CN202918578U - 内置火花塞式交流等离子体发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种内置火花塞式交流等离子体发生器,包括前电极组件、火花放电组件、后电极组件,前电极组件与后电极组件为同轴安装,在前电极组件与后电极组件之间轴向安装火花放电组件。本实用新型采用内置火花塞式引弧,代替目前采用的利用高频、高压耦合变压器串联于主电路的引弧方式,解决了以往交流等离子发生器在引弧的过程中出现的诸多弊端,达到连续稳定的引弧,长时间可靠运行的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及热等离子体应用技术,尤其是工业用连续运行的一种内置火花塞式交流等离子体发生器。
背景技术
目前,热等离子体技术已逐步在国防、航空、冶金、电力、环保、机械加工等各个领域及行业得到应用。在实际工程中,直流等离子体发生器用的更多一些,原因是:直流等离子枪采用直流电源,引弧成功后正负极之间即建立起稳定的电弧,引弧装置只要成功引燃一次,就可以退出运行,等离子体发生器仍可继续工作;同时,由于电源内阻大,采用串联或并联方式都能顺利起弧,技术比较成熟。而交流等离子体发生器采用交流电源,由于电源是交变的,前后电极交替改变电流方向,一旦到达零点,电弧就熄灭(断弧)。因此,伴随等离子枪的运行全过程,连续引弧是必须的,这就要求引弧装置在每一个交变周期都要可靠、稳定的引弧,否则等离子枪无法正常工作。若引弧电路与主电路采用并联,由于交流电源内阻很低,高频信号直接从电源内部短路,在等离子枪的两极之间没有高频信号,无法引弧,这已被证明是行不通的。目前解决的方法是采用串联方式,即:引弧电路与主电路串联,将高压高频信号叠加在交流工频电源上,靠由铁氧体磁芯制作高频变压器耦合完成。高频变压器的初级是匝数较多的绝缘导线,次级则用与主电路导线截面相当的导体,可通过电弧电流,初级线圈上的高压高频振荡电流通过磁芯耦合到了次级,并叠加在交流电源中。实际工作中,主电路先接通,由于前后电极被空气隔绝,主电路不通,不产生电弧。当引弧装置电源接通,高频高压信号把电极间的空气介质击穿,产生放电火花,形成导电通道,主电路电源短路,建立起等离子电弧,完成引弧的工作。
由于串联引弧方式直接把高频高压信号串接在主电路中,使电源系统受到污染,控制系统及电器元件在工作中易发生紊乱及故障,高频高压振荡电路在工作中会产生大量的无线干扰,影响厂用电系统的可靠性和稳定性;高频耦合变压器制作困难(尤其是大电流等离子枪),造价高;火花塞在引弧中消耗的电热能不能利用,白白浪费,降低了引弧效率,火花塞电极截面小且不断的烧蚀,导致火花间隙变大,同时受外界环境温度及气流的影响,高频高压震荡信号不稳定,频率及参数不断变化,使引弧可靠性降低。因此,采用串联引弧的方法:引弧困难、不稳定、影响的因素较多、不易掌控、投资高、维护量大。
通过检索,北京光耀电力设备有限公司名为“一种不间断交流等离子电弧供电装置”,申请并获实用新型专利(专利申请号:200820109599.2),它的原理就是上述的方法,其它尚未见公开的文献及专利。
金属交流等离子体发生器是近些年来发展起来的新技术,与直流等离子枪相比:交流等离子枪电极寿命长,电源简单、投资少,维护量小,所以交流等离子枪更具有推广和使用价值。但是,由于外置式火花塞引弧可靠差,高频对外界影响大,致使交流等离子枪连续运行不稳定,对交流等离子枪的应用推广起到了阻碍作用,制约了它的发展,使交流等离子发生器在工业应用中受到了极大的制约。
实用新型内容
本实用新型的目的在于摒弃现有技术的不足,提供一种内置火花塞式交流等离子体发生器,该发生器将火花塞与等离子枪融为一体,火花塞的一极引到枪内金属进气环上,另一极接到枪的后电极,使其在枪内放电,产生电火花,达到引弧的目的。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
一种内置火花塞式交流等离子体发生器,包括前电极组件、火花放电组件、后电极组件,前电极组件与后电极组件为同轴安装,在前电极组件与后电极组件之间轴向安装火花放电组件。
而且,所述前电极组件由前电极外壳、前电极夹层、前电极、前电极进水口、前电极出水口构成,前电极外壳为中空圆筒状并制有同轴的前电极夹层,该前电极夹层内同轴安装前电极,夹层通冷却水。
而且,所述火花放电组件由金属进气环、绝缘件构成,金属进气环是火花塞的一极,切向钻有进气孔,绝缘件为左右两片呈圆环形。
而且,所述后电极组件由后电极外壳、后电极夹层、后电极及后电极进水口、后电极出水口构成,后电极外壳为盲孔的中空杯状且在其内制有同轴的夹层;后电极为杯状并杯底朝后同轴安装在后电极外壳的夹层内,该夹层通冷却水。
本实用新型与现有技术相比的优点及积极效果是:
1、本实用新型的引弧电路与主电源不形成闭合回路,避免了高频高压信号对一次电源的影响,提高了供电质量和电气元件的使用寿命。
2、本实用新型的火花塞在枪体内放电,高频信号被屏蔽,有效地减少了高频无线信号对外界的干扰和污染,增加了系统的安全性。
3、本实用新型由于作为火花塞一极的金属进气环结构设计合理、装配可靠、同心度好,可适当降低振荡频率及电压幅值,减少烧蚀量,延长金属进气环的寿命。
4、本实用新型省略了高频耦合变压器,引弧电源简化,降低了制造成本,便于调试与维护,且维护量很小,为发展大功率交流等离子枪奠定了基础。
5、本实用新型采用内置火花塞式引弧代替目前采用的利用高频、高压耦合变压器串联于主电路的引弧方式,解决了以往交流等离子发生器在引弧的过程中出现的诸多弊端,达到连续稳定的引弧,长时间可靠运行的目的。
附图说明
图l为本实用新型的截面剖视示意图;
图2为本实用新型的引弧电路接线图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施对本实用新型专利作进一步详述,以下实施例是描述性的,非限定性,不能以此限定本实用新型专利的保护范围。
一种内置火花塞式交流等离子体发生器,如图1所示,包括前电极组件、火花放电组件、后电极组件,前电极组件与后电极组件为同轴安装,在前电极组件与后电极组件之间轴向安装火花放电组件。
各组件的构成分别是:
1、前电极组件由前电极外壳1、前电极夹层2、前电极3、前电极进水口4、前电极出水口12构成,前电极外壳为中空圆筒状并制有同轴的前电极夹层,该前电极夹层内同轴安装前电极,夹层可通冷却水,前电极外壳及其夹层的材质均选用不锈钢,前电极材质选用紫铜并与外壳同轴连接。
2、火花放电组件由金属进气环5、绝缘件6构成,金属进气环是火花塞的一极,切向钻有进气孔,该进气孔的数量及直径由进气量决定,流经的气体对金属进气环有良好的冷却效果,材质选用紫铜;绝缘件为左右两片,呈圆环形,其作用是将前后电极绝缘,并将金属进气环固定在两片之间,材料为耐高温的绝缘陶瓷,绝缘件均为机械加工、同轴连接,具有良好的同心度和严密的装配工艺。
3、后电极组件由后电极外壳7、后电极夹层8、后电极9及后电极进水口10、后电极出水口11构成,后电极外壳为盲孔的中空杯状且在其内制有同轴的夹层;后电极为杯状并杯底朝后同轴安装在后电极外壳的夹层内,该夹层可通冷却水;后电极外壳材质选用不锈钢,后电极材质选用紫铜与外壳同轴连接。
本实用新型的工作原理为:
利用夹在前后电极中间的金属进气环作为火花放电极的一极,对后电极放电,前后电极短路,达到引弧的目的。
电火花的产生如图2所示,该电路由交流电源、开关K、升压变压器T、电容C、电感L构成,升压变压器为高漏抗型,初级交流380V,次级3000V~5000V,当次级电压升高时,便向电容器充电。电容器为高压电容器,电感为磁芯(或空心)电感。当电容器两端的电压达到火花塞间隙的击穿值时,开始放电、导通,在电容、火花放电电阻、电感组成的串联回路里形成高频高压振荡。升压变压器不断地为振荡电路提供能量,将振荡持续下去,振荡产生的高频高压信号,加到交流等离子枪的金属进气环与后电极之间,产生放电火花,使前后电极间形成通路,达到引燃主弧的目的。
需要说明的是火花放电电路的相序,须与加在前后电极上的交流电源相序一致。
本实用新型未详细说明的内容为本领域技术人员公知常识。
Claims (4)
1.一种内置火花塞式交流等离子体发生器,其特征在于:包括前电极组件、火花放电组件、后电极组件,前电极组件与后电极组件为同轴安装,在前电极组件与后电极组件之间轴向安装火花放电组件。
2.根据权利要求1所述的内置火花塞式交流等离子体发生器,其特征在于:所述前电极组件由前电极外壳、前电极夹层、前电极、前电极进水口、前电极出水口构成,前电极外壳为中空圆筒状并制有同轴的前电极夹层,该前电极夹层内同轴安装前电极,夹层通冷却水。
3.根据权利要求1所述的内置火花塞式交流等离子体发生器,其特征在于:所述火花放电组件由金属进气环、绝缘件构成,金属进气环是火花塞的一极,切向钻有进气孔,绝缘件为左右两片呈圆环形。
4.根据权利要求1所述的内置火花塞式交流等离子体发生器,其特征在于:所述后电极组件由后电极外壳、后电极夹层、后电极及后电极进水口、后电极出水口构成,后电极外壳为盲孔的中空杯状且在其内制有同轴的夹层;后电极为杯状并杯底朝后同轴安装在后电极外壳的夹层内,该夹层通冷却水。
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