CN104848255A - 一种实验用分体式高压电弧点火装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实验用分体式高压电弧点火装置，属于点火装置领域。本发明的分体式高压电弧点火装置，包括电弧发生机构和支撑装置，该支撑装置包括支撑座和刻度式调节杆，刻度式调节杆安装在支撑座下表面；电弧发生机构包括升压装置和起弧装置，所述起弧装置安装在支撑座上表面，在起弧装置中设有一对插装于喷粉管道侧壁上的放电电极，并可通过刻度式调节盘来调节放电电极的间距；所述升压装置用于控制放电电极的起弧电压。本发明利用电弧点火方式代替传统的铂金丝点火方式，提高了实验室煤粉的点火效率、降低了成本，而且灵活性好，易于调节，使用方便。

Description

一种实验用分体式高压电弧点火装置

技术领域

本发明涉及实验点火装置技术领域，更具体地说，涉及一种实验用分体式高压电弧点火装置。

背景技术

实验室常需要点燃煤粉来进行模拟实验，目前实验室用点燃煤粉方式是通过加热缠绕在陶瓷管上的直径0.3mm铂金丝至1050℃作为点火源，高温下的铂金丝变得很软，颜色呈现火红色，很容易断裂。特别是煤粉云与铂金丝接触时，煤粉吸收铂金丝的温度，铂金丝的电阻变化较大，从而导致铂金丝的电流变化，导致铂金丝更容易断裂。如果再通入实验气体，则高温铂金丝难以点燃混合状态下的煤粉，消耗时间较长，不能满足实验要求。此外，铂金丝价格昂贵，一旦断裂则不能继续使用，增加了实验的成本，因此，研究新的煤粉点燃技术有助于提高实验室煤粉点火效率和降低实验成本。

电弧点火在工厂锅炉和窑炉点火技术中应用较为广泛，主要是利用气态带电粒子进行导电，当电压高达一定值后，放电电极尖端即可产生电弧，因此电弧点火具有能量集中、高温、高化学活性的特点。现在的电弧点火装置，多是采用喷枪的结构来进行点火，例如中国专利申请ZL：200610040409.1，申请日：2006年5月10日，该方案公开了一种煤粉点燃装置和点燃方法，包括煤粉运输管道和设置在煤粉运输管道上的阳极及其冷却系统、短路起弧机构、以及设置在煤粉运输管道内的阴极、构成的电弧等离子体发生器装置，所述阴极设置在煤粉运输管道轴线上，其前端指向煤粉运输方向；阳极是一端内管为金属的煤粉运输管道，阴极前端至阳极后端的距离小于500mm；煤粉和空气混合物进入等离子电弧发生端的输运速度为每秒10～100米，煤粉和空气混合物中的空气过量系数为0.1～0.2。

上述专利方案的点火装置主要用于工厂生产，其使用条件有较大不同。一方面，工厂以生产为目的，所使用煤粉差别不大，对电弧点火装置各方面条件要求相对较低，而实验室以实验研究为目的，需要准确的了解不同条件下点火所产生的不同效果，甚至需要了解到不同种类煤粉间的微小差别；其次，工业生产点火时采用人工操作较为危险，要求电弧点火装置自动化程度高，以方便使用，当自动化程度较高时，相应的其灵活性不足，而实验室针对不同实验对点火装置的灵活性要求较高；此外，进行试验研究时需要了解不同煤粉的特性及其点火能等参数，并根据煤粉类型改变电弧间的能量密度，只有了解不同煤粉的点火特性才能在工厂生产时选择合适规格的喷枪形电弧点火装置，因而上述电弧点火装置不适于实验室对不同实验的调整使用，只能对实验室用电弧点火装置进行新的探索研究。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中实验室煤粉点火装置点火效率低、稳定性差、成本高以及现有电弧点火装置适用性差的不足，提供了一种实验用分体式高压电弧点火装置，本发明利用电弧点火方式代替传统的铂金丝点火方式，提高了实验室煤粉的点火效率、降低了成本，而且使用方便。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种实验用分体式高压电弧点火装置，包括电弧发生机构和支撑装置，该支撑装置包括支撑座和刻度式调节杆，刻度式调节杆安装在支撑座下表面；所述的电弧发生机构包括升压装置和起弧装置，所述起弧装置安装在支撑座上表面，在起弧装置中设有一对放电电极，该放电电极对称插装于喷粉管道侧壁上；所述升压装置用于控制放电电极的起弧电压。

作为本发明更进一步的改进，所述的起弧装置还包括刻度式调节盘和电极支柱，两个电极支柱垂直固定在支撑座上表面，在两个电极支柱的等高处开设有同轴的圆孔，所述刻度式调节盘穿过该圆孔与放电电极连接。

作为本发明更进一步的改进，所述的升压装置包括高压发生器和可读功率仪，所述高压发生器通过两根高压连接线分别与两个放电电极电连接，在一根高压连接线上电连接有可读功率仪。

作为本发明更进一步的改进，所述放电电极安装在靠近喷粉管道的管道出口一端，并在放电电极上设置放电尖端。

作为本发明更进一步的改进，所述刻度式调节盘为毫米级刻度调整装置。

作为本发明更进一步的改进，所述刻度式调节盘为圆柱形。

作为本发明更进一步的改进，所述放电电极与喷粉管道之间为可拆卸连接。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种实验用分体式高压电弧点火装置，利用电弧点火方式代替传统的铂金丝点火方式，节能环保，受外界环境影响小，提高了实验室煤粉的点火效率，降低了成本，而且将喷粉管道和电弧发生机构分体设置，使用灵活，使自由电子更容易脱离电极，形成稳定的电弧，更有利于实验点火；

(2)本发明的一种实验用分体式高压电弧点火装置，在放电电极上连接有刻度式调节盘，实现放电电极间距可调，从而改变了电弧的能量密度；通过调节刻度式调节杆的高度，使该装置能够根据喷粉管道的高度进行安装调整，便于使用；

(3)本发明的一种实验用分体式高压电弧点火装置，其刻度式调节盘可进行毫米级刻度调节，精确度高，能够根据不同煤粉种类适当微调，点火稳定性更好；

(4)本发明的一种实验用分体式高压电弧点火装置，在高压连接线上装有可读功率仪，能够实时观测功率数据，并根据其波动范围判断点火稳定性，以便得到合适的点火电压和放电电极间距。

附图说明

图1为本发明的一种实验用分体式高压电弧点火装置的结构示意图。

示意图中的标号说明：1、喷粉管道；101、管道出口；201、支撑座；202、刻度式调节杆；301、刻度式调节盘；302、放电电极；303、放电电弧；304、电极支柱；305、高压连接线；306、高压发生器；307、可读功率仪。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1，本实施例的一种实验用分体式高压电弧点火装置，主要由电弧发生机构和支撑装置等组成，其中：支撑装置包括支撑座201和刻度式调节杆202，4根刻度式调节杆202安装在支撑座201下表面，起到支撑的作用；所使用的刻度式调节杆202可进行毫米级刻度调节，以改变支撑座201的高度。

本实施例中的电弧发生机构包括升压装置和起弧装置，起弧装置安装在支撑座201上表面，包括放电电极302、刻度式调节盘301和电极支柱304，两个电极支柱304垂直固定在支撑座201上表面，在两个电极支柱304的等高处开设有同轴的圆孔，刻度式调节盘301穿过该圆孔与放电电极302连接，可以通过刻度式调节盘301调节放电电极302的间距。为了能够准确调整放电电极302的间距，便于产生电弧，使两个刻度式调节盘301同轴安装。刻度式调节盘301的横杆上标有毫米级刻度，该横杆可相对电极支柱304移动，并通过毫米级刻度测量移动距离。为了提高面电荷密度，使放电电极302间产生一定强度的电弧，放电电极302上设置放电尖端，放电尖端的曲率较大，更容易产生火花放电现象，可以通过刻度式调节盘301来调节两个放电电极302的放电尖端间的距离，本实施例中两个放电尖端间的距离调节为14mm。此外，由于放电瞬间温度可达到5000～10000℃，所以本实施例中的放电电极302采用耐高温、抗氧化的金属材料。

本实施例中的升压装置包括高压发生器306和可读功率仪307，高压发生器306通过两根高压连接线305分别与两个放电电极302电连接，并在一根高压连接线305上电连接有可读功率仪307。高压发生器306用于提供产生电弧所需高压，其初始值设定为40瓦，可根据需要进行电压调节；并通过可读功率仪307对高压发生器306的输出功率进行实时测量和记录。

实验室通常利用石英玻璃管作为喷粉管道1使用，上述的一对放电电极302对称插装于喷粉管道1侧壁上并伸入喷粉管道1内腔，石英玻璃管对放电电极302起到保护作用，同时也有利于对燃料流着火的实验过程进行观测及拍摄。放电电极302安装在靠近喷粉管道1的管道出口101一端，通过放电电极302间产生的电弧将煤粉点燃，且放电电极302与喷粉管道1之间为可拆卸连接，即采用分体式点火结构。通常所用的电弧点火装置多为喷枪形，电弧发生机构与喷粉管道1成一体安装，无法进行调整，不便于实验室进行各种试验使用，实验室所用点火装置需要经常调整，故本实施例采用了分体结构，并针对实验室所用喷粉管道1的特点对电弧发生机构进行改进，可以根据不同实验安装调整本实施例的电弧点火装置，灵活性好，便于使用。

对于不同种类的燃料流进行的实验，所采用的喷粉管道1的安装高度及其内径可能不同，本实施例以煤粉流为例，具体使用时，根据喷粉管道1的高度调节刻度式调节杆202的长度，以满足放电电极302的高度需求；调整好高度后，根据喷粉管道1的内径调节放电电极302间距；启动高压发生器306，从石英玻璃管的进口快速喷入煤粉流，观测到煤粉流瞬间燃烧起来，效果比通过加热直径0.3mm铂金丝至1050℃作为点火源好很多；然后调节高压发生器306的输出功率和放电电极302，并通过可读功率仪307观测功率波动范围。

经过多次试验发现，对于一般的煤粉，当高压发生器306的功率为40W、放电电极302间距为14mm时可读功率仪307所测量的功率波动范围较小，所产生的放电电弧303稳定性较好。当放电电极302间距较大时，放电电极302间的电场强度减弱，能量密度减小，放电电弧303长度较大，由于受到煤粉流冲击，放电电弧303容易偏移。当功率调到100W时，观测到功率表波动范围较大，电弧稳定性差。

实施例2

本实施例的一种实验用分体式高压电弧点火装置，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：所述刻度式调节盘301为圆柱形，刻度式调节盘301的尾部设有旋钮，沿旋钮周向标有刻度，旋钮每旋转一圈，横杆伸出或缩进一个毫米的长度，相应的放电电极302前进或后退一个毫米的长度，进而实现调整放电电极302间距的目的。

本实施例中的刻度式调节盘301类似于螺旋测微仪的调整结构，其调整精度更高，可以对放电电极302间距进行微调，进而改变其能量密度，实现了点火装置的可调节性、可测量性，并且提高了其适用范围

实施例3

本实施例的一种实验用分体式高压电弧点火装置，其基本结构与实施例2相同，其不同之处在于：本实施例中支撑座201下表面所安装的刻度式调节杆202有3根，其主要目的是支撑住支撑座201。

综合以上实施例，在实验室对煤粉进行电弧点火实验时，由于不同的煤粉种类的点火特性不一，点火能不同。采用本发明的实验用分体式高压电弧点火装置后，不再依赖于传统金属加热式点火以及使用明火点燃的点火方式，可以适用于不同成分的煤粉燃烧点火实验，而且节能环保，受外界环境影响小。本发明对放电电极302进行了改进，采用两个电极尖端放电，更有利于实验点火。本发明的电弧点火装置改变了工业生产中所用的喷枪式电弧点火装置的结构，采用分体式结构，放电电极302与喷粉管道1之间为可拆卸连接，并能够根据不同实验进行调节使用，更容易操作及运用，结构设计合理，原理简单，大大提高了实验时的点火效率，节省了实验成本。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种实验用分体式高压电弧点火装置，包括电弧发生机构，其特征在于：还包括支撑装置，该支撑装置包括支撑座(201)和刻度式调节杆(202)，刻度式调节杆(202)安装在支撑座(201)下表面；所述的电弧发生机构包括升压装置和起弧装置，所述起弧装置安装在支撑座(201)上表面，在起弧装置中设有一对放电电极(302)，该放电电极(302)对称插装于喷粉管道(1)侧壁上；所述升压装置用于控制放电电极(202)的起弧电压。

2.根据权利要求1所述的一种实验用分体式高压电弧点火装置，其特征在于：所述的起弧装置还包括刻度式调节盘(301)和电极支柱(304)，两个电极支柱(304)垂直固定在支撑座(201)上表面，在两个电极支柱(304)的等高处开设有同轴的圆孔，所述刻度式盘(301)穿过该圆孔与放电电极(302)连接。

3.根据权利要求1所述的一种实验用分体式高压电弧点火装置，其特征在于：所述的升压装置包括高压发生器(306)和可读功率仪(307)，所述高压发生器(306)通过两根高压连接线(305)分别与两个放电电极(302)电连接，在一根高压连接线(305)上电连接有可读功率仪(307)。

4.根据权利要求3所述的一种实验用分体式高压电弧点火装置，其特征在于：所述放电电极(302)安装在靠近喷粉管道(1)的管道出口(101)一端，并在放电电极(302)上设置放电尖端。

5.根据权利要求3所述的一种实验用分体式高压电弧点火装置，其特征在于：所述刻度式调节盘(301)为毫米级刻度调整装置。

6.根据权利要求3所述的一种实验用分体式高压电弧点火装置，其特征在于：所述刻度式调节盘(301)为圆柱形。

7.根据权利要求4所述的一种实验用分体式高压电弧点火装置，其特征在于：所述放电电极(302)与喷粉管道(1)之间为可拆卸连接。