自引弧降压热等离子束发生装置的制作方法

本发明涉及一种自引弧降压热等离子束发生装置。

背景技术：

目前，国内外热等离子体的发生装置大致分为两种，一种是一端为单阳极，另一端为单阴极的结构，此种放电结构两极之间的击穿通常比较困难，普遍只能采用高电压结构的工作模式(通常为1mm/1kv)，在此种工作模式下如果需要面积较大的等离子弧，那么电源所需要的设备量会非常的大，同时中间的不均匀电场在击穿电压下产生的是单一热等离子弧，此电弧的稳定性较差：另一种是中轴为单阴极、外套为接地的金属管式阳极的结构，此种结构放电所需的功率通常较低，基本只能采用低电压大电流的工作模式,此种工作模式下的电弧中电流比较大，容易造成阴极和阳极的烧损，所以此类电极可正常稳定运行的工作时间较短，需经常更换部件。由于目前主流的单电极发生器都不可或缺的存在一定的弊端，而且很少有处理其产生的尾气的技术，因此热等离子行业急需一种自引弧降压共极多弧热等离子束的发生方式和解决尾气的办法。

有鉴于此，有必要对现有的热等离子束发生装置予以改进，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自引弧降压热等离子束发生装置，以解决现有热等离子体发生装置需要设备电源量大、容易烧损的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种自引弧降压热等离子束发生装置，所述自引弧降压热等离子束发生装置包括围设形成燃烧室腔体的外壁、与所述外壁固定的阳极、与所述外壁固定的至少两个阴极，所述阳极包括固定件、自所述固定件向上或者向下延伸的引弧棒，所述固定件和所述阴极贯穿所述外壁，所述引弧棒设置在所述燃烧室腔体内，所述阴极距离所述固定件的距离小于所述引弧棒远离所述固定件一端的距离。

作为本发明的进一步改进，至少两个所述阴极在竖直方向上的高度与所述固定件的高度相同。

作为本发明的进一步改进，所述引弧棒的远离所述固定件的一端与至少两个所述阴极的距离相等。

作为本发明的进一步改进，所述引弧棒倾斜设置，所述引弧棒远离所述固定件的一端距所述外壁的距离小于所述引弧棒与所述固定件连接一端距所述外壁的距离。

作为本发明的进一步改进，所述引弧棒朝向远离至少两个所述阴极的方向倾斜延伸。

作为本发明的进一步改进，所述外壁围设形成的燃烧室腔体呈圆柱状。

作为本发明的进一步改进，所述引弧棒远离所述固定件的一端及所述阴极设置在所述燃烧室内的一端设有半球形顶帽。

作为本发明的进一步改进，所述阴极包括设置在所述外壁外侧的第一固定端、设置在所述外壁内侧的放电区、设置在第一固定端和放电区之间的第一挡圈，所述第一挡圈的直径大于所述第一固定端的直径，且设置在所述外壁内侧以与所述外壁抵持，所述放电区包覆有放电金属。

作为本发明的进一步改进，所述固定件包括设置在所述外壁外侧的第二固定端、设置在所述外壁内侧用以与所述引弧棒连接的连接端、设置在所述第二固定端和所述连接端之间的第二挡圈，所述第二挡圈的直径大于所述第二固定端的直径，且设置在所述外壁内侧以与所述外壁抵持。

作为本发明的进一步改进，所述第二挡圈上设有朝向外壁垂直设置的限位块以与所述外壁卡持。

本发明的有益效果是：本发明的自引弧降压热等离子束发生装置，通过至少两个阴极对应一个阳极，从而可以增大电弧和提高稳定性。本发明的自引弧降压热等离子束发生装置设备简单、产生的电弧大、工作稳定、使用较低的电压即可工作、寿命更长。

附图说明

图1是本发明的自引弧降压热等离子束发生装置的结构示意图；

图2是本发明的自引弧降压热等离子束发生装置的阳极和阴极的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1至图2所示，本发明的自引弧降压热等离子束发生装置100包括围设形成燃烧室腔体的外壁1、与所述外壁1固定的阳极3、与所述外壁1固定的至少两个阴极2。

本实施例中，所述外壁1围设形成的燃烧室腔体呈圆柱状，且外壁1采用石英材料制得。当然，在其他实施例中，材料和具体形状也可以进行调整。

每一个阳极3对应至少两个阴极2，本实施例中，所述阴极2的数量为两个。均分之后的每个阳极3都对应设置两个或者两个以上的阴极2，这样既可以使得单个阴极2的负载的电流大大降低，还可以使多段电弧共同作用于阳极3的同一点上形成热等离子束，此热等离子束的效果是普通电弧叠加的几倍，解决了单电极电弧太小和不稳定的问题；同时多阴极2的结构使得整个放电系统的电流分散开，使得阴极2和阳极3寿命更长，由于不需要很高的电压和电流就可产生范围很大和温度很高的热等离子束，因此工作效率更高，功率因数较大；同时多弧共同工作使得电弧的工作更加稳定，不会烧蚀电极，特别适用于热等离子体废气处理、熔融金属、表面清洗以及喷涂和焊接。

所述阴极2包括设置在所述外壁1外侧的第一固定端21、设置在所述外壁1内侧的放电区22、设置在第一固定端21和放电区22之间的第一挡圈23。

所述第一固定端21上设有外螺纹以将所述阴极2固定在所述外壁1上，同时外螺纹可以连接导线，以连接外部电源给阴极2供电。

所述放电区22包覆有放电金属。

所述第一挡圈23的直径大于所述第一固定端21的直径，且设置在所述外壁1内侧以与所述外壁1抵持，以限定所述阴极2的位置。

所述阳极3包括固定件31、自所述固定件31向上或者向下延伸的引弧棒32。实施例中，所述引弧棒32朝上设置。

所述固定件31和所述阴极2贯穿所述外壁1，所述引弧棒32设置在所述燃烧室腔体内，所述阴极2距离所述固定件31的距离小于所述引弧棒32远离所述固定件31一端的距离。

至少两个所述阴极2在竖直方向上的高度与所述固定件31的高度相同，所述引弧棒32的远离所述固定件31的一端与至少两个所述阴极2的距离相等。如此设置使得所述引弧棒32远离所述固定件31的一端距阴极2的距离大于引弧棒32靠近所述固定件31一端距阴极2的距离。

定义所述引弧棒32靠近固定件31的一端为引弧端321，所述引弧棒32远离固定件31的一端为放电端322，放电端322外包覆有放电金属。如上设置使得放电端322距所述阴极2的放电区22的距离大于或者远大于引弧端321距阴极2的距离，可能达到引弧端321距阴极2的放电区22的距离的几十倍。由于引弧端321和至少两个阴极2的放电区22的之间的距离非常短，所以只需要很低的电压就可以起弧，达到自引弧的目的，不需要设置超高电压，降低成本。通过引弧端321和阴极2的放电区22产生电弧后，此电弧立刻就被转移到阳极3的放电端322和阴极2的放电区22的相连，由于阳极3的放电端322和阴极2的放电区22的距离是引弧端321和阴极2的放电区22距离的几十倍，所以此热等离子束会突然从引弧端321的小短弧变成大长弧，也就是我们所需要的范围很大和温度很高的工作热等离子束，而且此工作热等离子束是由至少两个阴极2的共同作用于阳极3的放电端322的同一点上形成的，所以此弧会在原来的基础上范围变的更大和温度变的更高。

所述引弧棒32倾斜设置，所述引弧棒32远离所述固定件31的一端距所述外壁1的距离小于所述引弧棒32与所述固定件31连接一端距所述外壁1的距离。进一步的，所述引弧棒32朝向远离至少两个所述阴极2的方向倾斜延伸。如此设置，一方面可以增加引弧棒32的放电端322距阴极2的放电区22的距离，另一面增加电弧的径向宽度，使得电弧可以尽量充满燃烧室腔体。

所述固定件31包括设置在所述外壁1外侧的第二固定端311、设置在所述外壁1内侧用以与所述引弧棒32连接的连接端312、设置在所述第二固定端311和所述连接端312之间的第二挡圈313。

所述第二固定端311用以连接散热器，其上设有外螺纹，用以与所述外壁1相固定，以及用以连接导线和外部电源。

所述第二挡圈313上设有朝向外壁1垂直设置的限位块314以与所述外壁1卡持。，从而可以防止所述引弧棒32绕所述固定件31的轴线发生转动。

所述第二挡圈313的直径大于所述第二固定端311的直径，且设置在所述外壁1内侧以与所述外壁1抵持。

所述引弧棒32远离所述固定件31的一端及所述阴极2设置在所述燃烧室内的一端设有半球形顶帽。

本发明的自引弧降压热等离子束发生装置100，通过至少两个阴极2对应一个阳极3，从而可以增大电弧和提高稳定性；通过减小阴极2的放电区22和引弧端321的距离，从而不需要很高的电压就可以产生热离子束；通过增加阴极2的放电区22和放电端322的距离，从而可以使得热等离子束的范围更大、温度更高。本发明的自引弧降压热等离子束发生装置100设备简单、产生的电弧大、工作稳定、使用较低的电压即可工作、寿命更长。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。