CN110505747A - 一种层流电弧等离子体发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高焓等离子发生器领域，更具体的说是一种层流电弧等离子体发生器，可以提供趋于层流状态的等离子射流与寿命的层流等离子发生器。包括阴极，一级阳极，二级阳极，三级阳极，阴极外壳，一级阳极外壳，二级阳极外壳和三级阳极外壳，其特征是层流电弧等离子发生器由阴极，一级阳极，二级阳极，三级阳极，阴极外壳；阴极杆可以通过调节螺母来调节阴极与一级阳极的放电间隙与气体流通截面积；一级阳极与二级阳极可以通过调节螺母来调节一级阳极与二级阳极的间隙与气体流通截面积；二级阳极与三级阳极的散热翅片可以根据工况需要，设置为相应的螺旋升率，约束流体的流体状态，使等离子体射流状态稳定。

Description

一种层流电弧等离子体发生器

技术领域

本发明涉及电弧等离子发生器领域，更具体的说是一种层流电弧等离子体发生器。

背景技术

层流等离子发生器中最重要的是如何避免等离子体在多阳级加速中，因流体粘滞性产生的切应力使流体失去平衡而激发湍流，为了尽可能获得趋于层流状态的射流，等离子发生器的结构设计是关键，本发明为保证工作气流的稳定性，从冷却水的流向与阴阳级电离截面，气体输入稳定性做出了特殊的结构设计。

发明内容

本发明的目的是提供趋于层流状态的等离子射流与寿命的层流等离子发生器。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种层流电弧等离子体发生器，包括阴极，一级阳极，二级阳极，三级阳极，阴极外壳，一级阳极外壳，二级阳极外壳和三级阳极外壳，其特征是层流电弧等离子发生器由阴极，一级阳极，二级阳极，三级阳极，阴极外壳，一级阳极外壳，二极阳极外壳，三极阳极外壳，一阳密封垫，三级密封垫组成；

所述其中阴极，一级阳极，二级阳极，三级阳极，阴极外壳，一级阳极外壳，二极阳极外壳，三极阳极外壳，密封垫，绝缘垫同轴心设置；

所述其中阴极安装座、绝缘座锁母、绝缘座、阴极调节锁母、阴级杆、弹簧座、弹簧、冷却水管组合成阴级外壳；一级安装座、稳定环、固定环、绝缘螺栓套、螺钉、弹簧，绝缘套为管状中空结构，阴级安装座后端设置有遮挡台阶，绝缘套为管状中空结构，绝缘套外侧设置有遮挡台阶，固定锁母固定在阴级安装座上；阴级杆为向后开口的盲孔结构，阴级杆的外圆上有弹簧座台阶与挡圈安装槽，将弹簧座固定在阴极杆上；绝缘套设置有弹簧座台阶，与弹簧座中间安装有弹簧；阴级杆中端设置有螺纹，通过旋转阴级调节锁母，使阴极杆轴向前后调整；阴级杆后端孔内壁设置有螺纹，阴级前端通过螺纹紧固在阴级杆后端，阴级杆盲孔底部通过螺纹紧固安装有冷却水管；

一级安装座前端设置有半环形冷却水槽；

二级安装座为安装法兰盘外层水套内水套焊接组件；

二级阳级前端设置有凸缘，固定在二级安装座上；一级安装座后端设置有内安装台阶与稳定环定位孔，通过绝缘套，固定稳定环，固定环，绝缘螺栓套内有螺钉，通过螺钉紧固一级安装座、稳定环、绝缘套；二级安装座外壁设置有螺纹，调节螺母前部设置有弹簧孔，内部装有弹簧，通过旋转调节螺母可以使一级阳极外壳与一级阳极轴向前后调整。阴极安装座与一级安装座密封，隔离气室与大气相通；

所述二级安装座与三级安装座之间设置有同轴的绝缘密封垫，二级安装座上圆周分布有螺栓孔，螺栓孔上装配有绝缘螺栓套,通过螺钉将二级安装座与三级安装座装配固定；二级阳级与三级阳极之间有气室。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种层流电弧等离子体发生器,所述阴级安装座其后端有遮挡台阶，绝缘套外侧有遮挡台阶，固定锁母固定在阴级安装座上。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种层流电弧等离子体发生器,所述阴级杆为向后开口的盲孔结构，外圆上有弹簧座台阶与挡圈安装槽，将弹簧座固定在阴极杆上；绝缘套设置有弹簧座台阶，与弹簧座中间安装有弹簧；阴级杆中端设置有螺纹，通过旋转阴级调节锁母，使阴极杆轴向前后调整。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种层流电弧等离子体发生器,所述绝缘套前部设置有弹簧孔，内部装有弹簧，通过旋转调节螺母可以使一级阳极外壳与一级阳极轴向前后调整。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种层流电弧等离子体发生器,所述二级阳极与三级阳极外壁设置有螺旋散热翅片外层水套内水套焊接组件，形成内空环形夹层，进出水孔气体入口设置在安装法兰盘上。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种层流电弧等离子体发生器,所述三级安装座，进出水孔、设置在安装法兰盘上。

本发明一种层流电弧等离子体发生器的有益效果为：

本发明一种层流电弧等离子体发生器，阴极杆(阴极)可以通过调节螺母来调节阴极与一级阳极的放电间隙与气体流通截面积；一级阳极与二级阳极可以通过调节螺母来调节一级阳极与二级阳极的间隙与气体流通截面积；二级阳极与三级阳极的散热翅片可以根据工况需要，设置为相应的螺旋升率，约束流体的流体状态，使等离子体射流状态稳定。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的整体结构示意图一；

图2是本发明的整体结构示意图二；

图3是本发明的整体结构示意图三。

图4是本发明三级安装座8a的结构示意图。

图中：阴极1；一级阳极2；二级阳极3；三级阳极4阴极安装座5a；绝缘座锁母5b；绝缘座5c；阴极调节锁母5d；阴级杆5e；弹簧座5f；弹簧5g一级安装座6a；稳定环6b；固定环6c；绝缘螺栓套6d；螺钉6e；弹簧6f；绝缘套 6g二级安装座7a；调节螺母7b；转盘片7c；绝缘螺栓套7d；螺钉7e；三级安装座8a；压盘8b；一阳密封垫9；三级密封垫10。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本装置中所述的固定连接是指通过焊接、螺纹固定等方式进行固定，结合不同的使用环境，使用不同的固定方式；所述的转动连接是指通过将轴承烘装在轴上，轴或轴孔上设置有弹簧挡圈槽，通过将弹性挡圈卡在挡圈槽内实现轴承的轴向固定，实现转动；所述的滑动连接是指通过滑块在滑槽或导轨内的滑动进行连接；所述的铰接是指通过在铰链、销轴和短轴等连接零件上进行活动的连接方式；所需密封处均是通过密封圈或O形圈实现密封。

具体实施方式一：

下面结合图1-4说明本实施方式，一种层流电弧等离子体发生器，包括阴极，一级阳极，二级阳极，三级阳极，阴极外壳，一级阳极外壳，二级阳极外壳和三级阳极外壳，其特征是层流电弧等离子发生器由阴极1，一级阳极2，二级阳极3，三级阳极4，阴极外壳5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h，一级阳极外壳6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g，二极阳极外壳7a、7b、7c、7d、7e，三极阳极外壳8a、8b，一阳密封垫9，三级密封垫10组成；

所述其中阴极1，一级阳极2，二级阳极3，三级阳极4，阴极外壳5a、5b、 5c、5d、5e、5f、5g，一级阳极外壳6a、6b、6c、6f，二极阳极外壳7a、7b、 7c、7d，三极阳极外壳8a、8b，密封垫9，绝缘垫10同轴心设置；

所述其中阴极安装座5a、绝缘座锁母5b、绝缘座5c、阴极调节锁母5d、阴级杆5e、弹簧座5f、弹簧5g、冷却水管5h组合成阴级外壳；一级安装座6a、稳定环6b、固定环6c、绝缘螺栓套6d、螺钉6e、弹簧6f，绝缘套6g组成一级阳级外壳；二级安装座7a、调节螺母7b、转盘片7c、绝缘螺栓套7d、螺钉7e 组成二级阳极外壳；三级安装座8a、压盘8b组成三级阳极外壳。

所述阴级安装座5a为管状中空结构，阴级安装座5a后端设置有遮挡台阶，绝缘套5c为管状中空结构，绝缘套5c外侧设置有遮挡台阶，固定锁母5b将绝缘套5c固定在阴级安装座5a上；阴级杆5e为向后开口的盲孔结构，阴级杆5e 的外圆上有弹簧座台阶与挡圈安装槽，将弹簧座5f固定在阴极杆5e上；绝缘套5c设置有弹簧座台阶，与弹簧座中间安装有弹簧5g；阴级杆5e中端设置有螺纹，通过旋转阴级调节锁母5d，使阴极杆5e轴向前后调整；阴级杆5e后端孔内壁设置有螺纹，阴级前端通过螺纹紧固在阴级杆后端，阴级杆盲孔底部通过螺纹紧固安装有冷却水管5h；

一级安装座6a前端设置有半环形冷却水槽；

二级安装座7a为安装法兰盘7a1外层水套7a2内水套7a3焊接组件；

二级阳级2前端设置有凸缘，固定在二级安装座7a上；一级安装座6a后端设置有内安装台阶与稳定环定位孔，通过绝缘套6g，固定稳定环6b，固定环 6c上圆周分布有绝缘螺栓套6d，绝缘螺栓套6d内有螺钉6e，通过螺钉6e紧固一级安装座6a、稳定环6b、绝缘套6g；二级安装座外壁设置有螺纹，调节螺母 7b)，前有转盘板7c；绝缘套6g前部设置有弹簧孔，内部装有弹簧6f，通过旋转调节螺母7b可以使一级阳极外壳6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g与一级阳极2 轴向前后调整。阴极安装座5a与一级安装座6a之间有密封垫5e4密封，隔离气室6a4与大气相通；

所述三级安装座8a为安装法兰盘8a1、外层水套8a2、面盖8a3、内水套8a4 焊接组件，三级阳极前端设置有凸缘，由压盘8b压紧；二级安装座7a与三级安装座8a之间设置有同轴的绝缘密封垫10，二级安装座7a上圆周分布有螺栓孔，螺栓孔上装配有绝缘螺栓套7d,通过螺钉7e将二级安装座7a与三级安装座 8a装配固定；二级阳级与三级阳极之间有气室8a13,气体由8a14进入气室8a13。

具体实施方式二：

下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，级安装座5a其后端有遮挡台阶，绝缘套5c外侧有遮挡台阶，固定锁母5b将绝缘套5c固定在阴级安装座5a上。

具体实施方式三：

下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述阴级杆5e为向后开口的盲孔结构，外圆上有弹簧座台阶与挡圈安装槽，将弹簧座5f固定在阴极杆5e上；绝缘套5c设置有弹簧座台阶，与弹簧座中间安装有弹簧5g；阴级杆5e中端设置有螺纹，通过旋转阴级调节锁母5d，使阴极杆5e轴向前后调整。

具体实施方式四：

下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述绝缘套6g前部设置有弹簧孔，内部装有弹簧6f，通过旋转调节螺母7b可以使一级阳极外壳6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g与一级阳极2轴向前后调整。

具体实施方式五：

下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述二级阳极2与三级阳极3外壁设置有螺旋散热翅片7a10，为适应不同工况需要，散热翅片可能会设置为轴向直翅片；二级安装座7a为安装法兰盘7a1外层水套7a2内水套7a3焊接组件，形成内空环形夹层7a7，进出水孔7a4、7a6、三级气室8a13气体入口设置在安装法兰盘7a1上。

具体实施方式六：

下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述三级安装座8a为安装法兰盘8a1、外层水套8a2、面盖8a3、内水套8a4 焊接组件，形成内空环形夹层8a12，进出水孔8a5、8a6、设置在安装法兰盘8a3 上。

本发明的一种层流电弧等离子体发生器，其工作原理为：

冷却水从孔5e1进入冷却水管5h，直接冲刷阴级1底部后由冷却水管5h外侧与阴级1向前开口的盲孔内壁处的间隙流出后从孔5e2流出；冷却水由孔6a1 通过半环形槽进入一级阳级后，从另一半环形槽流出，汇流至孔6a2流出。气体从孔6a3进入气室6a4；冷却水从孔7a4进入环形夹层7a7,由孔7a5流向二级阳极前端环形槽7a8,通过二级阳级螺旋翅片7a10流向后端环形槽7a9，由孔 7a6流出；冷却水从孔8a5进入三级阳极前端环形槽8a7,通过三级阳级螺旋翅片槽8a8流向后端环形槽8a10,由孔8a11流入环形夹层8a12,最后从孔8a6流出。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种层流电弧等离子体发生器，包括阴极，一级阳极，二级阳极，三级阳极，阴极外壳，一级阳极外壳，二级阳极外壳和三级阳极外壳，其特征是层流电弧等离子发生器由阴极(1)，一级阳极(2)，二级阳极(3)，三级阳极(4)，阴极外壳(5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h)，一级阳极外壳(6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g)，二极阳极外壳(7a、7b、7c、7d、7e)，三极阳极外壳(8a、8b)，一阳密封垫(9)，三级密封垫(10)组成；

所述其中阴极(1)，一级阳极(2)，二级阳极(3)，三级阳极(4)，阴极外壳(5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g)，一级阳极外壳(6a、6b、6c、6f)，二极阳极外壳(7a、7b、7c、7d)，三极阳极外壳(8a、8b)，密封垫(9)，绝缘垫(10)同轴心设置；

所述其中阴极安装座(5a)、绝缘座锁母(5b)、绝缘座(5c)、阴极调节锁母(5d)、阴级杆(5e)、弹簧座(5f)、弹簧(5g)、冷却水管(5h)组合成阴级外壳；一级安装座(6a)、稳定环(6b)、固定环(6c)、绝缘螺栓套(6d)、螺钉(6e)、弹簧(6f)，绝缘套(6g)组成一级阳级外壳；二级安装座(7a)、调节螺母(7b)、转盘片(7c)、绝缘螺栓套(7d)、螺钉(7e)组成二级阳极外壳；三级安装座(8a)、压盘(8b)组成三级阳极外壳；

所述阴级安装座(5a)为管状中空结构，阴级安装座(5a)后端设置有遮挡台阶，绝缘套(5c)为管状中空结构，绝缘套(5c)外侧设置有遮挡台阶，固定锁母(5b)将绝缘套(5c)固定在阴级安装座(5a)上；阴级杆(5e)为向后开口的盲孔结构，阴级杆(5e)的外圆上有弹簧座台阶与挡圈安装槽，将弹簧座(5f)固定在阴极杆(5e)上；绝缘套(5c)设置有弹簧座台阶，与弹簧座中间安装有弹簧(5g)；阴级杆(5e)中端设置有螺纹，通过旋转阴级调节锁母(5d)，使阴极杆(5e)轴向前后调整；阴级杆(5e)后端孔内壁设置有螺纹，阴级前端通过螺纹紧固在阴级杆后端，阴级杆盲孔底部通过螺纹紧固安装有冷却水管(5h)；

一级安装座(6a)前端设置有半环形冷却水槽；

二级安装座(7a)为安装法兰盘(7a1)外层水套(7a2)内水套(7a3)焊接组件；

二级阳级(2)前端设置有凸缘，固定在二级安装座(7a)上；一级安装座(6a)后端设置有内安装台阶与稳定环定位孔，通过绝缘套(6g)，固定稳定环(6b)，固定环(6c)上圆周分布有绝缘螺栓套(6d)，绝缘螺栓套(6d)内有螺钉(6e)，通过螺钉(6e)紧固一级安装座(6a)、稳定环(6b)、绝缘套(6g)；二级安装座外壁设置有螺纹，调节螺母(7b)，前有转盘版(7c)；绝缘套(6g)前部设置有弹簧孔，内部装有弹簧(6f)，通过旋转调节螺母(7b)可以使一级阳极外壳(6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g)与一级阳极(2)轴向前后调整；阴极安装座(5a)与一级安装座(6a)之间有密封垫(5e4)密封，隔离气室(6a4)与大气相通；

所述三级安装座(8a)为安装法兰盘(8a1)、外层水套(8a2、面盖(8a3)、内水套(8a4)焊接组件，三级阳极前端设置有凸缘，由压盘(8b)压紧；二级安装座(7a)与三级安装座(8a)之间设置有同轴的绝缘密封垫(10)，二级安装座(7a)上圆周分布有螺栓孔，螺栓孔上装配有绝缘螺栓套(7d),通过螺钉(7e)将二级安装座(7a)与三级安装座(8a)装配固定；二级阳级与三级阳极之间有气室(8a13),气体由孔(8a14)进入气室(8a13)。

2.根据权利要求1所述的一种层流电弧等离子体发生器，其特征在于：所述阴级安装座(5a)其后端有遮挡台阶，绝缘套(5c)外侧有遮挡台阶，固定锁母(5b)将绝缘套(5c)固定在阴级安装座(5a)上。

3.根据权利要求1所述的一种层流电弧等离子体发生器，其特征在于：所述阴级杆(5e)为向后开口的盲孔结构，外圆上有弹簧座台阶与挡圈安装槽，将弹簧座(5f)固定在阴极杆(5e)上；绝缘套(5c)设置有弹簧座台阶，与弹簧座中间安装有弹簧(5g)；阴级杆(5e)中端设置有螺纹，通过旋转阴级调节锁母(5d)，使阴极杆(5e)轴向前后调整。

4.根据权利要求1所述的一种层流电弧等离子体发生器，其特征在于：所述绝缘套(6g)前部设置有弹簧孔，内部装有弹簧(6f)，通过旋转调节螺母(7b)可以使一级阳极外壳(6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g)与一级阳极(2)轴向前后调整。

5.根据权利要求1所述的一种层流电弧等离子体发生器，其特征在于：所述二级阳极(2)与三级阳极(3)外壁设置有螺旋散热翅片(7a10)，为适应不同工况需要，散热翅片可能会设置为轴向直翅片；二级安装座(7a)为安装法兰盘(7a1)外层水套(7a2)内水套(7a3)焊接组件，形成内空环形夹层(7a7)，进出水孔(7a4、7a6)、三级气室(8a13)气体入口设置在安装法兰盘(7a1)上。

6.根据权利要求1所述的一种层流电弧等离子体发生器，其特征在于：所述三级安装座(8a)为安装法兰盘(8a1)、外层水套(8a2、面盖(8a3)、内水套(8a4)焊接组件，形成内空环形夹层(8a12)，进出水孔(8a5、8a6)、设置在安装法兰盘(8a3)上。