CN211429618U - 一种电弧层流等离子体束发生器阴极结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电弧层流等离子体束发生器阴极结构，包括阴极芯和阴极座，阴极座内具有与其同轴的阴极腔，阴极芯为圆柱体，凹设于阴极腔内，阴极芯具有使主工作气体通过的主气通道，阴极芯的一端具有阴极端面，阴极端面上具有与主气通道连通的主气出口，阴极座内具有使辅助工作气体通过的辅气通道，阴极腔的内壁具有与辅气通道连通的辅气出口，辅助工作气体通过辅气通道后由辅气出口排出并在阴极芯的阴极端面上形成绕阴极芯的周向流动的涡旋气流。本实用新型中涡旋的辅助工作气体能够带动阴极端面上的着弧点转动，从而使得本实用新型的阴极具有良好的散热性能和较高的承载功率。
Description
本申请是原申请申请号为2019210659367、申请日为2019年07月09日、发明名称为一种电弧层流等离子体束发生器阴极结构的分案申请。
技术领域
本实用新型属于等离子发生器技术领域，具体涉及一种电弧层流等离子体束发生器阴极结构。
背景技术
层流电弧等离子体束，是可以广泛应用于众多工业领域的基础热源。这种等离子束可以产生稳定、可控的热源，温度可在15000摄氏度至200摄氏度间调节。现有的层流等离子体束发生器的阴极结构由于其着弧点位于阴极的尖端上，因此导致阴极的着弧点相对集中，阴极尖端的温度高易烧蚀，从而使得阴极的寿命短，进而导致层流等离子体束发生器的工作参数波动大，输出功率小。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种电弧层流等离子体束发生器阴极结构，以解决现有的发生器阴极结构的阴极尖端易烧蚀而导致发生器的工作参数不稳定、输出功率小和寿命短的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：提供一种电弧层流等离子体束发生器阴极结构，包括阴极芯和阴极座，所述阴极座内具有与其同轴的阴极腔，所述阴极芯为圆柱体，凹设于所述阴极腔内，所述阴极芯具有使主工作气体通过的主气通道，所述阴极芯的一端具有阴极端面，所述阴极端面上具有与所述主气通道连通的主气出口，所述阴极座内具有使辅助工作气体通过的辅气通道，所述阴极腔的内壁具有与所述辅气通道连通的辅气出口，所述辅助工作气体通过所述辅气通道后由所述辅气出口排出并在所述阴极芯的阴极端面上形成绕所述阴极芯的周向流动的涡旋气流。
进一步的，所述辅气出口靠近所述阴极芯的阴极端面，所述辅气出口的出气方向与所述阴极腔的内侧壁相切。
进一步的，所述辅气出口有多个，多个所述辅气出口沿所述阴极腔的内壁周向均匀分布。
进一步的，所述阴极端面为平面、内凹面或外凸面。
进一步的，所述阴极芯的材质为耐高温电极材料，所述阴极座的材质为耐高温导热材料。
进一步的，所述辅助工作气体为惰性气体，所述辅助工作气体比主工作气体更容易电离。
进一步的，所述阴极座上设置有用于对阴极座进行散热的水冷腔。
由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
本实用新型的阴极芯凹设于阴极座内能够使阴极芯产生的热量快速传到至阴极座上，从而能够使阴极芯的散热性能更好，主工作气体从阴极芯的主气通道的主气出口流出，利于层流弧柱产生，并且产生的层流弧柱稳定，参数调节方便，同时扩大了阴极着弧点范围并有效增强了阴极芯及阴极端面的冷却效果，阴极座上设置有使涡旋的辅助工作气体通过的辅气通道，涡旋的辅助工作气体与由阴极芯轴心轴向流出的主工作气体配合在阴极端面上形成环形旋转弧根，使得阴极芯上的发热点分散在阴极芯的阴极端面上，进一步加强了阴极芯的受热性能，使得阴极芯的承载功率大，寿命更长，还可使可应用的工作气体种类增多，更利于实现轴向中心送粉，同时周向转动的辅助工作气体还能够在阴极端面上形成一层气膜保护层，起到了保护阴极芯的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本实用新型的示意图。
附图标记：1-阴极芯，110-主气通道，120-阴极端面，130-主气出口，2- 阴极座，210-辅气通道，220-辅气出口，230-水冷腔。
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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
本实用新型提供了一种电弧层流等离子体束发生器阴极结构，如图1所示，包括阴极芯1和阴极座2，所述阴极座2内具有阴极座2本体同轴的阴极腔3，所述阴极芯1为圆柱体,所述阴极芯1凹设于所述阴极腔3内，由于阴极芯1凹设于阴极座2内，使得阴极芯1上的热量能够更快速地传导至阴极座2上，降低了阴极芯1的温度。所述阴极芯1具有用于使主工作气体通过的主气通道110，所述阴极芯1的一端具有阴极端面120，所述阴极端面120上具有与所述主气通道110连通的主气出口130，主工作气体进入到主气通道110后由主气出口130排出并形成稳定且参数便于调节的层流弧柱。所述阴极座2内具有使辅助工作气体通过的辅气通道210，所述阴极腔3的内侧壁上设置有与所述辅气通道210 连通的辅气出口220，所述辅助工作气体进入所述辅气通道210后由辅气出口 220排出并在阴极端面120上形成绕阴极芯1的周向流动的涡旋气流，环向流动的辅助工作气体和由阴极芯1轴心轴向流出的主工作气体配合能够在阴极端面 120上形成绕阴极芯1周向转动的旋转弧根，从而使得阴极端面120上的着弧点旋转，旋转的着弧点能够使得阴极芯1的阴极端面120上的受热点分散，使热量不会集中在一个着弧点上，使得阴极芯1的承载功率增大，同时还能够降低阴极芯1的温度，使等离子束射流更稳定，阴极芯1的使用寿命更长。
优选地，所述辅气出口230靠近所述阴极芯1的阴极端面120，所述辅气出口220的出气方向与所述阴极腔3的内侧壁相切，由辅气出口230排出的辅助工作气体能够绕阴极芯1周向转动，阴极腔3的内壁起到了对辅助工作气体导向的作用，使其能够做周向运动。
优选地，所述辅气出口220有多个，多个所述辅气出口220沿所述阴极腔3 的内壁周向均匀分布，多个辅气出口220能够使辅助工作气体更容易绕阴极芯1 的阴极端面120做周向运动。
优选地，所述阴极端面120为平面、内凹面或外凸面。
优选地，所述阴极芯1的材质为耐高温电极材料，具体可采用钨、钨铜合金或石墨等材料，所述阴极座2的材质为耐高温导热材料，具体可采用铜、石墨或钨等材质。
优选地，所述辅助工作气为惰性气体，所述辅助工作气体比主工作气体更容易电离，或者两者的可电离程度相同。
优选地，所述阴极座2上设置有用于对阴极座2进行散热的水冷腔230，通过设置水冷腔230能够使阴极芯1传导至阴极座2的热量更快速地散发。
本实用新型的工作原理：
本实用新型的阴极芯凹设于阴极座内能够使阴极芯产生的热量快速传到至阴极座上，从而能够使阴极芯的散热性能更好，主工作气体从阴极芯的主气通道的主气出口流出，利于层流弧柱产生，并且产生的层流弧柱稳定，参数调节方便，同时扩大了阴极着弧点范围并有效增强了阴极芯及阴极端面的冷却效果，阴极座上设置有使涡旋的辅助工作气体通过的辅气通道，涡旋的辅助工作气体与由阴极芯轴心轴向流出的主工作气体配合在阴极端面上形成环形旋转弧根，使得阴极芯上的发热点分散在阴极芯的阴极端面上，进一步加强了阴极芯的受热性能，使得阴极芯的承载功率大，寿命更长，还可使可应用的工作气体种类增多，更利于实现轴向中心送粉，同时周向转动的辅助工作气体还能够在阴极端面上形成一层气膜保护层，起到了保护阴极芯的作用。
Claims (7)
1.一种电弧层流等离子体束发生器阴极结构，其特征在于：包括阴极芯(1)和阴极座(2)，所述阴极座(2)内具有与其同轴的阴极腔(3)，所述阴极芯(1)为圆柱体，凹设于所述阴极腔(3)内，所述阴极芯(1)具有使主工作气体通过的主气通道(110)，所述阴极芯(1)的一端具有阴极端面(120)，所述阴极端面(120)上具有与所述主气通道(110)连通的主气出口(130)，所述阴极座(2)内具有使辅助工作气体通过的辅气通道(210)，所述阴极腔(3)的内壁具有与所述辅气通道(210)连通的辅气出口(220)，所述辅助工作气体通过所述辅气通道(210)后由所述辅气出口(220)排出并在所述阴极芯(1)的阴极端面(120)上形成绕所述阴极芯(1)的周向流动的涡旋气流。
2.根据权利要求1所述的电弧层流等离子体束发生器阴极结构，其特征在于：所述辅气出口(220)靠近所述阴极芯(1)的阴极端面(120)，所述辅气出口(220)的出气方向与所述阴极腔(3)的内侧壁相切。
3.根据权利要求1所述的电弧层流等离子体束发生器阴极结构，其特征在于：所述辅气出口(220)有多个，多个所述辅气出口(220)沿所述阴极腔(3)的内壁周向均匀分布。
4.根据权利要求1所述的电弧层流等离子体束发生器阴极结构，其特征在于：所述阴极端面(120)为平面、内凹面或外凸面。
5.根据权利要求1所述的电弧层流等离子体束发生器阴极结构，其特征在于：所述阴极芯(1)的材质为耐高温电极材料，所述阴极座(2)的材质为耐高温导热材料。
6.根据权利要求1所述的电弧层流等离子体束发生器阴极结构，其特征在于：所述辅助工作气体为惰性气体，所述辅助工作气体比主工作气体更容易电离。
7.根据权利要求1所述的电弧层流等离子体束发生器阴极结构，其特征在于：所述阴极座(2)上设置有用于对阴极座(2)进行散热的水冷腔(230)。
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Cited By (1)
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| CN110856332A (zh) * | 2019-07-09 | 2020-02-28 | 四川铁匠科技有限公司 | 一种电弧层流等离子体束发生器阴极结构 |
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2019
- 2019-07-09 CN CN201922029027.4U patent/CN211429618U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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