專利名稱：交流等離子發(fā)射槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種交流等離子發(fā)射槍。
背景技術(shù)：
等離子體發(fā)生器能提供一種高效而且干凈的熱源一等離子體流，它被廣泛 地應(yīng)用于電站鍋爐點(diǎn)火、切割、焊接、噴涂、冶金、化工和廢物處理等工業(yè)領(lǐng) 域，以及材料、航空航天的科學(xué)領(lǐng)域。熱等離子體具有很高的溫度和能量密度， 并且含有相當(dāng)數(shù)量的帶電粒子(電子和離子)，它不同于用化學(xué)燃燒的方法產(chǎn)生 的高溫氣體，很多過(guò)去不能完成的工藝過(guò)程在等離子條件下能夠很好地實(shí)現(xiàn)。
在過(guò)去20年里，電弧等離子體技術(shù)發(fā)展很快，在工業(yè)領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。
2000年以后，我國(guó)國(guó)內(nèi)已將直流等離子點(diǎn)火技術(shù)成功地應(yīng)用在鍋爐上。所 謂直流等離子點(diǎn)火技術(shù)是將直流電流在一定介質(zhì)氣壓的條件下引弧，并在強(qiáng)磁 場(chǎng)控制下獲得穩(wěn)定功率的定向流動(dòng)空氣等離子體，該等離子體在點(diǎn)火燃燒器中 形成T〉4000K的梯度極大的局部高溫火核，煤粉顆粒通過(guò)該等離子"火核"時(shí)， 迅速釋放出揮發(fā)物、再造揮發(fā)份，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒，達(dá) 到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的。該技術(shù)因?qū)崿F(xiàn)了無(wú)油點(diǎn)火系統(tǒng)而備受關(guān)注。
但是，這種直流等離子點(diǎn)火技術(shù)受其技術(shù)限制，存在著諸多問(wèn)題。目前， 在我國(guó)主要采用的是以大電流熱電子發(fā)射方式的熱陰極直流等離子點(diǎn)火技術(shù)。 該技術(shù)在工作時(shí)，電流隨功率的增大而增大。因此，該技術(shù)的功率一般只能達(dá) 到150KW左右。并且，該技術(shù)的陰極壽命一般不超過(guò)50小時(shí)。其電極需要由貴 金屬制成，造價(jià)和運(yùn)行成本都較高。直流等離子點(diǎn)火技術(shù)需配置整流電源系統(tǒng)， 造價(jià)高，占地多。
通過(guò)交流電直接供電產(chǎn)生交流等離子體在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)人應(yīng)用。鑒于上述現(xiàn) 有等離子點(diǎn)火技術(shù)中的不足，本專利設(shè)計(jì)了一種直接由380V交流電供電的冷電極低電流交流等離子點(diǎn)火技術(shù)，可以克服現(xiàn)有直流等離子點(diǎn)火技術(shù)的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種能通過(guò)交流電產(chǎn)生等離子體的交流等離子發(fā)射槍。
本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)， 一種交流等離子發(fā)射槍， 其中該發(fā)射槍包括前電極和后電極，該前電極與電源的零線相連，且該前電 極的出口端設(shè)有噴嘴，該后電極與電源的火線相連，且該后電極遠(yuǎn)離前電極的 一端封閉；該前、后電極的端面之間具有間隙，并設(shè)有旋流進(jìn)氣環(huán)，該旋流進(jìn) 氣環(huán)的進(jìn)氣口位于該間隙的外側(cè)； 一個(gè)絕緣環(huán)連接于該前、后電極。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述后電極通過(guò)高頻引弧裝置與上述電源的火線相連。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述旋流進(jìn)氣環(huán)呈圓環(huán)形，其周壁上沿切向方向設(shè)
有多個(gè)上述進(jìn)氣口。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述前電極的外側(cè)設(shè)有前水冷系統(tǒng)。 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述發(fā)射槍還包括一個(gè)前套筒，所述前水冷系統(tǒng)包
括在該前套筒與前電極之間形成的流道、進(jìn)水管和出水管，該進(jìn)水管和出水管
分別與該流道連通。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述前水冷系統(tǒng)還包括一個(gè)哈伏件套筒，所述哈伏
件套筒位于該前套筒內(nèi)，并包覆在前電極的外側(cè)，且與前電極之間具有一間距，
該哈伏件套筒徑向上設(shè)置有一圈的突部，所述進(jìn)水管和出水管在軸向上錯(cuò)開(kāi)設(shè)
置，所述突部設(shè)置在進(jìn)水管和出水管于軸向方向之間的位置上。 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述后電極的外側(cè)設(shè)有后水冷系統(tǒng)。 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述發(fā)射槍還包括一個(gè)后套筒，所述后水冷系統(tǒng)包
括在該后套筒與后電極之間形成的流體通道、進(jìn)水口和出水口，該進(jìn)水口和出
水口分別與該流體通道相連通。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述后套筒包括相互密封連接的第一后套筒和第二 后套筒，上述進(jìn)水口和出水口安裝在第一后套筒上，第二后套筒的一端與第一 后套筒密封連接，另一端與后電極的突出部密封連接。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述后電極封閉的一端連接有一個(gè)接線柱，該接線 柱的軸向上設(shè)有連接壓縮空氣的通孔。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述前、后電極相對(duì)的端面面積均大于電極本身的 截面，該前、后電極相對(duì)的端面均具有一定的錐度，使前、后電極內(nèi)側(cè)之間的 間隙小于外側(cè)之間的間隙
本發(fā)明的交流等離子發(fā)射槍具有如下特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)
1、 由于本發(fā)明具有旋流進(jìn)氣環(huán)，使得壓縮空氣經(jīng)其進(jìn)氣口能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流， 從而能拉長(zhǎng)電弧，實(shí)現(xiàn)小電流大功率的投入，以提高等離子發(fā)射槍的使用壽命；
2、 其通過(guò)旋動(dòng)電弧弧根、拉長(zhǎng)電弧、引入水冷系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)方法，避免了電 極因高溫而燒損，保證了等離子槍的使用壽命；
3、 其通過(guò)高頻引弧裝置使所產(chǎn)生的等離子電弧受擾動(dòng)熄弧時(shí)能瞬即引燃， 從而保證了所產(chǎn)生電弧的穩(wěn)定性；
4、 由于旋轉(zhuǎn)氣流具有自穩(wěn)弧作用，因此，整個(gè)等離子發(fā)射槍無(wú)需穩(wěn)弧線圈。


以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說(shuō)明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。 其中，
圖1是本發(fā)明的交流等離子發(fā)射槍的立體示意圖； 圖2是本發(fā)明的交流等離子發(fā)射槍的主視示意圖； 圖3是沿圖2中的A-A線的剖面示意圖4是本發(fā)明的前電極與哈伏件套筒的分解狀態(tài)示意圖； 圖5是本發(fā)明的旋流進(jìn)氣環(huán)的主視剖面示意圖6是本發(fā)明的旋流進(jìn)氣環(huán)的側(cè)視示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說(shuō) 明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。其中，相同的部件采用相同的標(biāo)號(hào)。 實(shí)施方式l
如圖l-4所示，本發(fā)明提出了一種交流等離子發(fā)射槍，其能直接利用380V 交流電中的單相電源產(chǎn)生等離子體。該發(fā)射槍包括前電極1和后電極2。該前 電極l可為中空?qǐng)A柱形電極，并與電源的零線相連，該前電極l的出口端(即 遠(yuǎn)離后電極2的一端)設(shè)有噴嘴ll。該后電極2可為中空?qǐng)A柱形電極，并與電 源的火線相連，該后電極2遠(yuǎn)離前電極1的一端封閉。該前、后電極的端面之 間具有間隙3，該間隙較佳為1 4mm，并設(shè)有旋流進(jìn)氣環(huán)4,該旋流進(jìn)氣環(huán)4 的進(jìn)氣口位于該間隙3的外側(cè)，使得壓縮空氣通過(guò)該旋流進(jìn)氣環(huán)4后形成超音 速旋轉(zhuǎn)氣流，該旋轉(zhuǎn)氣流通過(guò)該前、后電極l、 2之間的間隙3時(shí)，被前、后電 極l、 2之間的電弧電離后形成旋轉(zhuǎn)等離子體，并旋轉(zhuǎn)進(jìn)入前電極l的管內(nèi)，由 噴嘴11噴出。該前、后電極l、 2之間連接有絕緣環(huán)7，使兩電極之間絕緣。 其中，前、后電極l、 2，旋流進(jìn)氣環(huán)4均由金屬制成。
由于本發(fā)明采用交流電做電源，前、后電極l、 2間的電壓在實(shí)時(shí)變化，使 得采用交流等離子點(diǎn)火技術(shù)所形成的電弧易受擾動(dòng)熄滅，火焰的穩(wěn)定性較差， 因此，在較佳的實(shí)施方式中，該后電極2是通過(guò)高頻引弧裝置(圖中未示)與 電源的火線相連，高頻引弧裝置11為以升壓變壓器為主構(gòu)成的一個(gè)高頻振蕩 器，用以將其輸入端的低頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻高壓信號(hào)，也就是說(shuō)，通過(guò)高頻引 弧裝置ll產(chǎn)生高頻電火花跟蹤點(diǎn)燃熄滅的電弧，保持電弧穩(wěn)燃。由于該高頻引 弧裝置結(jié)構(gòu)被本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，故不再詳細(xì)描述。
在較佳的實(shí)施方式中，如圖5、 6所示，該旋流進(jìn)氣環(huán)4呈圓環(huán)形，其周壁 上沿切向方向設(shè)有多個(gè)進(jìn)氣口 41，以使從發(fā)射槍的進(jìn)氣管42進(jìn)入的壓縮空氣 通過(guò)該進(jìn)氣口 41后能形成旋轉(zhuǎn)氣流，從而能充分拉長(zhǎng)氣流經(jīng)電離所形成的電弧長(zhǎng)度，而由于電弧電壓隨弧長(zhǎng)的增大而增大，因此在同等功率下，本發(fā)明可以 以較低的電流進(jìn)行工作，進(jìn)而大大減輕了電極的燒損。
如圖3所示，所述前、后電極1、 2相對(duì)的端面面積均大于電極本身的截面， 前、后電極l、 2相對(duì)的端面均具有一定的錐度，即，前、后電極l、 2的端面 的內(nèi)側(cè)相對(duì)于外側(cè)凸出，使得其內(nèi)側(cè)之間的間隙小于外側(cè)之間的間隙，當(dāng)壓縮 空氣從旋流進(jìn)氣環(huán)4進(jìn)入后，由外側(cè)較大的間隙引入到內(nèi)側(cè)較小的間隙，從而 能在方便氣流在其間流動(dòng)的同時(shí)，還可使超音帶旋轉(zhuǎn)氣流更容易被前、后電極 1、 2之間的電弧電離。
前電極1的外側(cè)設(shè)有前水冷系統(tǒng)，具體而言，本發(fā)明還包括一個(gè)由金屬制 成的前套筒51，前水冷系統(tǒng)包括在該前套筒51與前電極1之間形成的流道52、 進(jìn)水管53和出水管54，該進(jìn)水管53和出水管54分別與該流道52連通。在本 實(shí)施方式中，前電極1的兩端設(shè)有突臺(tái)12,前套筒51設(shè)置在前電極1的外側(cè)， 且前套筒51的兩端分別與前電極1兩端的突臺(tái)12密封固定連接，從而在前電 極1與前套筒51之間形成流道52;在前套筒51的徑向上的上、下方均設(shè)有安 裝孔，進(jìn)水管54和出水管55分別密封安裝在上、下方的安裝孔內(nèi)，并分別與 流道53相連通，冷卻水從進(jìn)水管54進(jìn)入流道53，將前電極l冷卻后從出水管 55流出，如此循環(huán)可使冷卻水帶走電弧加給電極的高熱能，以使前電極l能很 好地被冷卻，降低電極因高溫?zé)龘p的可能。
進(jìn)一步而言，為了避免冷卻水從進(jìn)水管53進(jìn)入流道52后，并在沒(méi)有充分 冷卻前電極1情況下迅速地從出水管54流出，在前水冷系統(tǒng)中設(shè)置有一個(gè)哈伏 件套筒55，該哈伏件套筒55位于前套筒51內(nèi)，并包覆在前電極l的外側(cè)，且 與前電極1之間具有一間距56，哈伏件套筒55在徑向上設(shè)置有一圈的突部57， 而進(jìn)水管53和出水管54在軸向上錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，突部57恰好設(shè)置在進(jìn)水管53和 出水管54于軸向方向之間的位置上，如圖3、 4所示，當(dāng)冷卻水從進(jìn)水管53 進(jìn)入流道52后，被突部57阻擋而從前電極1的前端進(jìn)入間距56，直至從前電 極1的后端的間距56流出，以充分冷卻前電極1，接著進(jìn)入哈伏件套筒55與前套筒51之間的流道52內(nèi)，再?gòu)某鏊?4流出。其中，哈伏件套筒55可為 分體式，以方便包覆在前電極l的外側(cè)。
后電極2的外側(cè)也可設(shè)有后水冷系統(tǒng)，其中，該后水冷系統(tǒng)可與前水冷系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類似，在后電極2的外側(cè)環(huán)繞設(shè)置有一個(gè)由金屬制成的后套筒，后水 冷系統(tǒng)包括在該后套筒與后電極2之間形成的流體通道61、進(jìn)水口 62和出水 口63，該進(jìn)水口62和出水口63分別與流體通道61相連通。在本實(shí)施方式中， 該后套筒包括密封連接的第一后套筒64和第二后套筒65，上述進(jìn)水口62、出 水口 63分別安裝在第一后套筒64的上、下方，第二后套筒65則是一端與第一 后套筒64密封連接，另一端與后電極2的突出部21密封連接，從而在后電極 2與后套筒之間形成流體通道61,冷卻水從該進(jìn)水口 62進(jìn)入流體通道61，冷 卻后電極2后從該出水口 63流出，如此循環(huán)可使冷卻水帶走電弧加給電極的高 熱能，以使后電極2能很好地被冷卻，降低電極因高溫?zé)龘p的可能。
上述絕緣環(huán)7連接于前、后電極l、 2，在本實(shí)施方式中，絕緣環(huán)7固定設(shè) 置在第二后套筒65的外側(cè)，并與旋流進(jìn)氣環(huán)4相連接，從而使前、后電極l、 2之間保持絕緣。具體而言， 一個(gè)由金屬制成的連接套筒8通過(guò)固定件將前套 筒51、旋流進(jìn)氣環(huán)4和絕緣環(huán)7固定連接在一起。
實(shí)施方式2
在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，所述后電極2封閉的一端連接有一個(gè)接線柱22 ， 該接線柱22的軸向上設(shè)有連接壓縮空氣的通孔(圖中未示)，壓縮空氣從該通 孔進(jìn)入后電極2的內(nèi)壁,在冷卻后電極2的同時(shí)，還能具有將電弧往前推移的 作用。
本實(shí)施方式的其他結(jié)構(gòu)、工作原理和有益效果與實(shí)施方式1的相同，在此 不再贅述。
以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。 任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變 化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1、一種交流等離子發(fā)射槍，其特征在于該發(fā)射槍包括前電極(1)和后電極(2)，該前電極(1)與電源的零線相連，且該前電極(1)的出口端設(shè)有噴嘴(11)，該后電極(2)與電源的火線相連，且該后電極(2)遠(yuǎn)離前電極(1)的一端封閉；該前、后電極的端面之間具有間隙(3)，并設(shè)有旋流進(jìn)氣環(huán)(4)，該旋流進(jìn)氣環(huán)(4)的進(jìn)氣口位于該間隙(3)的外側(cè)；一個(gè)絕緣環(huán)(7)連接于該前、后電極(1、2)。
2、 如權(quán)利要求l所述的交流等離子發(fā)射槍，其特征在于所述后電極(2) 通過(guò)高頻引弧裝置與上述電源的火線相連。
3、 如權(quán)利要求2所述的交流等離子發(fā)射槍，其特征在于所述旋流進(jìn)氣環(huán) (4)呈圓環(huán)形，其周壁上沿切向方向設(shè)有多個(gè)上述進(jìn)氣口 (41)。
4、 如權(quán)利要求l-3任一項(xiàng)所述的交流等離子發(fā)射槍，其特征在于所述前 電極(1)的外側(cè)設(shè)有前水冷系統(tǒng)。
5、 如權(quán)利要求4所述的交流等離子發(fā)射槍，其特征在于所述發(fā)射槍還包括一個(gè)前套筒(51)，所述前水冷系統(tǒng)包括在該前套筒(51)與前電極(1)之 間形成的流道(52)、進(jìn)水管(53)和出水管(54)，該進(jìn)水管(53)和出水管 (54)分別與該流道(52)連通。
6、 如權(quán)利要求5所述的交流等離子發(fā)射槍，其特征在于所述前水冷系統(tǒng) 還包括一個(gè)哈伏件套筒(55)，所述哈伏件套筒(55)位于該前套筒(51)內(nèi)， 并包覆在前電極(1)的外側(cè)，且與前電極(1)之間具有一間距(56)，該哈伏 件套筒(55)徑向上設(shè)置有一圈的突部(57)，所述進(jìn)水管(53)和出水管(54) 在軸向上錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，所述突部(57)設(shè)置在進(jìn)水管(53)和出水管(54)于軸 向方向之間的位置上。
7、 如權(quán)利要求4所述的交流等離子發(fā)射槍，其特征在于所述后電極(2) 的外側(cè)設(shè)有后水冷系統(tǒng)。
8、 如權(quán)利要求7所述的交流等離子發(fā)射槍，其特征在于所述發(fā)射槍還包括一個(gè)后套筒，所述后水冷系統(tǒng)包括在該后套筒與后電極(2)之間形成的流體 通道(61)、進(jìn)水口 (62)和出水口 (63),該進(jìn)水口 (62)和出水口 (63)分 別與該流體通道(61)相連通。
9、 如權(quán)利要求8所述的交流等離子發(fā)射槍，其特征在于所述后套筒包括 相互密封連接的第一后套筒(64)和第二后套筒(65)，上述進(jìn)水口 (62)和出 水口 (63)安裝在第一后套筒(64)上，第二后套筒(65)的一端與第一后套 筒(64)密封連接，另一端與后電極(2)的突出部(21)密封連接。
10、 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的交流等離子發(fā)射槍，其特征在于所述 后電極(2)封閉的一端連接有一個(gè)接線柱，該接線柱的軸向上設(shè)有連接壓縮空 氣的通孔。
11、 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的交流等離子發(fā)射槍，其特征在于所述 前、后電極(1、 2)相對(duì)的端面面積均大于電極本身的截面，該前、后電極相 對(duì)的端面均具有一定的錐度，使前、后電極內(nèi)側(cè)之間的間隙小于外側(cè)之間的間 隙。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種交流等離子發(fā)射槍，該發(fā)射槍包括前電極和后電極，該前電極與電源的零線相連，且該前電極的出口端設(shè)有噴嘴，該后電極與電源的火線相連，且該后電極遠(yuǎn)離前電極的一端封閉；該前、后電極的端面之間具有間隙，并設(shè)有旋流進(jìn)氣環(huán)，該旋流進(jìn)氣環(huán)的進(jìn)氣口位于該間隙的外側(cè)；一個(gè)絕緣環(huán)連接于該前、后電極。因此，本發(fā)明通過(guò)交流電產(chǎn)生等離子體，并能提高交流等離子發(fā)射槍的使用壽命。
文檔編號(hào)H05H1/26GK101309546SQ20081011602
公開(kāi)日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月2日
發(fā)明者濱 李, 雪 楊, 迪 蔣, 趙虎軍, 陳光榮 申請(qǐng)人:北京光耀電力設(shè)備有限公司