CN104378901A - 一种双级电弧等离子体喷枪 - Google Patents
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Abstract
一种双级电弧等离子体喷枪，涉及等离子体设备，由后座、第一阴极、第一绝缘枪架、第一阳极、第二阴极、第一管套、第二绝缘枪架、第二阳极和第二管套组成，第一阴极安装在后座回转体中心前端的安装螺口中，第二阴极连接在第一阳极的前端，第一阳极和第二阴极以嵌入方式安装在第一管套中，第二阳极以嵌入方式安装在第二管套中，后座携第一阴极安装在第一绝缘枪架的后安装槽中，第一管套携第一阳极和第二阴极安装在第一绝缘枪架的前安装槽和第二绝缘枪架的后连接槽口中，第二管套携第二阳极安装在第二绝缘枪架（6）的前连接槽口中。本发明在等离子体喷枪内产生双级高温等离子体电弧，使等离子体喷枪达到更高的处理温度，提高等离子体喷枪的加热效率及分解能力。
Description
技术领域
本发明涉及等离子体设备，特别是涉及到一种等离子体喷枪。
背景技术
当前，等离子技术已得到广泛的应用，工业上应用于等离子点火、等离子喷涂、金属冶炼、等离子加热制造纳米材料、切割、垃圾焚烧废物处理等。等离子体的处理方式和一般的方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，伴随着放电现象将会生成了激发原子、激发分子、离解原子、游离原子团、原子或分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，温度可达几万度以上。
等离子热解水制氢技术是最近几年提出来的水制氢候选技术之一，因为水是一种相当稳定的物质，在常压条件下，温度在2000K时水分子几乎不分解，2500K时有25%的水发生分解，3400～3500K时氢气和氧气的摩尔分数达到最大，分别为18%和6%，当温度达到4200K以上时，水分子将全部分解为氢气、氢、氧气、氧和氢氧原子团，一般的加热方式难以达到这么高的温度，而使用等离子体喷枪则能做到；应用等离子体喷枪处理危险有害的废弃物和生活垃圾，使气化炉不需输入空气或氧气，使生活垃圾转化的合成气品质好，达到化工原料的要求，合成气再通过后级设备生产甲醇或二甲醚产品，实现资源化和无污染处理生活垃圾；在煤气化生产线上如利用等离子体喷枪把水蒸汽加热分解后再喷入气化炉内，与煤炭进行化学反应，所发生的反应是放热反应，使气化炉不需输入空气或氧气助燃，生产的合成气中氢气的分数比例高，废气的含量低，实现节能减排。
现有的等离子体喷枪多为单级电弧方式，存在分解不完全及加热效率不高的缺点。
发明内容
本发明的目的是要克服现有等离子体喷枪存在分解不完全及加热效率不高的缺点，提供一种双级电弧等离子体喷枪，使等离子体喷枪达到更高的处理温度，提高等离子体喷枪的加热效率及分解能力，以满足热解水制氢、固体废物处置及有害气体处理领域的应用要求。
本发明的一种双级电弧等离子体喷枪，其特征是等离子体喷枪由后座（1）、第一阴极（3）、第一绝缘枪架（2）、第一阳极（4）、第二阴极（7）、第一管套（5）、第二绝缘枪架（6）、第二阳极（9）和第二管套（8）组成，其中，后座（1）为回转体结构，在后座（1）中有冷却水回路，在后座（1）回转体中心的前端有安装螺口（1-1）；第一阴极（3）由实体头部和空心圆杆构成，第一阴极（3）的空心圆杆内空间构成冷却腔（Ⅺ）；第一绝缘枪架（2）为回转体结构，第一绝缘枪架（2）的前端有前安装槽（2-4），第一绝缘枪架（2）的后端有后安装槽（2-1），在前安装槽（2-4）与后安装槽（2-1）之间有贯通的圆形孔道；第一阳极（4）的后端为由后向前收窄的喇叭口结构，第一阳极（4）的前部为由后向前扩张的圆锥管结构，在喇叭口与圆锥管之间有贯通的孔道；第二阴极（7）为空心的回转体结构，第二阴极（7）连接在第一阳极（4）的前端，第一阳极（4）和第二阴极（7）以嵌入方式安装在第一管套（5）中，第一管套（5）的壁体与第一阳极（4）和第二阴极（7）之间的空间构成第一冷却水套（Ⅹ）；第二绝缘枪架（6）为回转体结构，第二绝缘枪架（6）的前端有前连接槽口（6-3），第二绝缘枪架（6）的后端有后连接槽口（6-1），前连接槽口（6-3）与后连接槽口（6-1）之间有贯通的变径圆孔；第二阳极（9）由前喇叭形结构和后喇叭形结构构成，前喇叭形结构由后向前扩张，后喇叭形结构由后向前收窄，前喇叭形结构与后喇叭形结构连为一体，在前喇叭形结构与后喇叭形结构之间有贯通的圆形孔道，第二阳极（9）以嵌入方式安装在第二管套（8）中，第二阳极（9）与第二管套（8）壁体之间的空间构成第二冷却水套（Ⅶ），第二冷却水套（Ⅶ）有冷却水进口（8-4）接入和冷却水出口（8-1）接出；第一阴极（3）安装在后座（1）回转体中心前端的安装螺口（1-1）中，后座（1）携第一阴极（3）安装在第一绝缘枪架（2）的后安装槽（2-1）中，第一管套（5）携第一阳极（4）和第二阴极（7）安装在第一绝缘枪架（2）的前安装槽（2-4）和第二绝缘枪架（6）的后连接槽口（6-1）中，第二管套（8）携第二阳极（9）安装在第二绝缘枪架（6）的前连接槽口（6-3）中；第一阴极（3）的头部伸入到第一阳极（4）后端的喇叭口空间中，第一阳极（4）后端的喇叭口空间构成第一放电区（Ⅰ），第一阳极（4）的喇叭口与圆锥管之间的贯通孔道构成第一压缩孔道（Ⅱ），第一阳极（4）前部的圆锥管内空间构成第一喷射腔（Ⅲ），第二阳极（9）的后喇叭形结构的内空间构成第二放电区（Ⅳ），第二阳极（9）中的贯通圆形孔道构成第二压缩孔道（Ⅴ），第二阳极（9）的前喇叭形结构的内空间构成第二喷射腔（Ⅵ），第一放电区（Ⅰ）、第一压缩孔道（Ⅱ）、第一喷射腔（Ⅲ）、第二放电区（Ⅳ）、第二压缩孔道（Ⅴ）和第二喷射腔（Ⅵ）之间依次连通。
本发明中，在第一阴极（3）的实体头部后端有冷却桩（3-2），冷却桩（3-2）伸入到冷却腔（Ⅺ）中；在第一阴极（3）的空心圆杆后端有螺纹接头（3-3），第一阴极（3）后端的螺纹接头（3-3）以旋合方式安装在后座（1）的安装螺口（1-1）中；在后座（1）的冷却水回路中有导流管（1-2），导流管（1-2）伸入到第一阴极（3）的冷却腔（Ⅺ）中，导流管（1-2）的管内空间构成冷却供水通道（ⅩⅣ），导流管（1-2）的管外空间构成冷却回水通道（ⅩⅢ），冷却供水通道（ⅩⅣ）有冷却水输入接口（1-3）接入，冷却回水通道（ⅩⅢ）有冷却水输出接口（1-4）接出；在第一绝缘枪架（2）内有第一气室（Ⅻ），在第一绝缘枪架（2）的壁体上有第一工作气进口（2-2），第一工作气进口（2-2）连通到第一气室（Ⅻ）；在第一绝缘枪架（2）的贯通圆形孔道壁体上有第一螺旋导流肋（2-3），第一螺旋导流肋（2-3）的螺距空间构成第一螺旋通道，第一气室（Ⅻ）通过第一螺旋通道连通到第一放电区（Ⅰ）；在第一管套（5）内的第一冷却水套（Ⅹ）中有导流套管（5-3），导流套管（5-3）前部外壁与第一管套（5）前部内壁之间的空间构成环形回水室（Ⅸ），第一冷却水套（Ⅹ）有冷却剂进口（5-4）接入，环形回水室（Ⅸ）有冷却剂出口（5-1）接出；在第二绝缘枪架（6）内有第二气室（Ⅷ），在第二绝缘枪架（6）的壁体上有第二工作气进口（6-2），第二工作气进口（6-2）连通到第二气室（Ⅷ）；在第二绝缘枪架（6）内的第二气室（Ⅷ）前端壁体内侧有第二螺旋导流肋（6-4），第二螺旋导流肋（6-4）的螺距空间构成第二螺旋通道，第二气室（Ⅷ）通过第二螺旋通道连通到第二放电区（Ⅳ）。
上述的发明应用时，第一路冷却水通过冷却水输入接口（1-3）进入到后座（1）内的冷却供水通道（ⅩⅣ）中，经导流管（1-2）前端的出水口对第一阴极（3）的冷却桩（3-2）和第一阴极（3）的壁体内侧进行冲刷冷却，冷却水吸收了阴极头的热量后，再经冷却腔（Ⅺ）进入到冷却回水通道（ⅩⅢ），然后由冷却水输出接口（1-4）返回到冷却系统的回路中；第二路冷却水通过冷却剂进口（5-4）进入到第一冷却水套（Ⅹ）中，吸收第一阳极（4）的热量后，进入到环形回水室（Ⅸ）中，再由冷却剂出口（5-1）返回到冷却系统的回路中；第三路冷却水通过冷却水进口（8-4）进入到第二冷却水套（Ⅶ）中，吸收第二阳极（9）的热量后，再由冷却水出口（8-1）返回到冷却系统的回路中；一路工作气或被加热的气体由第一工作气进口（2-2）进入到第一气室（Ⅻ）中，然后通过第一螺旋通道以螺旋方式进入到第一放电区（Ⅰ），再通过第一压缩孔道（Ⅱ）进入到第一喷射腔（Ⅲ），然后通过第二阴极（7）的环内空间进入到第二放电区（Ⅳ），再通过第二压缩孔道（Ⅴ）进入到第二喷射腔（Ⅵ）；另一路工作气或被加热的气体由第二工作气进口（6-2）进入到第二气室（Ⅷ）中，然后通过第二螺旋通道以螺旋方式进入到第二放电区（Ⅳ），再与从第二阴极（7）的环内空间中喷出的气体混合，通过第二压缩孔道（Ⅴ）进入到第二喷射腔（Ⅵ），然后从喷枪中喷出；后座（1）作为第一阴极（3）的电气连接件，第二管套（8）作为第二阳极（9）的电气连接件，在第一阴极（3）与第二阳极（9）之间施加电能，第一阴极（3）的头端便发射电子，第一阴极（3）头端发射的电子受到工作气流约束，经第一压缩孔道（Ⅱ）进入第一喷射腔（Ⅲ），被第一阳极（4）前部的圆锥管壁体吸收，使得第一阴极（3）的头端形成圆弧放电面（3-1）、第一阳极（4）前部的圆锥管内壁上形成第一圆锥放电面（4-1），在圆弧放电面（3-1）与第一圆锥放电面（4-1）之间产生第一级高温等离子体电弧；第二阴极（7）的环内壁同时发射电子，第二阴极（7）发射的电子受到工作气流约束，经第二压缩孔道（Ⅴ）进入到第二喷射腔（Ⅵ），被第二阳极（9）的前喇叭形结构壁体吸收，使得在第二阴极（7）的环内壁形成圆环放电面（7-1）、在第二阳极（9）的前喇叭形结构内壁上形成第二圆锥放电面（9-2），在圆环放电面（7-1）与第二圆锥放电面（9-2）之间产生第二级高温等离子体电弧。上述过程中，当采用水蒸汽作为工作气或被加热的气体进入到第一放电区（Ⅰ）时，水蒸汽在强电场的作用下被电离成为活性化学物，活性化学物与第一级高温等离子体电弧混合，通过第一压缩孔道（Ⅱ）进入第一喷射腔（Ⅲ），在高温环境中被分解为氢气和氧气，然后又在第二放电区（Ⅳ）和第二压缩孔道（Ⅴ）中与第二级高温等离子体电弧混合，得到进一步的电离和升温，使水蒸汽的分解率达到更大。水蒸汽的分解物与等离子体电弧从第二阳极（9）的前喇叭形结构的出口喷出，形成等离子体火炬。
本发明在等离子体喷枪内产生双级高温等离子体电弧，使等离子体电弧的能量更大，喷枪的加热效率得到更大的提高，从而使水分子处在更高的温度中，水分子的分解率更高。当本发明用于处理有害废气时，能使有害气体得到更完全的分解。
上述的发明中，把工作气或被加热的气体分别以螺旋方式进入到第一放电区（Ⅰ）、第二放电区（Ⅳ），以形成对第一阴极（3）和第二阴极（7）的保护气流，气流中心不会产生真空或负压，使保护气流能全面覆盖第一阴极（3）和第二阴极（7）的头端，实现对第一阴极（3）和第二阴极（7）进行有效的气体保护，结合冷却保护措施，使第一阴极（3）和第二阴极（7）不易被烧蚀。本发明克服了现有的等离子体喷枪中保护气体以切线方式进入等离子体喷枪中，所产生旋转气流具有离心力，在气流中心会产生真空或负压，使保护气流不能覆盖阴极头端的缺点。
本发明的有益效果是：在等离子体喷枪内产生双级高温等离子体电弧，使等离子体喷枪达到更高的处理温度，提高等离子体喷枪的加热效率及分解能力，以满足热解水制氢、固体废物处置及有害气体处理领域的应用要求。
附图说明
图1是本发明的一种双级电弧等离子体喷枪的结构图。
图2是图1的A-A剖面图。
图3是图1的B-B剖面图。
图中：1.后座，1-1.安装螺口，1-2.导流管，1-3.冷却水输入接口，1-4.冷却水输出接口，2.第一绝缘枪架，2-1.第一绝缘枪架的后安装槽，2-2.第一工作气进口，2-3.第一螺旋导流肋，2-4.第一绝缘枪架的前安装槽，3.第一阴极，3-1.圆弧放电面，3-2.冷却桩，3-3.螺纹接头，4.第一阳极，4-1.第一圆锥放电面，5.第一管套，5-1.冷却剂出口，5-2.安装螺槽，5-3.导流套管，5-4.冷却剂进口，6.第二绝缘枪架，6-1.第二绝缘枪架的后连接槽口，6-2.第二工作气进口，6-3.第二绝缘枪架的前连接槽口，6-4.第二螺旋导流肋，7.第二阴极，7-1.圆环放电面，7-2.连接螺纹，8.第二管套，8-1.冷却水出口，8-2.连接螺口，8-3.锁紧螺纹，8-4.冷却水进口，9.第二阳极，9-1.第二阳极的前榫头，9-2.第二圆锥放电面，10.锁紧螺母，11.密封圈，12.密封环，13.密封垫，14.密封填料，15.密封填层；Ⅰ.第一放电区，Ⅱ.第一压缩孔道，Ⅲ.第一喷射腔，Ⅳ.第二放电区，Ⅴ.第二压缩孔道，Ⅵ.第二喷射腔，Ⅶ.第二冷却水套，Ⅷ.第二气室，Ⅸ.环形回水室，Ⅹ.第一冷却水套，Ⅺ.冷却腔，Ⅻ.第一气室，ⅩⅢ.冷却回水通道，ⅩⅣ.冷却供水通道。
具体实施方式
实施例1 图1所示的实施方式中，双级电弧等离子体喷枪由后座（1）、第一阴极（3）、第一绝缘枪架（2）、第一阳极（4）、第二阴极（7）、第一管套（5）、第二绝缘枪架（6）、第二阳极（9）和第二管套（8）组成，其中，后座（1）为回转体结构，在后座（1）中有冷却水回路，在后座（1）回转体中心的前端有安装螺口（1-1），在后座（1）的冷却水回路中有导流管（1-2），导流管（1-2）伸入到第一阴极（3）的冷却腔（Ⅺ）中，导流管（1-2）的管内空间构成冷却供水通道（ⅩⅣ），导流管（1-2）的管外空间构成冷却回水通道（ⅩⅢ），冷却供水通道（ⅩⅣ）有冷却水输入接口（1-3）接入，冷却回水通道（ⅩⅢ）有冷却水输出接口（1-4）接出；第一阴极（3）由实体头部和空心圆杆构成，第一阴极（3）的空心圆杆内空间构成冷却腔（Ⅺ），在第一阴极（3）的实体头部后端有冷却桩（3-2），冷却桩（3-2）伸入到冷却腔（Ⅺ）中，在第一阴极（3）的空心圆杆后端有螺纹接头（3-3），第一阴极（3）的头端为圆弧形结构；第一绝缘枪架（2）为回转体结构，第一绝缘枪架（2）的前端有前安装槽（2-4），第一绝缘枪架（2）的后端有后安装槽（2-1），在前安装槽（2-4）与后安装槽（2-1）之间有贯通的圆形孔道，在第一绝缘枪架（2）内有第一气室（Ⅻ），在第一绝缘枪架（2）的壁体上有第一工作气进口（2-2），第一工作气进口（2-2）连通到第一气室（Ⅻ）；在第一绝缘枪架（2）的贯通圆形孔道壁体上有第一螺旋导流肋（2-3），第一螺旋导流肋（2-3）的螺距空间构成第一螺旋通道，第一气室（Ⅻ）通过第一螺旋通道连通到第一放电区（Ⅰ）；第一阳极（4）的后端为由后向前收窄的喇叭口结构，第一阳极（4）的前部为由后向前扩张的圆锥管结构，在喇叭口与圆锥管之间有贯通的孔道；第二阴极（7）为空心的回转体结构，第二阴极（7）连接在第一阳极（4）的前端，第一阳极（4）和第二阴极（7）以嵌入方式安装在第一管套（5）中，第一管套（5）的壁体与第一阳极（4）和第二阴极（7）之间的空间构成第一冷却水套（Ⅹ），在第一冷却水套（Ⅹ）中有导流套管（5-3），导流套管（5-3）前部外壁与第一管套（5）前部内壁之间的空间构成环形回水室（Ⅸ），第一冷却水套（Ⅹ）有冷却剂进口（5-4）接入，环形回水室（Ⅸ）有冷却剂出口（5-1）接出；第二绝缘枪架（6）为回转体结构，第二绝缘枪架（6）的前端有前连接槽口（6-3），第二绝缘枪架（6）的后端有后连接槽口（6-1），前连接槽口（6-3）与后连接槽口（6-1）之间有贯通的变径圆孔，在第二绝缘枪架（6）内有第二气室（Ⅷ），在第二绝缘枪架（6）的壁体上有第二工作气进口（6-2），第二工作气进口（6-2）连通到第二气室（Ⅷ）；在第二绝缘枪架（6）内的第二气室（Ⅷ）前端壁体内侧有第二螺旋导流肋（6-4），第二螺旋导流肋（6-4）的螺距空间构成第二螺旋通道，第二气室（Ⅷ）通过第二螺旋通道连通到第二放电区（Ⅳ）；第二阳极（9）由前喇叭形结构和后喇叭形结构构成，前喇叭形结构由后向前扩张，后喇叭形结构由后向前收窄，前喇叭形结构与后喇叭形结构连为一体，在前喇叭形结构与后喇叭形结构之间有贯通的圆形孔道，第二阳极（9）以嵌入方式安装在第二管套（8）中，第二阳极（9）与第二管套（8）壁体之间的空间构成第二冷却水套（Ⅶ），第二冷却水套（Ⅶ）有冷却水进口（8-4）接入和冷却水出口（8-1）接出；第一阴极（3）安装在后座（1）上，第一阴极（3）后端的螺纹接头（3-3）以旋合方式安装在后座（1）的安装螺口（1-1）中，后座（1）携第一阴极（3）安装在第一绝缘枪架（2）的后安装槽（2-1）中，第一管套（5）携第一阳极（4）和第二阴极（7）安装在第一绝缘枪架（2）的前安装槽（2-4）和第二绝缘枪架（6）的后连接槽口（6-1）中，第二管套（8）携第二阳极（9）安装在第二绝缘枪架（6）的前连接槽口（6-3）中；第一阴极（3）的头部伸入到第一阳极（4）后端的喇叭口空间中，第一阳极（4）后端的喇叭口空间构成第一放电区（Ⅰ），第一阳极（4）的喇叭口与圆锥管之间的贯通孔道构成第一压缩孔道（Ⅱ），第一阳极（4）前部的圆锥管内空间构成第一喷射腔（Ⅲ），第二阳极（9）的后喇叭形结构的内空间构成第二放电区（Ⅳ），第二阳极（9）中的贯通圆形孔道构成第二压缩孔道（Ⅴ），第二阳极（9）的前喇叭形结构的内空间构成第二喷射腔（Ⅵ），第一放电区（Ⅰ）、第一压缩孔道（Ⅱ）、第一喷射腔（Ⅲ）、第二放电区（Ⅳ）、第二压缩孔道（Ⅴ）和第二喷射腔（Ⅵ）之间依次连通。本实施例中，第一阴极（3）和第二阴极（7）选用难熔金属材料制作，所述的难熔金属材料包括钨、钽、钼、铌的合金材料，优选钨镧锆合金材料；第一阳极（4）和第二阳极（9）选用紫铜材料或铜镍合金材料或钨铜假合金材料制作；后座（1）、第一管套（5）和第二管套（8）选用不锈钢材料制作；第一绝缘枪架（2）和第二绝缘枪架（6）选用压塑胶木材料或聚四氟乙烯材料制作。
本实施在应用时，第一路冷却水通过冷却水输入接口（1-3）进入到后座（1）内的冷却供水通道（ⅩⅣ）中，经导流管（1-2）前端的出水口对第一阴极（3）的冷却桩（3-2）和第一阴极（3）的壁体内侧进行冲刷冷却，冷却水吸收了阴极头的热量后，再经冷却腔（Ⅺ）进入到冷却回水通道（ⅩⅢ），然后由冷却水输出接口（1-4）返回到冷却系统的回路中；第二路冷却水通过冷却剂进口（5-4）进入到第一冷却水套（Ⅹ）中，吸收第一阳极（4）的热量后，进入到环形回水室（Ⅸ）中，再由冷却剂出口（5-1）返回到冷却系统的回路中；第三路冷却水通过冷却水进口（8-4）进入到第二冷却水套（Ⅶ）中，吸收第二阳极（9）的热量后，再由冷却水出口（8-1）返回到冷却系统的回路中；一路工作气或被加热的气体由第一工作气进口（2-2）进入到第一气室（Ⅻ）中，然后通过第一螺旋通道以螺旋方式进入到第一放电区（Ⅰ），再通过第一压缩孔道（Ⅱ）进入到第一喷射腔（Ⅲ），然后通过第二阴极（7）的环内空间进入到第二放电区（Ⅳ），再通过第二压缩孔道（Ⅴ）进入到第二喷射腔（Ⅵ）；另一路工作气或被加热的气体由第二工作气进口（6-2）进入到第二气室（Ⅷ）中，然后通过第二螺旋通道以螺旋方式进入到第二放电区（Ⅳ），再与从第二阴极（7）的环内空间中喷出的气体混合，通过第二压缩孔道（Ⅴ）进入到第二喷射腔（Ⅵ），然后从喷枪中喷出；后座（1）作为第一阴极（3）的电气连接件，第二管套（8）作为第二阳极（9）的电气连接件，在第一阴极（3）与第二阳极（9）之间施加电能，第一阴极（3）的头端便发射电子，第一阴极（3）头端发射的电子受到工作气流约束，经第一压缩孔道（Ⅱ）进入第一喷射腔（Ⅲ），被第一阳极（4）前部的圆锥管壁体吸收，使得第一阴极（3）的头端形成圆弧放电面（3-1）、第一阳极（4）前部的圆锥管内壁上形成第一圆锥放电面（4-1），在圆弧放电面（3-1）与第一圆锥放电面（4-1）之间产生第一级高温等离子体电弧；第二阴极（7）的环内壁同时发射电子，第二阴极（7）发射的电子受到工作气流约束，经第二压缩孔道（Ⅴ）进入到第二喷射腔（Ⅵ），被第二阳极（9）的前喇叭形结构壁体吸收，使得在第二阴极（7）的环内壁形成圆环放电面（7-1）、在第二阳极（9）的前喇叭形结构内壁上形成第二圆锥放电面（9-2），在圆环放电面（7-1）与第二圆锥放电面（9-2）之间产生第二级高温等离子体电弧。上述过程中，当采用水蒸汽作为工作气或被加热的气体进入到第一放电区（Ⅰ）时，水蒸汽在强电场的作用下被电离成为活性化学物，活性化学物与第一级高温等离子体电弧混合，通过第一压缩孔道（Ⅱ）进入第一喷射腔（Ⅲ），在高温环境中被分解为氢气和氧气，然后又在第二放电区（Ⅳ）和第二压缩孔道（Ⅴ）中与第二级高温等离子体电弧混合，得到进一步的电离和升温，使水蒸汽的分解率达到更大。水蒸汽的分解物与等离子体电弧从第二阳极（9）的前喇叭形结构的出口喷出，形成等离子体火炬。本实施例工作时，把工作气或被加热的气体分别以螺旋方式进入到第一放电区（Ⅰ）、第二放电区（Ⅳ），以形成对第一阴极（3）和第二阴极（7）的保护气流，气流中心不会产生真空或负压，使保护气流能全面覆盖第一阴极（3）和第二阴极（7）的头端，实现对第一阴极（3）和第二阴极（7）进行有效的气体保护，结合冷却保护措施，使第一阴极（3）和第二阴极（7）不易被烧蚀。本实施例在等离子体喷枪内产生双级高温等离子体电弧，使等离子体电弧的能量更大，喷枪的加热效率得到更大的提高，从而使水分子处在更高的温度中，水分子的分解率更高。当本发明用于处理有害废气时，能使有害气体得到更完全的分解。
Claims (6)
1.一种双级电弧等离子体喷枪，其特征是等离子体喷枪由后座（1）、第一阴极（3）、第一绝缘枪架（2）、第一阳极（4）、第二阴极（7）、第一管套（5）、第二绝缘枪架（6）、第二阳极（9）和第二管套（8）组成，其中，后座（1）为回转体结构，在后座（1）中有冷却水回路，在后座（1）回转体中心的前端有安装螺口（1-1）；第一阴极（3）由实体头部和空心圆杆构成，第一阴极（3）的空心圆杆内空间构成冷却腔（Ⅺ）；第一绝缘枪架（2）为回转体结构，第一绝缘枪架（2）的前端有前安装槽（2-4），第一绝缘枪架（2）的后端有后安装槽（2-1），在前安装槽（2-4）与后安装槽（2-1）之间有贯通的圆形孔道；第一阳极（4）的后端为由后向前收窄的喇叭口结构，第一阳极（4）的前部为由后向前扩张的圆锥管结构，在喇叭口与圆锥管之间有贯通的孔道；第二阴极（7）为空心的回转体结构，第二阴极（7）连接在第一阳极（4）的前端，第一阳极（4）和第二阴极（7）以嵌入方式安装在第一管套（5）中，第一管套（5）的壁体与第一阳极（4）和第二阴极（7）之间的空间构成第一冷却水套（Ⅹ）；第二绝缘枪架（6）为回转体结构，第二绝缘枪架（6）的前端有前连接槽口（6-3），第二绝缘枪架（6）的后端有后连接槽口（6-1），前连接槽口（6-3）与后连接槽口（6-1）之间有贯通的变径圆孔；第二阳极（9）由前喇叭形结构和后喇叭形结构构成，前喇叭形结构由后向前扩张，后喇叭形结构由后向前收窄，前喇叭形结构与后喇叭形结构连为一体，在前喇叭形结构与后喇叭形结构之间有贯通的圆形孔道，第二阳极（9）以嵌入方式安装在第二管套（8）中，第二阳极（9）与第二管套（8）壁体之间的空间构成第二冷却水套（Ⅶ），第二冷却水套（Ⅶ）有冷却水进口（8-4）接入和冷却水出口（8-1）接出；
第一阴极（3）安装在后座（1）回转体中心前端的安装螺口（1-1）中，后座（1）携第一阴极（3）安装在第一绝缘枪架（2）的后安装槽（2-1）中，第一管套（5）携第一阳极（4）和第二阴极（7）安装在第一绝缘枪架（2）的前安装槽（2-4）和第二绝缘枪架（6）的后连接槽口（6-1）中，第二管套（8）携第二阳极（9）安装在第二绝缘枪架（6）的前连接槽口（6-3）中；
第一阴极（3）的头部伸入到第一阳极（4）后端的喇叭口空间中，第一阳极（4）后端的喇叭口空间构成第一放电区（Ⅰ），第一阳极（4）的喇叭口与圆锥管之间的贯通孔道构成第一压缩孔道（Ⅱ），第一阳极（4）前部的圆锥管内空间构成第一喷射腔（Ⅲ），第二阳极（9）的后喇叭形结构的内空间构成第二放电区（Ⅳ），第二阳极（9）中的贯通圆形孔道构成第二压缩孔道（Ⅴ），第二阳极（9）的前喇叭形结构的内空间构成第二喷射腔（Ⅵ），第一放电区（Ⅰ）、第一压缩孔道（Ⅱ）、第一喷射腔（Ⅲ）、第二放电区（Ⅳ）、第二压缩孔道（Ⅴ）和第二喷射腔（Ⅵ）之间依次连通。
2. 根据权利要求1所述的一种双级电弧等离子体喷枪，其特征是在第一阴极（3）的实体头部后端有冷却桩（3-2），冷却桩（3-2）伸入到冷却腔（Ⅺ）中；在第一阴极（3）的空心圆杆后端有螺纹接头（3-3），第一阴极（3）后端的螺纹接头（3-3）以旋合方式安装在后座（1）的安装螺口（1-1）中。
3. 根据权利要求1所述的一种双级电弧等离子体喷枪，其特征是在后座（1）的冷却水回路中有导流管（1-2），导流管（1-2）伸入到第一阴极（3）的冷却腔（Ⅺ）中，导流管（1-2）的管内空间构成冷却供水通道（ⅩⅣ），导流管（1-2）的管外空间构成冷却回水通道（ⅩⅢ），冷却供水通道（ⅩⅣ）有冷却水输入接口（1-3）接入，冷却回水通道（ⅩⅢ）有冷却水输出接口（1-4）接出。
4. 根据权利要求1所述的一种双级电弧等离子体喷枪，其特征是在第一绝缘枪架（2）内有第一气室（Ⅻ），在第一绝缘枪架（2）的壁体上有第一工作气进口（2-2），第一工作气进口（2-2）连通到第一气室（Ⅻ）；在第一绝缘枪架（2）的贯通圆形孔道壁体上有第一螺旋导流肋（2-3），第一螺旋导流肋（2-3）的螺距空间构成第一螺旋通道，第一气室（Ⅻ）通过第一螺旋通道连通到第一放电区（Ⅰ）。
5. 根据权利要求1所述的一种双级电弧等离子体喷枪，其特征是在第一管套（5）内的第一冷却水套（Ⅹ）中有导流套管（5-3），导流套管（5-3）前部外壁与第一管套（5）前部内壁之间的空间构成环形回水室（Ⅸ），第一冷却水套（Ⅹ）有冷却剂进口（5-4）接入，环形回水室（Ⅸ）有冷却剂出口（5-1）接出。
6. 根据权利要求1所述的一种双级电弧等离子体喷枪，其特征是在第二绝缘枪架（6）内有第二气室（Ⅷ），在第二绝缘枪架（6）的壁体上有第二工作气进口（6-2），第二工作气进口（6-2）连通到第二气室（Ⅷ）；在第二绝缘枪架（6）内的第二气室（Ⅷ）前端壁体内侧有第二螺旋导流肋（6-4），第二螺旋导流肋（6-4）的螺距空间构成第二螺旋通道，第二气室（Ⅷ）通过第二螺旋通道连通到第二放电区（Ⅳ）。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160627 Address after: Zhejiang province Quzhou City Kecheng District 324000 Kaixuan Road No. 6 (WITHUB industrial design Industrial Park Building 2, room B-302) Applicant after: Quzhou Yunrui Industry Design Co., Ltd. Address before: The Zhejiang province Quzhou City Kecheng District 324000 township government million in the field Applicant before: Quzhou City Guangyuan Household Garbage Technology Institute |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201210 Address after: 225700 plant area (Economic Development Zone), 2nd floor, No.2 factory building, Xinghua science and technology entrepreneurship center, Taizhou City, Jiangsu Province Patentee after: Jiangsu JieChuang Enterprise Management Co., Ltd Address before: 324000 B-302, room 2, 6 triumph South Road, Kecheng District, Quzhou, Zhejiang. Patentee before: QUZHOU YUNRUI INDUSTRIAL DESIGN Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211015 Address after: 402760 No.92 Donglin Avenue, Biquan street, Bishan District, Chongqing Patentee after: Chongqing high tech Industry Research Institute Co., Ltd Address before: 225700 plant area (Economic Development Zone), 2nd floor, No.2 factory building, Xinghua science and technology entrepreneurship center, Taizhou City, Jiangsu Province Patentee before: Jiangsu JieChuang Enterprise Management Co., Ltd |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211201 Address after: 402760 No. 19, crshan Road, Biquan street, Bishan District, Chongqing (plant 3) Patentee after: Chongqing Shunya Electronic Technology Co.,Ltd. Address before: 402760 No.92 Donglin Avenue, Biquan street, Bishan District, Chongqing Patentee before: Chongqing high tech Industry Research Institute Co., Ltd |
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| TR01 | Transfer of patent right |