專利名稱：內置火花塞式交流等離子體發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及熱等離子體應用技術，尤其是工業(yè)用連續(xù)運行的一種內置火花塞式交流等離子體發(fā)生器。
背景技術：
目前，熱等離子體技術已逐步在國防、航空、冶金、電力、環(huán)保、機械加工等各個領域及行業(yè)得到應用。在實際工程中，直流等離子體發(fā)生器用的更多一些，原因是直流等離子槍采用直流電源，引弧成功后正負極之間即建立起穩(wěn)定的電弧，引弧裝置只要成功引燃一次，就可以退出運行，等離子體發(fā)生器仍可繼續(xù)工作；同時，由于電源內阻大，采用串聯或并聯方式都能順利起弧，技術比較成熟。而交流等離子體發(fā)生器采用交流電源，由于電源是交變的，前后電極交替改變電流方向，一旦到達零點，電弧就熄滅(斷弧)。因此，伴隨等離子槍的運行全過程，連續(xù)引弧是必須的，這就要求引弧裝置在每一個交變周期都要可靠、穩(wěn)定的引弧，否則等離子槍無法正常工作。若引弧電路與主電路采用并聯，由于交流電源內阻很低，高頻信號直接從電源內部短路，在等離子槍的兩極之間沒有高頻信號，無法引弧，這已被證明是行不通的。目前解決的方法是采用串聯方式，即引弧電路與主電路串聯，將高壓高頻信號疊加在交流工頻電源上，靠由鐵氧體磁芯制作高頻變壓器耦合完成。高頻變壓器的初級是匝數較多的絕緣導線，次級則用與主電路導線截面相當的導體，可通過電弧電流，初級線圈上的高壓高頻振蕩電流通過磁芯耦合到了次級，并疊加在交流電源中。實際工作中，主電路先接通，由于前后電極被空氣隔絕，主電路不通，不產生電弧。當引弧裝置電源接通，高頻高壓信號把電極間的空氣介質擊穿，產生放電火花，形成導電通道，主電路電源短路，建立起等離子電弧，完成引弧的工作。由于串聯引弧方式直接把高頻高壓信號串接在主電路中，使電源系統(tǒng)受到污染，控制系統(tǒng)及電器元件在工作中易發(fā)生紊亂及故障，高頻高壓振蕩電路在工作中會產生大量的無線干擾，影響廠用電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；高頻耦合變壓器制作困難(尤其是大電流等離子槍)，造價高；火花塞在引弧中消耗的電熱能不能利用，白白浪費，降低了引弧效率，火花塞電極截面小且不斷的燒蝕，導致火花間隙變大，同時受外界環(huán)境溫度及氣流的影響，高頻高壓震蕩信號不穩(wěn)定，頻率及參數不斷變化，使引弧可靠性降低。因此，采用串聯引弧的方法引弧困難、不穩(wěn)定、影響的因素較多、不易掌控、投資高、維護量大。通過檢索，北京光耀電力設備有限公司名為“一種不間斷交流等離子電弧供電裝置”，申請并獲實用新型專利(專利申請?zhí)?00820109599. 2)，它的原理就是上述的方法，其它尚未見公開的文獻及專利。金屬交流等離子體發(fā)生器是近些年來發(fā)展起來的新技術，與直流等離子槍相比交流等離子槍電極壽命長，電源簡單、投資少，維護量小，所以交流等離子槍更具有推廣和使用價值。但是，由于外置式火花塞引弧可靠差，高頻對外界影響大，致使交流等離子槍連續(xù)運行不穩(wěn)定，對交流等離子槍的應用推廣起到了阻礙作用，制約了它的發(fā)展，使交流等離子發(fā)生器在工業(yè)應用中受到了極大的制約。
實用新型內容本實用新型的目的在于摒棄現有技術的不足，提供一種內置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，該發(fā)生器將火花塞與等離子槍融為一體，火花塞的一極引到槍內金屬進氣環(huán)上，另一極接到槍的后電極，使其在槍內放電，產生電火花，達到引弧的目的。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的一種內置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，包括前電極組件、火花放電組件、后電極組件，前電極組件與后電極組件為同軸安裝，在前電極組件與后電極組件之間軸向安裝火花放電組件。而且，所述前電極組件由前電極外殼、前電極夾層、前電極、前電極進水口、前電極出水口構成，前電極外殼為中空圓筒狀并制有同軸的前電極夾層，該前電極夾層內同軸安裝前電極，夾層通冷卻水。而且，所述火花放電組件由金屬進氣環(huán)、絕緣件構成，金屬進氣環(huán)是火花塞的一極，切向鉆有進氣孔，絕緣件為左右兩片呈圓環(huán)形。而且，所述后電極組件由后電極外殼、后電極夾層、后電極及后電極進水口、后電極出水口構成，后電極外殼為盲孔的中空杯狀且在其內制有同軸的夾層；后電極為杯狀并杯底朝后同軸安裝在后電極外殼的夾層內，該夾層通冷卻水。本實用新型與現有技術相比的優(yōu)點及積極效果是1、本實用新型的引弧電路與主電源不形成閉合回路，避免了高頻高壓信號對一次電源的影響，提高了供電質量和電氣元件的使用壽命。2、本實用新型的火花塞在槍體內放電，高頻信號被屏蔽，有效地減少了高頻無線信號對外界的干擾和污染，增加了系統(tǒng)的安全性。3、本實用新型由于作為火花塞一極的金屬進氣環(huán)結構設計合理、裝配可靠、同心度好，可適當降低振蕩頻率及電壓幅值，減少燒蝕量，延長金屬進氣環(huán)的壽命。4、本實用新型省略了高頻耦合變壓器，引弧電源簡化，降低了制造成本，便于調試與維護，且維護量很小，為發(fā)展大功率交流等離子槍奠定了基礎。5、本實用新型采用內置火花塞式引弧代替目前采用的利用高頻、高壓耦合變壓器串聯于主電路的引弧方式，解決了以往交流等離子發(fā)生器在引弧的過程中出現的諸多弊端，達到連續(xù)穩(wěn)定的引弧，長時間可靠運行的目的。

圖1為本實用新型的截面剖視示意圖；圖2為本實用新型的引弧電路接線圖。
具體實施方式
以下結合附圖并通過具體實施對本實用新型專利作進一步詳述，以下實施例是描述性的，非限定性，不能以此限定本實用新型專利的保護范圍。一種內置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，如圖1所示，包括前電極組件、火花放電組件、后電極組件，前電極組件與后電極組件為同軸安裝，在前電極組件與后電極組件之間軸向安裝火花放電組件。各組件的構成分別是1、前電極組件由前電極外殼1、前電極夾層2、前電極3、前電極進水口 4、前電極出水口 12構成，前電極外殼為中空圓筒狀并制有同軸的前電極夾層，該前電極夾層內同軸安裝前電極，夾層可通冷卻水，前電極外殼及其夾層的材質均選用不銹鋼，前電極材質選用紫銅并與外殼同軸連接。2、火花放電組件由金屬進氣環(huán)5、絕緣件6構成,金屬進氣環(huán)是火花塞的一極，切向鉆有進氣孔，該進氣孔的數量及直徑由進氣量決定，流經的氣體對金屬進氣環(huán)有良好的冷卻效果，材質選用紫銅；絕緣件為左右兩片，呈圓環(huán)形，其作用是將前后電極絕緣，并將金屬進氣環(huán)固定在兩片之間，材料為耐高溫的絕緣陶瓷，絕緣件均為機械加工、同軸連接，具有良好的同心度和嚴密的裝配工藝。3、后電極組件由后電極外殼7、后電極夾層8、后電極9及后電極進水口 10、后電極出水口 11構成，后電極外殼為盲孔的中空杯狀且在其內制有同軸的夾層；后電極為杯狀并杯底朝后同軸安裝在后電極外殼的夾層內，該夾層可通冷卻水；后電極外殼材質選用不銹鋼，后電極材質選用紫銅與外殼同軸連接。本實用新型的工作原理為利用夾在前后電極中間的金屬進氣環(huán)作為火花放電極的一極，對后電極放電，前后電極短路，達到引弧的目的。電火花的產生如圖2所示，該電路由交流電源、開關K、升壓變壓器T、電容C、電感L構成，升壓變壓器為高漏抗型，初級交流380V，次級3000V 5000V，當次級電壓升高時，便向電容器充電。電容器為高壓電容器，電感為磁芯(或空心)電感。當電容器兩端的電壓達到火花塞間隙的擊穿值時，開始放電、導通，在電容、火花放電電阻、電感組成的串聯回路里形成高頻高壓振蕩。升壓變壓器不斷地為振蕩電路提供能量，將振蕩持續(xù)下去，振蕩產生的高頻高壓信號，加到交流等離子槍的金屬進氣環(huán)與后電極之間，產生放電火花，使前后電極間形成通路，達到引燃主弧的目的。需要說明的是火花放電電路的相序，須與加在前后電極上的交流電源相序一致。本實用新型未詳細說明的內容為本領域技術人員公知常識。
權利要求1.一種內置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，其特征在于:包括前電極組件、火花放電組件、后電極組件，前電極組件與后電極組件為同軸安裝，在前電極組件與后電極組件之間軸向安裝火花放電組件。
2.根據權利要求1所述的內置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，其特征在于:所述前電極組件由前電極外殼、前電極夾層、前電極、前電極進水口、前電極出水口構成，前電極外殼為中空圓筒狀并制有同軸的前電極夾層，該前電極夾層內同軸安裝前電極，夾層通冷卻水。
3.根據權利要求1所述的內置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，其特征在于:所述火花放電組件由金屬進氣環(huán)、絕緣件構成，金屬進氣環(huán)是火花塞的一極，切向鉆有進氣孔，絕緣件為左右兩片呈圓環(huán)形。
4.根據權利要求1所述的內置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，其特征在于:所述后電極組件由后電極外殼、后電極夾層、后電極及后電極進水口、后電極出水口構成，后電極外殼為盲孔的中空杯狀且在其內制有冋軸的 夾層；后電極為杯狀并杯底朝后冋軸安裝在后電極外殼的夾層內，該夾層通冷卻水。
專利摘要本實用新型涉及一種內置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，包括前電極組件、火花放電組件、后電極組件，前電極組件與后電極組件為同軸安裝，在前電極組件與后電極組件之間軸向安裝火花放電組件。本實用新型采用內置火花塞式引弧，代替目前采用的利用高頻、高壓耦合變壓器串聯于主電路的引弧方式，解決了以往交流等離子發(fā)生器在引弧的過程中出現的諸多弊端，達到連續(xù)穩(wěn)定的引弧，長時間可靠運行的目的。
文檔編號H05H1/28GK202918578SQ20122057536
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權日2012年11月5日
發(fā)明者王志剛, 吳紹強, 張杰立, 安惠欣, 王碩, 郭秉楠 申請人:航天環(huán)境工程有限公司