CN109587922A - 一种等离子体水炬 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种等离子体水炬，涉及等离子体设备技术领域。用于解决等子体炬结构复杂、成本较高的问题。本发明的等离子体水炬包括筒体，所述筒体上设有进液口、以及与电源正极电连接的喷嘴，所述喷嘴的内腔与所述筒体的内腔连通，所述筒体上与喷嘴相对的一端穿设有绝缘套管，所述绝缘套管与所述喷嘴同轴设置，所述绝缘套管内设有连接杆，所述连接杆与所述绝缘套管沿轴向可移动连接，所述连接杆上靠近所述喷嘴的一端设有电极头，所述电极头与电源负极电连接；当所述连接杆沿第一方向移动时，所述电极头可靠近所述喷嘴或与所述喷嘴接触；当所述连接杆沿第二方向移动时，所述电极头可远离所述喷嘴，所述第一方向与所述第二方向相反。

Description

一种等离子体水炬

技术领域

本发明涉及等离子体设备技术领域，尤其涉及一种等离子体水炬。

背景技术

热等离子体广泛应用于各种领域，如等离子切割、等离子喷涂、等离子体除废等。通常，热等离子体采用热等离子体炬来产生。

常见的热等子体炬采用直流电弧来产生等离子体，但现有采用直流电弧产生等离子体的设备需要外置带能源、电极循环水以及高频引弧装置，导致整个系统的结构较复杂、能耗高。

发明内容

本发明提供一种等离子体水炬，用于解决等子体炬结构复杂、成本较高的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种等离子体水炬，包括筒体，所述筒体上设有进液口、以及与电源正极电连接的喷嘴，所述喷嘴的内腔与所述筒体的内腔连通，所述筒体上与喷嘴相对的一端穿设有绝缘套管，所述绝缘套管与所述喷嘴同轴设置，所述绝缘套管内设有连接杆，所述连接杆与所述绝缘套管沿轴向可移动连接，所述连接杆上靠近所述喷嘴的一端设有电极头，所述电极头与电源负极电连接；当所述连接杆沿第一方向移动时，所述电极头可靠近所述喷嘴或与所述喷嘴接触；当所述连接杆沿第二方向移动时，所述电极头可远离所述喷嘴，所述第一方向与所述第二方向相反。

可选地，连接杆为螺杆，连接杆与绝缘套管螺纹连接。

可选地，筒体内设有第一套筒和吸液件，吸液件和连接杆均位于第一套筒内，第一套筒上开设有多个第一通孔。

可选地，第一套筒与连接杆之间还设有第二套筒，第二套筒上开设有多个第二通孔。

可选地，筒体内设有支撑件，支撑件与绝缘套管靠近喷嘴的一端连接。

可选地，支撑件为隔板，隔板将筒体的内腔分隔为蒸发腔和等离子体腔，隔板上开设有配合孔和多个连通孔，配合孔用于与绝缘套管配合，连通孔用于将蒸发腔与等离子体腔连通。

可选地，筒体包括一端设有开口的筒体本体、以及绝缘盖，绝缘盖用于将筒体本体的开口封闭，绝缘套管与绝缘盖连接。

可选地，筒体上设有连接板，连接板、筒体以及喷嘴均采用导电材料制作，连接板与电源正极电连接。

可选地，还包括连接组件和绝缘板，连接组件用于将筒体固定在绝缘板上。

可选地，连接组件包括支撑杆和管夹，支撑杆的一端与绝缘板连接，支撑杆的另一端与管夹连接，管夹夹持在筒体的外侧。

可选地，支撑杆包括支撑管和调节杆，调节杆位于支撑管内，且与支撑管沿轴向可移动连接。

本发明提供的等离子体水炬，冷却液可通过筒体上的进液口(如水或有机水溶液)进入筒体内，连接杆位于绝缘套管内，使得连接杆与筒体相互绝缘，将喷嘴与电源正极连接、电极头与电源负极连接，在启动电源后，沿第一方向移动连接杆，可使电极头逐渐接近喷嘴直至两者接触后，再迅速沿第二方向(第二方向与第一方向相反)移动连接杆，使电极头朝远离喷嘴的方向移动，电极头与喷嘴之间产生电弧，电弧可将电极头与喷嘴附近的反应气体电离，以等离子体射流从喷嘴喷出，电离过程中会释放较多的热量将冷却液蒸发，从而持续产生反应气体，不需专门的加热装置，相较于现有技术，本发明实施例的等离子体水炬不需高频引弧装置和导入专门的工作气体，其结构较简单，成本较低；并且可根据实际需要移动连接杆，可调节电极头与喷嘴之间的间距，改变电极头与喷嘴之间的电压，使其产生相应长度的等离子体射流，以满足不同的应用需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例等离子体水炬的结构示意图；

图2为本发明实施例等离子体水炬中筒体的透视图；

图3为本发明实施例等离子体水炬中筒体的截面示意图；

图4为图3的A-A截面图；

图5为本发明实施例等离子体水炬中筒体的结构示意图之一；

图6为本发明实施例等离子体水炬中筒体的结构示意图之二；

图7为本发明实施例等离子体水炬中部分部件的结构示意图；

图8为本发明实施例等离子体水炬安装于绝缘板上的结构示意图；

图9为本发明实施例等离子体水炬中连接组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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；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。

在本发明的描述中，“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参照图1～7，本发明实施例的等离子体水炬，包括筒体1，筒体1上开设有进液口、以及与电源正极电连接的喷嘴2，喷嘴2的内腔与筒体1的内腔连通，筒体1上与喷嘴2相对的一端穿设有绝缘套管5，绝缘套管5与喷嘴2同轴设置，绝缘套管5内设有连接杆3，连接杆3与绝缘套管5沿轴向可移动连接，且连接杆3与绝缘套管5沿轴向可移动连接，连接杆3上靠近喷嘴2的一端设有电极头4，电极头4与电源负极电连接，当连接杆3沿第一方向P移动时，电极头4可靠近喷嘴2或与喷嘴2接触；当连接杆沿第二方向M移动时，电极头可远离喷嘴，第一方向P与第二方向M相反、且第一方向P、第二方向M均与连接杆3的轴线平行。

本发明提供的等离子体水炬，冷却液可通过筒体1上的进液口(如水或有机水溶液)进入筒体1内，连接杆3位于绝缘套管5内，使得连接杆3与筒体1相互绝缘，将喷嘴2与电源正极连接、电极头4与电源负极连接，在启动电源后，沿第一方向P移动连接杆3，可使电极头4逐渐接近喷嘴2直至两者接触后，再迅速第二方向M(第二方向M与第一方向P相反)移动连接杆3，使电极头4朝远离喷嘴2的方向移动，电极头4与喷嘴2之间产生电弧，电弧可将电极头4与喷嘴2附近的反应气体电离，以等离子体射流从喷嘴2喷出，电离过程中会释放较多的热量将冷却液蒸发，从而持续产生反应气体，不需专门的加热装置，相较于现有技术，本发明实施例的等离子体水炬不需高频引弧装置和导入专门的工作气体，其结构较简单，成本较低；并且可根据实际需要移动连接杆3，可调节电极头4与喷嘴2之间的间距，改变电极头4与喷嘴2之间的电压，使其产生相应长度的等离子体射流，以满足不同的应用需要。

需要说明的是：若连接杆3朝靠近喷嘴2的方向移动，可缩短电极头4与喷嘴2之间的距离，电极头4与喷嘴2之间的电压降低，等离子体射流的长度变短；若连接杆3朝远离喷嘴2的方向移动，即增加电极头4与喷嘴2之间的距离，电极头4与喷嘴2之间的电压提高，等离子体射流的长度变长。

可选地，上述连接杆3通过胀套与绝缘套管5连接，连接杆3远离喷嘴2的一端上设有标尺，可根据标尺可知连接杆3伸入筒体1内的长度以及与喷嘴2的间距；或者连接杆3为螺杆，连接杆3与绝缘套管5螺纹连接。因前者调节连接杆3的伸入筒体1内的长度，需要采用合适的力推动或拉动连接杆3，拉力或推力容易灭弧或撞击喷嘴，所以本发明实施例采用后者的方案，调节较精确，且操作方便。可选地，上述绝缘套管5可采用陶瓷、石英玻璃制作；进液口处设有注水管101。

进一步地，为了避免筒体1内的冷却液过多而造成引弧困难，本发明实施例的筒体1内设有第一套筒14和吸液件，吸液件和筒体1均位于第一套筒14内，第一套筒14上开设有多个第一通孔141，即冷却液可通过筒体1上的进液口(如水或有机水溶液)进入筒体1内、第一套筒14外，即使冷却液充满筒体1与第一套筒14之间，冷却液液需要通过第一通孔141逐渐进入第一套筒14内，并且进入第一套筒14内的过多液体可被吸液件吸收，从而解决上述问题；并且采用冷却液为水或有机水溶液(如乙醇)时，冷却液会吸收反应腔体内的温度，可起到一定的降温作用。可选地，吸液件也可设置在第一套筒14与筒体1之间。

基于上述实施例，进一步地，本发明实施例的第一套筒14与连接杆3之间还设有第二套筒15，第二套筒15上开设有多个第二通孔151，可进一步控制冷却液或反应气体以合适的流速进入第二套筒15内，提高等离子体水炬的工作可靠性。可选地，第一套筒14和第二套筒15可采用不锈钢制作；上述吸液件可采用吸水纤维毡，将吸水纤维毡包裹在第二套筒15的外壁或第一套筒14的内壁。

在等离子体水炬的工作过程中，筒体1内的压力较大，若绝缘套管5(或连接杆3)位于筒体1内的长度较大，绝缘套管5(或连接杆3)靠近喷嘴2的一端稳定性较差，因此，本发明实施例在筒体1内设有支撑件11，该支撑件11与绝缘套管5靠近喷嘴2的一端连接，给绝缘套管5提供可靠的支撑力，使得连接杆3在工作过程不易晃动，电极头4与喷嘴2的距离一定，不易灭弧。

进一步地，上述支撑件11为隔板，隔板可将筒体1的内腔分隔为蒸发腔102和等离子体腔103，在支撑件11上开设配合孔111和多个连通孔112，绝缘套管5穿设于该配合孔111内，连通孔112用于将蒸发腔102与等离子体腔103连通，反应气体可以以一定的流量进入等离子体腔103内，避免等离子体腔103的压力过大。

需要注意的是：对于筒体1内设有第一套筒14和第二套筒15的方案，上述第一套筒14和第二套筒15均位于蒸发腔102内，所述第一套筒14和第二套筒15沿轴向的一端与支撑件11连接，上述连通孔112将第二套筒15的内腔与等离子体腔103连通。即蒸发腔102由与第一套筒14对应的部分筒体与隔板围成，等离子体腔103由喷嘴2所在的部分筒体与隔板围成。

在一些实施例中，上述筒体1包括一端设有开口的筒体本体12以及绝缘盖13，绝缘盖13将筒体本体12的开口封闭，且绝缘套管5与绝缘盖13连接，可进一步地提高筒体1与连接杆3的绝缘可靠性。例如，在绝缘盖13上开设有安装孔，安装孔与连接杆3配合，且绝缘套管5的一端与该安装孔连接。可选地，绝缘盖13设有内螺纹，筒体本体12对应绝缘盖13的位置设有外螺纹，绝缘盖13与筒体本体12螺纹连接。

此外，若蒸发腔102的压力较大时，蒸汽容易从绝缘套管5与筒体1的连接处溢出，使得蒸发腔102的气体压力过低，蒸发腔102内的气体也被电离。因此，参照图4，上述绝缘套管5的一端与支撑件11密封连接，绝缘套管5的另一端与筒体1远离喷嘴2的一端密封连接，提高绝缘套管5与筒体1的密封性。在绝缘套管5的两端均设有外螺纹，配合孔111和安装孔均为螺纹孔，即绝缘套管5与支撑件11、筒体1螺纹连接，并且可在绝缘套管5与支撑件11之间增设密封衬垫，绝缘套管5与筒体1之间增设密封衬垫，进一步提高密封性。

因喷嘴2处的温度过高，若直接通过导线将喷嘴2与电源正极连接，安全性较低。所以，本发明实施例筒体1的侧壁上设有连接板16，该连接板16、筒体1以及喷嘴2均采用导电材料制作(如不锈钢)，连接板16与电源正极连接，从而实现喷嘴2与电源正极的电连接，其安全性较高。同理，连接杆3也采用导电材料制作，电源负极与连接杆3位于筒体1外的一端连接，连接板16上设有开孔161，电源正极通过导线连接在该开孔161处。

需要说明的是，因筒体1的外壳是带电的，不能直接接触操作，因此，需要将筒体1固定在绝缘件上。在一些实施例中，等离子体水炬还包括连接组件6和绝缘板7，通过连接组件6将筒体1固定在绝缘板7上，避免操作人员触电。可选地，连接组件6采用金属材料制作。

可选地，上述连接组件6包括支撑杆61和管夹62，支撑管611的一端与绝缘板7连接，支撑杆61的另一端与管夹62连接，管夹62夹持在筒体1的外侧，即管夹62将筒体1固定，支撑杆61将筒体1固定在绝缘板7上，结构较简单。

参照图8～9，支撑杆61上设有安装底座63，支撑杆61通过安装底座63与绝缘板7连接；上述管夹62包括第一管夹621和第二管夹622，第一管夹621与第二管夹622通过螺栓连接，可通过螺栓调整管夹62的直径，以适应不同直径的筒体1。

进一步地，在一些实施例中，上述支撑杆61包括支撑管611和调节杆612，调节杆612安装于支撑管611内，且与支撑管611沿轴向可移动连接，通过移动调节杆612，可调节支撑杆61的高度，从而适应不同的操作位置。可选地，支撑管611与调节杆612螺纹连接。

在本说明书的描述中，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。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种等离子体水炬，其特征在于，包括筒体，所述筒体上设有进液口、以及与电源正极电连接的喷嘴，所述喷嘴的内腔与所述筒体的内腔连通，所述筒体上与喷嘴相对的一端穿设有绝缘套管，所述绝缘套管与所述喷嘴同轴设置，所述绝缘套管内设有连接杆，所述连接杆与所述绝缘套管沿轴向可移动连接，且所述连接杆上靠近所述喷嘴的一端设有电极头，所述电极头与电源负极电连接；当所述连接杆沿第一方向移动时，所述电极头可靠近所述喷嘴或与所述喷嘴接触；当所述连接杆沿第二方向移动时，所述电极头可远离所述喷嘴，所述第一方向与所述第二方向相反。

2.根据权利要求1所述的等离子体水炬，其特征在于，所述连接杆为螺杆，所述连接杆与所述绝缘套管螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的等离子体水炬，其特征在于，所述筒体内设有第一套筒和吸液件，所述吸液件和所述连接杆均位于所述第一套筒内，所述第一套筒上开设有多个第一通孔。

4.根据权利要求3所述的等离子体水炬，其特征在于，所述第一套筒与所述连接杆之间还设有第二套筒，所述第二套筒上开设有多个第二通孔。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的等离子体水炬，其特征在于，所述筒体内设有支撑件，所述支撑件与所述绝缘套管靠近所述喷嘴的一端连接。

6.根据权利要求5所述的等离子体水炬，其特征在于，所述支撑件为隔板，所述隔板将所述筒体的内腔分隔为蒸发腔和等离子体腔，所述隔板上开设有配合孔和多个连通孔，所述配合孔用于与所述绝缘套管配合，所述连通孔用于将所述蒸发腔与所述等离子体腔连通。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的等离子体水炬，其特征在于，所述筒体包括一端设有开口的筒体本体、以及绝缘盖，所述绝缘盖用于将所述筒体本体的开口封闭，所述绝缘套管与所述绝缘盖连接。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的等离子体水炬，其特征在于，所述筒体上设有连接板，所述连接板、所述筒体以及所述喷嘴均采用导电材料制作，所述连接板与所述电源正极电连接。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的等离子体水炬，其特征在于，还包括连接组件和绝缘板，所述连接组件用于将所述筒体固定在所述绝缘板上。

10.根据权利要求9所述的等离子体水炬，其特征在于，所述连接组件包括支撑杆和管夹，所述支撑杆的一端与所述绝缘板连接，所述支撑杆的另一端与所述管夹连接，所述管夹夹持在所述筒体的外侧。

11.根据权利要求10所述的等离子体水炬，其特征在于，所述支撑杆包括支撑管和调节杆，所述调节杆位于所述支撑管内，且与所述支撑管沿轴向可移动连接。