具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置及其处理方法.pdf

具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置及其处理方法，属于汽车尾气处理技术领域。本发明是为了解决现有用于汽车尾气处理的低温等离子体反应器等离子体产生不均匀，净化效率低的问题。装置包括电机、尾气等离子体处理管、螺旋型电极和铜管，螺旋型电极与尾气等离子体处理管之间的空间为汽车尾气通路，同时为等离子体反应区，螺旋型电极一端与电机连接，一端在水平尾气处理段首端固定；方法中首先将铜管和螺旋型电极与电源连接，然后通过电机带动螺旋型电极旋转，从而在水平尾气处理段内的等离子体的作用下，实现对汽车尾气的处理。本发明用于汽车尾气处理。

权利要求书
1.  一种具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置，其特征在于，它包括电机(1)、尾气等离子体处理管(2)、螺旋型电极(3)和铜管(4)，
尾气等离子体处理管(2)由水平尾气处理段(2-1)、尾气进气段(2-2)和尾气出气段(2-3)组成，尾气进气段(2-2)在水平尾气处理段(2-1)的首端侧与水平尾气处理段(2-1)呈相互垂直连通，尾气出气段(2-3)在水平尾气处理段(2-1)的末端侧与水平尾气处理段(2-1)呈相互垂直连通，尾气进气段(2-2)和尾气出气段(2-3)位于水平尾气处理段(2-1)的同侧；
电机(1)与水平尾气处理段(2-1)的末端相固定，电机(1)的输出轴与水平尾气处理段(2-1)内螺旋型电极(3)的末端连接，螺旋型电极(3)的首端与水平尾气处理段(2-1)的首端转动连接；铜管(4)套接于水平尾气处理段(2-1)的中段的外表面，并且铜管(4)的内壁与水平尾气处理段(2-1)的外壁相接触；螺旋型电极(3)和铜管(4)作为电源连接端与正弦高压电源连接。

2.  根据权利要求1所述的具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置，其特征在于，它还包括定位轴承(5)，螺旋型电极(3)的首端与水平尾气处理段(2-1)的首端通过定位轴承(5)的中心孔实现转动连接。

3.  根据权利要求1或2所述的具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置，其特征在于，螺旋型电极(3)外表面中段具有密集的螺纹分布。

4.  一种具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理方法，它基于权利要求1所述具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置实现，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一：将正弦高压电源的正极输出端与铜管(4)连接，正弦高压电源的负极输出端与电源的地极相连后，共同连接螺旋型电极(3)；
步骤二：启动电机(1)，使螺旋型电极(3)在水平尾气处理段(2-1)首端定位轴承(5)的支撑下以2000～5000rpm的速度旋转；
步骤三：使汽车尾气经尾气进气段(2-2)进入水平尾气处理段(2-1)，在水平尾气处理段(2-1)内的等离子体的作用下，实现对汽车尾气的处理；处理后的汽车尾气经尾气出气段(2-3)排出；所述水平尾气处理段(2-1)内的等离子体由两个电源连接端之间放电产生。

5.  根据权利要求4所述的具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理方法，其特征在于，步骤一中的正弦高压电源为5kV～30kV，频率为10000Hz～30000Hz。

说明书具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置及其处理方法
技术领域
本发明涉及具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置及其处理方法，属于汽车尾气处理技术领域。
背景技术
汽车作为最主要的现代交通运输工具，它使人们的生活变得更加方便和快捷，但同时也带来了许多无法回避的问题。其排放的CO、NOx、HC、SO2、Pb等污染物不仅危害人体健康，还是造成酸雨和光化学烟雾的主要成分，汽车尾气污染已受到全球广泛的注视。据调查，城市空气中90％以上的CO、60％以上的HC和30％以上的NOx来自汽车排放。由此可见，净化汽车尾气中的污染物质是当务之急。
近年来，迅速发展起来的低温等离子技术成功的运用于汽车尾气处理技术中，作为一种全新的污染物处理方式，它具有噪音小、占地面积小，效果好、运行费用低、没有二次污染等诸多优点。但现有的低温等离子体反应器设计存在以下问题：一、加工精度、放电特性和记忆效应等问题导致反应器的放电集中于一点，造成等离子体产生不均匀，尾气的净化效率低；二、反应器中的放电强度不足，不能产生足量的等离子体，使得汽车尾气的净化效率降低；三、现有反应器与汽车排气管路的耦合存在困难。
发明内容
本发明目的是为了解决现有用于汽车尾气处理的低温等离子体反应器等离子体产生不均匀，净化效率低的问题，提供了一种具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置及其处理方法。
本发明所述具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置，它包括电机、尾气等离子体处理管、螺旋型电极和铜管，
尾气等离子体处理管由水平尾气处理段、尾气进气段和尾气出气段组成，尾气进气段在水平尾气处理段的首端侧与水平尾气处理段呈相互垂直连通，尾气出气段在水平尾气处理段的末端侧与水平尾气处理段呈相互垂直连通，尾气进气段和尾气出气段位于水平尾气处理段的同侧；
电机与水平尾气处理段的末端相固定，电机的输出轴与水平尾气处理段内螺旋型电极的末端连接，螺旋型电极的首端与水平尾气处理段的首端转动连接；铜管套接于水平尾气处理段的中段的外表面，并且铜管的内壁与水平尾气处理段的外壁相接触；螺旋型电极和 铜管作为电源连接端与正弦高压电源连接。
它还包括定位轴承，螺旋型电极的首端与水平尾气处理段的首端通过定位轴承的中心孔实现转动连接。
螺旋型电极外表面中段具有密集的螺纹分布。
一种具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理方法，它基于所述具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置实现，它包括以下步骤：
步骤一：将正弦高压电源的正极输出端与铜管连接，正弦高压电源的负极输出端与电源的地极相连后，共同连接螺旋型电极；
步骤二：启动电机，使螺旋型电极在水平尾气处理段首端定位轴承的支撑下以2000～5000rpm的速度旋转；
步骤三：使汽车尾气经尾气进气段进入水平尾气处理段，在水平尾气处理段内的等离子体的作用下，实现对汽车尾气的处理；处理后的汽车尾气经尾气出气段排出；所述水平尾气处理段内的等离子体由两个电源连接端之间放电产生。
步骤一中的正弦高压电源为5kV～30kV，频率为10000Hz～30000Hz。
本发明的优点：本发明利用螺旋型电极的螺纹尖端放电使装置在同等电压条件下达到更大的放电间隙；同时利用电机带动电极旋转以达到更加均匀的放电效果，从而更适合于汽车尾气的处理。它通过旋转螺旋型电极的介质阻挡放电产生等离子体，对汽车尾气的净化效率更高。
本发明采用介质阻挡放电产生等离子体，实时处理汽车尾气，拥有噪声低，处理效率高，没有二次污染等诸多优点，为汽车尾气的处理提供了新思路。它首次提出旋转螺旋型电极概念，通过螺旋型电极的密集尖端产生尖端放电，增强放电强度，可以提高装置的放电间隙。通过电机带动螺旋型电极旋转，扰乱放电空间残留物质在装置中的分布，对介质阻挡放电的记忆效应进行合理利用，提高放电的均匀性，从而在装置中产生大量均匀高密度的低温等离子体。
本发明低能耗、高效率、无污染、无任何副产物，解决了传统装置功耗大，处理效率低，体积大的缺点，在汽车尾气处理方面有着巨大的发展前景。
附图说明
图1是本发明所述具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置，它包括电机1、尾气等离子体处理管2、螺旋型电极3和铜管4，
尾气等离子体处理管2由水平尾气处理段2-1、尾气进气段2-2和尾气出气段2-3组成，尾气进气段2-2在水平尾气处理段2-1的首端侧与水平尾气处理段2-1呈相互垂直连通，尾气出气段2-3在水平尾气处理段2-1的末端侧与水平尾气处理段2-1呈相互垂直连通，尾气进气段2-2和尾气出气段2-3位于水平尾气处理段2-1的同侧；
电机1与水平尾气处理段2-1的末端相固定，电机1的输出轴与水平尾气处理段2-1内螺旋型电极3的末端连接，螺旋型电极3的首端与水平尾气处理段2-1的首端转动连接；铜管4套接于水平尾气处理段2-1的中段的外表面，并且铜管4的内壁与水平尾气处理段2-1的外壁相接触；螺旋型电极3和铜管4作为电源连接端与正弦高压电源连接。
本实施方式中，螺旋型电极3与尾气等离子体处理管2之间的空间为汽车尾气通路，同时为等离子体反应区。铜管4可采用任何电极材料制作而成。尾气等离子体处理管2可采用任何能进行介质阻挡放电的介质材料制成。
具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括定位轴承5，螺旋型电极3的首端与水平尾气处理段2-1的首端通过定位轴承5的中心孔实现转动连接。
定位轴承5用于螺旋型电极3的定位，电机1用于控制螺旋型电极3的旋转。定位轴承5采用非金属材料制成。
具体实施方式三：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，螺旋型电极3外表面中段具有密集的螺纹分布。
具体实施方式四：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理方法，它基于所述具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置实现，它包括以下步骤：
步骤一：将正弦高压电源的正极输出端与铜管4连接，正弦高压电源的负极输出端与电源的地极相连后，共同连接螺旋型电极3；
步骤二：启动电机1，使螺旋型电极3在水平尾气处理段2-1首端定位轴承5的支撑下以2000～5000rpm的速度旋转；
步骤三：使汽车尾气经尾气进气段2-2进入水平尾气处理段2-1，在水平尾气处理段2-1内的等离子体的作用下，实现对汽车尾气的处理；处理后的汽车尾气经尾气出气段2-3 排出；所述水平尾气处理段2-1内的等离子体由两个电源连接端之间放电产生。
具体实施方式五：本实施方式对实施方式四作进一步说明，步骤一中的正弦高压电源为5kV～30kV，频率为10000Hz～30000Hz。
工作原理：将正弦高压电源的两个输出端分别接在螺旋型电极上和铜管上，由于尾气等离子体处理管2的存在，螺旋形电极与铜管之间发生介质阻挡放电，在汽车尾气通路中产生等离子体，待处理汽车尾气通过时，汽车尾气与等离子体发生物理化学反应，从而将汽车尾气中的有害污染物转化，使其达到排放要求。使螺旋型电极3的表面上有密集的螺纹分布，由于螺纹的尖端曲率半径非常小，当电极上加上高压后，相较于没有螺纹的地方，螺纹周围会形成极强的电场，从而击穿介质产生放电，由于这种尖端产生的电场比光滑曲面产生的电场要强得多，所以可以在相同电势差下击穿更大厚度的介质，即达到增大放电通道间距的目的。因此，可增大对汽车尾气的处理量。
同时，该处理装置使用时，利用电机带动螺旋型电极旋转，从而使放电变得更加均匀。
介质阻挡放电DBD中，放电是由无数微放电组成的，每次微放电的持续时间非常短，而每次微放电后，放电空间中会有活性放电残留物，这些物质会被下一次放电当成种子电子，从而促进下一次放电在该区域进行，这个现象称之为DBD放电的记忆效应。螺旋型电极的旋转能带动活性放电残留物随气流旋转而更均匀地分布于空间中，从而实现更均匀的放电。