CN201248190Y - 交流等离子发射枪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交流等离子发射枪，该发射枪包括前电极和后电极，该前电极与电源的零线相连，且该前电极的出口端设有喷嘴，该后电极与电源的火线相连，且该后电极远离前电极的一端封闭；该前、后电极的端面之间具有间隙，并设有旋流进气环，该旋流进气环的进气口位于该间隙的外侧；一个绝缘环连接于该前、后电极。因此，本实用新型通过交流电产生等离子体，并能提高交流等离子发射枪的使用寿命。

Description

交流等离子发射枪

技术领域

本实用新型是有关于一种交流等离子发射枪。

背景技术

等离子体发生器能提供一种高效而且干净的热源—等离子体流，它被广泛地应用于电站锅炉点火、切割、焊接、喷涂、冶金、化工和废物处理等工业领域，以及材料、航空航天的科学领域。热等离子体具有很高的温度和能量密度，并且含有相当数量的带电粒子(电子和离子)，它不同于用化学燃烧的方法产生的高温气体，很多过去不能完成的工艺过程在等离子条件下能够很好地实现。在过去20年里，电弧等离子体技术发展很快，在工业领域有了广泛的应用。

2000年以后，我国国内已将直流等离子点火技术成功地应用在锅炉上。所谓直流等离子点火技术是将直流电流在一定介质气压的条件下引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体，该等离子体在点火燃烧器中形成T>4000K的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子“火核”时，迅速释放出挥发物、再造挥发份，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧，达到点火并加速煤粉燃烧的目的。该技术因实现了无油点火系统而备受关注。

但是，这种直流等离子点火技术受其技术限制，存在着诸多问题。目前，在我国主要采用的是以大电流热电子发射方式的热阴极直流等离子点火技术。该技术在工作时，电流随功率的增大而增大。因此，该技术的功率一般只能达到150KW左右。并且，该技术的阴极寿命一般不超过50小时。其电极需要由贵金属制成，造价和运行成本都较高。直流等离子点火技术需配置整流电源系统，造价高，占地多。

通过交流电直接供电产生交流等离子体在国内外尚无人应用。鉴于上述现有等离子点火技术中的不足，本专利设计了一种直接由380V交流电供电的冷电极低电流交流等离子点火技术，可以克服现有直流等离子点火技术的不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种能通过交流电产生等离子体的交流等离子发射枪。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现，一种交流等离子发射枪，其中：该发射枪包括前电极和后电极，该前电极与电源的零线相连，且该前电极的出口端设有喷嘴，该后电极与电源的火线相连，且该后电极远离前电极的一端封闭；该前、后电极的端面之间具有间隙，并设有旋流进气环，该旋流进气环的进气口位于该间隙的外侧；一个绝缘环连接于该前、后电极。

在优选的实施方式中，所述后电极通过高频引弧装置与上述电源的火线相连。

在优选的实施方式中，所述旋流进气环呈圆环形，其周壁上沿切向方向设有多个上述进气口。

在优选的实施方式中，所述前电极的外侧设有前水冷系统。

在优选的实施方式中，所述发射枪还包括一个前套筒，所述前水冷系统包括在该前套筒与前电极之间形成的流道、进水管和出水管，该进水管和出水管分别与该流道连通。

在优选的实施方式中，所述前水冷系统还包括一个哈伏件套筒，所述哈伏件套筒位于该前套筒内，并包覆在前电极的外侧，且与前电极之间具有一间距，该哈伏件套筒径向上设置有一圈的突部，所述进水管和出水管在轴向上错开设置，所述突部设置在进水管和出水管于轴向方向之间的位置上。

在优选的实施方式中，所述后电极的外侧设有后水冷系统。

在优选的实施方式中，所述发射枪还包括一个后套筒，所述后水冷系统包括在该后套筒与后电极之间形成的流体通道、进水口和出水口，该进水口和出水口分别与该流体通道相连通。

在优选的实施方式中，所述后套筒包括相互密封连接的第一后套筒和第二后套筒，上述进水口和出水口安装在第一后套筒上，第二后套筒的一端与第一后套筒密封连接，另一端与后电极的突出部密封连接。

在优选的实施方式中，所述后电极封闭的一端连接有一个接线柱，该接线柱的轴向上设有连接压缩空气的通孔。

在优选的实施方式中，所述前、后电极相对的端面面积均大于电极本身的截面，该前、后电极相对的端面均具有一定的锥度，使前、后电极内侧之间的间隙小于外侧之间的间隙

本实用新型的交流等离子发射枪具有如下特点及优点：

1、由于本实用新型具有旋流进气环，使得压缩空气经其进气口能产生旋转气流，从而能拉长电弧，实现小电流大功率的投入，以提高等离子发射枪的使用寿命；

2、其通过旋动电弧弧根、拉长电弧、引入水冷系统等结构方法，避免了电极因高温而烧损，保证了等离子枪的使用寿命；

3、其通过高频引弧装置使所产生的等离子电弧受扰动熄弧时能瞬即引燃，从而保证了所产生电弧的稳定性；

4、由于旋转气流具有自稳弧作用，因此，整个等离子发射枪无需稳弧线圈。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1是本实用新型的交流等离子发射枪的立体示意图；

图2是本实用新型的交流等离子发射枪的主视示意图；

图3是沿图2中的A-A线的剖面示意图；

图4是本实用新型的前电极与哈伏件套筒的分解状态示意图；

图5是本实用新型的旋流进气环的主视剖面示意图；

图6是本实用新型的旋流进气环的侧视示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

实施方式1

如图1-4所示，本实用新型提出了一种交流等离子发射枪，其能直接利用380V交流电中的单相电源产生等离子体。该发射枪包括前电极1和后电极2。该前电极1可为中空圆柱形电极，并与电源的零线相连，该前电极1的出口端(即远离后电极2的一端)设有喷嘴11。该后电极2可为中空圆柱形电极，并与电源的火线相连，该后电极2远离前电极1的一端封闭。该前、后电极的端面之间具有间隙3，该间隙较佳为1～4mm，并设有旋流进气环4，该旋流进气环4的进气口位于该间隙3的外侧，使得压缩空气通过该旋流进气环4后形成超音速旋转气流，该旋转气流通过该前、后电极1、2之间的间隙3时，被前、后电极1、2之间的电弧电离后形成旋转等离子体，并旋转进入前电极1的管内，由喷嘴11喷出。该前、后电极1、2之间连接有绝缘环7，使两电极之间绝缘。其中，前、后电极1、2，旋流进气环4均由金属制成。

由于本实用新型采用交流电做电源，前、后电极1、2间的电压在实时变化，使得采用交流等离子点火技术所形成的电弧易受扰动熄灭，火焰的稳定性较差，因此，在较佳的实施方式中，该后电极2是通过高频引弧装置(图中未示)与电源的火线相连，高频引弧装置11为以升压变压器为主构成的一个高频振荡器，用以将其输入端的低频信号转换为高频高压信号，也就是说，通过高频引弧装置11产生高频电火花跟踪点燃熄灭的电弧，保持电弧稳燃。由于该高频引弧装置结构被本领域技术人员所熟知，故不再详细描述。

在较佳的实施方式中，如图5、6所示，该旋流进气环4呈圆环形，其周壁上沿切向方向设有多个进气口41，以使从发射枪的进气管42进入的压缩空气通过该进气口41后能形成旋转气流，从而能充分拉长气流经电离所形成的电弧长度，而由于电弧电压随弧长的增大而增大，因此在同等功率下，本实用新型可以以较低的电流进行工作，进而大大减轻了电极的烧损。

如图3所示，所述前、后电极1、2相对的端面面积均大于电极本身的截面，前、后电极1、2相对的端面均具有一定的锥度，即，前、后电极1、2的端面的内侧相对于外侧凸出，使得其内侧之间的间隙小于外侧之间的间隙，当压缩空气从旋流进气环4进入后，由外侧较大的间隙引入到内侧较小的间隙，从而能在方便气流在其间流动的同时，还可使超音带旋转气流更容易被前、后电极1、2之间的电弧电离。

前电极1的外侧设有前水冷系统，具体而言，本实用新型还包括一个由金属制成的前套筒51，前水冷系统包括在该前套筒51与前电极1之间形成的流道52、进水管53和出水管54，该进水管53和出水管54分别与该流道52连通。在本实施方式中，前电极1的两端设有突台12，前套筒51设置在前电极1的外侧，且前套筒51的两端分别与前电极1两端的突台12密封固定连接，从而在前电极1与前套筒51之间形成流道52；在前套筒51的径向上的上、下方均设有安装孔，进水管54和出水管55分别密封安装在上、下方的安装孔内，并分别与流道53相连通，冷却水从进水管54进入流道53，将前电极1冷却后从出水管55流出，如此循环可使冷却水带走电弧加给电极的高热能，以使前电极1能很好地被冷却，降低电极因高温烧损的可能。

进一步而言，为了避免冷却水从进水管53进入流道52后，并在没有充分冷却前电极1情况下迅速地从出水管54流出，在前水冷系统中设置有一个哈伏件套筒55，该哈伏件套筒55位于前套筒51内，并包覆在前电极1的外侧，且与前电极1之间具有一间距56，哈伏件套筒55在径向上设置有一圈的突部57，而进水管53和出水管54在轴向上错开设置，突部57恰好设置在进水管53和出水管54于轴向方向之间的位置上，如图3、4所示，当冷却水从进水管53进入流道52后，被突部57阻挡而从前电极1的前端进入间距56，直至从前电极1的后端的间距56流出，以充分冷却前电极1，接着进入哈伏件套筒55与前套筒51之间的流道52内，再从出水管54流出。其中，哈伏件套筒55可为分体式，以方便包覆在前电极1的外侧。

后电极2的外侧也可设有后水冷系统，其中，该后水冷系统可与前水冷系统的结构类似，在后电极2的外侧环绕设置有一个由金属制成的后套筒，后水冷系统包括在该后套筒与后电极2之间形成的流体通道61、进水口62和出水口63，该进水口62和出水口63分别与流体通道61相连通。在本实施方式中，该后套筒包括密封连接的第一后套筒64和第二后套筒65，上述进水口62、出水口63分别安装在第一后套筒64的上、下方，第二后套筒65则是一端与第一后套筒64密封连接，另一端与后电极2的突出部21密封连接，从而在后电极2与后套筒之间形成流体通道61，冷却水从该进水口62进入流体通道61，冷却后电极2后从该出水口63流出，如此循环可使冷却水带走电弧加给电极的高热能，以使后电极2能很好地被冷却，降低电极因高温烧损的可能。

上述绝缘环7连接于前、后电极1、2，在本实施方式中，绝缘环7固定设置在第二后套筒65的外侧，并与旋流进气环4相连接，从而使前、后电极1、2之间保持绝缘。具体而言，一个由金属制成的连接套筒8通过固定件将前套筒51、旋流进气环4和绝缘环7固定连接在一起。

实施方式2

在上述实施方式的基础上，所述后电极2封闭的一端连接有一个接线柱22，该接线柱22的轴向上设有连接压缩空气的通孔(图中未示)，压缩空气从该通孔进入后电极2的内壁，在冷却后电极2的同时，还能具有将电弧往前推移的作用。

本实施方式的其他结构、工作原理和有益效果与实施方式1的相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (11)

1、一种交流等离子发射枪，其特征在于：该发射枪包括前电极(1)和后电极(2)，该前电极(1)与电源的零线相连，且该前电极(1)的出口端设有喷嘴(11)，该后电极(2)与电源的火线相连，且该后电极(2)远离前电极(1)的一端封闭；该前、后电极的端面之间具有间隙(3)，并设有旋流进气环(4)，该旋流进气环(4)的进气口位于该间隙(3)的外侧；一个绝缘环(7)连接于该前、后电极(1、2)。

2、如权利要求1所述的交流等离子发射枪，其特征在于：所述后电极(2)通过高频引弧装置与上述电源的火线相连。

3、如权利要求2所述的交流等离子发射枪，其特征在于：所述旋流进气环(4)呈圆环形，其周壁上沿切向方向设有多个上述进气口(41)。

4、如权利要求1-3任一项所述的交流等离子发射枪，其特征在于：所述前电极(1)的外侧设有前水冷系统。

5、如权利要求4所述的交流等离子发射枪，其特征在于：所述发射枪还包括一个前套筒(51)，所述前水冷系统包括在该前套筒(51)与前电极(1)之间形成的流道(52)、进水管(53)和出水管(54)，该进水管(53)和出水管(54)分别与该流道(52)连通。

6、如权利要求5所述的交流等离子发射枪，其特征在于：所述前水冷系统还包括一个哈伏件套筒(55)，所述哈伏件套筒(55)位于该前套筒(51)内，并包覆在前电极(1)的外侧，且与前电极(1)之间具有一间距(56)，该哈伏件套筒(55)径向上设置有一圈的突部(57)，所述进水管(53)和出水管(54)在轴向上错开设置，所述突部(57)设置在进水管(53)和出水管(54)于轴向方向之间的位置上。

7、如权利要求4所述的交流等离子发射枪，其特征在于：所述后电极(2)的外侧设有后水冷系统。

8、如权利要求7所述的交流等离子发射枪，其特征在于：所述发射枪还包括一个后套筒，所述后水冷系统包括在该后套筒与后电极(2)之间形成的流体通道(61)、进水口(62)和出水口(63)，该进水口(62)和出水口(63)分别与该流体通道(61)相连通。

9、如权利要求8所述的交流等离子发射枪，其特征在于：所述后套筒包括相互密封连接的第一后套筒(64)和第二后套筒(65)，上述进水口(62)和出水口(63)安装在第一后套筒(64)上，第二后套筒(65)的一端与第一后套筒(64)密封连接，另一端与后电极(2)的突出部(21)密封连接。

10、如权利要求1-3任一项所述的交流等离子发射枪，其特征在于：所述后电极(2)封闭的一端连接有一个接线柱，该接线柱的轴向上设有连接压缩空气的通孔。

11、如权利要求1-3任一项所述的交流等离子发射枪，其特征在于：所述前、后电极(1、2)相对的端面面积均大于电极本身的截面，该前、后电极相对的端面均具有一定的锥度，使前、后电极内侧之间的间隙小于外侧之间的间隙。

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