[實用新型]新型層流等離子體發生器陰極結構

有效

• 申請號: 201320747956.9
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN203563255U
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 余德平;曹修全;姚進;向勇;肖蒙;苗建國
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型公開了一種新型層流等離子體發生器陰極結構，屬于熱等離子體發生裝置領域。

背景技術

隨著社會技術的不斷發展，人們對熱源的要求越來越高，傳統的湍流熱等離子體熱源已經很難滿足諸多應用場合的要求。因此，層流等離子體由于其具有射流穩定、高溫區廠、噪聲低、能量密度高、對環境氣體的卷吸少、軸向梯度小等優點，得到了國內外科研工作者的極大關注。然而，層流等離子體對電弧的穩定性要求高，國內外公開的專利中還很少有能滿足該性能的結構。雖然專利號為201010191192.0提出了一種層流等離子體陰極結構，能基本滿足層流等離子體對電弧穩定性的要求，但是采用該結構時陽極的燒蝕特別嚴重，陽極使用壽命極短，難以長時間穩定運行，運行成本高。

發明內容

隨著社會技術的不斷發展，人們對熱源的要求越來越高，傳統的湍流熱等離子體熱源已經很難滿足諸多應用場合的要求。因此，層流等離子體由于其具有射流穩定、高溫區廠、噪聲低、能量密度高、對環境氣體的卷吸少、軸向梯度小等優點，得到了國內外科研工作者的極大關注。然而，層流等離子體對電弧的穩定性要求高，國內外公開的專利中還很少有能滿足該性能的結構。雖然專利號為201010191192.0提出了一種層流等離子體陰極結構，能基本滿足層流等離子體對電弧穩定性的要求，但是采用該結構時陽極的燒蝕特別嚴重，陽極使用壽命極短，難以長時間穩定運行，運行成本高。

實用新型內容

為了解決上述問題，獲得一種能產生穩定層流等離子體射流的發生器裝置，本實用新型公開了一種新型層流等離子體發生器陰極結構，在產生穩定射流的同時極大的提高了層流等離子體發生器中陰極體與陽極的使用壽命。

本實用新型的技術方案如下所述。

一種新型層流等離子體發生器陰極結構主要由陰極罩和陰極體構成，其特征在于：所述的陰極罩由紫銅加工而成，外圓柱面上加工有冷卻水道，冷卻水沿著水道前進，以更好的冷卻陰極罩，且內孔上均勻布置有多個軸心線與內孔母線呈3~10°度的進氣孔，以給進入弧柱區的工作氣流一個切向分速度，讓陽極弧根沿著陽極周向旋轉，避免陽極弧根對陽極某一點的過度燒蝕，從而延長了陽極的使用壽命；所述的陰極體采用高熔點的鎢或者是石墨加工而成，其與電源負極相連，并位于陰極罩內孔中，與陰極罩配合形成工作氣體的氣流通道。

本使用新型公開的一種新型層流等離子體陰極結構具有下述優點。

1.能產生穩定的層流等離子體電弧。由于陰極罩采用紫銅加工而成，具有良好的導磁、導電能力，在陰極體與陽極產生電弧后能屏蔽外部電場和磁場對電弧的影響。

2.陰極體使用壽命長。本結構中，陰極體采用鎢或者是石墨加工而成，本身具有一定的耐高溫能力，且陰極體受到雙重冷卻作用：1）工作氣體從陰極體表面流過，具有一定的冷卻效果；2）由于陰極體與陰極罩內孔接觸，部分熱量傳遞給陰極罩，由陰極罩外圓柱面上的冷卻水道中的水帶走。此外，還可對陰極體進行直接冷卻，從而本結構對陰極體的冷卻充分，極大的提高了其使用壽命。

3.陽極的使用壽命長。本結構中，陰極罩內孔上加工的進氣孔的軸心線與內孔母線成a°角度，使進入弧柱區的工作氣體具有一定的切向分量，從而使的陽極弧根在陽極周向上旋轉，避免了弧根對陽極上某一點的過度燒蝕，極大的提高了陽極的使用壽命。

4.推動層流等離子體技術的應用。本結構極大的提高了陰極柱與陽極的使用壽命，從而使得層流等離子體發生器長時間穩定運行成為可能，這將必然推動層流等離子體技術的更廣泛的應用。

附圖說明

圖1新型層流等離子體發生器陰極結構示意圖。

圖2陰極罩正視圖。

其中：1--陰極罩，1a--進氣孔，1b--冷卻水道，2--陰極體，2a--陰極弧根，3--陽極，3a--陽極弧根，4--弧柱區，5—電弧。?

具體實施方式

為了更好的解釋說明本實用新型，現結合附圖對本實用新型的具體實現方式進行詳細說明。