本實用新型涉及層流等離子發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及一種層流等離子發(fā)生器電弧通道結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

等離子態(tài)是物質(zhì)的第四態(tài)，宇宙中幾乎99﹪的物質(zhì)（不包括尚未確認(rèn)的暗物質(zhì)）都處于等離子態(tài)。等離子體射流與一般流體在流動特征上有相似性，具有兩種流動狀態(tài)：層流與湍流。對某一指定流體，當(dāng)其流速小于一特定值時，流體作有規(guī)則的層狀或流束狀運動，流體質(zhì)點沒有橫向運動，質(zhì)點間互不干擾地前進，這種流動形式叫層流；當(dāng)流體流速大于該值時，流體有規(guī)則的運動遭到破壞，質(zhì)點除了主要的縱向運動外還有附加的橫向運動，流體質(zhì)點交錯混亂地前進，這種流動形式叫湍流。

等離子體其溫度分布范圍則從10 K的低溫到核聚變等離子體的 10億K超高溫并擁有一系列獨特性質(zhì)，使等離子體在納米材料生產(chǎn)、新材料合成、熱加工制造、冶煉、鉆探、煤化工、垃圾廢物處理、材料表面處理、電子、新能源、軍事、航空航天等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

在等離子體高溫?zé)嵩捶矫?，目前?yīng)用十分廣泛的電弧等離子體射流絕大部分采用湍流形態(tài)工作，這是由現(xiàn)有湍流電弧等離子體射流發(fā)生器技術(shù)和工作原理決定的。電弧等離子發(fā)生器分為層流和湍流兩種，其關(guān)鍵技術(shù)是發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計。

近幾十年來，等離子體發(fā)生器的研制及等離子診斷技術(shù)的開發(fā)均取得了巨大的進展，并且等離子體研制與開發(fā)的重點已不再局限與航天航空方面的應(yīng)用，而是更多地轉(zhuǎn)向機械、化工、冶金、環(huán)保等工業(yè)部門的應(yīng)用，特別是在材料加工與新材料研制方面的應(yīng)用。對于工業(yè)生產(chǎn)性的應(yīng)用，要求等離子體發(fā)生器有較長的壽命和較高的效率。然而在實際工程應(yīng)用中，等離子體流呈現(xiàn)復(fù)雜的流動狀況，特別是大尺寸、大流量、大功率的工業(yè)等離子體裝置中則通常為湍流流動。

因此，在工業(yè)應(yīng)用中，希望等離子體射流穩(wěn)定地維持在層流狀態(tài)，這就需要把握等離子體在發(fā)生器中電弧通道形成的各個環(huán)節(jié)，控制所有影響電弧穩(wěn)定性的擾動因素，克服等離子體射流的湍動性，才能產(chǎn)生出高溫區(qū)域長、能量衰減慢而分布均勻、噪音小、有利于電弧能量的有效利用和便于工藝控制的等離子體射流。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，本實用新型提供了一種層流等離子發(fā)生器電弧通道結(jié)構(gòu)，本實用新型的發(fā)明目的旨在于解決現(xiàn)有技術(shù)中等離子體流不穩(wěn)定，呈現(xiàn)湍流的現(xiàn)象，本實用新型的層流等離子發(fā)生器電弧通道結(jié)構(gòu)，可以克服等離子體射流的湍動性，能夠產(chǎn)生出高溫區(qū)域長、能量衰減慢而分布均勻、噪音小、有利于電弧能量的有效利用和便于工藝控制的等離子體射流。

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種層流等離子發(fā)生器電弧通道結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述電弧通道包括至少兩段中間段，相鄰中間段之間通過絕緣件連接；所述中間段側(cè)壁內(nèi)設(shè)置有冷卻水管，所述絕緣件內(nèi)設(shè)置有連通冷卻水管的通孔，所述冷卻水管從通孔內(nèi)穿過，伸入到相鄰的中間段側(cè)壁內(nèi)。

所述電弧通道外壁上設(shè)置有彈簧，所述彈簧套在電弧通道外壁上。

所述電弧通道的一端固定在陽極外殼上，且電弧通道與陽極外殼之間設(shè)置有絕緣墊。

所述冷卻水管沿電弧通道軸向設(shè)置。

所述冷卻水管沿電弧通道軸向螺旋設(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所帶來的有益的技術(shù)效果表現(xiàn)在：

1、本實用新型的層流等離子發(fā)生器電弧通道結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)層流等離子高弧壓、小電流的工作模式，結(jié)構(gòu)相對較為合理，能夠形成層流等離子射流。本實用新型的電弧通道結(jié)構(gòu)有助于穩(wěn)定等離子射流，產(chǎn)生的射流性能優(yōu)異，可以長時間穩(wěn)定運行，而且產(chǎn)生的射流具有長度長、能量密度集中、軸向溫度梯度小、噪聲低、可控性好、可重復(fù)、精度高等突出優(yōu)點；本實用新型可以克服等離子體射流的湍動性，能夠產(chǎn)生出高溫區(qū)域長、能量衰減慢而分布均勻、噪音小、有利于電弧能量的有效利用和便于工藝控制的等離子體射流。

2、本實用新型的電弧通道呈多段式分布，能夠拉長電弧通道的長度，不僅能夠平衡工作氣體的壓力，還能夠提高等離子源的功率；相鄰中間段之間設(shè)置絕緣體，可以有效地提高等離子發(fā)生器的使用安全性，同時也可以使得等離子體射流更加穩(wěn)定。

3、本實用新型電弧通道壁內(nèi)設(shè)置冷卻水管，是由于電弧通道在工作過程中也具有較高的溫度，電弧通道長時間處于高溫狀態(tài)下，會縮短其使用壽命，也會造成層流等離子射流的不穩(wěn)定，而在電弧通道內(nèi)設(shè)置冷卻水管，可以有效地對電弧通道進行降溫，延長其使用壽命，還可以進一步保證層流等離子射流的穩(wěn)定性。

4、絕緣墊保證電弧通道不與陽極外殼直接接觸，防止電流的流失，同時彈簧通電后，產(chǎn)生磁場，起到壓縮等離子電弧的作用，也能使等離子電弧在電弧通道內(nèi)處于動態(tài)均布狀態(tài)，保證了層流等離子體束的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記：1、中間段，2、絕緣件，3、冷卻水管，4、通孔，5、彈簧，6、陽極外殼,7、絕緣墊。

具體實施方式

實施例1

作為本實用新型一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了：

一種層流等離子發(fā)生器電弧通道結(jié)構(gòu)，所述電弧通道包括至少兩段中間段1，相鄰中間段1之間通過絕緣件2連接；所述中間段1側(cè)壁內(nèi)設(shè)置有冷卻水管3，所述絕緣件2內(nèi)設(shè)置有連通冷卻水管3的通孔4，所述冷卻水管3從通孔4內(nèi)穿過，伸入到相鄰的中間段1側(cè)壁內(nèi)。

在本實施例中，電弧通道呈多段式分布，能夠拉長電弧通道的長度，不僅能夠平衡工作氣體的壓力，還能夠提高等離子源的功率；相鄰中間段1之間設(shè)置絕緣體，可以有效地提高等離子發(fā)生器的使用安全性，同時也可以使得等離子體射流更加穩(wěn)定。

實施例2

作為本實用新型又一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了：

一種層流等離子發(fā)生器電弧通道結(jié)構(gòu)，所述電弧通道包括至少兩段中間段1，相鄰中間段1之間通過絕緣件2連接；所述中間段1側(cè)壁內(nèi)設(shè)置有冷卻水管3，所述絕緣件2內(nèi)設(shè)置有連通冷卻水管3的通孔4，所述冷卻水管3從通孔4內(nèi)穿過，伸入到相鄰的中間段1側(cè)壁內(nèi)；所述電弧通道外壁上設(shè)置有彈簧5，所述彈簧5套在電弧通道外壁上。彈簧5通電后，產(chǎn)生磁場，起到壓縮等離子電弧的作用，也能使等離子電弧在電弧通道內(nèi)處于動態(tài)均布狀態(tài)，保證了層流等離子體束的穩(wěn)定性。

在本實施例中，電弧通道壁內(nèi)設(shè)置冷卻水管3，是由于電弧通道在工作過程中也具有較高的溫度，電弧通道長時間處于高溫狀態(tài)下，會縮短其使用壽命，也會造成層流等離子射流的不穩(wěn)定，而在電弧通道內(nèi)設(shè)置冷卻水管3，可以有效地對電弧通道進行降溫，延長其使用壽命，還可以進一步保證層流等離子射流的穩(wěn)定性。

實施例3

作為本實用新型又一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了：

一種層流等離子發(fā)生器電弧通道結(jié)構(gòu)，所述電弧通道包括至少兩段中間段1，相鄰中間段1之間通過絕緣件2連接；所述中間段1側(cè)壁內(nèi)設(shè)置有冷卻水管3，所述絕緣件2內(nèi)設(shè)置有連通冷卻水管3的通孔4，所述冷卻水管3從通孔4內(nèi)穿過，伸入到相鄰的中間段1側(cè)壁內(nèi)；所述電弧通道外壁上設(shè)置有彈簧5，所述彈簧5套在電弧通道外壁上；所述電弧通道的一端固定在陽極外殼6上，且電弧通道與陽極外殼6之間設(shè)置有絕緣墊7。絕緣墊7保證電弧通道不與陽極外殼6直接接觸，防止電流的流失，同時彈簧5通電后，產(chǎn)生磁場，起到壓縮等離子電弧的作用，也能使等離子電弧在電弧通道內(nèi)處于動態(tài)均布狀態(tài)，保證了層流等離子體束的穩(wěn)定性。

實施例4

作為本實用新型又一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了：

一種層流等離子發(fā)生器電弧通道結(jié)構(gòu)，所述電弧通道包括至少兩段中間段1，相鄰中間段1之間通過絕緣件2連接；所述中間段1側(cè)壁內(nèi)設(shè)置有冷卻水管3，所述冷卻水管3沿電弧通道軸向設(shè)置；所述絕緣件2內(nèi)設(shè)置有連通冷卻水管3的通孔4，所述冷卻水管3從通孔4內(nèi)穿過，伸入到相鄰的中間段1側(cè)壁內(nèi)；所述電弧通道外壁上設(shè)置有彈簧5，所述彈簧5套在電弧通道外壁上；所述電弧通道的一端固定在陽極外殼6上，且電弧通道與陽極外殼6之間設(shè)置有絕緣墊7。絕緣墊7保證電弧通道不與陽極外殼6直接接觸，防止電流的流失，同時彈簧5通電后，產(chǎn)生磁場，起到壓縮等離子電弧的作用，也能使等離子電弧在電弧通道內(nèi)處于動態(tài)均布狀態(tài)，保證了層流等離子體束的穩(wěn)定性。

實施例5

作為本實用新型又一較佳實施例，本實施例公開了：

一種層流等離子發(fā)生器電弧通道結(jié)構(gòu)，所述電弧通道包括至少兩段中間段1，相鄰中間段1之間通過絕緣件2連接；所述中間段1側(cè)壁內(nèi)設(shè)置有冷卻水管3，所述冷卻水管3沿電弧通道軸向螺旋設(shè)置；所述絕緣件2內(nèi)設(shè)置有連通冷卻水管3的通孔4，所述冷卻水管3從通孔4內(nèi)穿過，伸入到相鄰的中間段1側(cè)壁內(nèi)；所述電弧通道外壁上設(shè)置有彈簧5，所述彈簧5套在電弧通道外壁上；所述電弧通道的一端固定在陽極外殼6上，且電弧通道與陽極外殼6之間設(shè)置有絕緣墊7。絕緣墊7保證電弧通道不與陽極外殼6直接接觸，防止電流的流失，同時彈簧5通電后，產(chǎn)生磁場，起到壓縮等離子電弧的作用，也能使等離子電弧在電弧通道內(nèi)處于動態(tài)均布狀態(tài)，保證了層流等離子體束的穩(wěn)定性。