[實用新型]一種基于熱電子發(fā)射陰極的等離子體發(fā)生裝置

有效

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• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN207083268U
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張明;王鵬宇;李傳;楊勇
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 張建偉,曹葆青

1.一種基于熱電子發(fā)射陰極的等離子體發(fā)生裝置，包括加熱單元、等離子體發(fā)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(nèi)，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(jié)構(gòu)，其一側(cè)封閉，另一側(cè)與絕緣隔熱組件(12)固定連接，將電熱件(10)包含在內(nèi)，構(gòu)成一個密封加熱空間；通過調(diào)節(jié)所述電源(14)輸出電壓，能改變電熱件(10)發(fā)熱功率，控制高溫絕緣套管(11)表面溫度；

所述等離子體發(fā)生單元包括熱電子發(fā)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(jié)構(gòu)，同軸設(shè)在電子發(fā)射陰極(20)外部；陽極筒(21)一端開設(shè)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(fā)射陰極(20)為筒狀結(jié)構(gòu)，貼附安裝在高溫絕緣套管(11)外表面，以接受其發(fā)出的熱量；熱電子發(fā)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(fā)射陰極(20)與所述高溫絕緣套管(11)同軸設(shè)置，用于發(fā)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(fā)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(diào)節(jié)，用于改變熱電子發(fā)射陰極(20)工作電壓，控制等離子體發(fā)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(fā)射陰極(20)構(gòu)成的腔體相通，用于向熱電子發(fā)射陰極(20)和陽極筒(21)構(gòu)成的放電空間提供工作氣氛；

工作時，經(jīng)過電熱件(10)加熱，熱電子發(fā)射陰極(20)在高壓作用下發(fā)射電子，產(chǎn)生等離子體，并在供氣單元產(chǎn)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(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)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(nèi)，所提供溫度不低于1500℃。

3.如權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)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(nèi)的耐高溫絕緣材料制作。

4.如權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)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(xù)可調(diào)，輸出為直流電。

5.如權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)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(nèi)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(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生裝置，其特征在于：

所述供氣單元的氣路設(shè)有氣壓表，用于監(jiān)測高壓氣罐(30)氣壓。

7.如權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生裝置，其特征在于：

所述絕緣隔熱組件開設(shè)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(fā)射陰極(20)構(gòu)成的腔體相通。