[實(shí)用新型]輸入功率可調(diào)的雙陽(yáng)極電弧加熱等離子體噴槍

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520622320.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204887664U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜鎮(zhèn)志;陳雄;楊海;李映坤;朱亮;劉銳;鄭健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H05H1/28
• 分類號(hào): H05H1/28;H05H1/34
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于熱等離子體技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種輸入功率可調(diào)的雙陽(yáng)極電弧加熱等離子體噴槍。

背景技術(shù)

電弧加熱等離子噴槍是利用電能將兩電極之間放電形成的高溫電弧加熱氣體，氣體進(jìn)入陽(yáng)極噴嘴壓縮段后被電弧加熱到1×10⁴K以上的高溫后發(fā)生電離，進(jìn)入陽(yáng)極噴管擴(kuò)張段膨脹加速達(dá)，最終形成等離子體射流。電弧熱等離子體技術(shù)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、材料以及航空宇航各領(lǐng)域。噴槍的主要性能參數(shù)取決于等離子射流的溫度和速度分布，而其溫度和速度分布情況又取決于噴槍的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，故改進(jìn)噴槍的結(jié)構(gòu)，使之更加合理化，是該領(lǐng)域共同關(guān)注的課題。目前，常用的電弧加熱等離子體噴槍，大多采用的是一對(duì)電極，即由一個(gè)陰極和一個(gè)陽(yáng)極，在直流電源的作用下產(chǎn)生等離子體射流。在陽(yáng)極噴管里，由于流場(chǎng)、電磁場(chǎng)的相互作用，使得高溫電弧在陽(yáng)極內(nèi)不斷運(yùn)動(dòng)，使等離子體的能量不斷變化，導(dǎo)致射流不穩(wěn)定，同時(shí)，單陽(yáng)極結(jié)構(gòu)容易造成高溫電弧聚集在陽(yáng)極內(nèi)部，導(dǎo)致電極燒蝕。

而且，大部分電弧加熱等離子噴槍的陰、陽(yáng)極在結(jié)構(gòu)上是固定的，二者之間的間距也是固定的，使得在相同的工作電流下噴槍的輸入功率是一定的。

實(shí)用新型內(nèi)容

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，提高電弧電壓有利于等離子體射流的穩(wěn)定性。由于目前的等離子噴槍大多采用一對(duì)電極結(jié)構(gòu)，提高電弧電壓受到限制，從而造成穩(wěn)定性較差。本實(shí)用新型就為了克服上述缺點(diǎn)提出了將單一陽(yáng)極分割成基礎(chǔ)陽(yáng)極和輔助陽(yáng)極兩部分，中間加以絕緣體形成雙陽(yáng)極，將電弧拉致輔助陽(yáng)極上，提高電弧電壓，使等離子體的熱能分布偏向于噴管外部，從而改變噴槍內(nèi)的等離子溫度分布，提高了等離子體的穩(wěn)定性。同時(shí)本實(shí)用新型通過(guò)螺紋傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)陰極體在軸向的自由移動(dòng)，以調(diào)節(jié)陰陽(yáng)極間距，在相同工作電流下實(shí)現(xiàn)噴槍輸入功率的可調(diào)性。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為：

一種輸入功率可調(diào)的雙陽(yáng)極電弧加熱等離子體噴槍，包括陽(yáng)極、內(nèi)絕緣套筒、陰極、驅(qū)動(dòng)螺桿、端蓋和外絕緣套筒；噴槍的陽(yáng)極包括同軸設(shè)置的基礎(chǔ)陽(yáng)極和輔助陽(yáng)極，并通過(guò)耐高溫絕緣陶瓷隔開(kāi)，輔助陽(yáng)極為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，設(shè)置在基礎(chǔ)陽(yáng)極的噴口端，輔助陽(yáng)極開(kāi)孔的擴(kuò)張角還要與基礎(chǔ)陽(yáng)極的擴(kuò)張角相配合；內(nèi)絕緣套筒間隙設(shè)置在外絕緣套筒腔體內(nèi)，內(nèi)絕緣套筒的一端固連有基礎(chǔ)陽(yáng)極，另一端有對(duì)稱的兩個(gè)端腳，兩個(gè)端腳相對(duì)的面上對(duì)稱設(shè)置滑塊，內(nèi)絕緣套筒的端腳與端蓋固連，驅(qū)動(dòng)螺桿與端蓋轉(zhuǎn)動(dòng)配合，并由驅(qū)動(dòng)螺桿周向上的限位凸環(huán)在軸向上限位，驅(qū)動(dòng)螺桿伸出端蓋的一端為驅(qū)動(dòng)螺桿調(diào)節(jié)柄，陰極一端為內(nèi)部中空的陰極水冷空腔，另一端為與驅(qū)動(dòng)螺桿配合的驅(qū)動(dòng)螺孔，陰極外壁上的滑槽與滑塊滑動(dòng)配合，陰極水冷空腔通過(guò)陰極、內(nèi)絕緣套筒和基礎(chǔ)陽(yáng)極上的水冷通道與陽(yáng)極水冷空腔連通，陰極上開(kāi)有與陰極水冷空腔連通的冷卻水入口，基礎(chǔ)陽(yáng)極上開(kāi)有與陽(yáng)極水冷空腔連通的冷卻水出口，陰極上冷卻水通道的兩側(cè)陰極外壁與內(nèi)絕緣套筒的內(nèi)壁密封配合，外絕緣套筒和內(nèi)絕緣套筒上開(kāi)有連通的工作氣體通道，工作氣體通道與陽(yáng)極噴嘴連通。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)本實(shí)用新型通過(guò)雙陽(yáng)極切換，噴槍正常工作時(shí)，等離子電弧在陽(yáng)極的后段，電弧長(zhǎng)度被人為拉長(zhǎng)，噴槍的穩(wěn)定性好，壽命得到提高。

(2)本實(shí)用新型通過(guò)調(diào)節(jié)陰、陽(yáng)極間距來(lái)調(diào)節(jié)噴槍的輸入功率，從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)電弧加熱等離子體噴槍中輸入功率可調(diào)。

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型輸入功率可調(diào)的雙陽(yáng)極電弧加熱等離子體噴槍的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1：