CN105578701A - 一种伸缩式引弧的电极 - Google Patents

Abstract

一种伸缩式引弧的电极，涉及等离子体装置的电极，包括圆盘电极、电极安装座和电磁驱动组件，圆盘电极的中心有通孔，圆盘电极的外端有凹槽，圆盘电极的内端圆锥台结构的圆锥倾斜面构成第一圆锥密封面；电极安装座为中空回转体结构，在中空回转体后端的壁体中心有贯通的过孔，中空回转体后端的圆锥凸台周边的倾斜面构成第二圆锥密封面；电磁驱动组件由电磁线圈和线圈骨架构成，线圈骨架的中心为贯通的孔道，在线圈骨架中心的孔道中有驱动杆，引弧电极安装在驱动杆上。本发明使等离子体装置的二个主电极之间的空间距离得到延长，加大高温等离子体电弧的能量，利用电磁线圈及驱动杆中间隔设置磁珠来驱动引弧电极，其结构简单合理、工作可靠。

Description

一种伸缩式引弧的电极

技术领域

本发明涉及等离子体设备，特别是涉及到一种电弧等离子体装置的电极。

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，被处理的化工有害气体受到高温高压的等离子体冲击时，其分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质。

研发一种结构合理、适合其目标产物应用的等离子体装置是本领域研发人员的任务，提高等离子体装置的效率、减少电能消耗是本领域研发人员所追求的目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合处理化工有害气体的等离子体装置，并使装置结构简单合理和效率高，以减少电能消耗。

本发明的一种伸缩式引弧的电极，包括圆盘电极1、电极安装座4和电磁驱动组件，其特征是圆盘电极1的中心有通孔，圆盘电极1的外端有凹槽17，圆盘电极1的内端为圆锥台结构，圆锥台结构的圆锥倾斜面构成第一圆锥密封面1-1；电极安装座4为中空回转体结构，在中空回转体后端的壁体中心有贯通的过孔，中空回转体后端的壁体内侧有突起的圆锥凸台，圆锥凸台周边的倾斜面构成第二圆锥密封面4-1；电磁驱动组件由电磁线圈8和线圈骨架7构成，线圈骨架7的中心为贯通的孔道，在贯通的孔道中有驱动杆5；圆盘电极1安装在电极安装座4的前端，在圆盘电极1内端的圆锥台与电极安装座4后端壁体内侧的圆锥凸台之间有隔离内套3，圆盘电极1与电极安装座4之间的空间构成环形冷却腔15；圆盘电极1外端的凹槽17通过圆盘电极1中心的通孔、隔离内套3的内空间与电极安装座4后端的过孔进行相贯连通；电磁驱动组件安装在电极安装座4的后端。具体实施时，引弧电极18安装在驱动杆5前部的杆体中，引弧电极18依次穿过电极安装座4后端的过孔、隔离内套3的内空间和圆盘电极1中心的通孔，从圆盘电极1外端的凹槽17中伸出或缩进。

本发明中，在隔离内套3的前端有第一胀口3-5，第一胀口3-5的内壁构成第一密封配合面3-4，在隔离内套3的后端有第二胀口3-2，第二胀口3-2的内壁构成第二密封配合面3-1；在圆盘电极1的内侧有冷却环槽16，冷却环槽16与环形冷却腔15相通；环形冷却腔15有冷却水进口14接入和冷却水出口2接出，冷却水进口14设置在电极安装座4的下侧壁体上，冷却水出口2设置在电极安装座4的上侧壁体上；驱动杆5为空心结构，在驱动杆5中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠9和隔离珠11；在线圈骨架7的后端有定位铁环10；电极安装座4有电气接口12接入，在电极安装座4的后端壁体中设置与引弧电极18进行活动性电气连接的电刷13；在驱动杆5上有用于伸出限位和缩进限位的限位端头5-1。

在等离子体装置中，等离子体电弧在二个主电极之间产生，在二个主电极之间能维持等离子体电弧稳定运行的条件下，二个主电极之间的空间距离越大，等离子体电弧的行程越长，其电子相互碰撞的机会和次数就会更多，其能量就会越大，当用于处理工业有害气体时，有害气体受到高温高压等离子体冲击的强度会更大，其重新组合变为无害物质的效率会更高。本发明利用引弧电极进行引弧，先伸出引弧电极使二个主电极之间的引弧距离缩短，以降低引弧电压，然后缩回引弧电极，使二个主电极之间产生高温等离子体电弧。所述的二个主电极为引弧电极之外的电极。本发明采取伸缩式引弧的措施来使等离子体装置的二个主电极之间的空间距离得到延长，加大高温等离子体电弧的能量，提高了效率和节省电能。

等离子体装置如果在运行过程中发生冷却水内漏，将会影响到电弧的稳定或破坏电弧维持。本发明利用隔离内套3作为环形冷却腔15的内环围护壁体，在隔离内套3的前端设置第一胀口3-5，在圆盘电极1的内端设置圆锥台结构的圆锥倾斜面，组装时，圆盘电极1内端的圆锥台紧密嵌入到隔离内套3的第一胀口3-5中进行密封，避免冷却水泄漏，不但省略密封垫，而且密封更可靠；同理，在隔离内套3的后端设置第二胀口3-2，在电极安装座4后端壁体内侧有突起的圆锥凸台，圆锥凸台嵌入到第二胀口3-2进行密封。

等离子体装置运行时，产生等离子体电弧的弧根在圆盘电极1的外端面上，为了避免引弧电极被烧结在圆盘电极1上而使引弧电极失去伸缩功能，本发明在圆盘电极1的外端设置凹槽17，使引弧作用完成后的引弧电极头部与圆盘电极1壁体之前具有一定的空间距离。

上述的发明中，在驱动杆5中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠9和隔离珠11，具体实施时，磁珠9选用永磁体材料，隔离珠11选用非磁性材料，各磁珠的极性进行同向串联设置，当需伸出引弧电极时，对电磁线圈进行正向通电，使电磁线圈中心产生的电磁力与驱动杆5内磁珠的磁力线进行正方向配合，把驱动杆5向前推移；当需缩回引弧电极时，对电磁线圈进行反向通电，使电磁线圈中心产生的电磁力与驱动杆5内磁珠的磁力线进行反方向配合，把驱动杆5向后移动。本发明在线圈骨架7的后端有定位铁环10，利用磁珠9的磁力，使驱动杆5定位，从而使引弧电极定位在伸出位置或缩回位置。本发明利用电磁线圈和驱动杆5来驱动引弧电极，没有机械动作机构，使得结构简单，并且工作可靠。本发明只在需使驱动杆5前行或后退的过程中对电磁线圈进行通电，在驱动杆5定位后，就可对电磁线圈断电，实现节省电能和延长电磁线圈的寿命。

本发明的有益效果是：适合处理工业有害气体领域中应用，采取伸缩式引弧的措施来使等离子体装置的二个主电极之间的空间距离得到延长，加大高温等离子体电弧的能量，提高了效率和节省电能。本发明利用电磁线圈及在驱动杆5中间隔设置磁珠措施来驱动引弧电极进行伸出或缩回，其结构简单合理、工作可靠。

附图说明

图1是本发明的一种伸缩式引弧的电极结构图。

图2是本发明的伸缩式引弧电极中隔离内套结构图。

图3是本发明的电极引弧初始状态的示意图。

图4是本发明的电极在形成高温等离子体电弧时的示意图。

图中：1.圆盘电极，1-1.第一圆锥密封面，1-2.安装螺头，2.冷却水出口，3.隔离内套，3-1.第二密封配合面，3-2.第二胀口，3-3.隔离内套的内空间，3-4.第一密封配合面，3-5.第一胀口，4.电极安装座，4-1.第二圆锥密封面，4-2.连接螺口，5.驱动杆，5-1.限位端头，6.连接套，7.线圈骨架，7-1.限位阶，7-2.安装螺口，8.电磁线圈，9.磁珠，10.定位铁环，11.隔离珠，12.电气接口，13.电刷，14.冷却水进口，15.环形冷却腔，16.冷却环槽，17.凹槽，18.引弧电极，19.电极棒，20.初始电弧，21.高温等离子体电弧。

具体实施方式

实施例1图1和图2所示的实施方式中，伸缩式引弧的电极主要由圆盘电极1、电极安装座4、隔离内套3、电磁驱动组件和连接套6组成，其中，圆盘电极1的中心有通孔，圆盘电极1的外端有凹槽17，圆盘电极1的内端为圆锥台结构，圆锥台结构的圆锥倾斜面构成第一圆锥密封面1-1；电极安装座4为中空回转体结构，在中空回转体后端的壁体中心有贯通的过孔，中空回转体后端的壁体内侧有突起的圆锥凸台，圆锥凸台周边的倾斜面构成第二圆锥密封面4-1；隔离内套3的前端有第一胀口3-5，第一胀口3-5的内壁构成第一密封配合面3-4，在隔离内套3的后端有第二胀口3-2，第二胀口3-2的内壁构成第二密封配合面3-1；电磁驱动组件由电磁线圈8和线圈骨架7构成，线圈骨架7的中心为贯通的孔道，在贯通的孔道中有驱动杆5，驱动杆5为空心结构，引弧电极18以插入方式安装在驱动杆5前部的空心杆体中，在驱动杆5中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠9和隔离珠11，在驱动杆5上有用于伸出限位和缩进限位的限位端头5-1，在线圈骨架7的后端有定位铁环10；连接套6为圆筒体结构，连接套6的前后两端的壁体内侧各有安装螺纹；在圆盘电极1的外侧壁体上有安装螺头1-2，在电极安装座4的中空回转体前端的壁体上有内螺纹，圆盘电极1以螺纹连接方式安装在电极安装座4的前端，隔离内套3设置在圆盘电极1内端的圆锥台与电极安装座4后端壁体内侧的圆锥凸台之间，圆盘电极1与电极安装座4之间的空间构成环形冷却腔15，在圆盘电极1的内侧有冷却环槽16，冷却环槽16与环形冷却腔15相通；环形冷却腔15有冷却水进口14接入和冷却水出口2接出，冷却水进口14设置在电极安装座4的下侧壁体上，冷却水出口2设置在电极安装座4的上侧壁体上；圆盘电极1外端的凹槽17通过圆盘电极1中心的通孔、隔离内套3的内空间与电极安装座4后端的过孔进行相贯连通；在电极安装座4的后端有连接螺口4-2，连接套6的前端以螺纹连接方式安装在电极安装座4的后端，在电磁驱动组件的线圈骨架7的前端有安装螺口7-2，电磁驱动组件以螺纹连接方式安装在连接套6的后端，驱动杆5延伸到连接套6的内空间中，引弧电极18依次穿过电极安装座4后端的过孔、隔离内套3的内空间和圆盘电极1中心的通孔，从圆盘电极1外端的凹槽17中伸出或缩进；电极安装座4有电气接口12接入，在电极安装座4的后端壁体中设置与引弧电极18进行活动性电气连接的电刷13。本实施例中，电气接口12接入到电极安装座4的壁体上，利用电极安装座4的金属材料与圆盘电极1进行电气连接；圆盘电极1选用难熔金属材料制作；电极安装座4选用普通金属材料制作；隔离内套3选用聚四氟乙烯材料制作；引弧电极18选用钨合金材料制作。

实施例2图3和图4所示的实施方式中，等离子体装置由伸缩式引弧的电极和电极棒19组成，圆盘电极1与电极棒19的头端之间有适合形成高温等离子体电弧并维持运行的空间，其中，伸缩式引弧电极的结构与第一实施例的相同，不再赘述。调节引弧电极18的前端与电极棒19的头端之间距离为5-30毫米。工作时，在伸缩式引弧的电极与电极棒19之间施加引弧电压和工作电压，初始放电在电极棒19的头端与引弧电极18的前端之间进行，形成初始电弧20，然后对电磁线圈8进行反向通电，使电磁线圈8的中心产生驱动杆5后缩的磁力，把引弧电极18的前端缩回到圆盘电极1外端的凹槽17中，放电便在电极棒19的头端与圆盘电极1的外端之间进行，形成高温等离子体电弧21。本实施例的装置用来处理工业有害气体，用产生的高温等离子体电弧冲击被处理的工业有害气体，使其分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质。

Claims (8)

1.一种伸缩式引弧的电极，包括圆盘电极（1）、电极安装座（4）和电磁驱动组件，其特征是圆盘电极（1）的中心有通孔，圆盘电极（1）的外端有凹槽（17），圆盘电极（1）的内端为圆锥台结构，圆锥台结构的圆锥倾斜面构成第一圆锥密封面（1-1）；电极安装座（4）为中空回转体结构，在中空回转体后端的壁体中心有贯通的过孔，中空回转体后端的壁体内侧有突起的圆锥凸台，圆锥凸台周边的倾斜面构成第二圆锥密封面（4-1）；电磁驱动组件由电磁线圈（8）和线圈骨架（7）构成，线圈骨架（7）的中心为贯通的孔道，在贯通的孔道中有驱动杆（5）；圆盘电极（1）安装在电极安装座（4）的前端，在圆盘电极（1）内端的圆锥台与电极安装座（4）后端壁体内侧的圆锥凸台之间有隔离内套（3），圆盘电极（1）与电极安装座（4）之间的空间构成环形冷却腔（15）；圆盘电极（1）外端的凹槽（17）通过圆盘电极（1）中心的通孔、隔离内套（3）的内空间与电极安装座（4）后端的过孔进行相贯连通；电磁驱动组件安装在电极安装座（4）的后端。

2.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的电极，其特征是在隔离内套（3）的前端有第一胀口（3-5），第一胀口（3-5）的内壁构成第一密封配合面（3-4），在隔离内套（3）的后端有第二胀口（3-2），第二胀口（3-2）的内壁构成第二密封配合面（3-1）。

3.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的电极，其特征是在圆盘电极（1）的内侧有冷却环槽（16），冷却环槽（16）与环形冷却腔（15）相通。

4.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的电极，其特征是环形冷却腔（15）有冷却水进口（14）接入和冷却水出口（2）接出，冷却水进口（14）设置在电极安装座（4）的下侧壁体上，冷却水出口（2）设置在电极安装座（4）的上侧壁体上。

5.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的电极，其特征是驱动杆（5）为空心结构，在驱动杆（5）中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠（9）和隔离珠（11）。

6.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的电极，其特征是在线圈骨架（7）的后端有定位铁环（10）。

7.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的电极，其特征是电极安装座（4）有电气接口（12）接入，在电极安装座（4）的后端壁体中设置与引弧电极（18）进行活动性电气连接的电刷（13）。

8.根据权利要求1所述的一种伸缩式引弧的电极，其特征是在驱动杆（5）上有用于伸出限位和缩进限位的限位端头（5-1）。