管式陰極電弧等離子體炬的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于一種熱等離子體裝置，具體涉及一種管式陰極電弧等離子體炬。它包括陰極、陰極水冷套、旋流環(huán)、陽極和陽極水冷套，陰極位于陰極水冷套內(nèi)部，陽極位于陽極水冷套內(nèi)部，陰極水冷套、旋流環(huán)和陽極水冷套三者自上而下依次排列，在陰極水冷套外設有陰極磁場線圈，在陽極水冷套外設有陽極磁場線圈，陰極為中空紫銅管道，頂端封閉，下端開口；陰極水冷套為下底面開放的中空圓柱體，其上底面左側(cè)設有陰極冷卻水入口，右側(cè)設有陰極冷卻水出口。其優(yōu)點是，管式陰極電弧等離子體炬各電極分別水冷，互不干擾，便于單獨檢漏、拆裝；陰極采用管式結(jié)構，增加了陰極燒蝕的面積；電極外設有磁場線圈，加速弧斑旋轉(zhuǎn)，提高電極壽命。
【專利說明】管式陰極電弧等離子體炬
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于一種熱等離子體裝置，具體涉及一種管式陰極結(jié)構的電弧等離子體炬。
【背景技術】
[0002]熱等離子體具有高溫、高焓、高能量密度以及氣氛可控等特點，已經(jīng)廣泛應用于切害I]、焊接、噴涂、材料制備、廢物處理等領域。等離子體炬作為熱等離子體的產(chǎn)生裝置，在工業(yè)應用中要求等離子體炬具有高穩(wěn)定性、高效率和長壽命等特性。
[0003]通常情況下，電弧等離子體炬包括陰極和至少一個陽極，電弧在陰極和陽極之間產(chǎn)生，并由工作氣體將電弧熱能帶出，形成等離子體射流。
[0004]不同的應用領域?qū)Φ入x子體射流的要求不同。如等離子體切割要求射流速度快，強度高；等離子體廢物處理要求射流截面積大，活性強。射流的不同需求就對等離子體炬的結(jié)構設計提出了不同的要求。
[0005]現(xiàn)有的電弧等離子體炬一般采用水冷實心陰極，陰極弧斑集中，陰極壽命較短；且陰極材料多為高熔點金屬，需要惰性氣體保護，不利于大規(guī)模的工業(yè)應用。采用管式陰極，陰極弧斑在氣流、磁場驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)，提高陰極壽命，可直接使用空氣、氧氣等活性氣體作為工作氣體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種管式陰極電弧等離子體炬它的陰極采用管式結(jié)構，提高陰極使用壽命。各電極分別水冷、互不干擾，利用氣流和磁場驅(qū)動，加速弧斑旋轉(zhuǎn)。
[0007]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，管式陰極電弧等離子體炬，它包括陰極、陰極水冷套、旋流環(huán)、陽極和陽極水冷套，陰極位于陰極水冷套內(nèi)部，陽極位于陽極水冷套內(nèi)部，陰極水冷套、旋流環(huán)和陽極水冷套三者自上而下依次排列，在陰極水冷套外設有陰極磁場線圈，在陽極水冷套外設有陽極磁場線圈，陰極為中空紫銅管道，頂端封閉，下端開口 ；陰極水冷套為下底面開放的中空圓柱體，其上底面左側(cè)設有陰極冷卻水入口，右側(cè)設有陰極冷卻水出口。
[0008]陰極安裝在陰極水冷套中，與陰極水冷套之間間隙為冷卻水通道。
[0009]陽極為中空紫銅管道，兩端開口，陽極水冷套為與所述陽極等高的、上下底面均開放的中空圓柱體，其外側(cè)面左邊設有陽極冷卻水入口，右邊設有陽極冷卻水出口。
[0010]陽極安裝在陽極水冷套內(nèi)部，陽極和陽極水冷套之間的空隙部分形成陽極冷卻水通道。
[0011]陰極水冷套和陽極水冷套之間通過絕緣體絕緣；陰極水冷套與絕緣體之間為螺紋連接，再通過旋流環(huán)和連接法蘭與陽極水冷套組裝為一體。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點是，(I)管式陰極電弧等離子體炬各電極分別水冷，互不干擾，便于單獨檢漏、拆裝；(2)陰極采用管式結(jié)構，增加了陰極燒蝕的面積；(3)電極外設有磁場線圈，加速弧斑旋轉(zhuǎn)，提高電極壽命?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型所提供的管式陰極電弧等離子體炬示意圖。
[0014]圖中，I陰極，2陰極水冷套，3陰極冷卻水出口，4陰極磁場線圈，5絕緣體，6工作氣體入口，7旋流環(huán)，8陽極冷卻水出口，9陽極磁場線圈，10陽極，11陽極水冷套，12陽極冷卻水入口，13連接法蘭，14氣流室，15陰極冷卻水入口。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細介紹:
[0016]如圖1所示，管式陰極電弧等離子體炬包括陰極1、陰極水冷套2、旋流環(huán)7、陽極10和陽極水冷套11。
[0017]其中，陰極I位于陰極水冷套2內(nèi)部，陽極10位于陽極水冷套11內(nèi)部。陰極水冷套2、旋流環(huán)7和陽極水冷套11三者自上而下依次排列。在陰極水冷套2外設有陰極磁場線圈4，在陽極水冷套11外設有陽極磁場線圈9。陰極I為中空紫銅管道，頂端封閉，下端開口 ；陰極水冷套2為下底面開放的中空圓柱體，其上底面左側(cè)設有陰極冷卻水入口 15，右側(cè)設有陰極冷卻水出口 3，內(nèi)部尺寸大于陰極尺寸；陰極安裝在陰極水冷套中，與水冷套之間間隙為冷卻水通道。
[0018]陽極10為中空紫銅管道，兩端開口。陽極水冷套11為與所述陽極10等高的、上下底面均開放的中空圓柱體，其外側(cè)面左邊設有陽極冷卻水入口 12，右邊設有陽極冷卻水出口 8 ;陽極安裝在陽極水冷套內(nèi)部，陽極和陽極水冷套之間的空隙部分形成陽極冷卻水通道。
[0019]陰極水冷套2和陽極水冷套11之間通過絕緣體5絕緣；陰極水冷套2與絕緣體5之間為螺紋連接，再通過旋流環(huán)7和連接法蘭13與陽極水冷套2組裝為一體。
[0020]磁場線圈包括陰極磁場線圈4和陽極磁場線圈9，由紫銅管繞制，銅管外壁浸環(huán)氧樹脂絕緣，管內(nèi)通冷卻水，分別利用陰極I和陽極10的電流產(chǎn)生磁場。
[0021]設備工作時，在陰極I與陽極10之間通過工作氣體入口 6充入氮氣、氬氣等氣體，啟動等離子體炬，將陰極I與陽極10之間的氣體擊穿，等離子體電弧就在陰極I與陽極10之間建立起來，并從陽極10出口噴出。調(diào)整工作氣體流量以及電弧電流，可以得到不同功率下穩(wěn)定的等離子體射流。
[0022]作為優(yōu)選尺寸，所述陰極高度為160mm,半徑為IOmm ;所述陽極高度為104mm,半徑為 8mm η
[0023]陰極I的紫銅管外表面及陽極10的外表面均設有螺旋導流槽，其能夠使冷卻水沿螺旋導流槽流動，增大了導熱面積。
[0024]一種管式陰極電弧等離子體炬，包括陰極、陽極、水冷套和磁場線圈等，所述等離子體炬還包括陰極與陽極之間的氣流室和形成切向氣流的旋流環(huán)。所述水冷套包括陰極水冷套和陽極水冷套，其中，陰極位于陰極水冷套內(nèi)部，陽極位于陽極水冷套內(nèi)部，陰極水冷套、旋流環(huán)和陽極水冷套三者自上而下依次排列；所述陰極為中空的管道，一端封閉；所述陽極為兩端開口的中空管道；陰極水冷套和陽極水冷套外均設有磁場線圈，加速弧斑旋轉(zhuǎn)，提聞電極壽命。[0025]作為優(yōu)選方案:
[0026]所述陰極為紫銅管道，頂端封閉，下端開口 ；陰極水冷套為下底面開放的中空圓柱體，其上底面左側(cè)設有陰極冷卻水入口，右側(cè)設有陰極冷卻水出口，內(nèi)部尺寸大于陰極尺寸；陰極安裝在陰極水冷套中。在陰極水冷套和陽極水冷套外設有磁場線圈。
[0027]所述陽極水冷套為與所述陽極等高的、上下底面均開放的中空圓柱體，其外側(cè)面左邊設有陽極冷卻水入口，右邊設有陽極冷卻水出口 ；陽極安裝在陽極水冷套內(nèi)部，陽極和陽極水冷套之間的空隙部分形成陽極冷卻水通道。
[0028]所述陰極水冷套和陽極水冷套之間通過絕緣體絕緣；所述陰極水冷套與絕緣體之間為螺紋連接，再通過旋流環(huán)與陽極水冷套組裝為一體。
[0029]所述旋流環(huán)安裝在陽極水冷套與絕緣體之間，圓周上設置有進氣孔，進氣孔方向與徑向成一定角度；工作氣體由進氣孔進入氣流室。
[0030]所述陰極高度為160mm,半徑為IOmm ;所述陽極高度為104mm,半徑為8mm。
[0031]所述陰極與陽極均為紫銅件；絕緣體為聚四氟乙烯；水冷套為不銹鋼。
【權利要求】
1.管式陰極電弧等離子體炬，其特征在于:它包括陰極(I)、陰極水冷套(2)、旋流環(huán)(7)、陽極(10)和陽極水冷套(11)，陰極(I)位于陰極水冷套(2)內(nèi)部，陽極(10)位于陽極水冷套(11)內(nèi)部，陰極水冷套(2 )、旋流環(huán)(7 )和陽極水冷套(11)三者自上而下依次排列，在陰極水冷套(2 )外設有陰極磁場線圈(4 )，在陽極水冷套(11)外設有陽極磁場線圈(9 )，陰極(I)為中空紫銅管道，頂端封閉，下端開口 ；陰極水冷套(2)為下底面開放的中空圓柱體，其上底面左側(cè)設有陰極冷卻水入口(15)，右側(cè)設有陰極冷卻水出口(3)。
2.如權利要求1所述的管式陰極電弧等離子體炬，其特征在于:陰極(I)安裝在陰極水冷套(2)中，與陰極水冷套(2)之間間隙為冷卻水通道。
3.如權利要求1所述的管式陰極電弧等離子體炬，其特征在于:陽極(10)為中空紫銅管道，兩端開口，陽極水冷套(11)為與所述陽極(10)等高的、上下底面均開放的中空圓柱體，其外側(cè)面左邊設有陽極冷卻水入口(12)，右邊設有陽極冷卻水出口(8)。
4.如權利要求1所述的管式陰極電弧等離子體炬，其特征在于:陽極(10)安裝在陽極水冷套(11)內(nèi)部，陽極(10 )和陽極水冷套(11)之間的空隙部分形成陽極冷卻水通道。
5.如權利要求1所述的管式陰極電弧等離子體炬，其特征在于:陰極水冷套(2)和陽極水冷套(11)之間通過絕緣體(5 )絕緣；陰極水冷套(2 )與絕緣體(5 )之間為螺紋連接,再通過旋流環(huán)(7 )和連接法蘭(13 )與陽極水冷套(2 )組裝為一體。
【文檔編號】H05H1/28GK203504871SQ201320620437
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權日:2013年10月9日
【發(fā)明者】程昌明, 朱海龍, 陳倫江 申請人:核工業(yè)西南物理研究院