本发明专利技术公开了一种用于直流电弧约束控制的小型化磁装置，定位环设置在电极的一端，螺纹挡环设置在电极的另一端，磁铁组件套装在电极上，位于定位环和螺纹挡环之间，保护套设置在磁铁组件的外部，直流电弧在电极的内部产生并维持；冷却介质经定位环注入电极的外壁，用于对电极进行冷却。本发明专利技术在不影响电极寿命增长效果的同时，使大功率直流电弧等离子体炬的体积和重量显著下降，同时减小了热损耗，提高了电热转换效率；简化了等离子体炬的整体结构，特别是冷却介质通道的结构，提高了冷却效率；小型化磁装置装配完成后形成一独立部件，部件整体结构牢固可靠，对关键组件保护到位，同时非常易于与其他部件连接。
【技术实现步骤摘要】
一种用于直流电弧约束控制的小型化磁装置
本专利技术属于等离子体炬(PlasmaTorch)
，具体涉及一种用于直流电弧约束控制的小型化磁装置。
技术介绍
直流电弧等离子体炬是一种可以快速(1～2s内)产生超高温度(3000～10000℃)的电热转换装置，在点火、助燃、冶金、环保等领域具有广泛的应用前景。但是，大流强的直流电弧会对等离子体炬的电极产生严重的烧蚀，使电极使用寿命急剧缩短，这是限制等离子体炬大规模工程应用的主要因素之一。现有的解决办法是在电极周围布置电磁线圈，利用电磁线圈产生的静磁场促使电弧高速旋转，以减弱电弧对电极局部的长时间烧蚀，从而延长电极寿命。这种方法对电极寿命的增长效果显著，但电磁线圈体积和重量巨大，且电流从线圈上经过时会产生一定热损耗，所需的磁场越强，则热损耗越大，这对等离子体炬的冷却设计、使用维护方便性以及电热转换效率均会带来一定的不利影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于直流电弧约束控制的小型化磁装置，用永磁铁代替电磁线圈，并通过电极、磁铁以及相关支撑结构的整体设计形成紧贴电极的冷却介质流道，显著减小了产品体积和重量，降低热损耗，提高等离子体炬的电热转换效率。本专利技术采用以下技术方案：一种用于直流电弧约束控制的小型化磁装置，其特征在于，包括电极、定位环、螺纹挡环、磁铁组件和保护套，定位环设置在电极的一端，螺纹挡环设置在电极的另一端，磁铁组件套装在电极上，位于定位环和螺纹挡环之间，保护套设置在磁铁组件的外部，直流电弧在电极的内部产生并维持；冷却介质经定位环注入电极的外壁，用于对电极进行冷却。具体的，电极与磁铁组件之间设置有磁铁支架，磁铁支架的一端套装在定位环的外壁面上，另一端与螺纹挡环螺纹连接。进一步的，定位环为圆环状结构，定位环的内壁和外壁上均设有台阶结构，分别与电极和磁铁支架套接连接，沿定位环的周向均匀布置有数个通孔。进一步的，磁铁支架为Y形结构，与定位环的后端面及电极的外圆面间隙设置。更进一步的，磁铁支架与定位环的后端面及电极外圆面的间隙为2～4mm。进一步的，磁铁支架的一端开有凹槽，凹槽内设置有弹性挡圈。具体的，磁铁组件由若干内外径相同的永磁铁拼接而成。进一步的，永磁铁的表面设置有金属镀层，镀层厚度大于等于100μm。具体的，保护套为直圆管式结构，通过磁铁支架和螺纹挡环上的卡槽定位连接。进一步的，保护套的壁厚为1～2mm，保护套的内壁与磁铁组件外壁的间隙为1～2mm。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种用于直流电弧约束控制的小型化磁装置，采用磁铁组件套在磁铁支架身部，外层加保护套；螺纹挡环旋入磁铁支架尾部以固定磁铁组件，最后用弹性挡圈卡紧螺纹挡环，将整体结构固定牢靠。利用磁铁组件的静磁场，对电极中产生的直流电弧进行约束控制，将电弧的弧柱部分约束在结构轴线附近，并使电弧弧根沿电极内壁高速旋转，从而减缓电极烧蚀，增长电极寿命。进一步的，定位环为圆环状结构，分别对电极和磁铁支架进行限位，沿定位环的周向均匀布置有数个通孔，冷却介质流道由各零部件的结构及其相对位置构成，无需单独布置，简化了整体结构，进一步减小了等离子体炬的体积和重量，并且提高了冷却效率。进一步的，设置的凹槽用于卡入弹性挡圈，与螺纹挡环配合对磁铁组件进行双重限位，确保其不会松脱。进一步的，磁铁组件由若干相同规格的永磁铁拼接而成，用永磁铁代替电磁线圈，避免了输入功率在电磁线圈上的损耗，该损耗通常占到总输入功率的2％左右，提高了等离子体炬的电热转换效率。进一步的，永磁铁包括2～5个，使等离子体炬的体积和重量显著减小，例如：在弧电流140A，轴线上最大磁场强度同为800Gs时，永磁铁的体积和重量分别是电磁线圈的65.3％和14.0％；当磁场强度升高至1600Gs时，永磁铁的体积和重量分别是电磁线圈的49.8％和12.7％，可以看出，需要的磁场强度越大，永磁铁的体积和重量优势就越明显。进一步的，保护套为直圆管式结构，由铝合金或钛合金制成，壁厚为1～2mm，在减轻重量的同时保证良好的结构强度，内壁与磁铁组件外壁的间隙为1～2mm，用于防止产品安装使用过程中因磁力导致的意外撞击导致磁铁组件损坏。综上所述，本专利技术在不影响电极寿命增长效果的同时，使大功率直流电弧等离子体炬的体积和重量显著下降，同时减小了热损耗，提高了电热转换效率；简化了等离子体炬的整体结构，特别是冷却介质通道的结构，提高了冷却效率；小型化磁装置装配完成后形成一独立部件，部件整体结构牢固可靠，对关键组件保护到位，同时非常易于与其他部件连接。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术结构示意图。其中：1.电极；2.定位环；3.磁铁支架；4.螺纹挡环；5.弹性挡圈；6.磁铁组件；7.保护套。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。请参阅图1，本专利技术一种用于直流电弧约束控制的小型化磁装置，包括电极1，定位环2、磁铁支架3、螺纹挡环4、弹性挡圈5、磁铁组件6以及保护套7。定位环2为一个带有台阶孔的圆环，安装在电极1的一端；磁铁支架3套装在电极1上，磁铁支架3的头部套装在定位环2的外壁面上，磁铁组件6套在磁铁支架3上，磁铁支架3的身部用于磁铁组件6的支撑和径向限位；螺纹挡环4通过螺纹连接与磁铁支架3的尾部相连，以限制磁铁组件6的轴向位置；弹性挡圈5卡在磁铁支架3尾部的凹槽内，以防止螺纹松脱；保护套7安装在磁铁组件6的外部，用于防止因磁性产生的物体撞击导致磁铁组件6损坏，直流电弧在电极1的内部产生并维持；冷却介质从定位环2上沿周向均匀布置的一组通孔注入，流经电极1的外壁，以对电极1进行冷却。电极1为中空的金属棒，用于和另一个与其具有一定电位差的电极1配合使用，以在两个电极1之间产生并维持直流电弧，电弧的一端弧根和一部分弧柱落在电极1中。定位环2的内壁和外壁均设有台阶结构，分别与电极1和磁铁支架3相套接，用于电极1和磁铁支架3的安装和定位，以限定电极1和磁铁组件6的相对位置；沿周向均匀布置数个通孔，作为冷却介质流道。优选的，定位环2的材质为Al2O3含量不低于95％的氧化铝陶瓷。磁铁支架3为Y形结构，与定位环2的后端面及电极1的外圆面之间均留有2～4mm的间隙，确保冷却介质顺利通过；磁铁支架3的尾部采用螺纹加凹槽的结构形式，将磁铁组件6套本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于直流电弧约束控制的小型化磁装置，其特征在于，包括电极(1)、定位环(2)、螺纹挡环(4)、磁铁组件(6)和保护套(7)，定位环(2)设置在电极(1)的一端，螺纹挡环(4)设置在电极(1)的另一端，磁铁组件(6)套装在电极(1)上，位于定位环(2)和螺纹挡环(4)之间，保护套(7)设置在磁铁组件(6)的外部，直流电弧在电极(1)的内部产生并维持；冷却介质经定位环(2)注入电极(1)的外壁，用于对电极(1)进行冷却。
【技术特征摘要】
1.一种用于直流电弧约束控制的小型化磁装置，其特征在于，包括电极(1)、定位环(2)、螺纹挡环(4)、磁铁组件(6)和保护套(7)，定位环(2)设置在电极(1)的一端，螺纹挡环(4)设置在电极(1)的另一端，磁铁组件(6)套装在电极(1)上，位于定位环(2)和螺纹挡环(4)之间，保护套(7)设置在磁铁组件(6)的外部，直流电弧在电极(1)的内部产生并维持；冷却介质经定位环(2)注入电极(1)的外壁，用于对电极(1)进行冷却。2.根据权利要求1所述的一种用于直流电弧约束控制的小型化磁装置，其特征在于，电极(1)与磁铁组件(6)之间设置有磁铁支架(3)，磁铁支架(3)的一端套装在定位环(2)的外壁面上，另一端与螺纹挡环(4)螺纹连接。3.根据权利要求2所述的一种用于直流电弧约束控制的小型化磁装置，其特征在于，定位环(2)为圆环状结构，定位环(2)的内壁和外壁上均设有台阶结构，分别与电极(1)和磁铁支架(3)套接连接，沿定位环(2)的周向均匀布置有数个通孔。4.根据权利要求2所述的一种用于直流电弧约束控制的小型化磁装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：西安太乙鼎生航天环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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