CN104302086A - 具有气压缩效应的等离子发生器进气结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有气压缩效应的等离子体枪进气结构，该结构上均匀布置的进气通道具有沿等离子发生器阴极轴线方向的倾斜分量，它使得等离子体枪的保护气流在枪内具有沿轴向，切向和径向三个方向的速度分量。本发明提供的具有气压缩效应的等离子体枪进气结构的切向气体速度分量可以吹动等离子弧的弧根，使弧根着落点在阳极旋转，同时利用具有刚性的气体对等离子弧进行气体压缩，提高弧柱能量密度。有效的保护了等离子发生器的阳极，减少了阳极的烧蚀，提高阳极的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于热等离子体技术领域，具体涉及一种具有气压缩效应的等离子发生器进气结构。
背景技术
由于等离子弧具有温度高、能量集中、稳定性好、调节性好等特点，等离子喷涂能够熔化包括高熔点钨、钨合金在内的各种金属、金属氧化物以及耐高温的陶瓷材料，制备出各种高硬度、耐磨损、耐高温、耐氧化、耐腐蚀等具有良好物理和化学性能的涂层，在航空、航天、原子能等工业领域有着广阔的应用前景。
随着社会的进步，工业生产对热源的要求越来越高。压缩等离子弧相比一般自由等离子弧具有更高的温度和更加集中的能量，压缩作用对等离子射流的形态和能量具有直接关系。现有的等离子电弧是在等离子发生器中经过“机械压缩效应”、“热收缩效应”、“磁收缩效应”三重压缩效应最终形成具有高能量的压缩电弧。
传统的等离子体枪的保护气进气方式只有轴向进气方式和切向进气方式。轴向进气方式中的工作气流速度大但是会使气流难以均匀分布，影响等离子弧的稳定性。切向进气方式中的工作气有利于电弧压缩和电弧稳定，但是容易产生涡旋流动，将发生器阳极喷口的气体卷吸进入等离子射流中，降低等离子体射流的温度，且噪声大。
发明内容
为了解决现有等离子发生器进气方式的不足，本发明公开了一种具有气压缩效应的等离子发生器进气结构，该进气结构结合传统的轴向进气方式和切向进气方式，同时添加了特有的径向进气方式，并通过均匀布置的进气通道来实现等离子工作气流在等离子发生器内同时具有轴向，切向和径向三个方向的速度分量。
本发明所采用的技术方案如下：
所述等离子发生器进气结构上加工有进气通道，以进气结构中心轴线为z轴，进气结构端面为xoy平面，截面为xoz平面，建立笛卡尔坐标系，所述进气通道与xoz平面夹角α在0°-45°范围内，所述进气通道在xoz平面内的投影与x轴夹角β在60°-90°范围内。
上述方案中，所述进气通道数目大于2个，均匀分布在以Z轴为中心线的进气结构上；其中进气孔道数目越多，保护气体在等离子发生器中的气流均匀性越好，但是气流速度刚性会受到影响，对等离子弧的压缩作用会有所降低。
上述方案中，所述进气孔道采用三维钻孔加工，实现方式简单可靠并且效果良好。
本发明所述等离子发生器进气结构的优点为：
（1）可以利用高速气流具有的气流刚性对等离子弧进行气体压缩，在传统“机械压缩效应”、“热收缩效应”、“磁收缩效应”三重压缩效应后进一步提高弧柱能量密度；
（2）切向气体速度分量可以吹动弧根，使弧根着落点在阳极内旋转，有效的保护了等离子发生器的阳极，大幅度减少了阳极的烧蚀，提高阳极的使用寿命；
（3）径向气流可以改善等离子发生器的气流流动状况，有利于提高发生器阳极寿命和等离子射流稳定性，进一步促进等离子技术的发展和其在工业方面的应用。
附图说明
图1为具有气压缩效应的等离子发生器进气结构三维示意图。
图2为等离子发生器进气结构的气流方向说明图。
图3为具有气压缩效应的等离子发生器进气结构进孔道角度说明图。
图4为具有气压缩效应的等离子发生器进气结构三维剖面图。
图5等离子发生器工作示意图。
其中：1—阳极，2—阳极弧根着落点，3—原等离子电弧，4—气压缩后等离子电弧，5—阴极，6—进气结构，7—气体通道，8—阴极座。
具体实施方式
为更好的解释和说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1，本发明所述的等离子发生器进气结构的工作气流具有轴向、切向和径向三个方向的速度；如图2，以进气结构中心轴线为z轴，进气结构端面为xoy平面，截面为xoz平面，建立笛卡尔坐标系，所述进气通道与xoz平面夹角α在0°-45°范围内，所述进气通道在xoz平面内的投影与x轴夹角β在60°-90°范围内。
如图3、图4，直观感受到采用钻孔方式加工后的进气结构的内部构造和外观。
结合附图5对本发明的具体实现方式进行详细说明。
等离子发生器正常工作时，阴极（5）与阳极（1）之间产生等离子电弧，工作气体在进气结构（6）的气体通道（7）的引导作用下，从气体通道流出，形成具有刚性和径向速度分量的工作气流，对原等离子电弧进行压缩，使原等离子电弧（3）收缩成为更细的电弧（4），提高了等离子电弧的能量密度。同时切向气体速度分量可以吹动弧根，使弧根着落点在阳极内部旋转，有效的保护了等离子发生器的阳极，大幅度减少了阳极的烧蚀，提高阳极的使用寿命。本发明公开的一种等离子体进气结构极压缩等离子电弧并稳定等离子体电弧。
以上所述仅为本发明实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.具有气压缩效应的等离子发生器进气结构，其特征在于：所述等离子发生器进气结构（6）上加工有进气通道，进气通道在以进气结构（6）中心轴线为z轴，进气结构端面为xoy平面，截面为xoz平面的笛卡尔坐标系中，与xoz平面夹角α在0°-45°范围内，在xoz平面内的投影与x轴夹角β在60°-90°范围内。
2.根据权利要求1所述的具有气压缩效应的等离子发生器进气结构，其特征在于：所述进气通道数目大于2个，以Z轴为中心线均匀分布在进气结构（6）上。
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