单侧虹杠式等离子体发生器的制作方法

1.本发明涉及一种电晕形式的等离子体发生装置，特别涉及一种常温常压下，主要作用在纺织面料和柔性有机材料单面的处理设施。


背景技术：

2.电晕是等离子体的一种形式，其通常采用非对称的电极产生。目前常温常压下，产生等离子体电晕层主要方式有两种：
3.1、转动轴与放电刀配合，由电源驱动，在两间隙之间放电，形成一窄条电晕区。
4.2、有一定面积的两块对应电极，在电源作用下，形成一个薄层电晕区。
5.这些放电形式都是在两电极之间放电，物体通过里时，无论是否有需要，两个面都要被处理到。
6.随着科技发展的需要，对纺织面料与柔性有机材料提出了单面处理的要求。这种面料经过进一步加工，制成的服装附加值相当高。特别是经过单面处理的面料或柔性有机材料，在国防和航天领域起着非常重要的作用。
7.现有技术中对纺织面料与柔性有机材料的单面加工，需要有昂贵的设备和复杂的工艺过程才能实现。由此，这一领域急需一种造价低廉、操作方便的设施，来做面料或柔性有机材料的单面处理。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种结构简单、造价低廉、操作方便的单侧虹杠式等离子体发生器，能够用于对面料或有机材料进行表面处理，提高能耗效率，改善处理效果。
9.本发明的技术方案如下。
10.一种单侧虹杠式等离子体发生器，包括等离子体发生器电源、放电体、气体供应系统，以及材料传动系统；
11.所述等离子体发生器电源与所述放电体电连接，从而为所述放电体提供电源；
12.所述放电体在接通电源时能够产生虹杠状半圆形电子束；
13.所述气体供应系统能够向所述放电体输送气体，从而使所述气体被所述虹杠状半圆形电子束电离，形成辉光电晕层；
14.所述材料传动系统能够驱动被处理材料通过所述辉光电晕层，从而对所述被处理材料的表面进行处理。
15.优选地，所述放电体包括负极放电条、负极放电齿、正极放电条、正极放电齿、有机材料绝缘条，以及气体输送孔。
16.优选地，所述负极放电条在每一个放电体中设置有两个，基本对称地设置在放电体的两侧；所述负极放电条基本呈截面为直角梯形的棱柱，其轴线方向与放电体的主体轴线方向一致，并且其斜面朝向上方设置以形成放电区，所述放电区的斜面与垂直方向形成一定角度。
17.优选地，所述负极放电条的每一个在轴线方向长度为100mm
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2000mm，在垂直于轴线方向的宽为15mm-20mm，高度15mm-25mm。放电区斜面与垂直方向的角度为65度-72度。
18.优选地，所述负极放电齿设置在负极放电条的放电区上，呈阵列状分布；所述负极放电齿的每一个基本呈截面为矩形的棱柱，该棱柱的上下底面都平行于负极放电条的放电区斜面，侧面沿垂直方向设置，并且其在水平面上的投影为正方形。
19.优选地，所述负极放电齿的每一个在水平方面的投影的正方形边长垂直方向超出放电区斜面的高度相等。
20.优选地，所述负极放电齿的每一个在水平方向的投影的正方形边长为1mm-2mm。
21.优选地，所述正极放电条呈长方体形状，设置在所述放电体的中央位置，通过有机材料绝缘条与所述负极放电条间隔地设置，并且其顶部平面形成另一放电区；所述正极放电条在轴线方向的长度与负极的长度相同。
22.优选地，所述正极放电齿设置在正极放电条顶部的放电区平面上，呈阵列状分布；所述正极放电齿的每一个都为垂直于放电区平面设置的长方体。
23.优选地，所述有机材料绝缘条在每一个放电体中设置有两个，基本对称地设置在所述正极放电条两侧；所述有机材料绝缘条基本呈截面为直角梯形的棱柱，其轴线方向与放电体的主体轴线方向一致，并且其斜面朝向上方设置以连接负极放电条的斜面放电区，以及正极放电条的平面放电区。所述有机材料绝缘条05的斜面与垂直方向形成一定角度；
24.所述气体输送孔设置在所述有机材料绝缘条的斜面上，其能够将气体输送到正极放电条与负极放电条之间。
25.通过以上技术方案，本发明能够取得如下有益效果。
26.1、本发明的单侧虹杠式等离子体发生器自身能耗低，对比同种效果的处理工艺，能耗降低40％以上。
27.2、本发明的单侧虹杠式等离子体俺生气结构简单、造价低，所需材料随处可取，因此可以广泛应用在中小企业中，大量加工纺织面料或柔性有机材料，满足工业和国防以及航天事业的需要。
附图说明
28.图1是本发明的单侧虹杠式等离子发生器的放电体结构示意图；
29.图2是图1中的放电体的负电极放电条示意图；
30.图3是图1中的放电体的正电极放电条示意图；
31.图4是图1中的放电体的有机绝缘条示意图；
32.图5是本发明与单侧虹杠式等离子体发生器工作原理示意图。
33.图中各个附图标记的含义如下：
34.01、负极放电条；02、负极放电齿；03、正极放电条；04、正极放电齿；05、有机材料绝缘条；06、气体输送孔；
35.001、等离子体发生器电源；002、放电体；003、气体供应系统；004、材料传动系统；005、被处理的材料；e、等离子体电子束与辉光电晕区。
具体实施方式
36.如附图1至附图4所示，根据本发明的单侧虹杠式等离子发生器的放电体包括负极放电条01、负极放电齿02、正极放电条03、正极放电齿04、有机材料绝缘条05，以及气体输送孔06。
37.负极放电条01在每一个放电体中设置有两个，基本对称地设置在放电体的两侧。负极放电条01基本呈截面为直角梯形的棱柱，其轴线方向与放电体的主体轴线方向一致，并且其斜面朝向上方设置以形成放电区，所述放电区的斜面与垂直方向形成一定角度。在一优选的实施方式中，负极放电条01的每一个在轴线方向长度为100mm
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2000mm，在垂直于轴线方向的宽为15mm-20mm，高度15mm-25mm。放电区斜面与垂直方向的角度为65度-72度。选择上述范围中的角度时，负极放电条01的放电区能够与正极放电条03形成范围大小适合的半圆形电子束。
38.负极放电齿02设置在负极放电条的放电区上，呈阵列状分布。负极放电齿02的每一个基本呈截面为矩形的棱柱，该棱柱的上下底面都平行于负极放电条01的放电区斜面，侧面沿垂直方向设置，并且其在水平面上的投影为正方形。在一优选的实施方式中，所述负极放电齿02的每一个在水平方面的投影的正方形边长垂直方向超出放电区斜面的高度相等。并且在一更为优选的实施方式中，所述负极放电齿02的每一个在水平方向的投影的正方形边长为1mm-2mm。
39.正极放电条03呈长方体形状，设置在所述放电体的中央位置，通过有机材料绝缘条05与所述负极放电条01间隔地设置，并且其顶部平面形成另一放电区。正极放电条03在轴线方向的长度与负极的长度相同。在一优选的实施方式中，正极放电条03在轴线方向长度为100mm
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2000mm，在垂直于轴线方向的宽为12mm-15mm，高度15mm-25mm。
40.正极放电齿05设置在正极放电条03顶部的放电区平面上，呈阵列状分布。正极放电齿05的每一个都为垂直于放电区平面设置的长方体。在一优选的实施方式中，所述正极放电齿05为长、宽、高相等的正方体，并且在一更为优选的实施方式中，所述正方体的棱长为1mm-2mm。
41.有机材料绝缘条05在每一个放电体中设置有两个，基本对称地设置在正极放电条03两侧。有机材料绝缘条05基本呈截面为直角梯形的棱柱，其轴线方向与放电体的主体轴线方向一致，并且其斜面朝向上方设置以连接负极放电条01的斜面放电区，以及正极放电条03的平面放电区。所述有机材料绝缘条05的斜面与垂直方向形成一定角度。在一优选的实施方式中，有机材料绝缘条05的每一个在轴线方向长度为100mm
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2000mm，在垂直于轴线方向的宽为15mm-20mm，高度15mm-25mm。有机材料绝缘条05的斜面与垂直方向的角度为65度-72度。选择上述范围中的角度时，有机材料绝缘条05与负极放电条01之间能够形成范围大小适合的凹槽，容纳适量的气体，从而有利于形成辉光电晕层。
42.气体输送孔06设置在所述有机材料绝缘条05的斜面上，其能够将气体输送到正极放电条03与负极放电条01之间。在一优选的实施方式中，所述气体输送孔06输送的气体为普通气体，诸如氮气、二氧化碳气或氧气。另一优选的实施方式中，所述气体输送孔06输送的气体为惰性气体，诸如氦气或氩气。在另外优选的实施方式中，所述气体输送孔06输送的气体，是常温常压下的空气。利用普通环境中各气体的固定含量，而形成辉光电晕层。只是利用气体输送孔增大气力流量即可。
43.本领域技术人员能够理解，虽然以上实施方式中的放电体为单体，然而本发明并不局限于此。根据本发明的单侧虹杠式等离子体发生器可以根据电晕面积的需要，使用单体的放电体，或者排列式多行组合体的放电体，以形成满足需要的大面积电晕薄层。
44.如附图5所示，根据本发明的单侧虹杠式等离子体发生器包括等离子体发生器电源001、放电体002、气体供应系统003，以及材料传动系统004。该等离子体发生器的工作原理如下。
45.1、接通电源后，在电场的作用下，放电体002中的负极放电齿02与正极放电齿04，会在a、b之间产生虹杠状半圆形电子束，这时的电子束不多也不均匀。
46.2、气体供应系统003通入纯净气体，材料传动系统004开始带动被处理材料005运动。
47.3、通入的纯净气体将被处理材料005盖在了放电区内，形成了一个3mm-8mm厚的气体薄层，具体厚度根据处理物与放电区的间距而定。在处理物的带动和电场的作用下，纯净的气体分子将进行自由的运动。
48.4、随着纯净气体的增加，它将排除原来薄层中的杂质气体，使这个气体薄层形成了几乎是单质的介质层。
49.5、如果是通入普通空气，被处理材料005盖的放电区内，气体密度将大于外部环境。这时空气中的氮气(含量约78％)将远大于原来的普通环境，它将起到绝对的主导作用，形成类似氮气的单质环境.
50.6、因为是单质环境，加上正、负放电齿用的是同一个电源，它们的电流、电压、频率都一样。同时a、b的间距很小，当电场强度足够时，正、负放电齿的距离误差几乎无影响。所以它们产生的半圆形电子束不会相互干涉。
51.7、随着电场强度的增加，所有正、负放电齿的各尖端都会放电，形成高密度半圆形电子束。这些电子束电离了单质气体，形成辉光电晕层，在通入普通空气时会形成紫红色辉光电晕层。这个电晕层将完成对通过物的单侧刻蚀处理。
52.在一优选的实施方式中，所述被处理材料005为纺织面料，并且在另一优选的实施方式中，所述被处理材料005为柔性有机材料。
53.以上虽然已经示出和描述了本发明的特定实施例，但本发明并不局限于此。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种变化和修改都是显而易见的。因此，本发明涵盖的范围应包括在本发明的精神和范围中各种的替代、变形及等同方式。