CN205546172U - 一种新型双阳极等离子体炬 - Google Patents
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Abstract
一种新型双阳极等离子体炬，包括阴极送进机构、阴极组件、第一阳极组件、第二阳极组件，工作时还需配备等离子体炬电源。其中阴极送进机构位于等离子体炬的最上端，其下方连接阴极组件，阴极组件下方连接第一阳极组件，而第二阳极组件位于等离子体炬的最下端，阴极送进机构、阴极组件、第一阳极组件、第二阳极组件之间用螺纹联接件进行连接，联接时螺纹联接件外面均套有螺栓绝缘套。
Description
技术领域
本实用新型属于等离子体炬领域，具体涉及一种新型双阳极等离子体炬。
背景技术
危险废物的安全处置方法很多，如填埋法、固化法、各种消毒法、化学处理法、生物技术法和热处理技术等等，其中热处理技术以其应用对象广泛、快速、高效、减量效果好在三废处理领域占了最大的市场。随着热处理技术的广泛应用和许多难处理或特殊的危险废物对处理效率的更高要求，常规的热处理技术已逐步出现不足之处。如体积大、安装费用高、粉尘大、飞灰难处理、热效率不高、不能经常开关等，特别是对于PCBs等特殊废物的处理，常规的热处理技术的处理效率很难达到国际规定的要求(如PCBs的消解效率必须大于99.9999％)。发达国家的研究与应用表明，等离子体技术因其具有高温高导热特性，对污染物有很高的处理效率，尤其适合难处理的污物和有特殊要求的污染物，如PCBs、石棉废物、离子交换树脂废物，其先进性与优越性进一步显现出来，成为特种废物处理领域最有发展前途，最引人关注的高科技处理技术之一。
目前国内广泛用于处理特种废物的等离子体炬，大多由俄罗斯等离子体炬仿制，这种等离子体炬在其冷却、等离子体炬焰型和焰长以及阴极烧损的补充等方面存在明显缺陷，其使用寿命较短，根据实际测试，更换阴极头的周期平均为120小时，第二阳极喷管更换周期平均为1000小时。频繁地更换阴、阳极组件的零件，给实际使用带来许多不便，特别是在处理一些危险废物，如低放射性废物时，更会给操作者带来危险；另外，该等离子体炬的等离子体焰型呈长椭圆状，加热距离较短且制造费用较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供了一种新型双阳极等离子体炬，克服目前广泛使用的等离子体炬所存在的寿命短、加热距离短的缺陷。
本实用新型的技术方案如下：一种新型双阳极等离子体炬，包括阴极送进机构、阴极组件、第一阳极组件、第二阳极组件，其中阴极送进机构位于等离子体炬的最上端，其下方连接阴极组件，阴极组件下方连接第一阳极组件，而第二阳极组件位于等离子体炬的最下端。
通过阴极头支座将阴极送进机构安装在阴极组件之上，阴极送进机构由阴极支座、阴极送进机构电极螺母、阴极送进机构电机座、电机丝杠连接轴、两相混合式步进电机、丝杠轴承和丝杠组成；两相混合式步进电机位于阴极送进机构顶端，与下方阴极送进机构电机座固定，通过电机丝杠连接轴、丝杠轴承与丝杠相连，丝杠位于阴极支座和阴极送进机构电机座所组成的框架结构中央。阴极组件通过阴极头支撑座用螺纹连接件与第一阳极组件固定。阴极头组件用阴极头绝缘环与第一阳极组件之间进行绝缘。
第一阳极组件通过第二阳极绝缘环和绝缘环锁紧盘与第二阳极组件之间进行连接，并通过绝缘环锁紧螺母进行锁紧和固定；阴极组件为圆柱中空设计，阴极位于阴极螺旋冷却水套中心，阴极螺旋冷却水套与阴极送进机构电极螺母固定，阴极通过丝杠的旋转作用，在阴极螺旋冷却水套内沿轴向补充其烧损量；阴极组件的冷却分为两部分，其一为水冷却，冷却水从阴极组件冷却水进水口进入阴极组件，通过阴极螺旋冷却水套，进行强制冷却将阴极的热量带出，再由阴极组件冷却水出水口引出；另一为气体冷却，保护气体从保护气体进口进入，通过阴极旋风环形成旋转气流，对阴极组件头部起到冷却作用，同时，该气体也参与等离子体的产生，然后，通过第二阳极组件，以等离子体焰的形式 排出；第一阳极为圆盘中空设计，中心通孔为等离子体通道，冷却水从第一阳极冷却水进水口进入第一阳极水套，对第一阳极进行冷却；工作气体从工作气体进气口进入，通过第一阳极旋风环，形成旋转气流，当等离子体由阴极与第一阳极转移到第二阳极组件时，在阴极与第二阳极组件电压的作用下，该旋转气流被电离，形成等离子体焰；第二阳极组件也为圆柱中空设计，中心为第二阳极喷管，在阴极与第二阳极组件电压的作用下，被电离的旋转气流所形成等离子体焰，先被压缩，形成高温、高压等离子体，通过第二阳极喷管的喉部后，使等离子体气体以音速或接近音速的速度喷出等离子体炬枪口。
所述阴极送进机构、阴极组件、第一阳极组件、第二阳极组件之间用螺纹联接件进行连接，联接时螺纹联接件外面均套有螺栓绝缘套。
所述两相混合式步进电机位于阴极送进机构顶端，用螺纹联接件与下方阴极送进机构电机座固定。
所述阴极组件头部用阴极水套密封螺母进行密封，能可靠的密封冷却水，防止阴极组件过热。
在第二阳极水套的外围，为圆环柱形直流线圈，第二阳极组件的冷却水从第二阳极组件冷却水进水口进入，经过第二阳极水套，对第二阳极喷管进行强制冷却，然后由出水口导出。
本实用新型的显著效果在于：阴极的烧损可随时补充，其补充量也可从送进机构上的标尺直接读出，等离子体炬的连续工作寿命加长。阴极头前面采用金属密封的方式，能可靠的密封冷却水，也方便更换螺旋冷却水套，同时可防止阴极头组件过热，因而大大延长等离子体炬的工作寿命。同时，由于不需要频繁更换阴极头，可降低运行费用；由于采用了螺旋冷水却套，增大了冷却套的表面积，极大的改善了等离子体炬的冷却效果，延长阴极头组件和第二阳极 组件的密封零件的使用寿命，使等离子体炬的使用可靠性得到了加强。第二阳极(拉瓦尔)喷管也采用了螺旋线表面，以增大冷却表面积，因而极大的改善了第二阳极喷管冷却效果，有利于延长第二阳极喷管的使用寿命，降低运行费用；在第二阳极组件表面设置直流线圈，以此形成附加磁场，加强了对等离子体的约束，降低了等离子体对第二阳极喷管的烧蚀，并使等离子体焰呈长条型，加大了等离子体焰的长度，其等离子体焰的温度梯度更大，实际工作中可根据需要得到更多不同的温度区间。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种新型双阳极等离子体炬示意图
图2阴极送进机构结构示意图
图3阴极头组件结构示意图
图4第一阳极组件结构示意图
图5第二阳极组件结构示意图
图中：1-阴极，2-阴极送进机构底座，3-阴极送进机构电极螺母，4-阴极送进机构电机座，5-电机丝杠连接轴，6-两相混合式步进电机，7-丝杠轴承，8-丝杠，9-阴极头支撑座，10-阴极头绝缘环，11-为阴极组件，12-阴极螺旋冷却水套，13-阴极旋风环，14-阴极水套密封螺母，15-第一阳极与第二阳极绝缘环，16-第一阳极水套，17-第一阳极，18-第一极旋风环，19-绝缘环锁紧盘，20-磁场线圈，21-第二阳极水套，22-第二阳极(拉瓦尔)喷管，23-绝缘环锁紧螺母，24-阴极送进机构，25-第一阳极组件,26-第二阳极组件，27-阴极组件冷却水进水口，28-阴极组件冷却水出水口，29-保护气体进口，30-工作气体进气口，31-第一阳极冷却水进水口，32-第二阳极组件冷却水进水口。
具体实施方式
一种新型双阳极等离子体炬，由阴极送进机构24、阴极组件11、第一阳极组件25、第二阳极组件26组成，工作时还需配备等离子体炬电源。其中阴极送进机构24位于等离子体炬的最上端，其下方连接阴极组件11，阴极组件11下方连接第一阳极组件25，而第二阳极组件26位于等离子体炬的最下端，阴极送进机构24、阴极组件11、第一阳极组件25、第二阳极组件26之间用螺纹联接件进行连接，联接时螺纹联接件外面均套有螺栓绝缘套。
如图2、图3所示，通过阴极头支座2将阴极送进机构24安装在阴极组件11之上。阴极送进机构24由阴极支座2、阴极送进机构电极螺母3、阴极送进机构电机座4、电机丝杠连接轴5、两相混合式步进电机6、丝杠轴承7和丝杠8组成。两相混合式步进电机6位于阴极送进机构24顶端，用螺纹联接件与下方阴极送进机构电机座4固定，通过电机丝杠连接轴5、丝杠轴承7与丝杠8相连，丝杠8位于阴极支座2和阴极送进机构电机座4所组成的框架结构中央。阴极组件11通过阴极头支撑座9用螺纹连接件与第一阳极组件固定。阴极头组件用阴极头绝缘环10与第一阳极组件25之间进行绝缘，第一阳极组件25通过第二阳极绝缘环15和绝缘环锁紧盘19与第二阳极组件26之间进行连接，并通过绝缘环锁紧螺母23进行锁紧和固定；阴极组件11为圆柱中空设计，阴极1位于阴极螺旋冷却水套12中心，阴极螺旋冷却水套12与阴极送进机构电极螺母3固定，阴极1通过丝杠8的旋转作用，在阴极螺旋冷却水套12内沿轴向补充其烧损量。阴极组件11的冷却分为两部分，其一为水冷却，冷却水从阴极组件冷却水进水口27进入阴极组件11，通过阴极螺旋冷却水套12，进行强制冷却将阴极1的热量带出，再由阴极组件冷却水出水口28引出。另一为气体冷却，保护气体从保护气体进口29进入，通过阴极旋风环13形成旋转气流，对阴极组件11头部起到冷却作用，同时，该气体也参与等离子体的产生，然后，通过 第二阳极组件26，以等离子体焰的形式排出。阴极组件11头部用阴极水套密封螺母14进行密封，能可靠的密封冷却水，防止阴极组件11过热。如图4所示，第一阳极17为圆盘中空设计，中心通孔为等离子体通道，冷却水从第一阳极冷却水进水口31进入第一阳极水套16，对第一阳极17进行冷却。工作气体从工作气体进气口30进入，通过第一阳极旋风环18，形成旋转气流，当等离子体由阴极1与第一阳极17转移到第二阳极组件时，在阴极1与第二阳极组件26电压的作用下，该旋转气流被电离，形成等离子体焰。如图5所示，第二阳极组件26也为圆柱中空设计，中心为第二阳极喷管22，在阴极1与第二阳极组件26电压的作用下，被电离的旋转气流所形成等离子体焰，先被压缩，形成高温、高压等离子体，通过第二阳极喷管22的喉部后，使等离子体气体以音速或接近音速的速度喷出等离子体炬枪口。在第二阳极水套21的外围，为圆环柱形直流线圈20，工作时等离子体炬电源通过磁场线圈20产生磁场，磁场对等离子体产生箍缩作用，使其形成的等离子体焰为细而长的形态，减弱等离子气流对第二阳极喷管22表面的冲刷。第二阳极组件26的冷却水从第二阳极组件冷却水进水口32进入，经过第二阳极水套21，对第二阳极喷管22进行强制冷却，然后由出水口导出。
本实用新型的工作原理如下：工作时，将等离子体炬的阴极1通过阴极送进机构电极螺母3、第一阳极组件25、第二阳极组件26与等离子体电源相应电极相联接，将冷却水与阴极组件11、第一阳极组件25、第二阳极组件26的进出水口相联接，同时将保护气体由保护气体进口29导入阴极组件11内，工作气体由工作气体进气口30导入体第一阳极组件25内。在调整好冷却水流量和保护气体及工作气体流量后，启动等离子体电源，等离子体炬即可进入工作状态。
Claims (7)
1.一种新型双阳极等离子体炬，其特征在于：包括阴极送进机构(24)、阴极组件(11)、第一阳极组件(25)、第二阳极组件(26)，其中阴极送进机构(24)位于等离子体炬的最上端，其下方连接阴极组件(11)，阴极组件(11)下方连接第一阳极组件(25)，而第二阳极组件(26)位于等离子体炬的最下端。
2.根据权利要求1所述的一种新型双阳极等离子体炬，其特征在于：通过阴极头支座(2)将阴极送进机构(24)安装在阴极组件(11)之上，阴极送进机构(24)由阴极支座(2)、阴极送进机构电极螺母(3)、阴极送进机构电机座(4)、电机丝杠连接轴(5)、两相混合式步进电机(6)、丝杠轴承(7)和丝杠(8)组成；两相混合式步进电机(6)位于阴极送进机构(24)顶端，与下方阴极送进机构电机座(4)固定，通过电机丝杠连接轴(5)、丝杠轴承(7)与丝杠(8)相连，丝杠(8)位于阴极支座(2)和阴极送进机构电机座(4)所组成的框架结构中央；阴极组件(11)通过阴极头支撑座(9)用螺纹连接件与第一阳极组件固定；阴极头组件用阴极头绝缘环(10)与第一阳极组件(25)之间进行绝缘。
3.据权利要求2所述的一种新型双阳极等离子体炬，其特征在于：第一阳极组件(25)通过第二阳极绝缘环(15)和绝缘环锁紧盘(19)与第二阳极组件(26)之间进行连接，并通过绝缘环锁紧螺母(23)进行锁紧和固定；阴极组件(11)为圆柱中空设计，阴极(1)位于阴极螺旋冷却水套(12)中心，阴极螺旋冷却水套(12)与阴极送进机构电极螺母(3)固定，阴极(1)通过丝杠(8)的旋转作用，在阴极螺旋冷却水套(12)内沿轴向补充其烧损量；阴极组件(11)的冷却分为两部分，其一为水冷却，冷却水从阴极组件冷却水进水口(27)进入阴极组件(11)，通过阴极螺旋冷却水套(12)，进行强制冷却将阴极(1)的热量带出，再由阴极组件冷却水出水口(28)引出；另一为气体冷却，保护气体从保护气体进口(29)进入，通过阴极旋风环(13)形成旋转气流，对阴极组件(11)头部起到冷却作用，同时， 该气体也参与等离子体的产生，然后，通过第二阳极组件(26)，以等离子体焰的形式排出；第一阳极(17)为圆盘中空设计，中心通孔为等离子体通道，冷却水从第一阳极冷却水进水口(31)进入第一阳极水套(16)，对第一阳极(17)进行冷却；工作气体从工作气体进气口(30)进入，通过第一阳极旋风环(18)，形成旋转气流，当等离子体由阴极(1)与第一阳极(17)转移到第二阳极组件时，在阴极(1)与第二阳极组件(26)电压的作用下，该旋转气流被电离，形成等离子体焰；第二阳极组件(26)也为圆柱中空设计，中心为第二阳极喷管22，在阴极1与第二阳极组件(26)电压的作用下，被电离的旋转气流所形成等离子体焰，先被压缩，形成高温、高压等离子体，通过第二阳极喷管(22)的喉部后，使等离子体气体以音速或接近音速的速度喷出等离子体炬枪口。
4.据权利要求1所述的一种新型双阳极等离子体炬，其特征在于：所述阴极送进机构(24)、阴极组件(11)、第一阳极组件(25)、第二阳极组件(26)之间用螺纹联接件进行连接，联接时螺纹联接件外面均套有螺栓绝缘套。
5.据权利要求1所述的一种新型双阳极等离子体炬，其特征在于：两相混合式步进电机(6)位于阴极送进机构(24)顶端，用螺纹联接件与下方阴极送进机构电机座(4)固定。
6.据权利要求3所述的一种新型双阳极等离子体炬，其特征在于：所述阴极组件(11)头部用阴极水套密封螺母(14)进行密封，能可靠的密封冷却水，防止阴极组件(11)过热。
7.据权利要求3所述的一种新型双阳极等离子体炬，其特征在于：在第二阳极水套(21)的外围，为圆环柱形直流线圈(20)，第二阳极组件(26)的冷却水从第二阳极组件冷却水进水口(32)进入，经过第二阳极水套(21)，对第二阳极喷管22进行强制冷却，然后由出水口导出。
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