一种超小直径电弧点火装置的制作方法

本实用新型属于直流电弧点火技术领域，具体涉及一种超小直径电弧点火装置。

背景技术：

直流电弧点火装置，又称为直流电弧等离子体点火器，是利用直流电弧电离工质气体，形成核心温度上万摄氏度、平均温度2000～5000摄氏度的等离子体状态，并加以利用的装置。所生成的等离子体射流一方面具有极高温度，另一方面可以提高周围环境化学活性，同时其高可重复性和不需要燃料供应，及其适合用于工业高能点火领域。

目前直流电弧点火技术在工业领域已经有所应用，但由于其内部结构问题，很难在保证可靠质量的情况下将装置整体结构尺寸做小，因此在安装空间狭窄的系统上无法使用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种超小直径电弧点火装置，利用金属表面陶瓷喷涂工艺去除电极间陶瓷绝缘套管，并通过陶瓷材质旋流器，进一步减少零件数量，最终达到大幅度缩减电弧点火装置径向尺寸，更有利于满足应用于狭窄空间的等离子体点火需求。

本实用新型采用以下技术方案：

一种超小直径电弧点火装置，包括外壳，外壳以等离子体射流出口为头部，头部相对方向为尾部，外壳尾部设置有陶瓷绝缘套管和陶瓷旋流器，阴极从外壳的尾部依次贯穿陶瓷绝缘套管和陶瓷旋流器设置在外壳内，阴极的尾部与电源负极相连，外壳的头部设置有阳极，阳极的尾部凹腔与阴极的头部在外壳内形成放电腔室，作为电负极，阳极通过外壳与地线相连，形成电正极。

具体的，阳极为柱状结构，内部设置有通孔，通孔的尾部为圆弧状，通孔头部为台阶状结构。

具体的，阴极为长杆状结构，中部设置有定位凸台，头部为半球状结构。

进一步的，阴极的头部内设置有圆柱状结构的阴极尖端。

进一步的，阴极的头部至定位凸台处设置有厚度0.1～0.3mm的氧化铝陶瓷粉末涂层。

具体的，绝缘陶瓷套管为中空圆柱型结构，绝缘陶瓷套管的端部设置有凸台，凸台用于分别与阴极的定位凸台和陶瓷旋流器的尾部连接。

具体的，陶瓷旋流器为中空圆柱型结构，陶瓷旋流器的端部设置有凸台，用于和绝缘陶瓷套管的端部凸台连接，陶瓷旋流器的外壁上开有多个切向孔。

具体的，外壳头部一侧内壁与阴极的头部形成夹层。

具体的，外壳尾部一侧的外壁上设置有进气孔，对应内壁与陶瓷绝缘套管和陶瓷旋流器的外壁形成环形凹槽。

具体的，外壳为具有内外台阶的管状结构，头部直径为6～12mm，尾部直径为10～20mm。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型一种超小直径电弧点火装置，阴极的尾部与电源负极相连，阳极的尾部凹腔与阴极的头部在外壳内形成放电腔室作为电负极，阳极通过外壳与地线相连，形成电正极，在去除传统电弧点火装置阴极与外壳间绝缘套管的同时，保证在电弧点火装置在启动瞬间加载高压时，使放电位置始终保持在阴极尖端和阳极之间，减少绝缘套管不仅可以减少其自身的厚度造成的装置直径增大问题，同时也可以减少阴极与套管之间的密封件所带来的直径增大问题。因而可以大大降低电弧点火装置头部，也就是伸入到应用设备燃烧室内部部分的直径，最低可减少至6mm。

进一步的，阳极为柱状结构，内部设置有通孔，通孔的尾部为圆弧状，通孔头部为台阶状结构。通孔是引导等离子体射流喷出装置的通道，其中通孔尾部设置成圆弧状，可以减少放电部位的尖点，使电弧根部均匀着于阳极较大面积的区域，降低阳极烧蚀速率，提高使用寿命；头部设置成台阶状，可以增长电弧长度，进而增加电弧与工质气体加热距离，提高加热效率。

进一步的，阴极为圆柱长杆状结构，中部有凸台用于安装定位，头部为半球状结构，阴极头部采用半球状结构，阳极中心通孔尾部采用圆弧状结构，都可以减少电极的尖端，延长电极寿命，使装置可以使每次更换电极后可以更长时间。

进一步的，阴极采用纯铜材质，阴极半球状头部镶嵌式安装有直径1～2mm的圆柱形阴极尖端，阴极尖端材质为铈钨合金、铪钨合金或钍钨合金等钨的合金，阳极为纯铜材质，因为钨的合金既具有较低的电子逸出功，又具备较优的抗烧蚀性能，可以降低阴极头部放电难度，进一步确保放电位置始终保持在阴极尖端和阳极之间。

进一步的，从阴极凸台开始向头部半球状结构根部之间的表面，喷涂有0.1～0.3mm厚度的致密氧化铝陶瓷粉末，使阴极头部一段与外壳之间形成较大程度的绝缘强度。

进一步的，一般情况下，装置尾部所处环境为大气压，要远低于放电气压，根据帕邢定律，装置尾部要更容易放电。因此在装置尾部，在阴极与外壳之间设置绝缘陶瓷套管，使阴极与外壳之间绝缘强度数百倍于放电腔室，既保证了放电腔室稳定放电，又保证了装置尾部的结构安全和人员安全。

进一步的，陶瓷旋流器在保证气流旋转的同时，去除了金属材质旋流器与阴极之间的绝缘套管，因而消除了因绝缘套管和相应密封件所带来的直径增大问题，从而大大降低电弧点火装置尾部，也就是在应用设备燃烧室外部部分的直径，最低可减少至10mm。

综上所述，本实用新型头部和尾部都可以实现超小直径，可以适用于更小的安装孔和更狭窄的安装空间，极大拓宽了电弧点火装置的应用领域。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型轴向剖视图。

其中：1.外壳；2.阳极；3.阴极；4.阴极尖端；5.陶瓷旋流器；6.陶瓷绝缘套管。

具体实施方式

请参阅图1，本实用新型公开了一种超小直径电弧点火装置，点火装置整体由多段不同直径的圆柱形结构组成，包括外壳1，外壳1以等离子体射流出口为头部，相对方向为尾部，外壳1的尾部内设置有陶瓷绝缘套管6和陶瓷旋流器5，阴极3从外壳1尾部依次贯穿陶瓷绝缘套管6和陶瓷旋流器5设置在外壳1内，阳极2安装于外壳1的头部，阳极2的尾部凹腔与阴极3的头部形成放电腔室，阴极3的尾部与电源负极相连，作为电负极；阳极2通过外壳1与地线相连，形成电正极。

陶瓷绝缘套管6包裹性安装在阴极3的尾部，陶瓷旋流器5包裹性安装在阴极3的中段，陶瓷旋流器5的直径为7～17mm，陶瓷旋流器5尾部一侧插入陶瓷绝缘套管6头部一侧的凹槽内，陶瓷绝缘套管6、陶瓷旋流器5、阴极3的头部段外围安装外壳1，外壳1一侧开有径向进气孔。

外壳1为具有内外台阶的管状结构，尾部直径较大，安装在应用设备的燃烧室壁外；头部直径较小，安装在应用设备的燃烧室内部。

头部直径为6～12mm，头部长度可根据应用情况进行调整，同时相应调整阴极3头部长度以保证阴极3与阳极2的间距。

尾部直径为10～20mm，尾部直径较大部分内部为陶瓷绝缘套管6和陶瓷旋流器5，头部直径较小部分内部为阴极3头部。

外壳1尾部一侧中段侧壁开有进气孔，外壳1尾部一侧内壁与陶瓷绝缘套管6和陶瓷旋流器5的外壁直径较小处形成环形凹槽。外壳1头部一侧内壁与阴极3的头部一段形成夹层。

阳极2为柱状结构，内部有通孔，通孔尾部为圆弧装，用于和外壳1和阴极3连接，通孔头部为台阶状。

阴极3为长杆状结构，直径为2～7mm，中部有凸台用于安装定位，头部为半球状结构，头部嵌入式安装圆柱状的阴极尖端4；阴极3的头部一段金属表面喷涂有一层0.1～0.3mm厚度的致密氧化铝陶瓷粉末涂层。

绝缘陶瓷套管6为中空圆柱凸台结构，内部通孔贯穿性安装阴极3，头部凸台作为安装台阶，一部分与阴极3的凸台紧挨进行定位，另一部分与陶瓷旋流器5的尾部紧挨。

陶瓷旋流器5为中空圆柱凸台结构，且内部通孔也为凸台结构，贯穿性安装阴极3，尾部通孔凸台与阴极3的凸台紧挨进行定位，陶瓷旋流器5的外壁上开有数个切向孔。

工质气体经过切向孔，在放电腔室内形成旋流，主要有三个作用：

①旋流模式可以增长工质气体与电弧作用路径，提高加热效率；

②旋转的工质气体可以在阴极与阳极表面形成气膜，对电极有一定的保护和降温作用，增长电极使用寿命；

③旋流模式可以使喷出阳极的等离子体射流能量更加集中，更利于点火。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。