[发明专利]具有可调阴极的等离子发生设备

说明书

本发明总的涉及一种等离子发生设备，特别是涉及一种用于一轴向可调阴极的机构。

等离子发生设备用于这样一些目的，如包括以金属或陶瓷这样的热熔性材料的加热软化和将软化的材料以粒子形式喷涂到被涂表面上的热喷涂。在通常的等离子体设备中，电弧是在水冷却的喷嘴（阳极）和居中的阴极之间形成的。隋性气体穿过电弧，并被激发至摄氏15，000度。从喷嘴喷出的至少部分电离的气体的等离子体类似一种开式氧乙炔火焰。

在委托给与本申请同一代理人的、于1987年3月5日申请、申请号021958（律师号ME-3570.1）的联合待批专利申请中，等离子体发生设备包括一等离子枪，它包含有一中空圆柱状阳极件，一与阳极件电绝缘且同轴并列的中空圆柱状中间件以形成经过中间件和阴极件的等离子体成形气体通道，和一轴向可移动的阴极件。一个对于电弧电压值连续敏感的电机或气动活塞连续调整相对于阳极喷嘴的阴极端部的轴向位置，以便保持一预定的电弧电压。

这一能按照电压调整阴极的装置确凿地基本上改进了电弧枪性能。在联合待批专利申请中公开的电机和气动活塞的工作是十分有效的。但是它们有些苯重和复杂，或需要另外的设备（压缩空气）。

美国专利3，342，305公开了一种可伸缩的等离子体发生焰炬，在其中电弧的发生是靠一将一电极压于喷嘴上的弹簧实现的，在发生电弧时，利用作用于弹簧上的冷却水的流体压力使其缩至一固定的操作位置。

按照上述，本发明的一个目的是提供一种具有可以调节相对于阳极的阴极位置的改进的等离子发生设备。

本发明的另一目的是提供一种使用该等离子发生设备所需的冷却流体的新型阴极调整装置。

利用下述一种等离子发生设备可以实现上述和其它目的，该设备包括一具有一阴极件的电弧装置，在该电弧装置中阴极件与阳极件是相互隔开一定距离，该距离能使在两者之间产生电弧。用于冷却电弧装置的压力输入冷却流体流过一流体通道，该流体通道装置设有排放装置，可在低于输入压力的中等压力值时排放冷却流体。按照本发明，用于调节阴极件和阳极件之间的轴向相对间隔的阴极固定装置包括一从电弧装置延伸的封闭圆筒件。阴极件上加接了一活塞，该活塞在圆筒件中滑动，并将圆筒件分隔成一第一腔和第二腔。

第一腔接收来自阳极出口通道的冷却流体，它有一具有足够阻力的输出装置以使第一腔中的冷却流体保持于中等压力值。有一第一阀门装置，其功能是将加压的液控流体有选择地注入第二腔，以对抗第一腔中的具中等压力的冷却流体而推动活塞，使阴极件沿相对于阳极的第一方向轴向移动。另有一第二阀门装置，其功能是有选择地排放来自第二腔的控制流体，这样，在第一腔中的中等压力的冷却流体对抗第二腔中的冷却流体而推动活塞，使阴极件沿轴向与第一方向相反的第二方向移动。

在本发明的一个最佳实施例中，流体流通装置包括一具有一位于圆筒件中的流体入口和一在中等压力下将冷却流体排到第一腔中的出口通道的阴极冷却装置。在与电弧装置相对的圆筒件一端，由一能接收加压的冷却流体的流体通道的端板相连结。还有一可伸长的管道装置，其最好包括加接在活塞和端壁之间的伸缩管道，该管道装置装在圆筒件中，用来接收加压的冷却流体并送至流体入口。

在阴极件与电源之间最好需连接一挠性电缆，该电缆装在圆筒件中，以由其中流动的流体冷却它。

在一例如其中电弧装置是一等离子枪的最佳实施方式中，其阴极定位装置还包括测定阴极件与阳极件之间的电弧电压用的电压测定装置。有一控制装置与电压测定装置互连，用来有选择地控制第一阀门和第二阀门，以调节阴极件和阳极件之间的相对间隔，以便保持一预定的电弧电压。

附图是体现本发明的等离子枪的纵部面图。

作为体现本发明的一个实例，一等离子枪是在上述联合待批专利申请中公开的一种类型，并在附图中已有表示。这种等离子枪大致有三个组成部分，即一枪体组件12，一喷嘴组件14和一阴极组件16。在各组件中和各组件之间，在关键之处装有合适的O形图（未标号），用以密封气体通道和其他流体通道。喷嘴组件包括一组成阳极的管状喷嘴件18。阴极组件包括一阴极件20，其与喷嘴共轴而相互间隔安装，以便当存在等离子体成形气体和直流电压时在阴极端部22和阳极之间保持等离子体发生电弧。附图中的24表示电压。阳极和阴极分别采用如铜和钨这样的通用材料。

除阴极件20外，枪体组件12组成枪的中央部分。在本实例中，组件12包括一中间件26。