[發明專利]熱等離子體噴槍

在審

• 申請號: 202110653713.8
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113286409A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 王勤;黃群星;胡保安;李曉東;黃佳音;馬增益;張藝顆;嚴建華
• 申請（專利權）人: 浙江大學;中交（天津）生態環保設計研究院有限公司
• 主分類號: H05H1/28
• 分類號: H05H1/28
• 代理公司: 上海立群專利代理事務所(普通合伙) 31291
• 代理人: 楊楷;毛立群

本發明的目的是提供一種提供更加穩定的電弧的同時能夠自由調節功率的熱等離子體噴槍。該熱等離子體噴槍具有第一陽極組件和第二陽極組件，并且兩個陽極組件分別配置獨立的第一電源和第二電源，從而熱等離子噴槍使用時，產生的高溫電弧可以在第一陽極組件內部也可以在第二陽極組件內部，避免了單一陽極而導致的局部高溫電極燒蝕，提供了熱等離子體噴槍的使用壽命。具體地，本發明提供的熱等離子噴槍包括陰極組件、第一陽極組件和第二陽極組件，陰極組件與第一陽極組件之間設置有第一電源，陰極組件與第二陽極組件之間設置有第二電源，第一電源與第二電源相互獨立。

技術領域

本發明涉及熱等離子體技術領域，特別涉及一種熱等離子體噴槍。

背景技術

熱等離子體具有高溫、高焓、高能量密度、高化學活性、富含活性粒子、反應速度快、溫度梯度大、啟停快速等優勢特點，其產生的高溫高能量優于現有的大多數高溫技術，特別是，熱等離子體技術為危險廢物的處理提供了可以實現“無害化、減量化、資源化”的技術路徑。

而熱等離子體技術在實際應用中的核心裝置是熱等離子體噴槍，熱等離子體噴槍是利用陰極與陽極之間放電形成的高溫電弧加熱氣體，氣體進入陽極噴嘴壓縮段后被電弧加熱到1×10⁴K以上的高溫后發生電離，進入陽極噴管擴張段膨脹加速，最終形成等離子體射流。熱等離子體技術現已被廣泛應用于機械、化工、材料以及航空宇航各領域。熱等離子體噴槍的主要性能參數取決于等離子體射流的溫度和速度分布，而等離子體射流的溫度和速度分布情況又取決于熱等離子體噴槍的結構特點，故改進熱等離子體噴槍的結構，使之更加合理化，是本領域共同關注的課題。

目前，常用的熱等離子體噴槍，大多采用的是一對電極，即由一個陰極組件和一個陽極組件，在直流電源的作用下產生等離子體射流。在陽極組件里，由于流場、電磁場(即氣體的流速和電源的電壓)的相互作用，使得高溫電弧在陽極組件內不斷運動，等離子體的能量不斷變化，導致射流不穩定，同時，單陽極結構容易造成高溫電弧聚集在陽極內部，導致電極燒蝕。

而且，大部分熱等離子體噴槍的陰、陽極在結構上是固定的，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。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種更加穩定的電弧的同時能夠自由調節功率的熱等離子體噴槍。

本發明提供的熱等離子噴槍包括陰極組件、第一陽極組件和第二陽極組件，陰極組件與第一陽極組件之間設置有第一電源，陰極組件與第二陽極組件之間設置有第二電源，第一電源與第二電源相互獨立。

根據該技術方案，首先，本發明提供的熱等離子體噴槍具有第一陽極組件和第二陽極組件，并且兩個陽極組件分別配置獨立的第一電源和第二電源，從而熱等離子體噴槍使用時，產生的高溫電弧可以在第一陽極組件內部也可以在第二陽極組件內部，避免了單一陽極而導致的局部高溫電極燒蝕，提高了熱等離子體噴槍的使用壽命。

其次，熱等離子體噴槍內設置兩個陽極，相較于單陽極只能產生一個電弧，雙陽極的設置能夠使得熱等離子體噴槍產生的電弧更長，同時對于雙陽極設置相互獨立的電源使得可以根據陰極組件與第一陽極組件、陰極組件與第二陽極組件之間產生的電弧長度不同來配置不同電壓的電源，使得陰極組件與陽極組件，特別是產生的電弧更長的陰極組件與第二陽極組件之間產生的電弧也更穩定。

最后，雙陽極的設置使得熱等離子體噴槍的功率不再單一，進一步地，獨立電源的設置可以進一步地擴大熱等離子體噴槍的功率調整范圍，具體地，陰極組件與第一陽極組件產生電弧為本發明提供的熱等離子體噴槍的第一功率；陰極組件與第二陽極組件產生電弧為本發明提供的熱等離子體噴槍的第二功率；陰極組件與第一陽極組件和陰極組件與第二陽極組件同時產生電弧為本發明提供熱等離子體噴槍的第三功率。

作為優選，陰極組件、第一陽極組件和第二陽極組件依次同軸間隔設置。