Плазмогенератор барьерного разряда

Полезная модель может быть использована в технологии строительных материалов для активации сырьевых компонентов потоками электронов в барьерном разряде в межэлектродном пространстве плазмогенератора. Возможно проведение направленных химических реакций в конструкции плазмогенератора.
Из уровня техники известно техническое решение - «генератор неравновесной плазмы» [Патент РФ №187 713], 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; для проведения направленных химических реакций воздействие искрового разряда, которое не обеспечивает достаточной однородности обработки компонентов.
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.
Недостатками устройства являются громоздкость оборудования и сложность в управлении материальными потоками в сочетании с малой производительностью.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является полезная модель «Генератор неравновесной плазмы обезжелезивания воды» [Патент РФ №193888] в котором рассматривалось воздействие неравновесной плазмы на обезжелезивание воды с возможностью формирования быстрого пленочного потока жидкости куда был установлен штуцер ввода газа-окислителя, внутренний электрод заменен на перфорированный электрод с целью подвода газа-окислителя.
Недостатками устройства являются сложность системы ввода газ-окислителя, а также обработка сырья искровым разрядом, что не дает возможности проведения направленных химических реакций. Данное устройство выбрано за прототип.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является создание конструкции плазмогенератора, которая обеспечивает создание барьерного разряда.
Отличия проведения реакций при барьерном разряде от искрового заключаются в исключении высоких температур при воздействии электронов в плазмообразующемся газе и в мягких условиях протекания химических реакций, которые обеспечиваются предполагаемой конструкцией плазмогенератора.
На Фиг. 1 изображена конструкция предлагаемой полезной модели плазмогенератора для модификации исходных компонентов и проведения направленных химических реакций, где позиции пронумерованы следующим образом:
1 - внутренний электрод;
2 - диэлектрический материал,
3 - винты крепления внутреннего электрода;
4 - верхняя часть внешнего корпуса;
5 - рабочий объем плазмогенератора;
6 - нижняя часть внешнего корпуса;
7 - входные патрубки;
8 - выходное отверстие;
9 - винты крепления верхней и нижней части корпуса.
Устройство представляет собой конструкцию, состоящую из внешнего корпуса, внутреннего и внешнего электродов. Корпус плазмогенератора является составным, его верхняя часть 4 выполнена из диэлектрического материала (текстолита) и совмещена с нижней металлической частью корпуса 6, служащей внешним электродом, при помощи винтов 9. Нижняя часть внешнего корпуса имеет выходное отверстие 8. Внутренний электрод 1 фиксируется винтами 3 к верхней части корпуса. Внутренний электрод 1 покрыт диэлектрическим материалом 2 для обеспечения создания барьерного разряда в рабочем объеме плазмогенератора 5.
Входные патрубки 7 предназначены для подачи модифицируемых жидких и газообразных материалов в рабочий объем плазмогенератора, их оси расположены по касательной к внутренней поверхности нижней части корпуса. Входные патрубки имеют вентили для регулирования расхода модифицируемых материалов.
В качестве диэлекрического покрытия внутреннего электрода может использоваться стекло, кварц, керамические и полимерные матриалы.
Плазмогенератор работает следующим образом.
Организация электрического разряда производится путем подачи напряжения на внутренний электрод 1 и внешний электрод, в качестве которого выступает нижняя металлическая часть корпуса 6, и последующей установке барьерного разряда между ними. Разница диаметров внутреннего электрода и внешнего выходного отверстия обеспечивает выход плазмомодифицированного материала из рабочего объема плазмогенератора.
При вводе двух различных компонентов через входные патрубки 7, они попадают в рабочий объем плазмогенератора 5 и образуют вихревые, спиралевидные, тороидальные потоки, которые затем проникают в выходное отверстие 8.
Благодаря предложенной конструкции обеспечивается заявленный технический результат и достигается равномерная непрерывная обработка плазмой.