一种常压高频冷等离子体处理装置制造方法及图纸

一种常压高频冷等离子体处理装置，涉及等离子体处理装置，包括流化床进料单元、等离子体发生单元和中段扩容型物料收集单元。本发明专利技术等离子体处理装置中采用流化床反应器结构的流化床进料单元作为物料的输送单元，解决了超细粉体均匀输送至等离子体发生单元的问题；将传统的卧式等离子体反应器改为立式结构，有利于粉体的进料与收集，同时在等离子体发生单元中设置斜向气流分散板，使得混合了粉体材料的载气以螺旋线的方式旋转进入放电区域，有效解决了携带粉体的气体在放电区域的不均匀放电；将物料收集单元设置为中段宽、上下窄的中段扩容结构，有利于粉体材料的附着和收集，避免了大量粉体通过载气进入空气中。

【技术实现步骤摘要】
一种常压高频冷等离子体处理装置
本专利技术涉及等离子体处理装置，具体涉及一种常压高频冷等离子体处理装置。
技术介绍
材料的表面改性处理是指在一定的外界条件下，材料外部物质和材料表面发生物理和化学反应，从而使材料表面状态发生变化或在材料表面产生新的元素和新的基团，最终满足实际应用的需求。等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，宏观角度上其依然维持正负电荷相等的电中性状态。等离子体中部分气体解离形成的具有化学活性的等离子体活性离子会以物理撞击或化学反应的形式与材料表面进行相互作用，以实现对表面的改性。低温等离子体技术作为一种新的表面改性手段，能快速、高效、无污染地改善材料的表面性能，同时又不改变材料的本体特点，已经越来越受到研究人员的重视。传统的常压高频冷等离子处理装置如附图1所示，位于中心的铜棒作为高压电极，同轴的不锈钢外壳作为低压电极，两电极之间采用绝缘体隔离，且不锈钢外壳逐渐收缩形成一个较小的出口(出口直径约为6～8mm，可根据工作需要设定)。工作气体即等离子体发生气体经高压电极和绝缘体形成的空腔进入放电体系，在两极之间施加的20～40KHz的交流电源的作用下，缩口处气体的流通截面减小，流速变大，两极施加的电压会将工作气体击穿，形成的电离气体在缩口处形成火焰状的等离子体射流喷入聚阴离子型正极材料床层(材料处理床层)，气体电离形成的具有化学活性的等离子体活性粒子会以物理撞击或者化学反应的方式与正极材料表面相互作用，以实现对正极材料的表面改性。然而，在实际操作中，如果待处理的粉体材料的粒径较小，例如小于500nm时，若将粉体材料直接置于图1所示装置中的处理床层，粉体材料很容易被等离子体发生气体吹离处理床层，无法实现对粉体材料的改性；而实际上，传统的图1所示的冷等离子处理装置主要适用于粒径较大(粒径为500μm左右)的材料的表面改性。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
存在的缺陷，提出了一种适用于超细(纳米级)粉体材料的常压高频冷等离子体处理装置，解决了纳米级(粒径≤500nm)粉体材料的表面改性问题。本专利技术的技术方案如下：一种常压高频冷等离子体处理装置，包括流化床进料单元(1)、等离子体发生单元(2)和中段扩容型物料收集单元(3)；所述流化床进料单元包括粉体物料室、布风分配板和流化床式粉体进料器，物料载气经粉体物料室、布风分配板将微小颗粒粉体均匀分散于流化床式粉体进料器中，然后通过流化床式粉体进料器的出料口进入等离子发生单元；所述等离子体发生单元为立式结构，包括作为阴极的外壳、作为阳极的铜棒、位于阴极和阳极之间的绝缘体、斜向气流分散板，流化床进料单元分散后的粉体材料进入所述等离子体发生单元后，经斜向气流分散板以螺旋线的方式均匀进入等离子放电处理区域，经等离子体气氛处理后进入中段扩容型物料收集单元；所述中段扩容型物料收集单元采用中段宽、上下窄的结构，有利于粉体材料的收集。进一步地，所述物料载气的流量为20～40L/h。进一步地，所述布风分配板为流化床的通用配件，其孔径可根据需求选择，具体可以为1～2mm。进一步地，所述流化床进料单元采用透明的材质，以便观察粉体是否均匀分散在气体中。进一步地，所述流化床进料单元还包括设置于流化床式粉体进料器底部的物料回收装置，以收集未进入进料器的物料。进一步地，所述斜向气流分散板包括多个倾斜角为15～40°的圆形通孔，其孔径为1～2mm，以使进入等离子体发生单元的粉体以螺旋线的方式均匀进入等离子放电处理区域。进一步地，所述斜向气流分散板采用绝缘耐高温(150℃以上)材质制得。进一步地，所述中段扩容型物料收集单元为可拆卸的对称结构，在反应完成后，将其拆卸并收集处理后的粉体材料。进一步地，所述中段扩容型物料收集单元的底部设置石英棉等耐高温滤布，以防止粉体被吹入空气中。本专利技术的有益效果为：本专利技术等离子体处理装置中采用流化床反应器结构的流化床进料单元作为物料的输送单元，解决了超细(纳米级)粉体均匀输送至等离子体发生单元的问题；将传统的卧式等离子体反应器改为立式结构，有利于粉体的进料与收集，同时在等离子体发生单元中设置斜向气流分散板，使得混合了粉体材料的载气以螺旋线的方式旋转进入放电区域，有效解决了携带粉体的气体在放电区域的不均匀放电；将物料收集单元设置为中段宽、上下窄的中段扩容结构，有利于粉体材料的附着和收集，避免了大量粉体通过载气进入空气中。附图说明图1为传统的常压高频冷等离子处理装置的结构示意图；图2为本专利技术提供的常压高频冷等离子体处理装置的结构示意图；图3为本专利技术装置中斜向气流分散板的结构图；图4为本专利技术实施例中段扩容型物料收集单元的参数尺寸。具体实施方式下面结合附图和实施例，详述本专利技术的技术方案。实施例如图2所示，为本专利技术提供的常压高频冷等离子体处理装置的结构示意图；包括流化床进料单元(1)、等离子体发生单元(2)和中段扩容型物料收集单元(3)。如图2中(1)所示，所述流化床进料单元包括粉体物料室、布风分配板和流化床式粉体进料器，物料载气以20～40L/h的流量经粉体物料室，然后通过布风分配板(布风分配板为流化床的通用配件，其孔径可根据需求选择，具体可以为1～2mm。)将微小颗粒粉体均匀分散在载气中，然后通过流化床式粉体进料器的出口进入等离子发生单元进行等离子体化；其中，所述流化床进料单元采用透明的材质，例如玻璃，这样可以直观地观察粉体是否均匀分散在载气中，通过调整布风分配板的孔径以及物料载体的流量，以实现粉体均匀分散于载气中；所述流化床式粉体进料器的底部设置物料回收装置，以收集未进入进料器的物料。所述流化床进料单元中并不会发生任何化学反应，主要是为了将粉体物料均匀输送至等离子体发生单元。如图2中(2)所示，所述等离子体发生单元将传统卧式结构改为立式结构，包括作为阴极的外壳、作为阳极的铜棒、位于阴极和阳极之间的绝缘体、斜向气流分散板，该等离子体发生单元的进料口与流化床进料单元的出料口连接，流化床进料单元分散后的粉体和载气进入所述等离子体发生单元后，经斜向气流分散板以螺旋线的方式均匀进入等离子放电处理区域，经等离子体气氛处理后进入中段扩容型物料收集单元。其中，所述斜向气流分散板是通过在绝缘耐高温(150℃以上)平板上开倾斜角为30°的圆形通孔得到的，其孔径为1～2mm，以使进入等离子体发生单元的粉体以螺旋线的方式均匀进入等离子放电处理区域；这是由于进入的粉体容易沿着偏向进料口一方的轴向进入放电处理区域，造成放电氛围的不均匀性。如图2中(3)所示，所述中段扩容型物料收集单元采用中段宽、上下窄的结构，粉体颗粒很容易随着等离子体载气被吹入空气中，而采用中段扩容的收集单元后，吹入的粉体颗粒大部分会附着在扩容段的下方，有利于粉体颗粒的收集。其中，所述中段扩容型物料收集单元为可拆卸的对称结构，在反应完成后，将其拆卸并收集处理后的粉体材料；所述中段扩容型物料收集单元的底部设置石英棉等耐高温滤布，以防止粉体被吹入空气中。进一步地，所述布风分配板的厚度为2mm，流化床式粉体进料器的宽度为15mm，流化床进料单元的出口直径为6mm，所述中段扩容型物料收集单元的参数尺寸如图4所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种常压高频冷等离子体处理装置，包括流化床进料单元、等离子体发生单元和中段扩容型物料收集单元；所述流化床进料单元包括粉体物料室、布风分配板和流化床式粉体进料器，物料载气经粉体物料室、布风分配板将微小颗粒粉体均匀分散于流化床式粉体进料器中，然后通过流化床式粉体进料器的出料口进入等离子发生单元；所述等离子体发生单元为立式结构，包括作为阴极的外壳、作为阳极的铜棒、位于阴极和阳极之间的绝缘体、斜向气流分散板，流化床进料单元分散后的粉体材料进入所述等离子体发生单元后，经斜向气流分散板以螺旋线的方式均匀进入等离子放电处理区域，经等离子体气氛处理后进入中段扩容型物料收集单元；所述中段扩容型物料收集单元采用中段宽、上下窄的结构，有利于粉体材料的收集。

【技术特征摘要】
1.一种常压高频冷等离子体处理装置，包括流化床进料单元、等离子体发生单元和中段扩容型物料收集单元；所述流化床进料单元包括粉体物料室、布风分配板和流化床式粉体进料器，物料载气经粉体物料室、布风分配板将微小颗粒粉体均匀分散于流化床式粉体进料器中，然后通过流化床式粉体进料器的出料口进入等离子发生单元；所述等离子体发生单元为立式结构，包括作为阴极的外壳、作为阳极的铜棒、位于阴极和阳极之间的绝缘体、斜向气流分散板，流化床进料单元分散后的粉体材料进入所述等离子体发生单元后，经斜向气流分散板以螺旋线的方式均匀进入等离子放电处理区域，经等离子体气氛处理后进...

【专利技术属性】
技术研发人员：向勇，张晓晴，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51