[发明专利]层流等离子电弧发生器阳极结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种层流等离子电弧发生器阳极结构，它属于等离子应用领域。

背景技术

近几十年来，等离子体发生器的研制及等离子诊断技术的开发均取得了巨大的进展，并且等离子体研制与开发的重点已不再局限于航天航空方面的应用，而是更多地转向机械、化工、冶金、环保等工业部门的应用，特别是在材料加工与新材料研制方面的应用。对于工业生产性的应用，要求等离子体发生器有较长的寿命和较高的效率。然而在实际工程应用中，等离子体流呈现复杂的流动状况，特别是大尺寸、大流量、大功率的工业等离子体装置中则通常为湍流流动。环境气体对湍流等离子体射流的卷吸具有复杂的特征。而就目前的等离子体湍流流动的研究现状，至今没有令人满意的湍流模型。同时当等离子体射流处于湍流状态时，其高温高速的气流在离开发生器喷嘴后，对周围气体的卷吸严重，冷热气流很快混合，射流能量衰减很快，温度梯度大，表现为射流长度短，热效率低，噪音大而操作环境恶劣，生产工艺控制的难度很大。

因此，在工业应用中，希望等离子体射流稳定地维持在层流状态。这就需要把握等离子体在发生器电弧通道中形成的各个环节，控制所有影响电弧稳定性的扰动因素，克服等离子体射流的湍动性，才能产生出高温区域长、能量衰减慢而分布均匀、噪音小、有利于电弧能量的有效利用和便于工艺控制的等离子体射流。

经文献检索，未发现专门涉及层流等离子电弧发生器阳极结构的专利文献。而名称为“产生长弧等离子体射流的装置及方法”的发明专利(发明专利号：99121825.6)，谈及的等离子体装置的阳极结构不利于电弧着弧点和层流的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种层流等离子电弧发生器阳极结构，其结构简单，能够有效地控制等离子体射流稳定地维持在层流状态，同时使用寿命长，有利于等离子技术的推广应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：它包括阳极帽和依次安装在阳极帽内的绝缘密封垫片、螺旋导电弹簧和阳极喷嘴。阳极帽是一个不封闭的锥台型腔体，其直径小的一侧沿轴向依次开设有圆孔和圆槽。阳极喷嘴是直径逐次缩小的圆柱状的旋转体，并沿其轴向开设有通孔。在阳极喷嘴直径最小的一端放置有绝缘密封垫片，并安装在阳极帽腔体内的圆槽中，阳极喷嘴不与阳极帽接触。螺旋导电弹簧套置于阳极喷嘴的中部，其一侧安装在阳极帽腔体内的圆槽里，另一侧和阳极喷嘴的端面接触。

当本发明工作时，阳极帽上电，电流经过螺旋导电弹簧传导至阳极喷嘴。螺旋导电弹簧通电后，产生磁场，起到压缩等离子电弧的作用，使阳极电弧着弧点处于动态均布状态，延长了阳极电弧壁的寿命，同时稳定等离子电弧层流状态。

为让本发明之上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特以具体实施例，并配合附图，作详细说明。

附图说明

图1是本发明的实施例的主视图。

图2是本发明的实施例的阳极帽的主视图。

图3是本发明的实施例的阳极喷嘴的主视图。

图中，1.阳极帽，2.阳极喷嘴，3.螺旋导电弹簧，4.绝缘密封垫片。

具体实施方式

参考图1、图2和图3，本发明的实施例之一包括阳极帽1和依次安装在阳极帽1内的绝缘密封垫片4、螺旋导电弹簧3和阳极喷嘴2。阳极帽1是一不封闭的锥台型腔体，其直径小的一侧沿轴向依次开设有圆孔和圆槽。阳极喷嘴2是直径逐次缩小的圆柱状的旋转体，并沿其轴向开设有通孔。在阳极喷嘴2直径最小的一端放置有绝缘密封垫片4，并安装在阳极帽1腔体内的圆槽中，阳极喷嘴2不与阳极帽1接触。螺旋导电弹簧3套置于阳极喷嘴2的中部，其一侧安装在阳极帽1腔体内的圆槽里，另一侧和阳极喷嘴2的端面接触。工作时，阳极帽1上电，电流经过螺旋导电弹簧3传导至阳极喷嘴2。螺旋导电弹簧3通电后，产生磁场，起到压缩等离子电弧的作用，使阳极电弧着弧点处于动态均布状态，延长了阳极电弧壁的寿命，同时稳定等离子电弧层流状态。

上述的阳极喷嘴2的通孔呈梅花形，使得电弧着弧点均布分散，同时稳定等离子电弧层流状态。

上述的阳极喷嘴2采用采用钨铜合金制造。

上述的螺旋导电弹簧3采用镀金铍铜制造。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，但并非用以限定本创作，任何熟悉此技艺者，在不脱离本创作之精神和范围内所作之各种更动与润饰，亦属本创作之范围。因此，本创作之保护范围当视后续之申请专利范围所界定者为准。