CN203563255U - 新型层流等离子体发生器阴极结构 - Google Patents
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Abstract
一种新型层流等离子体发生器阴极结构主要包括阴极罩和阴极体两部分。其中：阴极罩采用紫铜材料加工而成，从而可以减少电磁场对阴极弧根的影响，提高电弧的稳定性。同时，阴极罩内壁上加工的轴心线与阴极罩内孔母线成一定角度的进气孔可以给进入弧柱区的工作气体一个切向分速度，从而使阳极弧根在阳极上旋转，提高阳极的使用寿命。阴极体可用具有高熔点的钨或者是石墨加工而成，以减少阴极体的损耗。本实用新型主要应用于层流等离子体发生器中，可以稳定电弧，并延长阴极体和阳极的使用寿命，从而提高层流等离子体发生器的使用性能。
Description
技术领域
本实用新型公开了一种新型层流等离子体发生器阴极结构，属于热等离子体发生装置领域。
背景技术
随着社会技术的不断发展，人们对热源的要求越来越高，传统的湍流热等离子体热源已经很难满足诸多应用场合的要求。因此，层流等离子体由于其具有射流稳定、高温区厂、噪声低、能量密度高、对环境气体的卷吸少、轴向梯度小等优点，得到了国内外科研工作者的极大关注。然而，层流等离子体对电弧的稳定性要求高，国内外公开的专利中还很少有能满足该性能的结构。虽然专利号为201010191192.0提出了一种层流等离子体阴极结构，能基本满足层流等离子体对电弧稳定性的要求，但是采用该结构时阳极的烧蚀特别严重，阳极使用寿命极短，难以长时间稳定运行，运行成本高。
发明内容
随着社会技术的不断发展，人们对热源的要求越来越高，传统的湍流热等离子体热源已经很难满足诸多应用场合的要求。因此，层流等离子体由于其具有射流稳定、高温区厂、噪声低、能量密度高、对环境气体的卷吸少、轴向梯度小等优点，得到了国内外科研工作者的极大关注。然而，层流等离子体对电弧的稳定性要求高，国内外公开的专利中还很少有能满足该性能的结构。虽然专利号为201010191192.0提出了一种层流等离子体阴极结构，能基本满足层流等离子体对电弧稳定性的要求，但是采用该结构时阳极的烧蚀特别严重，阳极使用寿命极短，难以长时间稳定运行，运行成本高。
实用新型内容
为了解决上述问题，获得一种能产生稳定层流等离子体射流的发生器装置，本实用新型公开了一种新型层流等离子体发生器阴极结构，在产生稳定射流的同时极大的提高了层流等离子体发生器中阴极体与阳极的使用寿命。
本实用新型的技术方案如下所述。
一种新型层流等离子体发生器阴极结构主要由阴极罩和阴极体构成，其特征在于：所述的阴极罩由紫铜加工而成，外圆柱面上加工有冷却水道，冷却水沿着水道前进，以更好的冷却阴极罩，且内孔上均匀布置有多个轴心线与内孔母线呈3~10°度的进气孔，以给进入弧柱区的工作气流一个切向分速度，让阳极弧根沿着阳极周向旋转，避免阳极弧根对阳极某一点的过度烧蚀，从而延长了阳极的使用寿命；所述的阴极体采用高熔点的钨或者是石墨加工而成，其与电源负极相连，并位于阴极罩内孔中，与阴极罩配合形成工作气体的气流通道。
本使用新型公开的一种新型层流等离子体阴极结构具有下述优点。
1.能产生稳定的层流等离子体电弧。由于阴极罩采用紫铜加工而成，具有良好的导磁、导电能力，在阴极体与阳极产生电弧后能屏蔽外部电场和磁场对电弧的影响。
2.阴极体使用寿命长。本结构中，阴极体采用钨或者是石墨加工而成，本身具有一定的耐高温能力，且阴极体受到双重冷却作用：1）工作气体从阴极体表面流过，具有一定的冷却效果；2）由于阴极体与阴极罩内孔接触，部分热量传递给阴极罩，由阴极罩外圆柱面上的冷却水道中的水带走。此外，还可对阴极体进行直接冷却，从而本结构对阴极体的冷却充分，极大的提高了其使用寿命。
3.阳极的使用寿命长。本结构中，阴极罩内孔上加工的进气孔的轴心线与内孔母线成a°角度，使进入弧柱区的工作气体具有一定的切向分量，从而使的阳极弧根在阳极周向上旋转，避免了弧根对阳极上某一点的过度烧蚀，极大的提高了阳极的使用寿命。
4.推动层流等离子体技术的应用。本结构极大的提高了阴极柱与阳极的使用寿命，从而使得层流等离子体发生器长时间稳定运行成为可能，这将必然推动层流等离子体技术的更广泛的应用。
附图说明
图1新型层流等离子体发生器阴极结构示意图。
图2阴极罩正视图。
其中：1--阴极罩，1a--进气孔，1b--冷却水道，2--阴极体，2a--阴极弧根，3--阳极，3a--阳极弧根，4--弧柱区，5—电弧。
具体实施方式
为了更好的解释说明本实用新型，现结合附图对本实用新型的具体实现方式进行详细说明。
根据附图1和2，本实用新型涉及的一种新型层流等离子体发生器阴极结构由阴极罩（1）和阴极体（2）组成。阴极体（2）与阳极（3）之间产生电弧时，由于阴极罩（1）采用具有良好导电导磁的紫铜材料加工而成，能屏蔽外部磁场或电场对阴极弧根（2a）的影响，提高了电弧（5）的稳定性。阴极罩（1）内孔上的进气孔（1a）与阴极罩（1）内孔母线呈a°，优化的a=3~10°，使得进入弧柱区（4）的工作气体具有一定的切向分速度，从而使阳极弧根（3a）在阳极（3）周向上旋转，避免了对阳极（3）某一点的过度烧蚀，提高了阳极的使用寿命。阴极罩（1）外圆柱面上的冷却水道（1b）使得冷却更好的冷却阴极罩（1）。阴极体（2）由钨或者是石墨加工而成，具有一定的耐高温能力，加之同时受到双重冷却作用：1）工作气体从阴极体（2）表面流过，具有一定的冷却效果；2）由于阴极体（2）与阴极罩（1）内孔接触，部分热量传递给阴极罩（1），由阴极罩（1）外圆柱面上的冷却水道（1b）中的水带走；此外，还可对阴极体（2）进行直接冷却，故而本结构极大的提高了阴极体（2）的使用寿命。因此，采用本实用新型公开的一种新型层流等离子体发生阴极结构能长时间稳定产生层流等离子体电弧。
最后需要说明，以上实施案例仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者是等同替换，而不脱离本实用新型的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的保护范围当中。
Claims (4)
1. 一种新型层流等离子体发生器阴极结构主要包括阴极罩和阴极体，其特征在于：所述的阴极罩内孔上均布多个轴心线与内孔母线呈a°的进气孔；所述的阴极体和电源负极相连，并位于阴极罩中心的内孔中。
2. 根据权利要求1所述的一种新型层流等离子体发生器阴极结构，其特征在于：所述的阴极罩内孔上分布的进气孔轴心线与内孔母线的角度a为3~10°。
3. 根据权利要求1所述的一种新型层流等离子体发生器阴极结构，其特征在于：所述的阴极罩采用紫铜材料加工而成。
4. 根据权利要求1所述的一种新型层流等离子体发生器阴极结构，其特征在于：所述的阴极体采用钨或者是石墨加工而成。
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