等离子体发生器制造技术

本发明专利技术公开了一种等离子体发生器，包括：第一碳电极；第一金属电极，具有腔体，腔体包括：构造为等离子体的出口的第一端、以及与第一端相对的第二端；其中，第一碳电极经由第二端延伸进腔体的内部；补偿送进装置，与第一碳电极固定连接，补偿送进装置驱动第一碳电极向出口的方向移动；其中，出口的内表面构造为，在由第二端至第一端的方向上，逐渐远离腔体的中心线；或者，出口的内表面构造为，在由第二端至第一端的方向上，先逐渐接近中心线、并随后远离中心线。

【技术实现步骤摘要】
等离子体发生器
本专利技术涉及等离子体发生器
，具体来说，涉及一种等离子体发生器。
技术介绍
电弧等离子体发生器又称电弧等离子体炬，或称等离子体喷枪，有时也称电弧加热器。电弧等离子体发生器是一种能够产生定向"低温"(约2000开～20000开)等离子体射流的放电装置，已在等离子体化工、冶金、喷涂、喷焊、机械加工和气动热模拟实验等领域中得到广泛应用。工业上应用的电弧等离子体发生器的主要技术指标是功率、效率和连续使用寿命。电弧等离子体发生器主要由一个阴极和一个阳极(阳极用工件代替)构成的两极、一个放电室以及等离子体工作气供给系统三部分组成。常用的等离子体发生器的阴极和阳极大都用金属材料制成，由于等离子体发生器的阴极损耗，常常选用难熔金属材料或高导热性的金属材料制成，或者根据使用环境选择保护性气体对阴极进行保护。但是，无论采用何种材料、采取何种保护方式，电极材料特别是阴极材料由于其本身固有的特点，等离子体发生器的使用寿命受到电极使用寿命的限制，不能长时间连续工作，因此在例如需要长周期连续工作的化工领域和垃圾处理领域等受到限制。目前，等离子体发生器的连续使用寿命一般在数百个小时之间，报道过做的最好的不超过2000小时。因此，可长周期连续工作的长寿命是使等离子体发生器得到大规模推广应用的关键。现有的一种电弧炉技术，该电弧炉是由可持续补偿的碳电极组成，可一定程度上延长等离子体发生器的寿命。但是，电弧炉通常为三相工频供电；电弧炉没有气体引入，产生的等离子体少，气体活性小。电弧炉的三个电极分别接在三相工频电源上，没有阴极和阳极之分，被加热或处理的材料同电极本身没有关系。另一方面，市场上现有的等离子体发生器大多采用亚声速流动状态，出口为简单的圆形，热等离子体射流不能形成超音速流动状态，容易收到外界环境工作压力的影响。特别是在外界环境压力较高的应用场合，亚声速状态下的等离子体喷枪易受外界环境压力的波动而波动，不能正常稳定的工作，造成应用受到一定的限制。针对相关技术中上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中的上述问题，本专利技术提出一种等离子体发生器，能够实现等离子体发生器不间断地连续运行，并实现更大功率的操作。本专利技术的技术方案是这样实现的：根据本专利技术的一个方面，提供了一种等离子体发生器，包括：第一碳电极；第一金属电极，具有腔体，腔体包括：构造为等离子体的出口的第一端、以及与第一端相对的第二端；其中，第一碳电极经由第二端延伸进腔体的内部；补偿送进装置，与第一碳电极固定连接，补偿送进装置驱动第一碳电极向出口的方向移动；其中，出口的内表面构造为，在由第二端至第一端的方向上，逐渐远离腔体的中心线；或者，出口的内表面构造为，在由第二端至第一端的方向上，先逐渐接近中心线、并随后远离中心线。在一个实施例中，腔体包括在第一碳电极与第一金属电极之间形成的气体腔，并且气体腔具有进气口；其中，等离子体发生器还包括：进气法兰，连接于第一金属电极，第一碳电极穿设在进气法兰中，进气口包括设置在进气法兰中的径向进气口和设置在进气法兰和第一金属电极之间的旋转进气口。在一个实施例中，第一碳电极两端设置有用于连接的螺纹结构。在一个实施例中，等离子体发生器还包括：直流电源，第一碳电极和第一金属电极分别连接于直流电源。在一个实施例中，等离子体发生器还包括：高频起弧电源，设置在第一碳电极与腔体之间，并且其中，等离子体发生器的起弧方式为高压高频起弧。在一个实施例中，等离子体发生器还包括：第二碳电极，位于腔体外部且与第一碳电极相对设置；第二补偿送进装置，与第二碳电极固定连接，第二补偿送进装置驱动第二碳电极向出口的方向移动。其中，等离子体发生器还包括：第二金属电极，具有第二腔体，第二碳电极延伸进第二腔体的内部。其中，等离子体发生器还包括：熔融炉，熔融炉容纳导电的熔融物料；其中，第一碳电极和第一金属电极位于熔融物料上方，第二碳电极位于熔融炉的底部。其中，等离子体发生器的起弧方式为接触式起弧，其中，第一碳电极与第二碳电极以接触并逐渐拉开的方式完成起弧状态。在一个实施例中，等离子体发生器还包括：直流电源，第一碳电极和第二碳电极分别连接于直流电源。本专利技术提供了一种补偿式碳电极的等离子体发生器，等离子体发生器的电极采用可消耗型的碳材料，随着碳电极消耗的增加，通过外界的补偿送进装置将碳电极不断推进补偿，弥补碳电极在放电过程中所消耗的材料，保证等离子体发生器连续稳定运行。另外，随着碳电极的消耗，在运行过程中可以通过快速连接结构快速地连接新的碳电极，以达到等离子体发生器可无限时的工作，进而实现等离子体发生器不间断地连续运行。本专利技术的等离子体发生器还可实现大功率长时间运行的目的。由于采用的是可补偿式碳电极，不同于现有的金属电极，碳电极能够承担更大的电流载荷，从而实现更大功率的操作，解决了当前的等离子体发生器功率太小，从而处理规模受限的问题。另外，本专利技术的等离子体发生器通过采用音速或者超音速出口，使得等离子体发生器在工作状态下不受下游环境压力波动的影响，从而能保证其更加稳定精确的运行，能够适应更大范围的工作环境。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术第一实施例的等离子体发生器的剖面结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的等离子体发生器的等离子体出口的剖面结构示意图；图3是根据本专利技术第二实施例的等离子体发生器的剖面结构示意图；图4是根据本专利技术第三实施例的等离子体发生器的剖面结构示意图；图5是根据本专利技术第四实施例的等离子体发生器的剖面结构示意图；图6是根据本专利技术实施例的等离子体发生器的起弧及运行控制的逻辑图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，根据本申请的实施例，提供了一种等离子体发生器100，包括：第一碳电极，第一碳电极即为碳电极11；第一金属电极，第一金属电极即为金属电极15，金属电极15具有腔体，腔体包括：构造为等离子体的出口152的第一端151、以及与第一端151相对的第二端。在等离子体发生器100正常工作时，电弧在碳电极11和金属电极15之间放电，产生的等离子体通过金属电极15的出口152喷出。其中，碳电极11经由第二端延伸进金属电极15的腔体的内部。优选的，碳电极11和金属电极15以同轴方式组装。等离子体发生器还包括补偿送进装置16，与碳电极11固定连接，补偿送进装置16驱动碳电极11向出口152移动，以连续送进碳电极11、补充碳电极11的消耗。补偿送进装置16可通过步进电机或液压系统实现电极的送进补偿功能。如图1所示，在一个实施例中，离子体的出口152的内表面可以构造为，在由金属电极15的腔体的第二端到第一端151的方向上，出口152的内表面逐渐远离所述腔体的中心线。也就是说，出口152采用的是收缩形式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体发生器，其特征在于，包括：第一碳电极(11)；第一金属电极(15)，具有腔体，所述腔体包括：构造为等离子体的出口(152)的第一端(151)、以及与所述第一端(151)相对的第二端；其中，所述第一碳电极(11)经由所述第二端延伸进所述腔体的内部；补偿送进装置(16)，与所述第一碳电极(11)固定连接，所述补偿送进装置(16)驱动所述第一碳电极(11)向所述出口(152)的方向移动；其中，所述出口(152)的内表面构造为，在由所述第二端至所述第一端(151)的方向上，逐渐远离所述腔体的中心线；或者，所述出口(152)的内表面构造为，在由所述第二端至所述第一端(151)的方向上，先逐渐接近所述中心线、并随后远离所述中心线。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体发生器，其特征在于，包括：第一碳电极(11)；第一金属电极(15)，具有腔体，所述腔体包括：构造为等离子体的出口(152)的第一端(151)、以及与所述第一端(151)相对的第二端；其中，所述第一碳电极(11)经由所述第二端延伸进所述腔体的内部；补偿送进装置(16)，与所述第一碳电极(11)固定连接，所述补偿送进装置(16)驱动所述第一碳电极(11)向所述出口(152)的方向移动；其中，所述出口(152)的内表面构造为，在由所述第二端至所述第一端(151)的方向上，逐渐远离所述腔体的中心线；或者，所述出口(152)的内表面构造为，在由所述第二端至所述第一端(151)的方向上，先逐渐接近所述中心线、并随后远离所述中心线。2.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于，其中，所述腔体包括在所述第一碳电极(11)与所述第一金属电极(15)之间形成的气体腔，并且所述气体腔具有进气口；其中，所述等离子体发生器还包括：进气法兰(13)，连接于所述第一金属电极(15)，所述第一碳电极(11)穿设在所述进气法兰(13)中，所述进气口包括设置在所述进气法兰中的径向进气口和设置在所述进气法兰(13)和所述第一金属电极(15)之间的旋转进气口。3.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于，所述第一碳电极(11)两端设置有用于连接的螺纹结构。4.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于，还包括：直流电源(50)，所述第一碳电极(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：关雷，
申请(专利权)人：北京戎聚环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11