一种用于等离子生成装置的阳极以及等离子生成装置的制作方法

本实用新型涉及等离子技术领域，尤其涉及一种用于等离子生成装置的阳极以及等离子生成装置。

背景技术：

在等离子生成装置中的阳极通常被安装在环状阴极的中心，在真空环境下，阳极上施加直流高电压将气体电离，从而产生等离子体，外加直流电源功率越大，产生的等离子体功率越大，等离子体温度就越高。等离子体在外加磁场的作用下呈现旋转状态。随着等离子体功率的升高，阳极处在高温环境下受到离子的轰击也会具有很高的温度。

目前，阳极材料主要采用耐高温的金属，但承受温度最高也是在千度量级，在高温等离子环境下，很快熔融或分解。如果想要达到聚变能够发生的亿度量级，需要使用更高耐温的材料或是增加冷却系统。

然而，目前并没有能够承受亿度量级的材料，且常规的冷却结构都设置在真空环境的外侧，冷却效果不明显。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于，提供一种用于等离子生成装置的阳极以及等离子生成装置，能够将冷却介质以循环流经冷却腔的方式对阳极头进行换热，从而能够提高冷却效果。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一方面，本实用新型实施例提供一种用于等离子生成装置的阳极，包括：阳极头，阳极头内部设有冷却腔；与阳极头连接的阳极连接杆，阳极连接杆内沿阳极连接杆的延伸方向设置有冷却介质流道，冷却介质流道包括分别与冷却腔连通的冷却介质入口流道和冷却介质出口流道。

可选的，阳极连接杆由第一圆管和围设在第一圆管周围的第二圆管连接而成，第一圆管围合成冷却介质入口流道，第二圆管和第一圆管围合成冷却介质出口流道。

可选的，第一圆管的直径为5-10mm，第二圆管的直径为15-25mm。

可选的，阳极头内的冷却腔的内壁为圆弧形。

可选的，圆弧形的半径为10-15mm。

可选的，第一圆管与冷却腔连通的一端伸入冷却腔内，另一端为冷却介质流道的入口。

可选的，所述第一圆管伸入所述冷却腔内的长度大于0mm小于等于10mm。

可选的，该用于等离子生成装置的阳极还包括与阳极连接杆绝缘连接的安装座，安装座与阳极连接杆通过环绕在阳极连接杆外侧的绝缘管绝缘连接。

可选的，绝缘管通过远离阳极头的一端与阳极连接杆连接，且绝缘管远离阳极头的端部为波纹管段或螺纹管段。

另一方面，本实用新型实施例提供一种等离子生成装置，包括：

如上所述的用于等离子生成装置的阳极；真空腔体；用于等离子生成装置的阳极的阳极头伸入真空腔体内，通过阳极连接杆与真空腔体的腔壁连接。

本实用新型实施例提供一种用于等离子生成装置的阳极以及等离子生成装置，通过在阳极头内部设置冷却腔，并在与该阳极头连接的阳极连接杆内设置冷却介质流道，由于该冷却介质流道包括分别与冷却腔连通的冷却介质入口流道和冷却介质出口流道，通过向冷却介质入口流道中通入冷却介质，能够将冷却介质以循环流经冷却腔的方式对阳极头进行换热，从而能够提高冷却效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种用于等离子生成装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种用于等离子生成装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种等离子生成装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

一方面，本实用新型实施例提供一种用于等离子生成装置的阳极，参见图1和图2，包括：阳极头1，该阳极头1内部设有冷却腔2；与该阳极头1连接的阳极连接杆3，阳极连接杆3内沿阳极连接杆3的延伸方向设置有冷却介质流道4，该冷却介质流道4包括分别与冷却腔2连通的冷却介质入口流道41和冷却介质出口流道42。

本实用新型实施例提供一种用于等离子生成装置的阳极，通过在阳极头1内部设置冷却腔2，并在与该阳极头1连接的阳极连接杆3内设置冷却介质流道4，由于该冷却介质流道4包括分别与冷却腔2连通的冷却介质入口流道41和冷却介质出口流道42，通过向冷却介质入口流道41中通入冷却介质，能够将冷却介质以循环流经冷却腔2的方式对阳极头1进行换热，从而能够提高冷却效果。

其中，对该冷却介质入口流道41和冷却介质出口流道42的设置方式不做限定，冷却介质入口流道41和冷却介质出口流道42可以并排设置，也可以一个环绕在另一个的周围进行设置。

本实用新型的一实施例中，该阳极连接杆3由第一圆管31和围设在第一圆管31周围的第二圆管32连接而成，第一圆管31围合成该冷却介质入口流道41，第二圆管32和第一圆管31围合成该冷却介质出口流道41。

在本实用新型实施例中，采用圆管能够减小冷却介质的流动阻力，提高换热效果。

其中，该第一圆管31和第二圆管32可以同轴设置，而第二圆管32的直径大于第一圆管31的直径。

示例性的，第一圆管31的直径可以为5-10mm，第二圆管32的直径可以为15-25mm。

优选的，第一圆管31的直径可以为6-8mm，第二圆管32的直径可以为20-22mm。更进一步优选的，第一圆管31的直径为6mm，第二圆管32的直径为20mm。

其中，需要说明的是，由于该阳极连接杆3在工作时需要接电源，因此，该第一圆管31和第二圆管32可以采用导体材料制备。如可以为金属材质，能够在实现导电的情况下耐受高温。

其中，对该冷却腔2的具体结构不做限定，该冷却腔2的内壁可以为方形，也可以为圆弧形。

本实用新型的一实施例中，该冷却腔2的内壁为圆弧形。与冷却腔2的内壁为方形相比，产生的涡流较小，导流效果越好，能够及时带走阳极头1内产生的热量，避免因涡流而导致局部超温，同时，还能够提高流速，有效提高高温部位的换热效果。

优选的，该圆弧形的半径为10-15mm。进一步优选为12mm。

其中，当该第一圆管31和第二圆管32与该冷却腔2连通时，该第二圆管32作为该阳极连接杆3的外壳，可以与该阳极头1位于该冷却腔2的连通口外围的部分连接，第一圆管31与该冷却腔2连通的一端可以设置在该冷却腔2的外部，也可以伸入该冷却腔2内。

本实用新型的一实施例中，该第一圆管31与冷却腔2连通的一端伸入该冷却腔2内，另一端为该冷却介质流道4的入口。其中，这样一来，通过向冷却介质流道4内通入冷却介质，第一圆管31伸入该冷却腔2内的长度越长，则流体流动过程中形成的涡流越小，导流效果越好。

然而，第一圆管31伸入该冷却腔2内的长度(如图1中d所示的长度)并不是越长越好，当伸入长度影响到流体的流通面积时不利于换热的进行，本实用新型的一优选实施例中，该第一圆管31伸入该冷却腔2内的长度大于0mm小于等于10mm。在实际应用中，可以根据该冷却腔2的长度进行合理设置，以在保证导流效果的同时提高换热效果。

进一步优选的，该第一圆管31伸入该冷却腔2内的长度为4-7mm。更进一步优选为4.5mm。

其中，对该冷却介质流道4的出口的位置不做限定，只要能够实现冷却介质的排出即可。

本实用新型的又一实施例中，该冷却介质流道4的出口为多个，且沿该第二圆管32远离阳极头1的一端的周向均匀排布。能够将换热后的冷却介质及时排出。

在使用时，为了将该用于等离子生成装置的阳极连接在真空腔的腔壁上，优选的，该用于等离子生成装置的还包括与该阳极连接杆3绝缘连接的安装座5，该安装座5与该阳极连接杆3通过环绕在该阳极连接杆3外侧的绝缘管6绝缘连接。该绝缘管6能够对该阳极连接杆3起到绝缘密封的作用。

其中，该安装座5可以为安装法兰。

本实用新型的一实施例中，该绝缘管6通过远离阳极头1的一端与该阳极连接杆3连接，且该绝缘管6远离阳极头1的端部为波纹管段或螺纹管段。

在本实用新型实施例中，一方面，该绝缘管6在受热后膨胀，波纹管段或螺纹管段可以减缓膨胀后的压力，避免破裂，另一方面，该波纹管段或螺纹管段能够有效增加该绝缘管6的有效绝缘长度，提高绝缘效果。

另一方面，本实用新型实施例提供一种等离子生成装置，参见图3，包括：

如上所述的用于等离子生成装置的阳极01；真空腔体02；该用于等离子生成装置的阳极01的阳极头伸入真空腔体02内，通过该阳极连接杆与真空腔体02的腔壁连接。

本实用新型实施例提供一种等离子生成装置，通过在阳极头内部设置冷却腔，并在与该阳极头连接的阳极连接杆内设置冷却介质流道，由于该冷却介质流道包括分别与冷却腔连通的冷却介质入口流道和冷却介质出口流道，在工作时，通过向冷却介质入口流道中通入冷却介质，能够将冷却介质以循环流经冷却腔的方式对阳极头进行换热，从而能够提高冷却效果。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。