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】本實用新型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（3）、放電裝置（4）和若干噴嘴（5）。本實用新型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，設計合理，結構簡單，能夠產生高密度放電活性粒子且處理面積大，使設備的整體利用率有效提高，同時提高了生產效率，降低了生產成本。
【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
【技術領域】
[0001]本實用新型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【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在電力系統(tǒng)行業(yè)中，污穢地區(qū)廣泛使用復合絕緣子以防止污閃事故。復合絕緣子具有優(yōu)異耐污性能的主要原因，在于其傘群護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，污層電導很低，因此泄露電流也很小，不易發(fā)生強烈的局部電弧，局部電弧也難以進一步發(fā)展導致外絕緣閃絡。運行一段時間，復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。有研究表明，當復合絕緣子表面積污以高嶺土為主時，硅橡膠材料表面的憎水性很難遷移至污層表面，將導致閃絡電壓降低，影響電力系統(tǒng)的正常運行；此外，當環(huán)境溫度較低時，硅橡膠材料表面憎水性的自然遷移速率緩慢，同樣將導致閃絡電壓的降低，影響電力系統(tǒng)的可靠性。因此，對染污硅橡膠材料表面進行處理，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)出十分廣闊的應用前景。大氣放電過程能夠產生大量電子、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，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，對處理試品不會造成損壞?，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，放電處理后的憎水性表面(如PET膜、無紡布等)能夠轉變成親水性，處理的效果與放電裝置的特征參數(shù)有關。但有關放電處理加速憎水性遷移速率的研究未見報道。研究發(fā)現(xiàn)，用大氣放電裝置產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用于加速染污硅橡膠材料表面憎水性遷移速率時，卻存在許多不足之處，一定程度上限制了該技術的普及和應用?，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生的活性粒子密度較低，對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噴頭，設備的整體利用率較低，且對試品的處理面積狹小，處理效率低。
[0006]針對上述問題，本實用新型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。
實用新型內容
[0007]本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種設置有預電離區(qū)，能夠產生高密度放電活性粒子且多噴嘴設計，使設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]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為:
[0009]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、放電裝置和若干噴嘴；
[0010]所述放電裝置包括預電離區(qū)和主電離區(qū)，所述主電離區(qū)和預電離區(qū)均為一個長方形的中空腔室，所述主電離區(qū)下表面與所述預電離區(qū)上表面相通，所述預電離區(qū)下表面設置有進氣口，所述進氣口與所述氣體流量計的出氣口相連接；所述主電離區(qū)的上表面設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，所述高壓電極內側與阻擋介質緊密貼合，所述高壓電極外側與第一電源相連；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)產生的放電活性粒子密度的高壓尖峰脈沖電源；所述預電離區(qū)的前表面為預電離高壓電極，所述預電離區(qū)的后表面為預電離接地電極，所述預電離高壓電極外側與第二電源相連，所述預電離接地電極接地。
[0011]所述高壓電極、阻擋介質和接地電極的大小和形狀均相同；所述預電離高壓電極和預電離接地電極的大小和形狀均相同。[0012]所述預電離區(qū)的上表面面積小于所述主電離區(qū)的下表面的面積。
[0013]所述噴嘴的個數(shù)為3飛個，所述噴嘴的內徑為3飛mm，所述噴嘴的形狀為尖嘴或圓嘴。
[0014]所述高壓尖峰脈沖電源的電壓等級為(TlOOkV，脈寬為I~10 μ S，頻率為0-30ΜΗΖ
且頻率可調。
[0015]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，電壓等級為5~100kV。
[0016]所述工作氣體源為空氣、氮氣、氬氣或氦氣,所述工作氣體源的流速為O~100m/s且流速可調，所述工作氣體源產生壓縮氣體。
[0017]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；所述預電離區(qū)的左表面和右表面亦均為絕緣板。
[0018]當取經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，經處理的所述染污硅橡膠材料與平面的接觸角為100-110° ;當取未經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，未經處理的所述染污硅橡膠材料與平面的接觸角為20-30°。
[0019]說明經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。
[0020]所述染污硅橡膠材料包括染污硫化硅橡膠材料。
[0021]工作時，所述預電離區(qū)的進氣口通入工作氣體，將預電離區(qū)產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噴頭攜帶至外，形成放電活性粒子流。[0022]本實用新型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將氣體加壓，結合氣體流量控制閥和氣體流量計的輔助使得氣體流速在0-100m/S的范圍內可調；不同種類、流速的工作氣體將產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；多噴嘴的設計能夠有效加大處理面積；預電離區(qū)的增設，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)產生的放電活性粒子的密度；采用本實用新型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驗樣品放置在距離放電活性粒子流3毫米處，處理時間3分鐘，放置O小時，滴上水滴I分鐘后處理點對比于未經處理點，其憎水性有了較大的改善，處理點的接觸角為110度，未處理點的接觸角為30度，從而證實了本實用新型的有效性。本實用新型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，設計合理，結構簡單，能夠產生高密度放電活性粒子且處理面積大，使設備的整理利用率有效提聞，同時提聞的生廣效率，降低了生廣成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0024]圖2為本實用新型之放電裝置的結構示意圖；
[0025]圖3為本實用新型的處理前后效果圖，Ca)為未經處理的染污硅橡膠材料的接觸角；(b)為經處理的染污硅橡膠材料的接觸角。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。
[0027]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3、放電裝置4和若干噴嘴5 ；
[0028]所述放電裝置4包括預電離區(qū)10和主電離區(qū)11，所述主電離區(qū)11和預電離區(qū)10均為一個長方形的中空腔室，所述主電離區(qū)11下表面與所述預電離區(qū)10上表面相通，所述預電離區(qū)10下表面設置有進氣口，所述進氣口與所述氣體流量計3的出氣口相連接；所述主電離區(qū)11的上表面設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內側與阻擋介質7緊密貼合，所述高壓電極6外側與第一電源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產生的放電活性粒子密度的高壓尖峰脈沖電源；所述預電離區(qū)10的前表面為預電離高壓電極12，所述預電離區(qū)10的后表面為預電離接地電極13，所述預電離高壓電極12外側與第二電源14相連，所述預電離接地電極13接地。
[0029]所述高壓電極6、阻擋介質7和接地電極8的大小和形狀均相同；所述預電離高壓電極12和預電離接地電極13的大小和形狀均相同。
[0030]所述預電離區(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。
[0031]所述噴嘴5的個數(shù)為3飛個，所述噴嘴5的內徑為3飛mm，所述噴嘴5的形狀為尖嘴或圓嘴。[0032]所述高壓尖峰脈沖電源的電壓等級為(TlOOkV，脈寬為I~10 μ S，頻率為0_30ΜΗζ
且頻率可調。
[0033]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，電壓等級為5~IOOkV。
[0034]所述工作氣體源I為空氣、氮氣、氬氣或氦氣,所述工作氣體源I的流速為(TlOOm/s且流速可調，所述工作氣體源I產生壓縮氣體。
[0035]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；所述預電離區(qū)10的左表面和右表面亦均為絕緣板。
[0036]當取經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，經處理的所述染污硅橡膠材料與平面的接觸角為100-110° ;當取未經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，未經處理的所述染污硅橡膠材料與平面的接觸角為20-30°。 [0037]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
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(3)、放電裝置(4)和若干噴嘴(5)； 所述放電裝置(4)包括預電離區(qū)(10)和主電離區(qū)(11)，所述主電離區(qū)(11)和預電離區(qū)(10)均為一個長方形的中空腔室，所述主電離區(qū)(11)下表面與所述預電離區(qū)(10)上表面相通，所述預電離區(qū)(10)下表面設置有進氣口，所述進氣口與所述氣體流量計(3)的出氣口相連接；所述主電離區(qū)(11)的上表面設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)內側與阻擋介質(7)緊密貼合，所述高壓電極(6)外側與第一電源(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)產生的放電活性粒子密度的高壓尖峰脈沖電源；所述預電離區(qū)(10)的前表面為預電離高壓電極(12 )，所述預電離區(qū)(10 )的后表面為預電離接地電極(13 )，所述預電離高壓電極(12)外側與第二電源(14)相連，所述預電離接地電極(13)接地。
2.根據(jù)權利要求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(7)和接地電極(8)的大小和形狀均相同；所述預電離高壓電極(12)和預電離接地電極(13)的大小和形狀均相同。
3.根據(jù)權利要求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 )的個數(shù)為3飛個，所述噴嘴(5 )的內徑為3飛mm，所述噴嘴(5 )的形狀為尖嘴或圓嘴。
5.根據(jù)權利要求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。
6.根據(jù)權利要求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、氮氣、氬氣或氦氣。
7.根據(jù)權利要求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；所述預電離區(qū)(10)的左表面和右表面亦均為絕緣板。
【文檔編號】H01J37/36GK203721675SQ201420097284
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權日: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 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院, 江蘇省電力公司, 清華大學深圳研究生院