CN208638772U - 一种等离子发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种等离子发生器，涉及等离子发生器领域，包括：主支撑架，是等离子发生器的主框架，用于连接其他设备；阳极组合体，设置于所述主支撑架前端，是等离子发生器运行时电子的接收体；阴极枪，设置于所述主支撑架内部；推进装置，一端与阴极枪连接，另一端与主支撑架连接。实现了本装置结构简单，操作容易，维护量小，使用寿命长，易损件更换简单造价低等特点，从而给电厂带来投资小，经济效益高等技术效果。

Description

一种等离子发生器

技术领域

本实用新型涉及一种等离子发生器。

背景技术

等离子发生器，目前对于电厂采用的等离子发生器多数是采用接触引弧电离介质的原理，这种方式是比较稳定的引弧方式，基于阳极结构，制造工艺难，生产成本高等特点，另外现有的等离子发生器复杂结构，采用线圈磁场比较笨拙，拆卸很不方便等特点。从原理上优化设计结构，简单化，设备常规化，从新完成整个装置的各部件设计组成，通过了实验运行稳定，使用寿命长等特点，这种新的等离子发生器在火电厂上使用会给电厂与之目前现有的技术相比带来更大的经济效益。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型等离子发生器，以解决目前等离子发生器寿命短，成本高的问题。

为解决上述问题，本实用新型公开了一种等离子发生器，其特征在于:包括：

主支撑架，是等离子发生器的主框架，用于连接其他设备；

阳极组合体，设置于所述主支撑架前端，是等离子发生器运行时电子的接收体；

阴极枪，设置于所述主支撑架内部；

推进装置，一端与阴极枪连接，另一端与主支撑架连接。

进一步的，其中所述主支撑架上设有供水接口和回水接口，所述主支撑架内还设有内部空腔，所述阳极组合体上设有冷却水道；所述供水接口、回水接口、内部空腔和冷却水道共同形成冷却水路。

进一步的，其中所述主支撑架上设有介质流通口；所述主支撑架内设有支撑绝缘体和旋转绝缘体将阴极枪支撑固定于主支撑架内，并形成内部密封空间主通道；所述主支撑架内还设有联通管；阳极组合体上设有环形通道；所述介质流通口、主通道、联通管和环形通道依次相通，形成载体介质流通通道；所述联通管上设有调节装置。

进一步的，其中所述等离子发生器还包括密闭罩，所述主支撑架上设有底板和面板；所述密闭罩可拆卸的固定于底板和面板上；所述主支撑架上还设有外接法兰。

进一步的，其中所述阳极组合体包括引弧电极和稳弧电极所述引弧电极与稳弧电极之间设有旋流环；所述引弧电极内设有拉法尔管道。

进一步的，其中所述旋流环上设有6~18个缝隙，所述缝隙的间隙为1~3mm，所述缝隙呈一定角度设置，边线到中心线的距离为0~20mm。

进一步的，其中所述拉法尔管道包括第一渐缩段、第二渐缩段和渐扩段，所述第二渐缩段与渐扩段之间为喉部；所述第一渐缩段的渐缩角度为30°~80°，第二渐缩段的渐缩角度为3°~30°，所述喉部的直径为20~40mm，所述渐扩段的渐扩角度为30°~70°。

进一步的，其中所述第一渐缩段上设置沟槽，所述沟槽数量为4~6个，沟槽尺寸长为5~10mm、宽为4~8mm、深为3~6mm。

进一步的，其中所述推进装置包括电机执行器与绝缘连接板，所述绝缘连接板与阴极枪末端铰接。

进一步的，其中所述阴极枪上设有阴极头，所述阴极头椎体外围设有槽道，所述槽道数量为4~10个，槽深1~3mm。

本实用新型公开的一种等离子发生器。主支撑架是等离子发生器的主框架，阳极组合体是等离子发生器运行时电子的接收体，由引弧电极和稳弧电极两部分组成，引弧电极是接触式引起电弧的部件，使通过分开过程中的介质电离，接收小部分电子束，构成导通电流，电弧在引弧电极内部的拉法尔管道内快速加速，经过两级机械压缩渐缩段达到喉部，通过喉部后继续扩容降压增速，渐缩段为了平衡运行前后压力的变化，在渐缩段面上设置了沟槽，从而保证了引弧时前后介质压力的平衡，在引弧电极的出口引来一路载体介质，通过调节装置控制载体介质的压力，这路载体介质在出口处通过气体旋流环把载体介质形成具有一定旋转角度的轴向气膜，在引弧电极出口与稳弧电极进口处形成缝隙，此气膜能够把电弧压向轴向，向前把电弧吹出稳弧电极，旋流环上布置缝隙；稳弧电极是大部分电子束的接受主体，在电压的作用下，电离的离子体源源不断地流向稳弧电极，使之与阴极枪构成稳定的电流回路，能够保证通过此电路的介质被电离成为正负带电粒子，带电粒子在引弧电极和稳弧电极内运动自己产生磁场的电磁力，使这些带电粒子相互吸引，产生电磁收缩效应，进一步压缩电弧，引弧电极和稳弧电极都是有内外层两部分组成，外层与内层构成封闭的腔体，内通冷却介质，保证运行时内层的部件不被烧损，而且使电弧柱外围气体受到了强烈冷却，产生热收缩效应；内外层部件的构造形状实现了电弧在该通道内的机械压缩、热收缩和磁收缩，形成等离子电弧，该结构形式是该设备具有自主研发专属特性的，是本实用新型的第一亮点。

另外本实用新型采用机械式结构压弧原理把正负电弧体吹得更远，延长电弧体的光束长度，取消了线圈，减轻了发生器的重量，减少了存在问题的可能，是本实用新型的第二亮点，结合引弧电极渐缩段面上的沟槽一样作用平衡压差，进一步保证了载体介质压力在引弧前后的一致。

所述阴极枪是等离子体发生器的产生电子发射的载体，通过阴极枪的枪头能够产生自由电子，在受约束的条件下，按照规定的路线运动，由于电子的损耗导致阴极头是阴极枪上的主要易损件，通过冷却介质冷却，从延长使用寿命上考虑采用液体介质冷却，减少运行时阴极头高温氧化而损失，阴极枪的阴极头是配合阳极组合体而设计的，阴极头的外形及内部构造是本实用新型的第三亮点，也是一种专属特性的自主研发的，在内部的椎体的外围设计槽道，槽道增加了冷却介质与椎体的接触面积，提高了换热能力，减少了高温氧化，在保证稳定功能的条件下，从结构上优化，点接触到面接触增强了阴极头与引弧电极内表面接触的接触次数，从而提高了阴极头的使用寿命；所述推进装置是构成等离子体发生器运行的外界推动者，没有推进装置的作用无法完成产生电弧而构成稳定的电弧体光束，无法产生强大的热的质体团为外界输送能量。

本实用新型的有益效果在于：

1. 本装置结构简单，操作容易，维护量小，使用寿命长，易损件更换简单造价低等特点，从而给电厂带来投资小，经济效益高等优点。

2. 内外层部件的构造形状实现了电弧在该通道内的机械压缩、热收缩和磁收缩，形成等离子电弧。

3.采用机械式结构压弧原理把正负电弧体吹得更远，延长电弧体的光束长度，取消了线圈，减轻了发生器的重量，减少了存在问题的可能，结合引弧电极渐缩段面上的沟槽一样作用平衡压差，进一步保证了载体介质压力在引弧前后的一致。

4. 阴极头的外形及内部构造，在内部的椎体的外围设计槽道，槽道增加了冷却介质与椎体的接触面积，提高了换热能力，减少了高温氧化，在保证稳定功能的条件下，从结构上优化，点接触到面接触增强了阴极头与引弧电极内表面接触的接触次数，从而提高了阴极头的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的等离子发生器的整体图；

图2是本实用新型的等离子发生器的俯视整体图；

图3是本实用新型的等离子发生器的主支撑架结构图；

图4是本实用新型的等离子发生器的主支撑架的剖视图；

图5是本实用新型的等离子发生器的主支撑架俯视结构图；

图6是本实用新型的等离子发生器的主支撑架俯视剖视图；

图7是本实用新型的等离子发生器的阳极组合体结构图；

图8是本实用新型的等离子发生器的阴极枪的阴枪头结构图；

图9是本实用新型的等离子发生器的阴极枪的阴枪头剖视结构图；

图10是本实用新型的等离子发生器的推进装置示意图；

图11是本实用新型的等离子发生器的推进装置侧视示意图；

图12是本实用新型的等离子发生器的密闭罩示意图；

图13是本实用新型的等离子发生器的密闭罩后视示意图；

图14是本实用新型的等离子发生器的旋流环示意图；

图15是本实用新型的等离子发生器的旋流环侧视示意图。

图中：1.主支撑架 2.阳极组合体 3.阴极枪 4.推进装置 5.密闭罩 6.外接法兰101.供水接口 102.回水接口 103.介质流通口 104.支撑绝缘体 105.旋转绝缘体 106.内部空腔 107.主通道 108.底板 109.面板 110.调节装置 111.联通管 201.稳弧电极202环形通道 203.冷却水道 210.引弧电极 211.电弧通道 212.第一渐缩段 213.第二渐缩段 214.渐扩段 215.沟槽 216.喉部 217.旋流环 220.槽道 301.阴枪头 302.槽道401.电机执行器 402.绝缘接板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

一种等离子发生器，包括：主支撑架1，是等离子发生器的主框架，用于连接其他设备；阳极组合体2，设置于所述主支撑架前端，是等离子发生器运行时电子的接收体；阴极枪3，设置于所述主支撑架内部；推进装置4，一端与阴极枪连接，另一端与主支撑架连接。

主支撑架上设有供水接口101和回水接口102，所述主支撑架内还设有内部空腔106，所述阳极组合体上设有冷却水道203；所述供水接口、回水接口、内部空腔和冷却水道共同形成冷却水路。主支撑架上设有介质流通口103；所述主支撑架内设有支撑绝缘体104和旋转绝缘体105将阴极枪支撑固定于主支撑架内，并形成内部密封空间主通道107；所述主支撑架内还设有联通管111；阳极组合体上设有环形通道202；所述介质流通口、主通道、联通管和环形通道依次相通，形成载体介质流通通道；所述联通管上设有调节装置110。

等离子发生器还包括密闭罩5，所述主支撑架上设有底板108和面板109；所述密闭罩可拆卸的固定于底板和面板上；所述主支撑架上还设有外接法兰6。

阳极组合体包括引弧电极210和稳弧电极201所述引弧电极与稳弧电极之间设有旋流环217；所述引弧电极内设有电弧通道211。旋流环上设有12个缝隙220，所述缝隙的间隙为2mm，所述缝隙呈一定角度设置，边线到中心线的距离为8mm。电弧通道包括第一渐缩段212、第二渐缩段213和渐扩段214，所述第二渐缩段与渐扩段之间为喉部216；所述第一渐缩段的渐缩角度为50°，第二渐缩段的渐缩角度为25°，所述喉部的直径为30mm，所述渐扩段的渐扩角度为60°。第一渐缩段上设置沟槽215，所述沟槽数量为6个，沟槽尺寸长为6mm、宽为5mm、深为4mm。

推进装置包括电机执行器401与绝缘连接板402，所述绝缘连接板与阴极枪末端铰接，所述推进装置采用4~20mA信号控制。

阴极枪上设有阴极头301，所述阴极头椎体外围设有槽道302，所述槽道数量为6个，槽深2mm。

实施例二：

等离子发生器由主支撑架1、阳极组合体2、阴极枪3及推进装置4组成一个等离子发生器整体，主支撑架1是等离子发生器的主框架，是连接设备的构件本体，阳极组合体2、阴极枪3及推进装置4都与之相连组成一个整体，外形及内部的构造都是该构件的主体设计，与外界相连的部分有三种接口：一是供水接口101和回水接口102，主要输送冷却水，保证阴阳极的寿命，二是载体介质流通口103，保证一定介质以便把介质电离成离子体，产生高温离子体，为外界输送火源，阴极枪3布置在主支撑架1内部，通过支撑绝缘体104和旋转绝缘体105与外界进行隔绝，推进装置4，安装在主支撑架1上，是等离子体发生器运行的外界推动者，保证运行时控制阴极枪3相对主支撑架1的运动距离，带动阴极枪3相对主支撑架1做直线运动，采用的是4-20mA信号控制，为了避免环境的影响，尾部做成封闭式，具有可拆卸的密闭罩5，与主支撑架1上的底板108和面板109相连接，安装拆卸方便，利用主支撑架1内部空腔106的结构把水分成两路一路去阳极组合体2，一路去阴极枪3，把载体介质分成两路一路去中心主通道107，一路去阳极组合体2的环形通道202，主通道107内的介质是主体，充分被电离成离子，而环形通道202内的介质主要起推动电弧离开阳极组合体2的内表面，减少阳极组合体2的烧损，由于本结构采用的是机械式压弧，环形通道201的介质流速及旋转是很重要的，在引弧电极210的出口引来一路载体介质，在通过旋流环217，把载体介质形成具有一定旋转角度的轴向气膜，在引弧电极210出口与稳弧电极201进口处形成缝隙，此气膜能够把电弧压向轴向，向前把电弧吹出稳弧电极201,旋流环217上一般布置10个缝隙，缝隙在2mm，一个作用是延长稳弧电极的寿命，一个作用是把弧体吹出稳弧电极201去，介质的压力通过主支撑架1的调节装置110进行调节，阴阳极的作用是相互的，彼此结构的配合是很关键的，本结构中阴极头301采用新结构，与市场上现有的有所改进，与之相匹配的引弧阳极210的电弧通道211也随之做出相应的改变，采取两段渐缩212和213和一段渐扩214组成，一段渐缩212的角度α在40℃，二段渐缩213的角度β在20℃，通过喉部216后继续扩容降压增速，喉部216直径的尺寸在30mm，渐扩214段的角度γ在60℃，渐缩212段为了平衡运行前后压力的变化，在渐缩212段面上设置了沟槽215，沟槽215数量4个，槽宽8mm，槽深6mm，槽长10mm，这与环形通道202的作用相类似，保证载体介质在引弧前后的压力一致，阳极组合体2是等离子发生器运行时电子的接收体，由引弧电极210和稳弧电极201两部分组成，引弧电极210保证接收小部分电子束，构成导通电流，使通过该区域的介质完成电离，稳弧电极201也称主阳极是大部分带点粒子束的接受主体，在电压的作用下，电离的离子体源源不断地流向稳弧电极201，使之与阴极枪3构成稳定的电流回路，能够保证通过此电路的介质被电离成为正负带电粒子，带电粒子在引弧电极210和稳弧电极201内运动自己产生磁场的电磁力，使这些带电粒子相互吸引，产生电磁收缩效应，进一步压缩电弧，引弧电极210和稳弧电极201都是有内外层两部分组成，外层与内层构成封闭的腔体，一侧为冷却介质的流进的方向，另一侧为冷却介质的流出方向，内通冷却水介质，由于水的比热很大，所以在保证运行时内层的部件不被烧损时需要的水量是很少的，内层部件的构造形状是该设备具有自主研发专属特性的，阴极枪3是等离子体发生器的产生电子发射的载体，通过阴极枪3的阴极头301能够产生自由电子，在受约束的条件下，按照规定的路线运动，由于电子的损失导致阴极头301是阴极枪3上的主要易损件，阴极枪3冷却介质与阳极组合体2相同，通过主支撑架1上的内部空腔106分成两路，一路作为供水，一路作为回水，减少阴极头受高温氧化而损失。

从外部观察，只有几个接口，接口采用不同尺寸，在使用时不会出现接错或接反现象，对于使用者显得简单，易操作。内部接口也是人性化设计，不同的连接处是不同的，同样的接口部分又部分，给使用者带来区分及辨别的造成的难度。整体装置在设计上处于人性化考虑，每一处都站在使用者的角度设计，结构及简单又容易明白了解，维护操作更加方便简洁，易操作。

Claims (10)

1.一种等离子发生器，其特征在于:包括：

主支撑架（1），是等离子发生器的主框架，用于连接其他设备；

阳极组合体（2），设置于所述主支撑架前端，是等离子发生器运行时电子的接收体；

阴极枪（3），设置于所述主支撑架内部；

推进装置（4），一端与阴极枪连接，另一端与主支撑架连接。

2.根据权利要求1所述的一种等离子发生器，其特征在于：所述主支撑架上设有供水接口（101）和回水接口（102），所述主支撑架内还设有内部空腔（106），所述阳极组合体上设有冷却水道（203）；所述供水接口、回水接口、内部空腔和冷却水道共同形成冷却水路。

3.根据权利要求1所述的一种等离子发生器，其特征在于：所述主支撑架上设有介质流通口（103）；所述主支撑架内设有支撑绝缘体（104）和旋转绝缘体（105）将阴极枪支撑固定于主支撑架内，并形成内部密封空间主通道（107）；所述主支撑架内还设有联通管（111）；阳极组合体上设有环形通道（202）；所述介质流通口、主通道、联通管和环形通道依次相通，形成载体介质流通通道；所述联通管上设有调节装置（110）。

4.根据权利要求1所述的一种等离子发生器，其特征在于：所述等离子发生器还包括密闭罩（5），所述主支撑架上设有底板（108）和面板（109）；所述密闭罩可拆卸的固定于底板和面板上；所述主支撑架上还设有外接法兰（6）。

5.根据权利要求1所述的一种等离子发生器，其特征在于：所述阳极组合体包括引弧电极（210）和稳弧电极（201）所述引弧电极与稳弧电极之间设有旋流环（217）；所述引弧电极内设有电弧通道（211）。

6.根据权利要求5所述的一种等离子发生器，其特征在于：所述旋流环上设有6~18个缝隙（220），所述缝隙的间隙为1~3mm，所述缝隙呈一定角度设置，边线到中心线的距离为0~20mm。

7.根据权利要求5所述的一种等离子发生器，其特征在于：所述电弧通道包括第一渐缩段（212）、第二渐缩段（213）和渐扩段（214），所述第二渐缩段与渐扩段之间为喉部（216）；所述第一渐缩段的渐缩角度为30°~80°，第二渐缩段的渐缩角度为3°~30°，所述喉部的直径为20~40mm，所述渐扩段的渐扩角度为30°~70°。

8.根据权利要求1所述的一种等离子发生器，其特征在于：所述第一渐缩段上设置沟槽（215），所述沟槽数量为4~6个，沟槽尺寸长为5~10mm、宽为4~8mm、深为3~6mm。

9.根据权利要求1所述的一种等离子发生器，其特征在于：所述推进装置包括电机执行器（401）与绝缘连接板（402），所述绝缘连接板与阴极枪末端铰接，所述推进装置采用4~20mA信号控制。

10.根据权利要求1所述的一种等离子发生器，其特征在于：所述阴极枪上设有阴极头（301），所述阴极头椎体外围设有槽道（302），所述槽道数量为4~10个，槽深1~3mm。