本發(fā)明涉及等離子體射流領(lǐng)域，尤其涉及等離子體射流噴嘴、faims裝置及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，大氣壓等離子體射流(atmospheric?pressure?plasma?jets，appjs)以其低溫、高活性、操作簡(jiǎn)便、綠色環(huán)保等特點(diǎn)逐漸成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)。大氣壓等離子體射流因常用于醫(yī)藥、材料表面處理和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，受到了廣泛的關(guān)注。作為一種非熱等離子體，等離子體射流采用惰性氣體作為工作氣體(如氦氣和氬氣)。

2、當(dāng)施加一定電壓時(shí)，氣體被電離以獲得穩(wěn)定的等離子體射流。由于等離子體射流通常從單個(gè)管狀物體噴出，具有從等離子體射流噴嘴延伸的等離子體余輝(羽流，子彈或流狀)，射流的橫截面積通常限制在小于5mm2。

3、為了克服這個(gè)瓶頸問(wèn)題，一些技術(shù)方案采用多個(gè)單元組合成一維或二維的等離子體射流陣列。然而該種方式產(chǎn)生的射流在一致性和均勻性方面仍然存在問(wèn)題，而且陣列式的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。另一些技術(shù)方案中采用擴(kuò)大單個(gè)射流的范圍，多為在等離子體射流噴嘴上設(shè)置開孔，然而該種方式或存在加工難度較高或存在對(duì)加工精度要求較高的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提供一種等離子體射流噴嘴、faims裝置及應(yīng)用，以解決常規(guī)增大射流的橫截面積的方法存在加工難度較高或?qū)庸ぞ纫筝^高的技術(shù)問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種等離子體射流噴嘴，包括固定部、多組支撐桿和至少兩級(jí)分流錐；所述固定部與所述至少兩級(jí)分流錐中各級(jí)分流錐同軸且依次間隔設(shè)置；

3、所述固定部具有沿軸向貫穿的安裝孔，所述安裝孔用于嵌套并固定在等離子體射流機(jī)構(gòu)的介質(zhì)管外；

4、各級(jí)分流錐同向設(shè)置，均為小端朝向所述安裝孔，且各級(jí)分流錐的錐度角逐級(jí)縮小；各級(jí)分流錐的中心均具有沿軸向分布的分流孔；各級(jí)分流錐的小端的直徑大于相鄰固定部的安裝孔的孔徑或前一級(jí)分流錐的分流孔位于大端的孔徑，且各級(jí)分流錐的大端的直徑大于相鄰固定部的安裝孔的孔徑或前一級(jí)分流錐的分流孔位于大端的孔徑；最末一級(jí)分流孔的末端具有多個(gè)彼此間隔分布的開孔；

5、所述固定部與相鄰的分流錐之間、各分流錐兩兩之間均通過(guò)對(duì)應(yīng)組的支撐桿連接，任一組所述支撐桿的前端位于安裝孔或?qū)?yīng)的分流孔之外，后端位于對(duì)應(yīng)分流錐的錐面靠近大端一側(cè)沿周向均勻分布。

6、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施方式，所述分流錐包括一級(jí)分流錐和二級(jí)分流錐。所述一級(jí)分流錐的錐度角為45～50°，所述二級(jí)分流錐的錐度角為50～55°。所述一級(jí)分流錐和所述二級(jí)分流錐的分流孔均為錐形孔，均沿小端至大端的方向逐漸增大。

7、所述安裝孔的直徑：所述一級(jí)分流錐的分流孔位于小端的直徑：所述二級(jí)分流錐的分流孔位于小端的直徑為(4～4.5)：(1.5～2)：(1.2～1.5)。

8、任一組所述支撐桿的后端位于對(duì)應(yīng)分流錐的錐面的大端外沿。

9、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施方式，所述一級(jí)分流錐的高度：所述一級(jí)分流錐與所述二級(jí)分流錐的間距：所述二級(jí)分流錐的高度為(3～3.5)：(1～1.5)：(2～2.3)。

10、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施方式，所述一級(jí)分流錐與所述固定部的間距能夠調(diào)整。

11、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施方式，所述固定部為具有彈性的柔性固定部。所述柔性固定部具有沿軸向設(shè)置的插入孔，對(duì)應(yīng)組的所述支撐桿前端伸入所述插入孔內(nèi)固定。

12、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施方式，所述固定部與所述一級(jí)分流錐之間的對(duì)應(yīng)組的支撐桿包括上支撐桿、下支撐桿和彈性固定套。

13、所述上支撐桿的頂部與固定部連接，底部具有上配合部。所述下支撐桿的底部與一級(jí)分流錐連接，頂部具有下配合部。所述上配合部和所述下配合部能夠沿軸向移動(dòng)且貼合后形成桿狀結(jié)構(gòu)。所述彈性固定套套在所述桿狀結(jié)構(gòu)上形成固定。

14、本申請(qǐng)還提供了一種faims裝置，包括電源、放電針、介質(zhì)管、上述的等離子體射流噴嘴和氣源。

15、放電針與所述電源電連接。

16、介質(zhì)管套設(shè)在所述放電針外，所述介質(zhì)管的底部與所述放電針的尖端平齊。

17、上述的等離子體射流噴嘴，嵌套并固定在介質(zhì)管外。

18、氣源與所述介質(zhì)管連通，通入載氣。

19、本申請(qǐng)還提供了一種上述的faims裝置在滅菌、水處理中的應(yīng)用。

20、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施方式，所述faims裝置在滅菌中的應(yīng)用包括：

21、將待滅菌物質(zhì)放置于所述等離子體射流噴嘴的下方維持30-90s，完成滅菌；其中，放電針的加載電壓為10kv-16kv，所述加載電壓的頻率為9.8khz，載氣的流速為5.4slm-8.6slm。

22、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施方式，所述faims裝置在水處理中的應(yīng)用包括：

23、將待處理水放置于所述等離子體射流噴嘴的下方維持30-180s，其中，放電針的加載電壓為10kv-12kv，所述加載電壓的頻率為9.8khz，載氣的流速為5.4slm-8.6slm。

24、上述的等離子體射流噴嘴中，包括多級(jí)分流錐，等離子體射流每經(jīng)過(guò)一層級(jí)分流錐，分流為沿分流錐的錐面流動(dòng)的側(cè)向流體和沿分流孔流動(dòng)的中心流體。側(cè)向流體流經(jīng)支撐桿的后端分叉，形成多股均勻分布的等離子體流。中心流體逐級(jí)分流后，在最末一級(jí)分流孔的末端的開孔中分為多股等離子體流。而且各級(jí)分流錐的尺寸逐級(jí)縮小，使得每級(jí)分流中側(cè)向流體的流量占比逐漸增大，保證后續(xù)層級(jí)形成的等離子體流具有足夠流量，從而保證各層級(jí)的等離子體流的流速較為接近。上述等離子體射流噴嘴結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，對(duì)加工精密度要求不高，使得等離子體射流形成多股流速接近的等離子體流，極大的增大等離子體射流的作用面積，并且在作用范圍內(nèi)等離子分布較為均勻。

技術(shù)特征：

1.一種等離子體射流噴嘴，其特征在于，包括固定部、多組支撐桿和至少兩級(jí)分流錐；所述固定部與所述至少兩級(jí)分流錐中各級(jí)分流錐同軸且依次間隔設(shè)置；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體射流噴嘴，其特征在于，所述分流錐包括一級(jí)分流錐和二級(jí)分流錐；所述一級(jí)分流錐的錐度角為45～50°，所述二級(jí)分流錐的錐度角為50～55°；所述一級(jí)分流錐和所述二級(jí)分流錐的分流孔均為錐形孔，均沿小端至大端的方向逐漸增大；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體射流噴嘴，其特征在于，所述一級(jí)分流錐的高度：所述一級(jí)分流錐與所述二級(jí)分流錐的間距：所述二級(jí)分流錐的高度為(3～3.5)：(1～1.5)：(2～2.3)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體射流噴嘴，其特征在于，所述一級(jí)分流錐與所述固定部的間距能夠調(diào)整。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體射流噴嘴，其特征在于，所述固定部為具有彈性的柔性固定部；所述柔性固定部具有沿軸向設(shè)置的插入孔，對(duì)應(yīng)組的所述支撐桿前端伸入所述插入孔內(nèi)固定。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體射流噴嘴，其特征在于，所述固定部與所述一級(jí)分流錐之間的對(duì)應(yīng)組的支撐桿包括上支撐桿、下支撐桿和彈性固定套；

7.一種faims裝置，其特征在于，包括：

8.一種如權(quán)利要求7所述的faims裝置在滅菌、水處理中的應(yīng)用。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述faims裝置在滅菌中的應(yīng)用包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述faims裝置在水處理中的應(yīng)用包括：將待處理水放置于所述等離子體射流噴嘴的下方維持30-180s，其中，放電針的加載電壓為10kv-12kv，所述加載電壓的頻率為9.8khz，載氣的流速為5.4slm-8.6slm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種等離子體射流噴嘴、FAIMS裝置及應(yīng)用。該等離子體射流噴嘴包括多級(jí)分流錐，等離子體射流每經(jīng)過(guò)一層級(jí)分流錐，分流為沿分流錐的錐面流動(dòng)的側(cè)向流體和沿分流孔流動(dòng)的中心流體。側(cè)向流體流經(jīng)支撐桿的后端分叉，形成多股均勻分布的等離子體流。中心流體逐級(jí)分流后，在最末一級(jí)分流孔的末端的開孔中分為多股等離子體流。而且各級(jí)分流錐的尺寸逐級(jí)縮小，使得每級(jí)分流中側(cè)向流體的流量占比逐漸增大，保證后續(xù)層級(jí)形成的等離子體流具有足夠流量，從而保證各層級(jí)的等離子體流的流速較為接近。該噴嘴結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，對(duì)加工精密度要求不高，使得等離子體射流形成多股流速接近的等離子體流，極大的增大等離子體射流的作用面積。

技術(shù)研發(fā)人員：李華,梁振保,王風(fēng)云,蔣雪萍,杜曉霞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：桂林電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6