电弧电子流设备及其方法技术

一种电弧电子流设备及方法，用于减少流体中的污染物。所述设备包含第一及第二电极以及其间的一个腔室。以一顶频率在所述电极间施加电压，由此导致在所述电极间产生复数个电弧电子流。所述电极具有台阶形表面，使得所述电极的中心第一部分比外部第二部分更加彼此靠近。此台阶形结构导致电弧电子流渐进地沿所述电极形成，且从而横越贯穿腔室，由此有效地处理所述腔室中的分子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一般而言，本专利技术涉及环境控制设备及其方法的领域，且更特别的 是关于电弧环境设备，其用于减少排出气流中的排放，还用于产生用于 其它环境目的的臭氧。
技术介绍
汽车、卡车、飞机的内燃机及其它排放源每年排放数百万吨例如氮 氧化合物、碳氢化合物、 一氧化碳、二氧化碳及有毒气体的污染物质。 其它对空气污染有显著影响的包括，举例而言，发电机、涂覆工艺(coating processes)及固体废物焚烧，等等。由于日益扩大的工业化以及 正在增加的全球范围使用汽车，由空气污染导致的这些问题正在越来越 受到关注。在抑制空气污染的努力中，许多国家己经公布空气污染排放标准， 其要求利用最佳可用技术来控制污染源。此熟知的污染控制技术包含静 电滤尘器、袋式收尘器、旋风分离器、颗粒活性炭及水幕。这些设备中 的每一个由于仅能够控制有限排放源中特定污染物而受到限制。关于汽车，具有贵金属(例如一金衡制盎司的铂、钯或铑的)的催化 转化器目前正用于减少排气管排放。这些贵金属价格昂贵且难以全球范 围供应。因此其可用性不足以满足全球范围需求，尤其在开发中国家。此外，催化转化器的使用寿命有限，在其整个使用寿命期间其效率 减小，使其不能满足排放标准。 一旦催化转化器失效，其中的贵金属不 易于溶解，因此典型地被作为有害废弃物而掩埋。一个用于减少排气流中污染物的相对新近的革新是向排气施加一个 电晕场，如在以下美国专利中所描述的颁发给Feldman的US No.5，733，360、颁发给Rich的US No.5,433，832 、颁发给Henis的US No.3，983,021、颁发给Nunez的US No.5，236,672、颁发给Masters的US No.5,410,871、颁发给Masters的US No.5，419,123、及颁发给Birmingham 等人的US No.4，954，320。然而电晕发生设备在其去除尾气中污染物的类 型方面非常有限。从而，电晕设备对于控制来自多数工业源或汽车的排 放未有实际应用。除需要改进有关从移动污染源及点污染源减少排放的技术外，还期 望发展可产生用于多种其它环境目的的高浓度臭氧的技术。举例而言， 将臭氧引入汽车发动机的汽缸中导致燃烧更为彻底。此优质燃烧导致增 加马力、增加里程及减少排放。臭氧在减少细菌及病毒数量方面同样有效。因而，臭氧可被用来处 理来自城市废水处理工厂的流出物。臭氧亦可用于移除例如旅馆房间、 工厂或酒馆等环境中空气中传播的病菌、气味及烟尘。实际上，由于传统的臭氧发生设备不能以高成本效益为特定任务产 生足够量及足够浓度的臭氧，因此还未有完全实现对臭氧的有益使用。 其它困难包括臭氧的分解速度相对较快，且难以大量传输及储存。因 此，期望在计划使用臭氧的地点产生臭氧。再次指出，传统的臭氧产生 设备还未能满足这些需求。考虑到上面所述，需要一种设备，其能够减少来自点污染源及移动 污染源排出气流的污染物。另外，其需要一种设备，其增强传统的以及 含有减量贵金属的催化转化器的性能并延长其有效寿命。其亦需要一种 设备，所述设备产生高浓度的臭氧，用于例如改良内燃机中燃烧、消除 细菌及净化室内空气的其它环境目的
技术实现思路
-为达到上述及其它目标，如此处的具体表达及广泛描述，本专利技术提 供一个电弧电子流设备的各种具体实施例及使用所述电弧电子流设备的 方法，用于减少来自一个流体的排放和/或用于产生用于各种环境应用的 臭氧。在本专利技术的一个优选具体实施例中， 一个电弧电子流设备包含第一 及第二电极。所述电极彼此间隔，从而所述电极间界定一个空间，在其 中经过的流体被处理。 一个电压源在所述第一与第二电极的间施加一个 电压，以便在所述电极的间产生复数个电弧，所述电弧将所述流体中的 微粒(例如污染物)分解成其组成部分。在本专利技术的一个具体实施例中，所述电弧电子流设备的第一电极包 含具有第一及第二部分的第一表面，为了促进在所述第一电极的第一、 第二部分与所述第二电极间的整个空间内产生强电弧，使所述第一部分 靠近所述第二电极的程度甚于所述第二部分靠近所述第二电极的程度。在本专利技术的一个具体实施例中，为使得流体流经所述第一电极，可 在所述第一电极的第一部分或所述第一电极的第一及第二部分形成若干 开口。在所述第一及第二部分皆具有开口的场合，优选第一部分中的开 口截面面积大于所述第二部分中开口的截面面积。在本专利技术的一个具体实施例中，所述第一及第二部分处于不同平面 上。另外，所述第一及第二部分可处于不同的平行平面上。在另一具体实施例中，电弧电子流渐进地在所述第一及第二电极上形成，使得在10秒或更短时间内电弧横越所述电极间的空间的至少 50%。在一个更佳的具体实施例中，所述电弧在5秒或更短时间内横越 所述空间的至少75%。在本专利技术的一个优选具体实施例中，为了分解包含于流体中的微粒 (例如污染物)，提供了一种用于处理流体的方法。所述方法包含这些步 骤提供第一及第二电极；在所述电极间以某一频率施加电压；在所述 电极间产生复数个电弧电子流；以及使流体流经所述电极，藉此使流体 受到所述电弧电子流作用。在本专利技术的一个具体实施例中，所述方法进一步包含以下步骤在 10秒的时间周期内使至少50%的流体受到所述电弧电子流中至少一个电 弧电子流的作用。在本专利技术的一个具体实施例中，所述方法的第一电极包含具有第一 及第二部分的第一表面。第一部分的位置使其靠近所述第二电极的程度 甚于所述第二部分靠近所述第二电极的程度。在所述第一部分与所述第 二电极间且同样在所述第二部分与所述第二电极间产生电弧电子流。在本专利技术的一个具体实施例中，所述方法包含在第一 电极与第二电 极间产生电场梯度的步骤。为了处理夹带于流体中的微粒，所述电场梯 度均匀地施加至所述流体。在本专利技术的一个具体实施例中，所述方法包含以下步骤以致少1,600脉冲/分钟的频率在所述第一与第二电极间施加一个至少20,000伏 特的电压差。附图说明参照附图阅读本专利技术的详细描述时，可更好地理解本专利技术上述的及其它特征、方面及优点，其中图1为根据本专利技术的一个具体实施例的用于分解流体中的微粒的电 弧电子流设备的剖面图，以及用于供应电压至所述设备的电压产生系统 的示意图2为图1的电弧电子流设备的局部剖面图3为根据本专利技术的一个具体实施例的具有台阶形表面电极的实施 例的后视图，所述电极可被包含在图1的设备中； 图4为图3的电极的主视图； 图5为图3的电极的侧视图6为根据本专利技术的具体实施例的具有平坦表面的电极的另一个具 体实施例的后视图，所述电极可被包含于图l的设备中； 图7为图6的电极的主视图； 图8为图6的电极的侧视图9为根据本专利技术的一个具体实施例的具有台阶形表面的电极的后 视图，所述台阶形表面具有第一及第二部分，其中仅在所述第一部分中 设若干开口，所述电极可被包含在图1的设备中；图10为图9的电极的主视图； 图11为图9的电极的侧视图12为根据本专利技术一个具体实施例的电极的后视图，所述电极具有 带有平坦第一部分及成角度第二部分的表面，所述电极可被包含于图1 的设备中；图13为图12的电极的主视图14为图12的电极的侧视图15为根据本专利技术一个具体实施例的电极的后视图，所述电极具有台阶形表面，其中所述表面没有开口，所述电极可被包含在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生电弧电子流的设备，用于处理流体，其包括：　　　　一个第一电极；　　　　一个第二电极，其通过一个距离与所述第一电极隔开且在所述第一电极与第二电极间界定一个空间；　　　　一个电压源，其用于在所述第一电极与第二电极间施加一个电压；且其中在所述第一电极与第二电极间产生复数个电弧电子流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-10-15 10/966,5991.一种产生电弧电子流的设备，用于处理流体，其包括一个第一电极；一个第二电极，其通过一个距离与所述第一电极隔开且在所述第一电极与第二电极间界定一个空间；一个电压源，其用于在所述第一电极与第二电极间施加一个电压；且其中在所述第一电极与第二电极间产生复数个电弧电子流。2. 如权利要求1所述的设备，其中所述第一电极包含一个具有第一 及第二部分的第一表面，其中所述第一部分比所述第二部分更紧靠所述 第二电极。3. 如权利要求2所述的设备，其中所述电弧电子流在所述第一部分 与所述第二电极间以及在所述第二部分与所述第二电极间形成。4. 如权利要求2所述的设备，其中所述第一部分具有复数个延伸穿 过所述第一电极的开口。5. 如权利要求4所述的设备，其中所述第二部分具有复数个延伸穿 过所述第一电极的开口。6. 如权利要求1所述的设备，其中所述第一电极包含一个台阶形第 一表面。7. 如权利要求1所述的设备，其中所述第一电极包含一个具有第一 及第二部分的第一表面，其中所述第一部分处于一、第一平面中而所述 第二部分处于第二平面中。8. 如权利要求7所述的设备，其中所述第一部分平行于所述第二部分。9. 如权利要求1所述的设备，其中所述第一电极包含具有第一及第 二部分以及一个位于所述第一与第二部分间的过渡部分的第一表面，其 中所述过渡部分从所述第二部分向外凸出所述第一部分。10. 如权利要求1所述的设备，其中所述第一电极及第二电极为电 浮接。11. 如权利要求1所述的设备，其中所述第一电极包含具有第一及 第二部分的第一表面，其中所述第二部分被设定在所述第一部分的周边 外...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗D克普尔，兰多夫M威尔森，
申请(专利权)人：全球环境概念有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]