一種組合式噴管陽極的制作方法
【專利摘要】一種組合式噴管陽極，涉及等離子體設備，由管殼、紫銅壓縮圈、陽極噴管和鎖緊螺母組成，其中：管殼的壁體上有冷卻水進口和冷卻水出口，管殼前端的壁體內側有槽口；紫銅壓縮圈和陽極噴管設置在管殼的內空間中，紫銅壓縮圈的前部中心有圓形的榫槽，紫銅壓縮圈的后部為喇叭口結構，喇叭口與榫槽之間有貫通的圓形直孔，紫銅壓縮圈突沿的外壁與管殼后部的內壁配合；陽極噴管為逐漸擴張的錐形圓管，陽極噴管的后部有榫頭，陽極噴管的前部外沿上有安裝凸緣和拆卸槽，陽極噴管后部的榫頭嵌入到紫銅壓縮圈的榫槽中，陽極噴管的安裝凸緣置于管殼的槽口中，用鎖緊螺母把陽極噴管緊密固定在管殼上。本發明避免了噴管壁體容易被燒蝕的問題，提高生產效率及節約成本。
【專利說明】一種組合式噴管陽極
【技術領域】
[0001]本發明涉及等離子體設備，特別是涉及到一種等離子體噴槍的陽極結構。
【背景技術】
[0002]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。
[0003]等離子熱解水制氫技術是最近幾年提出來的水制氫候選技術之一，因為水是一種相當穩定的物質，在常壓條件下，溫度在2000K時水分子幾乎不分解，2500K時有25%的水發生分解，3400?3500K時氫氣和氧氣的摩爾分數達到最大，分別為18%和6%，當溫度達到4200K以上時,水分子將全部分解為氫氣、氫、氧氣、氧和氫氧原子團，一般的加熱方式難以達到這么高的溫度，而使用等離子體噴槍則能做到；應用等離子體噴槍處理危險有害的廢棄物和生活垃圾，使氣化爐不需輸入空氣或氧氣，使生活垃圾轉化的合成氣品質好，達到化工原料的要求，合成氣再通過后級設備生產甲醇或二甲醚產品，實現資源化和無污染處理生活垃圾；在煤氣化生產線上如利用等離子體噴槍把水蒸汽加熱分解后再噴入氣化爐內，與煤炭進行化學反應，所發生的反應是放熱反應，使氣化爐不需輸入空氣或氧氣助燃，生產的合成氣中氫氣的分數比例高，廢氣的含量低，實現節能減排。
[0004]然而，等離子體噴槍的陽極多使用紫銅材料，很容易燒蝕，損壞后需進行整體更換陽極，不僅影響生產，而且增加成本。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是要克服現有等離子體噴槍存在的缺點，提供一種組合式的噴管陽極，使陽極不易燒蝕和不需整體更換陽極，以提高生產效率及節約成本。
[0006]本發明的一種組合式噴管陽極，其特征是噴管陽極主要由管殼(I)、紫銅壓縮圈
(5)、陽極噴管(3)和鎖緊螺母(2)組成，其中:管殼(I)為圓筒體結構，管殼(I)的壁體上有冷卻水進口(1-7)和冷卻水出口(1-2)，管殼(I)的前部壁體上有與鎖緊螺母(2)配合的外螺紋(1-3)，管殼(I)前端的壁體內側有槽口(1-4);紫銅壓縮圈(5)和陽極噴管(3)設置在管殼(I)的內空間中，紫銅壓縮圈(5)位于管殼(I)內的后部，紫銅壓縮圈(5)的前部中心有圓形的榫槽(5-1)，紫銅壓縮圈(5)的后部為由后向前收窄的喇叭口結構，紫銅壓縮圈
(5)的喇叭口與榫槽(5-1)之間有貫通的圓形直孔，紫銅壓縮圈(5)的喇叭口、圓形直孔和榫槽(5-1)同軸設置，紫銅壓縮圈(5)的喇叭口外沿為直徑擴大的突沿(5-2)，突沿(5-2)的外壁與管殼(I)后部的內壁配合；陽極噴管(3)為由后向前逐漸擴張的錐形圓管，陽極噴管
(3)后端的內空直徑與紫銅壓縮圈(5)上圓形直孔的直徑相同，陽極噴管(3)的后部有榫頭(3-3)，榫頭(3-3)的直徑與紫銅壓縮圈(5)上的榫槽(5-1)直徑相同，陽極噴管(3)的前部外沿上有安裝凸緣(3-1)和拆卸槽(3-2)，拆卸槽(3-2)位于安裝凸緣(3-1)之前，拆卸槽(3-2)的直徑小于安裝凸緣(3-1)的直徑，凸緣(3-1)的直徑與管殼(I)上的槽口(1-4)匹配；陽極噴管(3)后部的榫頭(3-3)嵌入到紫銅壓縮圈(5)的榫槽(5-1)中，陽極噴管(3)上的安裝凸緣(3-1)置于管殼(I)的槽口(1-4)中，用鎖緊螺母(2)把陽極噴管(3)緊密固定在管殼(I)上。
[0007]本發明中，在管殼(I)后部的外壁上有安裝螺口(1-1);在管殼(I)前端的槽口(1-4)中有密封環(4);紫銅壓縮圈(5)的外壁、陽極噴管(3)的外壁與管殼(I)之間的環形空間構成水套(I )，水套(I )的下方連通到冷卻水進口(1-7)，水套(I )的上方連通到冷卻水出口(1-2);紫銅壓縮圈(5)的喇叭口空間構成放電區(珊);紫銅壓縮圈(5)與榫槽(5-1)之間的圓形直孔構成壓縮孔道(VD ;陽極噴管(3)的錐形后端構成內噴口(VI)，陽極噴管
(3)的錐形空間構成噴射腔(IV)，陽極噴管(3)的錐形前端構成外噴口(V);放電區(VDI)依次通過壓縮孔道(YD)和內噴口(VI)連通到噴射腔(IV)。
[0008]紫銅材料具有優良的導電性能及很高的導熱系數，其導熱系數達到400 ff/m.V以上，是鋼材的七倍左右，應用紫銅材料制作噴管陽極的內套，通過水套的冷卻作用，當等離子體電弧通過壓縮孔道(νπ)時，便對等離子體電弧產生強烈的磁壓縮和冷壓縮，使等離子體電弧進一步升溫，提高加熱效率。然而，紫銅材料的抗高溫能力低，在噴射腔(IV)段的噴管壁體容易被燒蝕而損壞。
[0009]本發明的陽極內套由紫銅壓縮圈(5)和陽極噴管(3)組合而成，其中陽極噴管(3)選用難熔金屬制作，使噴管陽極中壓縮孔道(νπ)既具有強烈的磁壓縮和冷壓縮作用，同時又避免了噴射腔(IV)段的噴管壁體容易被燒蝕的問題。所述的難熔金屬材料包括鎢、鉭、鑰、銀的合金材料。
[0010]本發明由管殼(I)、紫銅壓縮圈(5)、陽極噴管(3)和鎖緊螺母(2)組合成噴管陽極，當紫銅壓縮圈(5)或陽極噴管(3)損壞時，只需更換紫銅壓縮圈(5)部件或陽極噴管(3)部件，而不需整體更換，達到節約成本。更換紫銅壓縮圈(5)部件或陽極噴管(3)部件時，拆下鎖緊螺母(2)，再利用拆卸工具套住陽極噴管(3)前部外沿上的拆卸槽(3-2)，就可方便地把紫銅壓縮圈(5)部件和陽極噴管(3)部件卸下。
[0011]本發明的有益效果是:提供的一種組合式噴管陽極，使噴管陽極中壓縮孔道既具有強烈的磁壓縮和冷壓縮作用，同時又避免了噴管壁體容易被燒蝕的問題，使陽極不易燒壞和不需整體更換陽極，提高生產效率及節約成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的一種組合式噴管陽極的結構圖。
[0013]圖2是本發明的另一種組合式噴管陽極的結構圖。
[0014]圖3是本發明的組合式噴管陽極在等離子體噴槍上應用的示意圖。
[0015]圖中:1.噴管式陽極的管殼，1-1.安裝螺口，1-2.冷卻水出口，1-3.外螺紋，1-4.槽口，1-5.導流筒，1-6.隔板，1-7.冷卻水進口 ；2.鎖緊螺母；3.陽極噴管，3-1.噴管上的安裝凸緣，3-2.噴管的拆卸槽，3-3.噴管上的榫頭；4.密封環；5.紫銅壓縮圈，5-1.壓縮圈上的榫槽，5-2.壓縮圈的外沿；6.密封墊；7.冷卻水流；8.噴槍后座，8-1.工作氣輸入接口，8-2.冷卻劑輸入接口，8-3.冷卻劑輸出接口 ；9.陰極；10.密封圈；11.絕緣連接件；1.水套，I1.第一水室，II1.第二水室，IV.噴射腔，V.外噴口，V1.內噴口，νπ.壓縮孔道，VDI.放電區，IX.氣室，X.工作氣通道。
【具體實施方式】
[0016]實施例1圖1所示的實施方式中，一種組合式噴管陽極主要由管殼(I)、紫銅壓縮圈(5)、陽極噴管(3)和鎖緊螺母(2)組成，其中:管殼(I)為圓筒體結構，管殼(I)的壁體上有冷卻水進口( 1-7)和冷卻水出口( 1-2)，管殼(I)后部的外壁上有安裝螺口( 1-1 )，管殼(I)的前部壁體上有與鎖緊螺母(2)配合的外螺紋(1-3)，管殼(I)前端的壁體內側有槽口(1-4)，槽口(1-4)中有密封環(4);紫銅壓縮圈(5)和陽極噴管(3)設置在管殼(I)的內空間中，紫銅壓縮圈(5)位于管殼(I)內的后部，紫銅壓縮圈(5)的前部中心有圓形的榫槽(5-1)，紫銅壓縮圈(5)的后部為由后向前收窄的喇叭口結構，紫銅壓縮圈(5)的喇叭口與榫槽(5-1)之間有貫通的圓形直孔，紫銅壓縮圈(5)的喇叭口、圓形直孔和榫槽(5-1)同軸設置，紫銅壓縮圈(5)的喇叭口外沿為直徑擴大的突沿(5-2)，突沿(5-2)的外壁與管殼(I)后部的內壁配合；陽極噴管(3)為由后向前逐漸擴張的錐形圓管，陽極噴管(3)后端的內空直徑與紫銅壓縮圈(5)上圓形直孔的直徑相同，陽極噴管(3)的后部有榫頭(3-3)，榫頭(3-3 )的直徑與紫銅壓縮圈(5 )上的榫槽(5-1)直徑相同，陽極噴管(3 )的前部外沿上有安裝凸緣(3-1)和拆卸槽(3-2)，拆卸槽(3-2)位于安裝凸緣(3-1)之前，拆卸槽(3-2)的直徑小于安裝凸緣(3-1)的直徑，凸緣(3-1)的直徑與管殼(I)上的槽口(1-4)匹配；陽極噴管
(3)后部的榫頭(3-3)嵌入到紫銅壓縮圈(5)的榫槽(5-1)中，陽極噴管(3)上的安裝凸緣(3-1)置于管殼(I)的槽口(1-4)中，用鎖緊螺母(2)把陽極噴管(3)緊密固定在管殼(I)上。本實施例中，紫銅壓縮圈(5)的外壁、陽極噴管(3)的外壁與管殼(I)之間的環形空間構成水套(I )，水套(I )的下方連通到冷卻水進口(1-7)，水套(I )的上方連通到冷卻水出口(1-2);紫銅壓縮圈(5)的喇叭口空間構成放電區(VDI);紫銅壓縮圈(5)與榫槽(5-1)之間的圓形直孔構成壓縮孔道(YD);陽極噴管(3)的錐形后端構成內噴口(VI)，陽極噴管(3)的錐形空間構成噴射腔(IV)，陽極噴管(3)的錐形前端構成外噴口(V);放電區(VDI)依次通過壓縮孔道(YD)和內噴口(VI)連通到噴射腔(IV)。
[0017]實施例2 圖2所示的實施方式是在第I實施例的基礎上，在水套(I )中設置導流筒(1-5)，導流筒(1-5)通過隔板(1-6)連接在管殼(I)的內壁上，隔板(1-6)把導流筒(1-5)外側與管殼(I)內側之間的空間分隔為第一水室(II)和第二水室(III)，冷卻水進口(1-7)在第一水室(II )，冷卻水出口( 1-2)在第二水室(III)，第一水室(II)由后端連通導流筒(1-5)內側的水套(I )中，導流筒(1-5)內側的水套(I )由前端連通到第二水室(III)。工作時，冷卻水由冷卻水進口(1-7)進入到第一水室(II)，再由后端進入水套(I )，水流從水套(I )中通過，再經前端匯集到第二水室(III)中，然后通過冷卻水出口(1-2)輸出；在水流從水套(I )中通過時，水流對紫銅壓縮圈(5)的外壁及陽極噴管(3)的外壁進行均勻沖刷，及時帶走熱量，更好地保護紫銅壓縮圈(5 )和陽極噴管(3 )。
[0018]實施例3 圖3所示的實施方式中，等離子體噴槍由組合式噴管陽極、噴槍后座
(8)、陰極(9)和絕緣連接件(11)組成，其中，組合式噴管陽極的結構與第一實施例和第二實施例的結構相同，不再贅述；噴槍后座(8)上有陰極(9)的安裝座、工作氣輸入接口(8-1)、冷卻劑輸入接口(8-2)和冷卻劑輸出接口(8-3)，陰極(9)安裝在噴槍后座(8)上，陰極(9)內有冷卻劑回路，組合式噴管陽極通過絕緣連接件(11)安裝在噴槍后座(8)上，陰極
(9)的頭部位于放電區(VDI)中，噴槍后座(8)內有氣室(IX)，陰極(9)頭部的外壁與絕緣連接件(11)內壁之間的空隙構成工作氣通道(X)，工作氣輸入接口(8-1)連通到氣室(IX)，氣室(IX)通過工作氣通道(X)連通到放電區(珊)。噴槍工作時，工作氣或被加熱的氣體由工作氣輸入接口(8-1)進入到氣室(IX)中，然后由工作氣通道(X)進入到放電區(珊)，同時在陰極(9)與組合式噴管陽極之間施加電能，在陰極(9)的頭端與陽極噴管(3)的內壁之間形成等離子體電弧，等離子體電弧通過壓縮孔道(VD)和內噴口(VI)進入噴射腔(IV)，再經外噴口(V)形成等離子體火炬噴出。上述過程中，被加熱的水蒸汽在放電區(珊)內被電離，成為離子弧，離子弧在經過壓縮孔道(VD、內噴口(VI)和噴射腔(IV)時，被進一步加熱分解，成為目標產物。
【權利要求】
1.一種組合式噴管陽極，其特征是噴管陽極主要由管殼(I)、紫銅壓縮圈(5)、陽極噴管(3)和鎖緊螺母(2)組成，其中:管殼(I)為圓筒體結構，管殼(I)的壁體上有冷卻水進口(1-7)和冷卻水出口(1-2)，管殼(I)的前部壁體上有與鎖緊螺母(2)配合的外螺紋(1-3)，管殼(I)前端的壁體內側有槽口(1-4);紫銅壓縮圈(5)和陽極噴管(3)設置在管殼(I)的內空間中，紫銅壓縮圈(5)位于管殼(I)內的后部，紫銅壓縮圈(5)的前部中心有圓形的榫槽(5-1)，紫銅壓縮圈(5)的后部為由后向前收窄的喇叭口結構，紫銅壓縮圈(5)的喇叭口與榫槽(5-1)之間有貫通的圓形直孔，紫銅壓縮圈(5)的喇叭口、圓形直孔和榫槽(5-1)同軸設置，紫銅壓縮圈(5)的喇叭口外沿為直徑擴大的突沿(5-2)，突沿(5-2)的外壁與管殼(I)后部的內壁配合；陽極噴管(3)為由后向前逐漸擴張的錐形圓管，陽極噴管(3)后端的內空直徑與紫銅壓縮圈(5)上圓形直孔的直徑相同，陽極噴管(3)的后部有榫頭(3-3)，榫頭(3-3 )的直徑與紫銅壓縮圈(5 )上的榫槽(5-1)直徑相同，陽極噴管(3 )的前部外沿上有安裝凸緣(3-1)和拆卸槽(3-2)，拆卸槽(3-2)位于安裝凸緣(3-1)之前，拆卸槽(3-2)的直徑小于安裝凸緣(3-1)的直徑，凸緣(3-1)的直徑與管殼(I)上的槽口(1-4)匹配；陽極噴管(3)后部的榫頭(3-3)嵌入到紫銅壓縮圈(5)的榫槽(5-1)中，陽極噴管(3)上的安裝凸緣(3-1)置于管殼(I)的槽口(1-4)中，用鎖緊螺母(2)把陽極噴管(3)緊密固定在管殼(I)上。
2.根據權利要求1所述的一種組合式噴管陽極，其特征是在管殼(I)后部的外壁上有安裝螺口(1-1)。
3.根據權利要求1所述的一種組合式噴管陽極，其特征是在管殼(I)前端的槽口(1-4)中有密封環(4)。
4.根據權利要求1所述的一種組合式噴管陽極，其特征是紫銅壓縮圈(5)的外壁、陽極噴管(3)的外壁與管殼(I)之間的環形空間構成水套(I )，水套(I )的下方連通到冷卻水進口(1-7)，水套(I )的上方連通到冷卻水出口(1-2)。
5.根據權利要求1所述的一種組合式噴管陽極，其特征是紫銅壓縮圈(5)的喇叭口空間構成放電區(VDI);紫銅壓縮圈(5)與榫槽(5-1)之間的圓形直孔構成壓縮孔道(YD);陽極噴管(3)的錐形后端構成內噴口(VI)，陽極噴管(3)的錐形空間構成噴射腔(IV)，陽極噴管(3)的錐形前端構成外噴口( V);放電區(VDI)依次通過壓縮孔道(YD)和內噴口(VI)連通到噴射腔(IV)。
【文檔編號】H05H1/34GK104244556SQ201410544377
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】周開根 申請人:周開根