CN107969063A - 等离子处理物料装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子处理物料装置及处理方法，等离子处理物料装置包括：炉体，炉体内限定出用于盛放固态物料的盛放空间；等离子枪，等离子枪伸入炉体内以在炉体内产生非转移型等离子弧以熔化固态物料，固态物料在熔融状态下导电；支撑部，支撑部与等离子枪的阳极部分电连接；连接件，连接件具有导电性且连接件的熔点高于固态物料的熔点，连接件的一端伸入固态物料内，连接件的另一端与支撑部固定连接。本发明的等离子处理物料装置，等离子枪可产生联合型等离子弧，进而可提高等离子弧对固态物料的加热效率，提高等离子处理物料装置的工作效率，降低使用成本。同时结构简单、制造方便，有利于降低制造成本，提高生产效率。

Description

等离子处理物料装置及处理方法

技术领域

本发明涉及高温空气燃烧技术领域，尤其涉及一种等离子处理物料装置及其处理方法。

背景技术

相关技术中，熔融状态下可导电的固态物料的处理可用转移弧或非转移弧，转移弧需要物料导电，若是物料不能导电，则需将物料加热至熔融状态可导电后进行，固态物料由固态加热到熔融状态的过程工艺复杂，而且对加热炉的要求也比较高。

非转移弧等离子体对物料的导电性没有要求，对加热炉的结构也没有要求，但非转移弧等离子结构的热效率太低，耗能较大，成本较大，只适合短期运行且对成本要求较小的工况，不适合长期运行且对成本要求较大的工况。

国家知识产权局于2009年12月16号公布了一种公开号为CN 101605625A，名称为“等离子体设备和系统”的发明专利，该发明包括阳极等离子头、阴极等离子头，该发明主要靠两个等离子头之间产生等离子弧。该发明属于转移弧，试图采用转移弧的结构实现非转移弧的功能，此发明不仅结构复杂，而且阴阳极不能在一个等离子枪体内部，无法实现一体式非转移弧等离子结构，限制了等离子技术的应用，难以得到推广。

国家知识产权局于2015年8月19号公布了一种公开号为CN 104853514A，名称为“层流等离子体发生器”的发明专利，主要由阴极部分、进气环、阳极部分底座及紧固螺钉组成。该专利为典型的非转移弧等离子体发生器，由于该发明设计复杂，价格昂贵，对电源及系统的要求较高，难以进行推广，并且只有非转移弧结构，无法实现联合弧跟转移弧特性，电能利用率较低，不适于低成本、高效率、长时期运行。

国家知识产权局于2016年3月2号公布了一种公开号为CN105364279A，名称为“等离子枪头”的发明专利，包括外壳，外壳上端和下端设置有开口，外壳下端开口设置有陶瓷保护套，外壳下端与陶瓷保护套上端卡接固定，陶瓷保护套内固定连接有喷嘴，陶瓷保护套内壁与喷嘴外壁之间固定连接有喷嘴保护套座，喷嘴内部固定连接有电极，喷嘴上端插入陶瓷保护套和外壳下端开口与外壳固定连接，外壳上端开口端固定连接有电缆气接头，外壳内部位于电缆气接头下端固定连接有气管，气管上端与电缆气接头相连通。该发明是典型的转移弧等离子枪，该发明在使用过程中必须得有一个外阳极，一般将待切割的工件设为阳极，枪体为阴极，该发明适合用于切割或熔覆等需要外阳极的工况，无法应用于没有外阳极的工况，具有较大的局限性，不能对不导电的固态物料进行加热。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种等离子处理物料装置，等离子枪可产生联合型等离子弧，进而可提高等离子弧对固态物料的加热效率，提高等离子处理物料装置的工作效率，降低使用成本。同时结构简单、制造方便，有利于降低制造成本，提高生产效率。

本发明还提出一种上述等离子处理物料装置的处理方法。

根据本发明实施例的等离子处理物料装置，包括：炉体，所述炉体内限定出用于盛放固态物料的盛放空间；等离子枪，所述等离子枪伸入所述炉体内以在所述炉体内产生非转移型等离子弧以熔化所述固态物料，所述固态物料在熔融状态下导电；支撑部，所述支撑部与所述等离子枪的阳极部分电连接；连接件，所述连接件具有导电性且所述连接件的熔点高于所述固态物料的熔点，所述连接件的一端伸入所述固态物料内，所述连接件的另一端与所述支撑部固定连接。

根据本发明实施例的等离子处理物料装置，通过设置与等离子枪的阳极部分电连接的支撑部，设置具有导电性且熔点高于固态物料的熔点的连接件，并且使连接件的一端伸入固态物料内，连接件的另一端与支撑部固定连接。从而在本发明实施例的等离子处理物料装置中，等离子枪可产生联合型等离子弧，进而可以提高等离子弧对固态物料的加热效率，提高等离子处理物料装置的工作效率，降低使用成本。同时使等离子处理物料装置的结构简单、制造方便，有利于降低等离子处理物料装置的制造成本，提高等离子处理物料装置的生产效率。

根据本发明的一些实施例，所述等离子枪在所述炉体的高度方向上可移动。

可选地，所述等离子枪可拆卸地设在所述炉体上。

具体地，所述支撑部为多个，多个支撑部在所述等离子枪的周向上间隔分布，所述连接件为多个，多个所述连接件与多个所述支撑部一一对应设置。

可选地，所述支撑部形成为环形结构且外罩在所述等离子枪上。

具体地，所述连接件为钨材料件。

具体地，所述等离子枪的阳极为铜合金材料件。

具体地，所述等离子枪的阴极为钨材料件。

具体地，所述支撑部为金属卡具，所述连接件的另一端由所述支撑部夹持。

根据本发明实施例的等离子处理物料装置的处理方法，所述等离子处理物料装置为根据本发明上述实施例的等离子处理物料装置，所述处理方法包括如下步骤：

S1：向所述炉体内填加所述固态物料，控制所述等离子枪工作以产生非转移型等离子弧以加热所述固态物料；

S2：待所述熔融状态的物料与所述连接件接触时，控制所述等离子枪继续工作以产生联合型等离子弧以继续加热所述固态物料；

S3：将所述熔融状态的物料排出所述炉体。

根据本发明实施例的等离子处理物料装置的处理方法，使得在等离子处理物料装置中，等离子枪可产生联合型等离子弧，进而可以提高等离子弧对固态物料的加热效率，提高等离子处理物料装置的工作效率，降低等离子处理物料装置的使用成本。同时使等离子处理物料装置的结构简单、制造方便，有利于降低等离子处理物料装置的制造成本，提高等离子处理物料装置的生产效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的等离子处理物料装置的示意图，炉体内熔融状态的物料未与连接件接触；

图2是根据本发明实施例的等离子处理物料装置的示意图，炉体内熔融状态的物料与连接件接触；

图3是根据本发明实施例的等离子处理物料装置的示意图，炉体内的物料均处于熔融状态。

附图标记：

等离子处理物料装置100；

炉体1；盛放空间a；等离子枪2；阳极21；阴极22；支撑部3；连接件4；

固态物料5；熔融状态的物料6；联合型等离子弧7；非转移型等离子弧71。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的等离子处理物料装置100。

如图1-图3所示，根据本发明实施例的等离子处理物料装置100，包括：炉体1、等离子枪2、支撑部3和连接件4。

具体而言，炉体1内限定出用于盛放固态物料5的盛放空间a。等离子枪2伸入炉体1内以在炉体1内产生非转移型等离子弧71以熔化固态物料5，固态物料5在熔融状态下导电。

已知等离子枪2内具有阴极22和阳极21，从而当等离子枪2工作时可产生非转移型等离子弧71，固态物料5在非转移型等离子弧71的作用下被加热以逐渐转变成为熔融状态，熔融状态的物料6具有导电性，固态物料5不导电。由此可知，固态物料5可以为氧化铝、氧化硅、飞灰等常温下不导电材料，被加热至熔融状态后具有导电特性。

支撑部3与等离子枪2的阳极部分电连接。连接件4具有导电性且连接件4的熔点高于固态物料5的熔点，连接件4的一端伸入固态物料5内，连接件4的另一端与支撑部3固定连接。由于，支撑部3与等离子枪2的阳极部分相连，由此可知，支撑部3带正电，则连接件4带正电，当连接件4与熔融状态的物料6接触时，连接件4不会被熔化仍然具有导电性。

由于固态物料5在熔融状态下导电，从而当熔融状态的物料6与连接件4接触后，熔融状态的物料6带正电。则熔融状态的物料6可与等离子枪2内的阴极22配合以形成转移型等离子弧，而此时等离子枪2内的阴极22与阳极21仍然可产生非转移型等离子弧71，从而在本发明实施例的等离子处理物料装置100中，等离子枪2可产生联合型等离子弧7。联合型等离子弧7对固态物料5进行加热以将固态物料5全部转变成熔融状态。从而可以提高等离子弧对固态物料5的加热效率，进而提高等离子处理物料装置 100的工作效率。

综上可知，本发明实施例的等离子处理物料装置100工作过程为：炉体1内盛放固态物料5，等离子枪2开始工作，首先等离子枪2产生非转移型等离子弧71以对固态物料5进行加热，固态物料5逐渐开始熔化以形成熔融状态，当熔融状态的物料6与连接件4接触时，熔融状态的物料6带正电，从而熔融状态的物料6可与等离子枪2内的阴极22配合以形成转移型等离子弧，即在本发明实施例的等离子处理物料装置100中，等离子枪2可产生联合型等离子弧7以对固态物料5进行进一步地加热，最终使炉体1 内的固态物料5全部形成为熔融状态。

可以理解的是，已知等离子枪2通过冷却水进行冷却，等离子枪2产生非转移型等离子弧71时，由于等离子枪2的阳极21和阴极22均在等离子枪2内部，从而等离子枪2的阳极21和阴极22产生的热量均会被冷却水带走，进而造成较大的热量损失，从而使非转移型等离子弧71的加热效率较低。因此，在实际应用中，等离子处理物料装置100在对固态物料5进行加热的初期，应控制等离子处理物料装置100快速使固态物料5熔化以与连接件4接触，从而使等离子枪2产生联合型等离子弧7。当联合型等离子弧7形成后，等离子枪2的阴极22主要与熔融状态的物料6配合，进而使联合型等离子弧7产生的热量主要作用于固态物料5中，不会被冷却水带走，从而可显著提高等离子枪2对固态物料5的加热效率。

现有技术中，通常情况下等离子处理物料装置100采用转移型等离子弧71无法加热以熔化不导电的无机原料。若想加热，则等离子处理物料装置100的结构复杂，而且加热工艺也相当复杂。

而本发明实施例的等离子处理物料装置100的结构简单、制造方便，有利于降低等离子处理物料装置100的制造成本，提高等离子处理物料装置100的生产效率。

同时发明人通过实验发现，非转移型等离子弧71的加热效率仅为50％，而本发明实施例的等离子处理物料装置100中，联合型等离子弧7的加热效率可达70％以上。从而可有效地提高本发明实施例的等离子处理物料装置100的工作效率，降低使用成本。

根据本发明实施例的等离子处理物料装置100，通过设置与等离子枪2的阳极部分电连接的支撑部3，设置具有导电性且熔点高于固态物料5的熔点的连接件4，并且使连接件4的一端伸入固态物料5内，连接件4的另一端与支撑部3固定连接。从而在本发明实施例的等离子处理物料装置100中，等离子枪2可产生联合型等离子弧7，进而可以提高等离子弧对固态物料5的加热效率，提高等离子处理物料装置100的工作效率，降低使用成本。同时使等离子处理物料装置100的结构简单、制造方便，有利于降低等离子处理物料装置100的制造成本，提高等离子处理物料装置100的生产效率。

根据本发明的一些实施例，等离子枪2在炉体1的高度方向上可移动。从而，可根据炉体1内固态物料5的体积调整等离子枪2与固态物料5的上表面之间的距离以达到等离子枪2对固态物料5最优的加热效果，提高了等离子处理物料装置100工作的灵活性，扩大等离子处理物料装置100的适用范围。

另外可以理解的是，大多数情况下，固态物料5转变成熔融状态时，体积相对减小，在本发明实施例的等离子处理物料装置100中，等离子枪2可边工作以对固态物料5进行加热，边向下移动以保证等离子弧的加热效率。进而提高等离子处理物料装置100的工作效率。

可选地，等离子枪2可拆卸地设在炉体1上。从而便于操作人员对等离子枪2进行维修及对其零部件的更换，提高了维修人员的舒适性。

具体地，等离子枪2通过机械手(图未示出)固定在炉体1内。从而可以保证等离子枪2工作时在炉体1内位置稳定，进而可以提高等离子处理物料装置100工作的可靠性。

可选地，支撑部3设在等离子枪2的外周壁上且与等离子枪2电连接。从而有利于简化等离子处理物料装置100的制造过程。

具体地，支撑部3为多个，多个支撑部3在等离子枪2的周向上间隔分布，连接件 4为多个，多个连接件4与多个支撑部3一一对应设置。从而可以保证连接件4带电的可靠性，进而保证等离子枪2可产生联合型等离子弧7的可靠性，进一步地保证等离子处理物料装置100的工作效率。

可选地，支撑部3形成为环形结构且外罩在等离子枪2上。由此可知，支撑部3的结构简单、制造方便，便于等离子处理物料装置100的制造和安装。

具体地，支撑部3为金属卡具，连接件4的另一端由支撑部3夹持。从而可知，支撑部3的结构简单、制造方便，支撑部3与连接件4的电连接方式简单、可靠，可以简化等离子处理物料装置100安装的过程，有利于提高等离子处理物料装置100的生产效率。

具体地，连接件4为钨材料件。从而可知，连接件4的熔点高，同时可以保证连接件4导电的可靠性。此处需要说明的是，连接件4的材质不限于此，只要保证连接件4 导电的可靠性及连接件4的熔点高于固态物料5的熔点即可。

具体地，等离子枪2的阳极21为铜合金材料件。从而可以保证等离子枪2产生非转移型等离子弧71的可靠性，保证等离子枪2工作的可靠性。可以理解的是，等离子枪2 的阳极21材质不限于此，只要保证等离子枪2可产生非转移型等离子弧71的可靠性即可。

具体地，等离子枪2的阴极22为钨材料件。从而可以保证等离子枪2产生联合型等离子弧7的可靠性，保证等离子枪2工作的可靠性。可以理解的是，等离子枪2的阳极 21材质不限于此，只要保证等离子枪2可产生联合型等离子弧7的可靠性即可。

根据本发明实施例的等离子处理物料装置100的处理方法，等离子处理物料装置为根据本发明上述实施例的等离子处理物料装置100，处理方法包括如下步骤：

S1：向炉体1内填加固态物料5，控制等离子枪2工作以产生非转移型等离子弧71以加热固态物料5。

S2：待熔融状态的物料6与连接件4接触时，控制等离子枪2继续工作以产生联合型等离子弧7以继续加热固态物料5。

S3：将熔融状态的物料6排出炉体1。

综上可知，本发明实施例的等离子处理物料装置100的处理方法为：向炉体1内填加固态物料5，控制等离子枪2开始工作，首先等离子枪2内产生非转移型等离子弧71 以对固态物料5进行加热，固态物料5逐渐开始熔化以形成熔融状态，当熔融状态的物料6与连接件4接触时，控制等离子枪2继续工作，熔融状态的物料6带正电，从而熔融状态的物料6可与等离子枪2配合以形成转移型等离子弧，即在等离子处理物料装置 100中，等离子枪2可产生联合型等离子弧7以对固态物料5进行进一步地加热，最终使炉体1内的固态物料5全部形成为熔融状态，然后排出炉体1。

根据本发明实施例的等离子处理物料装置100的处理方法，使得在等离子处理物料装置100中，等离子枪2可产生联合型等离子弧7，进而可以提高等离子弧对固态物料 5的加热效率，提高等离子处理物料装置100的工作效率，降低等离子处理物料装置100 的使用成本。同时使等离子处理物料装置100的结构简单、制造方便，有利于降低等离子处理物料装置100的制造成本，提高等离子处理物料装置100的生产效率。

下面参考图1-图3对根据本发明一个具体实施例的等离子处理物料装置100的结构进行详细说明。但是需要说明的是，下述的说明仅具有示例性，普通技术人员在阅读了本发明的下述技术方案之后，显然可以对其中的技术方案或者部分技术特征进行组合或者替换、修改，这也落入本发明所要求的保护范围之内。

如图1-图3所示，根据本发明实施例的等离子处理物料装置100，包括：炉体1、等离子枪2、支撑部3和连接件4。

具体而言，炉体1内限定出用于盛放固态物料5的盛放空间a。

等离子枪2可拆卸地伸入炉体1内且通过机械手固定以在炉体1内产生非转移型等离子弧71以熔化固态物料5，固态物料5在熔融状态下导电。等离子枪2在炉体1的高度方向上可移动。等离子枪2的阳极21为铜合金材料件。等离子枪2的阴极22为钨材料件。

支撑部3形成为环形结构且外罩在等离子枪2上，同时支撑部3与等离子枪2的阳极21部分电连接。其中支撑部3为金属卡具，连接件4的一端由支撑部3夹持以与支撑部3电连接。

连接件4为具有导电性且熔点高于固态物料5的熔点的钨材料件，连接件4的另一端伸入固态物料5内。

根据本发明实施例的等离子处理物料装置100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种等离子处理物料装置，其特征在于，包括：

炉体，所述炉体内限定出用于盛放固态物料的盛放空间；

等离子枪，所述等离子枪伸入所述炉体内以在所述炉体内产生非转移型等离子弧以熔化所述固态物料，所述固态物料在熔融状态下导电；

支撑部，所述支撑部与所述等离子枪的阳极部分电连接；

连接件，所述连接件具有导电性且所述连接件的熔点高于所述固态物料的熔点，所述连接件的一端伸入所述固态物料内，所述连接件的另一端与所述支撑部固定连接。

2.根据权利要求1所述的等离子处理物料装置，其特征在于，所述等离子枪在所述炉体的高度方向上可移动。

3.根据权利要求1所述的等离子处理物料装置，其特征在于，所述等离子枪可拆卸地设在所述炉体上。

4.根据权利要求1所述的等离子处理物料装置，其特征在于，所述支撑部为多个，多个支撑部在所述等离子枪的周向上间隔分布，所述连接件为多个，多个所述连接件与多个所述支撑部一一对应设置。

5.根据权利要求1所述的等离子处理物料装置，其特征在于，所述支撑部形成为环形结构且外罩在所述等离子枪上。

6.根据权利要求1所述的等离子处理物料装置，其特征在于，所述连接件为钨材料件。

7.根据权利要求1所述的等离子处理物料装置，其特征在于，所述等离子枪的阳极为铜合金材料件。

8.根据权利要求1所述的等离子处理物料装置，其特征在于，所述等离子枪的阴极为钨材料件。

9.根据权利要求1所述的等离子处理物料装置，其特征在于，所述支撑部为金属卡具，所述连接件的另一端由所述支撑部夹持。

10.一种等离子处理物料装置的处理方法，其特征在于，所述等离子处理物料装置为权利要求1-9中任一项所述的等离子处理物料装置，所述处理方法包括如下步骤：

S1：向所述炉体内填加所述固态物料，控制所述等离子枪工作以产生非转移型等离子弧以加热所述固态物料；

S2：待所述熔融状态的物料与所述连接件接触时，控制所述等离子枪继续工作以产生联合型等离子弧以继续加热所述固态物料；

S3：将所述熔融状态的物料排出所述炉体。