具有電離協(xié)同的等離子體電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體設(shè)備，特別是涉及到一種電弧等離子體裝置的電極。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，等離子技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，工業(yè)上應(yīng)用于等離子點(diǎn)火、等離子噴涂、金屬冶煉、等離子加熱制造納米材料、切割、垃圾焚燒廢物處理等。等離子體的處理方式和一般的方式大不一樣，等離子體是在電離層或放電現(xiàn)象下所形成的一種狀態(tài)，伴隨著放電現(xiàn)象將會(huì)生成了激發(fā)原子、激發(fā)分子、離解原子、游離原子團(tuán)、原子或分子離子群的活性化學(xué)物以及它們與其它的化學(xué)物碰撞而引起的反應(yīng)。在等離子體發(fā)生器中，放電作用使得工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態(tài)，經(jīng)相互碰撞而產(chǎn)生高溫，溫度可達(dá)幾萬度以上，被處理的化工有害氣體受到高溫高壓的等離子體沖擊時(shí)，其分子、原子將會(huì)重新組合而生成新的物質(zhì)，從而使有害物質(zhì)變?yōu)闊o害物質(zhì)。
[0003]研發(fā)一種結(jié)構(gòu)合理、適合其目標(biāo)產(chǎn)物應(yīng)用的等離子體裝置是本領(lǐng)域研發(fā)人員的任務(wù)，提高等離子體裝置的效率、減少電能消耗是本領(lǐng)域研發(fā)人員所追求的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種適合處理化工有害氣體或熱解用途的等離子體裝置，并使裝置結(jié)構(gòu)簡單合理和效率高，以減少電能消耗。
[0005]本發(fā)明的一種具有電離協(xié)同的等離子體電極，包括第一電極1、第二電極2、支持架
3、穿心牽緊桿4和電磁驅(qū)動(dòng)組件，其特征是第一電極1為環(huán)形體結(jié)構(gòu)，第二電極2為圓盤體結(jié)構(gòu)，第二電極2的中心有穿心螺孔2-3;支持架3的前部為空心結(jié)構(gòu)，支持架3的后部有裝配腔3-3和承裝螺口 3-5，承裝螺口 3-5在裝配腔3-3之后，在支持架3前部的空心結(jié)構(gòu)與裝配腔3-3之間的壁體中有過孔3-2;穿心牽緊桿4為空心結(jié)構(gòu)，穿心牽緊桿4的內(nèi)空間構(gòu)成引弧電極的伸縮滑道；電磁驅(qū)動(dòng)組件由電磁線圈9和線圈骨架8組成，線圈骨架8的中心為貫通的孔道，在貫通的孔道中有驅(qū)動(dòng)桿7;第一電極1和第二電極2安裝在支持架3的前端，第一電極1和第二電極2進(jìn)行嵌套設(shè)置，第二電極2置于第一電極1的環(huán)形體之內(nèi)，第一電極1的內(nèi)壁與第二電極2的外壁之間空間構(gòu)成電離氣槽I，用穿心牽緊桿4把第二電極2與支持架3進(jìn)行緊密連接，支持架3前部的空心結(jié)構(gòu)構(gòu)成環(huán)形冷卻腔3-1，穿心牽緊桿4的桿體構(gòu)成環(huán)形冷卻腔3-1的內(nèi)環(huán)壁體;電磁驅(qū)動(dòng)組件安裝在支持架3的后端，設(shè)置在線圈骨架8中心孔道中的驅(qū)動(dòng)桿7伸入到支持架3的后部內(nèi)空間中，具體實(shí)施時(shí)，引弧電極安裝在驅(qū)動(dòng)桿7前部的桿體中。
[0006]本發(fā)明中，在第一電極1的環(huán)形體中有環(huán)形槽，環(huán)形槽構(gòu)成環(huán)形氣室V，環(huán)形氣室V有介質(zhì)輸入接口 Π接入;在支持架3前端的壁體上有旋轉(zhuǎn)氣槽3-7，環(huán)形氣室V通過旋轉(zhuǎn)氣槽3-7連通到電離氣槽I;在穿心牽緊桿4的前部有緊固螺頭4-2，在穿心牽緊桿4的后端有內(nèi)六角大頭4-1;第二電極2的體中有凹槽2-4，凹槽2-4的槽口朝向外側(cè)，凹槽2-4與穿心牽緊桿4的內(nèi)空間進(jìn)行相貫連通;在第二電極2的內(nèi)側(cè)有冷卻環(huán)槽2-1，冷卻環(huán)槽2-1與環(huán)形冷卻腔3-1相通，環(huán)形冷卻腔3-1有冷卻水進(jìn)口IV接入和冷卻水出口 m接出；在支持架3的體中有電氣連接件6，電氣連接件6的體中有電刷13，電氣連接件6設(shè)置在穿心牽緊桿4之后;驅(qū)動(dòng)桿7為空心結(jié)構(gòu)，在驅(qū)動(dòng)桿7中部和后部的空心桿體中有間隔設(shè)置的磁珠10和隔尚珠12;在驅(qū)動(dòng)桿7上有用于伸出限位和縮進(jìn)限位的限位大頭7-1;在線圈骨架8的后端有定位鐵環(huán)11;在第一電極1的壁體上有第一電氣接口 17接入;在支持架3的壁體上有第二電氣接口 16接入，第二電氣接口 16與第二電極2進(jìn)行電氣連接。當(dāng)驅(qū)動(dòng)桿7較長時(shí)，在具體實(shí)施時(shí)，在支持架3的裝配腔3-3與承裝螺口 2-5之間有過渡腔3-4。
[0007]在等離子體裝置中，等離子體電弧在二個(gè)主電極之間產(chǎn)生，在二個(gè)主電極之間能維持等離子體電弧穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，二個(gè)主電極之間的空間距離越大，等離子體電弧的行程越長，其電子相互碰撞的機(jī)會(huì)和次數(shù)就會(huì)更多，其能量就會(huì)越大，當(dāng)用于處理工業(yè)有害氣體時(shí)，有害氣體受到高溫高壓等離子體沖擊的強(qiáng)度會(huì)更大，其重新組合變?yōu)闊o害物質(zhì)的效率會(huì)更高。本發(fā)明利用引弧電極進(jìn)行引弧，先伸出引弧電極使二個(gè)主電極之間的引弧距離縮短，以降低引弧電壓，然后縮回引弧電極，使二個(gè)主電極之間產(chǎn)生高溫等離子體電弧。所述的二個(gè)主電極為引弧電極之外的電極。本發(fā)明采取伸縮式引弧的措施來使等離子體裝置的二個(gè)主電極之間的空間距離得到延長，加大高溫等離子體電弧的能量，提高了效率和節(jié)省電能。
[0008]本發(fā)明在處理工業(yè)有害氣體領(lǐng)域中應(yīng)用或在固體廢物處置領(lǐng)域中應(yīng)用，為了進(jìn)一步提高等離子體裝置的效率，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)中設(shè)置第一電極1和第二電極2，把第一電極1和第二電極2進(jìn)行嵌套設(shè)置，第二電極2置于第一電極1的環(huán)形體之內(nèi)，使第一電極1的內(nèi)壁與第二電極2的外壁之間的空間構(gòu)成電離氣槽I。應(yīng)用時(shí)，等離子體裝置的工作電源連接到第二電氣接口 16，引弧電源連接到第一電氣接口 17，再把工業(yè)有害氣體或水蒸汽或其他氣源的工作氣通過介質(zhì)輸入接口 Π輸入到到第一電極1壁體中的環(huán)形氣室V中，工業(yè)有害氣體或水蒸汽或其他氣源的工作氣由支持架3前端的旋轉(zhuǎn)氣槽3-7進(jìn)入第一電極1與第二電極2之間的電離氣槽I中，在電離氣槽I內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)氣流，當(dāng)對(duì)第一電極1施加10000V以上電壓時(shí)，便在電離氣槽I內(nèi)形成氣流隔離放電方式的電場，使工業(yè)有害氣體或水蒸汽或其他氣源的工作氣被電離而增加活性，被電離活化的工業(yè)有害氣體再在高溫等離子體電弧的作用下，更容易及更徹底被處理成中性的無害物質(zhì)，或被電離活化的水蒸汽更容易被分解而作為固體有機(jī)廢物的氣化劑應(yīng)用。
[0009]上述的發(fā)明在具體應(yīng)用中，在第二電氣接口16接入的是等離子體工作電源，等離子體工作電源的特征是低電壓大電流;在第一電氣接口 17接入的10000V以上的高壓電源，高壓電源的特征是高電壓小電流。在等離子體裝置中設(shè)置第三電極21，第三電極21作為等離子體工作電源和高壓電源的公共回路電極，工作時(shí)，高壓電源使第一電極1與第二電極2之間的電離氣槽I進(jìn)行氣流隔離方式的放電，同時(shí)使第二電極2與第三電極21之間進(jìn)行放電，等離子體工作電源使第二電極2與第三電極21之間形成高溫等離子體電弧，本發(fā)明是先使高壓電源作用在第一電極1與第二電極2之間的電離氣槽I中，對(duì)工業(yè)有害氣體或水蒸汽或其他氣源的工作氣進(jìn)行電離和活化，然后使高壓電源作用在第二電極2與第三電極21之間，通過引弧電極進(jìn)行第二電極2與第三電極21之間的引弧，使之產(chǎn)生高溫等離子體電弧，把工業(yè)有害氣體或水蒸汽或其他氣源的工作氣進(jìn)行目標(biāo)處理，其中，產(chǎn)生高溫等離子體電弧的電能由等離子體工作電源提供。
[0010]等離子體裝置運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生等離子體電弧的弧根在第二電極2的外端面上，為了避免引弧電極被燒結(jié)在第二電極2上而使引弧電極失去伸縮功能，本發(fā)明在第二電極2外側(cè)的體中設(shè)置凹槽2-4，使引弧作用完成后的引弧電極頭部與第二電極2壁體之前具有一定的空間距離。
[00?1 ] 上述的發(fā)明中，在驅(qū)動(dòng)桿7中部和后部的空心桿體中有間隔設(shè)置的磁珠10和隔尚珠12，具體實(shí)施時(shí)，磁珠10選用永磁體材料，隔離珠12選用非磁性材料，各磁珠的極性進(jìn)行同向串聯(lián)設(shè)置，當(dāng)需伸出引弧電極時(shí)，對(duì)電磁線圈進(jìn)行正向通電，使電磁線圈中心產(chǎn)生的電磁力與驅(qū)動(dòng)桿7內(nèi)磁珠的磁力線進(jìn)行正方向配合，把驅(qū)動(dòng)桿7向前推移；當(dāng)需縮回引弧電極時(shí)，對(duì)電磁線圈進(jìn)行反向通電，使電磁線圈中心產(chǎn)生的電磁力與驅(qū)動(dòng)桿7內(nèi)磁珠的磁力線進(jìn)行反方向配合，把驅(qū)動(dòng)桿7向后移動(dòng)。本發(fā)明在線圈骨架8的后端有定位鐵環(huán)11，利用磁珠10的磁力，使驅(qū)動(dòng)桿7定位，從而使引弧電極定位在伸出位置或縮回位置。本發(fā)明利用電磁線圈和驅(qū)動(dòng)桿7來驅(qū)動(dòng)引弧電極，沒有機(jī)械動(dòng)作機(jī)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)簡單，并且工作可靠。本發(fā)明只在需使驅(qū)動(dòng)桿7前行或后退的過程中對(duì)電磁線圈進(jìn)行通電，在驅(qū)動(dòng)桿7定位后，就可對(duì)電磁線圈斷電，實(shí)現(xiàn)節(jié)省電能和延長電磁線圈的壽命。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:適合在處理工業(yè)有害氣體領(lǐng)域中應(yīng)用或在固體廢物處置領(lǐng)域中應(yīng)用，先使處理介質(zhì)進(jìn)行電離活化，再把處理介質(zhì)在高溫等離子體電弧的作用下進(jìn)行處理，更容易得到目標(biāo)產(chǎn)物。采取伸縮式引弧的措施來使等離子體裝置的二個(gè)主電極之間的空間距離得到延長，加大高溫等離子體電弧的能量，提高了效率和節(jié)省電能。本發(fā)明利用電磁線圈及在驅(qū)動(dòng)桿7中間隔設(shè)置磁珠措施來驅(qū)動(dòng)引弧電極進(jìn)行伸出或縮回，其結(jié)構(gòu)簡單合理、工作可靠。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的一種具有電離協(xié)同的等離子體電極的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的圓盤體電極結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖3是本發(fā)明的支持架結(jié)構(gòu)圖。
[0016 ]圖4是本發(fā)明的電極在弓丨弧初始狀態(tài)時(shí)的示意圖。
[0017]圖5是本發(fā)明的電極在形成高溫等離子體電弧時(shí)的示意圖。
[0018]圖中:1.第一電極，2.第二電極，2-1.冷卻環(huán)槽，2-2.密封口，2_3.穿心螺孔，2-4.凹槽，3.支持架，3-1.環(huán)形冷卻腔，3-2.過孔，3-3.裝配腔，3-4.過渡腔，3-5.承裝螺口，3_6.安裝螺頭，3-7.旋轉(zhuǎn)氣槽，3-8.密封槽，4.穿心牽緊桿，4-1.內(nèi)六角大頭，4-2.緊固螺頭，5.密封墊，6.電氣連接件，7.驅(qū)動(dòng)桿，7-1.限位大頭，8.線圈骨架，8-1.限位階，8-2.連接螺頭，
9.電磁線圈，10.磁珠，11.定位鐵環(huán)，12.隔離珠，13.電刷，14.螺釘，15.螺栓，16.第二電氣接口，17.第一電氣接口，18.密封環(huán)，19.密封圈，2