1325350 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種水汽型電漿火炬裝置，尤指 一種可再利用電極循環水產生蒸汽作為工作氣體，亦 可同時移除電極熱能及作為水汽之預熱，回收電極熱 能以節省且同時提高能源之使用效率，並以可調整之 正負極間距而達到延長其使用壽命之水汽型電漿火炬 裝置。 【先前技冬好】
。傳統電漿火炬（T〇rch)，例如中華民國第336〇11 號專利，第1264967號專利和美國第7256366號專利， 其工作氣體係採用氮氣（n2)、氫氣（h2)、氬氣（Ar) 或空氣（Air)’或者為上述各氣體之混合氣，故♦要 有氣體之供應設備，除此之外，亦需要冷卻水^冷 部火炬電極’以避免其因高溫損毀而延長壽命。7 此外，該電聚火炬本身之特性，也與電極大小、 材質、正負極間距及卫作氣體等因素相關，因此 時間運轉後，電極表面會有一定程度之溶韻，兩：： 間隙亦會增加，因而造成斷弧機會加大，因此必 機更換火炬電極’進而影㈣統正f運作。故 用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。又
(S J 5 1325350 【發明内容】 本發明之主要目的係在於，使用蒸汽（steam)為 要工作氣體，因此除了點火階段需要氬氣外，無需 額外氣體之供應；此外，並再利用電極循環水產生暴 汽作為工作氣體，亦可同時移除電極熱能及作為水汽 f預熱’達到回收熱能以節省^同時提高能源使 率之目的。 本發明之次要目的係在於，可由細牙螺紋微調— 負極調整座前進，藉以補償桿狀負電極因消耗所增加 2正負極間距，可減少更換正負電極之次數，進而延 長水汽型電漿火炬裝置之使用壽命。 為=以上之目的’本發明係一種水汽型電漿火炬 ，八至少包含有一噴嘴電極、一火炬本體、一 f產生器、-絕緣體、-負極㈣座、—負極調整座、 金屬夹套及—桿狀電極所構成。以出口端之噴嘴電 極為正極’後端之桿狀電極為負極，並由該 本？為一正極單元’·該漩流產生器與該絕緣 邑緣單元；該負極固定座、該負極調整座、該 =屬夾套與該桿狀電極為—負極單元。首二 =(氨氣或蒸汽）由一工作氣體入口處進入該火 越=該旋流產生器形成渦璇氣流，在該渦 π越正負極間之電弧時，可被其加熱及離子化 =成電漿’同時膨脹擴大並由該喷嘴電極喷出以作 為被處理物之熱源。 【實施方式】
請參閱『第1 @』所示，係本發明之基本結構示 意圖。如圖所示：本發明係-種水汽型電襞火炬裝置， 本發明之水汽型錢火炬裝置i係至少包含有 電極11、一火炬本體工2、-漩流產生器13、、_ 絕緣體1 4、-負極固^座i 5 ' —負極調整座丄6、 -金屬夾套1 7及-桿狀電極丄8所構成，電極冷卻 循二水可作為水汽之預熱，藉回收熱能以節省並同時 提同月b源使用效率’且具有兩極間距可調整之特色，、 因此可延長該水汽型電聚火炬裝U之使用壽命。 該水汽型電襞火炬裝置工係分為一正極單元一 絕緣單域—負極單元；該正極單元係包括有該噴嘴 與該火炬本體12;該絕緣單元係包括有該 ^產生器13與該絕緣體14;該負極單元係包括
極固^座15、該負極調整座16、該金屬爽 套1 7及該桿狀電極1 8。 道^喷嘴電極11與該桿狀電極18係分別由二條 導線連接-電源供應器之正負兩極，在該水汽型電漿 火炬裝置1之正極單元盥倉 7 H、負極早兀間’係以該漩流產 1 3與該絕緣體1 4作隔離，以避免正極之喷嘴 ，極1 1與負極之桿狀電極1 8發生短路，而其中以 :煉：為材質之喷嘴電極11，其内係含有一渦旋方 1 1 1 ’使洛汽以渴旋方向進入電漿火焰 穩疋電弧。 .為 1325350 該火炬本體1 2以不鏽鋼為材質，内含有一冷卻 水入口 1 2 1、-冷卻水出口 i 2 2及-玉作氣體入 口 1 2 3，藉以提供循環水通過該火炬本體丄2與該 喷嘴電極1 1間之出入管道，而該火炬本體工2前端 係以數個埋頭螺栓2 1 a來固定該喷嘴電極1 1，並 以兩個環形墊圈2 2a和2 2b來防止該喷嘴電極1 1與該火炬本體1 2間之循環水滲漏，其中，環形墊 圈2 2 a和2 2 b係為橡膠材質。 該旋流產生器1 3係位於該喷嘴電極2 1、該火 炬^體1 2及該桿狀電極i 8之間，其中，該璇流產 生裔1 3之材質係為絕緣陶究。 該絕緣體1 4係連接正極單元之火炬本體1 2與 負極單元之負極固疋座1 5，並分別由數個埋頭螺检 2 1 b、2 1 c來固定，其中，該絕緣體i 4之材質係 為鐵弗龍（Teflon)。 ’、 >該桿狀電極1 8以勒煉銅為材質，係夹持固定於 该金屬夹套1 7内’該金屬夾套1 7係可校正該桿狀 電極1 8之中心線，以避免為負極之桿狀電極i 8偏 〜’而5亥金屬夾套1 7與該負極調整座1 6係為緊密 配合’可藉由調整該負極固定座15與該負極調整座 1 6之内螺紋玉5丄與外螺紋工6工之咬合深度以 控制該水汽型電漿火炬裝置1之正負極間距，其中， 該内螺紋151與該外螺紋161係可為細牙螺紋， 且該負極固定座15與該負極調整座！6之内外係可 1325350 進一步含有刻度。以上所述’係構成一全新之水汽型 電漿火炬裝置1。 當本發明之非傳輸型（Non-Transferred )水汽型電 漿火炬裝置1於運用時，係先將一可為蒸汽（Steam) 或氬氣（Ar)之工作氣體由該工作氣體入口 1 2 3處 進入該火炬本體1 2内，經由正極入口處之漩流產生 器1 3内含之四個切線方向斜孔’使該工作氣體獲得 切線速度’而在正極内形成渦漩氣流，其不僅可增加 籲 正負電極之對流冷卻效果及電弧之穩定度，並且可藉 β玄渦旋氣流使弧根轉動而減少正極炫姓；在該渦旋氣 流穿越正負極間之電弧時，可使其被加熱及離子化而 形成電漿’同時膨脹擴大並由該噴嘴電極i i噴出該 火炬本體1 2外部，以作為被處理物之熱源。另外， 當該水汽型電漿火炬裝置i在此升溫狀態下時，其正 負電極由於電流通過而產生高熱，可藉該循環水由該 • 冷卻水入口 1 2 1及冷卻水出口 1 2 2通過該火炬^ 體1 2與該喷嘴電極1 1 ,藉此移除正極單元之熱量 並降低其溫度，不僅一方面可作為水汽之預熱，另一 方面亦可回收熱能以節省且提高能源之使用效率，並 由於該渦漩氣流可使電弧増長，因而在相同之功率 下，該水汽型電紧火炬裝置i之電壓增加，相對其電 流下降，因而可延長該水汽型電漿火炬裝置i之使用 哥命。 1325350 口月進步參閱『第2圖』所示，係本發明之系統 流程示意圖。如圖所示：本發明之水汽型電衆火炬裝 置1係包含在一水汽型電聚火炬整體系統設備之-， 而其設備另包含有—電源供應器3、一引弧裝置4、 —純水系統5、-循環系統6、-蒸汽產生器7、一 除水器8及一氬氣瓶9所構成。首先係先由該純水系 統5經^純水閥5工控制其純水進入該循環系統6中 =進水里，並由該循環系統Θ將純水分為循環水及蒸 π產生器補充水兩種用途，該循環水係藉由一循環水 果61提供該水汽型電装火炬裝置1循環壓力作為喷 嘴電極冷卻之用，該補充水則經由一循環水闊6 2控 其進人4蒸Α產生器7之水量，並由該蒸汽產生器 7將f加熱以產生所需之蒸汽。藉此該循環系統6内 之循環水可以移除喷嘴電極之熱量並降低其溫度，另 方面可作為水汽之預熱，達到回收熱能節省且提高 鲁 &源使用效率之目的。而其出口蒸汽因溫降所產生之 水滴係由5亥除水器8將之濾除。首先，該水汽型電漿 火炬裝置1在引弧階段’關閉分別可控制該工作氣體 2 口 1 2 3及該蒸汽入口工工工中蒸汽流量之蒸汽流 量控制闊8 la、8 lb，接著只開啟該氬氣瓶9，使 引弧所而之氬氣經一氬氣控制閥9 1由該工作氣體入 口《!2 3進入該水汽型電漿火炬裝置1，而該電源供 f3則呈現為待機狀態，藉啟動該引弧裝置4將該 氬氣解離，以建立電弧。然後，進入升溫階段，逐漸 1325350 開啟該蒸汽流量控制閥8 1a以增加蒸汽流量，同時 曰力γ亥電源供應器3電流設定和關閉該氬氣控制閥 9 1。當需要提升功率時，可逐漸開啟該蒸汽流量控 制間8 1 b以增加蒸汽流量和穩定電弧，並且增加該 電源供應器3的輸出電流。 藉此’本發明之水汽型電漿火炬裝置1，除了點 =階段需使用氬氣外，係使用蒸汽為工作氣體，並無 而額外氣體之供應，因此可節省相關氣體設備及維修 之費用；而本發明亦可藉由調整該負極固定座丄5與 T負極調整座1 6之内外螺紋！ 5 1、1 6 i之咬合 深度以控制並解讀正負極之間距，若該内外螺紋1 5 1 1 6 1為細牙螺紋，則可藉由該細牙螺紋微調 該負極調整座16前進’藉以補償桿狀電極工8因消 耗所增加之正負極間距，由於減少更換桿狀電極之次 數丄進而延長該水汽型電黎火炬裝置工之使用壽命。 ♦ # —面’本發明之水汽型電漿火炬裝置1係可適用於 有機物氣化、廢棄物處理、垃圾焚化爐灰渣再處理、 金屬焊接、切割、及印刷電路板等之處理。 ’ "τ'上所述，本發明係一種水汽型電漿火炬裝置， 可^改善習用之種種缺點，利用喷嘴電極循環水產 生热汽作為工作氣體，同時移除電極熱能及作為水汽 〇預熱，達到同時回收熱能以節省且提高能源使用效 :;之f的’並藉由可調整之兩極間距，能達到延長其 使用壽命，進而使本發明之産生能更進步、更實用Γ 1325350 更符合使用者之所需，確已符合發明專利申請之要 件，菱依法提出專利申請。 惟以上所述者 、· Ί里两不贫明之較佳貫施例而已， S不此以此限定本發明香分> # m 社直心1 Μ月實施之㈣；故凡依本發明申 味專利範圍及發明說明書 甲 與修飾，皆應仍屬本發明 戈化 明專利涵蓋之範圍内。 1325350 【圖式簡單說明】 第1圖，係本發明之基本結構示意圖。 第2圖，係本發明之系統流程示意圖。 【主要元件符號說明】 水汽型電漿火炬裝置1 喷嘴電極1 1 蒸汽入口111 火炬本體1 2 冷卻水入口 1 2 1 冷卻水出口 1 2 2 工作氣體入口 1 2 3 旋流產生器1 3 絕緣體1 4 負極固定座1 5 内螺紋151 負極調整座1 6 外螺紋161 金屬夾套1 7 桿狀電極1 8 埋頭螺检2 1 a〜2 1 c 13 1325350 環形墊圈2 2 a〜2 2 b 電源供應器3 引弧裝置4 純水系統5 純水閥5 1 循環系統6 循環水泵6 1 循環水閥6 2 蒸汽產生器7 除水器8 蒸汽流量控制閥8 1 a、8 氬氣瓶9 氬氣控制閥9 1