热等离子体喷枪制造技术

本实用新型专利技术的目的是提供一种提供更加稳定的电弧的同时能够自由调节功率的热等离子体喷枪。该热等离子体喷枪具有第一阳极组件和第二阳极组件，并且两个阳极组件分别配置独立的第一电源和第二电源，从而热等离子喷枪使用时，产生的高温电弧可以在第一阳极组件内部也可以在第二阳极组件内部，避免了单一阳极而导致的局部高温电极烧蚀，提供了热等离子体喷枪的使用寿命。具体地，本实用新型专利技术提供的热等离子喷枪包括阴极组件、第一阳极组件和第二阳极组件，阴极组件与第一阳极组件之间设置有第一电源，阴极组件与第二阳极组件之间设置有第二电源，第一电源与第二电源相互独立。第一电源与第二电源相互独立。第一电源与第二电源相互独立。

【技术实现步骤摘要】
热等离子体喷枪


[0001]本技术涉及热等离子体
，特别涉及一种热等离子体喷枪。

技术介绍

[0002]热等离子体具有高温、高焓、高能量密度、高化学活性、富含活性粒子、反应速度快、温度梯度大、启停快速等优势特点，其产生的高温高能量优于现有的大多数高温技术，特别是，热等离子体技术为危险废物的处理提供了可以实现“无害化、减量化、资源化”的技术路径。
[0003]而热等离子体技术在实际应用中的核心装置是热等离子体喷枪，热等离子体喷枪是利用阴极与阳极之间放电形成的高温电弧加热气体，气体进入阳极喷嘴压缩段后被电弧加热到1
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104K以上的高温后发生电离，进入阳极喷管扩张段膨胀加速，最终形成等离子体射流。热等离子体技术现已被广泛应用于机械、化工、材料以及航空宇航各领域。热等离子体喷枪的主要性能参数取决于等离子体射流的温度和速度分布，而等离子体射流的温度和速度分布情况又取决于热等离子体喷枪的结构特点，故改进热等离子体喷枪的结构，使之更加合理化，是本领域共同关注的课题。
[0004]目前，常用的热等离子体喷枪，大多采用的是一对电极，即由一个阴极组件和一个阳极组件，在直流电源的作用下产生等离子体射流。在阳极组件里，由于流场、电磁场(即气体的流速和电源的电压)的相互作用，使得高温电弧在阳极组件内不断运动，等离子体的能量不断变化，导致射流不稳定，同时，单阳极结构容易造成高温电弧聚集在阳极内部，导致电极烧蚀。
[0005]而且，大部分热等离子体喷枪的阴、阳极在结构上是固定的，二者之间的间距也是固定的，使得在相同的工作电流下喷枪的输入功率是一定的。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种更加稳定的电弧的同时能够自由调节功率的热等离子体喷枪。
[0007]本技术提供的热等离子喷枪包括阴极组件、第一阳极组件和第二阳极组件，阴极组件与第一阳极组件之间设置有第一电源，阴极组件与第二阳极组件之间设置有第二电源，第一电源与第二电源相互独立。
[0008]根据该技术方案，首先，本技术提供的热等离子体喷枪具有第一阳极组件和第二阳极组件，并且两个阳极组件分别配置独立的第一电源和第二电源，从而热等离子体喷枪使用时，产生的高温电弧可以在第一阳极组件内部也可以在第二阳极组件内部，避免了单一阳极而导致的局部高温电极烧蚀，提高了热等离子体喷枪的使用寿命。
[0009]其次，热等离子体喷枪内设置两个阳极，相较于单阳极只能产生一个电弧，双阳极的设置能够使得热等离子体喷枪产生的电弧更长，同时对于双阳极设置相互独立的电源使得可以根据阴极组件与第一阳极组件、阴极组件与第二阳极组件之间产生的电弧长度不同
来配置不同电压的电源，使得阴极组件与阳极组件，特别是产生的电弧更长的阴极组件与第二阳极组件之间产生的电弧也更稳定。
[0010]最后，双阳极的设置使得热等离子体喷枪的功率不再单一，进一步地，独立电源的设置可以进一步地扩大热等离子体喷枪的功率调整范围，具体地，阴极组件与第一阳极组件产生电弧为本技术提供的热等离子体喷枪的第一功率；阴极组件与第二阳极组件产生电弧为本技术提供的热等离子体喷枪的第二功率；阴极组件与第一阳极组件和阴极组件与第二阳极组件同时产生电弧为本技术提供热等离子体喷枪的第三功率。
[0011]作为优选，阴极组件、第一阳极组件和第二阳极组件依次同轴间隔设置。
[0012]根据该技术方案，阴极组件与第一阳极组件产生的电弧、阴极组件与第二阳极组件产生的电弧在同一条轴线上，从而使得，与阴极组件相互靠近的第一阳极组件可以用于起弧，当热等离子体喷枪调整功率时，电弧可以在第一阳极组件和第二阳极组件之间沿轴线进行转移，并且，同轴设置使得第一电弧与第二电弧能够在同一条轴线上联合从而产生更高温的电弧，各个组件间隔设置则可以避免阴极组件与阳极组件短接而对喷枪造成损坏，也可以避免第一阳极组件与第二阳极组件短接而造成电弧长度改变的情况。
[0013]作为优选，阴极组件包括能够发射电子的阴极头和围绕阴极头设置的阴极套筒，阴极套筒连通有阴极冷却水通路和第一气体通路。
[0014]根据该技术方案，在阴极头外部包覆阴极套筒，从而阴极头可以稳定地产生电子，避免外界杂质离子与电子发生结合而影响热等离子体喷枪产生的电弧的稳定性，同时通过在阴极套筒上形成气体通路，从而能够向阴极持续通入电离气体(氦气、氩气、氢气等)，使得电离过程持续进行，形成稳定的电弧。此外，等离子体电弧的温度很高，而在阴极套筒上设置阴极冷却水可以降低电弧辐射到阴极套筒上的温度，便于操作，同时也提高了等离子体喷枪的使用寿命。
[0015]作为优选，第一阳极组件和第二阳极组件形成为中空套筒结构，第一阳极组件和/或第二阳极组件的侧壁与阳极冷却水通路接通。
[0016]根据该技术方案，第一阳极组件和第二阳极组件形成为中空套筒结构，电离气体在高温电弧的作用下发生电离，电离后的等离子体可以通过第一阳极组件和第二阳极组件的中空部向外喷射，从而更利于热等离子体喷枪向外喷射热等离子体射流进行废物处理操作，并且，在中空套筒的侧壁上同样设置阳极冷却水通路，可以在热等离子体喷枪使用时降低阳极套筒上的温度，便于技术人员进行操作的同时提高热等离子体喷枪的使用寿命。
[0017]作为优选，第一阳极组件和第二阳极组件的中空部沿轴线方向均具有颈缩段。根据该技术方案，流体进入渐缩的管径会使得气体流速变大，此时流体再以较高的流速进入后部大口径处，由于较高的流速在后部产生低压环境，后部的低压环境更有利于推动等离子体由阳极组件的前端流向后端，并有利于进一步地增加等离子体向外喷射时的流速。
[0018]作为优选，第一阳极组件与第二阳极组件通过中间件连接，中间件的侧壁上设置有附加气体通路。
[0019]根据该技术方案，第一阳极组件和第二阳极组件通过中间件进行连接，进一步保证了第一阳极组件与第二阳极组件之间的绝缘，并通过在中间件上设置附加气体通路，通过中间件的气体通路为热等离子体喷枪的腔体内部提供电离气体，从而使得电弧末端也具有充分的电离气体，进一步地稳定电弧。
[0020]作为优选，中间件上还设置有附加冷却水通路。
[0021]根据该技术方案，通过在第一阳极组件与第二阳极组件之间设置附加冷却水通路，进一步地在热等离子体喷枪的中段对高温电弧进行冷却降温。
[0022]作为优选，阴极组件还包括绝缘分气环，绝缘分气环形成于第一气体通路端部，在阴极套筒与阴极头之间倾斜设置，且绝缘分气环上形成有若干个通孔。
[0023]根据该技术方案，电离气体将可以沿绝缘分气环的倾斜壁面上发生旋转；绝缘分气环形成有若干个通孔，这样，电离气体只能由通孔进入到热等离子喷枪腔体内部。由于电离气体发生沿绝缘分气环的倾斜壁面发生旋转，而且由通孔进入到等离子体喷枪腔体内部的气体沿不同方向运动，从而发生碰撞，增强了电离气体的电离效果，此外，电弧在旋转气体的作用下向中心压缩，从而电弧被拉长，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热等离子体喷枪，其特征在于，包括阴极组件、第一阳极组件和第二阳极组件，所述阴极组件与所述第一阳极组件之间设置有第一电源，所述阴极组件与所述第二阳极组件之间设置有第二电源，所述第一电源与第二电源相互独立。2.如权利要求1所述的热等离子体喷枪，其特征在于，所述阴极组件、第一阳极组件和第二阳极组件依次同轴间隔设置。3.如权利要求2所述的热等离子体喷枪，其特征在于，所述阴极组件包括能够发射电子的阴极头和围绕所述阴极头设置的阴极套筒，所述阴极套筒连通有阴极冷却水通路和第一气体通路。4.如权利要求3所述的热等离子体喷枪，其特征在于，所述第一阳极组件和第二阳极组件形成为中空套筒结构，所述第一阳极组件和/或所述第二阳极组件的侧壁与阳极冷却水通路接通。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勤，黄群星，胡保安，李晓东，黄佳音，马增益，张艺颗，严建华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：