[發(fā)明專利]多腔室等離子發(fā)生器陽(yáng)極

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210002496.7
• 申請(qǐng)日: 2012-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102427654A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于寶成;張志宏;王華彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢天和技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): H05H1/34
• 分類號(hào): H05H1/34
• 代理公司: 北京馳納智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11367
• 代理人: 謝亮;武寄萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子體應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及到一種多腔室等離子發(fā)生器陽(yáng)極。

背景技術(shù)

目前，在科學(xué)技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多的電弧等離子體發(fā)生器又稱電弧等離子體炬，或稱等離子體噴槍，有時(shí)也稱電弧加熱器。它是一種能夠產(chǎn)生定向等離子體射流的放電裝置，已在等離子體化工、冶金、噴涂、噴焊、機(jī)械加工和氣動(dòng)熱模擬實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。大型工業(yè)煤粉鍋爐的點(diǎn)火和穩(wěn)燃傳統(tǒng)上都是采用燃燒重油或天然氣等稀有燃料來(lái)實(shí)現(xiàn)的，近年來(lái)，隨著世界性的能源緊張和等離子體技術(shù)的發(fā)展，鍋爐等離子點(diǎn)火成為了國(guó)內(nèi)外發(fā)展的最新技術(shù)，大幅度減少重油（天然氣）的耗量，與以往的煤粉燃燒器相比，等離子燃燒器在煤粉進(jìn)入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點(diǎn)燃，可在爐膛內(nèi)無(wú)火焰狀態(tài)下直接點(diǎn)燃煤粉，是高度環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的鍋爐的無(wú)油啟動(dòng)新技術(shù)。?

等離子發(fā)生器的核心是陰極和陽(yáng)極，尤其是大功率的等離子發(fā)生器，由于陽(yáng)極受活性工作氣（氧、氯、空氣）的侵蝕，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致其壽命比陰極更短，影響發(fā)生器的正常使用。目前等離子體發(fā)生器陽(yáng)極的連續(xù)壽命一般不超過(guò)200小時(shí)。陽(yáng)極的燒蝕和電極材料及氣流控制技術(shù)相關(guān)。從氣流控制技術(shù)而言，現(xiàn)有的等離子體發(fā)生器陽(yáng)極常采用喇叭狀噴嘴，在起弧后，等離子體經(jīng)過(guò)噴嘴前部的喉口壓縮后，到達(dá)喇叭狀噴嘴時(shí)快速噴出，這種結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極斑點(diǎn)集中在喇叭口的內(nèi)表面與噴口末端的交界面上，也即是導(dǎo)流區(qū)域和電弧燒蝕區(qū)域重合，由于交界面的表面積小，盡管采用空氣或水等介質(zhì)對(duì)整個(gè)陽(yáng)極進(jìn)行冷卻，但由于電流密度較大，同時(shí)電弧會(huì)在陽(yáng)極表面燒蝕形成絕緣層，影響陽(yáng)極的導(dǎo)電能力，使等離子體工作穩(wěn)定性差，很難避免對(duì)陽(yáng)極噴嘴端面的燒蝕，這也是國(guó)內(nèi)外等離子體發(fā)生器的陽(yáng)極壽命一般在200小時(shí)以下的緣故。另外，這種陽(yáng)極采用喇叭狀噴嘴的結(jié)構(gòu)，會(huì)使得陰極和陽(yáng)極腔內(nèi)等離子體的流場(chǎng)發(fā)生畸變，而使得漩渦場(chǎng)受到破壞，受到破壞的渦旋氣流對(duì)等離子體的壓縮不夠，也會(huì)進(jìn)一步加重對(duì)陽(yáng)極的燒蝕。

從電極材料而言，現(xiàn)有電極材料主要使用紫銅，紫銅的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率僅次于銀，廣泛用于制作導(dǎo)電導(dǎo)熱器材。紫銅有良好的可加工性，可經(jīng)冷熱塑性加工制成各種半成品和成品。但使用結(jié)果表明紫銅的耐腐蝕性和抗電弧燒蝕能力較差，導(dǎo)致發(fā)生器陽(yáng)極很容易燒蝕，是目前大功率發(fā)生器陽(yáng)極壽命較低的原因之一。CuCr合金是指以Cu為基體，加入Cr和其它微量稀土合金元素形成的一系列合金。該合金在室溫及600℃以下具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度。具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱能力，具有優(yōu)良的耐磨性和減磨性能，并具有抗高溫氧化、耐燒蝕和加工性能好等特性，廣泛應(yīng)用于要求高硬度、高強(qiáng)度、高導(dǎo)電和導(dǎo)熱的零件中。目前主要應(yīng)用于制備電阻焊電極、觸頭材料、集成電路引線框架、電車及電力火車架空導(dǎo)線、電動(dòng)工具的轉(zhuǎn)向器、電工插頭等。由于稀土在銅合金中固溶度小，具有晶粒細(xì)化，凈化雜質(zhì)的特點(diǎn)，因而添加稀土是獲得高強(qiáng)度導(dǎo)電銅合金的有效辦法之一。銅鉻合金中加稀土形成的CuCrRe材料具有比銅更好的導(dǎo)電性、腐蝕性能和抗電弧燒蝕性能。

陽(yáng)極的壽命與陽(yáng)極斑點(diǎn)對(duì)陽(yáng)極內(nèi)表面導(dǎo)流區(qū)域的燒蝕速率密切相關(guān)，對(duì)于陽(yáng)極的局部燒蝕，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)陽(yáng)極的壽命縮短。雖然現(xiàn)有的等離子體發(fā)生器中可以通過(guò)調(diào)節(jié)氣流來(lái)調(diào)節(jié)陽(yáng)極的燒蝕范圍，但由于氣流的精確調(diào)節(jié)比較復(fù)雜和困難，難以做到精確控制，過(guò)高或過(guò)低的氣體壓力都會(huì)影響到陽(yáng)極的燒蝕位置，因此這種方法不能很好提升等離子體發(fā)生器的整體使用壽命。

在申請(qǐng)?zhí)枮?00910164214.1的專利申請(qǐng)中，是采用螺旋導(dǎo)電彈簧形成一個(gè)電磁壓縮環(huán),當(dāng)螺旋導(dǎo)電彈簧通電后,產(chǎn)生磁場(chǎng),起到壓縮等離子電弧的作用,?但是，其缺乏穩(wěn)燃腔、導(dǎo)流腔以及加速腔，提高陽(yáng)極壽命有限。為此，新的抗燒蝕陽(yáng)極的開(kāi)發(fā)具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多腔室等離子發(fā)生器陽(yáng)極，其具有長(zhǎng)壽命高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，用以解決現(xiàn)有等離子體發(fā)生裝置使用壽命較短，輸出功率不高的問(wèn)題。