可用于连续式高压脉冲电场设备的脉冲电场处理室

摘要

本发明涉及一种可用于连续式高压脉冲电场设备的脉冲电场处理室，它包括由两根金属空心管和绝缘体隔离环组成的处理室腔体，绝缘体隔离环设于两根金属空心管的连接处之间，两个金属空心管分别与脉冲高压电源的两极连接，其特征在于：在两个金属空心管管内、与绝缘体隔离环相邻的部位分别连接有至少一根金属导体或导线。本发明不仅大大提高了物料通过量(样液可从任意大管径中通过，而不是狭缝)，而且使电场分布更加均匀，样液处理速度快、效率高、效果好，有利于高压脉冲电场处理技术在各个领域进入工业化应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于连续式高压脉冲电场设备的脉冲电场处理室，它主要应用于食品工业中果蔬汁杀菌灭酶、酿酒中的陈化工艺、有效成分的分离提取以及其他与流体处理有关的行业，如污水处理、水净化等方面，是一种利用高压脉冲电场对流体进行各种处理或预处理的装置。

背景技术

目前所设计的利用高压脉冲电场的处理室，绝大部分只能在实验室中使用，远未达到工业应用的程度，主要有如下问题有待解决：处理室内供液体流过的截面面积过小，处理室内存在电场分布不均匀的问题，在处理室内，电极形状等因素的影响使两电极之间各个局部的电场强度相差甚远，这将导致两方面不良的效果：其一，电场强度过高的局部可能产生电弧放电；其二，电场强度过低的局部可能达不到名义电场强度的处理效果。

例如目前所通用的一种处理室(如图2去除金属导体或导线后的视图所示)，它的处理室腔体是由两根分别与脉冲高压电源的两极连接的金属空心管1和设于两根金属空心管连接处之间的绝缘体隔离环2组成，其电场分布情况如图4所示，从图中可以看出，电场在处理室管壁两侧较为密集，表示在靠近管壁处电场强度最大，随着远离管壁，在管的中心处等势线迅速稀疏，随着管直径的增大这种效应更加明显，相反流体在管中心的流速是最大的，因此这样的电场分布较难达到理想的流体处理效果，从而限制处理室及其高压脉冲电场设备在工业化的应用。

而为了改变上段所述处理室存在的问题，专利号为200410011305.9的中国发明专利公开了一种高压脉冲电场处理装置，其改进之处在于：在两个金属空心管管内、对应于绝缘体隔离环处还架设有一径向尺寸小于绝缘体隔离环的绝缘体芯棒。通过该改进，流体可沿靠近管壁的狭缝流过两极交界处的处理部位，可避免管中心等势线稀疏、流体流速却最大而导致的处理效果差的问题，使流体仅沿电场强度最大的贴近管壁处流过，达到较好的处理效果。但这样做却使得可供液体流过的截面面积减小，流体流经的狭缝仅在毫米数量级范围，使液体所通过的狭缝尺寸受到一定程度的限制，导致流体流通量大大减少。

发明内容

为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供了一种可用于连续式高压脉冲电场设备的脉冲电场处理室，它不仅大大提高了物料通过量(样液可从任意大管径中通过，而不是狭缝)，而且使电场分布更加均匀，样液处理速度快、效率高、效果好，有利于高压脉冲电场处理技术在各个领域进入工业化应用。

本发明的技术方案是这样构成的，它包括由两根金属空心管和绝缘体隔离环组成的处理室腔体，绝缘体隔离环设于两根金属空心管的连接处之间，两个金属空心管分别与脉冲高压电源的两极连接，其特征在于：在两个金属空心管管内、与绝缘体隔离环相邻的部位分别连接有至少一根金属导体或导线。

较之已有技术而言，本发明通过在处理室的空心管中增加金属导线或导体，使得处理室中的电场等势线分布变得更加密集和均衡，因而使处理室空心管管径的大小不再受到限制，不仅大大提高了物料通过量，而且使电场分布更加均匀，样液处理速度快、效率高、效果好，有利于高压脉冲电场技术进入工业化应用。

上述技术方案中，所述金属导体或导线可通过端部与金属空心管焊接在一起，金属导体或导线可以随着金属空心管孔径的增大而增长。

为了使电场等势线分布更加密集和均衡，所述金属导体或导线最好垂直于金属空心管的轴线。

当处理的流体为食品时，为了防止锈蚀，上述金属空心管和金属导体或导线最好由不锈钢材料或对食品安全无威胁的贵金属材料(如金箔等)制成。

位于两个金属空心管内的金属导体或导线可根据场强分布需要而相互平行、或者呈一定夹角设置。

附图说明

图1是本发明的一种样液处理流程图(可根据高压脉冲电场应用于不同领域而有所不同)。

图2是本发明处理室示意图。

图3是图2的侧视图。

图4是现有的处理室中空心管内没有外加金属导体或导线的电场等势图。

图5是本发明处理室中空心管中间有一对平行导体时的电场等势图。

图6是本发明处理室中空心管内有三对平行导体时的电场等势图。

图7是本发明处理室中空心管内正极有三根平行导体与负极处有一根导线相成交叉状时的电场等势图。

具体实施方式

下面结合和具体实施方式对本发明内容进行详细说明：

如图2和图3所示，本发明具体实施方式包括由两根金属空心管1、2和绝缘体隔离环3(如聚四氟乙烯材料)组成的处理室腔体，绝缘体隔离环设于两根金属空心管的连接处之间，两个金属空心管分别与脉冲高压电源的两极连接，形成两空心金属电极；其特征在于：在两个金属空心管管内、与绝缘体隔离环相邻的部位分别连接有至少一根金属导体或导线4(如果是处理食品，金属空心管和金属导体或导线最好由不锈钢材料或对食品安全无威胁的贵金属材料(如金箔等)制成；如果是处理其它流体，可由其它金属材料制成)。所述金属导体或导线的端部与金属空心管焊接在一起，当然也可以通过其它方式与金属空心管固定在一起，但必须是导电连接的。金属导体或导线最好垂直于金属空心管的轴线。位于两个金属空心管内的金属导体或导线相互平行、或者相互呈任意夹角设置。金属导体或导线的形状可以是圆柱体、菱形体、长方体等各种形状皆可，导体或导线的横截面尺寸可大可小，形状和粗细可以根据需要进行调整，数量可以是1根、2根或若干根，金属导体或导线可以随着金属空心管孔径的增大而增长，可根据需要自行调整。绝缘体隔离环和两根金属空心管之间的空隙形成连续式高压脉冲电场的处理室。物料通过泵从一个金属空心管流入，从另一个流出。

图5、6分别表示在两根空心管中各增加一条、三条平行金属导体或导线的电场等势线分布图，从图中可以看出，增加的金属导体或导线改变了电场等势线的分布规则，使等势线围绕新增的金属导体或导线呈紧密环形分布，大大增加了处理室中部的电场强度，提高样液处理效率。

图7表示在连接正极的空心管内有三根平行导体，而在连接负极的空心管内有一根导体，调整两根空心管的角度，使正负极内的导体成交叉状，从图中可以看出，一侧的等势线完全被压缩，在中部形成均匀的电场分布。

综上所述，由于在金属空心管内增加了导体，改善了处理室的电场分布，使得处理室的直径可不受限制，不管处理室的直径有多大，可以根据处理室的直径和需要的场强，将导线进行各种组合和搭配，得到理想的电场强度。因此，本发明可大大提高物料通过量，无论是用于食品工业中果蔬汁的杀菌灭酶处理，酿酒的陈化工艺，还是有效成分的提取，或是其他与流体处理相关的行业，如污水处理、水净化，该装置都可使样液处理速度快、效率高、效果好，有利于高压脉冲电场技术在各个领域进入工业化应用。