CN104703376A - 大功率v型等离子炬 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大功率等离子炬，由呈V型阴极臂、阳极臂和射流混合室构成，阴极臂由阴极和若干电极组件组成，阳极臂由阳极和若干电极组件组成，阴极臂与阳极臂安装在射流混合室上；其特征在于等离子炬呈V型结构，阴阳两极分别位于V型两个端点，混合室位于V型底部，工作时，等离子体弧由阴阳两极激发，通过若干由电极组件构成通道，在射流混合室汇合，形成一个稳定的V字型电弧，炬的功率由V字型电弧长度决定，电弧长度由电极组件的数量决定。这种结构有利于提高等离子炬的功率、热效率和寿命。

Description

大功率V型等离子炬

技术领域

本发明属于作业工具的改进，涉及一种等离子炬，尤其是涉及一种大功率V型等离子炬。

背景技术

随着等离子技术在材料、能源、信息、化工、物理、医学等领域的应用日趋成熟，等离子炬也有了一定发展，河北省激光研究所公开了一种等离子炬专利，公开号为CN1099547A，专利文献中详细的阐述了欧洲和美国关于等离子炬的一些专利公布情况，笔者认为这类等离子炬阴极和阳极之间的喷嘴距离小、电弧电压就相对低，导致功率低，但是增加了电弧电流就加快了电极的烧蚀，而且要求冷却的能量也加大，如果增加了阴极和阳极之间的距离，电压、功率是可以提高，可是却带来了电弧的不稳定；双阳极结构的等离子炬虽然能解决上述问题，可是由于结构复杂，操作不易而未被采用。为此，河北省激光研究所介绍了一种等离子炬，在不增加电弧电流的情况下，将电弧电压提高数倍，此类等离子炬很好的解决了上述存在的问题，也提高了功率，调试、操作也相对简单，但是，这种等离子炬和直线炬阳极消耗太快、效率也不是很理想、在工业化过程中达到的功率和运行时间也都有限，因此，提供一种既能大幅度提高功率，寿命长而且热效率高的大功率等离子炬是等离子技术工业化的关键点。

发明内容

本发明目在于解决直线等离子炬功率低、寿命短、效率低等问题，进而提供了一种结构简单、设计合理、大功率，长寿命、高效率的一种大功率V型等离子炬。

实现上述目的的技术方案是：一种大功率V型等离子炬，由阴极、阳极、电极组件、射流混合室构成，阴极和若干电极组件依次组成阴极臂，阳极和若干电极组件依次组成阳极臂，阴极臂与阳极臂呈V型连接在在射流混合室上；其特征在于等离子体炬电弧的内腔呈V型结构，阴极、阳极分别位于V型结构的两个端点，射流混合室位于V型结构底部；工作时，等离子体弧由阴极和阳极激发，电弧通过若干电极组件构成的通道，在射流混合室汇合形成一条V字型电弧，炬的功率由V字型电弧长度决定，电弧长度由电极组件的数量决定。

上述的一种大功率V型等离子炬，于等离子体炬呈V型结构，等离子体炬内腔等离子体弧通道呈V型。

上述的一种大功率V型等离子炬，其阴极臂、阳极臂成一定的角度，角度范围为50°—100°之间。

上述的一种大功率V型等离子炬，阴极臂、阳极臂的电极组件数量相同，产生的等离子体电弧长度相等。

上述的一种大功率V型等离子炬，阴极臂、阳极臂的电极组件上设有引弧装置，保证较长的等离子体弧引弧。

上述的一种大功率V型等离子炬，电极组件用于束缚电弧在中间电极的轴向通道内。

上述的一种大功率V型等离子炬，阴极臂、阳极臂的电极组件上设有冷却装置，用于等离子体炬的电极组件散热。

上述的一种大功率V型等离子炬，电极组件内部设有气体分配装置，气体分配装置使进入电极组件内部后气体是旋转的，其气体旋转方向是，阴极臂内逆时针，阳极臂内顺时针，或者是阴极臂内顺时针，阳极臂内逆时针，或者是阳极臂内和阳极臂内旋转方向一致。

上述的一种大功率V型等离子炬，电极组件的轴向通道与中间电极的轴向通道在同一个空间位置。

本发明是通过改变等离子体炬的结构形式，改变等离子体弧的形状，使等离子体炬功率增大、效率提高，寿命增长，具体的讲，通过对等离子炬V型结构的设计，使阴极和阳极设置于V型结构的两个端点，阴极和阳极与电弧导电的端面很小，受热面积小，通过在阴极和阳极通入少量的惰性气体，减少阴阳两极的烧损和热损失，相比直线炬的阳极在炬的出口处，电弧直接收阳极，所以阳极是直线等离子体发生器热负荷和损耗最大的部分，V型炬出口没有这种阳极，通过气流保护使电弧位于电极和射流混合室通道内，不与通道壁接触，这样就极大的减少了出口处电极和射流混合室的热负荷和热烧损，因此,本发明的V型炬较直线等离子体炬的寿命长，热效率较高。

直线炬随着功率的增大阳极热负荷和热烧损就越大，通常直线炬的功率不宜设计的太大，而本发明的V型炬在相同功率下，阴极或阳极热负荷较小，减小阴极和阳极的热烧损。

本发明可用于石油裂解、垃圾处理、煤制乙炔，乙烯、煤气化、金属冶炼等领域。它还具有环境污染，能耗小、操作简便等优点。

附图说明

图１是本发明的一种大功率V型等离子体炬结构示意图。

图2是本发明的一种大功率V型等离子炬中电极组件结构示意图。

附图标号说明：1-阴极  2-等离子电源  3-引弧系统  4-阳极  5-电极组件  6-等离子体弧 7-射流混合室 8-冷却装置 9-中间电极 10-气体分配环 11-引弧装置 12-气体系统

实施例1：

参照说明书附图1和说明书附图2，由阴极1和2个电极组件5顺序连接组成阴极臂，由阳极4和2个电极组件5顺序连接组成阳极臂，阴极臂和阳极臂呈V型连接在射流混合室7上，射流混合室7在V型结构底部，由阴极1和阳极4产生的等离子体弧6通过电极组件5中心的通道在射流混合室7汇合向下喷出，产生的等离子体弧6的电流从阴极1顺电极组件5组成的通道经过射流混合室7流向阳极4，阴极1连接电源2的正极，阳极4连接等离子电源2的负极，电极组件5中的中间电极通过引弧装置11与引弧系统连接，引弧系统3工作使电极组件内气体击穿产生电弧后，等离子电源2开始工作提供持续的电弧所需能量，引弧系统3停止工作；等离子电源2维持等离子弧6持续在电极组件5轴向中心放电。

参照说明书附图2，冷却装置8、中间电极9、气体分配环10、引弧装置11、气体系统12组成电极组件5，3个环形的中间电极9和3个气体分配环10间隔轴向依次放置，外环设置冷却装置8，气体系统12连接气体分配环10，引弧装置11连接中间电极9；冷却装置8冷却中间电极，中间电极9用于引弧，气体分配环10分配氢气气体至中间电极9轴向中心，氢气与电作用产生等离子体弧6，同时束缚等离子体弧6在其轴向中心并保护中间电极9不受电弧烧蚀。

实施例2：

    实施例2与实施例1的不同之处在于，由阴极1和4个电极组件5顺序连接组成阳极臂，由阳极4和4个电极组件5顺序连接组成阴极臂；4个环形的中间电极9和4个气体分配环10间隔轴向顺序放置，与冷却装置8、气体系统12、引弧装置11组成电极组件5。

Claims (8)

1.一种大功率V型等离子炬，由阴极、阳极、电极组件、射流混合室构成，阴极和若干电极组件依次组成阴极臂，阳极和若干电极组件依次组成阳极臂，阴极臂与阳极臂呈V型连接在在射流混合室上；其特征在于等离子体炬电弧的内腔呈V型结构，阴极、阳极分别位于V型结构的两个端点，射流混合室位于V型结构底部；工作时，等离子体弧由阴极和阳极激发，电弧通过若干电极组件构成的通道，在射流混合室汇合形成一条V字型电弧，炬的功率由V字型电弧长度决定，电弧长度由电极组件的数量决定。

2.根据权利要求1一种大功率V型等离子炬，其特征在于等离子体炬呈V型结构，等离子体炬内腔等离子体弧通道呈V型。

3.根据权利要求1所述的大功率V型等离子炬，其特征在于阴极臂、阳极臂成一定的角度，其角度范围为50°—100°之间任一。

4.根据权利要求1至4任一所述的一种大功率V型等离子炬，其特征在于阴极臂、阳极臂的电极组件数量相同，产生的等离子体电弧长度相等。

5.根据权利要求1至5任一所述的一种大功率V型等离子炬，其特征在于阴极臂、阳极臂的电极组件上设有引弧装置，保证较长的等离子体弧引弧。

6.根据权利要求1至6任一所述的一种大功率V型等离子炬,其特征在于电极组件用于束缚电弧在中间电极的轴向通道内。

7.根据权利要求1至7任一所述的一种大功率V型等离子炬,其特征在于阴极臂、阳极臂的电极组件上设有冷却装置，用于等离子体炬的电极组件散热。

8.根据权利要求1至7任一所述的一种大功率V型等离子炬,其特征在于电极组件内部设有气体分配装置，气体分配装置使进入电极组件内部的气体是旋转的，其气体旋转方向是，阴极臂内逆时针，阳极臂内顺时针，或者是阴极臂内顺时针，阳极臂内逆时针，或者是阳极臂内和阳极臂内旋转方向一致。