一种层流等离子发生器阴极结构制造技术

本发明专利技术公开了一种层流等离子发生器阴极结构，涉及层流等离子技术领域。本发明专利技术包括阴极保护罩、阴极连接柱、阴极头和进气环，所述阴极保护罩套在阴极连接柱上，所述进气环设置在阴极连接柱的一端，所述阴极头通过连接件固定在阴极连接柱的一端，所述连接件上设置有阴极弹簧，所述阴极弹簧一端连接在阴极头底部，另一端连接在阴极连接柱上。本发明专利技术能够满足层流等离子体工作要求，保证电弧的稳定性，从而保证层流等离子体稳定工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及层流等离子
，更具体地说涉及一种层流等离子发生器阴极结构。
技术介绍
等离子态是物质的第四态，宇宙中几乎99﹪的物质（不包括尚未确认的暗物质）都处于等离子态。等离子体射流与一般流体在流动特征上有相似性，具有两种流动状态：层流与湍流。对某一指定流体，当其流速小于一特定值时，流体作有规则的层状或流束状运动，流体质点没有横向运动，质点间互不干扰地前进，这种流动形式叫层流；当流体流速大于该值时，流体有规则的运动遭到破坏，质点除了主要的纵向运动外还有附加的横向运动，流体质点交错混乱地前进，这种流动形式叫湍流。等离子体其温度分布范围则从10K的低温到核聚变等离子体的10亿K超高温并拥有一系列独特性质，使等离子体在纳米材料生产、新材料合成、热加工制造、冶炼、钻探、煤化工、垃圾废物处理、材料表面处理、电子、新能源、军事、航空航天等领域获得广泛应用。在等离子体高温热源方面，目前应用十分广泛的电弧等离子体射流绝大部分采用湍流形态工作，这是由现有湍流电弧等离子体射流发生器技术和工作原理决定的。电弧等离子发生器分为层流和湍流两种，其关键技术是发生器结构设计。现有的湍流等离子发生器的电弧放电作用使得流入工作气体发生电离，输出的等离子体呈喷射状，用作等离子体射流或等离子体喷焰等。此时，喷焰具有很高的热焓，其焰芯温度可达10000℃～20000℃，外焰部份也可达到3000℃。其特点：弧根宽大、弧焰短、噪声大、弧焰不稳定、温度梯度大、空气卷入多。层流等离子体的工作对电弧的稳定性要求较高，所以阴极结构需要特殊设计以保证层流等离子体的稳定工作。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术提供了一种层流等离子发生器阴极结构，本专利技术的专利技术目的旨在于解决提供一种层流等离子阴极结构，满足层流等离子体工作要求，保证电弧的稳定性，从而保证层流等离子体稳定工作。为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种层流等离子发生器阴极结构，其特征在于：包括阴极保护罩、阴极连接柱、阴极头和进气环，所述阴极保护罩套在阴极连接柱上，所述进气环设置在阴极连接柱的一端，所述阴极头通过连接件固定在阴极连接柱的一端，所述连接件上设置有阴极弹簧，所述阴极弹簧一端连接在阴极头底部，另一端连接在阴极连接柱上。所述阴极保护罩与阴极连接柱之间设置有气流通道，所述气流通道用于输送工作气体，所述进气环一端套在阴极连接柱上，进气环一端设置有工作气体进口，所述气流通道与进气环的工作气体进口连通。所述进气环的里另一端设置有工作气体出口，所述工作气体出口与电离腔连通，工作气体通过进气环进入电离腔。所述阴极保护罩上设置有冷却水通道，所述冷却水通道包括进水通道和出水通道，所述进水通道靠近阴极连接柱设置，所述出水通道远离阴极连接柱设置；所述进水通道与出水通道的端部相互连通，进水通道连接有进水管，出水通道连接有出水管，冷却水从进水管进入到进水通道内，再经出水通道和出水管流出。所述进气环包括进气部和出气部，所述进气部伸入阴极保护罩内，并包裹在阴极连接柱外侧，所述工作气体进口设置在进气部上。所述进气环内设置有螺旋式气体通道，所述气体通道沿进气环进气部的轴向螺旋分布，所述气体通道沿进气环的出气部的径向螺旋分布。所述进气环出气部与电离腔接触的表面上设置有一层绝缘层。与现有技术相比，本专利技术所带来的有益的技术效果表现在：1、本专利技术的层流等离子发生器阴极结构能够实现层流等离子高弧压、小电流的工作模式，结构相对较为合理，能够形成层流等离子射流。本专利技术中阴极结构的设置，有助于稳定等离子射流。本专利技术的发生器枪体产生的射流性能优异，不能可以长时间稳定运行，而且产生的射流具有长度长、能量密度集中、轴向温度梯度小、噪声低、可控性好、可重复、精度高等突出优点。2、本专利技术的阴极结构，可以提高阴极头的使用寿命，在阴极头处设置阴极弹簧，电流通过阴极弹簧进入到阴极头中，阴极弹簧形成一个电磁压缩环，当阴极弹簧通电后，产生磁场，使得等离子电弧着弧点处于动态均布状态，可以延长阴极头的寿命和层流稳定性。3、在阴极罩与阴极连接柱之间设置气流通道，工作气体从气流通道进入到进气环，在工作气体输送过程中，被阴极连接柱加热，防止因电离腔内温度较高而形成较高气压，阻挡工作气体输送的现象，同时可以利用阴极连接柱的热量，综合利用资源。4、工作气体通过进气环进入到电离腔，进气环可以给工作气体一个缓冲，在进气环的作用下，可以保证工作气体的输送稳定性，同时，进气环中也可以储存一定量的工作气体，防止由于电离腔内部温度高造成工作气体反压的情况。5、本专利技术的阴极保护罩通过水冷却的方式进行冷却，在保护罩上设置冷却通道，一方面为了对阴极连接柱进行冷却，另一方面可以降低保护罩的温度，从而防止热量传递到枪体底座和枪体的壳体上，防止对外界的影响，保证枪体的安全性能，本专利技术的保护罩分布两个管道，进水管和出水管，进水管用于冷却阴极连接柱，出水管用于冷却保护罩。6、进气环延伸到保护罩内，一方面可以形成阴极连接柱与电离腔的隔离，另一方面也方便工作气体进入到电离腔，保证了工作气体的密封性，防止工作气体泄露，进一步提高了发生器枪体的安全性能。7、进气环内设置螺旋式分布的气体通道，可以有效的利用阴极头的温度在工作气体输送过程中进行升温，使其与电离腔内的工作气体温度相近，防止电离腔内对输入的工作气体的阻隔，提高了层流等离子射流的稳定性。附图说明图1为本专利技术层流等离子发生器阴极结构的剖视图；图2为适用于本专利技术阴极结构的层流等离子发生器的结构剖视图；图3为适用于本专利技术阴极结构的层流等离子发生器的阳极部分的结构剖视图；附图标记：100、阴极部分，11、阴极保护罩，111、进水通道，112、出水通道，113、进水管，114、出水管；12、阴极连接柱，13、阴极头，14、进气环，141、工作气体进口，142、工作气体出口，143、进气部，144、出气部，145、气体通道，146、绝缘层；15、阴极弹簧，16、气流通道；200、阳极部分，21、阳极外壳，22、电弧通道，23、阳极头，24、冷却水管，25、冷却水进口，26、冷却水出口，27、绝缘垫，28、绝缘件，29、中间段，210、阳极弹簧；300、壳体，31、底座，32、阴极壳，33、阳极固定座；400、电离腔。具体实施方式实施例1作为本专利技术一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：一种层流等离子发生器阴极结构，包括阴极保护罩11、阴极连接柱12、阴极头13和进气环14，所述阴极保护罩11套在阴极连接柱12上，所述进气环14设置在阴极连接柱12的一端，所述阴极头13通过连接件固定在阴极连接柱12的一端，所述连接件上设置有阴极弹簧15，所述阴极弹簧15一端连接在阴极头13底部，另一端连接在阴极连接柱12上。实施例2作为本专利技术又一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：一种层流等离子发生器阴极结构，包括阴极保护罩11、阴极连接柱12、阴极头13和进气环14，所述阴极保护罩11套在阴极连接柱12上，所述进气环14设置在阴极连接柱12的一端，所述阴极头13通过连接件固定在阴极连接柱12的一端，所述连接件上设置有阴极弹簧15，所述阴极弹簧15一端连接在阴极头13底部，另一端连接在阴极连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层流等离子发生器阴极结构，其特征在于：包括阴极保护罩(11)、阴极连接柱(12)、阴极头(13)和进气环(14)，所述阴极保护罩(11)套在阴极连接柱(12)上，所述进气环(14)设置在阴极连接柱(12)的一端，所述阴极头(13)通过连接件固定在阴极连接柱(12)的一端，所述连接件上设置有阴极弹簧(15)，所述阴极弹簧(15)一端连接在阴极头(13)底部，另一端连接在阴极连接柱(12)上。

【技术特征摘要】
1.一种层流等离子发生器阴极结构，其特征在于：包括阴极保护罩(11)、阴极连接柱(12)、阴极头(13)和进气环(14)，所述阴极保护罩(11)套在阴极连接柱(12)上，所述进气环(14)设置在阴极连接柱(12)的一端，所述阴极头(13)通过连接件固定在阴极连接柱(12)的一端，所述连接件上设置有阴极弹簧(15)，所述阴极弹簧(15)一端连接在阴极头(13)底部，另一端连接在阴极连接柱(12)上。2.如权利要求1所述的一种层流等离子发生器阴极结构，其特征在于：所述阴极保护罩(11)与阴极连接柱(12)之间设置有气流通道(16)，所述气流通道(16)用于输送工作气体，所述进气环(14)一端套在阴极连接柱(12)上，进气环(14)一端设置有工作气体进口(141)，所述气流通道(16)与进气环(14)的工作气体进口(141)连通。3.如权利要求2所述的一种层流等离子发生器阴极结构，其特征在于：所述进气环(14)的里另一端设置有工作气体出口(142)，所述工作气体出口(142)与电离腔(400)连通，工作气体通过进气环(14)进入电离腔(400)。4.如权利要求1所述的一种层流等离子发生器阴极结构，其特征在于：所述阴极保护罩(11)上设置有冷却水通道，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李向阳，黄佳华，李露，何泽，
申请(专利权)人：成都真火科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51