专利名称：电弧等离子体发生器脉动进气装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关提高电弧热等离子体发生器电极工作寿命的脉动进气装置。
传统的管状电弧等离子体发生器采用恒流量进气的方法。发生器后电极弧根的工作范围集中在一个较窄的区域，对于大功率等离子体发生器来说，由于弧根所在电极表面热流密度和电流密度都很大，引起电极这一部分表面热流密度和电流密度都很大，引起电极这一部分表面的严重烧损。在这种情况下，即使用高压水强迫水冷，电极的工作寿命也很难满足工业生产中长期连续工作的要求。对电弧等离子体发生器电极烧损机理的研究结果表明，在这类发生器中，要延长电极的工作寿命，除了采用高导热性能的材料、提高电弧的运动速度及改善电极的冷却效果的措施外，还必须扩大弧根在轴向的工作范围。利用脉动进气的方法是扩大弧根工作范围、延长电极工作寿命的有效方法。1995年在第十二届国际等离子体化学会议上，白俄罗斯学者布里森科等(V.N.Borisynk)[ISPC-12，p1601]报道了在扩展弧根工作区方面所做的一些初步实验结果。文中作者采用磁、气两种方法来扩展弧根，由于只局限于实验研究，文中没有给出具体的方案及装置的结构。
本实用新型的目的在于提供一种新型电弧等离子体发生器脉动进气装置。这种装置产生的脉动气流的幅度与频率都可调，可以用于扩展电弧等离子体发生器中后电极的弧根工作区域，以延长电极工作寿命。
针对已有技术存在的问题，本实用新型采用双气流脉动进气装置，包括总管路、总流量调节及连接于其后的临界喷嘴，临界喷嘴连接两分管路，分管路分别连接等离子体发生器的两个气体入口，在其中的一个管路中串接用于调节气流流量使其做周期性改变的脉动流量控制装置。
图1是本实用新型与电弧等离子体发生器的连接图。
图2是本实用新型实施例的气流脉动装置结构图。
以下结合附图1、图2对本实用新型结构特征、工作过程及实施做一详细介绍。本实用新型组成及连接如图1所示，包括总流量调节阀1，显示气体压力的压力表2和与调节阀1出口连接的临界喷嘴3，临界喷嘴3的出口连接两条管路，在其中一条管路上串接脉动流量调节阀4，脉动流量调节阀4的出口连接气流脉动装置5的入口，气流脉动装置5的出口和临界喷嘴3出口连接的另一管路分别连接电弧等离子体发生器6尾部的两个气体入口。当本实用新型工作时，总气体流量阀1经临界喷嘴3提供了流量稳定的气流，由于在一条管路串接的脉动流量调节阀4和气动脉冲装置5的作用，使该管路输至电弧等离子体发生器6尾部入口的气流做周期性的脉动变化，由于总的气体流量由总流量调节阀1和临界喷嘴3的作用保持稳定，因此第二条管路中的气体流量也同时形成脉动气流，并且频率与第一条管路中一致，而且相位相反，这样就在电弧等离子体发生器6内形成两股频率相同、相位相反的脉动气流，使其弧根位置产生周期性的轴向移动，从而扩大了弧根工作面。
本实用新型的实施例中脉动流量控制装置可采用由脉动流量调节阀4和与其连接的气流脉动装置5组成；脉动装置5连接用于使其稳定工作的稳定电压7，脉动流量调节阀4用于改变两条管路中脉动气流的脉动幅度，脉动气流的频率则是由气流脉动装置5调节。图2所示为气流脉动装置5的结构示意图。气流脉动装置5的壳体由圆筒形前主体11、后主体21、联结前主体4和后主体21的联结法兰16，分别位于前主体11和后主体21另一端的前端盖10和后盖24构成；沿前主体11的外周壁开有凹槽27，在凹槽27内开有若干排气孔14；凹槽27外密闭设置一导气环12，在导气环12上设置一出气接口13；后盖25上设置两个与后主体21内腔相通的接头26；在前主体11联结前端盖10的一侧装有用于支撑中轴16的前轴承9和轴承座8，中轴16的另一端置于联结法兰17中心的后轴承18内，并通过联轴结19与固定在后主体21内电机支撑盘20上的电机及减速机构22联接，在中轴16上对应于前主体11外壁凹槽27的位置，设置与前主体11内壁滑动紧配合的偏心轮15。为防止杂质进入，在后主体21内靠近后盖的位置设置一过滤网23。电机及减速装置22的电源线通过一个接头26输入，与稳定电源7连接，电源线四周应密封。由脉动流量调节阀4输出的气体经后盖25上另一接头26输入，气体经过过滤网23、电机支撑盘20上的孔、及联结法兰17上的孔28到达偏心轮15所在的空腔，再通过凹槽27内的排孔14及接头13输出到电弧等离子体发生器。由于偏心轮15与前主体11之间是一种可滑动的紧配合，当偏心轮15由电机及减速装置22带动旋转时，逐个周期性地堵塞及开启凹槽27内的排气孔14，从而在输出气路中得到周期性变化的脉动气流。改变电机及减速装置22的转速，可以调节脉动气流的频率。
下表给出了在管状电弧等离子体发生器中采用本实用新型时的一组典型参数及弧根区扩展效果与已有技术产生效果的对比
由上表可看出，采用本实用新型后，使电弧等离子体发生器弧根区的宽度得到很大的扩展，同时使电极表面温度峰值降低，因此电极烧损也较小，从而延长了电极的工作寿命。
权利要求1.一种管状电弧等离子体发生器进气装置，包括总管路、总流量调节阀及与其连接的一临界喷嘴，临界喷嘴连接两分管路，分管路分别连接等离子体发生器的两个气体入口，其特征在于其中的一个管路中串接用于调节气流流量使其做周期性改变的脉动流量控制装置。
2.根据权利要求1所述的等离子体发生器进气装置，其特征在于脉动流量控制装置包括一控制气流量的脉动流量调节阀和与其连接的控制气流流通截面周期性变化的气流脉动装置。
3.根据权利要求2所述的等离子体发生器进气装置，其特征在于气流脉动装置的壳体由圆筒形前主体、后主体、联结前主体和后主体的联结法兰、分别位于前主体和后主体另一端的前端盖和后端盖构成；沿前主体的外周壁开有凹槽，在凹槽内开有排气孔，凹槽外密闭设置一导气环，在导气环上设置一出气接口；后盖上设置两个与后主体内腔相通的接头；在前主体联结前端盖的一侧装有用于支撑中轴的前轴承和轴承座，中轴的另一端置于联结法兰中心的后轴承内，并通过联轴结与固定在后主体内电机支撑盘上的电机及减速机构联接，在中轴上对应于前主体的外壁凹槽的位置，设置与前主体内壁滑动紧配合的偏心轮。
4.根据权利要求3所述的等离子体发生器进气装置，其特征在于在主体内靠近后盖的位置设置一过滤网。
专利摘要一种用于延长管状电弧等离子体发生器电极使用寿命的脉动进气装置，其中包括脉动装置，流量调节阀，压力表和临界喷嘴。气路由一条总管路和两条支管路组成。在一条支管路内串接一脉动流量控制装置，通过脉动流量控制装置能得到不同频率和不同幅度的脉动气流。在两路频率相同、相位相反的脉动气流作用下，发生器后电极弧根位置产生同期性的轴向移动，从而扩大了弧根工作面，减小了电极烧损，延长了电极工作寿命。
文档编号H05H1/48GK2255710SQ9620751
公开日1997年6月4日 申请日期1996年4月5日 优先权日1996年4月5日
发明者林烈, 张秀杰 申请人:中国科学院力学研究所