紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬制造技术

本发明专利技术公开了一种紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬，后电极一端与套筒式集成件的一端螺纹连接，后电极和套筒式集成件设置在等离子炬主体外壳内侧并且能够自由滑动，前电极与后电极同轴设置在等离子矩主体外壳内，绝缘集成件设置在后电极和前电极之间，涡流发生器设置在绝缘集成件内腔中，回流引导件套设前电极外侧，前端盖固定设置在前电极一端端部，绝缘套筒套设在套筒式集成件外侧，后压盖固定设置在等离子炬主体外壳一端端部，螺栓杠杆机构设置在安装座上，套筒式集成件通过连接夹套设置在螺栓杠杆机构上由螺栓杠杆机构驱动在等离子矩主体外壳内滑动。本发明专利技术结构紧凑体积小并且电极寿命高。

【技术实现步骤摘要】
紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬
本专利技术涉及一种等离子体炬，特别是一种紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬。
技术介绍
目前国际上实际应用当中的高温等离子体发生器有射频（RF）无电极等离子体发生器及直流（DC）电极式等离子体发生器。射频（RF）等离子炬由于RF线圈结构限制，等离子体喷嘴无法伸入较厚耐材的高温容器内而且功率较低。DC转移弧式等离子体发生器应用在焊接及旋转电极金属纳米粉制备工艺。DC（直流）非转移弧等离子体发生器又分为套锥形实体电极和空心桶式电极。套锥形实体电极等离子体发生器由于电极同心重叠布置等结构尺寸限制，其功率较低（小于200KW），大多用在实验室及热喷涂行业。而以空心桶式电极前后同轴布置方式的等离子体发生器径向尺寸有所减小，轴向尺寸可根据实际应用加长，电弧跨过电极间隙在前后电极中心孔内沿轴线加长生成并在涡流工作气作用下旋转，旋转半径小，热量集中加热穿过内孔的工作气而产生高温高焓等离子体，其功率可大于300KW或超过兆瓦（MW）级。其应用包括空气加热，金属，非金属，底灰及飞灰熔融，垃圾或生物质热解气化等领域。传统的等离子体发生器多重套筒向电极提供冷却进回水及工作气引入电弧区导致炬体尺寸庞大、电极寿命低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬，其结构紧凑体积小并且电极寿命高。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬，其特征在于：包含等离子炬主体外壳、套筒式集成件、后电极、螺栓杠杆机构、前电极、绝缘集成件、涡流发生器、回流引导件、前端盖、绝缘套筒、后压盖、安装座、气体进口连接件和连接夹套，后电极一端与套筒式集成件的一端螺纹连接，后电极和套筒式集成件设置在等离子炬主体外壳内侧并且能够自由滑动，前电极与后电极同轴设置在等离子矩主体外壳内，绝缘集成件设置在后电极和前电极之间，涡流发生器设置在绝缘集成件内腔中，回流引导件套设前电极外侧，前端盖固定设置在前电极一端端部，绝缘套筒套设在套筒式集成件外侧，后压盖固定设置在等离子炬主体外壳一端端部，螺栓杠杆机构设置在安装座上，套筒式集成件通过连接夹套设置在螺栓杠杆机构上由螺栓杠杆机构驱动在等离子矩主体外壳内滑动。进一步地，所述等离子矩主体外壳包含台肩、冷却水回流出口管和安装法兰，台肩为环形并且台肩固定设置在冷却水回流出口管一端内侧，安装法兰固定设置在冷却水回流出口管的另一端端部。进一步地，所述套筒式集成件包含冷却水进口管、套管、工作气体进气管路，冷却水进口管一端内壁设置有内螺纹，后电极一端外侧设置有与冷却水进口管匹配的外螺纹，后电极设置在冷却水进口管内与冷却水进口管螺纹连接，套管套设在冷却水进口管和后电极外侧并且套管与冷却水进口管和后电极外壁之间形成冷却水通道，工作气体进气管路呈U型嵌入设置在冷却水进口管内，套管内壁开有进气环形槽，工作气体进气管路一端与进气环形槽连通，绝缘套管套设在套管外侧并且绝缘套管和套管之间形成环形工作气体通道，套管上开有进气孔将进气环形槽和环形工作气体通道连通。进一步地，所述后电极与套筒式集成件连接的一端开有盲孔，盲孔内设置有四个均匀分布的分水孔，分水孔一端与盲孔连通，分水孔另一端与后电极与套筒之间环形通道连通，后电极另一端内开有中央盲孔，前电极相对后电极一端设置有与中央盲孔匹配的内孔，中央盲孔与内孔形成电弧区，后电极端部为锥形与前电极端面形成前后电极间隙以供工作气体旋入，绝缘集成件内开有多个均匀分布的Z型进水孔，Z型进水孔两端分别与套筒内环形槽以及前电极外侧环形冷却通道连通，绝缘集成件左侧设置有多个工作气体通孔，工作气体通孔两端分别与绝缘套筒内侧环形通道和绝缘集成件内腔连通。进一步地，所述螺栓杠杆机构包含微调螺栓、金属夹套、绝缘夹套、转轴和杠杆，套筒式集成件通过金属夹套和绝缘夹套固定设置在杠杆上，杠杆下端通过转轴转动设置在安装座上，微调螺栓一端设置在杠杆上，微调螺栓另一端设置在安装座上。进一步地，所述涡流发生器设置在绝缘集成件内腔并与绝缘集成件内壁形成环形气流通道，在涡流发生器中间位置开有两组小孔，小孔与涡流发生器内圆相切并且两组小孔开孔方向相反，涡流发生器通过涡流发生器安装座固定在绝缘集成件上。进一步地，所述回流引导件的左端面与绝缘集成件的右端面配合，冷却水经绝缘集成件右端面上的通道引入前电极外缘与回流引导件内腔之间环形通道内冷却前电极；冷却水经回流引导件的右端面上的径向槽流向在回流引导件外圆回水槽，回流引导件的外圆与等离子炬主体外壳的內圆同心配合。进一步地，所述前端盖的內圆设置有细牙螺纹用于安装前电极，前端盖的外圆与等离子炬主体外壳的內圆同心配合并由螺纹连接，前端盖的法兰面与等离子炬主体外壳的內台肩面配合，前端盖的中央内孔与前电极螺纹连接并设有与前电极同心配合的定位孔。进一步地，所述后压盖固定在安装座上，后压盖通过紧固件固定在安装座上并与等离子炬主体外壳的法兰固定连接。进一步地，所述气体进口连接件中心开有环形槽和管螺纹接口，管螺纹接口两端分别和气体进口连接件外侧和工作气体进气管路一端连通。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：本专利技术采用创新结构设计的等离子体炬核心部件，空心桶式电极前后同轴布置方式的非转移弧等离子体炬，专利技术可驱动后电极进而实现前后电极间隙无极调控的螺栓杠杆机构，达到炬启弧，主电弧生成及炬功率可调的目的，集成化冷却水与工作气引入件，连接前后电极的绝缘进回水及工作气分流，涡流发生器集成组合件，优化冷却水的走向与分布以延长电极寿命的效果及前电极轴向可调实现小型化可调大功率高焓等离子炬。解决了以往用多重套筒向电极提供冷却进回水及工作气引入电弧区导致炬体尺寸庞大。集成化设计实现了在同等输出功率的条件下炬的径向尺寸大为减小，优化前后电极的冷却水分布，提高电极寿命，具有结构简单、输出功率高、径向及总体尺寸小、炬长可调、功率可调，便于快速安装拆卸、稳定、耐用、安全及低成本运行的优点。以下面实施例300KW等离子体炬为例，其主体长650MM而外径只有100MM。本专利技术旨在以紧凑型化等离子体炬实现高焓大功率输出等离子体的效果。附图说明图1是本专利技术的紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬的示意图。图2是本专利技术的紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬的侧视图。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。如图所示，本专利技术的一种紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬，包含等离子炬主体外壳1、套筒式集成件2、后电极3、螺栓杠杆机构4、前电极5、绝缘集成件6、涡流发生器7、回流引导件8、前端盖9、绝缘套筒10、后压盖11、安装座12、气体进口连接件13和连接夹套14，后电极3一端与套筒式集成件2的一端螺纹连接，后电极3和套筒式集成件2设置在等离子炬主体外壳1内侧并且能够自由滑动，前电极5与后电极3同轴设置在等离子矩主体外壳1内，绝缘集成件6设置在后电极3和前电极5之间，涡流发生器7设置在绝缘集成件6内腔中，回流引导件8套设前电极5外侧，前端盖9固定设置在前电极5一端端部，绝缘套筒10套设在套筒式集成件2外侧，后压盖11固定设置在等离子炬主体外壳1一端端部，螺栓杠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬，其特征在于：包含等离子炬主体外壳、套筒式集成件、后电极、螺栓杠杆机构、前电极、绝缘集成件、涡流发生器、回流引导件、前端盖、绝缘套筒、后压盖、安装座、气体进口连接件和连接夹套，后电极一端与套筒式集成件的一端螺纹连接，后电极和套筒式集成件设置在等离子炬主体外壳内侧并且能够自由滑动，前电极与后电极同轴设置在等离子矩主体外壳内，绝缘集成件设置在后电极和前电极之间，涡流发生器设置在绝缘集成件内腔中，回流引导件套设前电极外侧，前端盖固定设置在前电极一端端部，绝缘套筒套设在套筒式集成件外侧，后压盖固定设置在等离子炬主体外壳一端端部，螺栓杠杆机构设置在安装座上，套筒式集成件通过连接夹套设置在螺栓杠杆机构上由螺栓杠杆机构驱动在等离子矩主体外壳内滑动。

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬，其特征在于：包含等离子炬主体外壳、套筒式集成件、后电极、螺栓杠杆机构、前电极、绝缘集成件、涡流发生器、回流引导件、前端盖、绝缘套筒、后压盖、安装座、气体进口连接件和连接夹套，后电极一端与套筒式集成件的一端螺纹连接，后电极和套筒式集成件设置在等离子炬主体外壳内侧并且能够自由滑动，前电极与后电极同轴设置在等离子矩主体外壳内，绝缘集成件设置在后电极和前电极之间，涡流发生器设置在绝缘集成件内腔中，回流引导件套设前电极外侧，前端盖固定设置在前电极一端端部，绝缘套筒套设在套筒式集成件外侧，后压盖固定设置在等离子炬主体外壳一端端部，螺栓杠杆机构设置在安装座上，套筒式集成件通过连接夹套设置在螺栓杠杆机构上由螺栓杠杆机构驱动在等离子矩主体外壳内滑动。2.按照权利要求1所述的紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬，其特征在于：所述等离子矩主体外壳包含台肩、冷却水回流出口管和安装法兰，台肩为环形并且台肩固定设置在冷却水回流出口管一端内侧，安装法兰固定设置在冷却水回流出口管的另一端端部。3.按照权利要求1所述的紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬，其特征在于：所述套筒式集成件包含冷却水进口管、套管、工作气体进气管路，冷却水进口管一端内壁设置有内螺纹，后电极一端外侧设置有与冷却水进口管匹配的外螺纹，后电极设置在冷却水进口管内与冷却水进口管螺纹连接，套管套设在冷却水进口管和后电极外侧并且套管与冷却水进口管和后电极外壁之间形成冷却水通道，工作气体进气管路呈U型嵌入设置在冷却水进口管内，套管内壁开有进气环形槽，工作气体进气管路一端与进气环形槽连通，绝缘套管套设在套管外侧并且绝缘套管和套管之间形成环形工作气体通道，套管上开有进气孔将进气环形槽和环形工作气体通道连通。4.按照权利要求1所述的紧凑型高焓大功率DC非转弧等离子体炬，其特征在于：所述后电极与套筒式集成件连接的一端开有盲孔，盲孔内设置有四个均匀分布的分水孔，分水孔一端与盲孔连通，分水孔另一端与后电极与套筒之间环形通道连通，后电极另一端内开有中央盲孔，前电极相对后电极一端设置有与中央盲孔匹配的内孔，中央盲孔与内孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴福洪，张庆麟，严圣军，陈竹，
申请(专利权)人：加拿大艾浦莱斯有限公司，江苏天楹环保能源成套设备有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA