套金属密封螺母14，阴极水套金属密封螺母14外套有阴极旋风环13，阴极旋风环13上部安装阴极头绝缘环10，阴极螺旋冷却水套12位于阴极旋风环13和阴极头绝缘环10中间，阴极头绝缘环10上部为阴极组件11，阴极组件11的一端为冷却水进口 105，另一端为冷却水出口 106。
[0023]阴极I位于阴极螺旋冷却水套中心，与阴极送进机构电极螺母3固定，通过丝杠8的旋转作用，阴极在阴极螺旋冷却套内沿轴向补充其烧损量。阴极头的冷却分为两部分，其一为水冷却，冷却水从进水口进入阴极头，通过阴极螺旋水套12，进行强制冷却将阴极I的热量带出，再由出水口引出。另一为气体冷却，保护气体从保护气体进口进入，通过保护气体旋风环，形成旋转气流，对阴极头起到冷却作用，同时，该气体也参与等离子体的产生，然后，通过第二阳极拉瓦尔喷管22，以等离子体焰的形式排出。另外阴极头头部用阴极水套金属密封螺母14进行金属密封，能可靠的密封冷却水，防止阴极头组件过热。
[0024]第一阳极组件103包括圆盘中空结构的第一阳极17，第一阳极17外部套有第一阳极水套16，第一阳极水套16下部通过螺栓和绝缘环锁紧盘19安装有第一阳极与第二阳极绝缘环15，第一阳极水套16与第一阳极与第二阳极绝缘环15之间还安装有第一极旋风环18。第一阳极水套16上的中心通孔为等离子体通道，冷却水从进水口进入第一阳极水套16，对第一阳极17进行冷却。工作气体从主进气口进入，通过第一阳极旋风环18，形成旋转气流，当等离子体由阴极与第一阳极转移到第二阳极时，在阴极与第二阳极电压的作用下，该旋转气流被电离，形成等离子体焰。
[0025]第二阳极组件104也为圆柱中空结构，它包括第二阳极拉瓦尔喷管22，第二阳极拉瓦尔喷管22外套有第二阳极水套21，第二阳极水套21外部下侧套有磁场线圈20，第二阳极水套21上部套有绝缘环锁紧螺母23，第二阳极水套21上的一侧开有进出水嘴108，另一侧通过螺栓固定有电极二阳极109。
[0026]中心为第二阳极拉瓦尔喷管22，在阴极与第二阳极电压的作用下，被电离的旋转气流所形成等离子体焰，在这里先被压缩，形成高温、高压等离子体，通过拉瓦尔喷管22的喉部后，使等离子体气体以音速或接近音速的速度喷出等离子体炬枪口。在第二阳极水套21的外围，为圆环柱形直流线圈20，工作时炬电源通过线圈产生磁场，磁场对等离子体产生箍缩作用，使其形成的等离子体焰为细而长的形态。第二阳极的冷却水从进水口进入，经过第二阳极水套21，对第二阳极拉瓦尔喷管22进行强制冷却，然后由出水口导出。为保证水和气体在工作中不致泄漏，在相应位置都有密封件进行密封。
[0027]本发明的技术特征如下:
[0028]①在送进机构的螺旋丝杠作用下，阴极在阴极头组件内沿轴向补充其烧损量；
[0029]②阴极头组件内设置螺旋冷却水套，冷却水强制冷却螺旋冷却套并吸收阴极在工作时所产生的热量；
[0030]③阴极头组件头部采用金属密封结构，可有效的对冷却水进行密封和方便的更换螺旋冷却水套并防止阴极头组件过热；
[0031]④第二阳极组件上设置带有螺旋槽表面的拉瓦尔喷管，可使等离子气体以音速或接近音速的速度喷出等离子体炬枪口；
[0032]⑤第二阳极组件带有螺旋槽表面的拉瓦尔喷管与冷却水套配合，强制冷却第二阳极组件同时具有一定约束等离子体的作用；
[0033]⑥第二阳极组件表面设置的直流线圈所产生的磁场，约束等离子体，降低了等离子体对第二阳极喷管的烧蚀，并延长等离子体焰长度，加大了等离子体焰的温度梯度。
[0034]本发明的工作原理如下:工作时，将等离子体炬的阴极I通过阴极送进机构电极螺母3、第一阳极组件、第二阳极组件与等离子体电源相应电极相联接，将冷却水与阴极组件、第一阳极组件、第二阳极组件的进出水口相联接，同时将保护气体由保护气体进口导入阴极头组件内，工作气体由主气进口导入体第一阳极组件内。在调整好冷却水流量和保护气体及工作气体流量后，启动等离子体电源，等离子体炬即可进入工作状态。
【主权项】
1.一种新型双阳极等离子体炬，其特征在于:它包括阴极送进机构(101)、阴极头组件(102)、第一阳极组件(103)、第二阳极组件(104);阴极送进机构(101)与阴极头组件(102)连接，阴极头组件(102)与第一阳极组件(103)连接，第一阳极组件(103)与第二阳极组件(104)连接。2.如权利要求1所述的一种新型双阳极等离子体炬，其特征在于:所述的阴极送进机构(101)包括阴极送进机构底座(2)，阴极送进机构电极螺母(3)将阴极(I)固定在阴极送进机构底座(2)上，阴极送进机构底座(2)上还安装有阴极送进机构电机座(4)，阴极头组件(102)内部套装有丝杠(8)，丝杠⑶连接电机丝杠连接轴(5)，电机丝杠连接轴(5)连接两相混合式步进电机出)，电机丝杠连接轴(5)套有丝杠轴承(7)。3.如权利要求1所述的一种新型双阳极等离子体炬，其特征在于:所述的阴极组件(102)为圆柱中空结构，它包括阴极头支撑座(9)，阴极头支撑座(9)内安装有阴极水套金属密封螺母(14)，阴极水套金属密封螺母(14)外套有阴极旋风环(13)，阴极旋风环(13)上部安装阴极头绝缘环(10)，阴极螺旋冷却水套(12)位于阴极旋风环(13)和阴极头绝缘环(10)中间，阴极头绝缘环(10)上部为阴极组件(11)，阴极组件(11)的一端为冷却水进P (105)，另一端为冷却水出口 (106)。4.如权利要求1所述的一种新型双阳极等离子体炬，其特征在于:所述的第一阳极组件(103)包括圆盘中空结构的第一阳极(17)，第一阳极(17)外部套有第一阳极水套(16)，第一阳极水套(16)下部通过螺栓和绝缘环锁紧盘(19)安装有第一阳极与第二阳极绝缘环(15)，第一阳极水套(16)与第一阳极与第二阳极绝缘环(15)之间还安装有第一极旋风环(18)05.如权利要求1所述的一种新型双阳极等离子体炬，其特征在于:所述的第二阳极组件(104)也为圆柱中空结构，它包括第二阳极拉瓦尔喷管(22)，第二阳极拉瓦尔喷管(22)外套有第二阳极水套(21)，第二阳极水套(21)外部下侧套有磁场线圈(20)，第二阳极水套(21)上部套有绝缘环锁紧螺母(23)，第二阳极水套(21)上的一侧开有进出水嘴(108)，另一侧通过螺栓固定有电极二阳极(109)。
【专利摘要】本发明属于一种等离子体炬，具体涉及一种新型双阳极等离子体炬。它包括阴极送进机构、阴极头组件、第一阳极组件、第二阳极组件；阴极送进机构与阴极头组件连接，阴极头组件与第一阳极组件连接，第一阳极组件与第二阳极组件连接。本发明的优点是，阴极的烧损可随时补充，其补充量也可从送进机构上的标尺直接读出，等离子体炬的连续工作寿命加长。阴极头前面采用金属密封的方式，能可靠的密封冷却水，也方便更换螺旋冷却水套，同时可防止阴极头组件过热，因而大大延长等离子体炬的工作寿命。
【IPC分类】H05H1/10, H05H1/28
【公开号】CN105578697
【申请号】CN201410528756
【发明人】江涛, 李波, 李伟
【申请人】核工业西南物理研究院
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年10月9日