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CN101296551B - 等离子发生器的联合式双阴极 - Google Patents

等离子发生器的联合式双阴极 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于等离子发生器的联合式双阴极的结构，它是由同心布置的两个阴极组合而成的。位于等离子发生器中心位置的阴极为主阴极，同心套在主阴极外围的圆环状电极为辅助阴极。其中主阴极与驱动机构相连，驱动机构能带动主阴极在一定范围内轴向移动。两阴极形成的环形空间为介质旋流风通道。发生器工作时，通过驱动机构带动主阴极的进退来调整主阴极和阳极的相对位置，从而能在不影响电弧连续燃烧的情况下，让阴极电弧弧根在两个阴极上相互转移，实现主辅阴极的互为备用，从而大大提高等离子发生器工作的稳定性和阴极的寿命。

Description

等离子发生器的联合式双阴极
技术领域
本发明涉及一种用于等离子发生器的联合式双阴极。
背景技术
直流电弧等离子体是研究与应用最广的一种热等离子体状态。目前，用于许多领域的直流电弧等离子发生器存在阴极寿命短，持续工作能力不强，工作中断后需要维护的时间长等缺点，给后续的工作带来了不可预知的后果。所以，如何提高等离子发生器的寿命是业界的一个热点问题。提高阴极的寿命一般有三种方法，一是阴极材料的选取，二是冷却结构的优化，三是阴极类型的改进。实践证明前两者对延长阴极寿命没有本质的变化，后者如管式相对于筒式阴极虽然寿命有了明显的提高，但又面临经常断弧和更换程序复杂的问题。因此上述三者都没有从根本上解决由于阴极的缺陷而给等电弧离子体的应用带来的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种可让等离子发生器长时间持续工作的联合式双阴极，它克服了一般等离子发生器阴极寿命短或更换阴极程序复杂的缺点，避免了因为等离子发生器发生异常情况而导致断弧而引起的不可预知的后果。
本发明的目的是这样实现的：
一种等离子发生器的联合式双阴极，由阴极导电组件，进风接口，冷却水通道和旋流气体通道组成，该阴极导电组件是由同心布置的主阴极和辅助阴极组成的，其中主阴极轴向地安装在辅助阴极的中心内部，主阴极上设有一轴向驱动机构，主阴极和辅助阴极之间所形成的一内部空间，是旋流气体通道，旋流气体通过辅助阴极上的进风接口从外面引入。
如上所述的一种等离子发生器的联合式双阴极，主阴极和辅助阴极均采用了水冷回路结构。
如上所述的一种等离子发生器的联合式双阴极，在旋流风气体通道内嵌设有旋流风环。
本发明的优点和积极效果如下：
1、能长时间的提供持续稳定的电弧等离子体，特别是运用在不能有中断情况发生的领域中，如材料的表面处理，工业煤粉锅炉的点火等，克服了因为一般等离子发生器的阴极寿命太短和维修停机带来的问题。
2、拓展了电弧等离子体的应用领域。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明给出的一种电弧等离子发生器的联合式双阴极，它包括主阴极和辅助阴极两部分；两个阴极共用一个阳极，其中主阴极和辅助阴极同心安装于发生器内部；主阴极上安装一个驱动机构，在驱动机构的带动下，主阴极能在一定范围内轴向移动。主阴极和辅助阴极之间所形成的环形空间是旋流气体的通道，一定压强的空气经过进风管道和内嵌风环后，在此空间形成一路旋流风，旋流风为此联合式双阴极提供介质气体和冷却帷幕。等离子发生器开始工作时，先由主阴极与阳极接触引弧，产生电弧和电弧等离子体；当主阴极在驱动机构的作用下向远离阳极的方向移动时，阳极和主阴极形成电弧放电的难度逐渐增大，移动一定距离时，它比辅助阴极与阳极形成电弧放电的难度大，这时阴极电弧的弧根就由主阴极转移到辅助阴极上，辅助阴极与阳极之间产成电弧放电。反之，若发生器工作在阳极与辅助阴极形成电弧放电的情况中时，若主阴极向阳极移动，阳极形成电弧放电的难度小于辅助阴极与阳极形成电弧放电的难度时，电弧放电就转移到主阴极和阳极之间。这样就实现了在不影响电弧连续性的前提下，阴极弧根在主阴极和辅助阴极之间的相互转移，同时也达到了主阴极和辅助阴极互为备用的结果。这种结构的阴极，大大提高等离子发生器工作的稳定性和整个阴极的寿命。
图1为等离子发生器的联合式双阴极的示意图。图1中：1---主阴极回水接口 2---主阴极、3---辅助阴极回水接口、4---辅助阴极、5---主阴极进水接口、6---驱动机构、7---进风接口、8---辅助阴极进水口、9---旋流风通道、10---内嵌旋流风环。
等离子发生器的一种联合式双阴极结构，它包括主阴极2和辅助阴极4两个阴极；两个阴极共用一个阳极，其中主阴极2轴向地安装在辅助阴极4的中心内部，并与辅助阴极4同轴；主阴极2上有一驱动机构6，驱动机构6与外部电机相连，在电机的带动下，驱动机构6能带动主阴极2沿轴向方向前后移动(内嵌旋流风环10套在主阴极2外，为主阴极2移动提供支撑作用)。主阴极2和辅助阴极4之间所形成的一内部空间，是旋流风通道9，旋流风通过进风接口7从外面引入。为保证冷却效果，主阴极上有一个冷却回路，一定压强的水从主阴极进水接口5流入，从主阴极回水接口1流出；辅助阴极上有一冷却水回路，一定压强的水从辅助阴极进水口8流入，从辅助阴极回水接口3流出。两路冷却回路充分保证了此联合是阴极的冷却效果。
本本发明所述的联合式双阴极的工作过程是这样的：安装完等离子发生器后，启动电源，在外部控制系统的作用下，主阴极2随着驱动机构6向阳极方向移动，直至与阳极接触，产生接触引弧，主阴极2与阳极之间形成电弧放电。此时辅助阴极4处于备用状态。随后当主阴极2向远离阳极方向运动时，主阴极2与阳极形成电弧放电的难度增加，当到达一定位置时，辅助阴极4与阳极形成电弧放电相对容易，此时阴极电弧的弧根就从主阴极2转移到辅助阴极4上，主阴极2处于备用状态。反之，如果主阴极2向阳极方向移动，主阴极2与阳极形成电弧放电的难度逐渐变小，当小于辅助阴极4与阳极形成电弧放电的难度时，电弧弧根就从辅助阴极4转移到主阴极2上，主阴极2和阳极之间形成回路，辅助阴极4又成为备用阴极。所以，此联合式双阴极能在不影响电弧连续燃烧的情况下，让电弧在两个阴极上相互转移，实现主辅阴极的互为备用，从而大大提高等离子发生器工作的稳定性和阴极的寿命。
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1：
将此实用新型作为等离子发生器的阴极应用到工业锅炉等离子点火系统中，当监控系统确定发生器工作异常时，启动驱动机构，控制主阴极的移动方向，来实现阴极电弧弧根的转移。这样就为维护发生器争取了时间，避免了因为发生器发生断弧时，长时间的维修引起的停炉或者投油事故。

Claims (3)

1.一种等离子发生器的联合式双阴极，其特征在于：由阴极导电组件，进风接口，冷却水通道和旋流气体通道组成，该阴极导电组件是由同心布置的主阴极和辅助阴极组成的，其中主阴极轴向地安装在辅助阴极的中心内部，主阴极上设有一轴向驱动机构，主阴极和辅助阴极之间所形成的一内部空间，是旋流气体通道，旋流气体通过辅助阴极上的进风接口从外面引入。
2.如权利要求1所述的一种等离子发生器的联合式双阴极，其特征在于：主阴极和辅助阴极均采用了水冷回路结构。
3.如权利要求1所述的一种等离子发生器的联合式双阴极，其特征在于：在旋流风气体通道内嵌设有旋流风环。
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