伸縮式引弧熱解裝置的電極的制作方法

本發明涉及等離子體設備，特別是涉及到一種電弧等離子體裝置的電極。

背景技術：

當前，等離子技術已得到廣泛的應用，工業上應用于等離子點火、等離子噴涂、金屬冶煉、等離子加熱制造納米材料、切割、垃圾焚燒廢物處理等。等離子體的處理方式和一般的方式大不一樣，等離子體是在電離層或放電現象下所形成的一種狀態，伴隨著放電現象將會生成了激發原子、激發分子、離解原子、游離原子團、原子或分子離子群的活性化學物以及它們與其它的化學物碰撞而引起的反應。在等離子體發生器中，放電作用使得工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態，經相互碰撞而產生高溫，溫度可達幾萬度以上，被處理的化工有害氣體受到高溫高壓的等離子體沖擊時，其分子、原子將會重新組合而生成新的物質，從而使有害物質變為無害物質。

在固體廢物處置領域，把水蒸汽通過等離子體裝置分解為氫、氧活性化學物后再作為氣化劑送入氣化爐，與生活垃圾或醫療垃圾或工業有機廢物或農林廢棄物進行氣化反應，所進行的反應是放熱反應，不需輸入氧氣或空氣助燃，因此可以把生活垃圾或醫療垃圾或工業有機廢物或農林廢棄物轉化為符合化工原料應用要求的富氫合成氣。

研發一種結構合理、適合其目標產物應用的等離子體裝置是本領域研發人員的任務，提高等離子體裝置的效率、減少電能消耗是本領域研發人員所追求的目標。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種適合處理化工有害氣體或熱解用途的等離子體裝置，并使裝置結構簡單合理和效率高，以減少電能消耗。

本發明的一種伸縮式引弧熱解裝置的電極，包括圓盤體電極1、電極座3和電磁驅動組件，其特征是圓盤體電極1的中心有通孔，在通孔的出口處有擴大的凹槽1-1；電極座3為前端開口的環形槽體結構，環形槽體結構中有中心圓柱3-1，中心圓柱3-1的軸向中心有貫通的孔道；圓盤體電極1安裝在電極座3的槽口上，圓盤體電極1的凹槽1-1與電極座中心圓柱3-1軸向中心的孔道相貫連通，電極座中心圓柱3-1軸向中心的孔道構成引弧電極的伸縮滑道；電磁驅動組件安裝在電極座3的后端，電磁驅動組件由線圈骨架8、電磁線圈9和驅動桿7組成，電磁線圈9置于線圈骨架8的線槽中，線圈骨架8的軸向中心為貫通的滑道，驅動桿7設置在線圈骨架8的滑道中；應用時，把引弧電極安裝在驅動桿7上，引弧電極由電極座中心圓柱3-1軸向中心的孔道及圓盤體電極的凹槽1-1中伸出。

本發明中，電極座3的環形槽空間構成環形冷卻腔ⅲ，環形冷卻腔ⅲ有冷卻劑進口ⅱ接入和冷卻劑出口ⅰ接出；在驅動桿7上有用于伸出限位和縮進限位的限位大頭7-1；驅動桿7為空心結構，在驅動桿7中部和后部的空心桿體中有間隔設置的磁珠10和隔離珠12，驅動桿7前部的空心桿體用于安裝引弧電極；在電極座3的后部壁體中有電刷室3-2，在電刷室3-2中有電刷14；在電極座3的后端有電刷蓋5，電刷蓋5的后端有螺紋頭5-1，電磁驅動組件通過電刷蓋5的后端有螺紋頭5-1安裝在電極座3的后端；在線圈骨架8的后端有定位鐵環11；在電極座3的后端有電氣接口13接入，電氣接口13連通到圓盤體電極1和引弧電極。

在等離子體裝置中，等離子體電弧在二個主電極之間產生，在二個主電極之間能維持等離子體電弧穩定運行的條件下，二個主電極之間的空間距離越大，等離子體電弧的行程越長，其電子相互碰撞的機會和次數就會更多，其能量就會越大，當用于處理工業有害氣體時，有害氣體受到高溫高壓等離子體沖擊的強度會更大，其重新組合變為無害物質的效率會更高。本發明利用引弧電極進行引弧，先伸出引弧電極使二個主電極之間的引弧距離縮短，以降低引弧電壓，然后縮回引弧電極，使二個主電極之間產生高溫等離子體電弧。本發明采取伸縮式引弧的措施來使等離子體裝置的二個主電極之間的空間距離得到延長，加大高溫等離子體電弧的能量，提高了效率和節省電能。所述的二個主電極不包括引弧電弧。

等離子體裝置運行時，產生等離子體電弧的弧根在圓盤體電極1的外端面上，為了避免引弧電極被燒結在圓盤體電極1上而使引弧電極失去伸縮功能，本發明在圓盤體電極1的外端設置凹槽1-1，使引弧作用完成后的引弧電極頭部與圓盤體電極1壁體之間具有一定的空間距離。

上述的發明中，在驅動桿7中部和后部的空心桿體中有間隔設置的磁珠10和隔離珠12，具體實施時，磁珠10選用永磁體材料，隔離珠12選用非磁性材料，各磁珠的極性進行同向串聯設置，當需伸出引弧電極時，對電磁線圈進行正向通電，使電磁線圈中心產生的電磁力與驅動桿7內磁珠的磁力線進行正方向配合，把驅動桿7向前推移；當需縮回引弧電極時，對電磁線圈進行反向通電，使電磁線圈中心產生的電磁力與驅動桿7內磁珠的磁力線進行反方向配合，把驅動桿7向后移動。本發明在線圈骨架8的后端安裝定位鐵環11，利用磁珠10的磁力，使驅動桿7定位，從而使引弧電極定位在伸出位置或縮回位置，因此，只在需使驅動桿7前行或后退的過程中對電磁線圈進行通電，在驅動桿7定位后，就可對電磁線圈斷電，實現節省電能和延長電磁線圈的壽命。本發明利用電磁線圈和驅動桿7來驅動引弧電極，沒有機械動作機構，使得結構簡單，并且工作可靠。

本發明的有益效果是：適合在處理工業有害氣體領域中應用或在固體廢物處置領域中應用，采取伸縮式引弧的措施來使等離子體裝置的二個主電極之間的空間距離得到延長，加大高溫等離子體電弧的能量，提高了效率和節省電能。本發明利用電磁線圈及在驅動桿中設置磁珠措施來驅動引弧電極進行伸出或縮回，其結構簡單合理、工作可靠。

附圖說明

圖1是本發明的一種伸縮式引弧熱解裝置的電極結構圖。

圖2是本發明的電極在伸縮式引弧初始狀態時的示意圖。

圖3是本發明的電極在形成高溫等離子體電弧時的示意圖。

圖中：1.圓盤體電極，1-1.凹槽，1-2.密封環槽，2.密封環，3.電極座，3-1.中心圓柱，3-2.電刷室，3-3.連接螺頭，4.緊固螺栓，5.電刷蓋，5-1.螺紋頭，6.連接套，7.驅動桿，7-1.限位大頭，8.線圈骨架，8-1.限位階，8-2.安裝螺頭，9.電磁線圈，10.磁珠，11.定位鐵環，12.隔離珠，13.電氣接口，14.電刷，15.密封墊圈，16.引弧電極，17.緊固帽，18.圓棒電極，19.初始電弧，20.高溫等離子體電弧，ⅰ.冷卻劑出口，ⅱ.冷卻劑進口，ⅲ.環形冷卻腔。

具體實施方式

實施例1圖1所示的實施方式中，伸縮式引弧熱解裝置的電極主要由圓盤體電極1、電極座3和電磁驅動組件組成，其中，圓盤體電極1的中心有通孔，在通孔的出口處有擴大的凹槽1-1，在圓盤體電極1內側的壁體上有密封環槽1-2；電極座3為前端開口的環形槽體結構，環形槽體結構中有中心圓柱3-1，中心圓柱3-1的軸向中心有貫通的孔道，在電極座3前部的外側壁體上有連接螺頭3-3，圓盤體電極1安裝在電極座3的槽口上，用緊固帽17把圓盤體電極1與電極座3進行緊密連接，在圓盤體電極1內側的密封環槽1-2與電極座3的中心柱壁體之間有密封環2，在圓盤體電極1與電極座3的槽口外環壁體之間有密封墊圈15，圓盤體電極1的凹槽1-1與電極座中心圓柱3-1軸向中心的孔道相貫連通，電極座中心圓柱3-1軸向中心的孔道構成引弧電極的伸縮滑道，電極座3的環形槽空間構成環形冷卻腔ⅲ，環形冷卻腔ⅲ有冷卻劑進口ⅱ接入和冷卻劑出口ⅰ接出；在電極座3的后部壁體中有電刷室3-2，在電刷室3-2中有電刷14，在電極座3的后端有電刷蓋5，用緊固螺栓4把電刷蓋5安裝在電極座3的后端壁體上，在電刷蓋5的后端有螺紋頭5-1，電磁驅動組件通過連接套6連接在電刷蓋5的后端有螺紋頭5-1上，電磁驅動組件由線圈骨架8、電磁線圈9和驅動桿7組成，電磁線圈9置于線圈骨架8的線槽中，線圈骨架8的軸向中心為貫通的滑道，驅動桿7為空心結構，在驅動桿7中部和后部的空心桿體中有間隔設置的磁珠10和隔離珠12，驅動桿7前部的空心桿體用于安裝引弧電極，在驅動桿7上有用于伸出限位和縮進限位的限位大頭7-1，驅動桿7設置在線圈骨架8的滑道中，在線圈骨架8的后端有定位鐵環11，引弧電極16以插入方式安裝在驅動桿7前部的桿體中，引弧電極由電極座中心圓柱3-1軸向中心的孔道及圓盤體電極的凹槽1-1中伸出。本實施例中，在電極座3的后端有電氣接口13接入，電氣接口13通過電極座3的金屬材料與圓盤體電極1進行電氣連接以及通過電刷14與引弧電極16進行電氣連接；圓盤體電極1和引弧電極16選用鎢合金材料制作；密封環2和密封墊圈15選用具有導電性能的石墨石棉混合材料制作；磁珠10選用永磁體材料。

實施例2圖2和圖3所示的實施方式中，等離子體裝置由第一實施例所述的電極和圓棒電極18組成，第一實施例所述電極中的圓盤體電極1與圓棒電極18的頭端之間有適合形成高溫等離子體電弧并維持運行的空間，調節引弧電極16的前端與圓棒電極18的頭端之間距離為5-30毫米。工作時，通過電氣接口13在圓盤體電極1與圓棒電極18之間施加等離子體工作電壓，以及在引弧電極16與圓棒電極18之間施加引弧電壓，初始放電在引弧電極16的前端與圓棒電極18的頭端之間進行，形成初始電弧19，然后對電磁線圈9進行反向通電，使電磁線圈9的中心產生驅動桿7后縮的磁力，把引弧電極16的前端縮回到圓盤體電極1的凹槽1-1中，放電便在圓盤體電極1的外端與圓棒電極18的頭端之間進行，形成高溫等離子體電弧20。本實施例的裝置用來處理工業有害氣體或在固體廢物處置領域中應用，用產生的高溫等離子體電弧沖擊被處理的工業有害氣體，使其分子、原子將會重新組合而生成新的物質，從而使有害物質變為無害物質，或使水蒸汽在高溫等離子體電弧的作用下被分解為氫氧活性化學物，作為固體有機廢物的氣化劑應用。