CN206181522U - 均匀流场水冷夹套 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种均匀流场水冷夹套，包括沿电极长度方向套设的水套，所述水套内壁面与电极外壁面之间形成冷却水流通腔，所述水套的两端分别设有进水口和出水口，电极为圆柱形的部分套设的水套的任一内壁面与电极轴线的距离均相等。本实用新型具有。可以将进入夹套的冷却水均匀铺开，避免出现死水区域，能够快速的将等离子体炬电极的热量带走，保证等离子体炬的正常运行。

Description

均匀流场水冷夹套

技术领域

本实用新型涉及水套。更具体地说，本实用新型涉及一种均匀流场水冷夹套。

背景技术

等离子体是气体与电弧接触而产生的一种高温、离子化和传导性的气体状态。由于电离气体的导电性，使电弧能量迅速转移并变成气体的热能，形成一种高温气体射流(温度达5500℃以上)和高强度热源。

现使用的等离子体火炬，采用直流电弧将压缩空气电离，产生稳定连续的空气等离子流，形成温度4000～6000℃等离子体高温火核，远超过一般金属和合金的熔点。为了保护电极不会被烧毁，提高阴、阳极的寿命，等离子体炬都会有专门的循环冷却水系统。

现有的进、出水隔板分开式水套结构和侧面管路进、出水的水套结构在实际运行过程中，总是会在隔板处存在部分死水区，等离子体炬电极冷却不均匀，导致死水区电极内部烧蚀加快，一段时间后，电极就会烧穿，严重影响电极的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种均匀流场水冷夹套，可以将进入夹套的冷却水均匀铺开，避免出现死水区域，能够快速的将等离子体炬电极的热量带走，保证等离子体炬的正常运行。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种均匀流场水冷夹套，包括沿电极长度方向套设的水套，所述水套内壁面与电极外壁面之间形成冷却水流通腔，所述水套的两端分别设有进水口和出水口，电极为圆柱形的部分套设的水套的任一内壁面与电极轴线的距离均相等。

优选的是，所述电极和水套均为圆柱形结构，且所述电极和水套同轴设置；

所述进水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套的第一端面，所述进水口与冷却水流通腔连通；

所述出水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套的第二端面，所述出水口与冷却水流通腔连通。

优选的是，所述电极和水套均为圆柱形结构，且所述电极和水套同轴设置；

所述进水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套第一端的曲面，所述进水口与冷却水流通腔连通；

所述出水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套第二端的曲面，所述出水口与冷却水流通腔连通。

优选的是，当电极为变径圆柱形结构时，直径不同的圆柱形电极部分通过电极过度段衔接，所述电极过渡段为圆台形结构，其两端的直径分别与对应衔接的圆柱形电极部分直径相等；

其中，直径不同的圆柱形电极部分的任一与其轴线垂直的冷却水流通腔的截面积均相等；电极过度段的水套为中空圆台形结构，且与所述电极过渡段同轴设置

优选的是，电极过渡段的水套与圆柱形电极部分的水套的衔接处为圆弧过度。

优选的是，电极过度段的与其轴线垂直的冷却水流通腔的截面积与圆柱形电极部分与其轴线垂直的冷却水流通腔的截面积比为1.1～1.2:1。

优选的是，

所述进水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套的第一端面，所述进水口与冷却水流通腔连通；

所述出水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套的第二端面，所述出水口与冷却水流通腔连通。

优选的是，

所述进水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套第一端的曲面，所述进水口与冷却水流通腔连通；

所述出水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套第二端的曲面，所述出水口与冷却水流通腔连通。

优选的是，进水口与相邻的出水口的偏转角为0～30°。

优选的是，进水口的总面积与所对应冷却水流通腔的截面积的比为1:2～2.5；

出水口的总面积与所对应冷却水流通腔的截面积的比为1:2～2.5。

本实用新型至少包括以下有益效果：

本申请对进水口和出水口的形状、结构以及位置进行了改进，使冷却水进入冷却水流通腔后能迅速混匀，达到紊流状态，控制冷却水的流速保持在3-4m/s，能充分的与电极进行热交换，防止冷却水流速过低存在死水区。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为实施例2的冷却水流通腔的截面图；

图2为实施例2冷水夹套的结构剖视图；

图3为实施例3的结构示意图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为变径电极的水冷夹套的示意图；

图6为本实用新型进水口和出水口偏转角的示意图；

图7为截面积示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

一种均匀流场水冷夹套，包括沿电极长度方向套设的水套，所述水套内壁面与电极外壁面之间形成冷却水流通腔，所述水套的两端分别设有进水口和出水口，电极为圆柱形的部分套设的水套的任一内壁面与电极轴线的距离均相等。因此，电极的圆柱形部分水套限定的冷却水流通腔的截面积均相等，这里所述的冷却水流通腔的截面积与圆柱形水套的轴线垂直，具有控制冷却水流速的作用，使冷却水进入冷却水流通腔后能更快的进入紊流状态。

实施例2

如图1-2，一种均匀流场水冷夹套，包括沿电极1长度方向套设的水套2，其中，所述电极1和水套2均为圆柱形结构，且同轴设置。所述水套2内壁面与电极1外壁面之间形成冷却水流通腔5，所述水套2的两端分别设有进水口3和出水口4，电极1为圆柱形的部分套设的水套2的任一内壁面与电极1轴线的距离均相等。

所述进水口3为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套2的第一端面，所述进水口3与冷却水流通腔5连通。在本申请中类圆环形如图1所示，指单个进水口3绕封闭冷却水腔的水套2的端面呈扇环形开设，3-8个进水口3均匀间隔分布，若将3-8个进水口3整体拼接一起类似于环形结构。

所述出水口4为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套2的第二端面，所述出水口4与冷却水流通腔5连通。3-8个出水口4的结构与上述进水口3的结构相同。

在图1中，设置有6个进水口3和6个出水口4。

在本实施例中，冷却水从进水口3进入后，能在流动20mm内混合均匀，以紊流状态在冷却水流通腔5内流动，冷却水流速能控制在3-4mm/s,冷却水能够轻松的带走电弧传递给电极1的热量，确保电极1不被烧毁，且无死水区域出现。需要说明书的是当冷却水的流速为3-4m/s时能更好的带走电弧传给电极1的热量，当流速过低会出现死水区域，影响热量被带走。

实施例3

如图3-4，一种均匀流场水冷夹套，包括沿电极1长度方向套设的水套2，其中，所述电极1和水套2均为圆柱形结构，且同轴设置。所述水套2内壁面与电极1外壁面之间形成冷却水流通腔5，所述水套2的两端分别设有进水口6和出水口7，电极1为圆柱形的部分套设的水套2的任一内壁面与电极1轴线的距离均相等。

所述进水口6为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套2第一端的曲面，所述进水口6与冷却水流通腔5连通；在本申请中类圆环形指单个进水口6绕封闭冷却水腔的水套2的端面呈扇环形开设，3-8个进水口6均匀间隔分布，若将3-8个进水口6整体拼接一起类似于环形结构。

所述出水口7为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套2第二端的曲面，所述出水口7与冷却水流通腔5连通。3-8个出水口7的结构与上述进水口6的结构相同。

在本实施例中，冷却水从进水口6进入后，能在流动10mm内混合均匀，以紊流状态在冷却水流通腔5内流动，冷却水流速能控制在3-4mm/s,冷却水能够轻松的带走电弧传递给电极1的热量，确保电极1不被烧毁。

实施例4

如图5所示，在实施例1的基础上，当电极为变径圆柱形结构时，直径不同的圆柱形电极部分通过电极过度段衔接，所述电极过渡段为圆台形结构，其两端的直径分别与对应衔接的圆柱形电极部分直径相等。

其中，直径不同的圆柱形电极部分的任一与其轴线垂直的冷却水流通腔3的截面积均相等，以保证冷却水水流均匀。电极过度段8的水套2为中空圆台形结构，且与所述电极过渡段同轴设置，同样也是保证变径处的冷却水流通腔3于轴线垂直的截面积相互相等，减少影响水流均匀的因素。

在另一种技术方案中，在实施例4的基础上，电极过渡段的水套与圆柱形电极部分的水套的衔接处为圆弧过度，使冷却水流通腔呈圆滑的状态，确保水流更加均匀。

在另一种技术方案中，在实施例4的基础上，电极过度段的与其轴线垂直的冷却水流通腔的截面积与圆柱形电极部分与其轴线垂直的冷却水流通腔的截面积比为1.1～1.2:1。由于变径过度段的水阻力会比非变径处的阻力大，适当增加电极过度段冷却水流通腔的截面积能有效的降低水阻力，确保了水流速度变化不大，仍然可以进行无死水区的于电极换热。

在另一种技术方案中，在实施例4的基础上，

所述进水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套的第一端面，所述进水口与冷却水流通腔连通；

所述出水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套的第二端面，所述出水口与冷却水流通腔连通。

实施例5，在实施例4的基础上，

所述进水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套第一端的曲面，所述进水口与冷却水流通腔连通；

所述出水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套第二端的曲面，所述出水口与冷却水流通腔连通。

在实施例3和实施例5的基础上，如图6所示，进水口与相邻的出水口的偏转角为0～30°，当偏转一定角度后且控制在30°以内能够给与冷却水流通腔内的水体一定切向的速度，使水流混合更均匀。

在另一种技术方案中，在实施例2、3、X和Y的基础上，进水口的总面积与所对应冷却水流通腔的截面积的比为1:2～2.5；出水口的总面积与所对应冷却水流通腔的截面积的比为1:2～2.5。控制进水口总面积与出水口总面积的比例能进一步调整冷却水的流速。

需要说明的是以上所说的冷却水流通腔的截面积均为如图7所示的截面积。截面积的值不变是指，当电极有变径时即D1有变化，那么D2也要有变化，确保S的值不变。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种均匀流场水冷夹套，包括沿电极长度方向套设的水套，所述水套内壁面与电极外壁面之间形成冷却水流通腔，所述水套的两端分别设有进水口和出水口，其特征在于，电极为圆柱形的部分套设的水套的任一内壁面与电极轴线的距离均相等。

2.如权利要求1所述的均匀流场水冷夹套，其特征在于，所述电极和水套均为圆柱形结构，且所述电极和水套同轴设置；

所述进水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套的第一端面，所述进水口与冷却水流通腔连通；

所述出水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套的第二端面，所述出水口与冷却水流通腔连通。

3.如权利要求1所述的均匀流场水冷夹套，其特征在于，所述电极和水套均为圆柱形结构，且所述电极和水套同轴设置；

所述进水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套第一端的曲面，所述进水口与冷却水流通腔连通；

所述出水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套第二端的曲面，所述出水口与冷却水流通腔连通。

4.如权利要求1所述的均匀流场水冷夹套，其特征在于，当电极为变径圆柱形结构时，直径不同的圆柱形电极部分通过电极过度段衔接，所述电极过渡段为圆台形结构，其两端的直径分别与对应衔接的圆柱形电极部分直径相等；

其中，直径不同的圆柱形电极部分的任一与其轴线垂直的冷却水流通腔的截面积均相等；电极过度段的水套为中空圆台形结构，且与所述电极过渡段同轴设置。

5.如权利要求4所述的均匀流场水冷夹套，其特征在于，电极过渡段的水套与圆柱形电极部分的水套的衔接处为圆弧过度。

6.如权利要求4所述的均匀流场水冷夹套，其特征在于，电极过度段的与其轴线垂直的冷却水流通腔的截面积与圆柱形电极部分与其轴线垂直的冷却水流通腔的截面积比为1.1～1.2:1。

7.如权利要求4所述的均匀流场水冷夹套，其特征在于，

所述进水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套的第一端面，所述进水口与冷却水流通腔连通；

所述出水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套的第二端面，所述出水口与冷却水流通腔连通。

8.如权利要求4所述的均匀流场水冷夹套，其特征在于，

所述进水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套第一端的曲面，所述进水口与冷却水流通腔连通；

所述出水口为3-8个，整体呈均匀分布的类圆环形设置于水套第二端的曲面，所述出水口与冷却水流通腔连通。

9.如权利要求3或8所述的均匀流场水冷夹套，其特征在于，进水口与相邻的出水口的偏转角为0～30°。

10.如权利要求2、3、7或8所述的均匀流场水冷夹套，其特征在于，进水口的总面积与所对应冷却水流通腔的截面积的比为1:2～2.5；

出水口的总面积与所对应冷却水流通腔的截面积的比为1:2～2.5。