用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于：包括依次相連的工作氣體源（1）、氣體流量控制閥（2）、氣體流量計(jì)（3）、放電裝置（4）和若干噴嘴（5）。本發(fā)明提供的一種用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠產(chǎn)生高密度放電活性粒子且處理面積大，使設(shè)備的整體利用率有效提高，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，屬于高壓外絕緣【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)行業(yè)中，污穢地區(qū)廣泛使用復(fù)合絕緣子以防止污閃事故。復(fù)合絕緣子具有優(yōu)異耐污性能的主要原因，在于其傘群護(hù)套由硅橡膠材料制成，硅橡膠材料表面具有的憎水性，使得在大霧、小雨、露、溶雪、溶冰等惡劣氣象條件下，復(fù)合絕緣子表面形成分離的水珠而不是連續(xù)的水膜，污層電導(dǎo)很低，因此泄露電流也很小，不易發(fā)生強(qiáng)烈的局部電弧，局部電弧也難以進(jìn)一步發(fā)展導(dǎo)致外絕緣閃絡(luò)。運(yùn)行一段時(shí)間，復(fù)合絕緣子表面積污后，硅橡膠材料表面的憎水性可以遷移到污層表面，在相同污穢度下，其污閃電壓可以達(dá)到相同泄露距離絕緣子的兩倍以上。
[0003]然而，硅橡膠材料表面憎水性的遷移速率與材料成分、污穢特性及環(huán)境溫度等有關(guān)。有研究表明，當(dāng)復(fù)合絕緣子表面積污以高嶺土為主時(shí)，硅橡膠材料表面的憎水性很難遷移至污層表面，將導(dǎo)致閃絡(luò)電壓降低，影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行；此外，當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，硅橡膠材料表面憎水性的自然遷移速率緩慢，同樣將導(dǎo)致閃絡(luò)電壓的降低，影響電力系統(tǒng)的可靠性。因此，對(duì)染污硅橡膠材料表面進(jìn)行處理，加速其憎水性遷移速率顯得十分必要。
[0004]近年來，大氣放電技術(shù)在表面處理、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境改善等方面逐漸顯現(xiàn)出十分廣闊的應(yīng)用前景。大氣放電過程能夠產(chǎn)生大量電子、離子、激發(fā)態(tài)原子、分子及自由基等活性粒子，用于材料表面處理時(shí)，能夠有效的改善材料的表面性能，且活性粒子溫度接近室溫，對(duì)處理試品不會(huì)造成損壞?，F(xiàn)有研究主要集中在利用放電改善材料的親水特性上，如大量的研究證實(shí)，放電處理后的憎水性表面(如PET膜、無紡布等)能夠轉(zhuǎn)變成親水性，處理的效果與放電裝置的特征參數(shù)有關(guān)。但有關(guān)放電處理加速憎水性遷移速率的研究未見報(bào)道。研究發(fā)現(xiàn)，用大氣放電裝置產(chǎn)生的活性粒子流處理染污硅橡膠表面后，其憎水性遷移速率得到明顯加快。
[0005]現(xiàn)有的大氣放電裝置在應(yīng)用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率時(shí)，卻存在許多不足之處，一定程度上限制了該技術(shù)的普及和應(yīng)用?，F(xiàn)有大氣放電裝置的工作電源通常采用工頻正弦高壓電源、中高頻高壓電源及射頻高壓電源，其在大氣壓條件下產(chǎn)生的活性粒子密度較低，對(duì)試品的處理效果往往不夠理想。此外，現(xiàn)有大氣放電裝置通常只有單個(gè)噴頭，設(shè)備的整體利用率較低，且對(duì)試品的處理面積狹小，處理效率低。
[0006]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種設(shè)置有預(yù)電離區(qū)，能夠產(chǎn)生高密度放電活性粒子且多噴嘴設(shè)計(jì)，使設(shè)備處理面積有效增大的用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于:包括依次相連的工作氣體源、氣體流量控制閥、氣體流量計(jì)、放電裝置和若干噴嘴；
所述放電裝置包括預(yù)電離區(qū)和主電離區(qū)，所述主電離區(qū)和預(yù)電離區(qū)均為一個(gè)長(zhǎng)方形的中空腔室，所述主電離區(qū)下表面與所述預(yù)電離區(qū)上表面相通，所述預(yù)電離區(qū)下表面設(shè)置有進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口與所述氣體流量計(jì)的出氣口相連接；所述主電離區(qū)的上表面設(shè)置有若干平行排布的所述噴嘴，所述噴嘴與所述主電離區(qū)相連通；所述主電離區(qū)的前表面為高壓電極，所述高壓電極內(nèi)側(cè)與阻擋介質(zhì)緊密貼合，所述高壓電極外側(cè)與第一電源相連；所述主電離區(qū)的后表面為接地電極，所述接地電極接地；所述第一電源為有效提高所述主電離區(qū)產(chǎn)生的放電活性粒子密度的高壓尖峰脈沖電源；所述預(yù)電離區(qū)的前表面為預(yù)電離高壓電極，所述預(yù)電離區(qū)的后表面為預(yù)電離接地電極，所述預(yù)電離高壓電極外側(cè)與第二電源相連，所述預(yù)電離接地電極接地。[0009]所述高壓電極、阻擋介質(zhì)和接地電極的大小和形狀均相同；所述預(yù)電離高壓電極和預(yù)電離接地電極的大小和形狀均相同。
[0010]所述預(yù)電離區(qū)的上表面面積小于所述主電離區(qū)的下表面的面積。
[0011]所述噴嘴的個(gè)數(shù)為3飛個(gè)，所述噴嘴的內(nèi)徑為3飛mm，所述噴嘴的形狀為尖嘴或圓嘴。
[0012]所述高壓尖峰脈沖電源的電壓等級(jí)為(TlOOkV，脈寬為I~10 μ S，頻率為0-30ΜΗΖ
且頻率可調(diào)。
[0013]所述第二電源采用為所述主電離區(qū)提供種子電子的高壓直流電源，電壓等級(jí)為5~100kV。
[0014]所述工作氣體源為空氣、氮?dú)狻鍤饣蚝?所述工作氣體源的流速為O~100m/s且流速可調(diào)，所述工作氣體源產(chǎn)生壓縮氣體。
[0015]所述主電離區(qū)的左表面、右表面、上表面和下表面均為絕緣板；所述預(yù)電離區(qū)的左表面和右表面亦均為絕緣板。
[0016]當(dāng)取經(jīng)所述用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置表面處理后的染污硅橡膠材料于平面上，在其上滴上水滴，經(jīng)處理的所述染污硅橡膠材料與平面的接觸角為100-110° ;當(dāng)取未經(jīng)所述用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置處理的染污硅橡膠材料于平面上，在其上滴上水滴，未經(jīng)處理的所述染污硅橡膠材料與平面的接觸角為20-30°。
[0017]說明經(jīng)所述用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置表面處理后的染污硅橡膠材料表面的憎水性明顯提升，染污硅橡膠材料表面的憎水性遷移速率得到明顯加快。
[0018]所述染污硅橡膠材料包括染污硫化硅橡膠材料。
[0019]工作時(shí)，所述預(yù)電離區(qū)的進(jìn)氣口通入工作氣體，將預(yù)電離區(qū)產(chǎn)生的種子電子攜帶至主電離區(qū)，在種子電子的作用下使得主電離區(qū)放電程度更加激烈，主電離區(qū)更容易產(chǎn)生高密度的放電活性粒子，在工作氣體的攜帶下，放電活性粒子從多個(gè)噴頭攜帶至外，形成放電活性粒子流。[0020]本發(fā)明提供的一種用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，通過工作氣體源的氣體壓縮機(jī)將氣體加壓，結(jié)合氣體流量控制閥和氣體流量計(jì)的輔助使得氣體流速在0-100m/S的范圍內(nèi)可調(diào)；不同種類、流速的工作氣體將產(chǎn)生不同溫度的放電活性粒子流；電源采用高壓尖峰脈沖電源，能夠有效地提高放電活性粒子的密度；多噴嘴的設(shè)計(jì)能夠有效加大處理面積；預(yù)電離區(qū)的增設(shè)，能夠使主電離區(qū)放電程度更加激烈，從而有效提高主電離區(qū)產(chǎn)生的放電活性粒子的密度；采用本發(fā)明來處理染污硫化硅橡膠材料，能夠有效加速其表面憎水性的遷移速率，將染污硫化硅橡膠實(shí)驗(yàn)樣品放置在距離放電活性粒子流3毫米處，處理時(shí)間3分鐘，放置O小時(shí)，滴上水滴I分鐘后處理點(diǎn)對(duì)比于未經(jīng)處理點(diǎn)，其憎水性有了較大的改善，處理點(diǎn)的接觸角為110度,未處理點(diǎn)的接觸角為30度，從而證實(shí)了本發(fā)明的有效性。本發(fā)明提供的一種用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠產(chǎn)生高密度放電活性粒子且處理面積大，使設(shè)備的整理利用率有效提聞，同時(shí)提聞的生廣效率，降低了生廣成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明之放電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的處理前后效果圖，(a)為未經(jīng)處理的染污硅橡膠材料的接觸角；(b)為經(jīng)處理的染污硅橡膠材料的接觸角。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0023]如圖廣3所示，一種用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于:包括依次相連的工作氣體源1、氣體流量控制閥2、氣體流量計(jì)3、放電裝置4和若干噴嘴5 ；
所述放電裝置4包括預(yù)電離區(qū)10和主電離區(qū)11，所述主電離區(qū)11和預(yù)電離區(qū)10均為一個(gè)長(zhǎng)方形的中空腔室，所述主電離區(qū)11下表面與所述預(yù)電離區(qū)10上表面相通，所述預(yù)電離區(qū)10下表面設(shè)置有進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口與所述氣體流量計(jì)3的出氣口相連接；所述主電離區(qū)11的上表面設(shè)置有若干平行排布的所述噴嘴5，所述噴嘴5與所述主電離區(qū)11相連通；所述主電離區(qū)11的前表面為高壓電極6，所述高壓電極6內(nèi)側(cè)與阻擋介質(zhì)7緊密貼合，所述高壓電極6外側(cè)與第一電源9相連；所述主電離區(qū)11的后表面為接地電極8，所述接地電極8接地；所述第一電源9為有效提高所述主電離區(qū)11產(chǎn)生的放電活性粒子密度的高壓尖峰脈沖電源；所述預(yù)電離區(qū)10的前表面為預(yù)電離高壓電極12，所述預(yù)電離區(qū)10的后表面為預(yù)電離接地電極13，所述預(yù)電離高壓電極12外側(cè)與第二電源14相連，所述預(yù)電離接地電極13接地。
[0024]所述高壓電極6、阻擋介質(zhì)7和接地電極8的大小和形狀均相同；所述預(yù)電離高壓電極12和預(yù)電離接地電極13的大小和形狀均相同。
[0025]所述預(yù)電離區(qū)10的上表面面積小于所述主電離區(qū)11的下表面的面積。
[0026]所述噴嘴5的個(gè)數(shù)為3飛個(gè)，所述噴嘴5的內(nèi)徑為3飛mm，所述噴嘴5的形狀為尖嘴或圓嘴。[0027]所述高壓尖峰脈沖電源的電壓等級(jí)為(TlOOkV，脈寬為I~10 μ S，頻率為0_30ΜΗζ
且頻率可調(diào)。
[0028]所述第二電源14采用為所述主電離區(qū)11提供種子電子的高壓直流電源，電壓等級(jí)為5~IOOkV。
[0029]所述工作氣體源I為空氣、氮?dú)?、氬氣或氦?所述工作氣體源I的流速為(TlOOm/s且流速可調(diào)，所述工作氣體源I產(chǎn)生壓縮氣體。
[0030]所述主電離區(qū)11的左表面、右表面、上表面和下表面均為絕緣板；所述預(yù)電離區(qū)10的左表面和右表面亦均為絕緣板。
[0031]當(dāng)取經(jīng)所述用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置表面處理后的染污硅橡膠材料于平面上，在其上滴上水滴，經(jīng)處理的所述染污硅橡膠材料與平面的接觸角為100-110° ;當(dāng)取未經(jīng)所述用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置處理的染污硅橡膠材料于平面上，在其上滴上水滴，未經(jīng)處理的所述染污硅橡膠材料與平面的接觸角為20-30°。 [0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于:包括依次相連的工作氣體源(I)、氣體流量控制閥(2)、氣體流量計(jì)(3)、放電裝置(4)和若干噴嘴(5)； 所述放電裝置(4)包括預(yù)電離區(qū)(10)和主電離區(qū)(11)，所述主電離區(qū)(11)和預(yù)電離區(qū)(10)均為一個(gè)長(zhǎng)方形的中空腔室，所述主電離區(qū)(11)下表面與所述預(yù)電離區(qū)(10)上表面相通，所述預(yù)電離區(qū)(10)下表面設(shè)置有進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口與所述氣體流量計(jì)(3)的出氣口相連接；所述主電離區(qū)(11)的上表面設(shè)置有若干平行排布的所述噴嘴(5)，所述噴嘴(5)與所述主電離區(qū)(11)相連通；所述主電離區(qū)(11)的前表面為高壓電極(6)，所述高壓電極(6)內(nèi)側(cè)與阻擋介質(zhì)(7)緊密貼合，所述高壓電極(6)外側(cè)與第一電源(9)相連；所述主電離區(qū)(11)的后表面為接地電極(8)，所述接地電極(8)接地；所述第一電源(9)為有效提高所述主電離區(qū)(11)產(chǎn)生的放電活性粒子密度的高壓尖峰脈沖電源；所述預(yù)電離區(qū)(10)的前表面為預(yù)電離高壓電極(12 )，所述預(yù)電離區(qū)(10 )的后表面為預(yù)電離接地電極(13 )，所述預(yù)電離高壓電極(12)外側(cè)與第二電源(14)相連，所述預(yù)電離接地電極(13)接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于:所述高壓電極(6)、阻擋介質(zhì)(7)和接地電極(8)的大小和形狀均相同；所述預(yù)電離高壓電極(12)和預(yù)電離接地電極(13)的大小和形狀均相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于:所述預(yù)電離區(qū)(10) 的上表面面積小于所述主電離區(qū)(11)的下表面的面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于:所述噴嘴(5 )的個(gè)數(shù)為3飛個(gè)，所述噴嘴(5 )的內(nèi)徑為3飛mm，所述噴嘴(5 )的形狀為尖嘴或圓嘴。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于:所述高壓尖峰脈沖電源的電壓等級(jí)為0~100kV，脈寬為f 10 μ S，頻率為0-30ΜΗζ且頻率可調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于:所述第二電源(14)采用為所述主電離區(qū)(11)提供種子電子的高壓直流電源，電壓等級(jí)為5~100kV。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于:所述工作氣體源(I)為空氣、氮?dú)狻鍤饣蚝?，所述工作氣體源(I)的流速為(TlOOm/s且流速可調(diào)，所述工作氣體源(I)產(chǎn)生壓縮氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于:所述主電離區(qū)(11)的左表面、右表面、上表面和下表面均為絕緣板；所述預(yù)電離區(qū)(10)的左表面和右表面亦均為絕緣板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置，其特征在于:當(dāng)取經(jīng)所述用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置表面處理后的染污硅橡膠材料于平面上，在其上滴上水滴，經(jīng)處理的所述染污硅橡膠材料與平面的接觸角為100-110° ;當(dāng)取未經(jīng)所述用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率的放電裝置處理的染污硅橡膠材料于平面上，在其上滴上水滴，未經(jīng)處理的所述染污硅橡膠材料與平面的接觸角為20-30°。
【文檔編號(hào)】H01J37/36GK103811264SQ201410077950
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】陳杰, 周志成, 劉洋, 張若兵, 路永玲, 夏衍, 周新磊 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 江蘇省電力公司, 清華大學(xué)深圳研究生院