CN205408263U - 一种常压等离子体喷枪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种常压等离子体喷枪，其特征在于包括进气进水室和喷嘴组件，其中该喷嘴组件由喷嘴、气体混合器、空心阴极管、水冷阳极管及两管间的绝缘层构成，其中空心阴极管为等径直管且内侧设有气体混合器，该空心阴极管偏内侧的一端敞口与进气进水室相接连通，该水冷阳极管偏内侧的一端与进气进水室相接固定，且水冷阳极管设有循环水冷的壁面，该喷嘴套接于水冷阳极管偏外侧的一端并具有与空心阴极管相连通的孔道。应用本实用新型的常压等离子体喷枪，结合了空心阴极与等离子体喷枪结构的优点，既不受限于常规空心阴极处理材料表面所需的负压环境，又改善了常规等离子体喷枪的诸多缺点，表面处理效果十分理想。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种等离子体表面处理设备，尤其涉及一种用于在大气压下对材料表面处理的新型等离子体喷枪。
背景技术
利用放电原理能产生等离子体气流喷出并用于材料的表面改性处理。等离子体包含大量的电子，离子及自由基等活性粒子，接触被处理物体的表面，发生相应的物理或化学反应，以达到其处理目的，来满足实际应用的需要。
然而传统的等离子体表面处理设备运行时需负压环境，造成等离子体制得的成本较高，并且同时存在射流温度较高、等离子体射流与空气长交互不均匀等问题，使得设备使用范围受限较大。
实用新型内容
鉴于上述现有等离子体表面处理设备的不足，本实用新型的目的是提出一种常压等离子体喷枪，解决降低等离子体处理成本及拓宽设备使用范围的问题。
本实用新型的上述目的，将通过以下技术方案得以实现：一种常压等离子体喷枪，其特征在于包括进气进水室和喷嘴组件，其中所述喷嘴组件由喷嘴、气体混合器、空心阴极管、水冷阳极管及两管间的绝缘层构成，所述空心阴极管为等径直管且内侧设有气体混合器，所述空心阴极管偏内侧的一端敞口与进气进水室相接连通，所述水冷阳极管偏内侧的一端与进气进水室相接固定，且水冷阳极管设有循环水冷的壁面，所述喷嘴套接于水冷阳极管偏外侧的一端并具有与空心阴极管相连通的孔道。
进一步地，所述气体混合器为设于空心阴极管两端且与空心阴极管内壁无缝封接的带孔块，所述带孔块设有两个以上相对空心阴极管轴向偏斜的透孔，满足气体通过带孔块发生波浪状扰动、均匀混合。
更进一步地，带孔块所设全部透孔相平行，或全部透孔呈螺旋状组合。
进一步地，所述水冷阳极管的壁面本身设有中空的封闭式内腔及连通所述封闭式内腔的进水口和出水口。
进一步地，所述水冷阳极管的壁面外侧一体缠绕设有带进水口和出水口的循环水管。
进一步地，所述喷嘴的孔道为朝喷射方向管径内收的单孔，且喷嘴的外形呈阶梯锥形。
进一步地，所述喷嘴的孔道为平行多孔或汇聚型的倾斜多孔，且孔道与空心阴极管的直端面对接。
进一步地，所述喷嘴组件外侧设有正对喷口且距离可调的基体，所述基体用于承载待处理材料。
应用本实用新型的常压等离子体喷枪，较之于传统此类设备：由于结合了空心阴极与等离子体喷枪结构的优点，既不受限于常规空心阴极处理材料表面所需的负压环境，又改善了常规等离子体喷枪的诸多缺点，例如喷口温度过高，喷射流的高能粒子不均匀等。故该结构用于大气压下进行材料的等离子体表面处理效果十分理想。
附图说明
图1是本实用新型常压等离子体喷枪一较佳实施例的整体结构示意图。
图2是本实用新型常压等离子体喷枪另一种喷嘴的轴剖结构示意图。
图3是本实用新型常压等离子体喷枪有一种喷嘴的轴剖结构示意图。
具体实施方式
以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。
本实用新型所提出的该种常压等离子体喷枪，解决降低等离子体处理成本及拓宽设备使用范围的问题。如图1所示其具体结构可知：该喷枪包括进气进水室6和喷嘴组件。细化地来看，该喷嘴组件由喷嘴91、气体混合器7、空心阴极管4、水冷阳极管2及两管间的绝缘层3构成，该空心阴极管4为等径直管且内侧设有气体混合器7，该空心阴极管4偏内侧一端敞口与进气进水室相接连通，该水冷阳极管2偏内侧的一端与进气进水室相接固定，且水冷阳极管设有循环水冷的壁面，且喷嘴91套接于水冷阳极管2偏外侧的一端并具有与空心阴极管相连通的孔道（关于喷嘴的其它具体实施结构将在后文中举例详细描述）。图1所示实施例中，该喷嘴的孔道为朝喷射方向管径内收的单孔，且喷嘴的外形呈阶梯锥形。
更细化地，上述气体混合器7为设于空心阴极管两端且与空心阴极管内壁无缝封接的带孔块，图中该一个带孔块设有两个以上相对空心阴极管轴向偏斜的透孔71，满足气体在通过带孔块时发生波浪状扰动、均匀混合。图示实施例中，该带孔块所设全部透孔为相平行的直孔。当然，该些全部透孔也可以呈螺旋状组合（未图示）。其目的旨在使得进气通过该透孔导向形成具一定方向偏斜性的气流，随着在空心阴极管中的电离、传送中持续混合均匀。
同样地，图示实施例中该水冷阳极管的壁面本身设有中空的封闭式内腔及连通该封闭式内腔的进水口5和出水口8。当然除该种实施例外，该水冷阳极管的壁面外侧也可以一体缠绕设有带进水口和出水口的循环水管（未图示）。
除图1所示实施例外，本实用新型还特别提供了两种喷嘴的孔道设计，其一喷嘴92的孔道可以是平行多孔，如图2所示；其二喷嘴93的孔道也可以是汇聚型的倾斜多孔，如图3所示；而且上述孔道与空心阴极管的直端面A对接。以此形成不同的等离子体射流宽度和浓度。图中省略了部分气体混合器。
此外，该喷嘴组件外侧设有正对喷口且距离可调的基体1，该基体用于承载待处理材料，并可以方便地控制切换相对喷口的距离，满足等离子体表面处理的需求。
该常温等离子体喷枪于实际使用时，气体、冷却水通过进气进水室后，气体经气体混合器搅拌混合和在空心阴极管内被电离成等离子体，从喷口喷出作用在基体上的待处理材料；冷却水经进水口到达水冷阳极管并从出水口排出、循环利用；达到制取低温等离子体流的目的，实现基体表面低温、均匀处理的效果。
纵向比对传统的等离子体表面处理设备，该大气压下水冷空心阴极等离子体喷枪具有以下几个优点：
1、大气压下水冷空心阴极等离子体喷枪属于常压设备，无需负压环境，可以摆脱负压装置的限制，降低等离子体制得成本，拓宽设备使用范围。
2、在喷枪端部特别设计了三种不同功能的喷嘴，用于满足不同处理物对等离子体射流宽度和浓度的不同要求，拓宽设备使用范围。
3、空心阴极放电是阴极放电较为特殊的辉光放电，阴极区、负辉区都包围在阴极空腔的内部，使得负辉区相互重叠。在相同条件下，空心阴极辉光放电的电流密度比正常辉光放电时显著增大。
4、水冷喷枪可以有效降低喷出的等离子体喷射流温度，可避免灼伤或破坏待处理材料表面，使等离子体喷枪不受基体耐热温度限制，拓宽了设备的应用范围。
5、大气压下水冷空心阴极等离子体喷枪，有效利用流体动力学原理，在空心阴极内部安装气体混合器，使等离子体射流与空气场的交互作用均匀混合，以实现基体表面处理的均匀性。
一言以蔽之，应用本实用新型的常压等离子体喷枪，由于结合了空心阴极与等离子体喷枪结构的优点，既不受限于常规空心阴极处理材料表面所需的负压环境，又改善了常规等离子体喷枪的诸多缺点，例如喷口温度过高，喷射流的高能粒子不均匀等。故该结构用于大气压下进行材料的等离子体表面处理效果十分理想。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种常压等离子体喷枪，其特征在于包括进气进水室和喷嘴组件，其中所述喷嘴组件由喷嘴、气体混合器、空心阴极管、水冷阳极管及两管间的绝缘层构成，所述空心阴极管为等径直管且内侧设有气体混合器，所述空心阴极管偏内侧的一端敞口与进气进水室相接连通，所述水冷阳极管偏内侧的一端与进气进水室相接固定，且水冷阳极管设有循环水冷的壁面，所述喷嘴套接于水冷阳极管偏外侧的一端并具有与空心阴极管相连通的孔道。
2.根据权利要求1所述常压等离子体喷枪，其特征在于：所述气体混合器为设于空心阴极管两端且与空心阴极管内壁无缝封接的带孔块，所述带孔块设有两个以上相对空心阴极管轴向偏斜的透孔，满足气体通过带孔块发生波浪状扰动、均匀混合。
3.根据权利要求2所述常压等离子体喷枪，其特征在于：所述带孔块所设全部透孔相平行。
4.根据权利要求2所述常压等离子体喷枪，其特征在于：所述带孔块所设全部透孔呈螺旋状组合。
5.根据权利要求1所述常压等离子体喷枪，其特征在于：所述水冷阳极管的壁面本身设有中空的封闭式内腔及连通所述封闭式内腔的进水口和出水口。
6.根据权利要求1所述常压等离子体喷枪，其特征在于：所述水冷阳极管的壁面外侧一体缠绕设有带进水口和出水口的循环水管。
7.根据权利要求1所述常压等离子体喷枪，其特征在于：所述喷嘴的孔道为朝喷射方向管径内收的单孔，且喷嘴的外形呈阶梯锥形。
8.根据权利要求1所述常压等离子体喷枪，其特征在于：所述喷嘴的孔道为平行多孔，且孔道与空心阴极管的直端面对接。
9.根据权利要求1所述常压等离子体喷枪，其特征在于：所述喷嘴的孔道为汇聚型的倾斜多孔，且孔道与空心阴极管的直端面对接。
10.根据权利要求1所述常压等离子体喷枪，其特征在于：所述喷嘴组件外侧设有正对喷口且距离可调的基体，所述基体用于承载待处理材料。
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| CN201620144075.1U CN205408263U (zh) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | 一种常压等离子体喷枪 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105792496A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-07-20 | 苏州工业职业技术学院 | 一种常压等离子体喷枪 |
| CN111927725A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-11-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种空心阴极发射体结构 |
| US11296620B2 (en) * | 2017-01-12 | 2022-04-05 | Upendra D. Desai | Metallic glow discharge diode and triode devices with large cold cathode as efficient charge generator—a power cell |
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2016
- 2016-02-26 CN CN201620144075.1U patent/CN205408263U/zh not_active Expired - Fee Related
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| US11296620B2 (en) * | 2017-01-12 | 2022-04-05 | Upendra D. Desai | Metallic glow discharge diode and triode devices with large cold cathode as efficient charge generator—a power cell |
| CN111927725A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-11-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种空心阴极发射体结构 |
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