CN214675822U - 一种微波等离子体点火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种微波等离子体点火装置，包括：金属尖端、陶瓷帽、阴极底盘、阳极盘、高压电源、微波源，金属尖端共形安装于陶瓷帽中且金属尖端外露预设长度，金属尖端的底部与阴极底盘连接，阴极底盘与阳极盘之间相对设置且电气绝缘，阴极底盘和阳极盘分别连接高压电源的阴极和阳极，金属尖端设置于微波源的微波辐射范围内。也就是说，本实用新型将金属尖端共形安装于陶瓷帽中时通过将其尖端外露、底部与阴极底盘连接的方式形成微波等离子点火阵列，使得在微波源和高压电源的作用下能够通过在低压条件下实现快速产生等离子体并点火且在等离子体吸收微波时金属尖端瞬时降温不放电的方式进行循环往复点火的目的，结构简单，使用寿命长。

Description

一种微波等离子体点火装置

技术领域

本实用新型属于等离子体点火技术领域，涉及但不限于一种微波等离子体点火装置。

背景技术

众所周知，微波放电等离子体可理解为达到一定功率的微波将气体击穿后，产生大量非热平衡等离子体，其中包含的大量高能电子与各类活性基团通过碰撞作用产生额外的活化原子团和自由基，由此引起一系列链式反应，从而促进了快速点火，并增强燃烧。因此，如何利用微波等离子体进行高效点火越来越成为热门研究方向。

现有微波等离子体点火电极中，金属尖端在微波作用下容易发热熔化，从而导致微波等离子体点火电极的使用寿命极短且使用效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术在使用微波等离子体进行点火的过程中存在的不足，提供一种微波等离子体点火装置，以解决现有微波等离子体点火电极中的金属尖端在微波作用下容易发热熔化而导致的微波等离子体点火电极的使用寿命极短且使用效率不高的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种微波等离子体点火装置，所述装置包括：金属尖端、陶瓷帽、阴极底盘、阳极盘、高压电源、微波源；

其中，所述金属尖端共形安装于所述陶瓷帽中且所述金属尖端外露预设长度，所述金属尖端的底部与所述阴极底盘连接，所述阴极底盘与所述阳极盘之间相对设置且电气绝缘，所述高压电源的负极连接所述阴极底盘，所述高压电源的正极连接所述阳极盘，所述金属尖端设置于所述微波源的微波辐射范围内。

可选的，所述金属尖端的外部与所述陶瓷帽的内部共形，且所述陶瓷帽的底部与所述金属尖端的腰部上表面紧密贴合。

可选的，所述金属尖端的头部为锥形或柱形，所述金属尖端的腰部为大盘状，且所述腰部的直径大于所述头部的直径。

可选的，所述金属尖端的底部为带丝螺柱状，所述金属尖端的底部通过螺母与所述阴极底盘连接。

可选的，所述金属尖端的数量为多个，且所述阴极底盘上分布有多个螺孔，每个所述螺孔用于通过所述螺母固定所述金属尖端的底部。

可选的，所述阳极盘为耐高温金属材质，且所述阳极盘的表面分布有多个金属孔。

可选的，所述螺孔与所述金属孔不对应，且所述金属孔的数量大于所述螺孔的数量。

可选的，所述阴极底盘通过第一陶瓷绝缘子连接所述高压电源的负极，所述阳极盘通过第二陶瓷绝缘子连接所述高压电源的正极。

可选的，所述金属尖端和所述阴极底盘分别为耐高温金属材质，所述陶瓷帽为管状且由吸收微波材料制成。

可选的，所述阳极盘的中间部位设置有耐高温且耐高压的陶瓷片，所述阳极盘通过所述陶瓷片与所述阴极底盘电气绝缘。

本实用新型的有益效果是：一种微波等离子体点火装置，包括：金属尖端、陶瓷帽、阴极底盘、阳极盘、高压电源、微波源；其中，所述金属尖端共形安装于所述陶瓷帽中且所述金属尖端外露预设长度，所述金属尖端的底部与所述阴极底盘连接，所述阴极底盘与所述阳极盘之间相对设置且电气绝缘，所述高压电源的负极连接所述阴极底盘，所述高压电源的正极连接所述阳极盘，所述金属尖端设置于所述微波源的微波辐射范围内。也就是说，本实用新型将金属尖端共形安装于陶瓷帽中时通过将其尖端外露、底部与阴极底盘连接的方式形成微波等离子点火阵列，使得当金属尖端外接微波源且高压电源的负极接阴极底盘、阳极盘接地时，能够通过在低压或者低电流条件下实现快速产生等离子体并点火且在等离子体吸收微波时金属尖端瞬时降温不放电的方式进行循环往复点火的目的，结构简单，等离子体发生电压低，使用寿命长，解决了现有微波等离子体点火电极中的金属尖端在微波作用下容易发热熔化而导致的微波等离子体点火电极的使用寿命极短且使用效率不高的问题，具有安全可靠、易操作、成本低、可连续运行的优点，从而在微波等离子点火与助燃领域具有广泛应用。

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它相关的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的微波等离子体点火装置示意图。

图标：1-金属尖端、2-陶瓷帽、3-阴极底盘、4-阳极盘、5-高压电源、6-微波源、31-第一陶瓷绝缘子、41-第二陶瓷绝缘子。

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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。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。

这里，对本实用新型中的相关名词进行解释：

微波，是频率在300兆赫到300千兆赫的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成分子的相互摩擦运动的效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一些列物化过程而达到微波加热的目的。

图1为本实用新型一实施例提供的微波等离子体点火装置示意图。下面结合图1，对本实用新型实施例所提供的微波等离子体点火装置进行详细说明。

图1为本实用新型一实施例提供的微波等离子体点火装置示意图，如图1所示，该微波等离子体点火装置，包括：金属尖端1、陶瓷帽2、阴极底盘3、阳极盘4、高压电源5、微波源6。

其中，金属尖端1可以共形安装于陶瓷帽2中且金属尖端1可以外露预设长度，金属尖端1的底部可以与阴极底盘3连接，阴极底盘3可以与阳极盘4之间相对设置且电气绝缘，高压电源5的负极可以连接阴极底盘3，高压电源5的正极可以连接阳极盘4，金属尖端1可以设置于微波源6的微波辐射范围内。

本实用新型实施例中，金属尖端1的外部可以与陶瓷帽2的内部共形，且陶瓷帽2的底部可以与金属尖端1的腰部上表面紧密贴合。

可选的，金属尖端1可以为耐高温金属材质，且金属尖端1的头部可以为锥形或者柱形，金属尖端1的腰部为大盘状。并且，金属尖端1的腰部的直径可以大于金属尖端1的头部的直径。

示例性的，金属尖端1的头部可以为圆锥、三角锥、四面锥、圆柱、三角柱或四棱柱，且金属尖端1的头部的直径可以较小。比如，金属尖端1的头部的直径范围可以为0.1mm-10mm，金属尖端1的腰部的直径范围可以为3mm-20mm。

可选的，金属尖端1的底部可以为带丝螺柱状，金属尖端1的底部可以通过螺母与阴极底盘3连接。

需要说明的是，金属尖端1的底部可以较粗且可以为螺栓状，比如金属尖端1的腰部以下可以为带丝螺栓状，以便于通过螺母将金属尖端1的底部与阴极底盘3连接，从而能够确保金属尖端1极易被固定在阴极底盘3上的同时也能够实现更好地电接触。其中，金属尖端1的底部可以为金属尖端1的腰部以下。

可选的，金属尖端1的数量可以为多个，且阴极底盘3上可以分布有多个螺孔，每个螺孔可以用于通过螺母固定每个金属尖端1的底部。

需要说明的是，金属尖端1的数量为多个时，多个金属尖端1可以分别安装在阴极底盘3上的对应螺孔中，使得每个螺孔中分别安装有一个金属尖端1，从而以此形成微波等离子点火阵列。

本实用新型实施例中，陶瓷帽2可以为管状且可以由吸收微波材料制成，并且陶瓷帽2的内部与金属尖端1的外部可以共形，陶瓷帽2的底部可以与金属尖端1的腰部上表面紧密贴合，以此使得在微波源6所辐射的微波作用下陶瓷帽2的温度急剧升高且其温度可瞬间升高至600～1700℃，从而能够实现金属尖端1在低压或低电流条件下极易容易放电的目的。示例性的，由吸波微波材料制成的陶瓷帽2可以完全共形套装在金属尖端1上时金属尖端1的头部外露。

可选的，吸收微波材料可以包括铜的氧化物等。

可选的，金属尖端1在共形安装于陶瓷帽2中可以稍微外露一部分，比如金属尖端1在共形安装于陶瓷帽2中时其头部可以外露。

需要说明的是，金属尖端1在微波源6的微波辐射范围内，当金属尖端1共形安装于陶瓷帽2中时其头部外露，那么金属尖端1外露的部分可以更容易放电。基于此可知，使用陶瓷帽2能够实现在保证金属尖端1不被融化的同时也能确保金属尖端1也不容易被氧化的双重目的。

可选的，阴极底盘3上分布的螺孔与阳极盘4的表面分布的金属孔可以不对应，且金属孔的数量可以大于螺孔的数量。示例性的，阴极底盘3上的螺孔在阳极盘4上的对应位置处并不是金属孔。

需要说明的是，阴极底盘3可以为由耐高温金属材料制成的金属盘、网盘、多支路条状盘等；并且，阳极盘4可以与阴极底盘3的外观形状相同。比如，当阴极底盘3为圆柱状金属盘时，阳极盘4也为圆柱状金属盘，当阴极底盘3为条状盘时，阳极盘4也为条状盘。

本实用新型实施例中，阳极盘4可以为耐高温金属材质，阳极盘4可以为耐高温金属多孔盘，且阳极盘4的表面可以分布有多个金属孔。

可选的，阳极盘4的外观形状可以与阴极底盘3的外观形状相同且可以与阴极底盘3相对安装。

本实用新型实施例中，阴极底盘3可以通过第一陶瓷绝缘子31连接高压电源5的负极，阳极盘4可以通过第二陶瓷绝缘子41连接高压电源5的正极。

可选的，第一陶瓷绝缘子31可以基于自身陶瓷外壳引出的第一耐高温芯线与高压电源5的负极连接，第二陶瓷绝缘子41也可以基于自身陶瓷外壳引出的第二耐高温芯线与高压电源5的正极连接。

可选的，高压电源5的正极可以与本装置的地相接，并且阳极盘4基本不发热，高压电源5的负极可以与阴极底盘3连接，且高压电源5的负极可以用于输出负高压。

本实用新型实施例中，阳极盘4的中间部位可以设置有耐高温且耐高压的陶瓷片，阳极盘4可以通过陶瓷片与阴极底盘3电气绝缘。

可选的，陶瓷片可以使用Al2O3、Si3N4或者高岭土制作而成。

需要说明的是，本实用新型所提供的装置的安装过程包括：将陶瓷帽2共形套装在金属尖端1且将金属尖端1的头部外露，使得陶瓷帽2紧密贴合金属尖端1，也即陶瓷帽2的底部与金属尖端1的腰部上表面紧密贴合，以此防止金属尖端1融化后发生形变；再将金属尖端1的底部通过螺母安装在阴极底盘3上，并电气导通；进一步再将阳极盘4与阴极底盘3相对安装，然后基于第一陶瓷绝缘子31引出的第一耐高温芯线与高压电源5的负极连接，及基于第二陶瓷绝缘子41引出的第二耐高温芯线与高压电源5的正极连接；最后再将微波源6安装于微波能够辐射到金属尖端1的位置处。

基于上述过程安装好所述装置时，可以先打开高压电源5，并调节高压电源的电压，以使形成的电场小于4000V/cm，此时金属尖端1不放电，进一步打开微波源6，微波源6产生的微波可作用在陶瓷帽2上且给陶瓷帽2进行加热，陶瓷帽2再进一步给金属尖端1加热，当金属尖端1经过加热的温度升高到一定温度时可开始放电，并形成等离子体，形成的等离子体吸收微波后金属尖端1可瞬时(比如0.1秒左右)降温且不在放电，当微波能量到不了金属尖端1时等离子体熄灭，当微波继续作用在陶瓷帽2上时可再次在微波作用下放电并形成等离子体。如此往复循环，金属尖端1并不容易被熔化或者坏掉，实现了基于微波提高金属尖端1的温度且降低发热电压电流的方式进行放电的目的，从而不仅大大提升了本装置的放电效率，也进一步延长了本装置的使用寿命。

本实用新型实施例中公开的，一种微波等离子体点火装置，包括：金属尖端、陶瓷帽、阴极底盘、阳极盘、高压电源、微波源；其中，所述金属尖端共形安装于所述陶瓷帽中且所述金属尖端外露预设长度，所述金属尖端的底部与所述阴极底盘连接，所述阴极底盘与所述阳极盘之间相对设置且电气绝缘，所述高压电源的负极连接所述阴极底盘，所述高压电源的正极连接所述阳极盘，所述金属尖端设置于所述微波源的微波辐射范围内。也就是说，本实用新型将金属尖端共形安装于陶瓷帽中时通过将其尖端外露、底部与阴极底盘连接的方式形成微波等离子点火阵列，使得当金属尖端外接微波源且高压电源的负极接阴极底盘、阳极盘接地时，能够通过在低压或者低电流条件下实现快速产生等离子体并点火且在等离子体吸收微波时金属尖端瞬时降温不放电的方式进行循环往复点火的目的，结构简单，等离子体发生电压低，使用寿命长，解决了现有微波等离子体点火电极中的金属尖端在微波作用下容易发热熔化而导致的微波等离子体点火电极的使用寿命极短且使用效率不高的问题，具有安全可靠、易操作、成本低、可连续运行的优点，从而在微波等离子点火与助燃领域具有广泛应用。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微波等离子体点火装置，其特征在于，所述装置包括：金属尖端(1)、陶瓷帽(2)、阴极底盘(3)、阳极盘(4)、高压电源(5)、微波源(6)；

其中，所述金属尖端(1)共形安装于所述陶瓷帽(2)中且所述金属尖端(1)外露预设长度，所述金属尖端(1)的底部与所述阴极底盘(3)连接，所述阴极底盘(3)与所述阳极盘(4)之间相对设置且电气绝缘，所述高压电源(5)的负极连接所述阴极底盘(3)，所述高压电源(5)的正极连接所述阳极盘(4)，所述金属尖端(1)设置于所述微波源(6)的微波辐射范围内。

2.根据权利要求1所述的微波等离子体点火装置，其特征在于，所述金属尖端(1)的外部与所述陶瓷帽(2)的内部共形，且所述陶瓷帽(2)的底部与所述金属尖端(1)的腰部上表面紧密贴合。

3.根据权利要求1所述的微波等离子体点火装置，其特征在于，所述金属尖端(1)的头部为锥形或柱形，所述金属尖端(1)的腰部为大盘状，且所述腰部的直径大于所述头部的直径。

4.根据权利要求1所述的微波等离子体点火装置，其特征在于，所述金属尖端(1)的底部为带丝螺柱状，所述金属尖端(1)的底部通过螺母与所述阴极底盘(3)连接。

5.根据权利要求4所述的微波等离子体点火装置，其特征在于，所述金属尖端(1)的数量为多个，且所述阴极底盘(3)上分布有多个螺孔，每个所述螺孔用于通过所述螺母固定所述金属尖端(1)的底部。

6.根据权利要求5所述的微波等离子体点火装置，其特征在于，所述阳极盘(4)为耐高温金属材质，且所述阳极盘(4)的表面分布有多个金属孔。

7.根据权利要求6所述的微波等离子体点火装置，其特征在于，所述螺孔与所述金属孔不对应，且所述金属孔的数量大于所述螺孔的数量。

8.根据权利要求1所述的微波等离子体点火装置，其特征在于，所述阴极底盘(3)通过第一陶瓷绝缘子(31)连接所述高压电源(5)的负极，所述阳极盘(4)通过第二陶瓷绝缘子(41)连接所述高压电源(5)的正极。

9.根据权利要求1所述的微波等离子体点火装置，其特征在于，所述金属尖端(1)和所述阴极底盘(3)分别为耐高温金属材质，所述陶瓷帽(2)为管状且由吸收微波材料制成。

10.根据权利要求1所述的微波等离子体点火装置，其特征在于，所述阳极盘(4)的中间部位设置有耐高温且耐高压的陶瓷片，所述阳极盘(4)通过所述陶瓷片与所述阴极底盘(3)电气绝缘。

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