一種汽車尾氣凈化裝置的制作方法
本實用新型涉及一種汽車尾氣凈化裝置，具體涉及一種利用等離子體驅動、二氧化鈦納米光催化反應以及靜電吸附對汽車尾氣進行凈化處理的裝置。
背景技術：
等離子體就是由大量正負帶電粒子和中性粒子組成的一種電離氣體，是繼固態、液態、氣態之后的物質第四態。等離子體的產生形式可分為介質阻擋放電、電暈放電、表面放電、重疊放電、填充床放電，其中電暈放電等離子體是應用最廣泛的一種等離子體，廣泛應用于環境、材料等領域。
納米光催化技術是從20世紀70年代逐步發展起來的一門新興環保技術。納米光催化技術能有效降解多種對環境有害的污染物，使污染物轉化為CO2，H2O及其它無機小分子物質。目前所采用的納米光催化劑大多數屬于寬禁帶的n型半導體化合物，其中TiO2應用最為廣泛，TiO2是一種多晶型的化合物，在自然界中有三種結晶形態：金紅石型、銳鈦型和板鈦型，以銳鈦型的TiO2光催化活性最高。銳鈦型TiO2的禁帶寬度為3.2eV，當它吸收了波長小于或等于387nm的光子后，價帶中的電子就會被激發到導帶，形成帶負電的高活性電子ecb-，同時在價帶上產生帶正電的空穴hvb+。該光生空穴有很強的得電子能力，具有強氧化性，可在污水與廢氣領域凈化污染物。
利用靜電發生器產生的靜電施加在要吸附的物體上，物體立即帶上靜電并吸附在物體上，使原來不平整如四周向上翹起不平的物體如無織布、紙等加上靜電后能平整地吸附在金屬板、木板等上以便進行下一步的操作，這種方法在鋼材生產、木材生產和模具行業等中有廣泛的應用。利用靜電發生器對物體施加靜電以產生吸附作用在其它行業也有很多應用，使用時可以根據情況調節靜電發生器的輸出的高低來調節吸附力的大小。
雖然等離子體與TiO2以及靜電吸附各自都有廢氣凈化的能力，但是它們各自的使用條件專一性較強（如：TiO2光催化材料需在紫外光的條件下；TiO2光催化需有有效電源的供電），使得它們各自較難高效的獨立應用于汽車尾氣的凈化中。
申請號為201310385796的專利“一種電暈放電等離子體與納米光催化材料協同凈化汽車尾氣的反應器”提供了一種應用于汽車尾氣凈化的裝置，該裝置存在如下問題：線管式等介質阻擋離子體反應器中心電極的位置不易確定，在汽車尾氣管中加入中心電極，勢必對尾氣排放起阻擋作用，且隨汽車顛簸，中心電極會逐漸偏移原位置，引起等離子裝置的破壞；且汽車尾氣煙塵容易在電極附近聚集，降低等離子反應器的效率。
因此有必要提供一種能綜合利用等離子體驅動、二氧化鈦納米光催化反應以及靜電吸附對汽車尾氣進行凈化處理的裝置。
技術實現要素：
針對現有技術存在的問題，本實用新型為解決現有技術中存在的問題采用的技術方案如下：
一種汽車尾氣凈化裝置，包括絕緣殼體1、位于殼體內層的絕緣介質2、裝置整體外接電源3和設置于絕緣殼體1中部的等離子體反應區9，其特征在于：所述的絕緣殼體1為柱狀空心腔體，腔體內依次包括尾氣進入區6、靜電吸附區7、1號緩沖區8、等離子體反應區9、2號緩沖區11和尾氣排放區12，所述的等離子體反應區9包括兩個串聯的等離子反應器，所述等離子反應器包括空心管狀電介質放電管19和纏繞在放電管19外側的螺旋電極，纏繞在兩個放電管外壁的螺旋電極分別為1號螺旋電極20和2號螺旋電極21，所述絕緣殼體1上對應等離子體反應區9的位置設有高壓交流電極和2號接地電極10，該交流電極外端通過導線和逆變器與車載電源3連接，交流電極內端分流連接1號螺旋電極20和2號螺旋電極21末一端，1號螺旋電極20和2號螺旋電極21另一端共同連接2號接地電極10，所述的兩個放電管19通過絕緣連接器22連接。
所述的逆變器為串聯設置的兩個逆變器，分別為一級逆變器23和二級逆變器24，通過將低電壓的汽車直流電源3升壓逆變，轉化為滿足等離子體反應區需要的交流高壓電流。
所述的放電管19為具有一定錐度的錐臺形空心金屬管狀結構，兩個放電管首尾相對串聯放置，通過纏繞在放電管外部的螺旋電極形成一個串聯螺旋梯度放電等離子反應器，以滿足惡劣工況下的汽車尾氣排放凈化需求。
所述放電管19內壁為涂覆有二氧化鈦的透明板13，兩個放電管19內豎向平行等距設置若干涂有二氧化鈦的塑料點陣網格14，其中二氧化鈦均為納米級別，在等離子反應區內等離子體放電產生的能量激發二氧化鈦發生二氧化鈦納米光催化反應，對尾氣污染物進一步凈化。
所述的尾氣進入區6和尾氣排放區12均為錐形管狀結構，兩端頭分別設置有進氣口連接法蘭16和出氣口連接法蘭17，用于與汽車上排氣管連接固定。
所述的尾氣進入區6上方設有散熱裝置15，所述的散熱裝置15為內置風扇結構，使得進入凈化裝置內的尾氣先經過尾氣進入區初步散熱降溫后再通往后方。
所述絕緣殼體1上對應靜電吸附區7的位置設有高壓直流電極4和1號接地電極5，所述的高壓直流電極4一端通過整流器18和逆變器與電源3連接，一端延伸至絕緣殼體內部，通過兩級逆變將車體低壓直流電源3轉變為高壓交流電，再經過整流器轉化為高壓直流電后輸送到高壓直流電極4，所述的1號接地電極5一端接地一端延伸到絕緣殼體內部，高壓直流電極4與1號接地電極5之間形成電壓差，形成靜電吸附區7對尾氣中部分雜質進行靜電吸附除雜處理。
所述的絕緣介質2為陶瓷絕緣材料。
所述的高壓直流電極4、1號接地電極5和2號接地電極10采用針-孔結構電極，所述1號螺旋電極20、2號螺旋電極21和高壓直流電極4為多針黃銅材質，導電性強，所述的1號接地電極5和2號接地電極10為圓形多孔不銹鋼材質，耐腐蝕性強。
所述的1號螺旋電極20和2號螺旋電極21采用線狀、扁平帶狀或薄膜電極，所述1號螺旋電極20和2號螺旋電極21在任何一個橫截面均為兩兩相對設置，在高壓交流電作用下，使得等離子產生的方向性好，集中均勻且能量高。
本實用新型具有如下優點：
本實用新型結構簡單、設計合理，汽車尾氣凈化率高，適用范圍廣，市場前景廣。
本實用新型可根據尾氣工況的實際要求，將等離子反應區前后兩節放電管外螺旋電極設計為不同的繞線匝數，通過調整繞線的密度來調節等離子反應器產生合適的等離子濃度，更好的實現對汽車尾氣的凈化效果；
本實用新型等離子產生的方向性好，集中均勻且能量高；除了介質阻擋放電之外，還可以根據工作參數的不同，產生不同的放電形式；可以調節放電范圍內的等離子濃度，放電的能量強度，放電均勻性和等離子的濃度變化等。
本實用新型采用串級螺旋梯度放電等離子反應器，而不是線管式等介質阻擋離子體反應器，不會出現中心電極的位置不易確定、隨汽車顛簸中心電極位置易偏移、尾氣煙塵在電極附近聚集帶來的反應器效率降低等問題。
附圖說明
圖1是本實用新型外部整體結構示意圖；
圖2是本實用新型內部剖視示意圖；
圖3是本實用新型的等離子反應區的主視結構示意圖；
圖4是本實用新型的等離子反應區的側視結構示意圖；
其中：1-絕緣殼體、2-絕緣介質、3-電源、4-高壓直流電極、5-1號接地電極，6-尾氣進入區、7-靜電吸附區、8-1號緩沖區、9-等離子體反應區、10-2號接地電極、11-2號緩沖區、12-尾氣排放區、13-透光板、14-點陣網格，15-散熱降溫裝置、16-進氣口連接法蘭、17-出氣口連接法蘭、18-整流器、19-放電管、20-1號螺旋電極、21-2號螺旋電極、22-絕緣連接器、23-一級逆變器、24-二級逆變器。
具體實施方式
下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明，如圖1-4所示，一種汽車尾氣凈化裝置，包括絕緣殼體1、位于殼體內層的絕緣介質2、裝置整體外接電源3和設置于絕緣殼體1中部的等離子體反應區9，其特征在于：所述的絕緣殼體1為柱狀空心腔體，腔體內依次包括尾氣進入區6、靜電吸附區7、1號緩沖區8、等離子體反應區9、2號緩沖區11和尾氣排放區12，所述的等離子體反應區9包括兩個串聯的等離子反應器，所述等離子反應器包括空心管狀電介質放電管19和纏繞在放電管19外側的螺旋電極，纏繞在兩個放電管外壁的螺旋電極分別為1號螺旋電極20和2號螺旋電極21，所述絕緣殼體1上對應等離子體反應區9的位置設有高壓交流電極和2號接地電極10，該交流電極外端通過導線和逆變器與車載電源3連接，交流電極內端分流連接1號螺旋電極20和2號螺旋電極21末一端，1號螺旋電極20和2號螺旋電極21另一端共同連接2號接地電極10，所述的兩個放電管19通過絕緣連接器22連接，絕緣連接器22兩端分別套合在兩個放電管相對端部，使得兩個放電管之間為絕緣材質過渡。
所述的逆變器為串聯設置的兩個逆變器，分別為一級逆變器23和二級逆變器24，通過將低電壓的汽車直流電源3升壓逆變，轉化為滿足等離子體反應區需要的交流高壓電流。
所述的放電管19為具有一定錐度的錐臺形空心金屬管狀結構，兩個放電管首尾相對串聯放置，通過纏繞在放電管外部的螺旋電極形成一個串聯螺旋梯度放電等離子反應器，以滿足惡劣工況下的汽車尾氣排放凈化需求。
所述放電管19內壁為涂覆有二氧化鈦的透明板13，兩個放電管19內豎向平行等距設置若干涂有二氧化鈦的塑料點陣網格14，其中二氧化鈦均為納米級別，在等離子反應區內等離子體放電產生的能量激發二氧化鈦發生二氧化鈦納米光催化反應，對尾氣污染物進一步凈化。
所述的尾氣進入區6和尾氣排放區12均為錐形管狀結構，兩端頭分別設置有進氣口連接法蘭16和出氣口連接法蘭17，用于與汽車上排氣管連接固定。
所述的尾氣進入區6上方設有散熱裝置15，所述的散熱裝置15為內置風扇結構，使得進入凈化裝置內的尾氣先經過尾氣進入區初步散熱降溫后再通往后方。
所述絕緣殼體1上對應靜電吸附區7的位置設有高壓直流電極4和1號接地電極5，所述的高壓直流電極4一端通過整流器18和逆變器與電源3連接，一端延伸至絕緣殼體內部，通過兩級逆變將車體低壓直流電源3轉變為高壓交流電，再經過整流器轉化為高壓直流電后輸送到高壓直流電極4，所述的1號接地電極5一端接地一端延伸到絕緣殼體內部，高壓直流電極4與1號接地電極5之間形成電壓差，形成靜電吸附區7對尾氣中部分雜質進行靜電吸附除雜處理。
所述的絕緣介質2為陶瓷絕緣材料。
所述的高壓直流電極4、1號接地電極5和2號接地電極10采用針-孔結構電極，所述1號螺旋電極20、2號螺旋電極21和高壓直流電極4為多針黃銅材質，導電性強，所述的1號接地電極5和2號接地電極10為圓形多孔不銹鋼材質，耐腐蝕性強。
所述的1號螺旋電極20和2號螺旋電極21采用線狀、扁平帶狀或薄膜電極，所述1號螺旋電極20和2號螺旋電極21在任何一個橫截面均為兩兩相對設置，在高壓交流電作用下，使得等離子產生的方向性好，集中均勻且能量高。
本實用新型可根據尾氣處理情況的實際要求，將等離子反應區9前后兩節設計為具有不同的繞線匝數，通過繞線的密度來調節等離子反應器產生合適的等離子濃度；根據不同的情況，可以選擇前后兩節采用同一個電源模塊，也可以選擇采用多個電源模塊來供電的方式，從而解決等離子反應器依據實時工況自動調整濃度問題，更好的實現對汽車尾氣的凈化效果；
本實用新型中的車載電源3電壓和頻率可以根據實際需要進行調整，使等離子體，二氧化鈦光納米催化反應，靜電吸附與汽車尾氣充分反應；
本實用新型中等離子體反應區9的空心管狀電介質放電管19內部的點陣網格數可以根據實際需要進行改變，提高光催化效果；
本實用新型中1號螺旋電極20和2號螺旋電極21緊密的纏繞在金屬材質的放電管19的外表面上，在腔體中沒有任何電極的情況下發生介質阻擋放電；除了介質阻擋放電之外，還可以根據工作參數的不同，產生不同的放電形式；調節電源3電壓強弱可以增強或者減弱放電強度，可以調節放電范圍內的等離子濃度；調節經過逆變以后的電壓頻率可影響電場變化的速度，從而影響放電的強度和均勻度；調節1號螺旋電極20和2號螺旋電極21之間的間隙，可以改變放電的能量強度和放電均勻性；改變放電管兩端的直徑差，可以改變放電梯度的變化快慢，從而影響等離子的濃度變化；
本實用新型中的一種汽車尾氣凈化裝置的使用步驟如下：
步驟一：在兩個螺旋電極和2號接地電極10之間施加交流電源，兩個螺旋電極一側和電源3之間通過一級逆變器23和二級逆變器24的兩級逆變方式相連接，產生的高電壓和頻率可以根據實際需要進行調整，使等離子體，二氧化鈦光納米催化反應，靜電吸附與汽車尾氣充分反應；在高壓直流電極4和1號接地電極5之間施加直流電源，將1號接地電極5接地；
步驟二：將汽車尾氣引入錐形尾氣進入區6，尾氣進入區6對汽車尾氣進行散熱降溫處理后，平穩引入靜電吸附區7，進行高壓靜電吸附除塵，初步吸附處理帶電顆粒物；
步驟三：高壓靜電吸附除塵以后的尾氣通過1號緩沖區8緩沖準備進入等離子體反應區9；
步驟四：尾氣進入等離子體反應區9，通過1號螺旋電極20和2號螺旋電極21，2號接地電極10與絕緣介質2組成的介質阻擋放電裝置處理尾氣中的NOX氣體，等離子體的紫外光和可見光作為光源使二氧化鈦發揮催化作用，尾氣經過涂有二氧化鈦的點陣網格14充分接觸催化去除COX等氣體，并且對尾氣中的顆粒物進行進一步的吸附處理剩余的帶電顆粒物；
步驟五：凈化后的汽車尾氣經過2號緩沖區12通過尾氣排放區12達標排放。
本實用新型的保護范圍并不限于上述的實施例，顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變形而不脫離本實用新型的范圍和精神。倘若這些改動和變形屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍內，則本實用新型的意圖也包含這些改動和變形在內。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！