[发明专利]一种等离子炬的轴向进气通道

说明书

本发明涉及一种等离子炬的轴向进气通道，属于电弧等离子体炬领域。该通道位于空心电极套内，由电极套和电极间的空腔构成，可将从空心电极套顶部导入的气体由电极套末端导出并流入等离子炬腔体内。该通道顶部和底部区域由电极外表面和电极套内表面沿轴向不接触形成的空腔构成，而中部区域由电极外表面和电极套内表面沿轴向部分接触形成的空腔构成，且该通道中部区域的横截面积小于顶部和底部区域的横截面积。从电极套末端流出的气体流动速度远大于从电极套顶部进气时的流动速度，高速流动的气流有利于喷嘴处电弧的压缩和电弧热效应的增强，同时气体在流动过程中分布均匀，有利于提高电弧的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种等离子炬的轴向进气通道，属于电弧等离子体炬领域。

背景技术

压缩等离子弧相比自由等离子弧是经由等离子炬实现“机械压缩效应”、“热压缩效应”和“自磁压缩效应”三重压缩效应而获得的高能量的压缩电弧，因其高的能量广泛应用于焊接、喷涂、切割、淬火和堆焊等材料加工领域。机械压缩效应主要是利用等离子炬的喷嘴来限制弧柱直径，提高其能量密度；热压缩效应也称为流体压缩效应，是利用气流或水流的冷却作用使得电弧得到压缩，气体的压力和流速越高，越有利于电弧的压缩。

等离子炬常见的进气通道有轴向、径向和切向三种，轴向和径向进气通道是在等离子炬腔体上开设进气孔直接将气体导入腔体内，气体在腔体内沿腔体轴向流动；切向进气通道气体由腔体上的进气孔导入后进入气体分配环，从气体分配环流出后形成旋转气流沿腔体内旋转流动。气体沿腔体轴向流动时，只有采用较高的气流量或进气压力获得较高的气体流速才能在喷嘴处获得较好的热压缩效应，但是高流速容易使气体在等离子炬腔体内沿轴向流动时分布不均匀，影响电弧的稳定性。而气体沿腔体旋转流动时，气体流量较小时即可获得较高的流速，对电弧的压缩效果较好，气体在腔体内高速流动时分布也较均匀，电弧的稳定性较好。因此，与切向进气通道相比，轴向和径向进气通道在等离子炬上的应用较少。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有等离子炬轴向进气通道进气时，气流沿腔体轴向高速流动时在等离子炬腔体内分布不均匀从而影响电弧稳定性的缺点，而提出的一种等离子炬的轴向进气通道。

本发明所采用的技术方案如下：

一种等离子炬的轴向进气通道，该通道位于空心电极套内，由电极套和电极间的空腔构成，可将从空心电极套顶部导入的气体由电极套末端导出并流入等离子炬腔体内。该通道顶部和底部区域由电极外表面和电极套内表面沿轴向不接触形成的空腔构成，而该通道中部区域由电极外表面和电极套内表面沿轴向部分接触形成的空腔构成，且该通道中部区域的横截面积小于顶部和底部区域的横截面积。

采用上述方案后，本发明的优点为：

本发明的等离子炬轴向进气通道对流经其中的气体具有压缩和加速作用。采用较小的气体流量从空心电极套的顶部导入该通道，即可使气体从该通道末端流出时具有较高的流动速度。高速流动的气流有利于喷嘴处电弧的压缩和电弧热效应的增强。同时气体从电极套末端流出时沿电极外表面轴向流动至喷嘴内，气体在电极和喷嘴间流动方向性强，分布均匀，有利于提高电弧的稳定性。

附图说明

图1 现有技术等离子炬轴向进气通道结构示意图。

图2 本发明等离子炬的轴向进气通道结构示意图。

图3(a) 本发明等离子炬的轴向进气通道顶部区域沿A-A横截面结构示意图。

图3(b) 本发明等离子炬的轴向进气通道中部区域沿B-B横截面结构示意图。

图3(c) 本发明等离子炬的轴向进气通道底部区域沿C-C横截面结构示意图。

图中所示：