[发明专利]一种采用接触引弧方式的等离子体炬装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种采用接触引弧方式的等离子体炬装置及使用方法，包括阴极组件、进气组件和阳极组件，其中阴极组件套设于进气组件内部，所述进气组件套设于阳极组件内部，其中阴极组件、进气组件和阳极组件同轴，所述阴极组件和阳极组件分别外接电源，其中阳极组件的轴向尺寸大于阴极组件和进气组件，所述阳极组件包括阳极进水通道(4)、阳极回水通道(6)、第一阳极(8)和第二阳极(11)，其中阳极回水通道(6)同轴套装于阳极进水通道(4)外侧，其中阳极进水通道(4)一端开口连接阳极回水通道(6)的端部构成阳极冷却水流回路，所述第一阳极(8)和第二阳极(11)密封连接并列套装于阳极进水通道(4)内侧一端部。

技术领域

本发明属于等离子体技术领域，尤其涉及一种采用接触引弧方式的等离子体炬装置及使用方法。

背景技术

热等离子体是指等离子体中重粒子温度在3000K到30000K范围之间的等离子体，主要由自由电子、离子和中性粒子(原子、原子团和分子)组成，各组分之间近似处于局部热力学平衡状态即温度近似相等。热等离子体具有高温、高速、高能密度等特点，并且含有一定数量的带电粒子，可以完成许多过去不能实现的化学工艺过程。热等离子体既可以通过大电流的直流放电得到，即在外加电场条件下，气体介质中所存在的大量自由电子在受到电场作用后加速到一定程度，就会使得中性原子或分子电离，从而获得更多自由电子，后面产生的电子将持续产生类似过程，气体中存在大量的自由电子使得气体成为导电介质，这个由绝缘转变为导电状态的过程称为击穿。例如：自由弧、转移弧、非转移弧；也可以在大气压下通过交流电弧放电、射频放电、微波放电、化冲放电、激光加热得到。直流非转移弧等离子体炬装置具有装置简单、功率大、价格便宜、能量转化效率高等优点，被广泛应用于切割、焊接、喷涂、冶金、材料、化工和废物处理等工业领域。

现有等离子体炬一般采用间隙引弧的方式，即阴极和阳极之间有一定的间隙，引弧时在正常供电的基础上，还需要在阴极和阳极之间施加一个很高的电势差，待阴极和阳极之间的间隙被击穿之后，再将高压模块关闭。这种方式，阴极和阳极之间的电势差取决于阴极和阳极之间的间隙、阴极和阳极之间的气流压力等参数，在实际工作过程中，很容易出现引弧失败的现象，同时，高压模块工作过程中产生的电磁干扰对供电系统也有很大影响，严重时需要进行电磁屏蔽。

在等离子体炬的实际应用中，由于电弧的分流现象，弧根往往是在电极表面的一个固定范围内往复运动，如果工作时间比较长的话，电极很容易被烧坏，从而导致等离子体炬不能正常工作，因此研发一种采用接触引弧方式、将弧根固定在具体区域的等离子体炬装置很有市场前景。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种采用接触引弧方式的等离子体炬装置及使用方法，克服了现有技术中1：现有等离子体炬采用间隙引弧的方式，阴极和阳极之间的电势差取决于阴极和阳极之间的间隙、阴极和阳极之间的气流压力等参数，在实际工作过程中，很容易出现引弧失败的现象；2：高压模块工作过程中产生的电磁干扰对供电系统也有很大影响，严重时需要进行电磁屏蔽；3：现有等离子体炬的实际应用中，由于电弧的分流现象，弧根往往是在电极表面的一个固定范围内往复运动，如果工作时间比较长的话，电极很容易被烧坏，从而导致等离子体炬不能正常工作等问题。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种采用接触引弧方式的等离子体炬装置，包括阴极组件、进气组件和阳极组件，其中阴极组件套设于进气组件内部，所述进气组件套设于阳极组件内部，其中阴极组件、进气组件和阳极组件同轴，所述阴极组件和阳极组件分别外接电源，其中阳极组件的轴向尺寸大于阴极组件和进气组件，所述阳极组件包括阳极进水通道、阳极回水通道、第一阳极和第二阳极，其中阳极回水通道同轴套装于阳极进水通道外侧，其中阳极进水通道一端开口连接阳极回水通道的端部构成阳极冷却水流回路，所述第一阳极和第二阳极密封连接并列套装于阳极进水通道内侧一端部。