CN208739460U - 电浆炬激发装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电浆炬激发装置,包括一极芯架具有一舱室,该舱室内植入一极棒而形成一围绕于极棒与舱室壁面之间的集气槽,该极芯架的底端固置有一极芯,该极芯具有一芯孔,该芯孔的内端连通该集气槽,该芯孔的外端作为电浆炬的喷火口,其中该极棒具有一电离子投射端,该电离子投射端邻近于该芯孔的内端,该芯孔的内端与外端之间形成为一圆锥形孔壁,该圆锥形孔壁由该内端逐渐扩张至该外端而形成;如此,改善传统电浆炬因芯孔短浅而造成火焰温度及火焰长度受限的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及由电极激发电离子而生成的电浆炬(Plasma Torch),特别是有关于一种电浆炬激发装置。
背景技术
电浆炬(Plasma torch)是一种能够生成一束定向电浆喷流的高温火焰,电浆炬的温度能够高达3000℃~10000℃,因此常见用于材料加工、熔接、废物处理、陶瓷切割、金属切割及半导体废气烧结等用途上。
请参阅图1,揭示出现有电浆炬的生成技术,包括利用一阳极的极棒10a和一阴极的极芯20a之间通以数十伏特电压(V)、数百安培(A)电流的DC、AC或RF电源,并且使于极棒10a和极芯20a之间形成有集气槽21,并在该集气槽21内导入例如是He、Ar、N2或O2等气体集压,进而在极棒10a和极芯20a之间激发生成电离子(e-)碰撞及跳动,且在所述电离子(e-)碰撞及跳动的同时,凭借该集气槽21内集压的气体,将电离子(e-)带出极芯20a而形成对外喷流的电浆炬。
进一步的说,极芯20a一般具有一芯孔22a,极芯20a内的集气槽21经由芯孔22a连通至外界,集气槽21内的气体就是经由芯孔22a对外喷流形成电浆炬;其中,芯孔22a的孔壁提供极棒10a激发的电离子(e-)碰撞及跳动而成为一电场。
但是,现有技术中该芯孔22a多半为短浅的圆形或圆锥形孔壁,其可供电离子(e-)碰撞的面积及跳动的距离均显过小也过短;换言之,在一定的给电条件下,现有技术中极芯20a的芯孔22a所能生成的电场太小,乃至于电浆炬的火焰温度及火焰长度均因此而受到局限,除了影响到极芯20a的使用寿命之外,还影响到例如半导体废气处理程序中利用火焰烧结废气中有害物质的能力。
此外,由于电浆炬的火焰温度极高,因此现有的极芯20a内一般都会开设水道23,并于水道23中导入水循环,以冷却极芯20a的温度,避免受到电浆炬的火焰温度的热传导作用而影响极芯20a的使用寿命。但是,现有极芯20a内可供水循环进行热交换的构造设计并不理想,这也是影响极芯20a的使用寿命的原因之一。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型旨在针对电场中极棒、极芯与集气槽之间的配置环境提出改善的道,进而提供一种电浆炬激发装置。
在一较佳实施中,本实用新型的技术手段是:
一种电浆炬激发装置,其特征是包括:
一极芯架;
一极棒,植入于该极芯架内,该极棒与该极芯架之间形成一集气槽;
一极芯,固置于该极芯架的底端,该极芯具有一芯孔,该芯孔具有一内端及一外端,该内端连通该集气槽,该外端作为电浆炬的喷火口;
其中,该极棒具有一电离子投射端,该电离子投射端邻近于该芯孔的内端;该芯孔的内端与外端之间形成为一圆锥形孔壁,该圆锥形孔壁由该内端逐渐扩张至该外端而形成,且该圆锥形孔壁扩张至该外端的孔径小于该圆锥形孔壁的深度。
在进一步实施中,该芯孔的内端还包含由该圆锥形孔壁延伸形成的一圆形孔壁,该极棒的电离子投射端邻近该圆形孔壁。
在进一步实施中,该极芯的外围罩设有一极芯座,使该极芯与该极芯座之间形成一水腔室。其中该极芯座上配置有与该水腔室相连通的一进水管及一出水管。该极芯的外壁形成鳍片状。
在进一步实施中,该极芯架上配置有一用以导引气体流入该集气槽的一进气管,该进气管内的气体依序经由该集气槽的集压而后经由该芯孔流出。其中所述气体为He、Ar、N2、O2的其中之一。
在进一步实施中,该极芯座配置于一半导体废气处理槽上,该半导体废气处理槽内形成有一反应腔室,该极芯作为电浆炬喷火口的外端植入于该反应腔室内。其中该半导体废气处理槽还配置有至少一废气导入管,该废气导入管的一端植入该反应腔室内。该半导体废气处理槽的顶部罩设有一头盖,该极芯座及该废气导入管间隔配置于该头盖上。
根据上述技术,本实用新型所能产生的技术效果在于:凭借芯孔长深的圆锥形孔壁,其可供电离子(e-)碰撞的面积及跳动的距离相对于传统芯孔大且长,使得极芯的芯孔所能生成的电场较大,因此能有效的提高电浆炬的火焰温度及火焰长度。
以上所述技术手段及其产生效能的具体实施细节,请参照下列实施例及图式加以说明。
附图说明
图1是传统电浆炬激发装置的剖示图;
图2是本实用新型电浆炬激发装置的剖示图;
图3是图2的A-A剖示图;
图4是图2的动作示意图;
图5是本实用新型电浆炬激发装置配置于半导体废气处理槽的剖示图。
附图标记说明:10a、10b-极棒;101-电离子投射端;102-接电端;11-绝缘套;20a、20b-极芯;201-环部;21-集气槽;22a、22b-芯孔;221-内端;222-外端;223-圆锥形孔壁;224-圆形孔壁;23-水道;24-固定孔;25-螺丝;26-导流孔;30-极芯架;31-舱室;32-集气槽;33-承套;34-承座;35-环状导引槽;36-导引孔;37-进气管;40-极芯座;41-水腔室;42-螺孔;43-进水管;44-出水管;50-半导体废气处理槽;51-反应腔室;52-头盖;53-废气导入管;531-出口;532-进气压力侦测口;54-紫外线侦测口;D-孔径;H-深度。
具体实施方式
首先,请合并参阅图2及图3,揭示本实用新型所提供的一种电浆炬激发装置的较佳实施形态,说明该电浆炬激发装置包括一极芯架30、一极棒10b及一极芯20b,其中:
该极芯架30概略制成座管形态,而使极芯架30具有一中空的舱室31。该极棒10b在实施上是由导电金属制成条棒状,而使得极棒10b具有一电离子投射端101及一接电端102,该极棒10b经由一绝缘套11的居中束持而固定于极芯架30上,并且使得该极棒10b的电离子投射端101能植入于舱室31内,进而形成一围绕于极棒10b与舱室31的四周壁面之间的一集气槽32,且该极棒10b的接电端102系突伸至极芯架30外连接电源。
该极芯20b是由导电金属制成,并且固置于极芯架30的底端。该极芯20b具有一芯孔22b,该芯孔22b具有一内端221及一外端222,其中该内端221连通集气槽32,该外端222系作为电浆炬的喷火口。该极棒10b的电离子投射端101在实施上是邻近的坐落于该芯孔22b的内端221。
进一步的说,该芯孔22b包含一圆锥形孔壁223,该圆锥形孔壁223是形成于该内端221与外端222之间,且该圆锥形孔壁223由该内端221逐渐扩张至该外端222而形成;更进一步的说,该圆锥形孔壁223扩张至该外端222的孔径D在实施上是小于该圆锥形孔壁223的深度H(如图2所示)。如此实施,使得该芯孔22b的圆锥形孔壁223上可供电离子(e-)碰撞的面积及跳动的距离相对大于传统的芯孔,且上述孔径D<深度H的拘束,乃有助于进一步加大电浆炬所生成的火焰长度。
更进一步的说,该芯孔22b的内端221还包含由该圆锥形孔壁223延伸形成的一圆形孔壁224,该极棒10b的电离子投射端101邻近该圆形孔壁224。此外,该极芯20b上还形成有一连接芯孔22b的内端221(也就是圆形孔壁224)的导流孔26,该芯孔22b的内端221(也就是圆形孔壁224)是经由导流孔26而连通集气槽32,该导流孔26能导引集气槽32内的气体顺畅的流入芯孔22b内。由上述可知,该圆形孔壁224、导流孔26都隶属于芯孔22b的内端221的一部分,并予叙明。请参阅图3,说明该极芯架30外围罩设有一承套33,而使极芯架30与承套33之间形成一环状导引槽35,该极芯架30的舱室31壁面上还形成有多个连通集气槽32与环状导引槽35的导引孔36,换言之,该环状导引槽35、导引孔36与集气槽32之间形成一气流通道。该环状导引槽35与一进气管37相连通,该进气管37用来导入例如是He、Ar、N2或O2等气体,使上述气体沿环状导引槽35、导引孔36与集气槽32之间所形成的气流通道流向芯孔22b,再通过芯孔22b向外流出。
请再次参阅图2及图3,说明该极芯20b的外围罩设有一极芯座40,该极芯座40在实施上是经由一承座34而固定在极芯架30的底端,进而罩设于极芯20b的外围。进一步的说,该极芯20b与该极芯座40之间形成一水腔室41,该水腔室41中能导入水循环,用以冷却极芯20b的温度。该极芯座40在实施上形成有多个螺孔42,该极芯20b的外壁形成有一环部201,且该环部201上开设有与上述多个螺孔42相对应的固定孔24,凭借螺丝25通过固定孔24螺组于螺孔42而使极芯20b与极芯座40相互固定结合。其中,该极芯座40在实施上配置有与该水腔室41相连通的一进水管43及一出水管44,使水能由进水管43流入水腔室41内,再由出水管44流出,进而形成水循环来冷却极芯20b的温度。更进一步的说,该极芯20b的外壁是形成鳍片状,该鳍片状的外壁能增加极芯20b与水的接触面积,进而提高水在冷却极芯20b时的热交换效果。
请参阅图4,说明将电源的正极与负极分别连接极棒10b的接电端102与极芯20b进行通电,而于极棒10b与极芯20b的圆锥形孔壁223之间激发暨生成电离子(e-)的碰撞及跳动,使芯孔22b内成为生成电离子(e-)的电场,在此同时,并在该集气槽32内导入所述的He、Ar、N2或O2等气体集压,而经由所述气体将电离子(e-)由芯孔22b的外端222推出,进而形成对外喷流的电浆炬火焰。在此状态下,可通过由进水管43流入水腔室41内而后再由出水管44流出的循环水,来降低极芯20b的温度,避免极芯20b受到电浆炬火焰的加热作用而降低耐久的使用寿命;其中特别的是,制成鳍片状的极芯20b外壁提供了较大的热交换面积,有助于和水腔室41内的水进行热交换,能有效避免极芯20b的温度过高。
请参阅图5,说明本实用新型的电浆炬激发装置是配置于一半导体废气处理槽50上,该半导体废气处理槽50内形成有一反应腔室51,所述半导体制程废气系先导入反应腔室51内,接着,以电浆炬所提供的高温进行烧结处理。进一步的说,该半导体废气处理槽50的顶部罩设有一头盖52,该极芯座40是配置于头盖52上而使该极芯20b作为电浆炬喷火口的外端植入反应腔室51内,令该极芯20b的芯孔22b所喷流形成的电浆炬进入反应腔室51内对所述半导体制程废气进行烧结处理,通过高温的烧结反应,可将所述半导体制程废气中例如是有害的NF3、SF6、CF4、C3F8及C2F6等氟化物(PerFluorinatedCompounds,PFC)气体分解成无害的氟离子,进而达到净化废气的目的。
该半导体废气处理槽50在实施上配置有至少一半导体制程废气的废气导入管53,该废气导入管53植入反应腔室51的一端形成有一出口531,该废气导入管53经由其出口531而与反应腔室51相连通,该废气导入管53导引半导体制程废气进入反应腔室51内。进一步的说,该废气导入管53与极芯座40是间隔配置于头盖52上,使该废气导入管53能由半导体废气处理槽50的顶部导引废气进入反应腔室51内。此外,该废气导入管53上设有一进气压力侦测口532,凭借该进气压力侦测口532能以仪器侦测废气导入管53内半导体制程废气流入反应腔室51内时的压力及流量;该头盖52上还设有一紫外线侦测口54,凭借该紫外线侦测口54能以紫外线侦测器侦测电浆炬的运作状况。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的,而非限制性的,本领域普通技术人员理解,在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下,可作出许多修改、变化或等效,但都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电浆炬激发装置,其特征是包括:
一极芯架;
一极棒,植入于该极芯架内,该极棒与该极芯架之间形成一集气槽;
一极芯,固置于该极芯架的底端,该极芯具有一芯孔,该芯孔具有一内端及一外端,该内端连通该集气槽,该外端作为电浆炬的喷火口;
其中,该极棒具有一电离子投射端,该电离子投射端邻近于该芯孔的内端;该芯孔的内端与外端之间形成为一圆锥形孔壁,该圆锥形孔壁由该内端逐渐扩张至该外端而形成,且该圆锥形孔壁扩张至该外端的孔径小于该圆锥形孔壁的深度。
2.如权利要求1所述的电浆炬激发装置,其特征在于:该芯孔的内端还包含由该圆锥形孔壁延伸形成的一圆形孔壁,该极棒的电离子投射端邻近该圆形孔壁。
3.如权利要求1所述的电浆炬激发装置,其特征在于:该极芯的外围罩设有一极芯座,使该极芯与该极芯座之间形成一水腔室。
4.如权利要求3所述的电浆炬激发装置,其特征在于:该极芯座上配置有与该水腔室相连通的一进水管及一出水管。
5.如权利要求3所述的电浆炬激发装置,其特征在于:该极芯的外壁形成鳍片状。
6.如权利要求1所述的电浆炬激发装置,其特征在于:该极芯架上配置有一用以导引气体流入该集气槽的一进气管,该进气管内的气体依序经由该集气槽的集压而后经由该芯孔流出。
7.如权利要求6所述的电浆炬激发装置,其特征在于:所述气体为He、Ar、N2、O2的其中之一。
8.如权利要求1所述的电浆炬激发装置,其特征在于:该极芯座配置于一半导体废气处理槽上,该半导体废气处理槽内形成有一反应腔室,该极芯作为电浆炬喷火口的外端植入于该反应腔室内。
9.如权利要求8所述的电浆炬激发装置,其特征在于:该半导体废气处理槽还配置有至少一废气导入管,该废气导入管的一端植入该反应腔室内。
10.如权利要求9所述的电浆炬激发装置,其特征在于:该半导体废气处理槽的顶部罩设有一头盖,该极芯座及该废气导入管间隔配置于该头盖上。
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