一种磁旋弧等离子发生器制造技术

一种磁旋弧等离子发生器，属于等离子发生器技术领域。该磁旋弧等离子发生器包含阴极、磁旋弧阳极、旋流环和阳极水道，阴极和磁旋弧阳极同轴式布置；磁旋弧阳极包含启弧阳极、过渡阳极、主阳极，其中过渡阳极包含导电段和绝缘段，主阳极包含电磁线圈和主阳极本体。磁旋弧阳极整体呈异形圆管状入口一端呈喇叭口状，中部开设通孔。气流通过旋流环产生旋流和电磁线圈产生电磁场共同压缩电弧和带动电弧旋转，使电弧根在主阳极上高速旋转。本实用新型专利技术的磁旋弧等离子发生器具有电弧电压高、运行电流低、电热转换效率高、电极烧蚀量小、弧压波动范围小、功率可调范围广、运行费用低、拆装特性好、实用性强等优点。

A magnetic arc plasma generator

【技术实现步骤摘要】
一种磁旋弧等离子发生器
本技术涉及一种等离子发生器，尤其是一种适用于煤粉锅炉的磁旋弧阳极及磁旋弧等离子发生器。
技术介绍
电弧等离子现在广泛应用于煤粉锅炉的电弧等离子点火、等离子切割加工、等离子喷涂等领域，目前等离子发生器系统普遍存在建造和运行成本高的缺点。降等离子发生器的运行电流不仅可以降低等离子发生器配套电气系统设备成本且可以极大提升等离子发生器电极寿命。目前，100KW及以上等离子发生器运行电流大于200A有个别等离子发生器运行电流可以低至185A运行，例如：一种电弧通道直径异性的电弧等离子体炬（CN103354695A）电弧电流为270A、一种非转移弧等离子体炬的阳极及等离子体炬（CN101699928B）电弧电流为200A。随着等离子发生器运行稳定性的提升如何降低运行电流，进一步降低等离子发生器系统建造及运行成本成为等离子发生器系统不可避免的话题。等离子发生器可以应用磁场线圈来压缩、旋转电弧，提升电弧电压及稳定性。一般线圈串联在阳极回路中体积较大，适用性较差。例如：中国专利：ZL200720145264.3公开的等离子发生器中将线圈串联在阳极回路中，线圈体积较大，并且为磁场导入电弧处而应用了起导磁板作用的阳极支架，这必然会导致等离子发生器的重量和体积变大，对等离子发生器的应用非常不利。
技术实现思路
技术问题：本技术的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、可靠性高、热效率高、使用寿命长、建造及运行成本低的磁旋弧阳极及磁旋弧等离子发生器。技术方案：本技术的磁旋弧等离子发生器，包括阴极、旋流环、磁旋弧阳极和阳极水道，所述的阴极与磁旋弧阳极同轴布置，磁旋弧阳极在阴极的前端，旋流环设在阴极的外侧，与磁旋弧阳极相连；所述的阴极包括阴极基座，阴极基座内设有阴极水道，阴极基座的前部设有发射体；所述的磁旋弧阳极由启弧阳极、过渡阳极和主阳极构成，或由启弧阳极和主阳极构成；旋流环通过切向叶片或切向孔或多头矩形螺纹使直流气流变为旋转气流；所述的磁旋弧阳极中串联有产生电磁场的电磁线圈，并含有能稳定电弧落点范围的绝缘段；所述阴极的前端面中心镶嵌有发出电子形成电弧的发射体，电弧在旋转气流与电磁场共同作用下变为高速旋转电弧，电弧最终落在磁旋弧阳极的主阳极上；旋转气流经过电弧加热、电离形成等离子流，从磁旋弧阳极的前端面吹出；所述启弧阳极和过渡阳极的冷却方式为间壁水冷。所述的阴极呈陀螺状，前部为锥台，后部为圆柱体，前部锥台的夹角小于启弧阳极入口喇叭口夹角；发射体镶嵌在锥台前部的孔内。所述的发射体为一个或多个，为多个发射体时，呈梅花桩式均匀布置在阴极基座的前端。所述磁旋弧阳极由启弧阳极、过渡阳极和主阳极构成中的过渡阳极为一个或多个或不含。所述的启弧阳极呈圆管状，启弧阳极入口一端呈喇叭口，中部开有通孔，出口一端设有旋流环或导流管，形成二次旋流进风；启弧阳极入口一端的喇叭口夹角为50-150°。所述启弧阳极入口一端的喇叭口夹角优选50°、70°、90°、120°或150°。所述的过渡阳极呈圆管状，由导电段和绝缘段组成，导电段和绝缘段各为一段或各为交替连接的多段；过渡阳极入口一端呈喇叭口，喇叭口端面设有用于产生二次或多次旋流气流的切向旋流叶片，中部开有通孔；所述过渡阳极绝缘段材质为陶瓷或其它耐高温绝缘材料，或在外部和两端面使用绝缘环、O形圈或喷涂绝缘陶瓷进行绝缘的金属材料，过渡阳极入口一端喇叭口的夹角为50-150°。所述过渡阳极入口一端喇叭口的夹角优选50°、70°、90°、120°或150°。所述的主阳极由主阳极本体与电磁线圈组成，主阳极本体的内孔为直管状或出口呈微喇叭口状，主阳极本体采用铜、银、铜合金、或银合金的高导热、高导电材质；电磁线圈套在主阳极本体外面，电路中主阳极本体与线圈为串联关系。所述的启弧阳极和过渡阳极与阳极水道相互独立镶嵌装配为一体，装配方式为间隙配合或过盈配合，阳极水道独自密封，能有效防止漏水，简化电极的更换程序。有益效果：由于采用了上述方案，磁旋弧等离子发生器由阴极、旋流环、磁旋弧阳极组成。磁旋弧阳极由启弧阳极、过渡阳极、主阳极组成。过渡阳极由导电段和绝缘段组成，主阳极由电磁线圈与主阳极本体组成。过渡阳极中绝缘段具有防止电弧波动、稳定电弧弧压作用。磁旋弧技术具有提高电弧稳定定性、提升电弧弧压、降低运行电流、降低电极烧蚀量、防止电极烧偏。从而可以使阳极寿命达到1500小时，阴极寿命达到1000小时，稳定运行电流最小达到100A，最高运行电压可达到1000V。本技术启弧阳极和过渡阳极采用间壁冷却方式，相比直接水冷在没有降低冷冷效果情况下，有效减少电极更换时间。由于冷却水道为独立部分，可以有效防止等离子发生器漏水事故发生。本技术磁旋弧阳极可以配合管状阴极使用也可以配合柱状阴极使用，尤其是配合具备磁旋弧阴极效果更佳。与现有的等离子电极相比，气冷等离子电极的主要优点有：1.稳定运行电流低；2.稳定运行弧电压高；3.电极寿命长；4.电弧运行稳定性高；5.间壁冷却改善电极优化电极拆装特性；6.电热转化率高。7.电极结构简单、实用性强、寿命长，安全性高。附图说明图1为本技术的磁旋弧等离子发生器结构示意图。图2本技术的阴极结构图。图3为本技术的磁旋弧阳极结构图。图4（a）为本技术的启弧阳极实例一结构左视图。图4（b）为本技术的启弧阳极实例一结构主视图。图5（a）为本技术的启弧阳极实例二结构左视图。图5（b）为本技术的启弧阳极实例二结构主视图。图6为本技术的过渡阳极结构图。图7（a）为本技术的过渡阳极导电段结构主视图。图7（b）为本技术的过渡阳极导电段结构右视图。图8为本技术的过渡阳极绝缘段实例一结构图。图9为本技术的过渡阳极绝缘段实例二结构图。图10为本技术的过渡阳极绝缘段实例三结构图。图11为本技术的主阳极结构图。图12（a）为本技术的旋流环实例一结构左视图。图12（b）为本技术的旋流环实例一结构主视图。图13（a）为本技术的旋流环实例二结构主视图。图13（b）为本技术的旋流环实例二结构剖视图。图14（a）为本技术的旋流环实例三结构主视图。图14（b）为本技术的旋流环实例三结构右视图。图中：1、旋流环；2、阴极；3、磁旋弧阳极；4、电弧；5、阳极水道；6、等离子流；7、阴极水道；8、阴极基座；9、发射体；10、启弧阳极；11、过渡阳极；12、主阳极；13、导电段；14、绝缘段；15、绝缘环；16金属环一；17、O形圈；18、金属环二；19、电磁线圈；20、主阳极本体。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施例作进一步的描述：本技术的磁旋弧等离子发生器，主要由阴极2、旋流环1、磁旋弧阳极3和阳极水道5构成，所述的阴极2呈陀螺状，前部为锥台，后部为圆柱体，前部锥台的夹角小于启弧阳极10入口喇叭口夹角；发射体9镶嵌在锥台前部的孔内。阴极2与磁旋弧阳极3同轴布置，磁旋弧阳极3在阴极2的前端，旋流环1设在阴极2的外侧，与磁旋弧阳极3相连；所述的阴极2包括阴极基座8，阴极基座8内设有阴极水道7，阴极基座8的前部设有发射体9；阴极基座采用高导电、高导热材料，如铜、银、铜合金、银合金；其中发射体采用材料，如锆、铪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁旋弧等离子发生器，包括阴极（2）、旋流环（1）、磁旋弧阳极（3）和阳极水道（5），其特征在于：所述的阴极（2）与磁旋弧阳极（3）同轴布置，磁旋弧阳极（3）在阴极（2）的前端，旋流环（1）设在阴极（2）的外侧，与磁旋弧阳极（3）相连；所述的阴极（2）包括阴极基座（8），阴极基座（8）内设有阴极水道（7），阴极基座（8）的前部设有发射体（9）；所述的磁旋弧阳极（3）由启弧阳极（10）、过渡阳极（11）和主阳极（12）构成，或由启弧阳极（10）和主阳极（12）构成；旋流环（1）通过切向叶片或切向孔或多头矩形螺纹使直流气流变为旋转气流；所述的磁旋弧阳极（3）中串联有产生电磁场的电磁线圈，并含有能稳定电弧落点范围的绝缘段；所述阴极（2）的前端面中心镶嵌有发出电子形成电弧的发射体，电弧在旋转气流与电磁场共同作用下变为高速旋转电弧，电弧最终落在磁旋弧阳极（3）的主阳极（12）上；旋转气流经过电弧加热、电离形成等离子流，从磁旋弧阳极（3）的前端面吹出；所述启弧阳极（10）和过渡阳极（11）的冷却方式为间壁水冷。

【技术特征摘要】
1.一种磁旋弧等离子发生器，包括阴极（2）、旋流环（1）、磁旋弧阳极（3）和阳极水道（5），其特征在于：所述的阴极（2）与磁旋弧阳极（3）同轴布置，磁旋弧阳极（3）在阴极（2）的前端，旋流环（1）设在阴极（2）的外侧，与磁旋弧阳极（3）相连；所述的阴极（2）包括阴极基座（8），阴极基座（8）内设有阴极水道（7），阴极基座（8）的前部设有发射体（9）；所述的磁旋弧阳极（3）由启弧阳极（10）、过渡阳极（11）和主阳极（12）构成，或由启弧阳极（10）和主阳极（12）构成；旋流环（1）通过切向叶片或切向孔或多头矩形螺纹使直流气流变为旋转气流；所述的磁旋弧阳极（3）中串联有产生电磁场的电磁线圈，并含有能稳定电弧落点范围的绝缘段；所述阴极（2）的前端面中心镶嵌有发出电子形成电弧的发射体，电弧在旋转气流与电磁场共同作用下变为高速旋转电弧，电弧最终落在磁旋弧阳极（3）的主阳极（12）上；旋转气流经过电弧加热、电离形成等离子流，从磁旋弧阳极（3）的前端面吹出；所述启弧阳极（10）和过渡阳极（11）的冷却方式为间壁水冷。2.根据权利要求1所述的一种磁旋弧等离子发生器，其特征在于：所述的阴极（2）呈陀螺状，前部为锥台，后部为圆柱体，前部锥台的夹角小于启弧阳极（10）入口喇叭口夹角；发射体（9）镶嵌在锥台前部的孔内。3.根据权利要求1所述的一种磁旋弧等离子发生器，其特征在于：所述的发射体（9）为一个或多个，为多个发射体（9）时，呈梅花桩式均匀布置在阴极基座（8）的前端。4.根据权利要求1所述的一种磁旋弧等离子发生器，其特征在于：所述磁旋弧阳极（3）由启弧阳极（10）、过渡阳极（11）和主阳极（12）构成中的过渡阳极（11）为一个或多个或不含。5.根据权利要求1或4所述的一种磁旋弧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红月，刘亦馨，雍占锋，高克迎，程怀志，任国宏，
申请(专利权)人：徐州科融环境资源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32