[發(fā)明專利]一種采用接觸引弧方式的等離子體炬裝置及使用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911281269.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN110856330A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高嶺;王衛(wèi)民;張百靈;陳小林;李博;惠曉暉;陳威仰;王陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安空天能源動(dòng)力智能制造研究院有限公司
• 主分類號(hào): H05H1/34
• 分類號(hào): H05H1/34;H05H1/28
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發(fā)明公開了一種采用接觸引弧方式的等離子體炬裝置及使用方法，包括陰極組件、進(jìn)氣組件和陽極組件，其中陰極組件套設(shè)于進(jìn)氣組件內(nèi)部，所述進(jìn)氣組件套設(shè)于陽極組件內(nèi)部，其中陰極組件、進(jìn)氣組件和陽極組件同軸，所述陰極組件和陽極組件分別外接電源，其中陽極組件的軸向尺寸大于陰極組件和進(jìn)氣組件，所述陽極組件包括陽極進(jìn)水通道(4)、陽極回水通道(6)、第一陽極(8)和第二陽極(11)，其中陽極回水通道(6)同軸套裝于陽極進(jìn)水通道(4)外側(cè)，其中陽極進(jìn)水通道(4)一端開口連接陽極回水通道(6)的端部構(gòu)成陽極冷卻水流回路，所述第一陽極(8)和第二陽極(11)密封連接并列套裝于陽極進(jìn)水通道(4)內(nèi)側(cè)一端部。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于等離子體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用接觸引弧方式的等離子體炬裝置及使用方法。

背景技術(shù)

熱等離子體是指等離子體中重粒子溫度在3000K到30000K范圍之間的等離子體，主要由自由電子、離子和中性粒子(原子、原子團(tuán)和分子)組成，各組分之間近似處于局部熱力學(xué)平衡狀態(tài)即溫度近似相等。熱等離子體具有高溫、高速、高能密度等特點(diǎn)，并且含有一定數(shù)量的帶電粒子，可以完成許多過去不能實(shí)現(xiàn)的化學(xué)工藝過程。熱等離子體既可以通過大電流的直流放電得到，即在外加電場條件下，氣體介質(zhì)中所存在的大量自由電子在受到電場作用后加速到一定程度，就會(huì)使得中性原子或分子電離，從而獲得更多自由電子，后面產(chǎn)生的電子將持續(xù)產(chǎn)生類似過程，氣體中存在大量的自由電子使得氣體成為導(dǎo)電介質(zhì)，這個(gè)由絕緣轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)的過程稱為擊穿。例如：自由弧、轉(zhuǎn)移弧、非轉(zhuǎn)移弧；也可以在大氣壓下通過交流電弧放電、射頻放電、微波放電、化沖放電、激光加熱得到。直流非轉(zhuǎn)移弧等離子體炬裝置具有裝置簡單、功率大、價(jià)格便宜、能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于切割、焊接、噴涂、冶金、材料、化工和廢物處理等工業(yè)領(lǐng)域。

現(xiàn)有等離子體炬一般采用間隙引弧的方式，即陰極和陽極之間有一定的間隙，引弧時(shí)在正常供電的基礎(chǔ)上，還需要在陰極和陽極之間施加一個(gè)很高的電勢(shì)差，待陰極和陽極之間的間隙被擊穿之后，再將高壓模塊關(guān)閉。這種方式，陰極和陽極之間的電勢(shì)差取決于陰極和陽極之間的間隙、陰極和陽極之間的氣流壓力等參數(shù)，在實(shí)際工作過程中，很容易出現(xiàn)引弧失敗的現(xiàn)象，同時(shí)，高壓模塊工作過程中產(chǎn)生的電磁干擾對(duì)供電系統(tǒng)也有很大影響，嚴(yán)重時(shí)需要進(jìn)行電磁屏蔽。

在等離子體炬的實(shí)際應(yīng)用中，由于電弧的分流現(xiàn)象，弧根往往是在電極表面的一個(gè)固定范圍內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如果工作時(shí)間比較長的話，電極很容易被燒壞，從而導(dǎo)致等離子體炬不能正常工作，因此研發(fā)一種采用接觸引弧方式、將弧根固定在具體區(qū)域的等離子體炬裝置很有市場前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用接觸引弧方式的等離子體炬裝置及使用方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)中1：現(xiàn)有等離子體炬采用間隙引弧的方式，陰極和陽極之間的電勢(shì)差取決于陰極和陽極之間的間隙、陰極和陽極之間的氣流壓力等參數(shù)，在實(shí)際工作過程中，很容易出現(xiàn)引弧失敗的現(xiàn)象；2：高壓模塊工作過程中產(chǎn)生的電磁干擾對(duì)供電系統(tǒng)也有很大影響，嚴(yán)重時(shí)需要進(jìn)行電磁屏蔽；3：現(xiàn)有等離子體炬的實(shí)際應(yīng)用中，由于電弧的分流現(xiàn)象，弧根往往是在電極表面的一個(gè)固定范圍內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如果工作時(shí)間比較長的話，電極很容易被燒壞，從而導(dǎo)致等離子體炬不能正常工作等問題。

為了解決技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種采用接觸引弧方式的等離子體炬裝置，包括陰極組件、進(jìn)氣組件和陽極組件，其中陰極組件套設(shè)于進(jìn)氣組件內(nèi)部，所述進(jìn)氣組件套設(shè)于陽極組件內(nèi)部，其中陰極組件、進(jìn)氣組件和陽極組件同軸，所述陰極組件和陽極組件分別外接電源，其中陽極組件的軸向尺寸大于陰極組件和進(jìn)氣組件，所述陽極組件包括陽極進(jìn)水通道、陽極回水通道、第一陽極和第二陽極，其中陽極回水通道同軸套裝于陽極進(jìn)水通道外側(cè)，其中陽極進(jìn)水通道一端開口連接陽極回水通道的端部構(gòu)成陽極冷卻水流回路，所述第一陽極和第二陽極密封連接并列套裝于陽極進(jìn)水通道內(nèi)側(cè)一端部。