一种鼓形旋转电极的制作方法

本发明涉及等离子体设备，特别是涉及到一种电弧等离子体装置。

背景技术：

当前，等离子技术已得到广泛的应用，工业上应用于等离子点火、等离子喷涂、金属冶炼、等离子加热制造纳米材料、切割、生活垃圾气化处理、化工尾气无害化处理等。等离子体的处理方式和一般的方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，伴随着放电现象将会生成了激发原子、激发分子、离解原子、游离原子团、原子或分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，温度可达几万度以上，被处理的化工有害气体受到高温高压的等离子体冲击时，其分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质。

在等离子设备中，阴极为圆棒体结构，由于阴极的作用是发射电子，产生在阴极上的等离子体电弧的弧根温度极高，因此，阴极很容易被烧蚀而致损坏，不仅影响生产，而且增加生产成本。避免阴极烧蚀、延长阴极使用寿命一直是本领域研发人员没有解决的难题。

研发一种结构合理、避免阴极烧蚀、实现延长阴极使用寿命是本领域研发人员的任务，提高等离子体装置的效率、减少电能消耗是本领域研发人员所追求的目标。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构合理的电极，在电弧等离子体装置中作为阴极应用，实现避免或减缓阴极烧蚀、延长阴极使用寿命的目标，并且适合在处理化工有害气体或热解用途的装置中应用，提高生产效率和降低生产成本。

本发明的一种鼓形旋转电极，包括冷却水喷头和旋转齿轮，其特征是鼓形旋转电极由鼓形电极1和中空衔接转轴2组成，其中，鼓形电极1由上衔接部1-5、鼓体部1-1和下衔接部1-4构成中空结构，鼓体部1-1处于上衔接部1-5和下衔接部1-4之间，上衔接部1-5、鼓体部1-1和下衔接部1-4的内空间贯通，具体实施时，上衔接部1-5、鼓体部1-1和下衔接部1-4为一体化结构；上衔接部1-5中有轴承口1-6，冷却水喷头3伸入到鼓体部1-1的空腔中，冷却水喷头3上的喷射孔3-1朝向鼓体部1-1的内侧壁体，鼓体部1-1中的空腔下部有回水口1-3，工作时，冷却水对鼓体部1-1的内侧壁体进行喷淋方式的冲刷，使冷水流立即把电极产生的热量移走，在电极旋转的情况下，对电极进行有效冷却；中空衔接转轴2由衔接头2-1、从动旋转齿轮2-4和旋转轴头2-2构成，从动旋转齿轮2-4处于衔接头2-1和旋转轴头2-2之间，具体实施时，衔接头2-1、从动旋转齿轮2-4和旋转轴头2-2为一体化结构；衔接头2-1以嵌入到下衔接部1-4中的方式把中空衔接转轴2安装在鼓形电极1的下部，中空衔接转轴2的内空间构成回水通道2-3。本发明在鼓形旋转电极的装置中有支持件8、下轴承7、支撑件10和上轴承5，鼓形旋转电极的旋转轴头2-2通过下轴承7安装在支持件8上，支持件8中有回水腔8-1，鼓体部1-1中的空腔通过中空衔接转轴2中的回水通道2-3连通到支持件8中的回水腔8-1，回水腔8-1有回水接口8-3接出；支撑件10由支撑立杆10-2和支撑臂杆10-5组成，在支撑臂杆10-5上有支撑轴10-3，支撑轴10-3通过上轴承5与鼓形旋转电极的上衔接部1-5进行连接；冷却水喷头3安装在支撑轴10-3上，在支撑臂杆10-5和支撑轴10-3中冷却水通道，冷却水通道连通到冷却水喷头3，冷却水通道有冷却水接口10-4接入；在鼓形旋转电极的装置中有主动旋转齿轮11，主动旋转齿轮11与中空衔接转轴2的从动旋转齿轮2-4进行啮合，主动旋转齿轮11由电机驱动旋转。具体实施时，鼓形旋转电极作为等离子体装置的阴极应用，工作时，电机带动主动旋转齿轮11旋转，主动旋转齿轮11啮合从动旋转齿轮2-4进行旋转，从而带动鼓形电极1旋转，使鼓形电极1的360度环形面上轮流构成放电面，同时，冷却水对鼓体部1-1的内侧壁体进行喷淋，实现鼓形电极1的360度环形面上轮流冷却，从而实现避免或减缓阴极烧蚀、延长阴极使用寿命的目标。

本发明所述“鼓形电极1”的“鼓形”为圆球体中段部位的形状，或者为腰线沿圆周向外平滑凸出的圆鼓形状。

本发明中，冷却水喷头3为圆管体结构，圆管体的下端封闭，喷射孔呈多层环形分布在圆管体的壁体上。工作时，冷却水喷头3圆管体壁体上多层环形分布的喷射孔把冷却水均匀喷淋在鼓形电极1内侧的壁体上。

当本发明在处理化工有害气体或热解用途的场合应用时，在鼓形旋转电极的装置中有阳极，鼓形旋转电极为阴极，阳极与鼓形电极1的一侧相对，工作时，在鼓形电极1与阳极的直线距离中产生等离子体电弧，等离子体电弧的弧根分别在鼓形电极1的放电面上生成和在阳极的放电面上生成，因此，鼓形电极1中腰部位的壁体上生成阴极的弧根，鼓形电极1旋转时，阴极的弧根在鼓形电极1中腰部位的360度环形面上轮流生成，使阴极的弧根恒定指向阳极；在鼓形电极1的中腰部位有环形凸面1-8，环形凸面1-8为垂线平直的结构；当在鼓形电极1的中腰部位有环形凸面1-8时，阴极的弧根在环形凸面1-8上生成。

一般等离子体装置中阴极放电面是恒定不变的，等离子体电弧的阴极弧根集中在一个部位连续产生，因此，这个部位极易被烧蚀，使阴极很快损坏。本发明采用鼓形旋转电极作为阴极应用，使鼓形电极1的360度环形面上轮流产生阴极的弧根，然后轮流进行冷却，不会使等离子体电弧的阴极弧根集中在一个部位连续产生，从而避免或减缓阴极被烧蚀，克服了一般等离子体装置中阴极存在的缺点。

本发明的有益效果是：采用鼓形旋转电极作为阴极在电弧等离子体装置中应用，使鼓形电极1的360度环形面上轮流构成放电面，同时，冷却水对鼓体部1-1的内侧壁体进行喷淋，实现鼓形电极1的360度环形面上轮流冷却，从而实现避免或减缓阴极烧蚀、延长阴极的使用寿命，并且，本发明适合在处理化工有害气体或热解用途的装置中应用，提高生产效率和降低生产成本。

附图说明

图1是本发明的一种鼓形旋转电极的结构图。

图2是图1的a-a剖面图。

图3是本发明的鼓形旋转电极在处理化工有害气体或热解用途的装置中应用的示意图。

图4是图3的b-b剖面图。

图中：1.鼓形电极，1-1.鼓体部，1-2.鼓体中的空腔，1-3.回水口，1-4.下衔接部，1-5.上衔接部，1-6.轴承口，1-7.阴极弧根，1-8.环形凸面，2.中空衔接转轴，2-1.衔接头，2-2.旋转轴头，2-3.回水通道，2-4.从动旋转齿轮，3.冷却水喷头，3-1.喷射孔，4.等离子体火炬，5.上轴承，6.阳极，6-1.阳极弧根，7.下轴承，8.支持件，8-1.回水腔，8-2.支持件安装法兰，8-3.回水接口，9.回水，10.支撑件，10-1.支撑件安装法兰，10-2.支撑立杆，10-3.支撑轴，10-4.冷却水接口，10-5.支撑臂杆，11.主动旋转齿轮，12.冷却水，13.化工有害气体或待热解的原料气。

具体实施方式

实施例1图1、2所示的实施方式中，鼓形旋转电极由鼓形电极1、中空衔接转轴2和冷却水喷头3组成，其中，鼓形电极1由上衔接部1-5、鼓体部1-1和下衔接部1-4构成中空结构，鼓体部1-1处于上衔接部1-5和下衔接部1-4之间，上衔接部1-5、鼓体部1-1和下衔接部1-4的内空间贯通，上衔接部1-5、鼓体部1-1和下衔接部1-4为一体化结构，在鼓形电极1的中腰部位有环形凸面1-8，环形凸面1-8为垂线平直的结构，在上衔接部1-5中有轴承口1-6；冷却水喷头3为圆管体结构，圆管体的下端封闭，喷射孔呈多层环形分布在圆管体的壁体上，冷却水喷头3伸入到鼓体部1-1的空腔中，冷却水喷头3上的喷射孔3-1朝向鼓体部1-1的内侧壁体，鼓体部1-1中的空腔下部有回水口1-3，中空衔接转轴2由衔接头2-1、从动旋转齿轮2-4和旋转轴头2-2构成，从动旋转齿轮2-4处于衔接头2-1和旋转轴头2-2之间，衔接头2-1、从动旋转齿轮2-4和旋转轴头2-2为一体化结构，衔接头2-1以嵌入到下衔接部1-4中的方式把中空衔接转轴2安装在鼓形电极1的下部，中空衔接转轴2的内空间构成回水通道2-3。本实施例的鼓形旋转电极在电弧等离子体装置中作为阴极应用，工作时，鼓形电极1被驱动旋转，使鼓形电极1的360度环形面上轮流构成放电面，同时，冷却水喷头3圆管体壁体上多层环形分布的喷射孔把冷却水均匀喷淋在鼓形电极1内侧的壁体上，使鼓形电极1的360度环形面上轮流冷却，从而实现避免或减缓阴极烧蚀、延长阴极使用寿命的目标。

实施例2图3、4所示的实施方式是本发明的鼓形旋转电极在处理化工有害气体或热解用途的装置中应用，其中，鼓形旋转电极的结构与第一实施例的相同，不再赘述。本实施例中，在鼓形旋转电极的装置中有支持件8、下轴承7、支撑件10和上轴承5，鼓形旋转电极的旋转轴头2-2通过下轴承7安装在支持件8上，支持件8中有回水腔8-1，鼓体部1-1中的空腔通过中空衔接转轴2中的回水通道2-3连通到支持件8中的回水腔8-1，回水腔8-1有回水接口8-3接出；支撑件10由支撑立杆10-2和支撑臂杆10-5组成，在支撑臂杆10-5上有支撑轴10-3，支撑轴10-3通过上轴承5与鼓形旋转电极的上衔接部1-5进行连接；冷却水喷头3安装在支撑轴10-3上，在支撑臂杆10-5和支撑轴10-3中冷却水通道，冷却水通道连通到冷却水喷头3，冷却水通道有冷却水接口10-4接入；在鼓形旋转电极的装置中有主动旋转齿轮11，主动旋转齿轮11与中空衔接转轴2的从动旋转齿轮2-4进行啮合，主动旋转齿轮11由电机驱动旋转。

本实施例中，在鼓形旋转电极的装置中有阳极6，鼓形旋转电极为阴极，阳极6与鼓形电极1的一侧相对，阳极6和鼓形电极1与等离子体工作电源进行电气连接，阳极6与鼓形电极1之间采用高频引弧电源进行引弧产生高温等离子体电弧，或采用接近拉弧方式进行引弧，当采用接近拉弧方式进行引弧时，待引燃电弧后，再拉开阳极6与鼓形电极1之间的距离，使高温等离子体电弧的火炬增大，增加能量。工作时，电机带动主动旋转齿轮11旋转，主动旋转齿轮11啮合从动旋转齿轮2-4进行旋转，从而带动鼓形电极1旋转；当等离子体工作电源施加到阳极6与鼓形电极1上时，在鼓形电极1与阳极的直线距离中产生高温等离子体电弧，等离子体电弧的弧根分别在鼓形电极1的放电面上生成和在阳极的放电面上生成，其中，阴极的弧根在鼓形电极1的中腰部位360度的环形凸面1-8上轮流生成，同时，冷却水对鼓体部1-1的内侧壁体进行喷淋，实现鼓形电极1的360度环形面上轮流冷却，从而实现避免或减缓阴极烧蚀、延长阴极的使用寿命。把化工有害气体或待热解的原料气送入到装置中，在高温等离子体火炬的作用下和强电场环境中，化工有害气体的分子、原子进行重新组合而生成新的中性无害物质，或待热解的原料气分解为目标产物。

本实施例使鼓形电极1的360度环形面上轮流产生阴极的弧根，然后轮流进行冷却，不会使等离子体电弧的阴极弧根集中在一个部位连续产生，克服了一般等离子体装置中阴极易烧蚀的缺点。本实施例避免或减缓阴极被烧蚀，延长阴极的使用寿命，提高生产效率和降低生产成本。