鋁或氧化鋯薄板，薄板厚度為0.1～1.5mm。進(jìn)一步地，作為本專利技術(shù)的優(yōu)選，所述相鄰介質(zhì)層間間隙為0.1～2mm。進(jìn)一步地，作為本專利技術(shù)的優(yōu)選，所述柵狀金屬電極及所述薄片金屬電極的厚度相同，均為0.01～1.5mm；同時(shí)，同一柵狀電極相鄰金屬條的間距相同，均為1～5mm；金屬條寬度為1～5mm。進(jìn)一步地，作為本專利技術(shù)的優(yōu)選，所述中間介質(zhì)層上、下表面均設(shè)有柵狀金屬電極，且使得中間介質(zhì)層上表面柵狀金屬電極的任意兩個(gè)相鄰的金屬條之間的中心線上均對(duì)應(yīng)設(shè)置有一中間介質(zhì)層下表面柵狀金屬電極金屬條。進(jìn)一步地，作為本專利技術(shù)的優(yōu)選，增加中間薄板介質(zhì)層數(shù)量以增加放電裝置內(nèi)高電場強(qiáng)度混合放電通道。進(jìn)一步地，作為本專利技術(shù)的優(yōu)選，電源優(yōu)選采用工頻或100～2000Hz的高頻、電壓為3～20kV的交流高壓電源或者脈寬為1～10μs脈沖電源。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果：1、本專利技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)緊湊、能量密度高，且組裝靈活方便，便于推廣；2、本專利技術(shù)內(nèi)部可建立80～200Td的約化場強(qiáng)以及3～7eV的平均電子溫度，顯著提高了能量利用率且特別適于引發(fā)常規(guī)條件下難以進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)；3、本專利技術(shù)將體相介質(zhì)阻擋放電和沿面放電高效耦合于同一放電區(qū)內(nèi)，可獲得高達(dá)1019m-3的等離子體電子密度，能極大提高等離子體處理效率；4、本專利技術(shù)設(shè)計(jì)的放電間隙窄，氣體流速大，有助于攜帶放電熱能，進(jìn)行后續(xù)操作，同時(shí)介質(zhì)層導(dǎo)熱性能優(yōu)異，易冷卻，可有效緩解放電熱量帶來的不利影響；5、本專利技術(shù)僅需常規(guī)交流高壓電源供電，組裝簡單，擴(kuò)大升級(jí)與維護(hù)方便，易實(shí)現(xiàn)其小型化實(shí)用裝置。附圖說明通過附圖所示，本專利技術(shù)的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于顯示出本專利技術(shù)的主旨。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。此外，以下實(shí)施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本專利技術(shù)。圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例1混合放電結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例2混合放電結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例3圓筒形混合放電結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本專利技術(shù)實(shí)施例1混合放電整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1、頂端介質(zhì)層，2、中間介質(zhì)層，3、底端介質(zhì)層，4、頂端介質(zhì)層上表面薄片金屬電極，5、低端介質(zhì)層下表面薄片金屬，6、中間介質(zhì)層上表面柵狀金屬電極，7、中間介質(zhì)層下表面柵狀金屬電極，8、電源，9、示波器，10、導(dǎo)線，11、頂端介質(zhì)層下表面柵狀金屬電極，12底端介質(zhì)層上表面柵狀金屬電極，13、最外層筒狀介質(zhì)層，14、中間筒狀介質(zhì)層，15、最內(nèi)層筒狀介質(zhì)層，16、最外層筒狀介質(zhì)層外表面薄片金屬電極，17、最內(nèi)層筒狀介質(zhì)層內(nèi)表面薄片金屬電極，18、中間筒狀介質(zhì)層外表面柵狀金屬電極，19、中間筒狀介質(zhì)層內(nèi)表面柵狀金屬電極。具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦＠夹g(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。體相介質(zhì)阻擋放電與沿面放電均為非熱放電，其等離子體區(qū)內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)以及活性物種的形成主要依賴于高能電子的非彈性碰撞。因此，電子溫度與電子密度是判定放電性能優(yōu)劣、衡量放電等離子體能量利用率與實(shí)用性高低的重要的參數(shù)。一般地，電子溫度隨著約化電場強(qiáng)度(E/n)的增加而增加，兩者幾乎成線性關(guān)系；約化電場強(qiáng)度的增加利于提高放電等離子體的電子溫度，能極大地提高能量利用率。故可通過在放本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種混合介質(zhì)阻擋放電裝置，其特征在于，所述裝置主要包括：材質(zhì)均勻的介質(zhì)層、柵狀金屬電極和薄片金屬電極、導(dǎo)線、電源以及示波器；N塊所述介質(zhì)層互相整齊平行排布，任意相鄰兩所述介質(zhì)層間構(gòu)成放電間隙且間距相等，其中N≧3；所述介質(zhì)層中除兩端外，其余N?2塊介質(zhì)層均稱為中間介質(zhì)層，所述中間介質(zhì)層上、下兩面均附著柵狀金屬電極，且各所述中間介質(zhì)層結(jié)構(gòu)完全一致；兩端介質(zhì)層上的電極有兩種分布方式：方式一為兩端介質(zhì)層的外側(cè)分別附著一薄片金屬電極，此時(shí)處于同一放電間隙中的柵狀金屬電極連接電源的同一端而處于相鄰放電間隙中的柵狀金屬電極連接電源的另一端，且此時(shí)分別附著于兩端介質(zhì)層外側(cè)的薄片金屬電極均連接與其相鄰中間介質(zhì)層相近一側(cè)柵狀金屬電極相反的電源端；方式二為兩端介質(zhì)層的內(nèi)測分別附著一柵狀金屬電極，此時(shí)處于同一放電間隙中的柵狀金屬電極連接電源的同一端而處于相鄰放電間隙中的柵狀金屬電極連接電源的另一端；所述示波器并聯(lián)于電源兩端。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種混合介質(zhì)阻擋放電裝置，其特征在于，所述裝置主要包括：材質(zhì)均勻的介質(zhì)層、柵狀金屬電極和薄片金屬電極、導(dǎo)線、電源以及示波器；N塊所述介質(zhì)層互相整齊平行排布，任意相鄰兩所述介質(zhì)層間構(gòu)成放電間隙且間距相等，其中N≧3；所述介質(zhì)層中除兩端外，其余N-2塊介質(zhì)層均稱為中間介質(zhì)層，所述中間介質(zhì)層上、下兩面均附著柵狀金屬電極，且各所述中間介質(zhì)層結(jié)構(gòu)完全一致；兩端介質(zhì)層上的電極有兩種分布方式：方式一為兩端介質(zhì)層的外側(cè)分別附著一薄片金屬電極，此時(shí)處于同一放電間隙中的柵狀金屬電極連接電源的同一端而處于相鄰放電間隙中的柵狀金屬電極連接電源的另一端，且此時(shí)分別附著于兩端介質(zhì)層外側(cè)的薄片金屬電極均連接與其相鄰中間介質(zhì)層相近一側(cè)柵狀金屬電極相反的電源端；方式二為兩端介質(zhì)層的內(nèi)測分別附著一柵狀金屬電極，此時(shí)處于同一放電間隙中的柵狀金屬電極連接電源的同一端而處于相鄰放電間隙中的柵狀金屬電極連接電源的另一端；所述示波器并聯(lián)于電源兩端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電裝置，其特征在于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱益民，李猛，朱斌，王寧會(huì)，李鐵，唐曉佳，
申請(專利權(quán))人：大連海事大學(xué)，大連懋源技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧,21