一種微孔膜結構的陰極及等離子體熱解水噴槍的制作方法
【專利摘要】一種微孔膜結構的陰極及等離子體熱解水噴槍，涉及到一種等離子體噴槍，陰極由微孔膜陰極頭和陰極套組成，微孔膜陰極頭的微孔構成水分子的過濾通道，微孔膜陰極頭嵌入到陰極套前部的壁體中，微孔膜陰極頭的頭部從陰極套的前端伸出；等離子體熱解水噴槍由后座、陰極、螺旋導流器、陽極套和陽極組成，后座的回轉體中有供水導流管和陰極連桿，螺旋導流器的回轉體中有螺旋導流肋，陽極為文丘里噴管結構，陽極以嵌入方式安裝在陽極套內，陽極外壁與陽極套內壁之間的空間構成冷卻水套，陰極連接在后座的陰極連桿前端，螺旋導流器的后端安裝在后座上，陽極套攜陽極安裝在螺旋導流器的前端。本發明利用水的汽化潛熱快速吸收陰極頭的熱量，使陰極不易被燒蝕。
【專利說明】一種微孔膜結構的陰極及等離子體熱解水噴槍
【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。
【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。當把水通過等離子體噴槍分解后輸入到生活垃圾或工業有機廢棄物的氣化爐中，與生活垃圾或工業有機廢棄物進行造氣反應，使生活垃圾或工業有機廢棄物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和工業有機廢棄物；在煤氣化生產線上如利用等離子體噴槍把水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，提高煤炭的氣化率，并且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]等離子體噴槍的陰極是發射電子的部件，由于承受電流的沖擊和數萬度的高溫燒灼，因此，陰極的頭部很容易被燒蝕而致損壞，不僅影響生產，而且增加生產成本。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是要提供一種微孔膜結構的陰極及等離子體熱解水噴槍，用于生活垃圾、工業有機廢棄物氣化爐或煤氣化裝置的氣化爐中，提高氣化率及提高合成氣的品質，并且使陰極不易被燒蝕，克服現有等離子體噴槍的陰極容易被燒蝕的缺點，以延長等離子體噴槍的使用周期，提高生產效率及節約生產成本。
[0006]本發明的一種微孔膜結構的陰極，其特征是陰極由微孔膜陰極頭(1-2)和陰極套(1-1)組成，其中，微孔膜陰極頭(1-2)為金屬粉末燒結的微孔濾膜結構，金屬粉末間的微孔構成水分子的過濾通道，微孔膜陰極頭(1-2)的后端中心有圓錐形的凹槽(I )，凹槽(I )構成水源入口 ；陰極套(1-1)為空心圓棒體結構，微孔膜陰極頭(1-2)嵌入到陰極套(1-1)前部的壁體中，微孔膜陰極頭(1-2)的頭部從陰極套(1-1)的前端伸出，陰極套(1-1)的內空間構成水室(II)。本發明中，微孔膜陰極頭(1-2)的后端外側有凸緣(1-3)，凸緣(1-3)構成微孔膜陰極頭(1-2)的軸向限位結構；微孔膜陰極頭(1-2)的頭部為由后向前縮小的圓錐體結構，其圓錐角度(a)為45° -120° ;微孔膜陰極頭(1-2)的頭端為圓弧形結構，其圓弧半徑(R )為;在陰極套(I _ I)后部的壁體上有外六角體(I _4 )，在陰極套(1-1)的后端有連接螺紋(1-5)。本發明中，微孔膜陰極頭(1-2)的金屬粉末選用鎢(W)粉末和鎳硫合金(N1-S)粉末混合的材料，燒結成鎢鎳假合金零件，燒制時，鎢(W)、鎳硫合金(N1-S)既不互相溶解，也不形成金屬間化合物，所形成的假合金組織為鎢顆粒、鎳硫合金顆粒的二相結構，假合金組織中存在微小孔隙，具有過濾水分子功能和催化功能。
[0007]本發明的一種等離子體熱解水噴槍，其特征是噴槍由后座(2)、陰極(I)、螺旋導流器(3)、陽極套(4)和陽極(5)組成，其中，后座(2)為回轉體結構，后座(2)的回轉體中有供水導流管(2-3)和陰極連桿(2-4)，陰極連桿(2-4)為圓管體結構，供水導流管(2-3)和陰極連桿(2-4)同軸設置，供水導流管(2-3)在陰極連桿(2-4)的管內，供水導流管(2-3)的管內空間構成冷卻供水通道(X)，供水導流管(2-3)的外壁與陰極連桿(2-4)內壁之間的空間構成冷卻回水通道(IX);陰極(I)由微孔膜陰極頭(1-2)和陰極套(1-1)構成，微孔膜陰極頭(1-2)為金屬粉末燒結的微孔濾膜結構，金屬粉末間的微孔構成水分子的過濾通道，微孔膜陰極頭(1-2)的后端中心有圓錐形的凹槽(I )，凹槽(I )構成水源入口，陰極套(1-1)為空心圓棒體結構，微孔膜陰極頭(1-2)嵌入到陰極套(1-1)前部的壁體中，微孔膜陰極頭(1-2)的頭部從陰極套(1-1)的前端伸出，陰極套(1-1)的內空間構成水室(II);螺旋導流器(3)為回轉體結構，螺旋導流器(3)的回轉體中有螺旋導流肋(3-1)，螺旋導流肋(3-1)的螺距空間構成螺旋導流通道(IV);陽極套(4)為圓筒體結構，陽極(5)為文丘里噴管結構，陽極(5)的文丘里噴管中的喉口為圓形直孔，陽極(5)以嵌入方式安裝在陽極套(4)內，陽極(5)外壁與陽極套(4)內壁之間的空間構成冷卻水套(VI)，冷卻水套(VI)有冷卻劑進口(4-2 )接入和冷卻劑出口( 4-1)接出；陰極(I)連接在后座(2 )的陰極連桿(2-4)前端，螺旋導流器(3)的后端安裝在后座(2)上，陽極套(4)攜陽極(5)安裝在螺旋導流器(3)的前端，陰極(I)從螺旋導流器(3)的內空間中穿過，陰極(I)的頭部進入到陽極(5)后端的文丘里噴管入口空間中，陽極(5)后端的文丘里噴管入口空間構成放電區，陽極(5)的文丘里噴管的喉口構成壓縮孔道(VII)，陽極(5)的文丘里噴管的擴張段內空間構成噴射腔(V);在后座(2)的回轉體中或在螺旋導流器(3)的回轉體中有氣室(III)，氣室(III)有工作氣輸入接口(2-1)接入，氣室(III)通過螺旋導流通道(IV)連通到陽極(5)后端的放電區，放電區通過壓縮孔道(VD連通到噴射腔(V)。本發明中，當氣室(III)設置在后座(2)的回轉體中時，陰極連桿(2-4)的外壁與后座(2)外層壁體之間的空間構成氣室(III)，工作氣輸入接口(2-1)設置在后座(2)的外層壁體上；當氣室(III)設置在螺旋導流器(3)的回轉體中時，由陰極連桿(2-4)的外壁與螺旋導流器(3)的內壁之間的空間構成氣室(III)，工作氣輸入接口(2-1)設置在螺旋導流器(3)的壁體上；供水導流管(2-3)的出水口為收窄的噴嘴結構，供水導流管(2-3)的出水口伸入到微孔膜陰極頭(1-2)后端的凹槽(I)中；供水導流管(2-3)內的冷卻供水通道(X)有冷卻水輸入接口(2-5)接入，冷卻供水通道(X)通過微孔膜陰極頭(1-2)后端的凹槽(I )和水室(II)連通到冷卻回水通道(IX)，冷卻回水通道(IX)有冷卻水輸出接口(2-6)接出；螺旋導流肋(3-1)前端的部位為由后向前收窄的結構，與陽極(5)后端的文丘里入口進行平滑銜接，螺旋導流肋(3-1)前端的由后向前收窄的內空間構成約束口(珊)；微孔膜陰極頭(1-2)的頭部為由后向前縮小的圓錐體結構，其圓錐角度(a)為45° -120° ；微孔膜陰極頭(1-2)的頭端為圓弧形結構,其圓弧半徑(R)為;微孔膜陰極頭(1_2)的后端外側有凸緣(1-3)，凸緣(1-3)構成微孔膜陰極頭(1-2)的軸向限位結構。
[0008]上述的發明應用時，采用去離子水作為原料水，一路原料水兼冷卻水通過冷卻水輸入接口( 2-5 )進入到供水導流管(2-3 )內的冷卻供水通道(X )中，經供水導流管(2-3 )前端的出水口(2-2)進入到微孔膜陰極頭(1-2)后端的圓錐凹槽(I )中，一部分水通過微孔膜陰極頭(1-2)的微小孔隙滲透到微孔膜陰極頭(1-2)的外表面，另一部分水作為冷卻劑或清洗劑，吸收了陰極(I)的熱量后，攜雜質通過凹槽(I )和水室(II)進入到冷卻回水通道(IX)，然后由冷卻水輸出接口(2-6)返回到冷卻系統的回路中；另一路冷卻水通過冷卻劑進口(4-2)進入到陽極的冷卻水套(VI)中，吸收了陽極(5)的熱量后，再由冷卻劑出口(4-1)返回到冷卻系統的回路中；工作氣由工作氣輸入接口(2-1)進入到氣室(III)中，然后通過螺旋導流通道(IV)以螺旋方式進入到放電區，工作氣的螺旋氣流掃過微孔膜陰極頭(1-2)的表面，把從微孔膜陰極頭(1-2)中滲透出來的水分帶起，形成螺旋水霧或水蒸汽，進入到放電區；后座(2)作為陰極(I)的電氣連接件，陽極套(4)作為陽極(5)的電氣連接件，在陽極(5)與陰極(I)之間施加電能，在陰極(I)的頭端形成圓弧放電面(1-6)，同時在陽極(5)的文丘里噴管內壁形成圓錐放電面(5-1)，在圓弧放電面(1-6)與圓錐放電面(5-1)之間產生等離子體電弧；進入到放電區的水霧或水蒸汽與等離子體電弧混合，通過壓縮孔道(VD進入到噴射腔(V)，再由噴射腔(V)的出口噴出，形成等離子體火炬。上述過程中，水分子從微孔膜陰極頭(1-2)中滲透出來時，其大分子團結構會分散為小分子團結構，使水分子更容易得到分解，水分子在從微孔膜陰極頭(1-2)的滲透過程中及形成水霧通過放電區的過程中，水分子被催化、電離和熱解，分解為氫氣、氧氣以及活性氫原子、活性氧原子、活性氫氧原子團的活性化學物，這些活性化學物與等離子體電弧混合，從壓縮孔道(νπ)中通過時，得到進一步升溫而加劇分解，使得目標產物的得率更高。
[0009]等離子體噴槍在工作時，陰極的頭部需承受電流沖擊及數萬度的高溫燒灼，因此，必需對陰極的頭部采取有效的冷卻措施才能增加陰極的使用壽命。本發明的微孔膜陰極頭(1-2)為金屬粉末燒結的微孔濾膜結構，金屬粉末間的微孔構成水分子的過濾通道，微孔膜陰極頭(1-2)的微孔中充滿水分，當微孔膜陰極頭(1-2)的溫度升高時，使微孔中的水分蒸發，水汽化為水蒸汽，水的氣化潛熱為2257kj/kg，因此，微孔膜陰極頭(1-2)的大部分熱量被水汽化而吸收，快速把熱量帶走，使微孔膜陰極頭(1-2)起到高效冷卻作用。另外，本發明把陰極設計為由微孔膜陰極頭(1-2)和陰極套(1-1)組成，微孔膜陰極頭(1-2)嵌入到陰極套(1-1)的壁體中，陰極套(1-1)的內空間構成水室(II)，當陰極套(1-1)選用紫銅材料制作時，由于紫銅材料具有優良的導熱性能，因此，微孔膜陰極頭(1-2)又得到間接的冷卻，使冷卻效果增強。本發明采用工作氣以螺旋氣流掃過微孔膜陰極頭(1-2)表面的措施，把螺旋導流肋(3-1)前端的部位設計為由后向前收窄的約束口(珊)結構，與陽極(5)后端的文丘里入口進行平滑銜接，工作氣同時起到保護氣的作用，螺旋氣流在約束口(珊)的作用下，平滑掃過微孔膜陰極頭(1-2)的表面，沒有死角，有效保護微孔膜陰極頭(1-2)不被燒蝕。本發明在微孔膜陰極頭(1-2)的后端中心有圓錐形的凹槽(I )，凹槽(I )構成水源入口，以增加水分子的滲透流量。
[0010]上述的發明中，微孔膜陰極頭(1-2)選用鎢(W)粉末和鎳硫合金(N1-S)粉末混合的材料，燒結成鎢鎳假合金零件，不但具有難熔金屬的特性，而且其中的鎳硫合金(N1-S)對水分子的分解具有催化作用，使水分子更容易分解，提高分解率和節省能源。
[0011]本發明的有益效果是:提供一種微孔膜結構的陰極及等離子體熱解水噴槍，利用水的汽化潛熱快速吸收陰極頭的熱量，使陰極不易被燒蝕。本發明用于生活垃圾、工業有機廢棄物氣化爐或煤氣化裝置的氣化爐中，提高氣化率及提高合成氣的品質，并且克服現有等離子體噴槍的陰極容易被燒蝕的缺點，以延長等離子體噴槍的使用周期，提高生產效率及節約生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的一種微孔膜結構的陰極結構圖。
[0013]圖2是本發明的一種等離子體熱解水噴槍的結構圖。
[0014]圖3是圖2中的螺旋導流器結構圖。
[0015]圖中:1.陰極，1-1.陰極套，1-2.微孔膜陰極頭，1-3.凸緣，1-4.外六角體，1-5.連接螺紋，1-6.圓弧放電面，2.后座，2-1.工作氣輸入接口，2-2.導流管的出水口，2-3.供水導流管，2-4.陰極連桿，2-5.冷卻水輸入接口，2-6.冷卻水輸出接口，3.螺旋導流器，
3-1.螺旋導流肋，3-2.螺旋導流器的前安裝槽，3-3.螺旋導流器的后安裝槽，4.陽極套，
4-1.冷卻劑出口，4-2.冷卻劑進口，5.陽極，5-1.圓錐放電面，6.密封墊，7.密封環，8.密封圈，a.微孔膜陰極頭的圓錐角度，R.微孔膜陰極頭的圓弧半徑，1.圓錐凹槽，I1.水室，II1.氣室，IV.螺旋導流通道，V.噴射腔，V1.陽極的冷卻水套，νπ.壓縮孔道，珊.約束口，IX.冷卻回水通道，X.冷卻供水通道。
【具體實施方式】
[0016]實施例1 圖1所示的實施方式中，一種微孔膜結構的陰極由微孔膜陰極頭(1-2)和陰極套(1-1)組成，其中，微孔膜陰極頭(1-2)為金屬粉末燒結的微孔濾膜結構，金屬粉末間的微孔構成水分子的過濾通道，微孔膜陰極頭(1-2)的后端中心有圓錐形的凹槽(I )，凹槽(I )構成水源入口，微孔膜陰極頭(1-2)的后端外側有凸緣(1-3)，凸緣(1-3)構成微孔膜陰極頭(1-2)的軸向限位結構，微孔膜陰極頭(1-2)的頭部為由后向前縮小的圓錐體結構，其圓錐角度(a)為60°，微孔膜陰極頭(1-2)的頭端為圓弧形結構，其圓弧半徑(R)為5mm ;陰極套(1-1)為空心圓棒體結構，微孔膜陰極頭(1_2)嵌入到陰極套(1_1)前部的壁體中，微孔膜陰極頭(1-2)的頭部從陰極套(1-1)的前端伸出，陰極套(1-1)的內空間構成水室(II)，在陰極套(1-1)后部的壁體上有外六角體(1-4)，在陰極套(1-1)的后端有連接螺紋(1-5)。本實施例中，微孔膜陰極頭(1-2)的金屬粉末選用鎢(W)粉末和鎳硫合金(N1-S)粉末混合的材料，燒結成鎢鎳假合金零件，燒制時，鎢(W)、鎳硫合金(N1-S)既不互相溶解，也不形成金屬間化合物，所形成的假合金組織為鎢顆粒、鎳硫合金顆粒的二相結構，假合金組織中存在微小孔隙，具有過濾水分子功能和催化功能。
[0017]實施例2 圖2所示的實施方式中，等離子體熱解水噴槍由后座(2)、陰極(I)、螺旋導流器(3)、陽極套(4)和陽極(5)組成，其中，后座(2)為回轉體結構，后座(2)的回轉體中有供水導流管(2-3)和陰極連桿(2-4)，陰極連桿(2-4)為圓管體結構，供水導流管(2-3)和陰極連桿(2-4)同軸設置，供水導流管(2-3)在陰極連桿(2-4)的管內，供水導流管(2-3)的管內空間構成冷卻供水通道(X)，供水導流管(2-3)的外壁與陰極連桿(2-4)內壁之間的空間構成冷卻回水通道(IX)，供水導流管(2-3)的出水口為收窄的噴嘴結構；陰極(I)由微孔膜陰極頭(1-2)和陰極套(1-1)構成，微孔膜陰極頭(1-2)為金屬粉末燒結的微孔濾膜結構，金屬粉末間的微孔構成水分子的過濾通道，微孔膜陰極頭(1-2)的后端中心有圓錐形的凹槽(I)，凹槽(I )構成水源入口，微孔膜陰極頭(1-2)的頭部為由后向前縮小的圓錐體結構，其圓錐角度(a)為60°，微孔膜陰極頭(1-2)的頭端為圓弧形結構，其圓弧半徑(R)為5_，微孔膜陰極頭(1-2)的后端外側有凸緣(1-3)，凸緣(1-3)構成微孔膜陰極頭(1-2)的軸向限位結構；陰極套(1-1)為空心圓棒體結構，微孔膜陰極頭(1-2)嵌入到陰極套(1-1)前部的壁體中，微孔膜陰極頭(1-2)的頭部從陰極套(1-1)的前端伸出，陰極套(1-1)的內空間構成水室(II);螺旋導流器(3)為回轉體結構，螺旋導流器(3)的回轉體中有螺旋導流肋(3-1)，螺旋導流肋(3-1)的螺距空間構成螺旋導流通道(IV);陽極套(4)為圓筒體結構，陽極(5)為文丘里噴管結構，陽極(5)的文丘里噴管中的喉口為圓形直孔，陽極(5)以嵌入方式安裝在陽極套(4)內，陽極(5)外壁與陽極套(4)內壁之間的空間構成冷卻水套(VI)，冷卻水套(VI)有冷卻劑進口( 4-2 )接入和冷卻劑出口( 4-1)接出；陰極(I)連接在后座(2 )的陰極連桿(2-4)前端，螺旋導流器(3)的后端安裝在后座(2)上，陽極套(4)攜陽極(5)安裝在螺旋導流器(3)的前端；螺旋導流肋(3-1)前端的部位為由后向前收窄的結構，與陽極(5)后端的文丘里入口進行平滑銜接，螺旋導流肋(3-1)前端的由后向前收窄的內空間構成約束口(珊);供水導流管(2-3)的出水口伸入到微孔膜陰極頭(1-2)后端的凹槽(I )中，供水導流管(2-3)內的冷卻供水通道(X)有冷卻水輸入接口(2-5)接入，冷卻供水通道(X)通過微孔膜陰極頭(1-2)后端的凹槽(I )和水室(II)連通到冷卻回水通道(IX)，冷卻回水通道(IX)有冷卻水輸出接口( 2-6 )接出；陰極(I)從螺旋導流器(3 )的內空間中穿過，陰極
(I)的頭部進入到陽極(5)后端的文丘里噴管入口空間中，陽極(5)后端的文丘里噴管入口空間構成放電區，陽極(5)的文丘里噴管的喉口構成壓縮孔道(VII)，陽極(5)的文丘里噴管的擴張段內空間構成噴射腔(V);在后座(2)的回轉體中或在螺旋導流器(3)的回轉體中有氣室(III)，氣室(III)有工作氣輸入接口( 2-1)接入，當氣室(III)設置在后座(2)的回轉體中時，陰極連桿(2-4)的外壁與后座(2)外層壁體之間的空間構成氣室(III)，工作氣輸入接口(2-1)設置在后座(2)的外層壁體上，當氣室(III)設置在螺旋導流器(3)的回轉體中時，由陰極連桿(2-4)的外壁與螺旋導流器(3)的內壁之間的空間構成氣室(III)，工作氣輸入接口(2-1)設置在螺旋導流器(3)的壁體上，氣室(III)通過螺旋導流通道(IV)連通到陽極(5)后端的放電區，放電區通過壓縮孔道(νπ)連通到噴射腔(V )。
[0018]上述的實施例應用時，采用去離子水作為原料水，一路原料水兼冷卻水通過冷卻水輸入接口( 2-5 )進入到供水導流管(2-3 )內的冷卻供水通道(X )中，經供水導流管(2-3 )前端的出水口(2-2)進入到微孔膜陰極頭(1-2)后端的圓錐凹槽(I )中，一部分水通過微孔膜陰極頭(1-2)的微小孔隙滲透到微孔膜陰極頭(1-2)的外表面，另一部分水作為冷卻劑或清洗劑，吸收了陰極(I)的熱量后，攜雜質通過凹槽(I)和水室(II)進入到冷卻回水通道(IX)，然后由冷卻水輸出接口(2-6)返回到冷卻系統的回路中；另一路冷卻水通過冷卻劑進口(4-2)進入到陽極的冷卻水套(VI)中，吸收了陽極(5)的熱量后，再由冷卻劑出口(4-1)返回到冷卻系統的回路中；工作氣由工作氣輸入接口(2-1)進入到氣室(III)中，然后通過螺旋導流通道(IV)以螺旋方式進入到放電區，工作氣的螺旋氣流掃過微孔膜陰極頭(1-2)的表面，把從微孔膜陰極頭(1-2)中滲透出來的水分帶起，形成螺旋水霧或水蒸汽，進入到放電區；后座(2)作為陰極(I)的電氣連接件，陽極套(4)作為陽極(5)的電氣連接件，在陽極(5)與陰極(I)之間施加電能，在陰極(I)的頭端形成圓弧放電面(1-6)，同時在陽極(5)的文丘里噴管內壁形成圓錐放電面(5-1)，在圓弧放電面(1-6)與圓錐放電面(5-1)之間產生等離子體電弧；進入到放電區的水霧或水蒸汽與等離子體電弧混合，通過壓縮孔道(νπ)進入到噴射腔(V)，再由噴射腔(V)的出口噴出，形成等離子體火炬。上述過程中，水分子在從微孔膜陰極頭(1-2)的滲透過程中及形成水霧通過放電區的過程中，水分子被催化、電離和熱解，分解為氫氣、氧氣以及活性氫原子、活性氧原子、活性氫氧原子團的活性化學物，這些活性化學物與等離子體電弧混合，從壓縮孔道(νπ)中通過時，得到進一步升溫而加劇分解，使得目標產物的得率更高。
[0019]上述的實施例中，采用工作氣以螺旋氣流掃過微孔膜陰極頭(1-2)表面的措施，把螺旋導流肋(3-1)前端的部位設計為由后向前收窄的約束口(珊)結構，與陽極(5)后端的文丘里入口進行平滑銜接，工作氣同時起到保護氣的作用，螺旋氣流在約束口(珊)的作用下，平滑掃過微孔膜陰極頭(1-2)的表面，沒有死角，有效保護微孔膜陰極頭(1-2)不被燒蝕。本發明在微孔膜陰極頭(1-2)的后端中心有圓錐形的凹槽(I )，凹槽(I )構成水源入口，以增加水分子的滲透流量。
[0020]上述的實施例在工作時，微孔膜陰極頭(1-2)的微孔中充滿水分，當微孔膜陰極頭(1-2)的溫度升高時，使微孔中的水分蒸發，水汽化為水蒸汽，微孔膜陰極頭(1-2)的大部分熱量被水汽化而吸收，快速把熱量帶走，使微孔膜陰極頭(1-2)起到高效冷卻作用。上述的實施例把陰極設計為由微孔膜陰極頭(1-2)和陰極套(1-1)組成，微孔膜陰極頭(1-2)嵌入到陰極套(1-1)的壁體中，陰極套(1-1)的內空間構成水室(II)，陰極套(1-1)選用紫銅材料制作，由于紫銅材料具有優良的導熱性能，因此，微孔膜陰極頭(1-2)又得到間接的冷卻，使冷卻效果增強。
[0021]上述的實施例用于生活垃圾、工業有機廢棄物氣化爐或煤氣化裝置的氣化爐中，把水通過等離子體熱解水噴槍分解為氫氣、氧氣以及活性氫原子、活性氧原子、活性氫氧原子團的活性化學物，作為氣化劑，與高溫等離子體電弧混合，噴入氣化爐，與生活垃圾或工業有機廢棄物或煤炭進行熱化學反應，生成高品質的合成氣，作為化工原料利用。
【權利要求】
1.一種微孔膜結構的陰極，其特征是陰極由微孔膜陰極頭(1-2)和陰極套(ι-l)組成，其中，微孔膜陰極頭(1-2)為金屬粉末燒結的微孔濾膜結構，金屬粉末間的微孔構成水分子的過濾通道，微孔膜陰極頭(1-2)的后端中心有圓錐形的凹槽(I )，凹槽(I )構成水源入口 ；陰極套(1-1)為空心圓棒體結構，微孔膜陰極頭(1-2)嵌入到陰極套(1-1)前部的壁體中，微孔膜陰極頭(1-2)的頭部從陰極套(1-1)的前端伸出，陰極套(1-1)的內空間構成水室(II)。
2.根據權利要求1所述的一種微孔膜結構的陰極，其特征是微孔膜陰極頭(1-2)的后端外側有凸緣(1-3)，凸緣(1-3)構成微孔膜陰極頭(1-2)的軸向限位結構。
3.根據權利要求1所述的一種微孔膜結構的陰極，其特征是微孔膜陰極頭(1-2)的頭部為由后向前縮小的圓錐體結構，其圓錐角度(a)為45° -120° ;微孔膜陰極頭(1-2)的頭端為圓弧形結構，其圓弧半徑(R)為3mm-6mm。
4.根據權利要求1所述的一種微孔膜結構的陰極，其特征是在陰極套(1-1)后部的壁體上有外六角體(1-4)，在陰極套(1-1)的后端有連接螺紋(1-5)。
5.一種等離子體熱解水噴槍，其特征是噴槍由后座(2)、陰極(I)、螺旋導流器(3)、陽極套(4)和陽極(5)組成，其中，后座(2)為回轉體結構，后座(2)的回轉體中有供水導流管(2-3)和陰極連桿(2-4)，陰極連桿(2-4)為圓管體結構，供水導流管(2-3)和陰極連桿(2-4)同軸設置，供水導流管(2-3)在陰極連桿(2-4)的管內，供水導流管(2-3)的管內空間構成冷卻供水通道(X)，供水導流管(2-3)的外壁與陰極連桿(2-4)內壁之間的空間構成冷卻回水通道(IX);陰極(I)由微孔膜陰極頭(1-2)和陰極套(1-1)構成，微孔膜陰極頭(1-2)為金屬粉末燒結的微孔濾膜結構，金屬粉末間的微孔構成水分子的過濾通道，微孔膜陰極頭(1-2)的后端中心有圓錐形的凹槽(I )，凹槽(I)構成水源入口，陰極套(1-1)為空心圓棒體結構，微孔膜陰極頭(1-2)嵌入到陰極套(1-1)前部的壁體中，微孔膜陰極頭(1-2)的頭部從陰極套(1-1)的前端伸出，陰極套(1-1)的內空間構成水室(II);螺旋導流器(3)為回轉體結構，螺旋導流器(3)的回轉體中有螺旋導流肋(3-1)，螺旋導流肋(3-1)的螺距空間構成螺旋導流通道(IV);陽極套(4)為圓筒體結構，陽極(5)為文丘里噴管結構，陽極(5)的文丘里噴管中的喉口為圓形直孔，陽極(5)以嵌入方式安裝在陽極套(4)內，陽極(5)外壁與陽極套(4)內壁之間的空間構成冷卻水套(VI)，冷卻水套(VI)有冷卻劑進口(4-2)接入和冷卻劑出口( 4-1)接出；陰極(I)連接在后座(2 )的陰極連桿(2-4)前端，螺旋導流器(3)的后端安裝在后座(2)上，陽極套(4)攜陽極(5)安裝在螺旋導流器(3)的前端，陰極(I)從螺旋導流器(3)的內空間中穿過，陰極(I)的頭部進入到陽極(5)后端的文丘里噴管入口空間中，陽極(5)后端的文丘里噴管入口空間構成放電區，陽極(5)的文丘里噴管的喉口構成壓縮孔道(VD，陽極(5)的文丘里噴管的擴張段內空間構成噴射腔(V);在后座(2)的回轉體中或在螺旋導流器(3)的回轉體中有氣室(III)，氣室(III)有工作氣輸入接口(2-1)接入，氣室(III)通過螺旋導流通道(IV)連通到陽極(5)后端的放電區，放電區通過壓縮孔道(W)連通到噴射腔(V)。
6.根據權利要求5所述的一種等離子體熱解水噴槍，其特征是當氣室(III)設置在后座(2 )的回轉體中時，陰極連桿(2-4 )的外壁與后座(2 )外層壁體之間的空間構成氣室(III)，工作氣輸入接口(2-1)設置在后座(2)的外層壁體上；當氣室(III)設置在螺旋導流器(3)的回轉體中時，由陰極連桿(2-4)的外壁與螺旋導流器(3)的內壁之間的空間構成氣室(III)，工作氣輸入接口(2-1)設置在螺旋導流器(3)的壁體上。
7.根據權利要求5所述的一種等離子體熱解水噴槍，其特征是供水導流管(2-3)的出水口為收窄的噴嘴結構，供水導流管(2-3)的出水口伸入到微孔膜陰極頭(1-2)后端的凹槽(I )中。
8.根據權利要求5所述的一種等離子體熱解水噴槍，其特征是供水導流管(2-3)內的冷卻供水通道(X)有冷卻水輸入接口(2-5)接入，冷卻供水通道(X)通過微孔膜陰極頭(1-2)后端的凹槽(I )和水室(II)連通到冷卻回水通道(IX)，冷卻回水通道(IX)有冷卻水輸出接口(2-6)接出。
9.根據權利要求5所述的一種等離子體熱解水噴槍，其特征是螺旋導流肋(3-1)前端的部位為由后向前收窄的結構，與陽極(5)后端的文丘里入口進行平滑銜接，螺旋導流肋(3-1)前端的由后向前收窄的內空間構成約束口(VDI)。
10.根據權利要求5所述的一種等離子體熱解水噴槍，其特征是微孔膜陰極頭(1-2)的頭部為由后向前縮小的圓錐體結構，其圓錐角度(a)為45° -120° ;微孔膜陰極頭(1-2)的頭端為圓弧形結構，其圓弧半徑(R)為3mm-6_ ;微孔膜陰極頭(1_2)的后端外側有凸緣(1-3)，凸緣(1-3)構成微孔膜陰極頭(1-2)的軸向限位結構。
【文檔編號】H05H1/34GK104378903SQ201410630566
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】周開根 申請人:周開根