CN110035596A - 一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，涉及等离子技术领域，包括枪座，枪座内设有外枪体、内枪体、喷嘴、极间绝缘套、电极座、电极、分流环，外枪体、内枪体同轴嵌装在枪座上，内枪体外侧壁与外枪体内侧壁接触，内枪体外侧壁上开设有多个储水槽，枪座上对应储水槽位置开设有安装孔，相邻两个安装孔上分别外接有进水管一、回水管一，喷嘴设置在外枪体上，极间绝缘套同轴嵌装在内枪体内，电极设置在电极座上，电极座外侧壁上开设有气流槽，电极座背离电极的一端开设有进气孔，进气孔的进气端连接有进气管，进气孔与气流槽连通，分流环同轴套装在电极上，分流环上沿轴向开设有束流孔，具备结构稳定、电热转换效率高、使用寿命长的优点。
Description
技术领域
本发明涉及等离子技术领域，尤其涉及一种用于金属纳米粉生产中的等离子枪。
背景技术
等离子电弧喷枪是广泛应用于金属非金属冶炼、煤粉锅炉点火、热等离子体涂镀技术、等离子体废物处理、材料制备及筛选等用途的一种工业设备。其主要功用是对工业原料、材料、垃圾或废物、工业半成品等处理对象进行高温加热处理，使被处理对象获得燃烧(等离子点火和垃圾废物处理用途)、熔化(金属、非金属冶炼、切割和材料制备、筛选等用途)或涂层(等离子涂镀)的一种专用设备。等离子电弧喷枪所产生的射流温度可高达到数千摄氏度，超出了自然界已发现所有材料的熔(燃)点。因此，它作为一种特殊的高温热源，具有其他加热形式不可替代的作用。与传统燃烧式高温喷枪相比，等离子电弧喷枪具有温度高，温度调节范围宽(几百到几千摄氏度)，能量集中，气流污染小，气流速度可调(超、亚声速)，成本相对低廉，使用方便等优点。
目前，我国常用的等离子电弧喷枪一般为直流单一喷枪形式，喷枪只有一个单独的枪体，这种形式的喷枪根据其电弧弧根的位置不同又分为转移弧和非转移弧两种类型。现有的转移弧喷枪的阴极和阳极中的一电极不是枪体本身的阳极或阴极，而是被转移到了标的物身上，利用电弧直接对标的物加热，此类喷枪针对的对象主要为导电材料。非转移弧喷枪的阴极和阳极均为枪体自身所带的阴极和阳极，电弧主要在枪体的阴极和阳极之间运行，不是利用电弧本身对标底物进行加热，而是利用电弧加热的高温气体对标的物进行加热的一种方式，此类喷枪针对的对象主要为非导电材料。由于电弧本身具有极高的温度，因此转移弧喷枪相对于非转移弧喷枪来说能达到更高的温度和热效率。但转移弧喷枪的一个限制条件是标的物必须为导电材料，非导电材料则不能将电弧转移至本身，因此目前在对非导电材料的处理上还不能采用更高温度的转移弧喷枪，使其使用受到了一定的限制。
发明内容
本发明的目的是解决现有设备存在的问题，提高一种转移弧等离子枪，具备结构稳定、电热转换效率高、使用寿命长的优点。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，包括枪座、外枪体、内枪体、喷嘴、极间绝缘套、电极座、电极、分流环，所述外枪体、内枪体同轴嵌装在枪座上，所述内枪体外侧壁与外枪体内侧壁接触，所述内枪体外侧壁上沿轴向开设有多个储水槽，所述外枪体与内枪体之间对应储水槽位置形成第一水冷腔室，所述枪座上对应储水槽位置开设有安装孔，所述安装孔与第一水冷腔室连通，相邻两个安装孔上分别外接有进水管一、回水管一，所述喷嘴设置在外枪体上背离枪座一端位置，所述极间绝缘套同轴嵌装在内枪体内，所述电极座同轴嵌装在极间绝缘套内，所述电极设置在电极座上背离枪座一端，所述电极座外侧壁上开设有用于气流通过的气流槽，所述电极座背离电极的一端开设有进气孔，所述进气孔的进气端连接有进气管，所述进气孔与气流槽连通，所述分流环同轴套装在电极上，所述分流环的外侧壁与极间绝缘套内壁贴合，所述分流环上沿轴向开设有束流孔，所述进气孔、气流槽、束流孔、喷嘴之间形成气流通道。
为了进一步优化本发明，可优先选用以下技术方案：
优选的，所述外枪体的外侧壁上同轴设置有至少两个环状安装凸台一，所述安装凸台的外侧壁上开设有外螺纹，所述安装凸台上通过螺纹旋装有陶瓷套管。
优选的，所述内枪体内壁上对应极间绝缘套、喷嘴位置设置有限位凸台一、限位凸台二。
优选的，所述内枪体内部封装填充有耐高温树脂体。
优选的，所述外枪体、内枪体上靠近枪座的一端对应位置均开设有定位孔，所述定位孔内嵌装有柱型定位件。
优选的，所述喷嘴包括外喷嘴和内喷嘴，所述外喷嘴与内喷嘴之间采用过盈配合，所述外喷嘴与外枪体之间螺纹连接，所述内喷嘴顶持在分流环侧壁上用于固定分流环，所述外喷嘴采用紫铜套，所述内喷嘴采用耐高温金属套。
优选的，所述电极包括筒状电极固定块和锥型导流块，所述筒状电极固定块靠近枪座一端嵌装在电极固定座上，所述锥型导流块嵌装在电极固定部内背离枪座的一端，所述锥型导流块的外侧端部设置有锥型引流部。
优选的，所述电极座上靠近枪座一端中间位置开设有螺纹安装孔，所述螺纹安装孔内设置有导水管，所述导水管用于对电极冷却降温，所述导水管的进水端连接有第二进水管，所述导水管的出水端延伸至电极固定部内。
优选的，所述气流槽为螺旋状分布在电极座外围。
优选的，所述束流孔均布开设有多个，所述束流孔的孔径范围为0.8～1mm。
本发明的有益效果是：
1、本发明中采用外枪体和内枪体双层结构设计，在外枪体和内枪体之间开设有水冷腔，保证等离子枪工作过程中的安全稳定性，同时等离子枪中各部分结构中尽可能少的采用螺纹连接，尽可能多的采用表面精加工形成的接触连接，内枪体内部采用多层梯度结构为后续配件的安装提供准确定位，且便于封装密封，还减少了转配拆卸的难度；相比于传统喷嘴采用纯铜结构，传统电极采用纯钨作为电极，钨在高温下容易蒸发形成污染，钨极尖的蒸发消耗使得起弧困难，使用一段时间后需要加工打磨，降低了工作效率，本发明中内喷嘴和电极采用耐高温复合材料，减少蒸发电极的蒸发量和提高了喷嘴的使用寿命。
2、本发明中在外枪体表面留有双外螺纹结构环，用于安装陶瓷套管，可以提高等离子枪在高温环境下的使用寿命；此外本发明将耐高温树脂融化后通过枪座后部入口浇注到内枪体内形成密封可以保证整个枪体内部的密封性和极间的绝缘性，以提高整体设备的稳定性，同时在喷嘴与外枪体连接位置开设有环形沟槽，可以形成冷却循环通道对喷嘴进行保护。
附图说明
图1为等离子整体结构示意图；
图2为枪座结构示意图；
图3为内枪体结构示意图；
图4为内枪体半剖图；
图5为分流环结构示意图；
图6为电极结构示意图；
图7为A处结构放大示意图；
图8为B处结构放大示意图。
其中，1-枪座，2-外枪体，3-内枪体，4-极间绝缘套，5-电极座，6-电极，7-外喷嘴，8-内喷嘴，9-分流环，10-第一水冷腔室，11-进水管一，12-回水管一，13-第二进水管，14-进气管，15-气流槽，16-进气孔，17-导水管，18-螺纹安装孔，19-耐高温树脂体，20-陶瓷套管，21-环状安装凸台，22-沟槽，23-定位孔，24-柱型定位件，101-卡槽，102-安装凸缘，103-螺栓固定孔，104-安装孔，105-外螺纹，401-限位凸台一，402-限位凸台二，403-储水槽，601-锥型导流块，602-电极固定块，603-锥型引流部，901-防护台，902-束流孔。
具体实施方式
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。
实施例1
如图1-8所示，一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，包括枪座1、外枪体2、内枪体3、喷嘴、极间绝缘套4、电极座5、电极6、分流环9，其中外枪体、内枪体同轴嵌装在枪座1上，枪座1一端开设有卡槽101，卡槽101与外枪体2、内枪体3的外壁贴合，内枪体外侧壁与外枪体内侧壁接触，为了保证内枪体与外枪体之间连接位置的稳定性和牢固性，在外枪体、内枪体上靠近枪座的一端对应位置均开设有定位孔23，定位孔内嵌装有柱型定位件24，通过柱型定位件24对外枪体和内枪体进行固定，防止其出现转动情况；外枪体2与枪座1采用钎焊的形式焊接在一起，外枪体的外侧壁上同轴布置有两个环状安装凸台21，安装凸台21的外侧壁上开设有外螺纹，安装凸台上通过外螺纹旋装有陶瓷套管20，通过陶瓷套管20对枪体进行防护，可以提高等离子枪在高温环境下的使用寿命；内枪体外侧壁上沿轴向开设有4个储水槽，储水槽的深度为2mm，内枪体3与枪座1之间通过钎焊固定密封，外枪体与内枪体之间对应储水槽位置形成第一水冷腔室，采用外枪体和内枪体双层结构设计，保证等离子枪工作过程中的安全稳定性；枪座1上对应储水槽位置开设有4个安装孔，安装孔与第一水冷腔室10连通，相邻两个安装孔104上分别外接有进水管一11、回水管一12，冷却水通过进水管一11进入外枪体与内枪体之间的第一水冷腔室内，通过对枪体降温冷却提高整体设备的使用寿命；为了保证等离子枪使用过程的稳定性，在等离子枪上安装有安装凸缘102，安装凸缘上均布开设有螺栓固定孔，通过在螺栓固定孔内安装螺栓对枪座进行固定。
喷嘴安装在外枪体上背离枪座一端位置，喷嘴包括外喷嘴7和内喷嘴8，外喷嘴与内喷嘴之间采用过盈配合，外喷嘴与外枪体之间螺纹连接，内喷嘴顶持在分流环侧壁上用于固定分流环，外喷嘴7采用紫铜套，内喷嘴8采用耐高温金属套，可以减少蒸发电极的蒸发量和提高了喷嘴的使用寿命；极间绝缘套4同轴嵌装在内枪体3内，内枪体3内壁上对应极间绝缘套4、喷嘴位置安装有限位凸台一、限位凸台二，通过限位凸台一、限位凸台二对极间绝缘套、喷嘴进行固定，通过使内枪体内壁减薄提高散热效率，同时还可以作为冷却液的通路，进一步提高枪体的使用寿命和安全性；电极座5同轴嵌装在极间绝缘套4内，电极安装在电极座5上背离枪座一端，电极6包括筒状电极固定块602和锥型导流块601，筒状电极固定块靠近枪座一端嵌装在电极固定块上，锥型导流块嵌装在电极固定部内背离枪座的一端，锥型导流块的外侧端部布置有锥型引流部603，通过锥型引流部对等离子进行引流，电极座上靠近枪座一端中间位置开设有螺纹安装孔18，螺纹安装孔18内安装有导水管17，导水管17用于对电极冷却降温，导水管的进水端连接有第二进水管13，导水管的出水端穿设至筒状电极固定块内，通过第二进水管的冷却水对电极进行降温冷却，然后通过导水管和电极座之间空隙流回；同时在喷嘴与外枪体连接位置开设有环形沟槽22，可以形成冷却循环通道对喷嘴进行保护。
电极座外侧壁上开设有用于气流通过的气流槽15，气流槽15为螺旋状分布在电极座外围，螺旋状的气流槽实现对气流的导向作用，电极座背离电极的一端开设有进气孔，进气孔的进气端连接有进气管，进气孔16与气流槽15连通，分流环9同轴套装在电极上，分流环9的外侧壁与极间绝缘套内壁贴合，分流环上沿轴向开设有束流孔，分流环上对应气流出口方向的一端安装有环状防护台901，防止束流孔902堵塞；束流孔均布开设有32个，束流孔的孔径为1mm，其中进气孔16、气流槽、束流孔、喷嘴之间形成气流通道，进气管内气体依次通过进气孔、气流槽、束流孔902，并在电极上的锥型引流部的作用下，带动电弧从喷嘴处喷射；更进一步，将第二进水管1和进气管14延伸出枪座外，并将耐高温树脂体19融化后通过枪座1后部入口浇注到枪内形成密封，可以保证整个等离子枪体内部的密封性和极间的绝缘性，相比于传统喷嘴采用纯铜结构，传统电极采用纯钨作为电极，钨在高温下容易蒸发形成污染，钨极尖的蒸发消耗使得起弧困难，使用一段时间后需要加工打磨，降低了工作效率，本实施例中内喷嘴和电极采用耐高温复合材料，减少蒸发电极的蒸发量和提高了喷嘴的使用寿命，此外等离子枪中各部分结构中尽可能少的采用螺纹连接，尽可能多的采用表面精加工形成的接触连接，内枪体内部采用多层梯度结构为后续配件的安装提供准确定位，且便于封装密封，还减少了转配拆卸的难度。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，其特征在于：包括枪座、外枪体、内枪体、喷嘴、极间绝缘套、电极座、电极、分流环，所述外枪体、内枪体同轴嵌装在枪座上，所述内枪体外侧壁与外枪体内侧壁接触，所述内枪体外侧壁上沿轴向开设有多个储水槽，所述外枪体与内枪体之间对应储水槽位置形成第一水冷腔室，所述枪座上对应储水槽位置开设有安装孔，所述安装孔与第一水冷腔室连通，相邻两个安装孔上分别外接有进水管一、回水管一，所述喷嘴设置在外枪体上背离枪座一端位置，所述极间绝缘套同轴嵌装在内枪体内，所述电极座同轴嵌装在极间绝缘套内，所述电极设置在电极座上背离枪座一端，所述电极座外侧壁上开设有用于气流通过的气流槽，所述电极座背离电极的一端开设有进气孔，所述进气孔的进气端连接有进气管，所述进气孔与气流槽连通，所述分流环同轴套装在电极上，所述分流环的外侧壁与极间绝缘套内壁贴合，所述分流环上沿轴向开设有束流孔，所述进气孔、气流槽、束流孔、喷嘴之间形成气流通道。
2.根据权利要求1所述的一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，其特征在于：所述外枪体的外侧壁上同轴设置有至少两个环状安装凸台一，所述安装凸台一的外侧壁上开设有外螺纹，所述安装凸台上通过螺纹旋装有陶瓷套管。
3.根据权利要求1所述的一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，其特征在于：所述内枪体内壁上对应极间绝缘套、喷嘴位置设置有限位凸台一、限位凸台二。
4.根据权利要求1所述的一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，其特征在于：所述内枪体内部封装填充有耐高温树脂体。
5.根据权利要求1所述的一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，其特征在于：所述外枪体、内枪体上靠近枪座的一端对应位置均开设有定位孔，所述定位孔内嵌装有柱型定位件。
6.根据权利要求1所述的一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，其特征在于：所述喷嘴包括外喷嘴和内喷嘴，所述外喷嘴与内喷嘴之间采用过盈配合，所述外喷嘴与外枪体之间螺纹连接，所述内喷嘴顶持在分流环侧壁上用于固定分流环，所述外喷嘴采用紫铜套，所述内喷嘴采用耐高温金属套。
7.根据权利要求1所述的一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，其特征在于：所述电极包括筒状电极固定块和锥型导流块，所述筒状电极固定块靠近枪座一端嵌装在电极固定座上，所述锥型导流块嵌装在电极固定部内背离枪座的一端，所述锥型导流块的外侧端部设置有锥型引流部。
8.根据权利要求1所述的一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，其特征在于：所述电极座上靠近枪座一端中间位置开设有螺纹安装孔，所述螺纹安装孔内设置有导水管，所述导水管用于对电极冷却降温，所述导水管的进水端连接有第二进水管，所述导水管的出水端延伸至电极固定部内。
9.根据权利要求1所述的一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，其特征在于：所述气流槽为螺旋状分布在电极座外围。
10.根据权利要求1所述的一种金属纳米粉生产用转移弧等离子枪，其特征在于：所述束流孔均布开设有多个，所述束流孔的孔径范围为0.8～1mm。
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