阴极和等离子体发生器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种阴极和等离子体发生器，涉及等离子体领域。该阴极包括至少一个工作管段以及至少一个与工作管段连接的连接管段；其中，工作管段为等离子体发生器运行时电弧弧根所在区域；工作管段与连接管段的材质不同。该实用新型专利技术能够在降低阴极成本的情况下提高阴极寿命。

Cathode and plasma generator

The utility model discloses a cathode and a plasma generator, which relates to the field of plasma. The cathode comprises at least one working pipe section and at least one connecting pipe section connected with the working pipe section, wherein the working pipe section is the area where the arc root is located when the plasma generator is running, and the material of the working pipe section and the connecting pipe section is different. The utility model can improve the cathode life under the condition of reducing the cathode cost.

【技术实现步骤摘要】
阴极和等离子体发生器
本技术涉及等离子体领域，尤其涉及一种阴极和等离子体发生器。
技术介绍
电弧等离子体火炬的基本结构是在放电室内布置有阳极和阴极，分别接直流电源的正极和负极。其中，高频起弧装置在阴阳极之间放电产生电弧，工作气体经过高温电弧后被电离和加热，形成热等离子体，然后在压力驱动下，热等离子体从阳极一端喷出，形成等离子体火炬。该等离子体炬的火焰具有很高的热功率密度且含有大量高活化性离子，因此在有加热或高温处理方面要求的工业领域有着广泛的应用。等离子体火炬的电极属于易耗品，特别是阴极寿命，一直是大家研究的重点。目前通用的管式阴极采用紫铜(T2，纯度高于99.9％)材质，当工作气体为氧化性介质(如空气、氧气等)时，阴极寿命通常不超过100小时。为了提升阴极寿命，大部分管式阴极等离子体炬采用连续调节两路进气的风量比例，从而持续移动电弧弧根在阴极中的位置。连续移动弧根位置能够防止电弧在某个位置的持续烧损，有助于提升电极寿命，但频繁的风量调节也降低了等离子体炬的运行可靠性，尤其是载体风源不稳定的情况下断弧故障更加严重。同时，阴极长期放电时产生的氧化物粉末也会对起弧区域造成影响。采用纯银材质或者银铜合金材质制作阴极，在氧化性介质工作条件下，阴极寿命可明显提高，但同时也大幅增加了阴极的制作成本。
技术实现思路
本技术要解决的一个技术问题是，提供一种阴极和等离子体发生器，能够在降低阴极成本的情况下提高阴极寿命。根据本技术一方面，提出一种阴极，其特征在于，包括：至少一个工作管段，其中，工作管段为等离子体发生器运行时电弧弧根所在区域；以及至少一个与工作管段连接的连接管段；其中，工作管段与连接管段的材质不同。在一个实施例中，工作管段与连接管段采用可拆卸连接方式。在一个实施例中，工作管段与连接管段之间设置密封圈。在一个实施例中，工作管段与连接管段采用螺纹连接。在一个实施例中，工作管段与连接管段采用焊接和过盈配合连接中的至少一种连接方式。在一个实施例中，阴极包括至少两个工作管段。在一个实施例中，工作管段与连接管段轴向交替设置；或工作管段嵌设在连接管段的内侧臂上。在一个实施例中，工作管段与连接管段同轴设置。在一个实施例中，工作管段与连接管段之间设置有径向定位结构。在一个实施例中，工作管段与连接管段之间采用环状台阶结构配合。在一个实施例中，工作管段与连接管段的材质满足以下至少一项：工作管段材质的熔点大于连接管段材质的熔点；工作管段材质的抗氧化性大于连接管段材质的抗氧化性；工作管段材质的电子逸出功率低于连接管段材质的电子逸出功率。在一个实施例中，工作管段的材质包括银、银铜合金和/或锆；连接管段的材质包括紫铜。根据本技术的另一方面，还提出一种等离子体发生器，其特征在于，包括上述的阴极。与现有技术相比，本技术采用不同材质的管段组成阴极，与连续调节工作气体风量使弧根位置持续移动相比，能够提高阴极的运行可靠性，在降低成本的情况下提高阴极寿命。通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本技术的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本技术，其中：图1为本技术阴极的一个实施例的结构示意图。图2为本技术阴极的另一个实施例的结构示意图。图3为本技术阴极的再一个实施例的结构示意图。图4为本技术阴极的又一个实施例的结构示意图。图5为本技术等离子体发生器的一个实施例的结构示意图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。在本技术中的阴极例如为管式阴极，管式阴极的两端，一端开口，另一端封闭，阴阳极之间距离很小的间隙构成主气口，阴极封闭端设置小孔构成辅助进风口。工作气体一路通过主气口旋转进入等离子体发生器，另一路通过辅助进风口旋转进入等离子体发生器。如图1所示，该阴极包括至少一个工作管段100A和至少一个工作管段100A，工作管段100A与连接管段100B连接，并且工作管段100A与连接管段100B的材质不同。工作管段100A用于发射电子，为等离子体发生器运行时电弧弧根所在区域，若存在多个工作管段，则电弧弧根可以从一个工作管段转移至另一工作管段。连接管段100B为电弧弧根的非工作区域，起到连接工作管段100A的作用。其中，连接管段100B在阴极设置位置不同还可以起到不同的作用，例如，连接管段100B设置在阴极辅助进风口侧，则可以防止电弧弧根移动到辅助进风口。连接管段100B设置在阴极的其他位置，则起到将电弧弧根过渡到工作管段100A的作用，例如，将电弧从产生电弧的位置转移到工作管段100A。在一个实施例中，工作管段100A材质的熔点大于连接管段100B材质的熔点，工作管段100A材质的抗氧化性大于连接管段100B材质的抗氧化性，工作管段100A材质的电子逸出功率低于连接管段100B材质的电子逸出功率。即工作管段100A采用熔点高、导电系数高、抗氧化性高、电子逸出功率低、导热系数高、导温系数高的贵金属材质，例如为银、银铜合金和锆等，以提高阴极以提高使用寿命。连接管段100B采用导热系数高、导电性好且价格低的常用金属材质，如紫铜等，以降低管式阴极的整体成本。在上述实施例中，采用不同材质的管段组成阴极，与连续调节工作气体风量使弧根位置持续移动相比，本技术的阴极的运行可靠性更高，阴极寿命更长。在一个实施例中，工作管段100A可以布置在阴极一端，也可以布置在连接管段100B之间，若有多个工作管段100A和多个连接管段100B，工作管段100A与连接管段100B可以轴向交替设置。电弧弧根在等离子体发生器正常运行时稳定在某一个工作管段100A上，在不同工作管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阴极，其特征在于，包括：/n至少一个工作管段，其中，所述工作管段为等离子体发生器运行时电弧弧根所在区域；以及/n至少一个与所述工作管段连接的连接管段；/n其中，所述工作管段与所述连接管段的材质不同。/n

【技术特征摘要】
1.一种阴极，其特征在于，包括：
至少一个工作管段，其中，所述工作管段为等离子体发生器运行时电弧弧根所在区域；以及
至少一个与所述工作管段连接的连接管段；
其中，所述工作管段与所述连接管段的材质不同。


2.根据权利要求1所述的阴极，其特征在于，
所述工作管段与所述连接管段采用可拆卸连接方式。


3.根据权利要求2所述的阴极，其特征在于，
所述工作管段与所述连接管段之间设置密封圈。


4.根据权利要求2所述的阴极，其特征在于，
所述工作管段与所述连接管段采用螺纹连接。


5.根据权利要求1所述的阴极，其特征在于，
所述工作管段与所述连接管段采用焊接和过盈配合连接中的至少一种连接方式。


6.根据权利要求5所述的阴极，其特征在于，
所述阴极包括至少两个工作管段。


7.根据权利要求1-6任一所述的阴极，其特征在于，
所述工作管段与所述连接管段轴向交替设置；或
所述工作管段嵌设在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张柯，辛道义，姜国财，范景利，张兴，呼志杰，封豹，王敏，
申请(专利权)人：烟台龙源电力技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37