CN214101883U - 一种等离子体火炬 - Google Patents
一种等离子体火炬 Download PDFInfo
- Publication number
- CN214101883U CN214101883U CN202120099069.XU CN202120099069U CN214101883U CN 214101883 U CN214101883 U CN 214101883U CN 202120099069 U CN202120099069 U CN 202120099069U CN 214101883 U CN214101883 U CN 214101883U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- assembly
- arc
- anode
- plasma torch
- cathode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 30
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IADRPEYPEFONML-UHFFFAOYSA-N [Ce].[W] Chemical compound [Ce].[W] IADRPEYPEFONML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- YCKOAAUKSGOOJH-UHFFFAOYSA-N copper silver Chemical compound [Cu].[Ag].[Ag] YCKOAAUKSGOOJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 238000009991 scouring Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229960004688 venlafaxine Drugs 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
本实用新型涉及燃烧技术领域,公开了一种等离子体火炬,包括:电弧产生组件,电弧产生组件包括阴极、起弧阳极和主阳极,阴极与电源的负极连接,起弧阳极和主阳极选择性地与电源的正极连接,起弧阳极位于阴极和主阳极之间,起弧阳极上设有第一通过孔,第一通过孔用于形成电弧通道;载体组件,载体组件用于将载体介质从阴极向主阳极方向输送。通过上述结构,该等离子体火炬能够在非转移弧和转移弧之间切换,不仅热效率高,而且启动灵活。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃烧技术领域,尤其涉及一种等离子体火炬。
背景技术
等离子体是电离载体介质产生的高温气体,通常被称为物质的第四种状态。高温等离子体射流可用于煤粉点火、切割、表面材料处理、废物处理等,尤其是应用于用于处置危险废物的等离子熔融炉系统中。目前,常规的等离子熔融炉或单独采用非转移弧等离子体火炬,或单独采用转移弧等离子体火炬。对于采用非转移弧等离子体火炬,等离子熔融炉的启动灵活,设备运行稳定可靠,但是热效率较低,能量利用效率低。对于采用转移弧等离子体火炬,能量利用率虽高,但是启动不灵活,需要物料熔融后炉底电极才能形成电气回路。另外,炉底电极的可靠性不足,运行过程中电阻的波动较大,影响了转移弧的运行稳定性。
因此,亟需一种运行模式可切换的等离子体火炬,以便在非转移弧和转移弧模式下任意切换。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种等离子体火炬,该等离子体火炬能够在非转移弧和转移弧之间切换,不仅热效率高,而且启动灵活。
为达此目的,本实用新型采用以下技术方案:
一种等离子体火炬,包括:电弧产生组件,所述电弧产生组件包括阴极、起弧阳极和主阳极,所述阴极与电源的负极连接,所述起弧阳极和所述主阳极选择性地与所述电源的正极连接,所述起弧阳极位于所述阴极和所述主阳极之间,所述起弧阳极上设有第一通过孔,所述第一通过孔用于形成电弧通道;载体组件,所述载体组件用于将载体介质从所述阴极向所述主阳极方向输送。
作为一种等离子体火炬的优选方案,该等离子体火炬还包括耐火组件,所述耐火组件包裹于所述电弧产生组件。
作为一种等离子体火炬的优选方案,所述耐火组件包括第一耐火层和第二耐火层,所述第一耐火层包裹于所述电弧产生组件,所述第二耐火层贴合在所述第一耐火层的外侧面上。
作为一种等离子体火炬的优选方案,所述载体组件包括第一出风件,所述第一出风件设置于所述阴极远离所述起弧阳极的一端,所述第一出风件用于将所述载体介质从所述阴极向所述主阳极方向输送。
作为一种等离子体火炬的优选方案,所述载体组件还包括第二出风件,所述第二出风件位于所述阴极和所述主阳极之间,所述第二出风件用于将所述载体介质从所述起弧阳极向所述主阳极方向输送。
作为一种等离子体火炬的优选方案,该等离子体火炬还包括冷却组件,所述冷却组件包括冷却剂组件,所述冷却剂组件间隔设置于所述电弧产生组件的外侧且位于所述电弧产生组件和所述耐火组件之间,所述冷却剂组件和所述电弧产生组件之间形成用于输送冷却剂的冷却剂通道。
作为一种等离子体火炬的优选方案,所述冷却剂组件包括第一输送件和第二输送件,所述第一输送件和所述第二输送件分别相对设置于所述电弧产生组件的两侧,所述第一输送件和所述电弧产生组件之间形成冷却液流入通道,所述第二输送件和所述电弧产生组件之间形成冷却液回流通道。
作为一种等离子体火炬的优选方案,所述冷却组件还包括冷风组件,所述冷风组件间隔设置于所述冷却剂组件的外侧,所述冷风组件和所述冷却剂组件之间形成用于输送冷风的冷风通道。
作为一种等离子体火炬的优选方案,所述冷却组件贴合于所述耐火组件的内侧面上。
作为一种等离子体火炬的优选方案,所述阴极上设有第二通过孔,所述第二通过孔和所述第一通过孔连通,所述第二通过孔和所述第一通过孔形成所述电弧通道。
本实用新型的有益效果:
本实用新型提供了一种等离子体火炬,该等离子体火炬包括电弧产生组件和载体组件,电弧产生组件包括阴极、起弧阳极和主阳极,阴极与电源的负极连接,起弧阳极和主阳极选择性地与电源的正极连接,起弧阳极位于阴极和阳极之间且起弧阳极上设有第一通过孔,载体组件用于将载体介质从阴极向主阳极方向输送。当起弧阳极与电源的正极连接时,阴极和起弧阳极之间产生电弧,该等离子体火炬运行非转移弧模式;当主阳极与电源的正极连接时,阴极和主阳极之间产生电弧,该等离子体火炬运行转移弧模式。通过上述结构,该等离子体火炬能够在非转移弧和转移弧之间切换,不仅热效率高,而且启动灵活。
附图说明
图1是本实用新型具体实施例所述的等离子体火炬的剖视图;
图2是本实用新型具体实施例所述的等离子体火炬的一种电极组合方式的剖视图;
图3是本实用新型具体实施例所述的等离子体火炬的另一种电极组合方式的剖视图;
图4是本实用新型具体实施例所述的等离子体火炬的再一种电极组合方式的剖视图。
图中:
100、阴极;200、起弧阳极;300、主阳极;401、第二出风件;402、第一出风件;500、第一输送件;501、冷却液流入通道;502、冷却液回流通道;503、第二输送件;600、冷风组件;601、冷风通道;700、第一耐火层;800、第二耐火层;901、绝缘栅双极型晶体管;1000、炉膛。
具体实施方式
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
在本实用新型的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本实用新型所提供的等离子体火炬的技术方案。
本实施例提供一种等离子体火炬,该等离子火炬可以用于等离子熔融炉中,如图1所示,该等离子体火炬包括电弧产生组件和载体组件,载体组件用于向电弧产生组件中输送载体介质(通常为压缩空气或氮气),电弧产生组件中既可以产生转移弧,又可以产生非转移弧。
当启动等离子体火炬时,首先电弧产生组件中产生非转移弧并电离载体介质气体,电弧包裹在该等离子体火炬内部,而在等离子体火炬喷口形成高温等离子体射流;当待处置物料熔融导电后,该等离子体火炬运行模式可自动从非转移弧模式切换到转移弧模式;而当待处置物料阻值不稳定时,该等离子体火炬运行模式也可自动从转移弧模式切换到非转移弧模式。该等离子体火炬能够在非转移弧和转移弧之间切换,不仅热效率高,而且启动灵活。
在本实施例中,如图1所示,电弧产生组件包括阴极100、起弧阳极200和主阳极300,阴极100与电源的负极连接,起弧阳极200和主阳极300选择性地与电源的正极连接,起弧阳极200位于阴极100和主阳极300之间,起弧阳极200上设有第一通过孔,第一通过孔用于形成电弧通道,起弧阳极200与电源的正极连接时,阴极100和起弧阳极200之间形成通过电弧通道的非转移弧;主阳极300与电源的正极连接时,阴极100和主阳极300之间形成通过电弧通道的转移弧。优选地,阴极100上设有第二通过孔,第二通过孔和第一通过孔连通,第二通过孔和第一通过孔形成电弧通道,电弧通道用以通过电弧。优选地,起弧阳极200通过绝缘栅双极型晶体管901与电源的正极连接,便于对起弧阳极200进行通断。
需要说明的是,此处的电源为恒流电源,恒流电源可以为设定电流可调节的恒流电源;还可以采用相控电源或者开关电源用以将输入交流电源转换成恒定的直流电源。
在本实施例中,如图2-图4所示,阴极100可以采用柱式阴极,也可采用管式阴极,只要阴极100能够与起弧阳极200和主阳极300产生电弧即可。优选地,如图3和图4所示,起弧阳极200为非喷嘴结构,而是具有一定的轴向长度,既可以采用近似拉法尔管结构,也可以采用直管结构,前者可以防止电弧分流,后者产生的电弧刚性较强,本领域技术人员可以根据实际情况进行选择,只要电极的组合方式能够保证电弧在非转移弧模式和转移弧模式两种运行模式下运行稳定即可。
需要说明的是,如图2所示,对于柱式阴极,电弧在阴极100表面强烈收缩,弧根处电流密度很高,因此阴极100采用在铜基座中心镶嵌熔点高、抗氧化性强且电子逸出功低的金属芯棒。具体地,本实施例中的阴极100采用锆棒、铪棒、铜银合金棒和铈钨棒中的一种。在本实施例中,起弧阳极200采用近似拉法尔管的紫铜管,能够有效防止电弧分流。
需要说明的是,如图3和图4所示,对于管式阴极,阴极100表面温度较低,在强电场作用下也能发射大量电子形成电弧,但电弧在阴极100表面形成来回移动的、多斑点的烧蚀区域,因此管式阴极采用水冷紫铜管。进一步地,在阴极100前后两端引入有一定切向旋转强度的载体介质气体,并通过控制两路气体的流量配比或通过增加横向磁场的方式,有利于延长阴极100的使用寿命。
优选地,载体组件用于将载体介质从阴极100通过电弧通道向主阳极300方向输送,使得电弧处于载体介质中,以使电弧电离载体介质气体,在该等离子火炬喷口形成高温等离子体射流。具体地,载体组件包括第一出风件402,第一出风件402设置于阴极100远离起弧阳极200的一端,第一出风件402用于将载体介质从阴极100向主阳极300方向输送,使得非转移弧能够始终置于载体介质中电离载体介质。进一步地,载体组件还包括第二出风件401,第二出风件401位于阴极100和主阳极300之间,第二出风件401用于将载体介质从起弧阳极200穿过电弧通道向主阳极300方向输送,进一步保证了转移弧和非转移弧能够始终置于载体介质中电离载体介质。
在本实施例中,该等离子体火炬还包括冷却组件,冷却组件包括冷却剂组件,冷却剂组件间隔设置于电弧产生组件的外侧,冷却剂组件和电弧产生组件之间形成用于输送冷却剂(通常为去离子水)的冷却剂通道。具体地,冷却剂组件包括第一输送件500和第二输送件503,第一输送件500和第二输送件503分别相对设置于电弧产生组件的两侧,第一输送件500和电弧产生组件之间形成冷却液流入通道501,第二输送件503和电弧产生组件之间形成冷却液回流通道502,使得阴极100和起弧阳极200的外侧能够循环通入冷却剂,对电弧产生组件进行冷却,防止高温烧灼。
优选地,冷却组件还包括冷风组件600,冷风组件600间隔设置于冷却剂组件的外侧,冷风组件600和冷却剂组件之间形成用于输送冷风的冷风通道601,利用不循环的冷却风(通常为压缩空气)带走冷却剂组件的热量,直接送入炉膛1000。
在本实施例中,该等离子体火炬还包括耐火组件,耐火组件包裹于冷却组件。优选地,耐火组件包括第一耐火层700和第二耐火层800,第一耐火层700贴合包裹于冷风组件600,使得冷风组件600能够带走耐火组件的热量,防止高温烧灼。
优选地,第一耐火层700由轻质耐火浇注料制成,第二耐火层800由重制耐火浇注料制成,使得耐火组件可耐至少1700℃高温辐射热和高温气体的冲刷。
下面对该等离子体火炬的工作过程进行进一步说明:
当该等离子体火炬启动时在非转移弧模式下启动,电弧包裹在阴极100和起弧阳极200内,起弧阳极200的出口为高温等离子射流。当主阳极300导电后,缘栅双极型晶体管断开,电弧直接落在主阳极300上,该等离子体火炬运行模式切换为转移弧模式。当主阳极300不导电时,缘栅双极型晶体管闭合,电弧返回至起弧阳极200,该等离子体火炬运行模式切换为非转移弧模式。
显然,本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例,而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种等离子体火炬,其特征在于,包括:
电弧产生组件,所述电弧产生组件包括阴极(100)、起弧阳极(200)和主阳极(300),所述阴极(100)与电源的负极连接,所述起弧阳极(200)和所述主阳极(300)选择性地与所述电源的正极连接,所述起弧阳极(200)位于所述阴极(100)和所述主阳极(300)之间,所述起弧阳极(200)上设有第一通过孔,所述第一通过孔用于形成电弧通道;
载体组件,所述载体组件用于将载体介质从所述阴极(100)向所述主阳极(300)方向输送。
2.根据权利要求1所述的等离子体火炬,其特征在于,还包括耐火组件,所述耐火组件包裹于所述电弧产生组件。
3.根据权利要求2所述的等离子体火炬,其特征在于,所述耐火组件包括第一耐火层(700)和第二耐火层(800),所述第一耐火层(700)包裹于所述电弧产生组件,所述第二耐火层(800)贴合在所述第一耐火层(700)的外侧面上。
4.根据权利要求1所述的等离子体火炬,其特征在于,所述载体组件包括第一出风件(402),所述第一出风件(402)设置于所述阴极(100)远离所述起弧阳极(200)的一端,所述第一出风件(402)用于将所述载体介质从所述阴极(100)向所述主阳极(300)方向输送。
5.根据权利要求4所述的等离子体火炬,其特征在于,所述载体组件还包括第二出风件(401),所述第二出风件(401)位于所述阴极(100)和所述主阳极(300)之间,所述第二出风件(401)用于将所述载体介质从所述起弧阳极(200)向所述主阳极(300)方向输送。
6.根据权利要求2所述的等离子体火炬,其特征在于,还包括冷却组件,所述冷却组件包括冷却剂组件,所述冷却剂组件间隔设置于所述电弧产生组件的外侧且位于所述电弧产生组件和所述耐火组件之间,所述冷却剂组件和所述电弧产生组件之间形成用于输送冷却剂的冷却剂通道。
7.根据权利要求6所述的等离子体火炬,其特征在于,所述冷却剂组件包括第一输送件(500)和第二输送件(503),所述第一输送件(500)和所述第二输送件(503)分别相对设置于所述电弧产生组件的两侧,所述第一输送件(500)和所述电弧产生组件之间形成冷却液流入通道(501),所述第二输送件(503)和所述电弧产生组件之间形成冷却液回流通道(502)。
8.根据权利要求6所述的等离子体火炬,其特征在于,所述冷却组件还包括冷风组件(600),所述冷风组件(600)间隔设置于所述冷却剂组件的外侧,所述冷风组件(600)和所述冷却剂组件之间形成用于输送冷风的冷风通道(601)。
9.根据权利要求6所述的等离子体火炬,其特征在于,所述冷却组件贴合于所述耐火组件的内侧面上。
10.根据权利要求1所述的等离子体火炬,其特征在于,所述阴极(100)上设有第二通过孔,所述第二通过孔和所述第一通过孔连通,所述第二通过孔和所述第一通过孔形成所述电弧通道。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202120099069.XU CN214101883U (zh) | 2021-01-14 | 2021-01-14 | 一种等离子体火炬 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202120099069.XU CN214101883U (zh) | 2021-01-14 | 2021-01-14 | 一种等离子体火炬 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN214101883U true CN214101883U (zh) | 2021-08-31 |
Family
ID=77438755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202120099069.XU Active CN214101883U (zh) | 2021-01-14 | 2021-01-14 | 一种等离子体火炬 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN214101883U (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115815748A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-03-21 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种常压固定弧长电弧加热器和转移弧起弧方法 |
-
2021
- 2021-01-14 CN CN202120099069.XU patent/CN214101883U/zh active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115815748A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-03-21 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种常压固定弧长电弧加热器和转移弧起弧方法 |
CN115815748B (zh) * | 2022-12-22 | 2024-06-14 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种常压固定弧长电弧加热器和转移弧起弧方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100276674B1 (ko) | 플라즈마 토치 | |
EP0339563B1 (en) | Transfer-type plasma torch | |
JP7271489B2 (ja) | 高エネルギー効率、高出力のプラズマトーチ | |
EP0641269A4 (en) | Improved electrode for high current density plasma arc torch. | |
JP3733461B2 (ja) | 複合トーチ型プラズマ発生方法及び装置 | |
CA1230387A (en) | Electric arc plasma torch | |
CN110856329A (zh) | 一种耐烧蚀的高热效率等离子体炬及其使用方法 | |
CN214101883U (zh) | 一种等离子体火炬 | |
CN108633159A (zh) | 等离子体发生器 | |
Heberlein | Generation of thermal and pseudo-thermal plasmas | |
US9192041B2 (en) | Plasma torch nozzle | |
CN112996211A (zh) | 一种应用于危废处理的直流电弧等离子体炬 | |
JPS63154272A (ja) | プラズマト−チ | |
CN217989275U (zh) | 一种热等离子体反应器保护装置 | |
KR101383039B1 (ko) | 비이송식 공동형 플라즈마 토치 | |
KR20190094273A (ko) | 플라즈마 토치 | |
CN211702514U (zh) | 一种耐烧蚀的高热效率等离子体炬 | |
JPS63154273A (ja) | プラズマト−チ | |
KR100456788B1 (ko) | 장수명 플라즈마 토치 | |
CN209767899U (zh) | 阴极和等离子体发生器 | |
JP5091801B2 (ja) | 複合トーチ型プラズマ発生装置 | |
CN112996210A (zh) | 一种多电弧通道等离子体炬 | |
CN216017230U (zh) | 热等离子体喷枪 | |
KR101383038B1 (ko) | 비이송식 공동형 플라즈마 토치 | |
KR200270697Y1 (ko) | 장수명 플라즈마 토치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |