CN114340127B - 一种等离子发生器的阴极结构、电极机构和等离子发生器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种等离子发生器的阴极结构、电极机构及等离子发生器。阴极结构包括第一阴极和第二阴极。第一阴极配置成以使第一阴极与阳极能够使得阳极的内部的放电介质被电离形成第一等离子弧，第一等离子弧沿阳极的轴向射出。第二阴极配置成以使第二阴极与阳极能够使得阳极的外周的放电介质被电离形成第二等离子弧，第二等离子弧环绕于第一等离子弧的外周。本申请的阴极结构使得等离子发生器可以产生第一等离子弧和第二等离子弧，使得等离子弧的作用范围得到了扩大。

Description

一种等离子发生器的阴极结构、电极机构和等离子发生器

技术领域

本申请涉及等离子发生器领域，尤其涉及一种等离子发生器的阴极结构、电极机构和等离子发生器。

背景技术

电弧等离子体发生器：又称电弧等离子体炬，或称等离子体喷枪，有时也称电弧加热器。它是一种能够产生定向“低温”(约2000～20000K等离子体射流的放电装置，已在等离子体化工、冶金、喷涂、喷焊、机械加工和气动热模拟实验等领域中得到广泛应用。电弧等离子体炬主要由一个阴极(阳极用工件代替)或阴、阳两极，一个放电室以及等离子体工作气供给系统三部分组成。等离子体炬按电弧等离子体的形式可分成非转移弧炬和转移弧炬。非转移弧炬中,阳极兼作炬的喷嘴；而在转移弧炬中，阳极是指电弧离开炬转移到的被加工工件。

目前，国内外等离子体发生器多为单独阴极，外面单独阳极的结构，此类单电极发生器可正常稳定运行，但只能发射单个的等离子电弧，等离子发生器的弧焰射出方向单一，只能在工件的外部对工件工作，因为等离子弧焰的直径小于等离子发生器的阳极出口直径，等离子发生器对工件作用，所产生的的凹坑直径小，导致等离子发生器不能伸进工件内部，所以加工的深度有限。从而导致等离子发生器的加工深度，不能满足人们实际工作中的要求。

申请内容

本申请提供一种等离子发生器的阴极结构、电极机构和等离子发生器，能够扩大等离子弧的作用范围。

第一方面，本申请的实施例提供了一种等离子发生器的阴极结构，包括第一阴极和第二阴极。第一阴极配置成以使第一阴极与阳极能够使得阳极的内部的放电介质被电离形成第一等离子弧，第一等离子弧沿阳极的轴向射出。第二阴极配置成以使第二阴极与阳极能够使得阳极的外周的放电介质被电离形成第二等离子弧，第二等离子弧环绕于第一等离子弧的外周。

在其中一些实施例中，第一阴极为柱状，第一阴极的外周壁具有与阳极在第一阴极的径向上呈相对设置的第一激发部，第一激发部的外周壁的径向截面为圆形。第二阴极为中空的柱状，第二阴极的内周壁具有与阳极在第二阴极的径向上呈相对设置的第二激发部，第二激发部为朝阳极径向扩张且呈平滑过渡的喇叭状，第二阴极环绕在第一阴极的外周，第二激发部的径向截面为圆形。

在其中一些实施例中，第一阴极的背离阳极的一端具有阴极冷却凹腔。阴极结构还包括第一阴极冷却部件，第一阴极冷却部件位于第一阴极的背离阳极的一侧，第一阴极冷却部件具有阴极冷却水中心流道和环绕在阴极冷却水中心流道的外部的阴极冷却水外环流道，第一阴极冷却部件配置成与第一阴极连接，阴极冷却水中心流道和阴极冷却水外环流道均分别与阴极冷却凹腔连通。

在其中一些实施例中，第二阴极具有阴极冷却水流道，阴极冷却水流道为轴线与第二阴极的轴线重合的环状。阴极结构还包括第二阴极冷却部件，第二阴极冷却部件位于第二阴极的背离阳极的一侧，第二阴极冷却部件具有阴极冷却水进水流道和阴极冷却水排水流道，第二阴极冷却部件配置成与第二阴极连接，阴极冷却水进水流道和阴极冷却水排水流道均分别与阴极冷却水流道连通。

第二方面，本申请的实施例提供了一种等离子发生器的电极机构，包括阳极和阴极结构。阳极为中空的柱状。阴极结构包括第一阴极和第二阴极。其中，第一阴极配置成以使第一阴极与阳极能够使得阳极的内部的放电介质被电离形成第一等离子弧，第一等离子弧从阳极的空腔穿过阳极后沿阳极的轴向射出；第二阴极配置成以使第二阴极与阳极能够使得阳极的外周的放电介质被电离形成第二等离子弧，第二等离子弧贴合阳极的外周壁流过阳极后环绕于第一等离子弧的外周。

在其中一些实施例中，阳极包括沿第一等离子弧的流向依次布置的第一流段、第二流段和第三流段，第一流段的内周壁为沿第一等离子弧的流向径向收缩且呈平滑过渡的锥状，第二流段的内周壁为平滑的柱状，第三流段的内周壁为沿第一等离子弧的流向径向扩张且呈平滑过渡的锥状。阳极的外周壁为沿第一等离子弧的流向径向扩张且呈平滑过渡的喇叭状。

第三方面，本申请的实施例提供了一种等离子发生器，包括电极机构、第一放电介质进气部件和第二放电介质进气部件。电极机构包括阳极和阴极结构。阳极为中空的柱状。阴极结构包括第一阴极和第二阴极。第一阴极配置成以使第一阴极与阳极能够使得阳极的内部的放电介质被电离形成第一等离子弧，第一等离子弧从阳极的空腔穿过阳极后沿阳极的轴向射出；第二阴极配置成以使第二阴极与阳极能够使得阳极的外周的放电介质被电离形成第二等离子弧，第二等离子弧贴合阳极的外周壁流过阳极后环绕于第一等离子弧的外周。第一放电介质进气部件具有第一放电介质流道，第一放电介质流道的出口与第一阴极和阳极之间的腔室相连通。第二放电介质进气部件具有第二放电介质流道，第二放电介质流道的出口与第二阴极和阳极之间的腔室相连通。

在其中一些实施例中，第一放电介质进气部件位于第一阴极和第二阴极之间，第一放电介质进气部件为轴线与第一阴极的轴线重合的中空结构，第一放电介质流道的出口的数量为多个，第一放电介质流道的出口环绕第一阴极的轴线布置。

在其中一些实施例中，第二放电介质进气部件位于第一放电介质进气部件和第二阴极之间，第二放电介质进气部件为轴线与第二阴极的轴线重合的中空结构，第二放电介质流道的出口的数量为多个，第二放电介质流道的出口环绕第二阴极的轴线布置。

在其中一些实施例中，阳极具有阳极冷却腔室，阳极冷却腔室的内部具有隔水板，隔水板配置成将阳极冷却腔室分隔成第一冷却腔室和第二冷却腔室，第一冷却腔室和第二冷却腔室相套置且在远离阴极结构的一端相连通。等离子发生器还包括阳极冷却部件，阳极冷却部件位于第一放电介质进气部件和第二放电介质进气部件之间，阳极冷却部件具有阳极冷却水进水流道和阳极冷却水排水流道，阳极冷却部件配置成与阳极连接，阳极冷却水进水流道与第一冷却腔室连通，阳极冷却水排水流道与第二冷却腔室连通。

根据本申请的实施例提供的一种等离子发生器的阴极结构，包括第一阴极和第二阴极。第一阴极配置成以使第一阴极与阳极能够使得阳极的内部的放电介质被电离形成第一等离子弧，第一等离子弧沿阳极的轴向射出。第二阴极配置成以使第二阴极与阳极能够使得阳极的外周的放电介质被电离形成第二等离子弧，第二等离子弧环绕于第一等离子弧的外周。本申请的阴极结构使得等离子发生器可以产生第一等离子弧和第二等离子弧，使得等离子弧的作用范围得到了扩大，作用范围可以大于等离子发生器的外径，此时，等离子发生器加工工件时，产生的凹坑大小大于等离子发生器，等离子发生器可以伸入至工件的内部进行加工，从而提高了加工深度，满足了更多的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请实施例中等离子发生器的第一剖视示意图；

图2为本申请实施例中等离子发生器的第二剖视示意图；

图3为本申请实施例中第一等离子弧的位置和第二等离子弧的位置的示意图；

图4为本申请实施例中第一阴极冷却水的流动轨迹、第二阴极冷水的流动轨迹和阳极冷却水的流动轨迹的示意图；

图5为本申请实施例中第一放电介质的流动轨迹和第二放电介质的流动轨迹的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参阅图1-5，本申请的实施例提供了一种等离子发生器1的阴极结构。阴极结构包括第一阴极10和第二阴极20。

参阅图1、2，第一阴极10配置成以使第一阴极10与阳极30能够使得阳极30的内部的放电介质被电离形成第一等离子弧，第一等离子弧沿阳极30的轴向射出。第一阴极10可以为柱状。第一阴极10可以沿自身的轴向伸入至阳极30的内部，此时，第一阴极10的外周壁具有与阳极30在第一阴极10的径向上呈相对设置的第一激发部12。第一激发部12的径向截面可以为圆形。可选地，第一激发部12为圆锥状。第一阴极10的外周壁可以还具有与第一激发部12连接的第一连接部13和与第一连接部13连接的第一安装部14。第一连接部13可以为圆柱状。第一连接部13可以与第一激发部12在第一阴极10的径向上相持平。第一安装部14可以为圆柱状。第一安装部14的直径可以小于第一连接部13的直径，使得第一安装部14与第一连接部13之间具有台阶面。第一安装部14上可以具有螺纹。

参阅图1、2，第一阴极10的远离阳极30的一端可以具有阴极冷却凹腔，阴极冷却凹腔用于供第一阴极冷却水流过，以实现对第一阴极10进行冷却。

参阅图1、2，为实现第一阴极10的冷却，阴极结构可以还包括第一阴极冷却部件50。第一阴极冷却部件50可以位于第一阴极10的背离阳极30的一侧。第一阴极冷却部件50可以为轴线与第一阴极10的轴线重合的柱状。第一阴极冷却部件50可以具有阴极冷却水中心流道51和环绕在阴极冷却水中心流道51的外部的阴极冷却水外环流道52，阴极冷却水中心流道51用于向阴极冷却凹腔输送第一阴极冷却水。阴极冷却水外环流道52用于将阴极冷却凹腔中的第一阴极冷却水输出。第一阴极冷却部件50可以配置成与第一阴极10连接，且第一阴极冷却部件50与第一阴极10连接后，阴极冷却水中心流道51和阴极冷却水外环流道52均分别与阴极冷却凹腔连通。具体地，阴极冷却水中心流道51的出口可以伸入至阴极冷却凹腔中，阴极冷却水中心流道51的出口和阴极冷却水外环流道52的进口可以均分别与阴极冷却凹腔连通，阴极冷却水中心流道51的进口和阴极冷却水外环流道52的出口可以均分别与外部空间连通。

其中，阴极冷却水中心流道51的进口可以位于第一阴极冷却部件50的背离第一阴极10的一端。阴极冷却水外环流道52的出口可以位于第一阴极冷却部件50的侧部。阴极冷却水中心流道51的进口处和阴极冷却水外环流道52的出口处可以均分别具有接头。此时，第一阴极冷却水的流动轨迹参阅图4中的轨迹4。

参阅图1、2，为使得第一阴极冷却部件50与第一阴极10连接，阴极冷却水外环流道52的进口处的内周壁可以具有螺纹，使得第一安装部14螺纹安装至阴极冷却水外环流道52中，第一安装部14与第一连接部13之间的台阶面与阴极冷却水外环流道52的进口的外周面相抵触，第一连接部13与阴极冷却水外环流道52的外周壁在第一阴极10的径向上相持平。

参阅图1、2，第二阴极20配置成以使第二阴极20与阳极30能够使得阳极30的外周的放电介质被电离形成第二等离子弧，第二等离子弧环绕于第一等离子弧的外周。第二阴极20可以为中空的柱状。第二阴极20可以沿自身的轴向套置于阳极30的外周，此时，第二阴极20的内周壁具有与阳极30在第二阴极20的径向上呈相对设置的第二激发部22。第二激发部22可以为朝阳极30逐渐径向扩张且呈平滑过渡的喇叭状。第二激发部22的径向截面可以为圆形。可选地，第二激发部22的任意一个径向截面均分别为圆形。第二阴极20的内周壁可以还具有与第二激发部22连接的固定部25。固定部25可以为圆柱状。固定部23的直径可以小于第二激发部22的直径，使得固定部23与第二激发部33之间具有台阶面。固定部25可以具有固定槽。固定槽可以为轴线与第二阴极20的轴线重合的环状。固定槽用于固定密封圈。

第二阴极20的外周壁可以具有第二连接部13和第二安装部24。第二连接部23可以为圆柱状。第二安装部24可以为圆柱状。第二安装部24的直径可以小于第二连接部23，使得第二安装部24与第二连接部23之间具有台阶面。第二安装部24上可以具有螺纹。第二阴极20环绕在第一阴极10的外周。第二阴极20的轴线可以与第一阴极10的轴线重合。第二激发部22的靠近第二连接部23的一端可以与第一激发部12的靠近第一连接部13的一端相持平。第二激发部22的轴向长度可以大于第一激发部12的轴向长度。

参阅图1、2，第二阴极20可以具有阴极冷却水流道21，阴极冷却水流道21用于供第二阴极冷却水流过，以实现对第二阴极20进行冷却。阴极冷却水流道21可以为轴线与第二阴极20的轴线重合的环状。阴极冷却水流道21的进口和出口可以均分别连通至第二阴极20的远离阳极30的一端。两个连通处分别位于第二阴极20的远离阳极30的一端的相对设置的两侧。

参阅图1、2，为实现第二阴极20的冷却，阴极结构可以还包括第二阴极冷却部件40。第二阴极冷却部件40位于第二阴极20的背离阳极30的一侧。第二阴极冷却部件40可以为轴线与第二阴极20的轴线重合的中空结构。第二阴极冷却部件40可以具有阴极冷却水进水流道41和阴极冷却水排水流道42，阴极冷却水进水流道41用于向阴极冷却水流道21输送第二阴极冷却水，阴极冷却水排出流道用于将阴极冷却水流道21中的第二阴极冷却水输出。第二阴极冷却部件40可以配置成与第二阴极20连接，且第二阴极冷却部件40与第二阴极20连接后，阴极冷却水进水流道41和阴极冷却水排水流道42均分别与阴极冷却水流道21连通。具体地，阴极冷却水进水流道41的出口可以与阴极冷却水流道21的进口连通，阴极冷却水排水流道42的进口可以与阴极冷却水流道21的出口连通，阴极冷却水进水流道41的进口和阴极冷却水排水流道42的出口可以均分别与外部空间连通。

其中，阴极冷却水进水流道41的进口和阴极冷却水排水流道42的出口可以均分别位于第二阴极冷却部件40的侧部，且分别位于第二阴极冷却部件40的相对设置的两侧。阴极冷却水进水流道41的进口处和阴极冷却水排水流道42的出口处可以均分别具有接头。此时，第二阴极冷却水的流动轨迹参阅图4中的轨迹5。

参阅图1、2，为使得第二阴极冷却部件40与第二阴极20连接，第二阴极冷却部件40的靠近第二阴极20的一端可以具有密封槽43，密封槽43可以为轴线与第二阴极20的轴线重合的中空结构，密封槽43的外环壁可以具有螺纹，使得第二固定部24螺纹安装至密封槽23中，第二固定部24与第二连接部23之间的台阶面与密封槽23的外环壁的端部相抵触。第二连接部23与密封槽23的外周壁在第二阴极20的径向上相持平，固定部25处的密封圈与密封槽43的内环壁相抵压，固定部23与第二激发部33之间具有台阶面与密封槽43的内环壁的端部相抵触。

参阅图1-5，本申请的实施例还提供了一种等离子发生器1的电极机构。电极机构包括阳极30和上述任意一个实施例中的阴极结构。其中，第一等离子弧从阳极30的空腔穿过阳极30后沿阳极30的轴向射出。第二等离子弧贴合阳极30的外周壁流过阳极30后环绕于第一等离子弧的外周。

参阅图1、2，阳极30可以包括沿第一等离子弧的流向依次布置的第一流段34、第二流段35和第三流段38。第一流段34的内周壁可以为沿第一等离子弧的流向逐渐径向收缩且呈平滑过渡的锥状。第一流段34的内周壁可以为圆锥状。第二流段35的内周壁为平滑的柱状。第二流段35的内周壁可以为圆柱状。第三流段38的内周壁为沿第一等离子弧的流向逐渐径向扩张且呈平滑过渡的锥状。第三流段38的内周壁可以为圆锥状。阳极30结构可以还包括沿第一等离子弧的流向依次布置的第四流段36和第五流段37。第四流段36和第五流段37可以均分别位于第二流段35和第三流段38之间。第四流段36的内周壁为沿第一等离子弧的流向逐渐径向扩张且呈平滑过渡的锥状。第四流段36的内周壁可以为圆锥状。第五流段37的内周壁为平滑的柱状。第五流段37的内周壁可以为圆柱状。

阳极30的外周壁可以为沿第一等离子弧的流向逐渐径向扩张且呈平滑过渡的喇叭状。阳极30的外周壁的径向截面可以为圆形。

参阅图1、2，阳极30的靠近阴极结构的一端可以具有凹陷的安装槽32，安装槽32可以为轴线与阳极30的轴线重合的中空结构，安装槽32的相对设置的外环壁和内环壁上可以均分别具有螺纹。

参阅图1、2，阳极30可以具有阳极冷却腔室31，阳极冷却腔室31用于供阳极冷却水流过，以实现对阳极30进行冷却。阳极冷却腔室31可以为轴线与阳极30的轴线重合的中空结构。阳极冷却腔室31的内部具有隔水板33，隔水板33配置成将阳极冷却腔室31分隔成第一冷却腔室310和第二冷却腔室311，第一冷却腔室310和第二冷却腔室311相套置且在远离阴极结构的一端相连通。阳极冷却腔室31的进口和出口可以均分别位于阳极30的靠近阴极结构的一端，且分别位于阳极30的相对设置的两侧。阳极冷却腔室31的进口可以位于第一冷却腔室310处。阳极冷却腔室31的出口可以位于第二冷却腔室311处。阳极30的靠近阴极结构的一端可以具有凹陷的安装槽32时，阳极冷却腔室31的进口和出口可以均分别位于安装槽31的底壁上。

参阅图1-5，本申请的实施例提供了一种等离子发生器1。等离子发生器1包括上述任意一个实施例中的电极机构、第一放电介质进气部件60和第二放电介质进气部件70。第一放电介质进气部件60具有第一放电介质流道61，第一放电介质流道用于供应第一放电介质。第一放电介质流道61的出口位于第一阴极10和阳极30之间。第二放电介质进气部件70具有第二放电介质流道62，第二放电介质流道用于供应第二放电介质。第二放电介质流道62的出口位于第二阴极20和阳极30之间。

等离子发生器1可以产生第一等离子弧和第二等离子弧，使得等离子弧的作用范围得到了扩大，作用范围可以大于等离子发生器1的外径，此时，等离子发生器1加工工件时，产生的凹坑大小大于等离子发生器1，等离子发生器1可以伸入至工件的内部进行加工，从而提高了加工深度，满足了更多的需求。第一等离子弧的位置参阅图3中的位置2，第二等离子弧的位置参阅图3中的位置3。

等离子发生器1加工工件时，第一等离子弧用于对工件作用，加工到人们想要的深度。第二等离子弧用于对第一等离子弧在工件上产生的的圆形凹坑的圆周作用，不停的扩大圆形凹坑的直径，达到等离子发生器1能伸进圆形凹坑里的程度后，等离子发生器1进入工件内部，继续向人们想要的深度加工。

参阅图1、2，第一放电介质进气部件60与第一阴极10和第二阴极20之间的腔室相连通。第一放电介质进气部件60可以为轴线与第一阴极10的轴线重合的中空结构。第一放电介质流道61的出口的数量可以为多个。第一放电介质流道61的出口可以环绕第一阴极10的轴线布置。

其中，第一放电介质流道61可以为轴线与第一放电介质进气部件60的轴线重合的环状。第一放电介质流道61可以配置成使得输送的第一放电介质呈螺旋状流动。第一放电介质流道61的出口可以位于第一放电介质进气部件60的靠近阳极30的一端。第一放电介质流道61的进口可以为两个，第一放电介质流道61的两个进口可以均分别位于第一放电介质进气部件60的侧部，且分别位于第一放电介质进气部件60的相对设置的两侧。第一放电介质流道61的两个进口处可以均分别具有接头。此时，第一放电介质的流动轨迹参阅图5中的轨迹7。

参阅图1、2，第二放电介质进气部件70与第一放电介质进气部件60和第二阴极20之间的腔室相连通。第二放电介质进气部件70可以为轴线与第二阴极20的轴线重合的中空结构。第二放电介质流道71的出口的数量可以为多个。第二放电介质流道71的出口可以环绕第二阴极20的轴线布置。

其中，第二放电介质流道71可以为轴线与第二放电介质进气部件70的轴线重合的环状。第二放电介质流道71可以配置成使得输送的第二放电介质呈螺旋状流动。第二放电介质流道71的出口可以位于第二放电介质进气部件70的靠近阳极30的一端。第二放电介质流道71的进口可以为两个，第二放电介质流道71的两个进口可以均分别位于第二放电介质进气部件70的侧部，且分别位于第二放电介质进气部件70的相对设置的两侧。第二放电介质流道71的两个进口处可以均分别具有接头。此时，第一放电介质的流动轨迹参阅图5中的轨迹8。

参阅图1、2，等离子发生器1可以还包括阳极冷却部件80。阳极冷却部件80位于第一放电介质进气部件60和第二放电介质进气部件70之间。阳极冷却部件80可以为轴线与第一阴极10的轴线重合的中空结构。阳极冷却部件80可以具有阳极冷却水进水流道81和阳极冷却水排水流道82。阳极冷却水进水流道81用于向阳极冷却腔室31输送阳极冷却水。阳极冷却水排水流道82用于将阳极冷却腔室31中的阳极冷却水输出。阳极冷却部件80可以配置成与阳极30连接，且阳极冷却部件80与阳极30连接后，阳极冷却水进水流道81与第一冷却腔室310连通，阴极冷却水排水流道与第二冷却腔室311连通。具体地，阳极冷却水进水流道81的出口可以与阳极冷却腔室31的进口连通，阳极冷却水排水流道82的进口可以与阳极冷却腔室31的出口连通，阳极冷却水进水流道81的进口和阳极冷却水排水流道82的出口可以均分别与外部空间连通。

其中，阳极冷却水进水流道81的进口和阳极冷却水排水流道82的出口可以均分别位于阳极冷却部件80的侧部，且分别位于阳极冷却部件80的相对设置的两侧。阳极冷却水进水流道81的进口处和阳极冷却水排水流道82的出口处可以均分别具有接头。此时，阳极冷却水的流动轨迹参阅图4中的轨迹6。

参阅图1、2，为使得阳极冷却部件80与阳极30连接，阳极冷却部件80的靠近阳极30的一端可以具有凸出的安装凸83，安装凸83可以为轴线与阳极冷却部件80的轴线重合的中空结构，安装凸83的外周壁和内周壁上可以均分别具有螺纹，使得安装凸83螺纹安装至安装槽32中。

等离子发生器1的组装方法可以包括如下步骤：

步骤一、将第一阴极10螺纹安装至第一阴极冷却部件50上，将第二阴极20螺纹安装至第二阴极冷却部件40上。

步骤二、将第一放电介质进气部件60套置于组装后的第一阴极10和第一阴极冷却部件50的外周并固定连接。其中，第一放电介质进气部件60的接头所在平面可以与第一阴极冷却部件50的接头所在平面垂直。固定连接的方式可以为螺纹连接。

步骤三、将阳极冷却部件80套置于第一放电介质进气部件60的外周并固定连接。其中，阳极冷却部件80的接头所在平面可以与第一阴极冷却部件50的接头所在平面重合。固定连接的方式可以为螺纹连接。

步骤四、将第二放电介质进气部件70套置于阳极冷却部件80的外周并固定连接。其中，第二放电介质进气部件70的接头所在平面可以与第一放电介质进气部件60的接头所在平面重合。固定连接方式可以为螺纹连接。

步骤五、将组装后的第二阴极20和第二阴极冷却部件40套置于第二放电介质进气部件70的外周并固定连接。其中，第二阴极冷却部件40的接头所在平面可以与第一阴极冷却部件50的接头所在平面重合。固定连接的方式可以为螺纹连接。

步骤六、将阳极30螺纹安装至阳极冷却部件80上。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种等离子发生器的阴极结构，其特征在于，包括：

第一阴极，配置成以使所述第一阴极与阳极能够使得所述阳极的内部的放电介质被电离形成第一等离子弧，所述第一等离子弧沿所述阳极的轴向射出；和

第二阴极，配置成以使所述第二阴极与所述阳极能够使得所述阳极的外周的放电介质被电离形成第二等离子弧，所述第二等离子弧环绕于所述第一等离子弧的外周；

其中，所述第一阴极为柱状，所述第一阴极的外周壁具有与所述阳极在第一阴极的径向上呈相对设置的第一激发部，所述第一激发部的外周壁的径向截面为圆形；和/或

所述第二阴极为中空的柱状，所述第二阴极的内周壁具有与所述阳极在第二阴极的径向上呈相对设置的第二激发部，所述第二激发部为朝所述阳极径向扩张且呈平滑过渡的喇叭状，所述第二阴极环绕在所述第一阴极的外周，所述第二激发部的径向截面为圆形；

所述第一阴极的背离所述阳极的一端具有阴极冷却凹腔；

所述阴极结构还包括第一阴极冷却部件，所述第一阴极冷却部件位于所述第一阴极的背离所述阳极的一侧，所述第一阴极冷却部件具有阴极冷却水中心流道和环绕在所述阴极冷却水中心流道的外部的阴极冷却水外环流道，所述第一阴极冷却部件配置成与所述第一阴极连接，所述阴极冷却水中心流道和所述阴极冷却水外环流道均分别与所述阴极冷却凹腔连通。

2.如权利要求1所述的阴极结构，其特征在于，

所述第二阴极具有阴极冷却水流道，所述阴极冷却水流道为轴线与所述第二阴极的轴线重合的环状；

所述阴极结构还包括第二阴极冷却部件，所述第二阴极冷却部件位于所述第二阴极的背离所述阳极的一侧，所述第二阴极冷却部件具有阴极冷却水进水流道和阴极冷却水排水流道，所述第二阴极冷却部件配置成与所述第二阴极连接，所述阴极冷却水进水流道和阴极冷却水排水流道均分别与所述阴极冷却水流道连通。

3.一种采用权利要求1或2所述的阴极结构的等离子发生器的电极机构，其特征在于，包括：

阳极，为中空的柱状；和

阴极结构，包括第一阴极和第二阴极；

其中，所述第一阴极配置成以使所述第一阴极与所述阳极能够使得所述阳极的内部的放电介质被电离形成第一等离子弧，所述第一等离子弧从所述阳极的空腔穿过所述阳极后沿所述阳极的轴向射出；所述第二阴极配置成以使所述第二阴极与所述阳极能够使得所述阳极的外周的放电介质被电离形成第二等离子弧，所述第二等离子弧贴合所述阳极的外周壁流过所述阳极后环绕于所述第一等离子弧的外周。

4.如权利要求3所述的电极机构，其特征在于，

所述阳极包括沿所述第一等离子弧的流向依次布置的第一流段、第二流段和第三流段，所述第一流段的内周壁为沿所述第一等离子弧的流向径向收缩且呈平滑过渡的锥状，所述第二流段的内周壁为平滑的柱状，所述第三流段的内周壁为沿所述第一等离子弧的流向径向扩张且呈平滑过渡的锥状；

所述阳极的外周壁为沿所述第一等离子弧的流向径向扩张且呈平滑过渡的喇叭状。

5.一种采用权利要求3或4所述的电极机构的等离子发生器，其特征在于，包括：

电极机构，包括阳极和阴极结构，

其中，所述阳极为中空的柱状，所述阴极结构包括第一阴极和第二阴极，所述第一阴极配置成以使所述第一阴极与所述阳极能够使得所述阳极的内部的放电介质被电离形成第一等离子弧，所述第一等离子弧从所述阳极的空腔穿过所述阳极后沿所述阳极的轴向射出；所述第二阴极配置成以使所述第二阴极与所述阳极能够使得所述阳极的外周的放电介质被电离形成第二等离子弧，所述第二等离子弧贴合所述阳极的外周壁流过所述阳极后环绕于所述第一等离子弧的外周；

第一放电介质进气部件，具有第一放电介质流道，所述第一放电介质流道的出口与所述第一阴极和所述阳极之间的腔室相连通；和

第二放电介质进气部件，具有第二放电介质流道，所述第二放电介质流道的出口与所述第二阴极和所述阳极之间的腔室相连通。

6.如权利要求5所述的等离子发生器，其特征在于，

所述第一放电介质进气部件位于所述第一阴极和所述第二阴极之间，所述第一放电介质进气部件为轴线与所述第一阴极的轴线重合的中空结构，所述第一放电介质流道的出口的数量为多个，所述第一放电介质流道的出口环绕所述第一阴极的轴线布置。

7.如权利要求6所述的等离子发生器，其特征在于，

所述第二放电介质进气部件位于所述第一放电介质进气部件和所述第二阴极之间，所述第二放电介质进气部件为轴线与所述第二阴极的轴线重合的中空结构，所述第二放电介质流道的出口的数量为多个，所述第二放电介质流道的出口环绕所述第二阴极的轴线布置。

8.如权利要求7所述的等离子发生器，其特征在于，

所述阳极具有阳极冷却腔室，所述阳极冷却腔室的内部具有隔水板，所述隔水板配置成将所述阳极冷却腔室分隔成第一冷却腔室和第二冷却腔室，所述第一冷却腔室和所述第二冷却腔室相套置且在远离所述阴极结构的一端相连通；

所述等离子发生器还包括阳极冷却部件，所述阳极冷却部件位于所述第一放电介质进气部件和第二放电介质进气部件之间，所述阳极冷却部件具有阳极冷却水进水流道和阳极冷却水排水流道，所述阳极冷却部件配置成与所述阳极连接，所述阳极冷却水进水流道与所述第一冷却腔室连通，所述阳极冷却水排水流道与所述第二冷却腔室连通。