中心孔內(nèi)壁與所述外電極(11)噴口處的圓柱形外周同軸連接，在所述電極外壁(21)徑向連接一個(gè)所述的接地用組件(52)固定， 固定法蘭(22)，用黃銅制成，同軸地嵌入所述電極外壁(21)的底部?jī)?nèi)側(cè)，通過(guò)所述固定法蘭(22)徑向中部位置的凸臺(tái)的側(cè)面與所述電極外壁(21)底部裙邊的外端面相接觸并被定位， 固定套(23)，用聚四氟材料制成，同軸地套接在水冷系統(tǒng)中的水冷管(323)的外周柱面上，左端部在徑向通過(guò)一個(gè)凸臺(tái)的斜面與所述固定法蘭(22)后端部徑向內(nèi)側(cè)呈斜面方式定位， 密封環(huán)(24)，用聚四氟材料制成，呈圓錐臺(tái)狀，同軸地套接在所述水冷管(323)的外圓柱面上，圓錐臺(tái)的錐面嵌入所述固定套(23)底面內(nèi)側(cè)面進(jìn)行定位，底面用一個(gè)用內(nèi)螺紋連接在固定套(23)外周面上，用密封螺母(26)定位， 第一鎖緊螺母(251)，用黃銅制成，與所述水冷管(323)同軸，同時(shí)與位于所述電極外壁(21)的裙邊外側(cè)的所述固定法蘭(22)的凸臺(tái)的外周面用內(nèi)螺紋連接并定位， 第二鎖緊螺母(252)，用黃銅制成，在底部開口處，與位于所述固定法蘭(22)徑向的端部凸臺(tái)外周面用內(nèi)螺紋連接，頂部通過(guò)一個(gè)與所述水冷管(323)同軸的中心孔套在所述水冷管(323)外壁上，并通過(guò)所述密封螺母(26)頂部上端面的內(nèi)側(cè)對(duì)所述密封環(huán)(24)底部進(jìn)行定位； 水冷系統(tǒng)(3)，包括:第一水冷子系統(tǒng)(31)與第二水冷子系統(tǒng)(32)，其中: 第一水冷子系統(tǒng)(31)，用于冷卻所述外電極(11)，其中包括:第一進(jìn)水口(311)，第一出水口(312)，第一水冷密封圈(3131)和第二水冷密封圈(3132)以及水冷壓緊環(huán)(314)，其中: 第一進(jìn)水口(311)，沿著垂直于所述外電極(11)直筒部分的方向開在所述電極外壁(21)上， 第一出水口(312)，沿著垂直于所述外電極(11)喇叭形開口的方向開在所述電極外壁(21)相對(duì)于所述第一進(jìn)氣口(311)右端的位置上， 第一水冷密封圈(3131)，沿所述外電極(11)徑向布置，夾在所述電極外壁(21)頂部端面的內(nèi)側(cè)和位于所述外電極(11)噴口處外側(cè)面凸臺(tái)的外電極(11)上端面之間， 水冷壓緊環(huán)(314)，用聚四氟材料制成，與所述內(nèi)電極(12)同軸，外周面與所述電極外壁(21)的內(nèi)周面緊密接觸， 第二水冷密封圈(3132)，與所述內(nèi)電極(12)同軸，軸向的兩個(gè)側(cè)面分別夾持在所述外電極(11)底部的外端面與所述水冷壓緊環(huán)(314)徑向左側(cè)面之間， 第二水冷子系統(tǒng)(32)，用于冷卻所述內(nèi)電極(12)，其中包括:第二進(jìn)水口(321)、第二出水口(322)、所述水冷管(323)和密封墊片(324)，其中: 所述水冷管(323)與所述接高壓組件(51)連接，輸入交流電，與所述內(nèi)電極(12)位于同一條中心線上，所述水冷管(323)的底部通過(guò)同軸的所述密封墊片(324)與所述內(nèi)電極(12)底部緊密接觸，以冷卻所述內(nèi)電極(12)，所述水冷管(323)另一端開口，構(gòu)成第二進(jìn)水口(321)，輸入去離子水，防止在高壓下發(fā)生電離現(xiàn)象，沿著所述水冷管(323)外壁開有一個(gè)垂直方向的第二出水口(322)； 氣路系統(tǒng)(4),以空氣、氧氣、氮?dú)?、氬氣、氦氣、水蒸氣及其混合氣體等氣體為工作氣體，包括:進(jìn)氣管(41)、進(jìn)氣旋向環(huán)(42)、三個(gè)氣路密封圈(441，442，443)以及調(diào)整環(huán)(43)，其中: 進(jìn)氣管(41)，沿著徑向垂直地開在所述第一鎖緊螺母(251)和所述其二鎖緊螺母(252)之間的所述固定法蘭(22)的外周面上， 進(jìn)氣旋向環(huán)(42)，一端開口，通過(guò)開在另一端端面上的中心孔與所述水冷管(323)的外壁同軸套接，同時(shí)又同軸地內(nèi)接于所述電極外壁(21)的內(nèi)側(cè)圓周面上，在開口一端的徑向外側(cè)面與所述水冷壓緊環(huán)(314)徑向右側(cè)面之間有一個(gè)第一氣路密封圈(441)，在所述進(jìn)氣旋向環(huán)(42)的外側(cè)圓柱面上開有用以改變工作氣路旋轉(zhuǎn)方向的環(huán)形進(jìn)氣道(421)，調(diào)整環(huán)(43)，內(nèi)接于所述電極外壁(21)的內(nèi)側(cè)面上且與所述水冷管(323)同軸，在所述調(diào)整環(huán)(43)與所述進(jìn)氣旋向環(huán)(42)外側(cè)圓柱面之間形成一個(gè)供所述工作氣流進(jìn)入所述進(jìn)氣旋向環(huán)(42)的環(huán)形進(jìn)氣道(421)的氣體通道，所述調(diào)整環(huán)(43)在徑向左端面上通過(guò)第二氣路密封圈(442)與所述進(jìn)氣旋向環(huán)(42)相接觸，所述調(diào)整環(huán)(43)在徑向右端面上通過(guò)第三氣路密封圈(443)與所述固定法蘭(22)相接觸，三個(gè)所述氣路密封圈(441，442，443)通過(guò)所述第一鎖緊螺母(251)壓緊，工作氣流經(jīng)過(guò)位于所述固定法蘭(22)與所述水冷管(323)之間、調(diào)整環(huán)(43)與所述進(jìn)氣旋向環(huán)(42)之間形成的氣流通道進(jìn)入所述進(jìn)氣旋向環(huán)(42)后，再沿所述水冷壓緊環(huán)(314)與所述水冷管(323)、內(nèi)電極(12)之間的氣流通道進(jìn)入由所述外電極(11)喇叭口與內(nèi)電極(12)圓錐面之間形成的等離子體放電空間之中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，暖等離子體其特征在于，串聯(lián)諧振供電電路，其中: 功率開關(guān)管(V1, V2, V3, V4)采用:IRFP460，輸入直流電壓(Ui)為:265V，變壓器(T)采用:鐵氧體變壓器，其中(W1) =(W2)為1:1000，高頻高電壓(U0)為:頻率在1kHz?40kHz間、電壓峰值為1kV?40kV的交流電； 暖等離子體發(fā)生器交流供電電容，是一種全橋逆變升壓電路，包括:第一橋臂、第二橋臂、串聯(lián)諧振電路和變壓器(T)，其中: 第一橋臂，由并聯(lián)了第一浪涌電壓吸收電路，以下簡(jiǎn)稱第一電壓吸收電容(C1)的第一功率開關(guān)管(％)、并聯(lián)了第三電壓吸收電容(C3)的第三功率開關(guān)管(V3)這兩者在B點(diǎn)相互串接而成， 第二橋臂，由并聯(lián)了第二電壓吸收電容(C2)的第二功率開關(guān)管(V2)、并聯(lián)了第四電壓吸收電容(C4)的第四功率開關(guān)管(V4)這兩者在A點(diǎn)相互串接而成， 串聯(lián)諧振電路，由從所述A點(diǎn)開始，依次由所述變壓器(T)的原邊線圈(W1)、諧振電感(L1)、諧振電容(C5)相繼串聯(lián)后再到達(dá)所述B點(diǎn)的串聯(lián)電路構(gòu)成， 在相互并聯(lián)的所述第一橋臂、第二橋臂兩端輸入直流電壓(Ui),在所述變壓器(T)的副邊線圈(W2)上輸出頻率在1kHz?40kHz間、電壓峰值為1kV?40kV的高頻高電壓(U0)，四個(gè)所述功率開關(guān)管(V1, V2，V3，V4)采用時(shí)間比率控制，在前半周期，Uab=-Ui,后半周期Uab=Ui,加在兩個(gè)同軸型電極上。
【專利摘要】一種暖等離子體發(fā)生器屬于等離子體源設(shè)計(jì)制造技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，采用紫銅制的環(huán)形外電極和鎢制的圓錐形內(nèi)電極，分別用去離子水冷卻，用連接于內(nèi)電極底部的密封墊片把熱能傳到水冷管冷卻，用開在電極外壁上的進(jìn)水管對(duì)環(huán)形外電極的直筒形噴口進(jìn)行冷卻，在鎖緊螺母作用下，用氣路密封圈進(jìn)行氣路密封，同時(shí)用水冷壓緊環(huán)經(jīng)水冷密封圈防止冷卻水進(jìn)入放電空間，作為工作氣體的空氣用進(jìn)氣旋向環(huán)來(lái)改變進(jìn)入放電空間的氣流方向和速度，來(lái)保持放電的穩(wěn)定性,在10kHz～40kHz頻率、10kV～40kV高壓作用下把等離子氣體的溫度從10000K降至3000K，以便在降低輸入功率的同時(shí)提高點(diǎn)火過(guò)程的熱能利用率，能廣泛地應(yīng)用于燒煤鍋爐點(diǎn)火、ICP-AES光源、等離子體輔助燃燒等領(lǐng)域。
【IPC分類】H05H1-34, H05H1-28
【公開號(hào)】CN104602429
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510050091
【發(fā)明人】李和平, 孫智興, 郭恒
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日