一種層流等離子發生器陽極結構制造技術

本實用新型專利技術公開了一種層流等離子發生器陽極結構，涉及層流等離子技術領域。本實用新型專利技術包括陽極外殼、電弧通道和陽極頭，所述陽極外殼固定在陽極固定座上，所述電弧通道的一端與陽極外殼連接，另一端與陽極頭連接；所述陽極外殼、電弧通道的側壁和陽極頭內均設置有冷卻水管，所述冷卻水管相互連通；所述陽極外殼上分別設置有冷卻水進口和冷卻水出口，所述冷卻水進口和冷卻水出口分別與冷卻水管連通；所述電弧通道外壁上設置有陽極彈簧，所述陽極彈簧套在電弧通道的側壁上。本實用新型專利技術可以克服等離子體射流的湍動性，能夠產生出高溫區域長、能量衰減慢而分布均勻、噪音小、有利于電弧能量的有效利用和便于工藝控制的等離子體射流。

Anode structure of laminar plasma generator

The utility model discloses an anode structure of a laminar plasma generator, which relates to the laminar flow plasma technology field. The utility model comprises an anode casing, the arc channel and the anode head, the anode anode casing is fixed on the fixed seat, one end of the arc channel is connected with the anode shell, and the other end is connected with the anode head; the cooling water pipe are provided with the side wall of the shell, anode and anode arc channel in the head, the the cooling water pipes are communicated with each other; the anode casing is respectively provided with a cooling water inlet and a cooling water outlet, the cooling water inlet and a cooling water outlet are respectively communicated with the cooling water pipe; the arc channel is arranged on the outer wall of the anode spring, the spring is sheathed on the anode arc channel on the side wall. The utility model can overcome the turbulent plasma jet, can produce high temperature area of long, slow and uniform distribution of energy attenuation and noise, is conducive to the efficient use of energy and for process control of arc plasma jet.

【技術實現步驟摘要】
一種層流等離子發生器陽極結構
本技術涉及層流等離子
，更具體地說涉及一種層流等離子發生器陽極結構。
技術介紹
等離子態是物質的第四態，宇宙中幾乎99﹪的物質（不包括尚未確認的暗物質）都處于等離子態。等離子體射流與一般流體在流動特征上有相似性，具有兩種流動狀態：層流與湍流。對某一指定流體，當其流速小于一特定值時，流體作有規則的層狀或流束狀運動，流體質點沒有橫向運動，質點間互不干擾地前進，這種流動形式叫層流；當流體流速大于該值時，流體有規則的運動遭到破壞，質點除了主要的縱向運動外還有附加的橫向運動，流體質點交錯混亂地前進，這種流動形式叫湍流。等離子體其溫度分布范圍則從10K的低溫到核聚變等離子體的10億K超高溫并擁有一系列獨特性質，使等離子體在納米材料生產、新材料合成、熱加工制造、冶煉、鉆探、煤化工、垃圾廢物處理、材料表面處理、電子、新能源、軍事、航空航天等領域獲得廣泛應用。在等離子體高溫熱源方面，目前應用十分廣泛的電弧等離子體射流絕大部分采用湍流形態工作，這是由現有湍流電弧等離子體射流發生器技術和工作原理決定的。電弧等離子發生器分為層流和湍流兩種，其關鍵技術是發生器結構設計。近幾十年來，等離子體發生器的研制及等離子診斷技術的開發均取得了巨大的進展，并且等離子體研制與開發的重點已不再局限與航天航空方面的應用，而是更多地轉向機械、化工、冶金、環保等工業部門的應用，特別是在材料加工與新材料研制方面的應用。對于工業生產性的應用，要求等離子體發生器有較長的壽命和較高的效率。然而在實際工程應用中，等離子體流呈現復雜的流動狀況，特別是大尺寸、大流量、大功率的工業等離子體裝置中則通常為湍流流動。因此，在工業應用中，希望等離子體射流穩定地維持在層流狀態，這就需要把握等離子體在發生器中形成的各個環節，控制所有影響電弧穩定性的擾動因素，克服等離子體射流的湍動性，才能產生出高溫區域長、能量衰減慢而分布均勻、噪音小、有利于電弧能量的有效利用和便于工藝控制的等離子體射流。
技術實現思路
為了克服上述現有技術中存在的缺陷和不足，本技術提供了一種層流等離子發生器陽極結構，本技術的專利技術目的旨在于解決現有技術中等離子體流不穩定，呈現湍流的現象，本技術的層流等離子發生器陽極結構，可以克服等離子體射流的湍動性，能夠產生出高溫區域長、能量衰減慢而分布均勻、噪音小、有利于電弧能量的有效利用和便于工藝控制的等離子體射流。為了解決上述現有技術中存在的問題，本技術是通過下述技術方案實現的：一種層流等離子發生器陽極結構，其特征在于：包括陽極外殼、電弧通道和陽極頭，所述陽極外殼固定在陽極固定座上，所述電弧通道的一端與陽極外殼連接，另一端與陽極頭連接；所述陽極外殼、電弧通道的側壁和陽極頭內均設置有冷卻水管，所述冷卻水管相互連通；所述陽極外殼上分別設置有冷卻水進口和冷卻水出口，所述冷卻水進口和冷卻水出口分別與冷卻水管連通；所述電弧通道外壁上設置有陽極彈簧，所述陽極彈簧套在電弧通道的側壁上。所述電弧通道一端與陽極外殼的連接出設置有絕緣墊，所述絕緣墊內設置有連通陽極外殼和電弧通道側壁內冷卻水管的連通件。所述陽極彈簧一端連接在絕緣墊上，另一端與陽極頭連接。所述電弧通道包括至少兩端中間段，相臨中間段之間通過絕緣件連接；所述絕緣件內設置有連通冷卻水管的通孔。所述陽極頭呈漏斗型，開口較小的一端與電弧通道的側壁連接；開口較大的一端與陰極部分的進氣環相對設置。陽極頭開口較大的一端與陽極固定座絕緣密封連接。所述冷卻水管的材質為絕緣材料。與現有技術相比，本技術所帶來的有益的技術效果表現在：1、本技術的層流等離子發生器陽極結構能夠實現層流等離子高弧壓、小電流的工作模式，結構相對較為合理，能夠形成層流等離子射流。本技術的陽極結構有助于穩定等離子射流，產生的射流性能優異，不能可以長時間穩定運行，而且產生的射流具有長度長、能量密度集中、軸向溫度梯度小、噪聲低、可控性好、可重復、精度高等突出優點；本技術可以克服等離子體射流的湍動性，能夠產生出高溫區域長、能量衰減慢而分布均勻、噪音小、有利于電弧能量的有效利用和便于工藝控制的等離子體射流。2、本技術的陽極結構，包括陽極外殼、電弧通道和陽極頭，陽極的冷卻是通過冷卻水進行冷卻，而本技術的陽極部分是通過一個冷卻水管貫穿整個陽極部分，冷卻水管貫穿陽極外殼、電弧通道和陽極頭，即對陽極外殼進行冷卻，防止陽極外殼溫度過高，對外界環境進行影響；又對電弧通道進行冷卻，可以穩定層流等離子射流；還對陽極頭進行冷卻，可以延長陽極頭的使用壽命。3、本技術的陽極部分設置有陽極彈簧和絕緣墊，絕緣墊保證陽極頭不與陽極外殼直接接觸，防止電流的流失，同時陽極彈簧通電后，產生磁場，起到壓縮等離子電弧的作用，也能使等離子電弧著弧點處于動態均布狀態，延長了陽極電弧壁的壽命和層流的穩定性。4、本技術的電弧通道呈多段式分布，能夠拉長電弧通道的長度，不僅能夠平衡工作氣體的壓力，還能夠提高等離子源的功率；相鄰中間段之間設置絕緣體，可以有效地提高等離子發生器的使用安全性，同時也可以使得等離子體射流更加穩定。5、本技術電弧通道壁內設置冷卻水管，是由于電弧通道在工作過程中也具有較高的溫度，電弧通道長時間處于高溫狀態下，會縮短其使用壽命，也會造成層流等離子射流的不穩定，而在電弧通道內設置冷卻水管，可以有效地對電弧通道進行降溫，延長其使用壽命，還可以進一步保證層流等離子射流的穩定性。附圖說明圖1為本技術層流等離子發生器陽極結構的剖視圖；圖2為適用于本技術陽極結構的層流等離子發生器的結構剖視圖；圖3為適用于本技術陽極結構的層流等離子發生器的陰極部分的結構剖視圖；附圖標記：100、陰極部分，11、陰極保護罩，111、進水通道，112、出水通道，113、進水管，114、出水管；12、陰極連接柱，13、陰極頭，14、進氣環，141、工作氣體進口，142、工作氣體出口，143、進氣部，144、出氣部，145、氣體通道，146、絕緣層；15、陰極彈簧，16、氣流通道；200、陽極部分，21、陽極外殼，22、電弧通道，23、陽極頭，24、冷卻水管，25、冷卻水進口，26、冷卻水出口，27、絕緣墊，28、絕緣件，29、中間段，210、陽極彈簧；300、殼體，31、底座，32、陰極殼，33、陽極固定座；400、電離腔。具體實施方式實施例1作為本技術一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了：一種層流等離子發生器陽極結構，包括陽極外殼21、電弧通道22和陽極頭23，所述陽極外殼21固定在陽極固定座上，所述電弧通道22的一端與陽極外殼21連接，另一端與陽極頭23連接；所述陽極外殼21、電弧通道22的側壁和陽極頭23內均設置有冷卻水管24，所述冷卻水管24相互連通；所述陽極外殼21上分別設置有冷卻水進口25和冷卻水出口26，所述冷卻水進口25和冷卻水出口26分別與冷卻水管24連通；所述電弧通道22外壁上設置有陽極彈簧210，所述陽極彈簧210套在電弧通道22的側壁上。實施例2作為本技術又一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了：一種層流等離子發生器陽極結構，包括陽極外殼21、電弧通道22和陽極頭23，所述陽極外殼21固定本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種層流等離子發生器陽極結構，其特征在于：包括陽極外殼(21)、電弧通道(22)和陽極頭(23)，所述陽極外殼(21)固定在陽極固定座上，所述電弧通道(22)的一端與陽極外殼(21)連接，另一端與陽極頭(23)連接；所述陽極外殼(21)、電弧通道(22)的側壁和陽極頭(23)內均設置有冷卻水管(24)，所述冷卻水管(24)相互連通；所述陽極外殼(21)上分別設置有冷卻水進口(25)和冷卻水出口(26)，所述冷卻水進口(25)和冷卻水出口(26)分別與冷卻水管(24)連通；所述電弧通道(22)外壁上設置有陽極彈簧(210)，所述陽極彈簧(210)套在電弧通道(22)的側壁上。

【技術特征摘要】
1.一種層流等離子發生器陽極結構，其特征在于：包括陽極外殼(21)、電弧通道(22)和陽極頭(23)，所述陽極外殼(21)固定在陽極固定座上，所述電弧通道(22)的一端與陽極外殼(21)連接，另一端與陽極頭(23)連接；所述陽極外殼(21)、電弧通道(22)的側壁和陽極頭(23)內均設置有冷卻水管(24)，所述冷卻水管(24)相互連通；所述陽極外殼(21)上分別設置有冷卻水進口(25)和冷卻水出口(26)，所述冷卻水進口(25)和冷卻水出口(26)分別與冷卻水管(24)連通；所述電弧通道(22)外壁上設置有陽極彈簧(210)，所述陽極彈簧(210)套在電弧通道(22)的側壁上。2.如權利要求1所述的一種層流等離子發生器陽極結構，其特征在于：所述電弧通道(22)一端與陽極外殼(21)的連接出設置有絕緣墊(27)，所述絕緣墊(27)內設置有連通陽極外殼(21)和電弧通道(22)側壁內冷卻水管(24)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃佳華，李露，何澤，李向陽，
申請(專利權)人：成都真火科技有限公司，
類型：新型
國別省市：四川,51