一种用于等离子体火炬的阳极及等离子体火炬制造技术

本申请公开了一种用于等离子体火炬的阳极及等离子体火炬。阳极包括主体，主体具有电弧通道，电弧通道配置成供等离子体火炬的电弧流过，电弧通道包括沿电弧的流向依次布置的第一流段、第二流段、第三流段和第四流段，第一流段的内壁面为沿电弧的流向逐渐收缩的圆锥面，第二流段和第三流段的内壁面均分别为圆柱面，且第二流段的内径小于第三流段的内径，第四流段的内壁面为沿电弧的流向逐渐扩张的圆锥面。本申请的阳极使得电弧的压缩效果更佳，电弧更加集中，从而减轻了电弧对阳极的内壁的烧蚀，延长了阳极的寿命，进而延长了等离子体火炬的寿命，降低了运行成本，为等离子体火炬开辟新的应用提供了可能性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于等离子体火炬的阳极及等离子体火炬
本申请涉及等离子体火炬领域，尤其涉及一种用于等离子体火炬的阳极及等离子体火炬。
技术介绍
等离子体火炬：又叫等离子发生器或等离子体加热系统。等离子体火炬通过电弧来产生高温，可在氧化、还原或惰性气体环境下工作，可以为气化、裂解、反应、熔融和冶金等功能的工业炉提供热源。相关技术中，工业化应用的多为以惰性气体或空气为气体工质的等离子体火炬，以水蒸气为气体工质的等离子体火炬的焓值更高，更加环保，存在独特的技术优势。但普遍存在以下问题：由于等离子弧的烧蚀及高温水蒸气的腐蚀，阳极和阴极的寿命普遍较短，50KW的等离子体火炬在水蒸气介质中一般在50-100小时。这方面的缺陷导致以水蒸气为气体工质的等离子体火炬的应用受限。
技术实现思路
本申请提供一种用于等离子体火炬的阳极及等离子体火炬，能够延长电极的寿命。第一方面，本申请的实施例提供了一种用于等离子体火炬的阳极，阳极包括主体，主体具有电弧通道，电弧通道配置成供等离子体火炬的电弧流过，电弧通道包括沿电弧的流向依次布置的第一流段、第二流段、第三流段和第四流段，其中，第一流段的内壁面为沿电弧的流向逐渐收缩的圆锥面，第二流段和第三流段的内壁面均分别为圆柱面，且第二流段的内径小于第三流段的内径，第四流段的内壁面为沿电弧的流向逐渐扩张的圆锥面。在其中一些实施例中，第二流段的长度小于第三流段的长度。在其中一些实施例中，第二流段与第三流段的内径比为2-40:4-80。第一流段、第二流段、第三流段和第四流段的长度比为20-200:5-80:20-200:1-10。在其中一些实施例中，主体具有沿电弧的流向布置的进口端和出口端，进口端处和出口端处分别具有沿电弧通道的径向凸出的第一凸起和第二凸起，第一凸起和第二凸起均分别环绕电弧通道的轴线，且均分别用于与套置于主体的外部的阳极水冷套密封连接。在其中一些实施例中，第一凸起的端面具有容置凹槽，容置凹槽环绕电弧通道的轴线，容置凹槽用于容置密封圈，使得第一凸起经密封圈与阳极水冷套密封连接。容置凹槽的数量为至少两个，各容置凹槽沿电弧通道的轴向布置。第二方面，本申请的实施例提供了一种等离子体火炬，等离子体火炬包括上述任一实施例中的阳极和阴极。阴极包括基座，基座的第一端具有金属芯，金属芯陷于基座中，第一端置于阳极的第一流段中，金属芯的轴线与第一流段的轴线重合。在其中一些实施例中，金属芯的外径小于第二流段的内径。在其中一些实施例中，金属芯的外径和第二流段的内径的比值为2-10:2-40。在其中一些实施例中，第一端处的外壁面与第一流段的内壁面的距离为0.5-2mm。在其中一些实施例中，基座具有螺纹，螺纹位于容置卡槽靠近第二端的一侧，使得基座可螺纹安装。根据本申请的实施例提供的一种用于等离子体火炬的阳极，阳极包括主体，主体具有电弧通道，电弧通道配置成供等离子体火炬的电弧流过，电弧通道包括沿电弧的流向依次布置的第一流段、第二流段、第三流段和第四流段，其中，第一流段的内壁面为沿电弧的流向逐渐收缩的圆锥面，第二流段和第三流段的内壁面均分别为圆柱面，且第二流段的内径小于第三流段的内径，第四流段的内壁面为沿电弧的流向逐渐扩张的圆锥面。通过设置第二流段并使第二流段的内径小于第三流段的内径，使得电弧的压缩效果更佳，电弧更加集中，从而减轻了电弧对阳极的内壁的烧蚀，延长了阳极的寿命，进而延长了等离子体火炬的寿命，降低了运行成本，为等离子体火炬开辟新的应用提供了可能性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请实施例中阳极的结构示意图；图2为本申请实施例中阴极的结构示意图；图3为本申请实施例中阳极和阴极配合后的结构示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。参阅图1，本申请的实施例提供了一种用于等离子体火炬的阳极10，其中，等离子体火炬可以以水蒸气为气体工质，也可以以惰性气体、空气为气体工质。阳极10可以由紫铜或铜合金制成，也可以由银制成。阳极10包括主体100，主体100为筒状结构。主体100的中部具有电弧通道110，电弧通道110供等离子体火炬的电弧流过。电弧通道110包括沿电弧的流向依次布置的第一流段111、第二流段112、第三流段113和第四流段114。其中，第一流段111的内壁面为沿电弧的流向逐渐收缩的圆锥面，第二流段112和第三流段113的内壁面均分别为圆柱面，且第二流段112的内径小于第三流段113的内径，第四流段114的内壁面为沿电弧的流向逐渐扩张的圆锥面。通过设置第二流段112并使第二流段112的内径小于第三流段113的内径，使得电弧的压缩效果更佳，电弧更加集中，从而减轻了电弧对阳极10的内壁的烧蚀，延长了阳极10的寿命，进而延长了等离子体火炬的寿命，降低了运行成本，为等离子体火炬开辟新的应用提供了可能性。可选地，第二流段112和第三流段113的内径比可以为1:1-1:3。通过上述设置，有效控制了等离子弧在阴极20的表面、阳极10的内壁的动态分布及阳极10内部的温度场。第二流段112的长度可以小于第三流段113的长度，从而减轻了电弧对阳极10的内壁的烧蚀，延长了阳极10的寿命。为进一步延长了电极的寿命，第二流段112和第三流段113的内径比可以为2-40:4-80。通过上述设置，有效控制了等离子弧在阴极20的表面、阳极10的内壁的动态分布及阳极10内部的温度场。第一流段111、第二流段112、第三流段113和第四流段114的长度比可以为20-200:5-80:20-200:1-10。可选地，第一流段111和第二流段112的长度比可以为2:1～4:1。第二流段112和第三流段113的长度比可以为1:2～1:5。通过上述设置，有效控制了等离子弧在阴极20的表面、阳极10的内壁的动态分布及阳极10内部的温度场。在等离子体火炬中，可以采用水流对阳极10进行冷却，为实现上述目的，可以采用如下方案：等离子体火炬包括阳极水冷套，阳极水冷套为筒状结构，阳极水冷套套至阳极10的外部，阳极水冷套与阳极10连接并限定出阳极水冷腔，阳极水冷腔分别与进水管路和出水管路连通。为实现与阳极水冷套连接，主体100具有沿电弧的流向布置的进口端和出口端。进口端处可以具有沿电弧通道110的径向凸出的第一凸起120，第一凸起120环绕电弧通道110的轴线，第一凸起120用于与阳极水冷套密封连接。同样地，出口端处可以具有沿电弧通道110的径向凸出的第二凸起130，第二凸起130环绕电弧通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于等离子体火炬的阳极，其特征在于，包括：/n主体，具有电弧通道，所述电弧通道配置成供所述等离子体火炬的电弧流过，所述电弧通道包括沿所述电弧的流向依次布置的第一流段、第二流段、第三流段和第四流段，所述第一流段的内壁面为沿所述电弧的流向逐渐收缩的圆锥面，所述第二流段和所述第三流段的内壁面均分别为圆柱面，且所述第二流段的内径小于所述第三流段的内径，所述第四流段的内壁面为沿所述电弧的流向逐渐扩张的圆锥面。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于等离子体火炬的阳极，其特征在于，包括：
主体，具有电弧通道，所述电弧通道配置成供所述等离子体火炬的电弧流过，所述电弧通道包括沿所述电弧的流向依次布置的第一流段、第二流段、第三流段和第四流段，所述第一流段的内壁面为沿所述电弧的流向逐渐收缩的圆锥面，所述第二流段和所述第三流段的内壁面均分别为圆柱面，且所述第二流段的内径小于所述第三流段的内径，所述第四流段的内壁面为沿所述电弧的流向逐渐扩张的圆锥面。


2.如权利要求1所述的阳极，其特征在于，
所述第二流段的长度小于所述第三流段的长度。


3.如权利要求1所述的阳极，其特征在于，
所述第二流段与所述第三流段的内径比为2-40:4-80；
所述第一流段、所述第二流段、所述第三流段和所述第四流段的长度比为20-200:5-80:20-200:1-10。


4.如权利要求1所述的阳极，其特征在于，
所述主体具有沿所述电弧的流向布置的进口端和出口端，所述进口端处和所述出口端处分别具有沿所述电弧通道的径向凸出的第一凸起和第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起均分别环绕所述电弧通道的轴线，且均分别用于与套置于所述主体的外部的阳极水冷套密封连接。

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐会龙，陈培培，孟垂舟，耿金峰，高志开，李俊辉，吴丽锋，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13