CN213305836U - 一种等离子炬 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种等离子炬，该等离子炬包括：阳极，其设有气体通道；阴极，其部分设置在所述气体通道内，并且，所述阴极和所述阳极之间具有放电气室，所述放电气室用以容纳放电介质；熔断导体，其位置可调地连接在所述阳极上，用以调节所述熔断导体靠近所述阴极的接触端的位置，以使所述接触端在所述放电气室内接触所述阴极，使得所述阳极和所述阴极通电时所述熔断导体设置在所述放电气室内的短路部熔断且所述阳极和所述阴极之间产生电场，所述阳极和所述阴极之间产生的电场击穿放电介质产生等离子电弧。本实用新型仅需通过调节熔断导体的位置即可实现阳极和阴极之间的间接接触，无需调整阴极的位置，简化了阴极的结构。

Description

一种等离子炬

技术领域

本实用新型涉及等离子炬技术领域，具体而言，涉及一种等离子炬。

背景技术

等离子炬能通过电弧放电电离气体，将气体转变为高温和可导电的离子化状态。等离子体具有导电性，能使电弧能量迅速转移并变成热能，从而产生高温射流。等离子体发生器产生的高温射流可以为气化、裂解、反应、熔融和冶炼等各种功能的工业炉提供热源。

等离子电弧的产生需要通过引弧装置才能使等离子发生器产生稳定的电弧。目前，等离子炬电弧引弧分为高压脉冲引弧和接触启弧。其中，高压引弧是用一高压脉冲电源（如需达到15KV及以上）；接触启弧是将发生器的阴极和阳极的在启弧前接触，阴极为可移动式，通过先接触后断开的方式，将放电介质电离放电，从而产生电弧。

然而，阴极为可移动式结构造成阴极结构复杂。

发明内容

鉴于此，本实用新型提出了一种等离子炬，旨在解决现有阴极为可移动式结构造成阴极结构复杂的问题。

本实用新型提出了一种等离子炬，该等离子炬包括：阳极，其设有气体通道；阴极，其部分设置在所述气体通道内，并且，所述阴极和所述阳极之间具有放电气室，所述放电气室用以容纳放电介质；熔断导体，其位置可调地连接在所述阳极上，用以调节所述熔断导体靠近所述阴极的接触端的位置，以使所述接触端在所述放电气室内接触所述阴极，使得所述阳极和所述阴极通电时所述熔断导体设置在所述放电气室内的短路部熔断且所述阳极和所述阴极之间产生电场，所述阳极和所述阴极之间产生的电场击穿放电介质产生等离子电弧。

进一步地，上述等离子炬，所述熔断导体穿设于所述阳极，并且，所述熔断导体与所述阳极之间螺纹连接。

进一步地，上述等离子炬，所述熔断导体连接有驱动机构，用以驱动所述熔断导体转动，以使所述接触端相对于所述阴极移动。

进一步地，上述等离子炬，所述驱动机构为驱动电机，其与所述熔断导体之间通过绝缘杆相连接。

进一步地，上述等离子炬，所述阳极上设置有贯穿所述阳极的金属保护套，所述熔断导体穿设于所述金属保护套并与所述金属保护套相螺接。

进一步地，上述等离子炬，所述阳极靠近所述气体通道出口的部分设有冷却腔体，所述冷却腔体用以容纳冷却介质，以对所述阳极进行冷却。

进一步地，上述等离子炬，所述阳极上设置的金属保护套插设在所述冷却腔体中，以使所述冷却腔体中的冷却介质对所述金属保护套内的熔断导体进行冷却。

进一步地，上述等离子炬，所述冷却腔体在靠近所述气体通道的出口处设有进水口，并且，所述冷却腔体在靠近所述气体通道的入口处设有出水口。

进一步地，上述等离子炬，所述阳极和所述阴极上均设有接线板，用以连接通电设备，以施加设定有启动电流的直流电压至所述阳极和所述阴极上；施加至所述阳极和所述阴极上的启动电流大于所述熔断导体的载流量。

进一步地，上述等离子炬，所述阳极于所述气体通道的入口处沿所述阳极的周向设有若干个进气孔，其与所述放电气室相连通，用以向所述放电气室内输入放电介质。

本实用新型提供的等离子炬，仅需通过调节熔断导体的位置即可实现阳极和阴极之间的间接接触，可实现重复性的接触启弧的要求即可实现多次放电，还无需调整阴极的位置，可大大简化阴极的结构；同时，亦可避免阳极和阴极直接接触启弧造成的在接触启弧过程中对阳极和阴极的烧蚀损伤，还可以避免阳极和阴极直接接触启弧时，阳极和阴极之间的烧焊，进而避免烧焊导致的启弧失败，提高了等离子炬的启弧成功率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的等离子炬的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参见图1，其为本实用新型实施例提供的等离子炬的结构示意图。如图所示，该等离子炬包括：阳极1、阴极2和熔断导体3；其中，

阳极1上设有气体通道11，阴极2部分设置在气体通道11内，并且，阴极2和阳极1之间设有间隙形成放电气室4，放电气室4用以容纳放电介质。熔断导体3位置可调地连接在阳极1上，用以调节熔断导体3靠近阴极2的接触端（如图1所示的右下端）的位置，以使接触端在放电气室4内接触阴极2，以导通阴极2和阳极1，使得熔断导体3设置在放电气室4内的短路部31熔断，在熔断的瞬间，阳极1和阴极2之间建立电场，电场击穿放电气室4内的放电介质以产生稳定的等离子电弧，即产生稳定的等离子弧。

具体地，气体通道11可以沿阳极1的轴向（如图1所示的竖直方向）设置，阴极2穿设于阳极1的顶部（相对于图1所示的位置而言），使得阴极2的下部设置在气体通道11内；并且，阴极2可以沿气体通道11的轴向设置；进一步地，阴极2和气体通道11同轴设置，以使阴极2的四周均与阳极1之间设有间隙，即放电气室4沿阴极2的周向分布。为便于对阳极1和阴极2施加电压，优选地，阳极1和阴极2上均设有接线板，用以连接通电设备，以施加设定有启动电流的直流电压至阳极1和阴极2上，即阳极1上设有阳极接线板15，阴极2上设有阴极接线板21，以便通过通入直流电压施加启动电流至阳极1和阴极2上。

具体地，熔断导体3可穿设于阳极1且沿熔断导体3的设置方向位置可调地连接在阳极1上；为减小定长熔断导体3凸设在阳极1外部分的长度即熔断导体3靠近绝缘杆7处凸设在阳极1外壁外侧部分的长度，优选地，熔断导体3倾斜设置在阳极1上，进而减小熔断导体3置于阳极1外的端部（如图1所示的左上端）与阳极1的轴线之间的间距，从而减小该等离子炬的占用空间；进一步优选地，熔断导体3自靠近阴极2的端部至远离阴极2的端部向上倾斜设置，以使熔断导体3与阴极2的外壁面之间呈锐角设置，进而使得沿熔断导体3所在方向上，阴极2和阳极1之间的间隙较大，避免误操作导致熔断导体3与阴极2接触。为确保熔断导体3的熔断性，优选地，熔断导体3可以为铅锑合金件，其电阻大、熔点低，以便在短接阴极2和阳极时可快速熔断。其中，施加至阴极2和阳极1的启动电流大于熔断导体3的载流量，即施加至阴极2和阳极1的启动电流大于熔断导体3的额定电流，以保证在阴极2和阳极1施加设定该启动电流的直流电压时，熔断导体3能够快速的熔断，施加至阴极2和阳极1上的启动电流是指能够等离子炬能够产生等离子弧所对应的电流。

继续参见图1，气体通道11的入口处沿阳极1的周向可设有若干个呈散射状分布的进气孔12，其与放电气室4相连通，用以向放电气室4内输入放电介质，以使放电介质在阴极2和阳极1之间导通短路时被击穿产生电弧，产生的电弧可自气体通道11的出口处（如图1所示的下端）输出。其中，气体通道11在气体通道11的入口和气体通道11的出口之间收缩段，以形成压缩角，收缩段的通径逐渐收缩，也即收缩段与该气体通道11的延伸方向相垂直的横截面的面积在持续减小；在三维空间内，收缩段约束得到的空间整体上呈现为一圆锥台结构，以使电弧沿锥台面更好地导流至气体通道11出口处，使得气体通道1输出的电弧更稳定。在本实施例中，熔断导体3和阴极2接触位置位于收缩段处，以便产生更稳定的等离子体射流。

继续参见图1，阳极1上靠近气体通道11出口的部分设有冷却腔体13，冷却腔体13用以容纳流动的冷却介质，以对阳极1进行冷却。具体地，阳极1在靠近气体通道11出口的下部内设有冷却腔体13，冷却腔体13可设有进水口131和出水口132，用以通过进水口131输入冷却液，流经冷却腔体13对阳极1和电弧等进行冷却后，自出水口132流出，以便通过冷却腔体13内流动的冷却介质对阳极1进行冷却，使得阳极1保持适合等离子弧放电的工作温度，同时可避免阳极1温度过高导致阳极1的破损，即通过冷却阳极1以延长阳极1的寿命。优选地，进水口131设置在冷却腔体13靠近气体通道11的出口处（如图1所示的下部），出水口132设置在冷却腔体13在靠近气体通道11的入口（如图1所示的上部），以使气体通道11的入口冷却介质的温度较低且电弧产生位置即压缩角处冷却介质温度较高，进而确保电弧的稳定性。

继续参见图1，阳极1上在靠近进气孔12的一侧（如图1所示的上侧）设有绝缘板14，用以密封气体通道11靠近进气孔12的端部，以使进气孔12输入的放电介质沿气体通道11向下流动。

继续参见图1，熔断导体3穿设于阳极1，并且，熔断导体3与阳极1之间螺纹连接，以使熔断导体3沿其设置方向移动，以实现接触端位置的调节。具体地，熔断导体3可以为螺杆结构，螺杆结构穿设于阳极1且螺纹连接在阳极1上，以便通过旋钮熔断导体3进而使得熔断导体3的接触端相对于阴极2移动，从而可使得接触端与阴极2接触。

继续参见图1，阳极1上可设有贯穿阳极1的金属保护套6，熔断导体3穿设于金属保护套6并与金属保护套6相螺接。具体地，金属保护套6的内壁可设有内螺纹，熔断导体3的外壁设有与内螺纹相适配的外螺纹，以使熔断导体3与金属保护套4螺纹连接，进而通过熔断导体3的旋转实现熔断导体3沿金属保护套4轴向的位置调节，从而调节接触端的位置使得接触端接触阴极2。为便于熔断导体3的冷却，优选地，金属保护套6插设在冷却腔体13中，以使冷却腔体13中的冷却介质对金属保护套6内的熔断导体3进行冷却，以减小熔断导体3的熔断长度，提高未设置在放电气室4内的熔断导体3的寿命，即提高设置在金属保护套6内的熔断导体3的寿命，使得未熔断的熔断导体3可再次利用，即再次调节熔断导体3靠近阴极2的端部的位置，以使熔断导体3位于放电气室4内的端部接触阴极2，阴极2和阳极1之间可再次短接，再次熔断放电击穿放电介质，产生电弧，实现多次放电。

在本实施例中，为便于驱动熔断导体3转动，优选地，熔断导体2连接有驱动机构5，用以驱动熔断导体3转动，以使接触端相对于阴极2移动；进一步优选地，驱动机构5可以为驱动电机，其与熔断导体3之间通过绝缘杆7相连接，以实现熔断导体3和驱动机构5之间的绝缘性。

该等离子炬的工作过程：首先，可通过驱动机构5驱动熔断导体3转动，以使熔断导体3朝向靠近阴极2的方向移动（如图1所示向右下方移动），直至熔断导体3的接触端在放电气室4内与阴极2接触，以达到接触启弧的启动条件；然后，当放电介质具备放电条件时，在阴极2和阳极1之间施加某一设定启动电流的直流电压，熔断导体3的短路部31通过设定的启动电流，短路部31快速熔断，击穿放电气室4内阴极2和阳极1之间的放电介质，并在放电气室4内阴极2和阳极1之间产生稳定的电弧；后续，可重复驱动熔断导体3转动，以使熔断导体3重复朝向靠近阴极2的方向移动，以便进行多次放电。

综上，本实施例提供的等离子炬，阳极1和阴极2之间设有间隙，通过阳极1上设置的熔断导体3在阳极1上调节位置，进而调节熔断导体3靠近阴极2的接触端的位置，使得接触端在放电气室4内接触阴极2，即利用熔断导体3将阳极1和阴极2短接，达到接触启弧的启动条件，从而使得熔断导体凸设在放电气室内的短路部在阳极1和阴极2通电后熔断，在熔断的瞬间，阳极1和阴极2之间建立电场击穿放电气室4内的放电介质以产生稳定的电弧。该等离子炬中，仅需通过调节熔断导体3的位置即可实现阳极1和阴极2之间的间接接触，可实现重复性的接触启弧的要求即可实现多次放电，还无需调整阴极的位置，可大大简化阴极的结构；同时，亦可避免阳极1和阴极2直接接触启弧造成的在接触启弧过程中对阳极1和阴极2的烧蚀损伤，还可以避免阳极1和阴极2直接接触启弧时，阳极1和阴极2之间的烧焊，进而避免烧焊导致的启弧失败，提高了等离子炬的启弧成功率。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种等离子炬，其特征在于，包括：

阳极（1），其设有气体通道（11）；

阴极（2），其部分设置在所述气体通道（11）内，并且，所述阴极（2）和所述阳极（1）之间具有放电气室（4），所述放电气室（4）用以容纳放电介质；

熔断导体（3），其位置可调地连接在所述阳极（1）上，用以调节所述熔断导体（3）靠近所述阴极（2）的接触端的位置，以使所述接触端在所述放电气室（4）内接触所述阴极（2），使得所述阳极（1）和所述阴极（2）通电时所述熔断导体（3）设置在所述放电气室（4）内的短路部熔断且所述阳极（1）和所述阴极（2）之间产生电场，所述阳极（1）和所述阴极（2）之间产生的电场击穿放电介质产生等离子电弧。

2.根据权利要求1所述的等离子炬，其特征在于，

所述熔断导体（3）穿设于所述阳极（1），并且，所述熔断导体（3）与所述阳极（1）之间螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的等离子炬，其特征在于，

所述熔断导体（3）连接有驱动机构（5），用以驱动所述熔断导体（3）转动，以使所述接触端相对于所述阴极（2）移动。

4.根据权利要求3所述的等离子炬，其特征在于，

所述驱动机构（5）为驱动电机，其与所述熔断导体（3）之间通过绝缘杆（7）相连接。

5.根据权利要求2所述的等离子炬，其特征在于，

所述阳极（1）上设置有贯穿所述阳极（1）的金属保护套（6），所述熔断导体（3）穿设于所述金属保护套（6）并与所述金属保护套（6）相螺接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的等离子炬，其特征在于，

所述阳极（1）靠近所述气体通道（11）出口的部分设有冷却腔体（13），所述冷却腔体（13）用以容纳冷却介质，以对所述阳极（1）进行冷却。

7.根据权利要求6所述的等离子炬，其特征在于，

所述阳极（1）上设置的金属保护套（6）插设在所述冷却腔体（13）中，以使所述冷却腔体（13）中的冷却介质对所述金属保护套（6）内的熔断导体（3）进行冷却。

8.根据权利要求6所述的等离子炬，其特征在于，

所述冷却腔体（13）在靠近所述气体通道（11）的出口处设有进水口（131），并且，所述冷却腔体（13）在靠近所述气体通道（11）的入口处设有出水口（132）。

9.根据权利要求1至5任一项所述的等离子炬，其特征在于，

所述阳极（1）和所述阴极（2）上均设有接线板，用以连接通电设备，以施加设定有启动电流的直流电压至所述阳极（1）和所述阴极（2）上；

施加至所述阳极（1）和所述阴极（2）上的启动电流大于所述熔断导体（3）的载流量。

10.根据权利要求1至5任一项所述的等离子炬，其特征在于，

所述阳极（1）于所述气体通道（11）的入口处沿所述阳极（1）的周向设有若干个进气孔（12），其与所述放电气室（4）相连通，用以向所述放电气室（4）内输入放电介质。

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