[發(fā)明專利]500KW磁穩(wěn)非轉(zhuǎn)移弧等離子發(fā)生器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510864950.3
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105282952A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李裔紅;賴芒
• 申請（專利權(quán)）人: 成都金創(chuàng)立科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 劉東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大功率(100KW以上)等離子發(fā)生器，屬離子產(chǎn)生和火花隙類(H01T)。

背景技術(shù)

等離子體是由許多帶電粒子組成，總和大約為電中性的物質(zhì)形態(tài)，廣泛存在于宇宙中，也是宇宙中豐度最高的物質(zhì)形態(tài)，常被視為是物質(zhì)的第四態(tài)。隨著溫度上升物質(zhì)存在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三態(tài)的轉(zhuǎn)化過程，當氣態(tài)物質(zhì)溫度升至幾千度時，使氣體分子產(chǎn)生電離，這樣物質(zhì)就變成自由運動并相互作用的正離子和電子組成混合物，即等離子體。其溫度分布從100K的低溫等離子體到超高溫核驟變等離子體的10⁸～10⁹K(1～10億℃)。等離子體中的粒子會受到作用力的影響：帶電粒子運動時會會產(chǎn)生電流以及磁場，當帶電粒子橫越磁場運動時則受磁場的約束，因此等離子體粒子會受到彼此產(chǎn)生的或來自外界的電磁場的影響。

現(xiàn)使用的熱等離子體發(fā)生裝置中，是陰極和陽極間的電弧放電作用使流入工作氣體發(fā)生電離，輸出的等離子體呈噴射狀，用作等離子體射流或等離子體噴焰等。傳統(tǒng)采用的是直流放電法，將直流電源的正極與熱等離子體發(fā)生器陽極連接，負極與陰極連接，當所加電壓達到一定值后，電極間的工作氣體被電離形成等離子體，高速噴射出發(fā)生器口，形成等離子體噴焰。此時噴焰具有很高的熱焓，其焰芯溫度可達10000℃～20000℃，外焰部份也可達到3000℃。正是電弧放電等離子體的高溫高熱焓等特性已被國外先進國家首選為無害化處理各種工業(yè)有毒有害廢棄物的技術(shù)。功率從25kW到250kW不等，當使用空氣作為工作氣體時連續(xù)工作時間可達30小時，當使用氮氣作為工作氣體時連續(xù)工作時間可達100小時以上。非轉(zhuǎn)移弧等離子體發(fā)生器，適用于任何形式的工業(yè)廢棄物，不管被處理物是固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)及是否屬于導(dǎo)電性質(zhì)的都能處理。所述非轉(zhuǎn)移弧就是電弧必須在等離子發(fā)生器腔內(nèi)自己產(chǎn)生，不轉(zhuǎn)移在腔體外；所述轉(zhuǎn)移弧是指必須在腔外放導(dǎo)體，導(dǎo)體與腔體外部產(chǎn)生電弧。

目前較為先進的等離子發(fā)生器是申請?zhí)枮镃N201210079650.0的國內(nèi)發(fā)明專利公開的一種200KW非轉(zhuǎn)移弧等離子發(fā)生器，該裝置特征是：從電弧產(chǎn)生至噴出方向順次設(shè)置外周有絕緣筒的陰極、間隙、有可調(diào)絕緣座作支撐的小陽極、將主氣從外引入中心孔的主氣環(huán)、二陽極和最下端有喇叭噴囗的大陽極；其中，二陽極與主氣環(huán)間有密封，二陽極外有調(diào)節(jié)螺母；陰極為實心紫銅電極，陰極外圈為不銹鋼筒，紫銅電極和不銹鋼筒間為冷卻水道；小陽極、二陽極和大陽極三個陽極均為紫銅電極，且前述三個陽極中心為連通的供電弧送出的孔徑相同的中心孔，前述三個陽極紫銅電極內(nèi)均設(shè)有冷卻水道；陰極外圈不銹鋼筒從前端至后端為緊套陰極的密封的收縮筒頸、錐形筒和直形筒，其中收縮筒頸和直形筒與外部絕緣筒間分別用下螺紋和上螺紋密封連接；在絕緣筒和可調(diào)絕緣座外周套螺紋壓環(huán)將兩者軸向可調(diào)連接；在可調(diào)絕緣座外裝異形法蘭，并用螺釘將可調(diào)絕緣座軸向固定于主氣環(huán)；二陽極和大陽極軸向用兩極間法蘭連接固定，兩極間法蘭間裝有絕緣層；輔助氣通過可調(diào)絕緣座引入小陽極頂部；主氣通過主氣環(huán)旋入二陽極頂部；保護氣從二陽極和大陽極間旋入大陽極頂部；直流電源U0的負極與陰極連接；直流電源的正極與前述三個陽極用導(dǎo)線連接,且前述三個陽極與導(dǎo)線的連接線上均各裝一個轉(zhuǎn)移電弧開關(guān)。

從上可知，該200KW非轉(zhuǎn)移弧等離子發(fā)生器的陰極和陽極間接觸面積較小、距離較近，功率較低，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，其缺點如下：1)陰極與陽極間接觸面小、距離較近，導(dǎo)致電極容易過熱引起燒蝕，壽命較短，單個電極最多可連續(xù)工作300小時；2）弧壓較低，若在更大的電壓下工作，等離子弧容易出現(xiàn)斷弧3）功率較低，電弧較短，不適宜更大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。