CN207720504U - 一种液体介质非转移弧等离子枪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液体介质非转移弧等离子枪，主要包括：设置于所述等离子枪的后枪体内的阴极管，所述阴极管的后端部设有多个液体介质通孔，设置于所述等离子枪的前枪体内的阳极管，固定于所述前枪体与所述后枪体之间的绝缘体，所述绝缘体设有多个连通孔，以及固定于所述绝缘体内部的陶瓷环，用于约束所述阴极管与所述阳极管之间产生的等离子弧，本实用新型采用液体为介质，只需少量的液体便可提供足够的离子气体，液体在阴极管中沸腾蒸发之后体积会膨胀上千倍，能够完全取代气体介质，而且效果比气体介质有显著性提高，在设计非转移弧等离子枪的过程中无需考虑气路，简化了枪体结构。

Description

一种液体介质非转移弧等离子枪

技术领域

本实用新型属于等离子技术领域，具体涉及一种液体介质非转移弧等离子枪。

背景技术

等离子态是物质的第四态，宇宙中几乎99﹪的物质（不包括尚未确认的暗物质）都处于等离子态。等离子体其温度分布范围则从10 K的低温到核聚变等离子体的10亿K超高温并拥有一系列独特性质，使等离子体在纳米材料生产、新材料合成、热加工制造、冶炼、钻探、煤化工、垃圾废物处理、材料表面处理、电子、新能源、军事、航空航天等领域获得广泛应用。

近几十年来，等离子体发生器的研制及等离子诊断技术的开发均取得了巨大的进展，并且等离子体研制与开发的重点已不再局限与航天航空方面的应用，而是更多地转向机械、化工、冶金、环保等工业部门的应用，特别是在材料加工与新材料研制方面的应用。

目前国内外的等离子技术一般均采用气体为等离子介质，需要配备相应的气体装置，尤其是大功率的等离子设备，耗气量极大，一般气瓶难以提供足够的气量，需要频繁地更换气瓶，进而影响等离子体的工作；若是采用空压机，则会对等离子枪的电极造成严重的烧损，降低等离子枪电极的寿命。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种液体介质非转移弧等离子枪，本实用新型的液体介质非转移弧等离子枪采用液体为介质，解决了气体介质需要频繁更换气瓶的麻烦；还解决了采用压缩空气容易烧损电极的问题。采用液体为介质，只需少量的液体便可提供足够的离子气体，液体在阴极管中沸腾蒸发之后体积会膨胀上千倍，能够完全取代气体介质，而且效果比气体介质有显著性提高，在设计非转移弧等离子枪的过程中无需考虑气路，简化了枪体结构，也可采用液体燃料作为介质，充分利用了液体燃料的化学能，与使用水作为液体介质相比，采用相同功率能够释放更多热量。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种液体介质非转移弧等离子枪，包括：

设置于所述等离子枪的后枪体内的阴极管，所述阴极管的后端部设有多个液体介质通孔，所述后枪体与所述阴极管间形成后冷却腔；

设置于所述等离子枪的前枪体内的阳极管，所述前枪体与所述阳极管间形成前冷却腔；

液体介质通过液体介质通孔进入阴极管，液体介质沸腾膨胀为气体，所述气体作为非转移弧等离子体的离子气体；

所述液体介质为水或液体燃料，其中，水作为液体介质具有节能环保的特性；液体燃料作为液体介质能利用液体燃料的化学能释放大量的热量；

固定于所述前枪体与所述后枪体之间的绝缘体，所述绝缘体设有多个连通孔，所述连通孔的两端分别与所述后冷却腔、所述前冷却腔相连；以及

固定于所述绝缘体内部的陶瓷环，用于约束所述阴极管与所述阳极管之间产生的等离子弧。

进一步的，所述等离子枪还包括：阴极座，所述阴极座与所述后枪体配合，将所述阴极管固定；所述阴极管的材料由铜合金材料或者铁合金材料制成。

进一步的，所述阴极座的一端与所述液体介质管连接，另一端与所述后端部连接。

进一步的，所述前冷却腔设有进水接头，外接进水电缆；所述后冷却腔设有出水接头，外接出水电缆。

进一步的，所述多个连通孔的横截面的总和大于所述进水电缆或所述出水电缆的横截面积。

进一步的，所述等离子枪还包括：端盖，所述端盖与所述前枪体的前端部连接，用于固定所述阳极管。

进一步的，所述后枪体由铜合金材料或者铁合金材料制成；所述前枪体由铜合金材料或者铁合金材料制成。

进一步的，所述绝缘体由玻璃钢材料制成，用于隔绝所述前枪体、所述后枪体的正负电荷；所述陶瓷环由氧化铝陶瓷材料制成。

进一步的，所述阴极管由铜合金材料或者石墨材料制成；所述阳极管由铜合金材料或者石墨材料制成；所述阴极管与所述阳极管为管状电极。

进一步的，其特征在于，所述阳极的前端部的出口为所述等离子枪的喷口。

本实用新型的有益效果在于：

（1）采用液体为介质，只需少量的液体便可提供足够的离子气体，液体在阴极管中沸腾蒸发之后体积会膨胀上千倍，能够完全取代气体介质，而且效果比气体介质有显著性提高，在设计非转移弧等离子枪的过程中无需考虑气路，简化了枪体结构。

（2）解决了气体介质需要频繁更换气瓶的麻烦；还解决了采用压缩空气容易烧损电极的问题。

（3）采用液体燃料作为介质，充分利用了液体燃料的化学能，与使用水作为液体介质相比，采用相同功率能够释放更多热量。

附图说明

图1为本实用新型液体介质非转移弧等离子枪示意图。

图2为本实用新型的阴极管剖视图。

图3为本实用新型的阴极管俯视图。

图4为本实用新型的绝缘体剖视图。

图5为本实用新型的绝缘体俯视图。

其中，阴极座1，液体介质通孔2，阴极管3，后枪体4，连通孔5，绝缘体6，陶瓷环7，前枪体8，端盖9，阳极管10，出水接头11，后冷却腔12，进水接头13，前冷却腔14。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的前后指的是以等离子枪的喷口为前方，液体介质进入的枪体的部位为后方。本实用新型采用管弧方式形成非转移等离子弧。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种液体介质非转移弧等离子枪，图1为本实用新型液体介质非转移弧等离子枪示意图，如图1所示,主要包括：设置于所述等离子枪的后枪体内的阴极管，所述阴极管的后端部设有多个液体介质通孔，使少量液体介质（满足等离子体稳定工作的液体介质量）能够经液体介质通路流入阴极管，进入阴极管后，液体介质沸腾膨胀为气体，所述气体作为非转移弧等离子体的离子气体；液体介质包括：水和液体燃料，水作为液体介质具有节能环保的特性；液体燃料作为液体介质能利用液体燃料的化学能释放大量的热量；所述后枪体与所述阴极管间形成后冷却腔；设置于所述等离子枪的前枪体内的阳极管，所述前枪体与所述阳极管间形成前冷却腔；固定于所述前枪体与所述后枪体之间的绝缘体，所述绝缘体设有多个连通孔，所述连通孔的两端分别与所述后冷却腔、所述前冷却腔相连；以及固定于所述绝缘体内部的陶瓷环，用于约束所述阴极管与所述阳极管之间产生的等离子弧。

等离子枪运行过程中，先通入液体介质，液体介质经液体介质通孔进入阴极管之中。液体介质通孔直径较小，只有少量液体介质（满足等离子体稳定工作的液体介质量）能够经液体介质通孔流入阴极管。需要注意的是，液体介质输入端要具有足够的压力，防止非转移弧等离子体反向喷射。

然后启动高频点火，等离子弧首先从阴极管与阳极管的端面之间形成，紧接着等离子弧进行上下延伸，向上进入阴极管内部，向下进入阳极管内部，此时阴极管内圆表面与阳极管内圆表面均为电极，产生等离子弧。当引弧成功后，液体介质在高温环境中会膨胀成为气态（液体由气态的转变，其体积能够膨胀上千倍），化为气态的液体介质将作为非转移弧等离子体的离子气体，离子气体经电离形成了高温非转移弧等离子体，并由阳极管的出口喷出非转移等离子体。

本实用新型的液体介质非转移弧等离子枪可以采用水作为介质，也可以采用酒精等液体燃料为介质，若采用水为介质，其运行成本较低，但释放的热量较小；若采用酒精或其他液体燃料为介质，会释放液态燃料的化学能，进而显著提高非转移弧等离子体的温度，实现更好的加热效果。

由此，本实用新型的液体介质非转移弧等离子枪采用液体为介质，解决了气体介质需要频繁更换气瓶的麻烦；还解决了采用压缩空气容易烧损电极的问题。采用液体为介质，只需少量的液体便可提供足够的离子气体，液体在阴极管中沸腾蒸发之后体积会膨胀上千倍，能够完全取代气体介质，而且效果比气体介质有显著性提高，在设计非转移弧等离子枪的过程中无需考虑气路，简化了枪体结构，也可采用液体燃料作为介质，充分利用了液体燃料的化学能，采用相同功率能够释放更多热量。

根据本实用新型的具体实施例，所述等离子枪还包括：阴极座，所述阴极座与所述后枪体配合，将所述阴极管固定。同时，图2为本实用新型的阴极管剖视图，如图2所示，所述阴极座的一端与所述液体介质管连接，另一端与所述后端部连接（图2中的上部），液体所示介质管内的液体介质经阴极座、液体介质通孔进入阴极管，图3为本实用新型的阴极管俯视图，如图3所示，液体介质通孔为多个直径较小的孔，呈环状均布于阴极管的后端面，只有少量液体介质（满足等离子体稳定工作的液体介质量）能够经液体介质通路2流入阴极管，同时，液体介质输入端要具有足够的压力，防止非转移弧等离子体反向喷射。在本实用新型的一些优选的实施例中，所述阴极管的材料由铜合金材料或者铁合金材料制成。

根据本实用新型的具体实施例，前枪体与阳极管间形成前冷却腔；后枪体与阴极管间形成后冷却腔；冷却腔的作用是对阴极进行冷却，前枪体与后枪体被绝缘体隔绝开来，绝缘体设有多个连通孔，连通孔的两端分别与后冷却腔、前冷却腔相连，使前后冷却腔之中的冷却水形成一个水循环，采用循环的冷却水及时对阴极管与阳极管进行冷却；前冷却腔设有进水接头，外接进水电缆，将正电引入前枪体内部；后冷却腔设有出水接头，外接出水电缆，将负电引入枪体内部；多个连通孔的横截面的总和大于所述进水电缆或所述出水电缆的横截面积，使枪体内的冷却腔形成循环水路。进水接头与前枪体的材料相同，出水接头与后枪体的材料相同，以方便焊接。

根据本实用新型的具体实施例，所述等离子枪还包括：端盖，所述端盖与所述前枪体的前端部连接，用于固定所述阳极管，所述端盖的材质并无特别的限制，可以为铜合金也可以为铁合金，主要的作用是固定枪体内的部件。

根据本实用新型的具体实施例，所述后枪体由铜合金材料或者铁合金材料制成；所述前枪体由铜合金材料或者铁合金材料制成。前枪体和后枪体的主要作用为承载部件以及与阴极管、阳极管和绝缘体间形成冷却腔。

根据本实用新型的具体实施例，图4为本实用新型的绝缘体剖视图，图5为本实用新型的绝缘体俯视图，如图4和图5所示，所述绝缘体由玻璃钢材料制成，用于隔绝所述前枪体、所述后枪体的正负电荷。所述陶瓷环由氧化铝陶瓷材料制成。也可以是其他耐热绝缘陶瓷材料，其作用是约束阴极管与阳极管之间产生的等离子弧，防止绝缘体被烧损。

根据本实用新型的具体实施例，所述阴极管由铜合金材料或者石墨材料制成；所述阳极管由铜合金材料或者石墨材料制成；所述阴极管与所述阳极管为管状电极，本实用新型采用管弧方式在阴极管的前端部和阳极管的后端部形成非转移等离子弧，阴极管与阳极管之间引弧成功后，液体介质在高温环境中会膨胀成为气态，气态的介质经非转移等离子弧电离后的高温等离子体，并由所述阳极的前端部的出口，为即所述等离子枪的喷口喷出。

本实用新型可以采用水作为介质，也可以采用酒精等液体燃料为介质，若采用水为介质，其运行成本较低，但释放的热量较小；若采用酒精或其他液体燃料为介质，会释放液态燃料的化学能，进而显著提高非转移弧等离子体的温度，实现更好的加热效果。

综上所述，本实用新型的液体介质非转移弧等离子枪采用液体为介质，解决了气体介质需要频繁更换气瓶的麻烦；还解决了采用压缩空气容易烧损电极的问题。采用液体为介质，只需少量的液体便可提供足够的离子气体，液体在阴极管中沸腾蒸发之后体积会膨胀上千倍，能够完全取代气体介质，而且效果比气体介质有显著性提高，在设计非转移弧等离子枪的过程中无需考虑气路，简化了枪体结构，也可采用液体燃料作为介质，充分利用了液体燃料的化学能，采用相同功率能够释放更多热量。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个 或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (10)

1.一种液体介质非转移弧等离子枪，其特征在于，包括：

设置于所述等离子枪的后枪体内的阴极管，所述阴极管的后端部设有多个液体介质通孔，所述后枪体与所述阴极管间形成后冷却腔；

液体介质通过液体介质通孔进入阴极管，液体介质沸腾膨胀为气体，所述气体作为非转移弧等离子体的离子气体；

所述液体介质为水或液体燃料，其中，水作为液体介质具有节能环保的特性；液体燃料作为液体介质能利用液体燃料的化学能释放大量的热量；

设置于所述等离子枪的前枪体内的阳极管，所述前枪体与所述阳极管间形成前冷却腔；

固定于所述前枪体与所述后枪体之间的绝缘体，所述绝缘体设有多个连通孔，所述连通孔的两端分别与所述后冷却腔、所述前冷却腔相连；以及

固定于所述绝缘体内部的陶瓷环，用于约束所述阴极管与所述阳极管之间产生的等离子弧。

2.根据权利要求1所述的等离子枪，其特征在于，所述等离子枪还包括：阴极座，所述阴极座与所述后枪体配合，将所述阴极管固定；所述阴极管由铜合金材料或者铁合金材料制成。

3.根据权利要求2所述的等离子枪，其特征在于，所述阴极座的一端与所述液体介质管连接，另一端与所述后端部连接。

4.根据权利要求1所述的等离子枪，其特征在于，所述前冷却腔设有进水接头，外接进水电缆；所述后冷却腔设有出水接头，外接出水电缆。

5.根据权利要求4所述的等离子枪，其特征在于，所述多个连通孔的横截面积的总和大于所述进水电缆或所述出水电缆的横截面积。

6.根据权利要求1所述的等离子枪，其特征在于，所述等离子枪还包括：端盖，所述端盖与所述前枪体的前端部连接，用于固定所述阳极管。

7.根据权利要求1所述的等离子枪，其特征在于，所述后枪体由铜合金材料或者铁合金材料制成；所述前枪体由铜合金材料或者铁合金材料制成。

8.根据权利要求1所述的等离子枪，其特征在于，所述绝缘体由玻璃钢材料制成，用于隔绝所述前枪体、所述后枪体的正负电荷；所述陶瓷环由氧化铝陶瓷材料制成。

9.根据权利要求1所述的等离子枪，其特征在于，所述阴极管由铜合金材料或者石墨材料制成；所述阳极管由铜合金材料或者石墨材料制成；所述阴极管与所述阳极管为管状电极。

10.根据权利要求1所述的等离子枪，其特征在于，所述阳极的前端部的出口为所述等离子枪的喷口。