常壓低溫等離子體流水式粉體材料改性系統的製作方法

2023-05-08 06:38:26 3

常壓低溫等離子體流水式粉體材料改性系統的製作方法
【專利摘要】本發明屬於一種常壓低溫等離子體粉體材料改性系統.它包括反應器，反應器分別與粉體加料器、粉體收集器和等離子體電源連接，粉體加料器與氣體流量計連接。本發明的優點是，結構簡單，採用常壓介質阻擋放電形式，管狀阻擋介質為石英玻璃管或陶瓷管，同時又充當了反應器，由銅網或銅皮作為接地電極、銅棒或不鏽鋼棒作為高壓電極，無需昂貴的真空設備，可以在常壓下產生大面積低溫等離子體；配備了氣體輸送裝置，可採用空氣、氬氣、氦氣等作為工作氣體，成本低廉；用氣體流量計調節氣流，在氣流的作用下粉體處於運動狀態，能夠分離粉體顆粒，使粉體充分暴露於等離子體中，作用時間連續可調，可對較大量的粉體進行改性，提高粉體改性效率。
【專利說明】常壓低溫等離子體流水式粉體材料改性系統

【技術領域】
[0001]本發明屬於一種常壓低溫等離子體粉體材料改性系統，具體涉及一種採用介質阻擋等離子體放電形式，並且整個工作流程以流水線方式進行，作用時間連續可調的常壓低溫等離子體粉體材料改性系統。

【背景技術】
[0002]低溫等離子體具有電子能量高而反應體系保持低溫狀態的優點，可以在不破壞材料整體性質的情況下對其表面進行修飾，被廣泛用於殺菌、材料表面清洗與改良等工業領域。具有效率較高、處理溫度低、節能、環保等優點。
[0003]目前用於材料改性的低溫等離子體發生方式主要有電暈放電、輝光放電、微波放電和介質阻擋放電等。輝光放電能在較大尺度內實現均勻的活性粒子濃度，但低壓輝光離不開昂貴的真空設備，限制了其在工業上的應用。常見的大氣壓放電形式有電暈放電和介質阻擋放電，但電暈放電常發生在極不均勻和強電場區域的小範圍空間，產生的活性粒子效率低。而介質阻擋低溫等離子體放電兼具輝光放電的大空間均勻放電和高氣壓運行的特點，能夠在大氣壓下產生大體積、高能量密度的低溫等離子體，不需要真空設備就能夠在較低的溫度下獲得改性需要的活性粒子，易於實現大規模工業運行。
[0004]低溫等離子體表面改性處理裝置一般都是上下平行電極或環形電極等，這樣的裝置只能處理三維的塊狀材料。而粉體顆粒小、質量輕且容易聚集，材料改性時可能處理不均勻，傳統的處理方法是將粉體製成成片材料，然後再進行改性，這種處理方法存在處理量小、效率低、操作不能連續等問題。


【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種常壓低溫等離子體流水式粉體材料改性系統，它能夠解決目前用於粉體材料改性領域的低溫等離子體發生裝置需昂貴真空設備、粉體處理量小改性效率低，從而導致難以在工業生產中應用的問題。
[0006]本發明是這樣實現的，常壓低溫等離子體流水式粉體材料改性系統，它包括反應器，反應器分別與粉體加料器、粉體收集器和等離子體電源連接，粉體加料器與氣體流量計連接。
[0007]所述的反應器為管狀結構，外壁設有接地電極，反應器的內部插有高壓電極，反應器內部設有管狀阻擋介質，反應器的上部側端開有排氣孔，反應器的底部開有輸氣孔。
[0008]所述的接地電極為銅網或銅皮。
[0009]所述的高壓電極銅棒或不鏽鋼棒。
[0010]本發明的優點是，結構簡單，採用常壓介質阻擋放電形式，管狀阻擋介質為石英玻璃管或陶瓷管，同時又充當了反應器，由銅網或銅皮作為接地電極、銅棒或不鏽鋼棒作為高壓電極，無需昂貴的真空設備，可以在常壓下產生大面積低溫等離子體；配備了氣體輸送裝置，可採用空氣、氬氣、氦氣等作為工作氣體，成本低廉；用氣體流量計調節氣流，在氣流的作用下粉體處於運動狀態，能夠分離粉體顆粒，使粉體充分暴露於等離子體中，並且整個工作流程以流水線方式進行，作用時間連續可調，可對較大量的粉體進行改性，提高粉體改性效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發明所提供的常壓低溫等離子體流水式粉體材料改性系統結構圖；
[0012]圖2為反應器結構示意圖。
[0013]其中，I反應器；2粉體加料器；3粉體收集器；4氣體流量計；5等離子體電源，6管狀阻擋介質；7接地電極；8高壓電極；9輸氣孔；10排氣孔。

【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細介紹:
[0015]如圖1所示，常壓低溫等離子體流水式粉體材料改性系統包括反應器1，反應器I分別與粉體加料器2、粉體收集器3和等離子體電源5連接，粉體加料器2與氣體流量計4連接。
[0016]如圖2所示，反應器I為管狀結構採用石英玻璃管或陶瓷管，外壁包有銅網或銅皮作為接地電極7，通過導線接地；反應器I的內部插一根銅棒或不鏽鋼棒作為高壓電極8，通過導線外接高壓電源，反應器I內部設有管狀阻擋介質6，反應器I的上部側端開有排氣孔10，反應器I的底部開有輸氣孔9。工作氣體可採用空氣、氬氣、氦氣等。
[0017]工作時，粉體由加料器持續不斷加入，通入工作氣體，用氣體流量計調整流量氣流量，使得粉體在反應器內運動起來，接通電源後，高壓電極與接地電極之間形成電場，電子激發反應器內氣體，產生低溫等離子體，根據需要，調整氣流量大小，控制粉體在反應器中的改性時間，由氣流將改性後粉體吹入粉體收集器中。整個過程屬於流水式作業，並且作用時間連續可調。
[0018]實施例1:
[0019]如圖1、圖2所示，本實施例包括等離子體電源、氣體輸送裝置、粉體加料器和收集器、管狀反應器，管狀反應器採用圓柱形的石英玻璃管，長約200?300mm，直徑約20?25_，工作氣體採用氬氣，外壁纏有100目的銅網作為接地電極，石英管內是一根銅棒電極作為高壓電極，銅棒直徑採用8_，高壓銅棒與接地的銅網之間形成電場，電子激發石英管內氣體，產生低溫等離子體，對粉體進行改性。工作時，氣流量為5L/min，改性粉體隨氣流進入粉體收集器，進行流水式粉體改性。
[0020]實施例2:本實施例包括等離子體電源、氣體輸送裝置、粉體加料器和收集器、管狀反應器，管狀反應器採用圓柱形的陶瓷管，長約200?300mm，直徑約20?25mm，工作氣體採用氦氣，外壁纏有150目銅網作為接地電極，陶瓷管內是一根銅棒電極作為高壓電極，銅棒直徑採用6mm，高壓銅棒與接地的銅網之間形成電場，電子激發陶瓷管內氣體，產生低溫等離子體，對粉體進行改性。工作時，氣流量為3L/min，改性粉體隨氣流進入粉體收集器，進行流水式粉體改性。
[0021]實施例3:本實施例包括等離子體電源、氣體輸送裝置、粉體加料器和收集器、管狀反應器，管狀反應器採用圓柱形的石英玻璃管，長約200?300mm，直徑約20?25mm，工作氣體採用空氣，外壁纏有銅皮作為接地電極，石英管內是一根不鏽鋼棒作為高壓電極，不鏽鋼棒直徑採用8mm，高壓不鏽鋼棒與接地的銅皮之間形成電場，電子激發石英管內氣體，產生低溫等離子體，對粉體進行改性。工作時，氣流量為0.5L/min，改性粉體隨氣流進入粉體收集器，進行流水式粉體改性。
[0022]應當理解的是，以上所述僅為本發明的優選實施例，並不能因此作為對本發明專利保護範圍的限制，本發明的專利保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.常壓低溫等離子體流水式粉體材料改性系統，其特徵在於:它包括反應器(1)，反應器⑴分別與粉體加料器(2)、粉體收集器(3)和等離子體電源(5)連接，粉體加料器(2)與氣體流量計(4)連接。
2.如權利要求1所述的常壓低溫等離子體流水式粉體材料改性系統，其特徵在於:所述的反應器(I)為管狀結構，外壁設有接地電極(7)，反應器(I)的內部插有高壓電極(8)，反應器(I)內部設有管狀阻擋介質(6)，反應器(I)的上部側端開有排氣孔(10)，反應器(I)的底部開有輸氣孔(9)。
3.如權利要求2所述的常壓低溫等離子體流水式粉體材料改性系統，其特徵在於:所述的接地電極⑵為銅網或銅皮。
4.如權利要求2所述的常壓低溫等離子體流水式粉體材料改性系統，其特徵在於:所述的高壓電極(8)銅棒或不鏽鋼棒。
【文檔編號】H05H1/42GK104284505SQ201410584478
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】常蘭, 王世慶, 李建, 趙成榮 申請人:核工業西南物理研究院, 成都理工大學工程技術學院