[发明专利]用于生产等离子体的方法和装置

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于生产等离子体以及一种氢气和氧气的混合物(称为布朗气，其在等离子体中燃烧)的方法，以及一种用于实施所述方法的装置。所述装置和方法在热工学中可用于加热、处理有害垃圾、气化含氢的硬质材料、熔化并焊接金属和非金属材料。

发明背景

1.在两个硬质电极之间生产等离子体的方法众所周知，该硬质电极大多由石墨制成，与直流电压源连接并具有相反的极性。在开始等离子体形成过程之后，通过首先使电极彼此接触然后使其机械分开一定临界距离，或者通过加热其中一个电极以在高温的影响下启动电子发射来生产等离子体。

2.一种称为电解的工艺众所周知，该工艺是将直流电压施加于具有相反极性且浸没在电解质水溶液中的电极。气体，分别为氧气和氢气，开始释放在正极(阴极)和负极(阳极)上。这些气体可单独使用，也可以一定方式混合成称为布朗气的气体混合物。

3.还有一种工艺是众所周知的，该工艺是将水加热至高温以便启动可逆反应，在该可逆反应中，水分子分解成其化学成分：氧气和氢气。该工艺在1000℃以上的温度下开始，且在3000℃以上的温度时，基本上所有的水分子都已经分解成了其化学成分。在温度下降时，氢气和氧气再一次彼此结合形成水分子，而在该合成过程中释放出了大量的热能。

发明概述

本发明的目的在于提供一种更高效、成本更低、环保且安全的用于生产等离子体的方法，以及一种用于简单且高效地实施该方法的装置。

采用所提出的用于生产等离子体的方法以及用于实施该方法的装置，该问题得到了解决。

根据所提出的方法，通过分配器产生两股或多股水流，在分配器中，水在压力下从循环泵进入分配器，而循环泵从水槽中抽水。这些水流通过连接接头到达一对或多对由耐热材料制成的管子。各个管子包括与直流高压源连接的金属电极，且两个电极均具有相反的极性。在施加电压时，在水流经过的该对管子的开口之间的空隙中制得等离子体。当仅有两个电极时，同时将电压提供给电极；而当有两个以上的电极时，可分不同的时间将电压提供给不同的电极对。

提供给电极的电压超过1000V。在本发明的一个特定实施例中，所提供的直流高压在3000V-5000V之间。

在各对管子的开口之间的空隙中制得的等离子体的温度超过4000℃。

水流的压力大小和电压源的供给电压根据需要获得的等离子体区域的大小而确定。

所提出的用于生产等离子体的装置包括至少一对具有相反极性的电极，这些电极包括在水流经过的管子中并且与高直流电压源连接。水在一定压力下通过循环泵从水槽中进入分配器，在该分配器处，水分为至少两股甚至多股水流，水流通过柔性连接装置进入耐热绝缘材料的管子。这些管子也包括电极。电流流过电极进入水流并对其充上相反的电荷。等离子体在从管端流出的水流之间的间隙中制得，借此，气泡分别在离管子出口一定距离处开始释放在管子中包括的电极表面上，氧气释放在正极上，而氢气释放在负极上。这些气体通过水流带走，离开管端，落入等离子体，在等离子中，这些气体以常见的等离子气火焰的方式燃烧。

本发明的特定实施例是可能的，在这些实施例中，管子由石英玻璃或陶瓷制成，且可水平设置，彼此相对，或相对于彼此呈一定角度设置。

水流流经过的管子开口之间的空隙可有所不同，在本发明的一个实施例，该空隙超过5mm。

根据本发明的特定实施例，管子和其中包括的电极均为两个，但根据其它实施例，可为N个，其中，N为偶数。

流经管子的水流的一部分水用于生产等离子体，而另一部分未使用的水则流回水槽。因此，产生了闭合环路，在该环路中，从水槽中抽出、流经循环泵、并通过分配器分为两股或多股水流用于生产等离子体的水部分地流回水槽中，而水槽自身则根据需要而装满。

所提出的用于生产等离子体的方法和装置的优点在于环保、不释放有害气体、且能量消耗少。所得到的等离子体的温度超过4000℃，并且用于生产等离子体的材料易得且廉价。

为了加强等离子体形成，可使用低浓度的电解质溶液；为了增加该过程的能量产率，可添加少量的水溶性燃料或水油乳状液。

附图说明

图1：一种用于实施该方法的装置。

1.水槽

2.分配器

3.柔性管连接装置

4.电极

5.由耐热材料制成的管子

6.等离子体

7.直流高压源

8.水泵

本发明的示例实施例