一種氣冷等離子電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種等離子發(fā)生器電極，尤其是一種氣冷等離子的電極。
【背景技術(shù)】
[0002]電弧等離子現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于煤粉鍋爐的電弧等離子點(diǎn)火、等離子切割加工、等離子噴涂等領(lǐng)域，但是大功率等離子發(fā)生器的電極都采用水冷卻電極。傳統(tǒng)的等離子電極工作溫度高，除了小功率的、間斷工作的切割和焊接的等離子可以采用氣冷外，大功率等離子電極長期工作必須使用液冷。液冷等離子電極的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差，小功率的切割和焊接的氣冷等離子電極使用壽命通常在2?5小時，基本無法超越5小時。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]技術(shù)問題:本實(shí)用新型的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、熱效率高、使用壽命長的氣冷等離子電極。
[0004]技術(shù)方案:本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:該氣冷等離子電極包括:陰極和陽極，所述的陰極一端開有內(nèi)凹槽，內(nèi)凹槽壁端面有切向旋流葉片，所述的陰極呈陀螺狀，前部為錐體，后部為圓柱體，錐體前端部開有多個孔，多孔呈梅花粧式分布；陽極呈柱狀，陽極基座入口一端呈喇叭口，中部開有通孔，通孔內(nèi)安裝遮熱罩，遮熱罩前端有旋流葉片，陰極和陽極同軸布置。
[0005]所述的陰極包括陰極基座和發(fā)射體，陰極基座采用高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱材料，發(fā)射體采用低電子逸出功材料，低電子逸出功的發(fā)射體鑲嵌在圓錐臺體前部的孔內(nèi)。
[0006]所述的陰極圓柱體表面為陰極引弧面，引弧后電弧轉(zhuǎn)到發(fā)射體上跳動運(yùn)行。
[0007]所述的陽極包括:陽極基座和遮熱罩，陽極基座為直管或?yàn)橄仁諗亢髷U(kuò)散的拉瓦爾噴管式結(jié)構(gòu)，遮熱罩前端外端面的旋流葉片為軸向旋流葉片或切向旋流葉片，遮熱罩與陽極本體中間通有冷卻風(fēng)。
[0008]所述的陰極的外徑小于陽極喉口直徑。
[0009]所述的陽極和陰極配對使用;或者陽極和陰極單獨(dú)使用。
[0010]有益效果，由于采用了上述方案，本實(shí)用新型等離子電極不僅適用于氣冷等離子發(fā)生器，同樣適用于液冷等離子發(fā)生器。氣冷等離子電極的陰極由陰極基座和發(fā)射體組成，陰極基座由高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱材料制成，發(fā)射體由低逸出功材料制成，低逸出功材料(如鋯、鉿)易發(fā)射電子，而導(dǎo)熱性差，高導(dǎo)熱性、高導(dǎo)電性材料(如銅)不易發(fā)射電子，采用絲狀低逸出功材料鑲嵌到高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱材料組成電極具有高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、易發(fā)射電子的優(yōu)點(diǎn)，采用絲狀低逸出功材料為增加單位重量的接觸面積，從而降低發(fā)射體的溫度，從而形成長壽命陰極。
[0011 ]陽極由陽極基座和遮熱罩組成，陽極基座由高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱材料制成，遮熱罩阻擋電弧對陽極本體的熱輻射和加快電弧旋轉(zhuǎn)以降低陽極基座溫度，陽極基座可以無液體冷卻，采用氣冷，解決了常規(guī)陽極燒偏、燒漏等問題，陽極基座可燒蝕量大，陽極基座可以長時間連續(xù)工作。
[0012]經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)表明:沒有冷卻液的氣冷等離子發(fā)生器電極由于沒有電極燒漏的缺點(diǎn)，電極的可燒蝕量較大，可以達(dá)到比有冷卻水條件下更長的使用壽命，實(shí)驗(yàn)室無液冷卻氣冷陰極壽命已達(dá)到300小時尚未燒壞，無冷卻液氣冷陽極已使用200小時尚未燒壞，這種測試結(jié)果大大超出了在原有理論和認(rèn)識條件下的認(rèn)知或預(yù)料；因此，打破之前大功率等離子發(fā)生器電極必須有冷卻液冷卻的傳統(tǒng)認(rèn)識或偏見，提供無冷卻液氣冷等離子電極，簡化結(jié)構(gòu)、提高壽命是現(xiàn)場急侍解決的問題。
[0013]與現(xiàn)有等離子電極相比，本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是:
[0014]1.電極啟弧成功率高；
[0015]2.電極不需要冷卻液冷卻采用氣冷可以長期穩(wěn)定運(yùn)行；
[0016]3.電極結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性強(qiáng)、壽命長，安全性高；
[0017]4.電弧運(yùn)行穩(wěn)定性高；
[0018]5.使用本電極可以實(shí)現(xiàn)無冷卻液冷卻等離子發(fā)生器；
[0019]6.電熱轉(zhuǎn)化率高。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的氣冷等離子電極結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖2為本實(shí)用新型的陽極實(shí)例一結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖3為本實(shí)用新型的陽極實(shí)例二結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖4(a)為本實(shí)用新型的陰極結(jié)構(gòu)左視圖。
[0024]圖4(b)為本實(shí)用新型的陰極結(jié)構(gòu)主視圖。
[0025]圖4(c)為本實(shí)用新型的陰極結(jié)構(gòu)右視圖。
[0026]圖5(a)為本實(shí)用新型的遮熱罩實(shí)例一結(jié)構(gòu)左視圖。
[0027]圖5(b)為本實(shí)用新型的遮熱罩實(shí)例一結(jié)構(gòu)主視圖。
[0028]圖6(a)為本實(shí)用新型的遮熱罩實(shí)例二結(jié)構(gòu)左視圖。
[0029]圖6(b)為本實(shí)用新型的遮熱罩實(shí)例二結(jié)構(gòu)主視圖。
[0030]圖中:1、陰極;2、陽極;3、陽極基座一;4、遮熱罩一;5、陽極基座二;6、遮熱罩二;7、陰極基座;8、發(fā)射體。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步的說明:
[0032]本實(shí)用新型的氣冷等離子電極包括:陰極和陽極，所述的陰極一端開有內(nèi)凹槽，內(nèi)凹槽壁端面有切向旋流葉片，錐體前端部開有多個孔，多孔呈梅花粧式分布；陽極呈柱狀，陽極基座入口一端呈喇叭口，中部開有通孔，通孔內(nèi)安裝遮熱罩，遮熱罩前端有旋流葉片，陰極和陽極同軸布置。所述氣冷等離子電極可以長時間無冷卻液冷卻工作;所述氣冷等離子電極適用于大功率等離子發(fā)生器;所述氣冷等離子電極的陰極和陽極同軸式布置;所述的陰極呈陀螺狀，前部為圓錐臺體，后部為圓柱體，所述的陰極包括陰極基座和發(fā)射體，陰極基座采用高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱材料，發(fā)射體采用低電子逸出功材料，低電子逸出功的發(fā)射體鑲嵌在圓錐臺體前部的孔內(nèi)。所述的低逸出功材料有鋯、鉿。所述的陰極圓柱體表面為陰極引弧面，引弧后電弧轉(zhuǎn)到發(fā)射體上跳動運(yùn)行。所述的陽極包括:陽極基座和遮熱罩，陽極基座為直管或?yàn)橄仁諗亢髷U(kuò)散的拉瓦爾噴管式結(jié)構(gòu)，遮熱罩前端外端面的旋流葉片為軸向旋流葉片或切向旋流葉片，遮熱罩與陽極本體中間通有冷卻風(fēng)。所述的陰極的外徑小于陽極喉口直徑。所述的陽極和陰極配對使用;或者陽極和陰極單獨(dú)使用。
[0033]實(shí)施例1:如圖1所示，氣冷等離子電極，主要由陰極1、陽極2構(gòu)成。陰極I呈陀螺狀，陽極2呈柱狀，中部開有通孔，入口一端呈喇叭口，陽極基座一3為噴管式結(jié)構(gòu)，陽極基座一3或陽極基座二5中心孔安裝遮熱罩一4或遮熱罩二6，陰極I與陽極2之間最小間距處引弧，在陰極A面上啟弧，啟弧后電弧被吹到發(fā)射體8上，電弧在各個發(fā)射體8上跳動發(fā)射電弧，發(fā)射體8逸出功低，陰極I發(fā)熱量小，且在不同發(fā)射體上跳動，陰極基座7上切向葉片起到使氣流旋轉(zhuǎn)和散熱作用，電弧落在陽極2端面上并在陽極端面上旋轉(zhuǎn)，陽極2中遮熱罩一4或遮熱罩二 6隔絕電弧輻射熱降低陽極2的溫度，且遮熱罩一 4或遮熱罩二 6上旋流葉片增加電弧旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度。
[0034]圖2為陽極2的結(jié)構(gòu)形式，所述的陽極2包含陽極本體和遮熱罩，陽極本體是拉瓦爾噴管式結(jié)構(gòu)，中心裝有遮熱罩，遮熱罩旋流葉片可以是軸向葉片，旋向，左旋與右旋均可。
[0035]圖4(a)、圖4(b)和圖4(c)所示為陰極I的結(jié)構(gòu)形式，所述的陰極I包括呈陀螺狀的陰極基座7，陰極基座7—端開有內(nèi)凹槽，內(nèi)凹槽壁端面有切向旋流葉片，陰極基座7的錐體前部開有多個孔，多孔呈梅花粧式布置，孔內(nèi)鑲嵌有低電子逸出功的發(fā)射體8。
[0036]圖5(a)和圖5(b)為遮熱罩的結(jié)構(gòu)形式，遮熱罩前端帶有旋流葉片，遮熱罩一4和陽極基座一3配合使用，所述的陽極2包含陽極基座一3和遮熱罩一4，陽極基座一3入口一段呈喇叭口，中部開有通孔，通孔內(nèi)鑲嵌有遮熱罩一4，遮熱罩一4前端設(shè)有切向旋流葉片。
[0037]實(shí)施例2:圖3為陽極2的結(jié)構(gòu)形式，是切向葉片，旋向?yàn)橛倚蛘呤亲笮?br>[0038]圖6(a)和圖6(b)為遮熱罩的結(jié)構(gòu)形式，遮熱罩前端帶有旋流葉片，遮熱罩二6和陽極基座二5配合使用。所述的陽極2包含陽極基座二5和遮熱罩二6，陽極基座二5入口一段呈喇叭口，中部開有通孔，通孔內(nèi)鑲嵌有遮熱罩二6，遮熱罩二6前端設(shè)有軸向旋流葉片。
[0039]其它與實(shí)施例1同。
【主權(quán)項】
1.一種氣冷等離子電極，其特征在于:該氣冷等離子電極包括:陰極和陽極，所述的陰極一端開有內(nèi)凹槽，內(nèi)凹槽壁端面有切向旋流葉片，所述的陰極呈陀螺狀，前部為錐體，后部為圓柱體，陰極的錐體前端部開有多個孔，多孔呈梅花粧式分布；陽極呈柱狀，陽極基座入口一端呈喇叭口，中部開有通孔，通孔內(nèi)安裝遮熱罩，遮熱罩前端有旋流葉片，陰極和陽極同軸布置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣冷等離子電極，其特征在于:所述的陰極包括陰極基座和發(fā)射體，陰極基座采用高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱材料，發(fā)射體采用低電子逸出功材料，低電子逸出功的發(fā)射體鑲嵌在圓錐臺體前部的孔內(nèi)。3.據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣冷等離子電極，其特征在于:所述的陰極圓柱體表面為陰極引弧面，引弧后電弧轉(zhuǎn)到發(fā)射體上跳動運(yùn)行。4.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣冷等離子電極，其特征在于:所述的陽極包括:陽極基座和遮熱罩，陽極基座為直管或?yàn)橄仁諗亢髷U(kuò)散的拉瓦爾噴管式結(jié)構(gòu)，遮熱罩前端外端面的旋流葉片為軸向旋流葉片或切向旋流葉片，遮熱罩與陽極本體中間通有冷卻風(fēng)。5.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣冷等離子電極，其特征在于:所述的陰極的外徑小于陽極喉口直徑。6.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣冷等離子電極，其特征在于:所述的陽極和陰極配對使用;或者陽極和陰極單獨(dú)使用。
【專利摘要】一種氣冷等離子電極，屬于等離子發(fā)生器電極。該電極包括陰極和陽極，電極的陰極和陽極同軸式布置；所述的陰極呈陀螺狀，一端開有內(nèi)凹槽，內(nèi)凹槽壁端面有切向旋流葉片，錐體前端面開有多個孔，多個孔呈梅花樁式分布，孔內(nèi)鑲嵌有發(fā)射體，A面為引弧面；所述的陽極呈圓柱狀，陽極基座入口一端呈喇叭口，中部開有通孔，通孔內(nèi)鑲嵌有遮熱罩，遮熱罩外端面一端設(shè)有旋流葉片。優(yōu)點(diǎn)：該氣冷等離子電極具有結(jié)構(gòu)簡單、啟弧成功率高、運(yùn)行穩(wěn)定、熱效率高、實(shí)用性強(qiáng)、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)；適用于大功率等離子發(fā)生器，長時間無冷卻液冷卻工作；打破之前大功率等離子發(fā)生器電極必須有冷卻液冷卻的傳統(tǒng)認(rèn)識或偏見。
【IPC分類】H05H1/28, H05H1/34
【公開號】CN205320363
【申請?zhí)枴緾N201520689022
【發(fā)明人】雍占鋒, 張紅月, 張舉樂, 王巍, 周娜
【申請人】徐州科融環(huán)境資源股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年9月7日