[實用新型]一種基于熱電子發射陰極的等離子體發生裝置

有效

• 申請號: 201720715815.7
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN207083268U
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 張明;王鵬宇;李傳;楊勇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 張建偉,曹葆青

1.一種基于熱電子發射陰極的等離子體發生裝置，包括加熱單元、等離子體發生單元和供氣單元組成，其特征在于：

所述加熱單元包括電熱件(10)、高溫絕緣套管(11)、絕緣隔熱組件(12)、接線端子(13)和電源(14)；所述電熱件(10)安裝在高溫絕緣套管(11)內，兩端通過絕緣隔熱組件(12)的兩根接線端子(13)接電源(14)輸出端；所述高溫絕緣套管(11)為筒狀結構，其一側封閉，另一側與絕緣隔熱組件(12)固定連接，將電熱件(10)包含在內，構成一個密封加熱空間；通過調節所述電源(14)輸出電壓，能改變電熱件(10)發熱功率，控制高溫絕緣套管(11)表面溫度；

所述等離子體發生單元包括熱電子發射陰極(20)、陽極筒(21)、高壓電源(22)和高壓接線端子(23)；所述陽極筒(21)為整體接地的圓筒狀結構，同軸設在電子發射陰極(20)外部；陽極筒(21)一端開設有噴嘴(25)，用于噴射等離子體，另一端固定在絕緣隔熱組件(12)上；所述熱電子發射陰極(20)為筒狀結構，貼附安裝在高溫絕緣套管(11)外表面，以接受其發出的熱量；熱電子發射陰極(20)開口一端固定在所述絕緣隔熱組件(12)上；所述熱電子發射陰極(20)與所述高溫絕緣套管(11)同軸設置，用于發射電子；所述高壓電源(22)輸出高壓端作高壓極通過高壓接線端子(23)與所述熱電子發射陰極(20)相連，高壓電源(22)輸出另一端作為地極接地；

所述高壓電源(22)輸出電壓可調節，用于改變熱電子發射陰極(20)工作電壓，控制等離子體發生密度；

所述供氣單元包含高壓氣罐(30)，其通過氣管(31)穿過所述絕緣隔熱組件(12)與陽極筒(21)和熱電子發射陰極(20)構成的腔體相通，用于向熱電子發射陰極(20)和陽極筒(21)構成的放電空間提供工作氣氛；

工作時，經過電熱件(10)加熱，熱電子發射陰極(20)在高壓作用下發射電子，產生等離子體，并在供氣單元產生的氣流作用下，形成等離子體射流，從所述噴嘴噴射。

2.如權利要求1所述的等離子體發生裝置，其特征在于：

所述電熱件(10)為呈U形的電熱絲，其材料為鎳鉻合金或者鎢，線徑0.5mm～5mm，呈螺旋狀安裝在高溫絕緣套管內，所提供溫度不低于1500℃。

3.如權利要求1所述的等離子體發生裝置，其特征在于：

所述高溫絕緣套管(11)長度2～50cm，筒外徑1～5cm，采用包括石英管或剛玉管在內的耐高溫絕緣材料制作。

4.如權利要求1所述的等離子體發生裝置，其特征在于：

所述高壓電源(22)額定工作功率5～20kW，輸出電壓為0～20kV連續可調，輸出為直流電。

5.如權利要求1所述的等離子體發生裝置，其特征在于：

所述高壓氣罐(30)所儲氣體為包括Ar惰性氣體或CO₂在內的還原性非可燃性氣體，容積為30L～300L，工作壓力為0.1MPa～0.7Mpa。

6.如權利要求1所述的等離子體發生裝置，其特征在于：

所述供氣單元的氣路設有氣壓表，用于監測高壓氣罐(30)氣壓。

7.如權利要求1所述的等離子體發生裝置，其特征在于：

所述絕緣隔熱組件開設有多個通氣孔，供氣單元氣管通過各通氣孔與陽極筒(21)和熱電子發射陰極(20)構成的腔體相通。