CN207603979U - 水冷多腔室阳极结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了水冷多腔室阳极结构，包括阳极多腔室及其水冷结构，阳极多腔室包括依次连通的压缩腔、稳燃腔、导流腔和加速腔四个腔室，水冷结构包括沿阳极多腔室长度方向套设于其外的外水套环，外水套一端与阳极多腔室外壁面密封连接，另一端通过套设于阳极多腔室外壁面的法兰密封，以使外水套环内壁面与阳极多腔室外壁面之间形成蓄水腔，法兰上设有进水口和出水口，蓄水腔内设置有隔水板，其一端固定于法兰上且另一端距离蓄水腔底的长度为5‑30mm，隔水板将蓄水腔内部分隔成从进水口到出水口的通道。本实用新型提供了合理的水冷阳极结构，在保证等离子火炬阳极整体运行稳定性的同时，能有效提高运行的功率，延长阳极的使用寿命。

Description

水冷多腔室阳极结构

技术领域

本实用新型涉及等离子体应用领域。更具体地说，涉及水冷多腔室等离子体火炬阳极结构。

背景技术

等离子体火炬是一种能够产生定向等离子体射流的放电装置，已在等离子体化工、冶金、喷涂、喷焊、机械加工和气动热模拟实验等领域中得到广泛应用。近年以来，大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统大多是采用等离子火炬点火的技术，能够大幅度减少或取代重油点火，是一种高效节能的环保技术。

由于等离子体火炬采用氧化性气体作为工作气，运行时阳极受氧化性高温电弧烧蚀，氧化严重，另外，由于电弧产生热量的机理不同，大部分的热量会聚集在阳极区域，导致阳极寿命缩短。阳极的使用寿命主要由其电极材料及气流控制技术决定，其中申请号为201210002496.7的专利中公开了一种长寿命高稳定性的多腔室等离子发生器阳极，解决了现有的等离子体发生器阳极常采用喇叭状喷嘴导致工作稳定性差、阳极喷嘴端面的烧蚀严重、使用寿命较短、输出功率不高的问题。

良好的水冷系统也能够在很大程度上延长其使用寿命。理想的水冷系统应该能尽快将等离子体孔道所产生的热量尽可能的带走，并且在系统中防止出现冷却死水区，以增加阳极的使用寿命，提高等离子体火炬的可靠性能。

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水冷多腔室等离子体发生器阳极结构，主要通过在等离子体火炬阳极多腔室外设置稳定的水冷系统，加强阳极的整体冷却效果，在保证整体运行稳定性的同时，能有效提高运行的功率，延长阳极的使用寿命。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了水冷多腔室阳极结构，包括：阳极多腔室，其包括依次连通的压缩腔、稳燃腔、导流腔和加速腔四个腔室；水冷结构，其包括沿阳极多腔室长度方向套设于其外的外水套环，所述外水套环位于加速腔的一端与阳极多腔室外壁面密封连接，位于压缩腔的另一端为开口端，所述开口端通过套设于阳极多腔室外壁面的法兰密封，以使所述外水套环内壁面与阳极多腔室外壁面之间形成密封的蓄水腔，所述法兰上设置有进水口和出水口，所述蓄水腔内设置有隔水板，其一端固定于法兰上且另一端距离蓄水腔腔底的长度为5-30mm，以将蓄水腔内部分隔成从进水口到出水口的进水通道和出水通道。

优选的是，所述阳极多腔室的四个腔室均为圆柱体结构并且平滑固定连通，其中压缩腔与稳燃腔的直径比为1:1.2～1:1.5，稳燃腔与导流腔的直径比为1:1～1:0.8，导流腔与加速腔的直径比为1:1～1:0.6。

优选的是，所述进水口和出水口均为腰型结构，且为数量相等的1～4个。

优选的是，所述法兰的一侧半圆周均匀间隔设置多个进水口，另一侧半圆周对称设置多个出水口，所述隔水板为一对，并对称分布于阳极多腔室外壁两侧，一对隔水板分别设置于相邻的进水口和出水口之间。

优选的是，所述阳极多腔室各处的壁厚不均一，且范围为5～20mm，所述蓄水腔各处的厚度一致。

优选的是，所述法兰上靠近阳极多腔室的内圈均匀间隔设置一周进水口，所述法兰的外圈上均匀间隔设置一周出水口，所述进水口与出水口一一对应设置，所述隔水板为多个，分别设置于每一对进水口与出水口之间。

优选的是，所述阳极多腔室各处的壁厚一致，为5～20mm。

优选的是，所述阳极多腔室的外壁面和隔水板的变径处均有过渡角。

优选的是，所述隔水板两侧的进水通道和出水通道的厚度相等。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1、采用多腔室的阳极结构，在确保电弧稳定性的同时，可以通过对气流的控制提高等离子体火炬的运行功率，提高等离子体火炬的可靠性能；

2、在阳极多腔室外设置稳定的水冷系统，加强阳极的整体冷却效果；

3、采用合理的水冷结构，并且在阳极多腔室的外壁面和隔水板的变径处均有过渡角，防止出现冷却死水区，在保证整体运行稳定性的同时，能有效提高运行的功率，延长阳极的使用寿命。

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为本实用新型第一种结构的纵剖面示意图；

图2为本实用新型第一种结构的横剖面示意图；

图3为本实用新型第二种结构的纵剖面示意图；

图4为本实用新型第二种结构的横剖面示意图。

附图标记说明：

1-进水口，2-出水口，3-螺栓孔，4-压缩腔，5-稳燃腔，6-导流腔，7-加速腔，8-喷口，

9-O型密封圈，10-焊接接口，11-隔水板，12-外水套环，13-法兰。

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。

需要说明的是，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。

如图1-4所示，本实用新型提供水冷多腔室阳极结构，包括：阳极多腔室，其包括依次连通的压缩腔4、稳燃腔5、导流腔6和加速腔7四个腔室，压缩腔4可对电弧进行压缩，有利于电弧长度的增加，提高运行电压，稳燃腔5为电弧的扩张段，导流腔6为稳燃腔5的延伸，稳燃腔5和导流腔6为电弧的落点，加速腔7紧接导流腔6，用以使产生的等离子体加速，增加喷口8处的喷射速度，从而在确保电弧稳定性的同时，可以通过对气流的控制提高等离子体火炬的运行功率；水冷结构，其包括沿阳极多腔室长度方向套设于其外的外水套环12，所述外水套环12为不锈钢材质，其与阳极多腔室通过耐高温的O型密封圈9或通过焊接形成焊接接口10的方式进行密封连接，其位于加速腔7的一端与阳极多腔室外壁面密封连接，位于压缩腔4的另一端为开口端，所述开口端通过套设于阳极多腔室外壁面并且与之平齐的法兰13以螺栓密封固定，以使所述外水套环12内壁面与阳极多腔室外壁面之间形成密封的蓄水腔，并确保在高温环境下不出现漏水的情况，所述法兰13上还设置有进水口1和出水口2，并且进水口1和出水口2与螺栓孔3交替排列，所述蓄水腔内设置有隔水板11，其一端固定于法兰13上且另一端距离蓄水腔腔底的长度为5-30mm，以将蓄水腔内部分隔成从进水口1到出水口2的通道，且隔水板11的个数与形状取决于进水口1和出水口2的设置方式及个数。

在另一种技术方案中，所述阳极多腔室的四个腔室均为圆柱体结构并且平滑固定连通，其中压缩腔4与稳燃腔5的直径比为1:1.2～1:1.5，稳燃腔5与导流腔6的直径比为1:1～1:0.8，导流腔6与加速腔7的直径比为1:1～1:0.6，四个腔室的长度根据需要进行设计。

在另一种技术方案中，所述进水口1和出水口2均为腰型结构，且为数量相等的1～4个，确保进、出水的均匀性。

如图1-2所示的技术方案中，所述压缩腔4的直径为20mm，长度为50mm，稳燃腔5的直径为28mm，长度为100mm，导流腔6的直径为26mm，长度为70mm，加速腔7的直径为24mm，长度为10mm，所述阳极多腔室的壁厚不均一，且范围为5～20mm；所述蓄水腔各处的厚度一致，为2-5mm，所述法兰13的一侧半圆周均匀间隔设置多个进水口1，另一侧半圆周对称设置多个出水口2，所述隔水板11为长方形结构，并且其数量为一对，对称分布于阳极多腔室外壁两侧，且分别设置于相邻的进水口1和出水口2之间，将蓄水腔分隔成均匀的一对进水腔和出水腔，冷却水从进水口1进入后从出水口2出来，并且其流动方向在蓄水腔底部隔水板11未分隔处进行回转，冷却水在阳极多腔室外壁面的流速为2-4m/s；采用此技术方案有利于缩小水冷多腔室阳极的整体外形尺寸。

如图3-4所示的技术方案中，所述压缩腔4的直径为30mm，长度为50mm，稳燃腔5的直径为45mm，长度为140mm，导流腔6的直径为45mm，长度为80mm，加速腔7的直径为35mm，长度为15mm，所述阳极多腔室各处的壁厚一致，为5～20mm；所述法兰13上靠近阳极多腔室的内圈均匀间隔设置一周进水口1，所述法兰13的外圈上均匀间隔设置一周出水口2，所述进水口1与出水口2一一对应设置，所述隔水板11为弧形结构，并且其数量为多个，分别设置于每一对进水口1与出水口2之间，将蓄水腔分隔成多对厚度为2-5mm且均匀一致的进水腔和出水腔，冷却水分别从进水口1进入后从出水口2出来，并且其流动方向在蓄水腔底部隔水板11未分隔处进行回转，为使整体的水流通道保持均匀一致，对于冷却水流通面有变径处可通过隔水套环13适当加大截面积，加大比例一般为非变径处的1.1-1.2倍，并且所述阳极多腔室的外壁面和隔水板13的变径处均有一定的过渡角，使整体流道圆滑过渡，冷却水在阳极多腔室外壁面的流速为2-4m/s；采用此技术方案由于冷却水到阳极多腔室内壁的距离基本一致，有利于阳极表面的水流速度保持均匀一致，因而更有利于阳极多腔室整体的冷却。

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 (9)

1.水冷多腔室阳极结构，其特征在于，包括：

阳极多腔室，其包括依次连通的压缩腔、稳燃腔、导流腔和加速腔四个腔室；

水冷结构，其包括沿阳极多腔室长度方向套设于其外的外水套环，所述外水套环位于加速腔的一端与阳极多腔室外壁面密封连接，位于压缩腔的另一端为开口端，所述开口端通过套设于阳极多腔室外壁面的法兰密封，以使所述外水套环内壁面与阳极多腔室外壁面之间形成密封的蓄水腔，所述法兰上设置有进水口和出水口，所述蓄水腔内设置有隔水板，其一端固定于法兰上且另一端距离蓄水腔腔底的长度为5-30mm，以将蓄水腔内部分隔成从进水口到出水口的进水通道和出水通道。

2.如权利要求1所述的水冷多腔室阳极结构，其特征在于：所述阳极多腔室的四个腔室均为圆柱体结构并且平滑固定连通，其中压缩腔与稳燃腔的直径比为1:1.2～1:1.5，稳燃腔与导流腔的直径比为1:1～1:0.8，导流腔与加速腔的直径比为1:1～1:0.6。

3.如权利要求1所述的水冷多腔室阳极结构，其特征在于，所述进水口和出水口均为腰型结构，且为数量相等的1～4个。

4.如权利要求1所述的水冷多腔室阳极结构，其特征在于，所述法兰的一侧半圆周均匀间隔设置多个进水口，另一侧半圆周对称设置多个出水口，所述隔水板为一对，并对称分布于阳极多腔室外壁两侧，一对隔水板分别设置于相邻的进水口和出水口之间。

5.如权利要求4所述的水冷多腔室阳极结构，其特征在于，所述阳极多腔室各处的壁厚不均一，且范围为5～20mm，所述蓄水腔各处的厚度一致。

6.如权利要求1所述的水冷多腔室阳极结构，其特征在于，所述法兰上靠近阳极多腔室的内圈均匀间隔设置一周进水口，所述法兰的外圈上均匀间隔设置一周出水口，所述进水口与出水口一一对应设置，所述隔水板为多个，分别设置于每一对进水口与出水口之间。

7.如权利要求6所述的水冷多腔室阳极结构，其特征在于，所述阳极多腔室各处的壁厚一致，为5～20mm。

8.如权利要求7所述的水冷多腔室阳极结构，其特征在于，所述阳极多腔室的外壁面和隔水板的变径处均有过渡角。

9.如权利要求4或6所述的水冷多腔室阳极结构，其特征在于，所述隔水板两侧的进水通道和出水通道的厚度相等。