[实用新型]一种电弧通道直径异形的电弧等离子体炬

权利要求书

1.一种电弧通道直径异形的电弧等离子体炬，包括阳极、阴极和环状气体旋流器，所述阳极为一内孔直径异形的圆管，所述阴极位于阳极圆管的内孔内，所述气体旋流器位于阴极前端与阳极之间，所述气体旋流器和阴极与阳极圆管内孔同轴布置，所述阳极圆管布置阴极的一端为气体流入端，另一端为气体流出端，其特征在于：

所述阳极圆管从气体流入端到气体流出端轴向依次分为气体导入段、内孔直径不变的直管段或向气体流出端缓变减小的渐缩段、内孔直径向气体流出端减小的收缩段、内孔直径相对于自身两端突扩增加的凹槽段以及内孔直径不变或向气体流出端缓变增大的喷嘴段；

所述直管段或渐缩段、收缩段、凹槽段和喷嘴段阳极圆管的内孔构成阳极电弧通道；

所述气体旋流器环壁上开设有切向气流通道，用于将气体引入气体旋流器内孔以产生涡旋气流。

2.根据权利要求1所述的电弧通道直径异形的电弧等离子体炬，其特征在于：

收缩段电弧通道的最小直径与直管段电弧通道的直径或渐缩段电弧通道的最大直径的比例小于3:4；  

收缩段电弧通道与直管段或渐缩段电弧通道的连接处直径相等；

收缩段电弧通道与直管段或渐缩段电弧通道的长度之和占阳极电弧通道总长度的比例大于1:2；

收缩段电弧通道的锥角小于60度。

3.根据权利要求1所述的电弧通道直径异形的电弧等离子体炬，其特征在于：

凹槽段电弧通道在凹槽处的最小直径与收缩段电弧通道最小直径的比例大于7:5；

凹槽段电弧通道的长度与收缩段电弧通道最小直径的比例在3:2到4:1之间；

凹槽段电弧通道与收缩段电弧通道的连接拐角处圆弧过渡；

凹槽底部两端的底角均小于120度。

4.根据权利要求1所述的电弧通道直径异形的电弧等离子体炬，其特征在于：

喷嘴段电弧通道最小直径与收缩段电弧通道最小直径的比例大于6:5；

喷嘴段电弧通道最小直径小于凹槽段电弧通道在凹槽处的最小直径。

5.根据权利要求1所述的电弧通道直径异形的电弧等离子体炬，其特征在于：

阴极前端设有与阴极同轴的圆台形凹坑或多级圆台形级联凹坑；

所述多级圆台形级联凹坑的圆台锥角从阴极前端面到凹坑底部逐级增大；

所述圆台锥角在0到90度之间； 

所述凹坑在阴极前端面处的直径大于或等于直管段阳极圆管的内孔直径或渐缩段阳极圆管的内孔最大直径。

6.根据权利要求1所述的电弧通道直径异形的电弧等离子体炬，其特征在于：

凹槽段阳极圆管的内孔表面以及凹槽段与收缩段和喷嘴段之间的阳极圆管的内孔连接端面覆盖有保温层。

7.根据权利要求1所述的电弧通道直径异形的电弧等离子体炬，其特征在于：

在直管段或渐缩段与收缩段连接处的阳极圆管内壁上开设有切向气流通道，用于向收缩段电弧通道引入第二级涡旋气流。

8.根据权利要求2所述的电弧通道直径异形的电弧等离子体炬，其特征在于：

收缩段电弧通道的最小直径与直管段电弧通道的直径或渐缩段电弧通道的最大直径的比例在1:4到2:3之间。

9.根据权利要求4所述的电弧通道直径异形的电弧等离子体炬，其特征在于：

喷嘴段电弧通道最小直径与收缩段电弧通道最小直径的比例在6:5到5:2之间。

10.根据权利要求5所述的电弧通道直径异形的电弧等离子体炬，其特征在于：

所述圆台锥角在30度到60度之间。