CN204425766U - 输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,包括阳极、内绝缘套筒、阴极、驱动螺杆、端盖和外绝缘套筒;本实用新型通过调节阴阳极间距来调节喷枪的输入功率,从结构上实现电弧加热等离子体喷枪中输入功率可调;且本实用新型通过阴阳极水冷一体化回路,避免水冷系统复杂而造成的拆装和检漏的困难,并通过阳极水冷面与阳极喷嘴收缩扩张面一致,增大水冷接触面,将电弧加热等离子体喷枪水冷系统进行了最大程度的简化,提高了冷却效率。
Description
技术领域
本实用新型属于热等离子体技术领域,特别是一种输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪。
背景技术
等离子体作为物质的第四态,其中包含大量的电子、离子以及中性粒子,这些粒子处于一种局部热平衡状态,其具有高能量密度、高亮度、高电导率、高热导率等特性,这些性质决定等离子体在工业领域有很大的应用空间。从二十世纪七十年代开始,热等离子体在工业领域的应用有很大的发展。电弧热等离子体技术现已被广泛应用于机械、化工、材料以及航空宇航各领域。例如,在机械加工领域,热等离子体被广泛地用于材料的焊接、切割和喷涂;在化工领域,热等离子体被用于裂解煤、生产乙炔等;在材料领域,热等离子体被用于制取超细超纯材料粉以及合成各种材料;在宇航领域,热等离子体被用来做航空航天动力装置和热防护材料的烧蚀实验。在工业应用中,电弧加热等离子体喷枪作为热等离子体的发生装置,要求其具有稳定性高、高效率、长寿命等特性。
然而传统的等离子体喷枪采用独立的水冷系统,结构非常复杂,电极易烧蚀,输入功率不可调等缺点。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、低成本、电极水冷一体化的输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪。
实现本实用新型目的的技术解决方案为:
一种输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,包括阳极、内绝缘套筒、阴极、驱动螺杆、端盖和外绝缘套筒;内绝缘套筒间隙设置在外绝缘套筒腔体内,内绝缘套筒的一端固连有阳极,另一端有对称的两个端脚,两个端脚相对的面上对称设置滑块,内绝缘套筒的端脚与端盖固连,驱动螺杆与端盖转动配合,并由驱动螺杆周向上的限位凸环在轴向上限位,驱动螺杆伸出端盖的一端为驱动螺杆调节柄,阴极一端为内部中空的阴极水冷空腔,另一端为与驱动螺杆配合的驱动螺孔,阴极外壁上的滑槽与滑块滑动配合,阴极水冷空腔通过阴极、内绝缘套筒和阳极上的水冷通道与阳极水冷空腔连通,阴极上开有与阴极水冷空腔连通的冷却水入口,阳极上开有与阳极水冷空腔连通的冷却水出口,阴极上冷却水通道的两侧阴极外壁与内绝缘套筒的内壁密封配合,外绝缘套筒和内绝缘套筒上开有连通的工作气体通道,工作气体通道与阳极喷嘴连通。
本实用新型与现有技术相比,其显著优点:
(1)本实用新型通过调节阴阳极间距来调节喷枪的输入功率,从结构上实现电弧加热等离子体喷枪中输入功率可调。
(2)本实用新型通过阴阳极水冷一体化回路,避免水冷系统复杂而造成的拆装和检漏的困难,并通过阳极水冷面与阳极喷嘴收缩扩张面一致,增大水冷接触面,将电弧加热等离子体喷枪水冷系统进行了最大程度的简化,提高了冷却效率。
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
附图说明
图1是本实用新型输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪的总体结构示意图。
具体实施方式
结合图1:
本实用新型一种输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,包括阳极1、内绝缘套筒2、阴极3、驱动螺杆4、端盖6和外绝缘套筒7;内绝缘套筒2间隙设置在外绝缘套筒7腔体内,内绝缘套筒2的一端固连有阳极1,另一端有对称的两个端脚,两个端脚相对的面上对称设置滑块2-2,内绝缘套筒2的端脚与端盖6固连,驱动螺杆4与端盖6转动配合,并由驱动螺杆4周向上的限位凸环在轴向上限位,驱动螺杆4伸出端盖6的一端为驱动螺杆调节柄4-1,阴极3一端为内部中空的阴极水冷空腔3-5,另一端为与驱动螺杆4配合的驱动螺孔3-3,阴极3外壁上的滑槽3-2与滑块2-2滑动配合,阴极水冷空腔3-5通过阴极3、内绝缘套筒2和阳极1上的水冷通道与阳极水冷空腔1-4连通,阴极3上开有与阴极水冷空腔3-5连通的冷却水入口3-4,阳极1上开有与阳极水冷空腔1-4连通的冷却水出口1-5,阴极3上冷却水通道的两侧阴极3外壁与内绝缘套筒2的内壁密封配合,外绝缘套筒7和内绝缘套筒2上开有连通的工作气体通道2-3,工作气体通道2-3与阳极喷嘴1-1连通。
阴极3上开有阴极冷却水通道3-1,内绝缘套筒2上开有内绝缘套筒冷却水通道2-1,阳极1上开有阳极冷却水通道1-3,阴极水冷空腔3-5与阳极水冷空腔1-4依次通过阴极冷却水通道3-1、内绝缘套筒冷却水通道2-1和阳极冷却水通道1-3连通,上阴极冷却水通道3-1与内绝缘套筒冷却水通道2-1衔接处在内绝缘套筒2上设置有空腔,阴极冷却水通道3-1在阴极3轴向上的移动轨迹位于空腔的范围内,空腔两侧的内绝缘套筒2内壁开有环形凹槽,环形凹槽内设置O型密封圈8。
阳极1的阳极水冷空腔1-4的形状与喷嘴形状一致相配合。
工作气体通道2-3连通至内绝缘套筒2内的储气空腔,储气空腔与阳极喷嘴之间周向均匀设置气体出口。
驱动螺杆调节柄4-1的轴向截面为方形。
工作原理:本实用新型输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,内绝缘套筒2与端盖6连为一体,内绝缘套筒2两端脚之间设有滑块2-2,滑块2-2可以在阴极3的滑槽3-2中滑动实现轴向活动,阴极3一端有驱动螺孔,阴极3的驱动螺孔与驱动螺杆4螺纹连接,通过专用工具旋转驱动螺杆4上的驱动螺杆调节柄4-1以驱动阴极3,使阴极3作轴向移动来调整枪体内阴极3头部与阳极1之间的间距1-2,以调节电弧加热等离子体喷枪的输入功率。
外绝缘套筒7和内绝缘套筒2上开有连通的工作气体通道2-3,为工作气体入口,工作气体由此进入内绝缘套筒的储气空腔,同时储气空腔在周向均匀分布有出口,在储气空腔加压后沿阴极3轴向加速喷出到内绝缘套筒2和阴极3之间的环形腔体2-4,同时冷却阴极3表面,进入到阳极喷嘴1-1,电离后产生高温高速的等离子体射流。
实施例:
结合图1:
一种输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,包括阳极1、内绝缘套筒2、阴极3、驱动螺杆4、端盖6和外绝缘套筒7;内绝缘套筒2间隙设置在外绝缘套筒7腔体内,内绝缘套筒2的一端固连有阳极1,另一端有对称的两个端脚,两个端脚相对的面上对称设置滑块2-2,内绝缘套筒2的端脚与端盖6固连,驱动螺杆4与端盖6转动配合,并由驱动螺杆4周向上的限位凸环在轴向上限位,使驱动螺杆(4)只能作圆周运动,而不能轴向移动,驱动螺杆4伸出端盖6的一端为驱动螺杆调节柄4-1,驱动螺杆调节柄4-1的轴向截面为方形,配合方孔专用工具进行调整,阴极3一端为内部中空的阴极水冷空腔3-5,另一端为与驱动螺杆4配合的驱动螺孔3-3,阴极3外壁上的滑槽3-2与滑块2-2滑动配合,等离子体喷枪工作时,使用绝缘材料制作的内方孔专用工具来转动驱动螺杆4,使阴极3作轴向移动来调节枪体内的阴极头部与阳极间的间距1-2,以改变电弧加热等离子喷枪的输入功率;
阴极水冷空腔3-5通过阴极3、内绝缘套筒2和阳极1上的水冷通道与阳极水冷空腔1-4连通,阴极3上开有与阴极水冷空腔3-5连通的冷却水入口3-4,阳极1上开有与阳极水冷空腔1-4连通的冷却水出口1-5,阴极3上冷却水通道的两侧阴极3外壁与内绝缘套筒2的内壁密封配合,外绝缘套筒7和内绝缘套筒2上开有连通的工作气体通道2-3,工作气体通道2-3与阳极喷嘴1-1连通;具体为:阴极3上开有阴极冷却水通道3-1,内绝缘套筒2上开有内绝缘套筒冷却水通道2-1,阳极1上开有阳极冷却水通道1-3,阴极水冷空腔3-5与阳极水冷空腔1-4依次通过阴极冷却水通道3-1、内绝缘套筒冷却水通道2-1和阳极冷却水通道1-3连通,上阴极冷却水通道3-1与内绝缘套筒冷却水通道2-1衔接处在内绝缘套筒2上设置有空腔,阴极冷却水通道3-1在阴极3轴向上的移动轨迹位于空腔的范围内,空腔两侧的内绝缘套筒2内壁开有环形凹槽,环形凹槽内设置O型密封圈8;冷却水从冷却水入口3-4进入阴极内部的阴极水冷空腔3-5,并依次通过阴极冷却水通道3-1、内绝缘套筒冷却水通道2-1和阳极冷却水通道1-3进入阳极水冷空腔1-4,并从冷却水出口1-5流出,从而形成冷却水循环系统,形成电极水冷一体化;
阳极1的阳极水冷空腔1-4的形状与喷嘴形状一致相配合;增大水冷接触面积,提高冷却效率;
工作气体通道2-3连通至内绝缘套筒2内的储气空腔,储气空腔与阳极喷嘴之间周向均匀设置八个气体出口;工作气体由工作气体通道2-3进入储气空腔,在储气空腔加压后沿阴极3轴向加速喷出到内绝缘套筒2和阴极3之间的环形腔体2-4,同时冷却阴极3表面,进入到阳极喷嘴1-1,电离后产生高温高速的等离子体射流。
Claims (8)
1.一种输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,其特征在于:包括阳极(1)、内绝缘套筒(2)、阴极(3)、驱动螺杆(4)、端盖(6)和外绝缘套筒(7);内绝缘套筒(2)间隙设置在外绝缘套筒(7)腔体内,内绝缘套筒(2)的一端固连有阳极(1),另一端有对称的两个端脚,两个端脚相对的面上对称设置滑块(2-2),内绝缘套筒(2)的端脚与端盖(6)固连,驱动螺杆(4)与端盖(6)转动配合,并由驱动螺杆(4)周向上的限位凸环在轴向上限位,驱动螺杆(4)伸出端盖(6)的一端为驱动螺杆调节柄(4-1),阴极(3)一端为内部中空的阴极水冷空腔(3-5),另一端为与驱动螺杆(4)配合的驱动螺孔(3-3),阴极(3)外壁上的滑槽(3-2)与滑块(2-2)滑动配合,阴极水冷空腔(3-5)通过阴极(3)、内绝缘套筒(2)和阳极(1)上的水冷通道与阳极水冷空腔(1-4)连通,阴极(3)上开有与阴极水冷空腔(3-5)连通的冷却水入口(3-4),阳极(1)上开有与阳极水冷空腔(1-4)连通的冷却水出口(1-5),阴极(3)上冷却水通道的两侧阴极(3)外壁与内绝缘套筒(2)的内壁密封配合,外绝缘套筒(7)和内绝缘套筒(2)上开有连通的工作气体通道(2-3),工作气体通道(2-3)与阳极喷嘴(1-1)连通。
2.根据权利要求1所述的输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,其特征在于:所述的阴极(3)上开有阴极冷却水通道(3-1),内绝缘套筒(2)上开有内绝缘套筒冷却水通道(2-1),阳极(1)上开有阳极冷却水通道(1-3),阴极水冷空腔(3-5)与阳极水冷空腔(1-4)依次通过阴极冷却水通道(3-1)、内绝缘套筒冷却水通道(2-1)和阳极冷却水通道(1-3)连通,上阴极冷却水通道(3-1)与内绝缘套筒冷却水通道(2-1)衔接处在内绝缘套筒(2)上设置有空腔,阴极冷却水通道(3-1)在阴极(3)轴向上的移动轨迹位于空腔的范围内,空腔两侧的内绝缘套筒(2)内壁开有环形凹槽,环形凹槽内设置O型密封圈(8)。
3.根据权利要求1或2所述的输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,其特征在于:所述的阳极(1)的阳极水冷空腔(1-4)的形状与喷嘴形状一致相配合。
4.根据权利要求1或2所述的输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,其特征在于:所述的工作气体通道(2-3)连通至内绝缘套筒(2)内的储气空腔,储气空腔与阳极喷嘴之间周向均匀设置气体出口。
5.根据权利要求3所述的输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,其特征在于:所述的工作气体通道(2-3)连通至内绝缘套筒(2)内的储气空腔,储气空腔与阳极喷嘴之间周向均匀设置气体出口。
6.根据权利要求1或2或5所述的输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,其特征在于:所述的驱动螺杆调节柄(4-1)的轴向截面为方形。
7.根据权利要求3所述的输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,其特征在于:所述的驱动螺杆调节柄(4-1)的轴向截面为方形。
8.根据权利要求4所述的输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪,其特征在于:所述的驱动螺杆调节柄(4-1)的轴向截面为方形。
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CN104602430A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-05-06 | 南京理工大学 | 输入功率可调的电弧加热等离子体喷枪 |
CN105025648A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-11-04 | 南京理工大学 | 超音速等离子喷枪 |
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