專利名稱：帶點(diǎn)火隧道的水冷射頻等離子反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及低溫等離子反應(yīng)器，具體涉及一種水冷射頻等離子 體反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
等離子體具有高溫、高焓、高活性和溫度梯度大的特性，用等離子 體做熱源在納米粉末材料的制備與微米亞微米粉末材料的球化處理等方 面，具有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。射頻等離子體技術(shù)和設(shè)備由于其不帶入任何 雜質(zhì)、運(yùn)行持續(xù)穩(wěn)定、材料制備產(chǎn)能高和設(shè)備造價(jià)適中，使之較微波和 直流弧等離子體熱源更廣泛地應(yīng)用于粉末材料處理領(lǐng)域，比如熔制石英 棒(法國(guó))，粉末材料球化(加拿大)，納米材料制備(日本)等研制的 系統(tǒng)在世界范圍均有應(yīng)用。
射頻等離子體系統(tǒng)用于粉末材料制備和處理，對(duì)等離子體參數(shù)的調(diào) 節(jié)和控制有較嚴(yán)格的要求。目前國(guó)內(nèi)一般采用惰性氣體冷卻的方式，氣
體用量較大，成本較高，另外由于氣體流量大，等離子體參數(shù)難以控制; 對(duì)于點(diǎn)火方式， 一般點(diǎn)火方式容易引入雜質(zhì)，純凈度不高，加拿大采用 真空觸發(fā)點(diǎn)火，法國(guó)采用一套液壓設(shè)備控制和驅(qū)動(dòng)金屬絲棒進(jìn)入點(diǎn)火， 撤離反應(yīng)室等方法，但均存在造價(jià)高、結(jié)構(gòu)組件復(fù)雜，難以應(yīng)用到反應(yīng) 器設(shè)計(jì)之中的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種利于調(diào)節(jié)和控制等離子體參數(shù)、成本低、點(diǎn)火不引入雜質(zhì)的帶點(diǎn)火隧道的水冷射頻等離子反應(yīng)器。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種帶點(diǎn)火隧道的水冷射頻等離子反應(yīng) 器，它包括一個(gè)固定件，與固定件下部密封連接的石英管套件，貫穿固 定件并與其密封連接的粉體原料注入槍，在石英管套件外套有高頻感應(yīng) 線圈，所說的石英管套件是由內(nèi)石英管、中石英管和外石英管同軸布置 而成，外石英管與內(nèi)石英管下端相連，中石英管的下端與外石英管和內(nèi) 石英管的底部之間留有流通間隙，使內(nèi)石英管和中石英管之間，中石英 管與外石英管之間形成石英管套件的冷卻通道，在固定件上設(shè)有冷卻水
進(jìn)、出口，它們與石英管套件的冷卻通道相通；所說的粉體原料注入槍 是由鋼制的內(nèi)管、中管和外管同軸布置而成，外管和內(nèi)管的底部之間相 連，中管的下端與外管和內(nèi)管的底部之間留有流通間隙，使內(nèi)管和中管 之間，中管與外管之間形成粉體原料注入槍的冷卻通道，在固定件上還 開有注入槍冷卻水進(jìn)、出口，它們與粉體原料注入槍冷卻通道相通；在 固定件上同時(shí)還設(shè)有反應(yīng)氣體輸入口和保護(hù)氣體輸入口 ，它們均與內(nèi)石 英管相通；在石英管套件外下側(cè)開有點(diǎn)火隧道，在點(diǎn)火隧道內(nèi)設(shè)有可移
動(dòng)的放電裝置。
上述帶點(diǎn)火隧道的水冷射頻等離子反應(yīng)器中，所述的高頻感應(yīng)線圈
是用紫銅管外包套聚四氟乙稀管，繞制成直經(jīng)相同的4~5匝同軸線圈。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是在石英管的外下側(cè)設(shè)有點(diǎn)火隧道，在點(diǎn)火隧
道內(nèi)設(shè)有放電裝置，采用一種新的點(diǎn)火方式，僅用一個(gè)小的電機(jī)驅(qū)動(dòng)和 定位放電裝置的放電端頭進(jìn)入點(diǎn)火隧道，即可配合完成點(diǎn)火啟動(dòng)等離子 體的操作過程，點(diǎn)火隧道僅用石英管一種材料相互熔接構(gòu)建，簡(jiǎn)捷實(shí)用，設(shè)備成本低廉，操作簡(jiǎn)便，不引入雜質(zhì)；石英管套件和粉體原料注入槍 內(nèi)均有水冷卻通道，即采用水冷方式，成本低廉，且有利于參數(shù)的調(diào)節(jié) 和控制，可較大幅度地提高設(shè)備的應(yīng)用性能，等離子體電弧可在較寬的 能量區(qū)間穩(wěn)定運(yùn)行。


圖1是本實(shí)用新型提供的一種帶點(diǎn)火隧道的水冷射頻等離子反應(yīng)器
結(jié)構(gòu)剖面示意圖2是本實(shí)用新型提供的一種帶點(diǎn)火隧道的水冷射頻等離子反應(yīng)器 中粉體原料注入槍結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖中l(wèi)粉體原料注入槍，2反應(yīng)氣體輸入口， 3保護(hù)氣體輸入口 4 內(nèi)石英管，5石英管冷卻水出口， 6固定件，7石英管冷卻水進(jìn)口， 8高 頻感應(yīng)線圈，9中石英管，IO石英管套件，ll放電裝置，12點(diǎn)火隧道， 13等離子體炬，14外石英管，15注入槍冷卻水進(jìn)口， 16注入槍冷卻水 出口， 17內(nèi)管，18中管，19外管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明一種帶點(diǎn)火隧道
的水冷射頻等離子反應(yīng)器，它包括一個(gè)固定件6，與固定件6下部密封連 接的石英管套件10和貫穿固定件6并與其密封連接的粉體原料注入槍1， 在石英管套件10外套有高頻感應(yīng)線圈8，其中，所說的石英管套件10是 由內(nèi)石英管4、中石英管9和外石英管14同軸布置而成，外石英管14與 內(nèi)石英管4下端相連，中石英管9的下端與外石英管14和內(nèi)石英管4的 底部之間留有流通間隙，使內(nèi)石英管4和中石英管9，以及中石英管9與外石英管14之間形成石英管套件10的冷卻通道。在固定件6上設(shè)有冷 卻水進(jìn)、出口7， 5，它們與石英管套件10的冷卻通道相通；粉體原料注
入槍1是由鋼制內(nèi)管17、中管18和外管19同軸布置而成，外管19和內(nèi) 管17的底部之間相連，中管18的下端與外管19和內(nèi)管17的底部之間 留有流通間隙，使內(nèi)管17和中管18之間，以及中管18與外管19之間 形成粉體原料注入槍1的冷卻通道，在固定件6上還開有注入槍冷卻水 出、入口 16， 15，它們與粉體原料注入槍1冷卻通道相通；在固定件6 上同時(shí)還設(shè)有反應(yīng)氣體輸入口 2和保護(hù)氣體輸入口 3，均與內(nèi)石英管4相 通；在石英管套件10外下側(cè)開有點(diǎn)火隧道12，在點(diǎn)火隧道12內(nèi)設(shè)有可 移動(dòng)的放電裝置ll。
所說的石英管套件10外壁上套有的高頻感應(yīng)線圈8，可采用紫銅管 外包套聚四氟乙稀管，繞制成直經(jīng)相同的5匝同軸線圈，石英管水冷套 件10與高頻感應(yīng)線圈8同軸安裝。
石英管套件IO采用內(nèi)中外三根同軸布置的水冷石英管結(jié)構(gòu)三根石 英管中的每一根與反應(yīng)器固定件6的連接處均用O-型密封圈密封。連接 完成需通水試驗(yàn)，保證所有密封處都不漏水。
在石英管套件10內(nèi)、反應(yīng)器固定件6上密封焊接有原料粉體注入槍 1，即插入并穿過反應(yīng)器固定件6頂部的圓形孔，下端留出所需的長(zhǎng)度后 定位，并用O-型密封圈密封、緊固連接，其結(jié)構(gòu)采用與水冷石英管套件 10相同的內(nèi)中外三根同軸布置的鋼管結(jié)構(gòu)，其本身帶有單獨(dú)的水冷卻回 路，即在反應(yīng)器固定件6上密封焊接有分別與中管18、外管19相連通的 小石英管，作為注入槍冷卻水出口 16和注入槍冷卻水入口 15。
放電裝置可使用外購(gòu)的電火花真空檢測(cè)器，其前端端電頭是一段細(xì) 彈簧，因此不會(huì)在移動(dòng)時(shí)撞擊和損傷石英管。本實(shí)用新型所述的反應(yīng)器作為射頻等離子體系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，參 與運(yùn)行。其基本運(yùn)行步驟是接通冷卻水，輸入反應(yīng)氣體和保護(hù)氣體， 定位放電裝置，在高頻感應(yīng)線圈的作用下利用高壓電加熱工作氣體，同 時(shí)放電點(diǎn)火，氣體電離生成等離子體炬13，同時(shí)由原料粉體注入槍1將 原料粉末送入反應(yīng)器，按照要求在反應(yīng)器內(nèi)對(duì)原料粉末進(jìn)行處理后，氣 粉混合離開反應(yīng)器，進(jìn)入下一歩工序。
權(quán)利要求1.一種帶點(diǎn)火隧道的水冷射頻等離子反應(yīng)器，它包括一個(gè)固定件(6)，與固定件(6)下部密封連接的石英管套件(10)，貫穿固定件(6)并與其密封連接的粉體原料注入槍(1)，在石英管套件(10)外套有高頻感應(yīng)線圈(8)，其特征在于所述的石英管套件(10)是由內(nèi)石英管(4)、中石英管(9)和外石英管(14)同軸布置而成，外石英管(14)與內(nèi)石英管(4)下端相連，中石英管(9)的下端與外石英管(14)和內(nèi)石英管(4)的底部之間留有流通間隙，使內(nèi)石英管(4)和中石英管(9)之間，中石英管(9)與外石英管(14)之間形成石英管套件(10)的冷卻通道，在固定件(6)上設(shè)有冷卻水進(jìn)、出口(7，5)，它們與石英管套件(10)的冷卻通道相通；所說的粉體原料注入槍(1)是由鋼制的內(nèi)管(17)、中管(18)和外管(19)同軸布置而成，外管(19)和內(nèi)管(17)的底部之間相連，中管(18)的下端與外管(19)和內(nèi)管(17)的底部之間留有流通間隙，使內(nèi)管(17)和中管(18)之間，中管(18)與外管(19)之間形成粉體原料注入槍(1)的冷卻通道，在固定件(10)上還開有注入槍冷卻水進(jìn)、出口(15，16)，它們與粉體原料注入槍(1)冷卻通道相通；在固定件(6)上同時(shí)還設(shè)有反應(yīng)氣體輸入口(2)和保護(hù)氣體輸入口(3)，它們均與內(nèi)石英管(4)相通；在石英管套件(10)外下側(cè)開有點(diǎn)火隧道(12)，在點(diǎn)火隧道(12)內(nèi)設(shè)有可移動(dòng)的放電裝置(11)。
2. 如權(quán)利1所述的一種帶點(diǎn)火隧道的水冷射頻等離子反應(yīng)器，其特征在于所述的高頻感應(yīng)線圈(8)是用紫銅管外包套聚四氟乙稀管， 繞制成直經(jīng)相同的4 5匝同軸線圈。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種低溫等離子反應(yīng)器，具體涉及一種帶點(diǎn)火隧道的水冷射頻等離子反應(yīng)器，它包括固定件，與固定件下部密封連接的石英管套件，貫穿固定件并與其密封連接的粉體原料注入槍，在石英管套件外套有高頻感應(yīng)線圈，其特征在于石英管套件和粉體原料注入槍內(nèi)均有水冷卻通道，在石英管的外下側(cè)設(shè)有點(diǎn)火隧道，在點(diǎn)火隧道內(nèi)設(shè)有放電裝置。其優(yōu)點(diǎn)是采用水冷方式，有利于參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制，可較大幅度地提高設(shè)備的應(yīng)用性能，等離子體電弧可在較寬的能量區(qū)間穩(wěn)定運(yùn)行，成本低廉；利用點(diǎn)火隧道和點(diǎn)火裝置使點(diǎn)火操作方便簡(jiǎn)潔，不引入雜質(zhì)。本實(shí)用新型可用于粉末材料的制備和處理。
文檔編號(hào)B01J19/08GK201316616SQ20082017773
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者劉川東, 古忠濤, 葉高英 申請(qǐng)人:核工業(yè)西南物理研究院