Плазмогенератор объемного барьерного разряда

Полезная модель может быть использована в технологии строительных материалов, в том числе при проведении химических реакций, для активации исходных сырьевых компонентов последовательной обработкой барьерным разрядом, создаваемым в плазмогенераторе с дополнительным газоподведением.
Существует техническое решение «генератор неравновесной плазмы» [Патент РФ №187713], в котором решалась задача по созданию стабильных источников неравновесной плазмы при высоком давлении, с высокими удельными энерговкладами.
Недостатками устройства являются ограниченное число каналов разряда и, как следствие, обработке подвергается не все сырьевые компоненты, а только часть, прилегающая к каналам разряда, что снижает производительность обработки из-за недостаточно большой зоны воздействия; низкий ресурс работы изоляции и электродов. Также недостатком является отсутствие системы ввода газа и охлаждения внутреннего электрода.
-6
-3
Известно устройство реактора очистки воды [Патент РФ №2136600], включающее обработку жидкости барьерным разрядом в реакторе, состоящем из корпуса, в верхней части которого размещен узел создания водогазовой смеси, электродной системы, расположенной под узлом создания водогазовой смеси, и узла отвода водогазовой смеси, размещенного под электродной системой. Узел создания водогазовой смеси включает аэратор, эжектор, патрубки подвода воды и отвода воздуха и газов. К электродной системе подключен генератор высоковольтных импульсов. Обработку воды осуществляют барьерными разрядами при длительности положительных и/или отрицательных высокочастотных импульсов не более 0,5⋅10 с и отношении амплитуды импульсного напряжения к расстоянию между электродами в пределах (2-10)⋅10 В/мм
Недостатками устройства являются громоздкость оборудования и сложность в управлении материальными потоками в сочетании с малой производительностью, а таже низкая температура и плотность заряженных частиц в канале разряда, что обусловливает значительное отличие генерируемых им продуктов от генерируемых искровыми разрядами.
Наиболее близким по техническому решению является полезная модель «Плазмохимический генератор для активации водных дисперсных суспензий и сухих дисперсных материалов» [Патент РФ №187713], в которой активация исходных сырьевых компонентов происходит потоками электронов, создаваемых в плазмохимическом генераторе с регулируемым зазором между электродами генератора.
Недостатками устройства являются невозможность создания объемного барьерного разряда и проведение направленных химических реакций. Данное устройство выбрано за прототип.
Техническим результатом, на достижение которого направлена данная полезная модель, является создание плазмогенератора позволяющего осуществлять активацию подаваемых сырьевых компонентов объемным барьерным разрядом в инертной газовой среде, который образуется в плазмогенераторе между двумя электродами с барьером из диэлектрика.
Технический результат достигается посредством того, что используется плазмогенератор с возможностью формирования вихревого потока сырьевых компонентов за счет центробежных сил на внутренней поверхности внешнего конуса коаксиальной газоразрядной камеры, с образованием между внешним и внутренним электродами плазмы. Новым, согласно предложенной полезной модели, является то, что в конструкции внутреннего электрода, предусмотрено покрытие диэлектриком, а также имеется дополнительный входной патрубок для ввода инертного газа в газоразрядную камеру.
Предлагаемая полезная модель устройства иллюстрируется схемой плазмогенератора, представленного на фиг.1-4, где позиции пронумерованы следующим образом:
1 - внутренний электрод, покрытый диэлектриком;
2 - винты крепления;
3 - диэлектрический корпус;
4 - газоразрядная камера;
5 - внешний электрод;
6 - диэлектрическая вставка;
7 - винты крепления диэлектрической вставки к внутреннему электроду;
8, 9 - входные патрубки;
10 - дополнительный патрубок.
Плазмогенератор, состоит из диэлектрического корпуса с газоразрядной камерой, внешнего электрода, внутреннего электрода, имеющего конусное расширение в нижней части, при этом конусность внутреннего электрода соответствует конусности внешнего электрода, и имеющий входные патрубки для подачи модифицируемых жидких и газообразных материалов, а также дополнительный патрубок подачи инертного газа. Внутренний электрод имеет диэлектрическое покрытие в виде диэлектрической вставки, закрепленной на нем при помощи винтов.
В качестве диэлекрического покрытия внутреннего электрода может использоваться стекло, кварц, керамические и полимерные матриалы.
Устройство представляет собой плазмогенератор, у которого нижняя часть выполнена в виде конуса. Конусность внутреннего электрода 1 соответствует конусности внешнего электрода 5.
Диэлектрический корпус 3 соединен с внешним электродом посредством винтового соединения 2, которое изолировано от внутренней камеры корпуса диэлектрика и проходит через всю высоту корпуса. Таким образом обеспечивается подача напряжения на внешний электрод.
Конструкция внутреннего электрода 1, имеет диэлектрическое покрытие в виде диэлектрической вставки 6, которая крепится к внутреннему электроду при помощи винтов 7.
Входные патрубки 8 и 9 предназначены для подачи модифицируемых жидких и газообразных материалов в газоразрядную камеру 4.
Дополнительный патрубок 10 обеспечивает возможность подвода инертного газа, в газоразрядную камеру, для протекания реакций в инертной среде.
Входные и выходные патрубки оборудованы собственными вентилями для регулирования подачи каждого вещества.
Перемешивание обрабатываемого материала обеспечивается конструкцией газоразрядной камеры, которая позволяет создавать вихревое движение потока материала.
В газоразрядной камере, образованной внешним и внутренним электродами, происходит обработка в барьерном разряде сырьевых компонентов, поступающих последовательно в вихревом потоке.
Создание потоков электронов происходит в конической части устройства, т.е. в зазоре между электродами.