技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及納米材料制造領(lǐng)域，具體的說是一種制造金屬納米粉的高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備中使用的高頻感應(yīng)等離子體水冷卻石英燈具。

背景技術(shù)：
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高頻等離子體也稱高頻感應(yīng)等離子體，其原理為利用高頻感應(yīng)線圈提供的高頻電磁場(chǎng)使氣體分子激烈碰撞、高溫電離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生等離子體。具有能量集中、溫度高（約10000k）、無電極污染等優(yōu)點(diǎn)。

高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備利用高頻感應(yīng)等離子的高溫、蝕刻作用實(shí)現(xiàn)單質(zhì)納米粉體的制取以及氧化物、氮化物、碳化物納米粉體的氣相合成也可用于熱噴涂粉體、3d打印粉體的球形致密化，是一種新型粉體生產(chǎn)設(shè)備和處理設(shè)備。

現(xiàn)有高頻等離子體通常是在陶瓷管或石英玻璃管的燈具內(nèi)產(chǎn)生，該種等離子體為高溫等離子體，以氬等離子體為例，其溫度可達(dá)到近萬度。采用陶瓷制作的燈具具有成本高、等離子焰流形狀不可見的不足；石英玻璃制作的燈具成本低、透明，可以使操作者很容易觀察等離子體焰流的形貌和位置，方便操作者調(diào)整各種控制參數(shù)，以保證等離子體具備良好的焰形。

石英玻璃具有很高的介電強(qiáng)度和極低的導(dǎo)電率，即是在高溫、高壓和高頻下，仍能保持很高的介電強(qiáng)度和電阻，在所應(yīng)用的頻帶內(nèi)幾乎沒有介電損耗，因此石英玻璃是優(yōu)良的高溫介電絕緣材料，這是采用石英玻璃制作高頻等離子體燈具的主要原因。

水晶熔制石英玻璃最大連續(xù)工作溫度1100℃，最大短期工作溫度1300℃，合成石英玻璃最大連續(xù)工作溫度僅有950℃，最大短期工作溫度1200℃。而等離子體最高溫度近萬度，所以，如果冷卻不充分，石英玻璃管制作的燈具很容易因高溫而燒損、失效。

在高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備（cn201110179097.3）使用過程中，專利發(fā)明人發(fā)現(xiàn)原有燈具存在諸多不足，如：燈具布置在密閉罐體內(nèi)維修、維護(hù)不便，燈具的冷卻采用氣體冷卻、散熱效果不好導(dǎo)致燈具經(jīng)常燒毀，密閉罐體吸收電磁場(chǎng)能量影響設(shè)備的有效功率輸出，點(diǎn)火不方便等方面的不足，于是在總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)原有燈具做了很大的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是要提供一種高頻感應(yīng)等離子體水冷卻石英燈具，該燈具維修和維護(hù)方便，冷卻和散熱效果好，點(diǎn)火方便，能源利用率高。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，高頻感應(yīng)等離子體水冷卻石英燈具包括上支座、送粉槍座、錐套、送粉槍、鎖緊螺套、內(nèi)管套、內(nèi)管壓套、中間支座、分流管、中管上壓套、支撐板、下支座、支柱、外管上壓套、外管下壓套、底座、支柱護(hù)套、水冷套、過渡盤、中管下壓套、軸線、中管、進(jìn)水口、外管、感應(yīng)線圈、內(nèi)管、出水口、壓板、冷卻氣進(jìn)口、離子氣進(jìn)氣口、點(diǎn)火器和多個(gè)密封圈；所述外管布置在下支座和底座之間，在下支座底部設(shè)置有外管上壓套，底座上面設(shè)置有外管下壓套；所述底座下面設(shè)置有過渡盤，所述過渡盤下面設(shè)置有水冷套；所述支柱至少有個(gè)并沿軸線圓周分布，其上有支撐板，所述支撐板用于支撐下支座，所述壓板有多個(gè)、用于固定下支座和支撐板的位置；所述中管布置在外管內(nèi)部，中管上部由中管上壓套經(jīng)密封圈夾緊，中管下部由中管下壓套經(jīng)密封圈夾緊；所述中間支座位于下支座上面，內(nèi)部設(shè)置有分流管；所述上支座為陶瓷、聚四氟乙烯等非金屬絕緣材料制作、位于中間支座上面，內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)管套，在內(nèi)管套內(nèi)設(shè)置有內(nèi)管，內(nèi)管壓套位于內(nèi)管套下面并通過密封圈夾緊內(nèi)管；所述送粉槍座位于支座上面，送粉槍由錐套、鎖緊螺套夾緊設(shè)置在軸線上；所述點(diǎn)火器設(shè)置在支撐板上，點(diǎn)火位置在送粉槍上側(cè)，送粉槍4具有送粉和點(diǎn)火雙重功能。

本發(fā)明專利高頻感應(yīng)等離子體水冷卻石英燈具的優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明高頻等離子體水冷卻石英燈具主體構(gòu)件為同軸布置、由石英玻璃制作的內(nèi)管、中管、外管，以上三管由機(jī)械構(gòu)件固定、密封，在外管套有感應(yīng)線圈。在內(nèi)管、中管內(nèi)通入同向旋轉(zhuǎn)工作介質(zhì)氣體，其中內(nèi)管氣體用于產(chǎn)生等離子體，中管內(nèi)通入氣體沿內(nèi)壁螺旋旋轉(zhuǎn)向下運(yùn)動(dòng)，用于約束等離子焰流并給中管冷卻；在中管和外管夾層內(nèi)通入冷卻水給中管和燈具相關(guān)零件冷卻降溫，以保證中管不因高溫熔化、破損以及密封圈不因高溫而失效。

2、本發(fā)明感應(yīng)線圈在中管內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，但不足以使工作介質(zhì)氣體產(chǎn)生等離子體，需要通過點(diǎn)火器在送粉槍處施加高頻高壓電激勵(lì)，在磁場(chǎng)和高壓電聯(lián)合作用下，即可以在中管內(nèi)形成等離子子體，被自上而下注入的等離子氣流、中管冷卻氣流帶動(dòng)，形成至上而下的連續(xù)等離子體焰流，經(jīng)燈具底部排出。送粉槍為水冷卻結(jié)構(gòu)并與內(nèi)管同軸布置，用于向等離子焰流內(nèi)注入原材料，原材料在等離子體焰流高溫作用下熔化、氣化或化學(xué)分解、合成。為保證燈具密閉可靠，各聯(lián)接部位都有密封圈實(shí)現(xiàn)有效密封。

3、本發(fā)明是制造金屬納米粉的高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備中的核心部分，用于在高頻感應(yīng)線圈電磁場(chǎng)激勵(lì)下產(chǎn)生高溫等離子體焰流，并對(duì)等離子有約束和導(dǎo)引作用，使原材料在等離子體氛圍內(nèi)熔化、氣化、分解、化合。涉及的技術(shù)領(lǐng)域包括電磁科學(xué)、材料科學(xué)、機(jī)械科學(xué)、流體力學(xué)。

4、本發(fā)明可以采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的石英管制作內(nèi)管、等離子套管（即中管）和水冷卻套管（即外管），不需要開模、訂制，成本低廉。

5、本發(fā)明采用水冷卻的散熱方式給等離子套管降溫，避免了等離子套管經(jīng)常因高溫?zé)龘p、頻繁更換的不足，使生產(chǎn)更加穩(wěn)定、可靠。

6、本發(fā)明采用了在送粉槍處施加高壓激勵(lì)方式點(diǎn)火，點(diǎn)火更加容易。

7、本發(fā)明由于采用水冷卻方式，避免了燈具密封圈的高溫失效，使密封更加可靠，使用壽命更長(zhǎng)，保證了設(shè)備內(nèi)部的真空度和生產(chǎn)產(chǎn)品的純凈度。

8、本發(fā)明取消了罩在原有燈具外面的金屬罐體，能源利用率高、燈具調(diào)整方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明內(nèi)套管導(dǎo)流槽布置示意圖。

圖3為本發(fā)明分流管導(dǎo)流槽布置示意圖。

圖4為本發(fā)明送粉槍結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

如圖1所示：該高頻感應(yīng)等離子體水冷卻石英燈具包括上支座1、送粉槍座2、錐套3、送粉槍4、鎖緊螺套5、內(nèi)管套6、內(nèi)管壓套7、中間支座8、分流管9、中管上壓套10、支撐板11、下支座12、支柱13、外管上壓套14、外管下壓套15、底座16、支柱護(hù)套、水冷套18、過渡盤19、中管下壓套20、軸線21、中管22、進(jìn)水口23、外管24、感應(yīng)線圈25、內(nèi)管26、出水口27、壓板28、冷卻氣進(jìn)口29、離子氣進(jìn)氣口30、點(diǎn)火器31和多個(gè)密封圈。

所述外管24布置在下支座12和底座16之間，在下支座12底部設(shè)置有外管上壓套14，底座16上面設(shè)置有外管下壓套15；所述外管上壓套14和外管下壓套15通過密封圈壓緊固定外管24，所述底座16下面設(shè)置有過渡盤19，所述過渡盤19下面設(shè)置有水冷套18。

所述感應(yīng)線圈25為空心紫銅管繞制成的螺旋狀（3～4圈），在感應(yīng)線圈25內(nèi)部通有冷卻水，所述感應(yīng)線圈25套在外管24外面并與其外壁留有2～4毫米的間隙。

所述支柱13至少有3個(gè)并沿軸線21圓周分布，其上有支撐板11，所述支撐板11用于支撐下支座12，所述壓板28有多個(gè)、用于固定下支座12和支撐板11的位置。

所述中管22布置在外管24內(nèi)部，中管22上部由中管上壓套10經(jīng)密封圈夾緊，中管22下部由中管下壓套20經(jīng)密封圈夾緊。

所述內(nèi)管26、中管22、外管24為石英玻璃（也可由陶瓷材料制成），與軸線21同軸布置，內(nèi)管26、中管22、外管24彼此之間直徑上有間隙。

所述中間支座8位于下支座12上面，內(nèi)部設(shè)置有分流管9。

所述上支座1為陶瓷、聚四氟乙烯等非金屬絕緣材料制作、位于中間支座8上面，內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)管套6，在內(nèi)管套6內(nèi)設(shè)置有內(nèi)管26，內(nèi)管壓套7位于內(nèi)管套6下面并通過密封圈夾緊內(nèi)管26。

所述上支座1上開有離子氣進(jìn)氣口30，所述離子氣進(jìn)氣口30與內(nèi)套管6相聯(lián)通，所述中間支座8上開有冷卻氣進(jìn)口29，所述冷卻氣進(jìn)口29與分流管9相聯(lián)通，所述底座16上開有進(jìn)水口23，下支座12開有出水口27，冷卻水從進(jìn)水口23進(jìn)入底座16，流經(jīng)外管24和中管22之間的夾層進(jìn)入下支座12，經(jīng)出水口27流出。

所述送粉槍座2位于支座1上面，送粉槍4由錐套3、鎖緊螺套5夾緊設(shè)置在軸線21上。

所述點(diǎn)火器31設(shè)置在支撐板11上，點(diǎn)火位置在送粉槍4上側(cè)，送粉槍4具有送粉和點(diǎn)火雙重功能。

所述高頻感應(yīng)等離子體水冷卻石英燈具相關(guān)構(gòu)件間設(shè)有必要的密封件，以有效隔絕水、氣聯(lián)通。

如圖2所示，在內(nèi)套管6上端面開有多個(gè)斜向沿圓周均勻布置的導(dǎo)流槽32，引導(dǎo)離子氣成旋風(fēng)狀經(jīng)內(nèi)套管6進(jìn)入內(nèi)管26。

如圖3所示，在分流管9的上端面開有多個(gè)斜向沿圓周均勻布置的導(dǎo)流槽33，引導(dǎo)中管冷卻氣流呈旋風(fēng)狀經(jīng)分流管9進(jìn)入中管22。

如圖4所示，送粉槍4為金屬構(gòu)件，由外殼管36、隔流管35、送粉管34、出水接頭37、進(jìn)水接頭38通過焊接組合在一起。