[发明专利]高强度辐射设备及其流体再循环系统

说明书

本发明与高强度辐射设备，及与之相关的流体再循环系统有关。

美国专利第4，027，185号（颁发诺德威欠（Nodwell）等人）及第4，700，102号（颁发康姆（Camm）等人）揭示一种类型基本与本发明相似的高强度辐射设备。各专利揭示一种长圆柱形电弧室，室中安装在纵向上分离的同心电极。在室的进口喷入的气体及液体产生一个涡动，在电弧室附近形成一个液壁，冷却电弧的周围，增长电极寿命。

在上两专利及发明人所知的全部相似的设备中，剩余动量及重力将液体及气体送入一个接受槽，将液体及气体在里面分离，以备诸如流体泵及压缩器等附属装置再用。这种附属装置占设备投资的主要部分，并要求很大的保养工作。并且，据发现依靠动量与重力将流体从电弧室中排出，将减低设备潜力，并且如下文所述，对设备的安装有限制。

流体的紊流及室的出口对流速限制，倾向于增加动力消耗，并且增高流体向附近电极飞溅的可能性，减短电极的寿命。并且，在先有领域的设备中，排入接受槽中气体及液体的压力不回收，构成一部分的运转能源要求。

利用重力排放电弧室中的液体，如先有领域使用的设备，要求将接受槽放在下面，与电弧室接近。这样便对电弧室相对于设备其他部分的安装有极严重的限制。

本发明提出的高强度辐射设备，在电弧室出口附近的流体的限制减小，改进流体的流速特性，并减少能源要求，可减少先有领域中的困难和缺点。此外，元件数目可减少，便可减少投资。并且，与先有领域比较，电弧室与接受槽的相对位置可作比较大的变化。

本发明的一种设备是为产生高强度辐射，设备有一个长圆柱形电弧室，在该室中有第一及第二电极同心装置，可造成电弧放电。设备并有喷液装置，气体喷射装置和排气装置。喷液装置是为将液体喷入电弧室，产生一个涡动，从而形成电弧室附近的圆柱形液壁。这是因为将电弧放电的外周缘冷却，使电弧火花收紧。喷气装置是为将气体喷入电弧室，在其中的圆柱形液壁附近，产生一个涡动。液体及气体通过电弧室及排气装置，急速排出电弧室中的液体及气体，于是减小电弧室出口附近的流速限制。

本发明的一种方法，使用大致与上述相似的设备，特点在于将液体及气体喷入电弧室，在里面产生涡动。这样液体便形成电弧室附近的一个圆柱形液壁，气体在圆柱形液壁附近，相随作涡动。液体及气体主动从电弧室中排出，而保持两电极间的电弧。

急速排出室中液体及气体使液体溅落在电极上的机会减小。故可增长电极寿命。此外，急速排出液体及气体，可增高室出口排出的液体及气体的压力，达到足以将气体再循环到电弧室的进口，而不似先有领域需增加气体压缩机。这样，因不需分别的压气机而可简化与发明相关的附加装置，便降低了投资及保养费用。减少某些附加装置也减少活动部件的数目，从而减少气体损失及能源消耗。

下面的详细揭示与附图相关，叙述本发明的理想设备及方法，也可代表具体叙述及绘示的以外的设备及方法。

图1A为本发明设备一部分在一个直径上的简化分解纵向剖视，对某些部分示意，而某些部分未示以求清晰。

图1B为图1A所示设备其余部分一个直径上的简化分解纵向剖视，某些部分被简化或省略以求清晰。

图2为本发明右侧部分附近，在另一排出结构的某一直径上的简化分解纵向剖视，发明的左侧部分未示，因基本与图1A相同。

一种高强度辐射设备10有一个底座11，一个圆柱形石英电弧室12，一个用号14表示其整体的进口或阴极壳，有第一电极15，用号16表示其整体的出口或阳极壳，阳极壳16有一个第二电极17。于是可见设备有第一及第二电极装置，在电弧室中同心放置，在其间可构成电弧放电，这与先有领域相似。设有电气附件诸如起动电路及动力电路，在阴极与阳极间激发并维持电弧放电，直到有足够电流维持电弧。这种设备已熟知，在该美国专利第4，027，185号中有叙述，该发明的与本设备相关的主要部分的揭示，本文中作参考引述。这设备还需要辅助流体供给装置，将冷却液及一种惰气，例如水及氩在电弧室里面通过。这种设备有一个流体再循环系统18，它有一个接受槽20接受流体，即从阳极壳的通过一个向下伸的排流管21排出的气体和液体。一个液体再循环泵24将液体从接受槽泵回设备内，一部分液体首先通过一个换热器23，将液体冷却。一个回液管路22从换热器伸到阴极壳14的冷却液进口26。一个相似的回液管路19，从换热器23伸到阳极壳16的冷却液进口38。