利用冷却水力旋转电极的装置的制作方法

本实用新型涉及等离子体设备，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：

本实用新型的目的是提供一种结构简单且合理的电弧等离子体装置，利用冷却水流的冲击力来旋转电极，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。

本实用新型的一种利用冷却水力旋转电极的装置，包括电极和中轴，其特征是装置由圆球体电极1和中轴2组成，其中，圆球体电极1为空腔结构，在圆球体电极1的中心顶部壁体中有倒扣凹槽1-7，在圆球体电极1的空腔侧壁上有环形分布的旋转叶片1-6，具体实施时，旋转叶片1-6可分布在圆球体电极1空腔侧壁上的任何位置，优选分布在圆球体电极1的空腔2/3以上位置；圆球体电极1的底部开口，圆球体电极1底部的开口构成轴承箱1-3，倒扣凹槽1-7的轴线、轴承箱1-3的轴线与圆球体的中心垂直线重合；中轴2为中空结构，中轴2的内空间构成冷却水通道2-2，中轴2的上部有分水器2-5，分水器2-5上有环形分布的水力喷嘴2-6，冷却水通道2-2通过分水器2-5连通到水力喷嘴2-6，中轴2的中部有轴轮2-1；中轴2的上部伸入到圆球体电极1的空腔中，中轴2的轴顶2-7进入到圆球体电极1顶部的倒扣凹槽1-7中进行定位，中轴2中部的轴轮2-1通过轴承3定位在圆球体电极1底部的轴承箱1-3中，中轴2上环形分布的水力喷嘴2-6指向圆球体电极1内侧壁体上环形分布的旋转叶片1-6，利用喷射的水力使圆球体电极1旋转。

本实用新型中，分水器2-5上的水力喷嘴2-6以切线方向指向圆球体电极1内侧的旋转叶片1-6；在中轴2的轴轮2-1上端有回水接口，在圆球体电极1的空腔底部有排水嘴1-4，排水嘴1-4置于轴轮2-1上端的回水接口中，在回水接口底的轴轮2-1体中有回水通道2-3；在伸入到圆球体电极1空腔中的中轴2壁体上有环形分布的喷淋孔2-4，喷淋孔2-4与圆球体电极1的腰线等高；在中轴2的轴轮2-1下方有回水箱4，轴轮2-1体中的回水通道2-3连通到回水箱4，回水箱4有回水接口7接出；中轴2内的冷却水通道2-2有冷却水接口6接入，中轴2的下端有安装法兰5进行连接；中轴2的上下端封闭，轴顶2-7构成中轴2的上封闭端，安装法兰5构成中轴2的下封闭端。

本实用新型在电弧等离子体设备中应用，装置的电极至少为一对，工作时，在每对电极中产生等离子体电弧；在旋转的圆球体电极1中腰部位的360度圆弧面上轮流形成放电面，等离子体电弧的弧根在轮流形成的放电面上生成。

一般等离子体装置中电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。本实用新型利用喷射的水力使圆球体电极1旋转，当把圆球体电极1作为阴极应用时，阳极设置在圆球体电极1的一侧，工作时，旋转的圆球体电极1使其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。

本实用新型工作时，把带有压力的冷却水输入到中轴2的内空间中，具有压力的冷却水通过分水器2-5从环形分布的水力喷嘴2-6喷射而出，从水力喷嘴2-6喷出的冷却水以切线方向喷射到圆球体电极1的旋转叶片1-6上，冷却水的喷射力使圆球体电极1进行旋转。从水力喷嘴2-6喷出的冷却水同时冲刷圆球体电极1的空腔壁体，使其快速冷却，在圆球体电极1旋转的情况下，实现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。余水通过排水嘴1-4排入到轴轮2-1上的回水接口中，然后通过回水通道2-3进入回水箱4，再通过回水接口7汇入冷却系统的回水管路。

本实用新型在中轴2壁体上有环形分布的喷淋孔2-4，喷淋孔2-4与圆球体电极1的腰线等高的措施是对圆球体电极1进行补偿冷却，使冷却面更均匀。

当本实用新型在处理化工有害气体或热解用途的场合应用时，把二只结构相同的圆球体电极进行并列设置，工作时，把带压的冷却水同时输入到二个圆球体电极的中轴中，使二个圆球体电极旋转，再在二个旋转的圆球体电极中施加工作电源和引弧电压，便在二个旋转的圆球体电极之间产生高温等离子体电弧的火炬，再把化工有害气体或待热解的原料气送入装置中，利用等离子体火炬的高温和强电场环境，使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。

本实用新型的有益效果是：利用冷却水的水力使圆球体电极1进行旋转，旋转的圆球体电极1使其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，从而有效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。本实用新型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是本实用新型的一种利用冷却水力旋转电极的装置结构图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是本实用新型在处理化工有害气体或热解用途的装置中应用的示意图。

图中：1.圆球体电极，1-1.放电面，1-2.冷却面，1-3.轴承箱，1-4.排水嘴，1-5.内腔，1-6.旋转叶片，1-7.倒扣凹槽，2.中轴，2-1.轴轮，2-2.冷却水通道，2-3.回水通道，2-4.喷淋孔，2-5.分水器，2-6.水力喷嘴，2-7.轴顶，3.轴承，4.回水箱，4-1.回水室，5.安装法兰，6.冷却水接口，7.回水接口，8.轴套，9.化工有害气体或待热解的原料气，10.冷却水管，11.回水管，12.阴极弧根，13.阳极弧根，14.等离子体火炬。

具体实施方式

实施例1 图1、2所示的实施方式中，利用冷却水力旋转电极的装置由圆球体电极1和中轴2组成，其中，圆球体电极1为空腔结构，在圆球体电极1的中心顶部壁体中有倒扣凹槽1-7，在圆球体电极1的空腔侧壁上有环形分布的旋转叶片1-6，旋转叶片1-6可分布在圆球体电极1空腔侧壁上的任何位置，本实施例优选分布在圆球体电极1的空腔2/3以上位置；在圆球体电极1的空腔底部有排水嘴1-4，圆球体电极1的底部开口，排水嘴1-4与圆球体电极1底部的开口贯通，圆球体电极1底部的开口构成轴承箱1-3，倒扣凹槽1-7的轴线、轴承箱1-3的轴线与圆球体的中心垂直线重合；中轴2为中空结构，中轴2的内空间构成冷却水通道2-2，冷却水通道2-2有冷却水接口6接入，中轴2的上部有分水器2-5，分水器2-5上有环形分布的水力喷嘴2-6，冷却水通道2-2通过分水器2-5连通到水力喷嘴2-6，中轴2的中部有轴轮2-1；中轴2的上部伸入到圆球体电极1的空腔中，中轴2的轴顶2-7进入到圆球体电极1顶部的倒扣凹槽1-7中进行定位，在轴顶2-7与倒扣凹槽1-7之间有轴套8，中轴2中部的轴轮2-1通过轴承3定位在圆球体电极1底部的轴承箱1-3中，在伸入到圆球体电极1空腔中的中轴2壁体上有环形分布的喷淋孔2-4，喷淋孔2-4与圆球体电极1的腰线等高；在中轴2的轴轮2-1上端有回水接口，圆球体电极1空腔底部的排水嘴1-4置于轴轮2-1上端的回水接口中，在回水接口底的轴轮2-1体中有回水通道2-3；中轴2上环形分布的水力喷嘴2-6以切线方向指向圆球体电极1内侧壁体上环形分布的旋转叶片1-6，利用喷射的水力使圆球体电极1旋转。本实施中，在中轴2的轴轮2-1下方有回水箱4，轴轮2-1体中的回水通道2-3连通到回水箱4，回水箱4有回水接口7接出；中轴2的下端有安装法兰5进行连接；中轴2的上下端封闭，轴顶2-7构成中轴2的上封闭端，安装法兰5构成中轴2的下封闭端。

本实施例工作时，把带有压力的冷却水输入到中轴2的内空间中，具有压力的冷却水通过分水器2-5从环形分布的水力喷嘴2-6喷射而出，从水力喷嘴2-6喷出的冷却水以切线方向喷射到圆球体电极1的旋转叶片1-6上，冷却水的喷射力使圆球体电极1进行旋转。从水力喷嘴2-6喷出的冷却水同时冲刷圆球体电极1的空腔壁体，使其快速冷却，在圆球体电极1旋转的情况下，实现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。余水通过排水嘴1-4排入到轴轮2-1上的回水接口中，然后通过回水通道2-3进入回水箱4，再通过回水接口7汇入冷却系统的回水管路。在圆球体电极1的外部，旋转的圆球体电极1使其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，从而有效避免或减缓阴极被烧蚀。

实施例2 图3所示的实施方式是本实用新型在处理化工有害气体或热解用途的装置中应用，阴极和阳极由二个结构相同的圆球体电极构成，二个圆球体电极分别与二个结构相同的中轴组成与第一实施例的相同装置，二个装置并列设置，工作时，把带压的冷却水同时输入到二个圆球体电极的中轴中，使二个圆球体电极旋转，再在二个旋转的圆球体电极中施加工作电源和引弧电压，便在二个旋转的圆球体电极之间产生高温等离子体电弧的火炬，再把化工有害气体或待热解的原料气送入装置中，利用等离子体火炬的高温和强电场环境，使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。