CN110545613A - 一种电弧等离子体发生器 - Google Patents

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    • H05H1/24—Generating plasma
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Abstract

本发明涉及离子体领域，更具体的说是一种电弧等离子体发生器，高寿命与改装能力的等离子发生器。包括外壳、阳极和组合式阴极，所述电弧等离子体发生器由阳极，组合式阴极，外壳和前端盖组成。阳极安装座、前端盖固定阳极；绝缘水套、阴极绝缘座、固定阴极，阴极座前端有钨极并前伸进阳极；螺钉穿过绝缘螺栓套、阳极安装座、绝缘水套拧入阴极绝缘座。螺钉与阴极安装座、前端盖、阳极、阴极绝缘；冷却水由阳极进水套流入，经过阳极安装座、阳极，冷却阳极外层；阳极与前端盖配合形成回水凹形端，再次进入阳极冷却阳极内层后流至另一腔进一步冷却阳极后，通过绝缘水套，冷却阴极近钨极安装处后从阴极流出。

Description

一种电弧等离子体发生器
技术领域
本发明涉及离子体领域，更具体的说是一种电弧等离子体发生器。
背景技术
电弧等离子发生器中，由于阴极与阳极电离区域温度极高，加速了电烧蚀效应，导致阴极与阳极的寿命受限，本发明通过优化阴极与阳极的冷却顺序与区域，同时结合气膜隔离技术，有效隔离了离子体对阴极与阳极的热辐射效应，进一步增加了阴极与阳极的稳定性与高寿命；其高度紧凑的结构设计使其喷口前端具有较大的再加工区，可通过设计喷口截面曲线特征，使等离子体流速突破至超音速。
发明内容
本发明的目的是提供一种高稳定性，高寿命与改装能力的等离子发生器。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种电弧等离子体发生器，包括外壳、阳极和组合式阴极，其特征在于：所述电弧等离子体发生器由阳极，组合式阴极，外壳和前端盖组成。其中，阳极、组合式阴极、外壳、前端盖同轴心设置。其中阳极安装座、阴极安装座组合构成外壳；阴极杆、阴极头安装座、阴极头组合构成阴极。其中阳极上设置有装配凸缘，沉入阳极安装座压紧；阴极杆上设置有装配凸缘，沉入绝缘水套后端凹槽内，并由阴极安装座压紧。外极安装座沉孔，内放置有绝缘螺钉套，螺钉穿过阳极安装座、阴极安装座，与嵌入螺母配合压紧阳极安装座、阴极安装座；同时螺钉与前端盖、阳极安装座的多层冷却孔a1与阳极的外侧环形槽相通，并与阳极前端凹槽相通，内侧冷却孔前端凹槽与后端渐扩段外侧相通，冷却水孔相邻层彼此交错排列。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种电弧等离子体发生器，所述阳极的多层冷却孔与阳极的外侧环形槽相通，并与阳极前端凹槽相通，内侧冷却孔前端凹槽与后端渐扩段外侧相通，冷却水孔相邻层彼此交错排列。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种电弧等离子体发生器，所述外极安装座沉孔，内放置有绝缘螺钉套，螺钉穿过阳极安装座、阴极安装座，与嵌入螺母配合压紧阳极安装座、阴极安装座；同时螺钉与前端盖、阳极安装座其装配凸缘为螺纹装配。同时任意2个相邻零件组合为一个部件。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种电弧等离子体发生器，所述组合式阴极与外壳的装配形式为凸缘装配或为螺纹装配。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种电弧等离子体发生器，所述阳极前端的环形凹槽组合构成回流水道，将冷却水再次导入内层冷却水孔，并流入冷却水室。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种电弧等离子体发生器，阳极后端向后渐开锥口与其中部向前小角度渐开锥口，形成拉瓦尔(收缩扩张管流)喷管特征将离子体射流亚音速下加速或加速至超音速。
本发明一种电弧等离子体发生器的有益效果为：
本发明一种电弧等离子体发生器，阳极安装座、前端盖固定阳极；绝缘水套、阴极绝缘座、固定阴极，阴极座前端有钨极并前伸进阳极；螺钉穿过绝缘螺栓套、阳极安装座、绝缘水套拧入阴极绝缘座。螺钉与阴极安装座、前端盖、阳极、阴极绝缘；冷却水由阳极进水套流入，经过阳极安装座、阳极，冷却阳极外层；阳极与前端盖配合形成回水凹形端，再次进入阳极冷却阳极内层后流至另一腔进一步冷却阳极后，通过绝缘水套，冷却阴极近钨极安装处后从阴极流出；保护气由保护气入口进入，通过绝缘水套进入空腔，流经阴极与阳极时形成气膜保护阴阳极被正负高压电离，形成等离子。
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。
图中：阳极1；阴极杆2a；阴极头安装座2b；阴极头2c；阳极安装座3a；绝缘水套3b；阴极安装座3c前端盖4；绝缘螺钉套9；螺钉10；嵌入螺母11。
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；所需密封处均是通过环形锥面与环形台阶线性接触密封或O形圈实现密封。
具体实施方式一：
下面结合图1-2说明本实施方式，一种电弧等离子体发生器，包括外壳、阳极1和组合式阴极，其特征在于：所述电弧等离子体发生器由阳极1，组合式阴极2a、2b、2c，外壳3a、3b、3c和前端盖4组成。其中，阳极1、组合式阴极2a、2b、2c、外壳3a、3b、3c、前端盖4同轴心设置。其中阳极安装座3a、绝缘水套3b、阴极安装座3c组合构成外壳；阴极杆2a、阴极头安装座2b、阴极头2c组合构成阴极。其中阳极1上设置有装配凸缘，沉入阳极安装座3a)前端凹槽内，并由前端盖4压紧；阴极杆2a上设置有装配凸缘，沉入绝缘水套3b后端凹槽内，并由阴极安装座3c压紧。外极安装座3a前端设置有螺钉10沉孔，内放置有绝缘螺钉套9，螺钉10穿过阳极1安装座3a、绝缘水套3b、阴极安装座3c，与嵌入螺母11配合压紧阳极安装座3a、绝缘水套3b、阴极安装座3c；同时螺钉10与前端盖4、阳极安装座3a绝缘。
具体实施方式二：
下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述阳极1的多层冷却孔a1与阳极1的外侧环形槽a3相通，并与阳极1前端凹槽相通，内侧冷却孔前端凹槽与后端渐扩段外侧相通，冷却水孔相邻层彼此交错排列。
具体实施方式三：
下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述外极安装座3a前端设置有螺钉10沉孔，内放置有绝缘螺钉套9，螺钉10穿过阳极安装座3a、绝缘水套3b、阴极安装座3c，与嵌入螺母11配合压紧阳极安装座3a、绝缘水套3b、阴极安装座3c；同时螺钉10与前端盖4、阳极安装座3a绝缘；其中，螺钉10与前端盖4的绝缘可以根据工艺需要由空气绝缘形式变化为绝缘介质绝缘，常见如树脂封装绝缘，绝缘片绝缘。嵌入件后端嵌入孔与外侧绝缘可以变化为树脂绝缘或绝缘介质绝缘常见如树脂封装绝缘，绝缘片绝缘。
具体实施方式四：
下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述组合式阴极2a、2b、2c其装配凸缘为螺纹装配；同时任意2个相邻零件组合为一个部件。
具体实施方式五：
下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述组合式阴极2a、2b、2c与外壳3a、3b、3c的装配形式为凸缘装配或为螺纹装配，调节放电间隙。
具体实施方式六：
下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述阳极前端a6与前端盖4的环形凹槽组合构成回流水道，将冷却水再次导入内层冷却水孔a2，并流入冷却水室a5。
具体实施方式七：
下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，阳极1后端向后渐开锥口与其中部向前小角度渐开锥口，形成拉瓦尔(收缩扩张管流)喷管特征将离子体射流进一步加速至超音速或者亚音速.
本发明的一种电弧等离子体发生器，其工作原理为：
阳极1的环形中空空间构成喷口a7，其后端渐扩段内侧与绝缘水套3b组合构成气室，其后端渐扩段外侧与绝缘水套3b组合构成冷却水室a5；阳极1设置有多层冷却水孔a1、a2,冷却水由环形槽a3进入外层冷却水孔a1，阳极前端a6与前端盖4的环形凹槽组合构成回流水道，将冷却水再次导入内层冷却水孔a2，并流入冷却水室a5；组合式阴极2a、2b、2c的前端阴极头2c)前伸进入阳极1的后端渐扩段内侧，形成放电空间，阴极杆2a的未端伸出外壳3a、3b、3c，接冷却水出口。冷却水由绝缘水套3b冷却水孔a2流水，进入阴极杆环形水槽a3，流入冷却腔，并直接冲刷阴极头2c安装座2b后端后流出。
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 (7)

1.一种电弧等离子体发生器，包括外壳、阳极(1)和组合式阴极，其特征在于：所述电弧等离子体发生器由阳极(1)，组合式阴极(2a、2b、2c)，外壳(3a、3b、3c)和前端盖(4)组成；其中，阳极(1)、组合式阴极(2a、2b、2c)、外壳(3a、3b、3c)、前端盖(4)同轴心设置；其中阳极安装座(3a)、绝缘水套(3b)、阴极安装座(3c)组合构成外壳；阴极杆(2a)、阴极头安装座(2b)、阴极头(2c)组合构成阴极；其中阳极(1)上设置有装配凸缘，沉入阳极安装座(3a)前端凹槽内，并由前端盖(4)压紧；阴极杆(2a)上设置有装配凸缘，沉入绝缘水套(3b)后端凹槽内，并由阴极安装座(3c)压紧；外极安装座(3a)前端设置有螺钉(10)沉孔，内放置有绝缘螺钉套(9)，螺钉(10)穿过阳极(1)安装座(3a)、绝缘水套(3b)、阴极安装座(3c)，与嵌入螺母(11)配合压紧阳极安装座(3a)、绝缘水套(3b)、阴极安装座(3c)；同时螺钉(10)与前端盖(4)、阳极安装座(3a)绝缘。
2.根据权利要求1所述的一种电弧等离子体发生器，其特征在于：所述阳极(1)的多层冷却孔(a1)与阳极(1)的外侧环形槽(a3)相通，并与阳极(1)前端凹槽相通，内侧冷却孔前端凹槽与后端渐扩段外侧相通，冷却水孔相邻层彼此交错排列。
3.根据权利要求1所述的一种电弧等离子体发生器，其特征在于：所述外极安装座(3a)前端设置有螺钉(10)沉孔，内放置有绝缘螺钉套(9)，螺钉(10)穿过阳极(1)安装座(3a)、绝缘水套(3b)、阴极安装座(3c)，与嵌入螺母(11)配合压紧阳极安装座(3a)、绝缘水套(3b)、阴极安装座(3c)；同时螺钉(10)与前端盖(4)、阳极安装座(3a)绝缘。
4.根据权利要求1所述的一种电弧等离子体发生器，其特征在于：所述组合式阴极(2a、2b、2c)其装配凸缘为螺纹装配。同时任意2个相邻零件组合为一个部件。
5.根据权利要求1所述的一种电弧等离子体发生器，其特征在于：所述组合式阴极(2a、2b、2c)与外壳(3a、3b、3c)的装配形式为凸缘装配或为螺纹装配。
6.根据权利要求1所述的一种电弧等离子体发生器，其特征在于：所述阳极前端(a6)与前端盖(4)的环形凹槽组合构成回流水道，将冷却水再次导入内层冷却水孔(a2)，并流入冷却水室(a5)。
7.根据权利要求1所述的一种电弧等离子体发生器，其特征在于：阳极(1)后端向后渐开锥口与其中部向前小角度渐开锥口，形成拉瓦尔(收缩扩张管流)喷管特征将离子体射流亚音速下加速或加速至超音速。
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