专利名称：冷却剂与工作气体兼并的等离子体炬的制作方法
技术领域：
本发明涉及热等离子体发生装置，更具体地说，是一种将水或有机水溶液作为等离子体 炬电极的冷却剂，在与电极的热交换及电弧的加热下，冷却剂汽化成高压蒸汽用做等离子体 工作气体的热等离子体发生装置。
背景技术：
热等离子体技术在机械加工、冶金、材料、化工以及环保等领域有着广泛的应用，其中 直流电弧等离子体炬是产生热等离子体最常用形式。己有技术中，直流电弧等离子体炬需要 外置气源、电极循环水冷以及专用的高频引弧装置，因而，整个系统结构较为复杂且能耗高。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种利用水或者有机水溶液(如 乙醇、甲醇等)作为冷却阴极和阳极的冷却剂，同时冷却剂转变为等离子体的工作气体，以
降低装置能耗和复杂性，提高装置运行的稳定性和便携性。 本发明解决技术问题采用如下技术方案
本发明冷却剂与工作气体兼并的等离子体炬，其结构特点是设置形成等离子体炬内腔的 筒状壳体，在筒状壳体的内侧壁上设置吸水纤维毡，位于等离子体炬内腔中的阴极放置于石 英玻璃管内，并与筒状壳体保持同轴；所述阴极接直流电源的负极，阳极喷嘴接直流电源的 正极，在所述阴极的尾部设置带有弹簧的调节杆，按压所述调节杆可以使阴极在石英玻璃管 内沿轴移动直至与所述喷嘴接触；放松调节杆可以使阴极与阳极喷嘴因弹簧的弹性力而分 离。
本发明的结构特点也在于
在所述阴极与阳极喷嘴的电源回路中设置有电流调节器。 设置所述阴极与阳极喷嘴的间距为可调。 在所述筒状壳的外侧壁上设置注液口 。 在所述筒状壳体的等离子体炬内腔的尾部设置密封塞。
吸水纤维毡吸收通过注液口导入的一定量的水或有机水溶液，在等离子体炬内腔形成一 定湿度的水蒸汽或有机水溶液蒸汽，通过阴极与阳极喷嘴接触引弧，当阴极与阳极喷嘴间产 生电弧时，其间的蒸汽被电离，成为等离子体态，电弧产生的热进一步加热吸水纤维毡中的 水或有机水溶液，产生更多的蒸汽，提高炬内腔的压力，在该压力作用下，等离子体以射流 的形式喷射出来。
3与已有技术相比，本发明有益效果体现在
1、 本发明中电极与阳极喷嘴接触引弧，无需高频引弧的电源系统；用于冷却电极的水 或有机水溶液被电弧加热形成水蒸汽或有机水溶液蒸汽，用于炬稳定工作的工作气体。不需 要外置放电用的气源或加热水或有机水溶液使之变为蒸汽的辅助加热装置；炬的内壁是潮湿 的吸水纤维毡，对电极起到冷却作用，因而无需电极水冷装置，并避免了外置冷却引起的耗 能。
2、 本发明可广泛用于等离子体材料热处理加工，及有机废水处理等技术领域。
图l为本发明结构示意图。
图标号中l筒状壳体、2阴极、3阳极喷嘴、4密封塞、5注液口、 6弹簧、7调节杆、 8石英玻璃、9吸水纤维毡、IO直流电源、ll电流调节器、12等离子体射流。 下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明。
具体实施例方式
参见图1，本实施例中设置形成等离子体炬内腔的筒状壳体1，在筒状壳体1的内侧壁 上设置吸水纤维毡9，以吸水纤维毡9作为水炬的内衬，通过注液口将水或有机溶液注入吸 水纤维毡9中，吸水纤维毡9的作用不仅是能够吸收而且是能够锁定住一定量的水分或有机 水溶液。使用吸水纤维毡吸收水或有机水溶液，作为炬的冷却剂并转变成等离子体工作气体； 当电弧启动时，可作为提供产生蒸汽的水或有机水溶液蒸汽源，同时，避免了炬的内腔因充 斥过多的水或有机水溶液而造成引弧困难，或降低内腔的温度，影响高压炙热蒸汽的产生而 断弧，大大提高了装置的工作可靠性。
图1所示，位于等离子体炬内腔中的阴极2放置于石英玻璃管8内，并与筒状壳体l保 持同轴，阴极2接直流电源10的负极，阳极喷嘴3接直流电源10的正极，在阴极2的尾部 设置带有弹簧6的调节杆7。
启动电源后，按压调节杆7可以使阴极2在石英玻璃管内沿轴移动直至与喷嘴3接触； 然后放松调节杆7，阴极2与阳极喷嘴3因弹簧6的弹性力迅速分离，电弧在阴极与阳极喷 嘴之间产生，电弧产生的热加热潮湿的吸水纤维毡，从而产生更多的蒸汽，增大了炬内腔的 压力，电弧在此压力作用下以等离子体射流12的形式喷射出去。
具体实施中，相应的结构设置也包括-
在阴极2与阳极喷嘴3的电源回路中设置电流调节器11，以调节电弧的输出电流；设 置阴极2与阳极喷嘴3的间距为可调，以实现弧电压的调节；在筒状壳体1的侧壁上设置注液口5，通过注液口 5可以向等离子体炬内腔中的吸水纤维毡9注水或有机水溶液；注液口 5和密封塞4在炬工作时完全密封，使得炬内腔除喷嘴口外为一密闭空间，确保喷嘴是高压
蒸汽的唯一出口。
权利要求
1、冷却剂与工作气体兼并的等离子体炬，其特征是设置形成等离子体炬内腔的筒状壳体(1)，在所述筒状壳体(1)的内侧壁上设置吸水纤维毡(9)，位于等离子体炬内腔中的阴极(2)放置于石英玻璃管(8)内，并与筒状壳体(1)保持同轴；所述阴极(2)接直流电源(10)的负极，阳极喷嘴(3)接直流电源(10)的正极，在所述阴极(2)的尾部设置带有弹簧(6)的调节杆(7)，按压所述调节杆(7)可以使阴极(2)在石英玻璃管内沿轴移动直至与所述喷嘴(3)接触；放松调节杆(7)可以使阴极(2)与阳极喷嘴(3)因弹簧(6)的弹性力而分离。
2、 根据权利要求1所述的冷却剂与工作气体兼并的等离子体炬，其特征是在所述阴极 (2)与阳极喷嘴(3)的电源回路中设置有电流调节器(11)。
3、 根据权利要求1所述的冷却剂与工作气体兼并的等离子体炬，其特征是设置所述阴 极(2)与阳极喷嘴(3)的间距为可调。
4、 根据权利要求1所述的冷却剂与工作气体兼并的等离子体炬，其特征是在所述筒状 壳(1)的外侧壁上设置注液口 (5)。
5、 根据权利要求4所述的冷却剂与工作气体兼并的等离子体炬，其特征是在所述筒状 壳体(1)的等离子体炬内腔的尾部设置密封塞(4)。
全文摘要
冷却剂与工作气体兼并的等离子体炬，其特征是设置形成等离子体炬内腔的筒状壳体，在筒状壳体的内侧壁上设置吸水纤维毡，位于等离子体炬内腔中的阴极放置于石英玻璃管内，并与筒状壳体保持同轴；所述阴极接直流电源的负极，阳极喷嘴接直流电源的正极，在阴极的尾部设置带有弹簧的调节杆，按压调节杆可以使阴极在石英玻璃管内沿轴移动直至与喷嘴接触；放松调节杆可以使阴极与阳极喷嘴因弹簧的弹性力而分离。本发明无需外置气源、高频引弧以及电极水冷装置，解决直流等离子体炬结构复杂、调节不方便等问题，可应用于材料热处理加工、有机废水的处理等。
文档编号H05H1/26GK101610632SQ200910144139
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者倪国华, 孟月东 申请人:倪国华;孟月东