CN204014247U - 一种加速射流发生装置 - Google Patents

Abstract

一种加速射流发生装置，涉及一种射流发生装置。设有管体、射流喷嘴、阴电极、阳电极和高压脉冲电源；射流喷嘴设于管体上，且与管体内腔相通，阴电极和阳电极分别***管体内腔的一端并与管体端部密封固连，阴电极和阳电极与高压脉冲电源输出端电连接。可获得速度高，能量稳定的合成射流；加速射流发生装置的射流喷嘴独立成型，在制作时可根据需要调整其角度，获得不同方向的射流。可通过调节加载电压的频率、占空比和加载电压从而获得不同速度的射流。采用低频率放电，电磁干扰较小，不会影响其他设备正常工作；结构简单紧凑，体积小、轻巧，易于加工且成本低，形状大小方便调节；不需要外加气源和配置其它设备。

Description

一种加速射流发生装置

技术领域

本实用新型属于等离子体放电技术领域，涉及一种射流发生装置，尤其是涉及一种加速射流发生装置。

背景技术

大气压等离子体射流是近年来逐渐兴起的一种新等离子体放电技术，是目前国内外等离子体科学与工程领域的研究热点之一。

美国的约翰-霍普金斯大学应用物理实验室于2003年提出了一种等离子体射流激励器。该激励器由含内置电极的密闭非金属腔体和出口小孔组成，其中出口是在腔壁上开的一个小孔。工作时，其阳极和阴极接通高压脉冲电源，在密闭腔体中放电造成腔内气体升温膨胀增压迫使气体从唯一的出口向外挤出，从而形成射流。

中国专利CN103501572A公开一种射流式等离子体激励器，由具有通孔的石英玻璃管和从其两端***的电极构成，玻璃管的一端具有一组射流出口，射流出口为小型圆孔。其工作原理与约翰-霍普金斯大学的激励器相同，利用正电极条对负电极条进行高压脉冲电弧放电，使石英玻璃管内空气温度突然升高，气体膨胀，在石英管出口处形成射流。

现有的通过腔内放电产生合成射流的激励器一般都是在腔体壁上开孔作为射流出口，没有对出口的结构进行专门的设计。由于激励器(如玻璃管)的腔体壁厚的限制，射流出口通道很短，难以获得速度较大、能量较集中的射流。

发明内容

本实用新型的目的在于提供可获得速度较大、能量较集中射流的一种加速射流发生装置。

本实用新型设有管体、射流喷嘴、阴电极、阳电极和高压脉冲电源；

射流喷嘴设于管体上，且与管体内腔相通，阴电极和阳电极分别***管体内腔的一端并与管体端部密封固连，阴电极和阳电极与高压脉冲电源输出端电连接。

所述管体最好为短圆柱形管体，管体的壁厚最好≥0.5mm，内径≥5mm，长度≥10mm，可根据需要决定。所述管体的两端直径最好呈缩径状，这样便于电极密封固连。管体的两端开口的直径可为3mm。

所述射流喷嘴的流道最好呈由内端向外端逐渐收缩的形状；或呈由内端向外端先逐渐收缩，再逐渐扩张的形状；射流喷嘴的流道长度可为5～10mm。

所述阴电极和阳电极最好采用多芯耐高温导线，分别从容器两端开孔***腔体并与容器密封固连。所述阴电极与阳电极在管体腔内的间隔距离最好≥5mm。

所述管体和射流喷嘴均为绝缘体，优选玻璃或陶瓷。

所述高压脉冲电源的优选参数可为：输出电压0～50kV，频率50～400Hz，脉冲调制频率10～1000Hz，脉冲调制占空比5％～20％；高压脉冲电源可采用市售产品或定制。

本实用新型是一种大气压放电产生合成射流的装置。当在阴、阳电极之间加载高压脉冲时，两电极间发生放电现象，产生等离子体，同时释放大量热量，使腔内温度骤升，气体膨胀、压力骤增，从射流喷嘴向腔体外挤出，形成射流。射流的速度与放电后腔内的压力有关。若腔内压力不是很高，向外喷出的射流速度为亚音速，则采用收缩式通道的喷嘴，气体经过射流喷嘴的收缩段加速后从出口喷出。若腔内压力足够高，则采用收缩-扩张式通道的喷嘴，向外喷出的气体速度经过形似拉瓦尔喷管的喷嘴加速，从而形成高速射流。放电产生射流后，腔体内呈负压状态，容器吸气使内外压力平衡，完成一个放电-射流循环。然后在高压脉冲电源作用下，再次放电，再次形成合成射流，如此往复循环获得连续的射流。

与现有技术比较，本实用新型的突出优点是：

1、所述加速射流发生装置的放电容器连接经过设计的射流喷嘴，膨胀气流经过一段收缩状或收缩-扩张状通道得到加速，可获得速度高，能量稳定的合成射流。

2、所述加速射流发生装置的射流喷嘴独立成型，在制作时可以根据需要调整其角度，从而获得不同方向的射流。

3、所述的加速射流发生装置可以方便地通过电参数改变射流强度，例如可通过调节加载电压的频率、占空比和加载电压从而获得不同速度的射流。

4、所述的加速射流发生装置采用低频率放电，电磁干扰较小，不会影响其他设备正常工作。

5、所述的加速射流发生装置组成结构简单紧凑，体积小、轻巧，易于加工且成本低，形状大小方便调节。

6、该射流发生装置利用腔内大气压放电产生合成射流，增加对射流喷嘴通道的针对性设计，加速射流速度，不需要外加气源和配置其它设备，如空气压缩机或鼓风机、过滤装置等。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图(剖面图)。

图2为本实用新型实施例1的结构示意图(外观图)。

图3为本实用新型实施例2的结构示意图(剖面图)。

图4为本实用新型实施例3的结构示意图(外观图)。

具体实施方式

实施例1

参见图1和2，本实施例设有管体1、射流喷嘴2、阴电极3、阳电极4和高压脉冲电源V；

管体1为直径10mm，壁厚1mm，长度30mm的短圆柱形玻璃管，管体1两端经过收缩形成孔径约3mm的端口5和6。射流喷嘴2为玻璃体，设于管体1上，且与管体1内腔相通，阴电极3和阳电极4分别***管体1内腔的一端并密封固连，阴电极3和阳电极4与高压脉冲电源V输出端电连接。

所述射流喷嘴2的流道呈由内端向外端逐渐收缩的形状；射流喷嘴2的收缩段总长10mm，孔径由与管体1内腔体相连时的4mm收缩到射流出口7的1mm。

所述阴电极3和阳电极4采用多芯耐高温导线，二者在管体1内腔的间隔距离10mm。

所述高压脉冲电源的优选参数可为：输出电压0～50kV，频率50～400Hz，脉冲调制频率10～1000Hz，脉冲调制占空比5％～20％；高压脉冲电源可采用市售产品或定制。

在进行实验时，当高压脉冲电源加载电压增加到一定数值时，阴、阳两电极击穿空气，在管体1内腔放电，产生等离子体，气体受热膨胀向外挤压，经过射流喷嘴2的收缩段进行加速，在出口7处形成高速射流Q(箭头所示)。经测试，本实施例的出口平均射流速度可达50m/s以上。

实施例2

参见图3，与实施例1类似，区别在于：所述射流喷嘴2的流道形状不同，射流喷嘴2先经过8mm长度从孔径4mm收缩到0.7mm，再经过4mm长度孔径扩张到1mm到达出口。其余未述标记与实施例1对应一致。

实施例3

参见图4，与实施例1类似，区别在于：射流喷嘴2与管体1的轴线呈45°角设置(非垂直设置)。其余未述标记与实施例1对应一致。

Claims (6)

1.一种加速射流发生装置，其特征在于，设有管体、射流喷嘴、阴电极、阳电极和高压脉冲电源；

射流喷嘴设于管体上，且与管体内腔相通，阴电极和阳电极分别***管体内腔的一端并与管体端部密封固连，阴电极和阳电极与高压脉冲电源输出端电连接。

2.如权利要求1所述一种加速射流发生装置，其特征在于，所述管体为短圆柱形管体，管体的壁厚≥0.5mm，内径≥5mm，长度≥10mm。

3.如权利要求1或2所述一种加速射流发生装置，其特征在于，所述管体的两端直径呈缩径状。

4.如权利要求1所述一种加速射流发生装置，其特征在于，所述射流喷嘴的流道呈由内端向外端逐渐收缩的形状；或呈由内端向外端先逐渐收缩，再逐渐扩张的形状；射流喷嘴的流道长度为5～10mm。

5.如权利要求1所述一种加速射流发生装置，其特征在于，所述阴电极与阳电极在管体腔内的间隔距离≥5mm。

6.如权利要求1所述一种加速射流发生装置，其特征在于，所述高压脉冲电源的参数为：输出电压0～50kV，频率50～400Hz，脉冲调制频率10～1000Hz，脉冲调制占空比5％～20％。