CN107178790A - 电透镜引导式等离子体发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种电透镜引导式等离子体发生器。包括安装座、阳极、电透镜、阴极、绝缘陶瓷，阳极与安装座螺纹连接，阳极的中间部分开有2个相对的椭圆形孔，电透镜由膜片支撑壁和膜片组成，电透镜通过膜片支撑壁上的连接内螺纹与阴极螺纹连接。本发明应用于等离子体中可提高电弧的能量密度和电子束的刚性，提高电子束的射流面积，提高单位面积上的能量密度，提高低温空气与电弧的热交换的能量和换热效率，提高电弧的稳定性和空气等离子体的射流刚性和强度。在进气速度较大时可降低流道内的能量损失，出口速度可以进一步提高，故经过喷嘴部分后发生器的射流速度更大，射流刚性更好，改善了等离子体发生器的点火特性。

Description

电透镜引导式等离子体发生器

技术领域

本发明涉及的是一种等离子点火器，具体地说是一种电透镜引导式等离子体发生器。

背景技术

电透镜是使电子束会聚或发散的静电场，该静电场的特点是轴对称的，其中浸没物镜是用途最广的电透镜，其产生的电场对电子束具有会聚的作用。将该种电透镜应用于等离子体点火发生器上，可以提高电弧的能量密度和电子束的刚性，当空气等离子体与电弧热量交换时可提高换热效率，增强空气等离子体的射流温度和速度。应用该电透镜时，只需在电透镜的电极之间施加一个栅极膜片即可实现电子束的聚焦。然而，原有的电透镜膜片支撑壁结构存在一定的缺陷，膜孔两端均存在尖端，在点火发生器工作时可能与电极产生尖端放电，不能形成稳定高温的电弧，容易点火失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能量密度高、刚性好、转换效率高的电透镜引导式等离子体发生器。

本发明的目的是这样实现的：包括安装座1、阳极2、电透镜3、阴极4、绝缘陶瓷5，阳极2与安装座1螺纹连接，阳极2的中间部分开有2个相对的椭圆形孔，所述电透镜3由膜片支撑壁7和膜片8组成，电透镜3通过膜片支撑壁7上的连接内螺纹6与阴极4螺纹连接，通过连接螺纹调节阴极的尖端与电透镜膜片的距离。

本发明还可以包括：

1、膜片支撑壁7的膜孔边缘为圆弧形。

2、膜片支撑壁的外壁为锥形。

3、膜片的厚度为0.5mm。

本发明针对加强现有等离子体发生器点火稳定性的问题，将电透镜膜片支撑壁的结构进行优化，使其应用在等离子体发生器上产生更好的射流特征及点火特性。提供了一种可提高电弧的能量密度和电子束的刚性，提高空气等离子体与电弧换热效率，增强空气等离子体的射流温度和速度的电透镜引导式等离子体发生器。

本发明的有益效果是：采用电透镜对电子束进行聚焦，提高了电子束的射流面积；提高了单位面积上的能量密度，故低温空气与电弧热交换的能量提高；提高了电弧的稳定性和空气等离子体的射流刚性和强度。优化后的电透镜将膜孔边缘倒圆角，变为圆弧形式，防止电透镜壁面与等离子体的电极发生尖端放电，导致点火失败。并将膜片外壁设计为锥形，在进气速度较大时可降低流道内的能量损失，可以进一步提高出口速度，使经过喷嘴部分后发生器的射流速度更大，射流刚性更好。

附图说明

图1为本发明的电透镜引导式等离子体发生器的整体结构示意图。

图2为电透镜结构放大图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述：

结合图1，本发明的电透镜引导式等离子体发生器包括安装座1、阳极2、电透镜3、阴极4、绝缘陶瓷5。基恩图2，电透镜连接内螺纹6、膜片支撑壁7和电透镜膜片8。阳极2与安装座为螺纹连接，阳极2的中间部分开有2个椭圆形小孔，绝缘陶瓷介于点火器阴极与阳极之间，阴极尖端呈60°锥角，绝缘陶瓷能承受至少20KV的瞬间脉冲电压而不被击穿。当等离子体发生器工作时，阴阳极之间产生高温空气，冷空气从两个椭圆形小孔进入阴阳极之间，由于从小孔进入的冷空气密度比阴阳极之间电离产生的高温空气密度大，从而冷空气推动高温空气形成高温等离子体射流从发生器端部喷出。电透镜3与阴极4为螺纹连接，电透镜膜片8由阴极膜片、栅极膜片和阳极膜片组成，发生器的阴极浸没在电透镜电场中，由发生器阴极发射的电子一离开阴极即进入电场，电子进入透镜时速度几乎为0，阳极膜片的电位总为正，阴阳极膜片距离很近，目的是使阳极膜片产生的正等位面通过栅极膜片的小孔伸展到阴极附近。整个浸没物镜产生的电场具有会聚作用，接近阴极的等位面构成会聚透镜，而阳极膜片附近的等位面构成发散透镜，但发散作用相比会聚作用较弱，故整体而言具有会聚作用。电透镜3与阴极为螺纹连接，因此，阴极的尖端与膜片的距离可以根据实际需要来进行调节，膜片的厚度为0.5mm。膜片支撑壁7的膜孔两端设计为圆弧形式，并将膜片支撑壁外壁设计为锥形，如图2所示，圆弧结构设计可以防止电透镜与点火发生器的电极产生尖端放电而导致点火失败，锥形外壁可以保证在进气速度较大时降低流道内的能量损失，出口速度可以进一步提高，故经过喷嘴部分后发生器的射流速度更大，射流刚性更好。

采用电透镜3对电子束进行聚焦，可以提高电子束的射流面积，提高单位面积上的能量密度，故低温空气与电弧热交换的能量提高，电弧的稳定性和空气等离子体的射流刚性和强度均可提高。由于增加了电透镜3，会使等离子体流道截面积变窄，故出口气流速度比不加电透镜3时的速度更高，在一定程度上也可以提高点火发生器的刚性。

Claims (5)

1.一种电透镜引导式等离子体发生器，包括安装座(1)、阳极(2)、电透镜(3)、阴极(4)、绝缘陶瓷(5)，阳极(2)与安装座(1)螺纹连接，阳极(2)的中间部分开有2个相对的椭圆形孔，其特征是：所述电透镜(3)由膜片支撑壁(7)和膜片(8)组成，电透镜(3)通过膜片支撑壁(7)上的连接内螺纹(6)与阴极(4)螺纹连接，通过连接螺纹调节阴极的尖端与电透镜膜片的距离。

2.根据权利要求1所述的电透镜引导式等离子体发生器，其特征是：膜片支撑壁(7)的膜孔边缘为圆弧形。

3.根据权利要求1或2所述的电透镜引导式等离子体发生器，其特征是：膜片支撑壁的外壁为锥形。

4.根据权利要求1或2所述的电透镜引导式等离子体发生器，其特征是：膜片的厚度为0.5mm。

5.根据权利要求3所述的电透镜引导式等离子体发生器，其特征是：膜片的厚度为0.5mm。