本发明专利技术公开了一种基于介质阻挡放电等离子体的材料循环改性装置，包括工作气体发生器、等离子体发生器以及连接在工作气体发生器与所述等离子体发生器之间的介质阻挡放电机构。该装置结构可靠，有效的解决材料长时间改性时的改性效果不均匀问题，通过循环管道实现废气及材料的分离与新气体进入，使改性更加均匀的同时，可以随意控制改性时间，实现材料的长时间均匀处理。长时间均匀处理。长时间均匀处理。
【技术实现步骤摘要】
一种基于介质阻挡放电等离子体的材料循环改性装置
[0001]本专利技术涉及等离子体
，具体涉及一种基于介质阻挡放电等离子体的材料循环改性装置。
技术介绍
[0002]自从等离子体学问世以来，等离子体的研究一直受到以下四个方面的推动：气体放电的研究、天体和空间物理学的研究、受控热核聚变和低温等离子体技术应用的研究。近年来，等离子体技术开始朝着低温等离子体领域发展，其中气体放电是产生等离子体的有效方式之一，常见的气体放电形式主要有辉光放电、电晕放电和介质阻挡放电。其中介质阻挡放电一般要在放电装置上设置高压和低压两个部分，通常低压端可以接地。原理是在高、低两端之间的区域里安放一个绝缘的介质，电路接通后高、低两端组成介质进行放电，从而在同道中产生大面积、高能量密度的低温等离子体。
[0003]利用介质阻挡放电可以对材料表面进行处理，在材料的表面引入活性基团或通过等离子体聚合物膜包覆的形式，是无机纳米粒子表面产生有利于基体相容的结构变化，目的是为了改善界面状态，提高无机粉体与基体的粘合性，改善材料的机械性能。其主要是利用介质阻挡放电产生的等离子体高能粒子轰击材料表面，原本粗糙的表面会因此变得逐渐平整和光滑，不会影响材料表面的结构和性质。同时可以将一部分带有有机官能团的自由基附着到材料表面，赋予材料表面亲水性、耐磨性、耐候性等性能。
[0004]现有的介质阻挡放电装置中，多数采用板状电极，因为材料无法均匀分散在阻挡介质上，且厚度无法有效控制，其同批次改性材料的改性效果有很大的不同，无法保证材料处理效果的均匀一体性，对于改性材料的后续继续使用有很大的不便。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于介质阻挡放电等离子体的材料循环改性装置，以解决现有介质阻挡放电装置对改性材料处理效果差的问题。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于介质阻挡放电等离子体的材料循环改性装置，包括工作气体发生器、等离子体发生器以及连接在工作气体发生器与所述等离子体发生器之间的介质阻挡放电机构；
[0007]介质阻挡放电机构包括气氛仓、设置在气氛仓内的废气及材料分离器、设置在气氛仓内的螺旋进料器以及设置在废气及材料分离器和螺旋进料器的循环管道之间的介质阻挡放电管，介质阻挡放电管内设置有导电石墨柱，导电石墨柱的上端设置有金属电极，导电石墨柱外壁设置有外部铜网，介质阻挡放电管底端设置有布风板，工作气体发生器通过气管与介质阻挡放电管连通，等离子体发生器通过导线与所述金属电极和外部铜网通信连接。
[0008]采用上述技术方案的有益效果为：通过介质阻挡放电管产生等离子体，采用棒桶式放电电极结构，有效地增加了放电均匀度及放电区域，通过介质阻挡放电管底部布风板
放电装置内安装有布风板，通过调节孔径和孔率，使材料与改性气体混合更加均匀的同时，可以使材料具有流体的部分特征，材料流动性更好，进而保证材料改性的均一性，解决材料长时间改性时的改性效果不均匀问题，通过循环管道实现废气及材料的分离与新气体进入，使改性更加均匀的同时，可以随意控制改性时间，实现材料的长时间均匀处理。
[0009]进一步，废气及材料分离器包括具有进料口和出料口的分离罐、倾斜设置在所述分离罐内且位于所述进料口下方的防粘涂板、设置在分离罐内且远离所述进料口一端的超高效空气过滤网以及设置在所述分离罐进料口处的密封板，所述进料口通过进料管道与介质阻挡放电管的上端连通。
[0010]采用上述技术方案的有益效果为：通过废气及材料分离器，利用改性气体气流，使电离过的气体与改性材料分离，防止气体污染，避免产生杂质气体影响改性效果，同时，防粘涂板具有汇集材料作用，减少材料附着，尾部超高效空气过滤网为可更换设置，使用成本低，结构简单。
[0011]进一步，废气及材料分离器的出料口通过管道连接有集料器，集料器的上端设置有进气管，集料器的下端设置有排料管，进气管与工作气体发生器连通，排料管与循环管道连通。
[0012]采用上述技术方案的有益效果为：通过集料器的结构设置实现材料的均匀进料及与改性气体的均匀混合，从而有效的减少材料团聚。
[0013]进一步，工作气体发生器包括至少一个高压气瓶、连接在所述高压气瓶上的高压气管以及设置在所述高压气管上的气体质量流量控制器，高压气管的端部分别与设置在介质阻挡放电管下端的四通管、螺旋进料器的循环管道以及集料器的进气管相连通。
[0014]采用上述技术方案的有益效果为：高压气瓶中气体根据改性要求确定，包括压缩空气、高纯氩气、高纯氮气、高纯氨气、高纯二氧化碳等。通过高压气瓶产生气体由高压气管输送至螺旋进料器、集料器及介质阻挡放电管内，提供可靠的所需气体环境。并通过气体质量流量控制器控制所需的气体流量，提高改性效果。
[0015]进一步，等离子体发生器包括高压交流电源以及高压变压器，高压交流电源和高压变压器通过导线与导电石墨柱上端的金属电极和外部铜网连接。
[0016]采用上述技术方案的有益效果为：高压交流电源和高压变压器，用于提供频率、电压可调的等离子体电源。并接地电极通过铜板与接地线构成接地电极，防止高压电由金属气氛仓进入外部电路。
[0017]进一步，气氛仓的上部连接有调压机构，所述调压机构包括真空泵、连接在真空泵上的第一调压管道和第二调压管道以及连接在第一调压管道端部和第二调压管道端部的主管道，主管道上设置有止回阀，第二调压管道上设置有气体质量流量控制器，且第一调压管道和第二调压管道上均设置有球阀。
[0018]采用上述技术方案的有益效果为：通过真空泵及各个阀门和气体质量流量控制器调节气氛仓内的气压，通过止回阀用于废气的排出与气压的维持。通过打开第一调压管道上的球阀，关闭第二调压管道上的球阀，先将气氛仓抽真空，第一调压管道上的球阀，打开第二调压管道上的球阀，通过气体质量流量控制器控制气氛仓出气速率，达到气氛仓一边进气，一边出气的同时，可以维持所需的气压环境。
[0019]进一步，介质阻挡放电管的下端设置有支撑架，且支撑架与介质阻挡放电管之间
设置有绝缘橡胶圈。
[0020]采用上述技术方案的有益效果为：通过支撑架提高介质阻挡放电管安装的可靠稳定性，通过绝缘胶胶圈防止等离子体电源产生泄漏电流。
[0021]进一步，介质阻挡放电管的上部和下部均具有锥形腔体，位于介质阻挡放电管上部的锥形腔体与废气及材料分离器的进料管道连通，位于介质阻挡放电管下部的锥形腔体与介质阻挡放电管下端的四通管相连通。
[0022]采用上述技术方案的有益效果为：通过锥形腔体的设置，增加气体的流速，提高整体的工作效率。
[0023]进一步，布风板上的孔径大于改性材料的直径，且布风板的开孔率为5％。
[0024]采用上述技术方案的有益效果为：通过布风板改善下部进气口风速，用于实现物料的流体化，其孔径应该大于改性材料的直径，其开孔率为5％，能够实现改性材料的最好流化效果，从而保证良好的改性效果。。
[0025]进一步，集料本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于介质阻挡放电等离子体的材料循环改性装置，其特征在于，包括工作气体发生器(1)、等离子体发生器(2)以及连接在所述工作气体发生器(1)与所述等离子体发生器(2)之间的介质阻挡放电机构(3)；所述介质阻挡放电机构(3)包括气氛仓(30)、设置在所述气氛仓(30)内的废气及材料分离器(31)、设置在所述气氛仓(30)内的螺旋进料器(32)以及设置在所述废气及材料分离器(31)和所述螺旋进料器(32)的循环管道(33)之间的介质阻挡放电管(34)，所述介质阻挡放电管(34)内设置有导电石墨柱(35)，所述导电石墨柱(35)的上端设置有金属电极(300)，所述导电石墨柱(35)外壁设置有外部铜网(36)，所述介质阻挡放电管(34)底端设置有布风板(37)，所述工作气体发生器(1)通过管道与所述介质阻挡放电管(34)连通，所述等离子体发生器(2)通过导线与所述金属电极(300)和外部铜网(36)通信连接。2.根据权利要求1所述的基于介质阻挡放电等离子体的材料循环改性装置，其特征在于，所述废气及材料分离器(31)包括具有进料口(310)和出料口(311)的分离罐(312)、倾斜设置在所述分离罐(312)内且位于所述进料口(310)下方的防粘涂板(313)、设置在所述分离罐(312)内且远离所述进料口(310)一端的超高效空气过滤网(316)以及设置在所述分离罐(312)的进料口(310)处的密封板(314)，所述进料口(310)通过进料管道(315)与介质阻挡放电管(34)的上端连通。3.根据权利要求2所述的基于介质阻挡放电等离子体的材料循环改性装置，其特征在于，所述废气及材料分离器(31)的出料口(311)通过管道连接有集料器(4)，集料器(4)的上端设置有进气管(5)，所述集料器(4)的下端设置有排料管(6)，所述进气管(5)与所述工作气体发生器(1)连通，所述排料管(6)与所述循环管道(33)连通。4.根据权利要求3所述的基于介质阻挡放电等离子体的材料循环改性装置，其特征在于，所述工作气体发生器(1)包括至少一个高压气瓶(10)、连接在所述高压气瓶(10)上的高压气管(11)以及设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：高国强，李豪，魏文赋，杨泽锋，陈琦琛，吴广宁，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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