专利名称：内置火花塞式交流等离子体发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热等离子体应用技术，尤其是工业用连续运行的一种内置火花塞式交流等离子体发生器。
背景技术：
目前，热等离子体技术已逐步在国防、航空、冶金、电力、环保、机械加工等各个领域及行业得到应用。在实际工程中，直流等离子体发生器用的更多一些，原因是直流等离子枪采用直流电源，引弧成功后正负极之间即建立起稳定的电弧，引弧装置只要成功引燃一次，就可以退出运行，等离子体发生器仍可继续工作；同时，由于电源内阻大，采用串联或并联方式都能顺利起弧，技术比较成熟。而交流等离子体发生器采用交流电源，由于电源是交变的，前后电极交替改变电流方向，一旦到达零点，电弧就熄灭(断弧)。因此，伴随等离子枪的运行全过程，连续引弧是必须的，这就要求引弧装置在每一个交变周期都要可靠、稳定的引弧，否则等离子枪无法正常工作。若引弧电路与主电路采用并联，由于交流电源内阻很低，高频信号直接从电源内部短路，在等离子枪的两极之间没有高频信号，无法引弧，这已被证明是行不通的。目前解决的方法是采用串联方式，即引弧电路与主电路串联，将高压高频信号叠加在交流工频电源上，靠由铁氧体磁芯制作高频变压器耦合完成。高频变压器的初级是匝数较多的绝缘导线，次级则用与主电路导线截面相当的导体，可通过电弧电流，初级线圈上的高压高频振荡电流通过磁芯耦合到了次级，并叠加在交流电源中。实际工作中，主电路先接通，由于前后电极被空气隔绝，主电路不通，不产生电弧。当引弧装置电源接通，高频高压信号把电极间的空气介质击穿，产生放电火花，形成导电通道，主电路电源短路，建立起等离子电弧，完成引弧的工作。由于串联引弧方式直接把高频高压信号串接在主电路中，使电源系统受到污染，控制系统及电器元件在工作中易发生紊乱及故障，高频高压振荡电路在工作中会产生大量的无线干扰，影响厂用电系统的可靠性和稳定性；高频耦合变压器制作困难(尤其是大电流等离子枪)，造价高；火花塞在引弧中消耗的电热能不能利用，白白浪费，降低了引弧效率，火花塞电极截面小且不断的烧蚀，导致火花间隙变大，同时受外界环境温度及气流的影响，高频高压震荡信号不稳定，频率及参数不断变化，使引弧可靠性降低。因此，采用串联引弧的方法引弧困难、不稳定、影响的因素较多、不易掌控、投资高、维护量大。通过检索，北京光耀电力设备有限公司名为“一种不间断交流等离子电弧供电装置”，申请并获实用新型专利(专利申请号200820109599. 2)，它的原理就是上述的方法，其它尚未见公开的文献及专利。金属交流等离子体发生器是近些年来发展起来的新技术，与直流等离子枪相比交流等离子枪电极寿命长，电源简单、投资少，维护量小，所以交流等离子枪更具有推广和使用价值。但是，由于外置式火花塞引弧可靠差，高频对外界影响大，致使交流等离子枪连续运行不稳定，对交流等离子枪的应用推广起到了阻碍作用，制约了它的发展，使交流等离子发生器在工业应用中受到了极大的制约。
实用新型内容本实用新型的目的在于摒弃现有技术的不足，提供一种内置火花塞式交流等离子体发生器，该发生器将火花塞与等离子枪融为一体，火花塞的一极引到枪内金属进气环上，另一极接到枪的后电极，使其在枪内放电，产生电火花，达到引弧的目的。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种内置火花塞式交流等离子体发生器，包括前电极组件、火花放电组件、后电极组件，前电极组件与后电极组件为同轴安装，在前电极组件与后电极组件之间轴向安装火花放电组件。而且，所述前电极组件由前电极外壳、前电极夹层、前电极、前电极进水口、前电极出水口构成，前电极外壳为中空圆筒状并制有同轴的前电极夹层，该前电极夹层内同轴安装前电极，夹层通冷却水。而且，所述火花放电组件由金属进气环、绝缘件构成，金属进气环是火花塞的一极，切向钻有进气孔，绝缘件为左右两片呈圆环形。而且，所述后电极组件由后电极外壳、后电极夹层、后电极及后电极进水口、后电极出水口构成，后电极外壳为盲孔的中空杯状且在其内制有同轴的夹层；后电极为杯状并杯底朝后同轴安装在后电极外壳的夹层内，该夹层通冷却水。本实用新型与现有技术相比的优点及积极效果是1、本实用新型的引弧电路与主电源不形成闭合回路，避免了高频高压信号对一次电源的影响，提高了供电质量和电气元件的使用寿命。2、本实用新型的火花塞在枪体内放电，高频信号被屏蔽，有效地减少了高频无线信号对外界的干扰和污染，增加了系统的安全性。3、本实用新型由于作为火花塞一极的金属进气环结构设计合理、装配可靠、同心度好，可适当降低振荡频率及电压幅值，减少烧蚀量，延长金属进气环的寿命。4、本实用新型省略了高频耦合变压器，引弧电源简化，降低了制造成本，便于调试与维护，且维护量很小，为发展大功率交流等离子枪奠定了基础。5、本实用新型采用内置火花塞式引弧代替目前采用的利用高频、高压耦合变压器串联于主电路的引弧方式，解决了以往交流等离子发生器在引弧的过程中出现的诸多弊端，达到连续稳定的引弧，长时间可靠运行的目的。
图1为本实用新型的截面剖视示意图；图2为本实用新型的引弧电路接线图。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施对本实用新型专利作进一步详述，以下实施例是描述性的，非限定性，不能以此限定本实用新型专利的保护范围。一种内置火花塞式交流等离子体发生器，如图1所示，包括前电极组件、火花放电组件、后电极组件，前电极组件与后电极组件为同轴安装，在前电极组件与后电极组件之间轴向安装火花放电组件。各组件的构成分别是1、前电极组件由前电极外壳1、前电极夹层2、前电极3、前电极进水口 4、前电极出水口 12构成，前电极外壳为中空圆筒状并制有同轴的前电极夹层，该前电极夹层内同轴安装前电极，夹层可通冷却水，前电极外壳及其夹层的材质均选用不锈钢，前电极材质选用紫铜并与外壳同轴连接。2、火花放电组件由金属进气环5、绝缘件6构成,金属进气环是火花塞的一极，切向钻有进气孔，该进气孔的数量及直径由进气量决定，流经的气体对金属进气环有良好的冷却效果，材质选用紫铜；绝缘件为左右两片，呈圆环形，其作用是将前后电极绝缘，并将金属进气环固定在两片之间，材料为耐高温的绝缘陶瓷，绝缘件均为机械加工、同轴连接，具有良好的同心度和严密的装配工艺。3、后电极组件由后电极外壳7、后电极夹层8、后电极9及后电极进水口 10、后电极出水口 11构成，后电极外壳为盲孔的中空杯状且在其内制有同轴的夹层；后电极为杯状并杯底朝后同轴安装在后电极外壳的夹层内，该夹层可通冷却水；后电极外壳材质选用不锈钢，后电极材质选用紫铜与外壳同轴连接。本实用新型的工作原理为利用夹在前后电极中间的金属进气环作为火花放电极的一极，对后电极放电，前后电极短路，达到引弧的目的。电火花的产生如图2所示，该电路由交流电源、开关K、升压变压器T、电容C、电感L构成，升压变压器为高漏抗型，初级交流380V，次级3000V 5000V，当次级电压升高时，便向电容器充电。电容器为高压电容器，电感为磁芯(或空心)电感。当电容器两端的电压达到火花塞间隙的击穿值时，开始放电、导通，在电容、火花放电电阻、电感组成的串联回路里形成高频高压振荡。升压变压器不断地为振荡电路提供能量，将振荡持续下去，振荡产生的高频高压信号，加到交流等离子枪的金属进气环与后电极之间，产生放电火花，使前后电极间形成通路，达到引燃主弧的目的。需要说明的是火花放电电路的相序，须与加在前后电极上的交流电源相序一致。本实用新型未详细说明的内容为本领域技术人员公知常识。
权利要求1.一种内置火花塞式交流等离子体发生器，其特征在于:包括前电极组件、火花放电组件、后电极组件，前电极组件与后电极组件为同轴安装，在前电极组件与后电极组件之间轴向安装火花放电组件。
2.根据权利要求1所述的内置火花塞式交流等离子体发生器，其特征在于:所述前电极组件由前电极外壳、前电极夹层、前电极、前电极进水口、前电极出水口构成，前电极外壳为中空圆筒状并制有同轴的前电极夹层，该前电极夹层内同轴安装前电极，夹层通冷却水。
3.根据权利要求1所述的内置火花塞式交流等离子体发生器，其特征在于:所述火花放电组件由金属进气环、绝缘件构成，金属进气环是火花塞的一极，切向钻有进气孔，绝缘件为左右两片呈圆环形。
4.根据权利要求1所述的内置火花塞式交流等离子体发生器，其特征在于:所述后电极组件由后电极外壳、后电极夹层、后电极及后电极进水口、后电极出水口构成，后电极外壳为盲孔的中空杯状且在其内制有冋轴的 夹层；后电极为杯状并杯底朝后冋轴安装在后电极外壳的夹层内，该夹层通冷却水。
专利摘要本实用新型涉及一种内置火花塞式交流等离子体发生器，包括前电极组件、火花放电组件、后电极组件，前电极组件与后电极组件为同轴安装，在前电极组件与后电极组件之间轴向安装火花放电组件。本实用新型采用内置火花塞式引弧，代替目前采用的利用高频、高压耦合变压器串联于主电路的引弧方式，解决了以往交流等离子发生器在引弧的过程中出现的诸多弊端，达到连续稳定的引弧，长时间可靠运行的目的。
文档编号H05H1/28GK202918578SQ20122057536
公开日2013年5月1日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者王志刚, 吴绍强, 张杰立, 安惠欣, 王硕, 郭秉楠 申请人:航天环境工程有限公司