等离子体发生器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种等离子体发生器，属于等离子体设备领域。上述等离子体发生器，主要包括阴极部分、引弧部分和阳极部分。其中引弧部分设置在阴极部分与阳极部分之间，用于在阳极部分与阴极部分之间引发电弧，电弧将工作气体进行电离产生等离子体，等离子体通过阳极部分喷出。阴极部分包括阴极座和阴极头；阴极座的座体包括冷却通道；阴极头与座体连接。通过进水口将冷却水通入到冷却通道中，冷却水在流经阴极头时带走一部分热量，从而使得阴极头能够被有效冷却；进而提高阴极头的使用寿命。另外，将引弧部分设置在阴极头和阳极本体之间，其能够在拉大阴阳极之间的距离提高弧压的同时，提高弧压的稳定性。

Plasma generator

【技术实现步骤摘要】
等离子体发生器
本技术涉及等离子体领域，具体而言，涉及一种等离子体发生器。
技术介绍
相比于激光和电子束等高温热源，电弧等离子体发生器对使用环境要求低、运行维护成本低、不依赖于被处理对象，其产生的热等离子体射流温度高(最高温度超过1PB20191101qhg摄氏度)，是一种廉价易得的高温热源。基于电弧等离子体发生器的优异特性，其产生的电弧等离子体射流已被广泛应用于喷涂、冶金、危废处理等领域。因此，各种不同类型的电弧等离子体发生器结构应运而生。然而，由于弧根电流密度较大，其产生的热量加速了电极的烧蚀速度；尤其是阴极头，其更加容易被烧蚀。因此，提供一种能够对阴极头进行有效冷却的等离子体发生器具有比较重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种等离子体发生器，其包括冷却通道，通过注入冷却水的方式能够对阴极头进行有效冷却。本技术是这样实现的：一种等离子体发生器，包括：阴极部分，所述阴极部分包括阴极座和阴极头；所述阴极座包括座体，所述座体包括冷却通道，所述冷却通道包括进水口和出水口；所述阴极头与所述冷却通道的一端连接。引弧部分，所述引弧部分包括引弧外壳和引弧环；所述引弧环设置在所述引弧外壳内，所述引弧环包括中部通孔，所述中部通孔沿所述引弧环的轴向延伸；所述引弧环包括相对设置的第一端面和第二端面。所述引弧外壳与所述阴极座绝缘连接；所述引弧环的第一端面与所述阴极头相对间隔设置；以及阳极部分，所述阳极部分包括阳极外壳和阳极本体，所述阳极本体设置在所述阳极外壳内，并与所述阳极外壳连接；所述阳极本体包括电弧通道，所述电弧通道沿所述阳极本体的长度方向延伸。所述阳极外壳与所述引弧外壳绝缘连接，所述阳极本体的阳极头与所述引弧环的第二端面相对间隔设置；所述电弧通道与所述中部通孔同轴设置。所述引弧外壳上设置有工作气体进气孔，所述工作气体进气孔设置在所述引弧环与所述阳极头之间，用于导入工作气体。进一步，引弧外壳为圆筒状结构，包括同轴设置的内筒、连接环和外部法兰，内筒在外部法兰中，并与外部法兰同轴设置。内筒的外壁与外部法兰的内壁间隔设置，从而形成环形空间。内筒的一端通过连接环与外部法兰的一端连接，从而使得环形空间的一端封闭，另一端为环形的敞口。内筒、外部法兰及连接环围合形成环形槽。外部法兰与阳极外壳连接，外部法兰与阳极外壳之间设置有绝缘垫，绝缘垫将环形槽的敞口密封。连接法兰上连接有工作气体进气管，其沿连接法兰的径向延伸，并伸入到环形槽中。内筒的内孔为阶梯孔，内孔中设置有定位凸台，所述定位凸台靠近阳极头设置；引弧环的第二端面与定位凸台抵接。内筒上设置有多个工作气体进气孔，工作气体进气孔沿内筒的切向延伸，并从内筒的外表面延伸至定位凸台的内表面。所述阳极头为圆锥形；所述电弧通道靠近所述阳极头的一端设置有倒角。工作气体进入到环形槽中后，通过工作气体进气口进入到引弧环与阳极头的工作空间之间；并且由于工作气体的进气孔的轴线与内筒的半径垂直，其使得工作气体旋向进入到工作空间内并形成涡流。同时，由于阳极头为圆锥形，涡流能够围绕阳极头的端部旋转并在电场的作用下生成等离子体；等离子体沿阳极头的锥形面通过等离子体通道喷出。上述进气口的切向设计以及阳极头的锥形设计相互配合，其能够使得工作气体在工作空间内停留时间更长，从而充分反应生成更多的等离子体；并提高弧压的稳定性。进一步，所述引弧环上设置有环形水槽，所述环形水槽沿所述引弧环的外圆周面延伸；所述引弧外壳将所述环形水槽封闭形成密闭的冷却空间；所述引弧外壳上还设置有引弧进水管和引弧出水管，所述引弧进水管和所述引弧出水管分别与所述冷却空间连通。设置环形水槽后，通过向冷却空间内通入冷却水能够有效对引弧环进行冷却。进一步，所述阴极座还包括端盖、内部水流管、阴极进水管及阴极出水管，所述端盖与所述冷却通道的一端密封连接，所述阴极头与所述冷却通道的另一端密封连接。所述内部水流管设置在所述冷却通道中，所述内部水流管与所述冷却通道的内壁间隔设置形成水流通道，所述内部水流管的一端与所述端盖密封连接，另一端延伸至所述阴极头处，并与所述阴极头间隔设置。所述阴极进水管与所述水流通道连通，所述阴极出水管与所述内部水流管连通。通过给阴极进水管通入冷却水，冷却水沿内部水流管到达阴极头后对阴极后直接进行冷却；然后冷却水沿内部水流管外部与水流通道内部之间的通道回流到阴极出水管中，并通过阴极出水管排出。上述结构延长了冷却水在阴极部分内部的滞留时间，使得冷却水能够进行充分热交换，提高了冷却效率。进一步；所述阴极头包括钨棒和安装座；所述安装座为筒状结构，包括安装筒；所述安装筒包括封闭端和开口端，所述封闭端为圆锥形，并延伸到所述冷却通道中，所述安装筒的外壁与所述冷却通道的内壁间隔设置。所述钨棒镶嵌在所述安装筒中，并与所述引弧环相对间隔设置。由于钨棒其耐高温性能良好，以钨棒承受阴极弧根的高温；并以安装座良好的导热性能来冷却钨棒，从而避免阴极头因持续高温而快速烧蚀，提高阴极头的使用寿命。上述安装筒的封闭端设计成圆锥形，即，安装筒位于冷却通道内的一端为圆锥形；该设计使得从内部水流管出来的冷却水能够沿封闭端的锥形面流到安装筒的与冷却通道之间的间隙中，从而有助于安装筒筒壁的散热。假如封闭端采用平面，内部水流管中的冷却水流到封闭端的平面上后，其自然向沿端面的半径方向扩散，进而朝阴极出水管的方向流动。此时，冷却水难以有效对安装筒和冷却通道的内部之间的区域进行冷却。进一步，所述安装座还包括定位环，所述定位环与所述安装筒的一端固定连接。所述阴极部分还包括阴极固定套；所述座体靠近所述阴极头的一端设置有外螺纹段，所述阴极固定套包括端部挡环；所述阴极固定套套设在所述外螺纹段上并与所述外螺纹段螺纹连接，所述端部挡环与所述定位环抵接。通过拧紧阴极固定套能够使得安装座与阴极座的冷却通道的端面紧密配合，防止冷却水泄漏。进一步，所述阴极部分还包括绝缘套、锁紧环和连接筒，所述连接筒的一端与所述引弧外壳连接；所述绝缘套设置在所述连接筒中，所述锁紧环套设在所述连接筒上，用于固定所述绝缘套。所述座体部分嵌设在绝缘套中。进一步，所述阴极部分还包括内螺纹环和锁紧螺母，所述内螺纹环被固定在所述绝缘套内；所述座体与所述内螺纹环螺纹连接。所述座体的包括外螺纹段，所述锁紧螺母与所述外螺纹段连接，并与所述绝缘套的端部抵接。旋转阴极部分的座体，其在转动的同时能够相对于内螺纹环做轴向运动；从而能够调节阴极头与引弧部分及阳极部分的相对距离，进而能够调节弧压。进一步；所述连接筒包括筒体和挡环，所述挡环设置在所述筒体的一端，所述挡环的外圆周面与所述筒体的内圆周面连接。所述绝缘套的内端与所述挡环抵接；所述座体的外圆周面与所述绝缘套的内圆周面密封配合；所述绝缘套的外圆周面上靠近所述挡环的一端设置有凹槽，所述挡环及所述筒体将所述凹槽围合成密闭的环形空间。所述绝缘套上设置有多个保护气进气孔，所述保护气进气孔沿所述绝缘套的切线方向延伸；所述连接筒上设置有保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体发生器，其特征在于，包括：/n阴极部分(100)，所述阴极部分(100)包括阴极座(110)和阴极头(120)；所述阴极座(110)包括座体(112)，所述座体(112)包括冷却通道，所述冷却通道包括进水口和出水口；所述阴极头(120)与所述座体(112)连接，并位于所述冷却通道的一端；/n引弧部分(200)，所述引弧部分(200)包括引弧外壳(210)和引弧环(220)；所述引弧环(220)设置在所述引弧外壳(210)内，所述引弧环(220)包括中部通孔，所述中部通孔沿所述引弧环(220)的轴向延伸；所述引弧环(220)包括相对设置的第一端面和第二端面；/n所述引弧外壳(210)与所述阴极座(110)绝缘连接；所述引弧环(220)的第一端面与所述阴极头(120)相对间隔设置；以及/n阳极部分(300)，所述阳极部分(300)包括阳极外壳(310)和阳极本体(320)，所述阳极本体(320)设置在所述阳极外壳(310)内，并与所述阳极外壳(310)连接；所述阳极本体(320)包括电弧通道(326)，所述电弧通道沿所述阳极本体(320)的长度方向延伸；/n所述阳极外壳(310)与所述引弧外壳(210)绝缘连接，所述阳极本体(320)的阳极头(324)与所述引弧环(220)的第二端面相对间隔设置；所述电弧通道与所述中部通孔同轴设置；/n所述引弧外壳(210)上设置有工作气体进气孔(2111)，所述工作气体进气孔(2111)设置在所述引弧环(220)与所述阳极头(324)之间，用于导入工作气体。/n...

【技术特征摘要】
1.一种等离子体发生器，其特征在于，包括：
阴极部分(100)，所述阴极部分(100)包括阴极座(110)和阴极头(120)；所述阴极座(110)包括座体(112)，所述座体(112)包括冷却通道，所述冷却通道包括进水口和出水口；所述阴极头(120)与所述座体(112)连接，并位于所述冷却通道的一端；
引弧部分(200)，所述引弧部分(200)包括引弧外壳(210)和引弧环(220)；所述引弧环(220)设置在所述引弧外壳(210)内，所述引弧环(220)包括中部通孔，所述中部通孔沿所述引弧环(220)的轴向延伸；所述引弧环(220)包括相对设置的第一端面和第二端面；
所述引弧外壳(210)与所述阴极座(110)绝缘连接；所述引弧环(220)的第一端面与所述阴极头(120)相对间隔设置；以及
阳极部分(300)，所述阳极部分(300)包括阳极外壳(310)和阳极本体(320)，所述阳极本体(320)设置在所述阳极外壳(310)内，并与所述阳极外壳(310)连接；所述阳极本体(320)包括电弧通道(326)，所述电弧通道沿所述阳极本体(320)的长度方向延伸；
所述阳极外壳(310)与所述引弧外壳(210)绝缘连接，所述阳极本体(320)的阳极头(324)与所述引弧环(220)的第二端面相对间隔设置；所述电弧通道与所述中部通孔同轴设置；
所述引弧外壳(210)上设置有工作气体进气孔(2111)，所述工作气体进气孔(2111)设置在所述引弧环(220)与所述阳极头(324)之间，用于导入工作气体。


2.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于：
所述引弧外壳(210)为圆筒状结构，包括同轴设置的内筒(211)、连接环(212)和外部法兰(213)，所述内筒(211)设置在所述外部法兰(213)中，所述内筒(211)的一端通过所述连接环(212)与所述外部法兰(213)的一端连接，使得所述内筒(211)、所述外部法兰(213)及所述连接环(212)围合形成环形槽；
所述外部法兰(213)与所述阳极外壳(310)连接，所述外部法兰(213)与所述阳极外壳(310)之间设置有绝缘垫(250)，所述绝缘垫(250)将所述环形槽密封；所述外部法兰(213)上连接有工作气体进气管(260)，所述工作气体进气管(260)与所述环形槽连通；
所述内筒(211)的内孔为阶梯孔，所述内孔中设置有定位凸台，所述定位凸台靠近所述阳极头(324)设置；所述引弧环(220)的第二端面与所述定位凸台抵接；
所述内筒(211)上设置有多个所述工作气体进气孔(2111)，所述工作气体进气孔(2111)沿所述内筒(211)的切向延伸，并从所述内筒(211)的外表面延伸至所述定位凸台的内表面；
所述阳极头(324)为圆锥形；所述电弧通道靠近所述阳极头(324)的一端设置有倒角。


3.根据权利要求1或2所述的等离子体发生器，其特征在于：
所述引弧环(220)上设置有环形水槽(221)，所述环形水槽(221)沿所述引弧环(220)的外圆周面延伸；所述引弧外壳(210)将所述环形水槽(221)封闭形成密闭的冷却空间；
所述引弧外壳(210)上还设置有引弧进水管(230)和引弧出水管(240)，所述引弧进水管(230)和所述引弧出水管(240)分别与所述冷却空间连通。


4.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于：
所述阴极座(110)还包括端盖(111)、内部水流管(113)、阴极进水管(114)及阴极出水管(115)，所述端盖(111)与所述冷却通道的一端密封连接，所述阴极头(120)与所述冷却通道的另一端密封连接；
所述内部水流管(113)设置在所述冷却通道中，所述内部水流管(113)与所述冷却通道的内壁间隔设置形成水流通道，所述内部水流管(113)的一端与所述端盖(111)密封连接，另一端延伸至所述阴极头(120)处，并与所述阴极头(120)间隔设置；
所述阴极出水管(115)与所述水流通道连通，所述阴极进水管(114)与所述内部水流管(113)连通。


5.根据权利要求3所述的等离子体发生器，其特征在于：
所述阴极头(120)包括钨棒(121)和安装座(122)；
所述安装座(122)为筒状结构，包括安装筒(123)；所述安装筒(123)包括封闭端和开口端，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹修全，陈林，何润东，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：新型
国别省市：四川;51