CN111843139A - 等离子喷灯及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种等离子喷灯，所述等离子喷灯包括本体、喷管组件、水冷组件及点火组件，所述喷管组件安装于所述本体内，所述水冷组件部分安装于所述本体外，所述点火组件用以激发等离子气体，所述本体包括输入端、输出端及灯壁、所述输入及输出端相对设置于所述本体两端，所述灯壁由所述输出端向输入端凹陷形成，所述灯壁具有内径沿所述输出端向所述输入端的方向逐渐收缩的结构。本发明还提供一种等离子喷灯的应用方法，所述等离子喷灯及其应用方法具有减小内部附着且能增加使用寿命的优点。
Description
技术领域
本发明涉及超高温加热工具领域，尤其涉及一种等离子喷灯及其应用方法。
背景技术
高温等离子气体作为超高温加热工具，在纳米级高级粉体制备、光纤、金属粉体等制造领域有着广泛的运用，利用感应等离子技术形成的热等离子具有能量密度高、加热强度大及温度梯度大的优点，但由于高温导致对包裹等离子气体材质的耐高温要求非常严格，导致现有喷灯结构等离子火焰状态不稳定，且在制作过程中粉体容易在喷灯内部附着，且在超过50KW以上后喷灯材质由于受高温容易变形，石英的喷灯容易析晶，导致喷灯寿命很短，陶瓷喷灯在冷热交替的过程容易开裂。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种减小内部附着且能增加使用寿命的等离子喷灯及其应用方法。
本发明提供一种等离子喷灯，所述等离子喷灯包括本体、喷管组件、水冷组件及点火组件，所述喷管组件安装于所述本体内，所述水冷组件部分安装于所述本体外，所述点火组件用以激发等离子气体，所述本体包括输入端、输出端及灯壁、所述输入及输出端相对设置于所述本体两端，所述灯壁由所述输出端向输入端凹陷形成，所述灯壁具有内径沿所述输出端向所述输入端的方向逐渐收缩的结构。
进一步的，所述喷管组件一端穿过所述输入端，并连通于所述灯壁。
进一步的，所述水冷组件包括相互连通的第一水冷组件及第二水冷组件，所述第一水冷组件安装于所述喷管组件与所述本体之间，所述第二水冷组件安装于所述本体外。
进一步的，所述第一水冷组件一端穿过所述输入端，另一端包裹住所述灯壁。
进一步的，所述第二水冷组件呈螺旋状环绕设置于所述灯壁对应的本体外。
进一步的，所述喷管组件包括第一喷管及第二喷管，所述喷管组件包括第一喷管及第二喷管，所述第一喷管及第二喷管同轴设置，所述第二喷管安装于所述第一喷管外。
进一步的，所述第一水冷组件包括内管及外管，所述内管及外管与所述第二喷管同轴设置，所述内管安装于所述第二喷管外，所述外管安装于所述内管外，所述第二水冷组件两端分别连通于所述外管及内管。
本发明提供一种等离子喷灯的应用方法，所述的方法步骤如下：
S1，在第二喷管中通入等离子气体；
S2，在第一喷管中通入载气及原料；
S3，在水冷组件中通入冷却液；
S4，启动点火组件；
S5，调节水冷组件内冷却液的流速控制灯壁的温度，以控制反应区的温度，进而控制反应区产物的形态。
进一步的，所述S1的等离子气体为旋转射流气体。
进一步的，所述等离子气体流向与所述第二喷管轴向的夹角为A，所述A的取值范围为45°≤A≤90°。
上述的等离子喷灯及应用方法中，所述灯壁采用变径式的结构，以在同样气体通量的情况，增加了气体流速，提高了等离子的能量密度，减少粉体在所述灯壁的附着。所述水冷组件保持所述灯壁的低温状态，保证所述灯壁材质的性能，延长了使用寿命，降低了使用成本。
附图说明
图1为本发明一实施例中的等离子喷灯的结构示意图。
图2为本发明一实施例中的等离子喷灯的应用方法的流程示意图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明实施例保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。
请参阅图1，所述等离子喷灯100用于对物体进行超高温加热。所述等离子喷灯100包括本体10、喷管组件20、水冷组件30及点火组件(未示出)。所述喷管组件20安装于所述本体10内，所述水冷组件30安装于所述喷管组件20与所述本体10之间，且部分延伸至所述本体10外，所述点火组件安装于所述本体10一端，以激发等离子气体。所述等离子喷灯100由玻璃、陶瓷或石英材料中的一种或多种制成，优选的，所述等离子喷灯100由石英材料制成。
所述本体10包括输入端11、输出端12及灯壁13。所述输入端11及输出端12相对设置于所述本体10两端，所述输入端11用于输入载气及原料，所述输出端12用于输出高温等离子气体。所述输出端12向所述输入端11凹陷形成灯壁13，所述灯壁13内设有反应区14，所述反应区14用于所述载气、原料及等离子气体发生高温反应。在一实施方式中，所述灯壁13采用变径式的结构，所述灯壁13的内径沿所述输出端12向所述输入端11的方向逐渐收缩，呈渐变状或阶梯状，以在同样气体通量的情况，增加了气体流速，提高了等离子的能量密度，减小在制作过程中粉体所述灯壁13附着。在另一实施方式中，所述灯壁13部分采用变径式的结构，具体的，所述灯壁13包括互相连接的管状部131及变径部132，所述管状部一端连通于所述输出端12，另一端连接于所述变径部，所述变径部的内径沿所述输出端12向所述输入端11的方向逐渐收缩，呈渐变状或阶梯状。
所述喷管组件20一端穿过所述输入端11，并连通于所述灯壁13，以将载气、原料及等离子气输入所述灯壁13内。所述喷管组件20包括第一喷管21及第二喷管22。在一实施方式中，所述第二喷管22同轴设置于所述第一喷管21外。在另一实施方式中，所述第二喷管22与所述第一喷管21并列设置，且分别穿过所述输入端11连通于所述灯壁13。
具体的，所述第一喷管21一端连通于所述灯壁13，另一端设有第一连接部211。所述第一连接部211用于连接载气及原料输入装置，以将所述载气及原料通过所述第一喷管21输入至所述反应区14。所述第二喷管22一端连通于所述灯壁13，另一端连接于所述第一喷管21的管壁，以将所述第二喷管22固定于所述第一喷管21外并将所述第二喷管22远离所述灯壁13的一端封闭。所述第二喷管22远离所述灯壁13的管壁上设有第二连接部221，所述第二连接部221用于连接等离子气体输入装置，以将所述等离子气体通过所述第二喷管22输入至所述反应区14。在一实施方式中，所述等离子气体包括氩气、氧气、氮气、氦气或者能够等离子激发的气体。
所述水冷组件30包括第一水冷组件31及第二水冷组件32，所述第一水冷组件31一端连通于所述第二水冷组件32，以使冷却液流通。所述第一水冷组件31一端穿过所述输入端11，另一端包裹住所述灯壁13，以通过所述冷却液冷却所述灯壁13。具体的，所述第一水冷组件31包括内管311及外管312，所述内管311及外管312分别与所述第二喷管22同轴设置，所述内管311设置于所述第二喷管22外，所述内管311管壁与所述第二喷管22管壁形成第一空腔313，所述内管311靠近所述输入端11的一端连接于所述第二喷管22的管壁，以将所述内管311固定于所述第二喷管22外并将所述内管311远离所述灯壁13的一端封闭。所述内管311靠近所述输入端11的管壁上设有出水管3111，所述出水管3111穿过所述外管312及本体10一侧，以排出所述冷却液。
所述外管312安装于所述内管311外，所述外管312管壁与所述内管311管壁形成第二空腔314，所述外管312靠近所述输入端11的一端连接于所述内管311的管壁，以将所述外管312固定于所述内管311外并将所述外管312远离所述灯壁13的一端封闭。所述外管312靠近所述输入端11的管壁上设有进水管3121，所述进水管3121穿过所述本体10一侧，以输入所述冷却液。
所述第二水冷组件32呈螺旋状环绕设置于所述灯壁13对应位置的本体10外，所述第二水冷组件32靠近所述输出端12的一端设有第二进水管321，所述第二进水管321穿过所述本体10一侧连接于所述外管312，以将所述外管312内的冷却液输入至所述第二水冷组件32内。所述第二水冷组件32远离所述输出端12的一端设有第二出水管322，所述第二出水管322穿过所述本体10及所述外管312连接于所述内管311,以将所述第二水冷组件32内的冷却液输出至所述内管311。
所述水冷组件30在使用时，所述冷却液通过所述进水管3121进入所述第二空腔314，当所述冷却液到达所述外管312靠近所述输出端12的一端时，所述冷却液对所述灯壁13中的热量进行热交换，以冷却所述灯壁13。所述第二空腔314内的冷却液通过所述第二进水管321输送至所述第二水冷组件32，以进一步冷却所述等离子喷灯100外层。所述第二水冷组件32内的冷却液通过所述第二出水管322输出至所述第一空腔313，以冷却所述喷管组件20。所述第一空腔313内的冷却液最后通过所述出水管3111排出。所述水冷组件30可以保持所述灯壁13的低温状态，保证所述灯壁13材质的性能，使用时长比普通气冷型喷灯增加5～6倍，降低了使用成本。所述水冷组件30可以通过调节所述冷却液的流速控制所述灯壁13的温度，使所述反应区14可以适用于多种气体匹配的等离子气体，自由的选择等离子的反应氛围。所述水冷组件30还可以冷却所述等离子喷灯100外层，降低了所述等离子喷灯100外层的材质要求，无需使用高纯石英或者特种陶瓷，以降低生产成本。
所述点火组件安装于所述本体10靠近所述反应区14的侧壁上，以激发所述等离子气体。在一实施方式中，所述点火组件对通过反应区14的气体瞬间施加高压火花，以激发等离子气体。
请参阅图2，图2为本发明一实施例中等离子喷灯100的应用方法的流程示意图，具体包括以下步骤：
S1，在第二喷管中通入等离子气体；
具体的，所述等离子气体通过所述第二连接部221导入至所述第二喷管22中，所述第二喷管22将所述等离子气体输入至所述反应区14。所述等离子气体为旋转射流气体，所述等离子气体流向与所述第二喷管22轴向的夹角范围为45°至90°，以使所述等离子气体旋转喷出至所述反应区14。
所述等离子气体包括氩气、氧气、氮气、氦气或者能够等离子激发的气体，在一实施方式中，所述等离子气体为氩气。
S2，在第一喷管中通入载气及原料；
具体的，所述载气及原料通过所述第一连接部211导入至所述第一喷管21中，所述第一喷管21将所述载气及原料输入至所述反应区14。所述载气为氩气、氧气及氮气等。所述原料为气体或粉体颗粒，在一实施方式中，所述原料为气体。具体的，所述原料为SiCL4、SiF4及掺杂物。
S3，在水冷组件中通入冷却液；
具体的，所述冷却液通过所述进水管3121进入所述第二空腔314，当所述冷却液到达所述外管312靠近所述输出端12的一端时，所述冷却液对所述灯壁13中的热量进行热交换，以冷却所述灯壁13。所述第二空腔314内的冷却液通过所述第二进水管321输入至所述第二水冷组件32，以进一步冷却所述等离子喷灯100外层。所述第二水冷组件32内的冷却液通过所述第二出水管322输出至所述第一空腔313，以冷却所述喷管组件20。所述第一空腔313内的冷却液最后通过所述出水管3111排出。在一实施方式中，所述冷却液为纯水，以确保不影响等离子气体的稳定。
S4，启动点火组件；
具体的，所述点火组件对等离子气体在通过反应区14的瞬间施加高压火花，以激发所述等离子气体。
S5，调节水冷组件内冷却液的流速控制灯壁的温度，以控制反应区的温度，进而控制反应区产物的形态。
具体的，通入所述冷却液后，所述灯壁13的温度保持在300℃以下，所述原料气体SiCL4、SiF4及掺杂物通过所述反应区14后生成SiO2粉体。通过调节加快所述水冷组件30内冷却液的流速，所述灯壁13的温度降至200℃以下，所述灯壁13能承受的所述反应区14中心温度升高至10000℃以上，此时所述原料气体SiCL4、SiF4及掺杂物通过所述反应区14后生成玻璃化的SiO2。
在一实施方式中，所述S1和S2可以同时发生。
本发明提供一种等离子喷灯100，所灯壁13变径式的结构，以在同样气体通量的情况，增加了气体流速，提高了等离子的能量密度，减少粉体在所述灯壁13附着。所述水冷组件30灯壁的低温状态，保证所述灯壁13的性能，延长了使用寿命，降低了使用成本。本发明还提供一种等离子喷灯100的应用方法，通过调节所述水冷组件30却液的流速控制所述灯壁13度，以控制反应区14的形态。提高了生产效率，降低了使用成本。
以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种等离子喷灯，其特征在于：所述等离子喷灯包括本体、喷管组件、水冷组件及点火组件，所述喷管组件安装于所述本体内，所述水冷组件部分安装于所述本体外，所述点火组件用以激发等离子气体，所述本体包括输入端、输出端及灯壁、所述输入及输出端相对设置于所述本体两端，所述灯壁由所述输出端向输入端凹陷形成，所述灯壁具有内径沿所述输出端向所述输入端的方向逐渐收缩的结构。
2.根据权利要求1所述的等离子喷灯，其特征在于：所述喷管组件一端穿过所述输入端，并连通于所述灯壁。
3.根据权利要求1所述的等离子喷灯，其特征在于：所述水冷组件包括相互连通的第一水冷组件及第二水冷组件，所述第一水冷组件安装于所述喷管组件与所述本体之间，所述第二水冷组件安装于所述本体外。
4.根据权利要求3所述的等离子喷灯，其特征在于：所述第一水冷组件一端穿过所述输入端，另一端包裹住所述灯壁。
5.根据权利要求3所述的等离子喷灯，其特征在于：所述第二水冷组件环绕设置于所述灯壁对应的本体外。
6.根据权利要求3所述的等离子喷灯，其特征在于：所述喷管组件包括第一喷管及第二喷管，所述第一喷管及第二喷管同轴设置，所述第二喷管安装于所述第一喷管外。
7.根据权利要求6所述的等离子喷灯，其特征在于：所述第一水冷组件包括内管及外管，所述内管及外管与所述第二喷管同轴设置，所述内管安装于所述第二喷管外，所述外管安装于所述内管外，所述第二水冷组件两端分别连通于所述外管及内管。
8.一种应用如权利要求1至7任意一项所述等离子喷灯的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在第二喷管中通入等离子气体；
S2，在第一喷管中通入载气及原料；
S3，在水冷组件中通入冷却液；
S4，启动点火组件；
S5，调节水冷组件内冷却液的流速控制灯壁的温度，以控制反应区的温度，进而控制反应区产物的形态。
9.根据权利要求8所述的等离子喷灯的应用方法，其特征在于，所述S1的等离子气体为旋转射流气体。
10.根据权利要求9所述的等离子喷灯的应用方法，其特征在于，所述等离子气体流向与所述第二喷管轴向的夹角为A，所述A的取值范围为45°≤A≤90°。
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| CN201910345315.2A CN111843139A (zh) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 等离子喷灯及其应用方法 |
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| CN201910345315.2A CN111843139A (zh) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 等离子喷灯及其应用方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114799411A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-07-29 | 扬州英诺精密机械科技有限公司 | 一种汽车拆解用热切割装置 |
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2019
- 2019-04-26 CN CN201910345315.2A patent/CN111843139A/zh active Pending
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| CN114799411A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-07-29 | 扬州英诺精密机械科技有限公司 | 一种汽车拆解用热切割装置 |
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