專利名稱：等離子發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型公開一種制備納米氮化硅陶瓷粉體的設(shè)備，具體講是氣相合成制備納米氮化硅陶瓷粉體的等離子弧發(fā)生器。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是等離子發(fā)生器，包括正陽極體，其管腔中設(shè)置有彼此配合用于產(chǎn)生離子弧的陰極、陽極部件其特征在于所述的陽極部件內(nèi)部有供離子弧通過的管狀空腔，其一端為錐孔狀并與陰極的錐狀端部構(gòu)成間隙配合，另一端與氣相合成裝置相連；靠近陰極、陽極部件的配合位置處設(shè)有能包附在離子弧周圍并以氣旋方式輸入起弧、轉(zhuǎn)弧氣體的氣旋裝置；在上述的陽極部件的管狀空腔周圍設(shè)有冷卻水腔。
由上述技術(shù)方案可知，本實用新型在結(jié)構(gòu)上采用了三級聯(lián)合壓縮的方案，即提供旋轉(zhuǎn)氣流的方式壓縮、陽極的機(jī)械結(jié)構(gòu)壓縮及冷卻水壓縮，通過上述三級壓縮的方案使所產(chǎn)生的離子弧被有效的壓縮集中，從而形成高速、穩(wěn)定火焰的離子弧，為制備高質(zhì)量的納米氮化硅陶瓷粉體提供了可靠的能源保障。
如

圖1，等離子發(fā)生器包括正陽極體10，其管腔中設(shè)置有彼此配合用于產(chǎn)生離子弧的陽極、陰極部件20、30，所述的陽極部件20內(nèi)部有供離子弧通過的管狀空腔21，其一端為錐孔狀并與陰極30的錐狀端部構(gòu)成間隙配合，另一端與氣相合成裝置相連，由本裝置產(chǎn)生的離子弧由該管狀空腔21引入氮化硅的氣相合成裝置中，為合成氮化硅提供可靠的熱源；靠近陽極、陰極部件20、30的配合位置處設(shè)有能包附在離子弧周圍并以氣旋方式輸入起弧、轉(zhuǎn)弧氣體的氣旋裝置，在該氣旋裝置的作用下，起弧、轉(zhuǎn)弧氣體進(jìn)入陽極、陰極部件20、30配合產(chǎn)生等離子弧的部位時，由于起弧、轉(zhuǎn)弧氣體是冷氣，因此在起弧、轉(zhuǎn)弧氣體的旋氣和冷態(tài)的雙重作用下，能將產(chǎn)生的等離子弧有效地壓縮、集中，避免等離子弧分散。所述的陽極部件20內(nèi)部的管狀空腔21大致為臺階狀的圓柱形空腔，靠近錐孔的部位為小直徑細(xì)長孔段，這種孔徑結(jié)構(gòu)的空腔在引導(dǎo)等離子弧通過時，能有效起到壓縮、集中等離子弧的作用；上述的管狀空腔21周圍的冷卻水腔22與陽極體10上設(shè)置的冷卻水通路11連通，設(shè)置冷卻水腔22同樣可以起到壓縮、集中等離子弧的作用。
參見圖1、4、5、6，所述的氣旋裝置包括一個旋氣套管40，其管壁上設(shè)有連通套管內(nèi)外的通孔41，通孔41的外端與起弧、轉(zhuǎn)弧氣體的氣源管路連通，通孔41的內(nèi)端沿旋氣套管40內(nèi)壁的切線方向引入，這樣可以確保對所產(chǎn)生的等離子弧的有效壓縮。所述的旋氣套管40上的通孔41在同一截面上彼此對稱的設(shè)置3～5個，圖5中給出的是4個通孔，它們從同一截面的沿圓周彼此均勻?qū)ΨQ布置的四個方向進(jìn)入，圖5中的通孔41供輸入起弧氣體；在另一截面上，沿圓周彼此均勻?qū)ΨQ的設(shè)置3～5個，圖6中的通孔41為四個，它們供輸入轉(zhuǎn)弧氣體。如圖5、6中的結(jié)構(gòu)所示，兩個截面上的通孔41的氣流進(jìn)入后形成的的旋轉(zhuǎn)方向相同，這樣可以增強(qiáng)氣旋效果，使離子弧四周受到的壓縮均勻一致，使其保持集中、快速的特性。
參見圖1、2、3，所述的管狀空腔21中的小直徑細(xì)長孔段的孔長與孔徑比通常為2∶5，比值為3∶4較為理想。所述的陽極體10上設(shè)有兩個冷卻水的輸入口12和兩個輸出口13，這種多路冷卻水通路的結(jié)構(gòu)可以保證冷卻的均勻性，從而確保離子弧四周受到的壓縮均勻一致，使其保持集中、快速的特性。輸入口12對應(yīng)于陽極、陰極部件20、30的錐面、錐孔之間配合間隙所在的位置，兩輸入口12彼此平行且反向的沿陽極體10內(nèi)腔的切線方向引入，這種位置的設(shè)置是為了使離子弧從剛產(chǎn)生開始既受到來自周圍的均勻有效的壓縮。
由圖3可見，兩個水流輸出口13分別位于與上述的輸入口12垂直的直徑兩端，同時參見圖1、2、3，所述的陽極體10上連有套在陽極部件20外部的套管50，套管50與陽極部件20的外壁之間的空腔51分別與上述的管狀空腔21和冷卻水通路11相連構(gòu)成冷卻水的通路。套管50是一個工藝結(jié)構(gòu)部件，通過加設(shè)套管50一方面便于構(gòu)成冷卻水的通路，同時又使得各部件的結(jié)構(gòu)不致于太過復(fù)雜。
如圖1所示，所述的陽極體10上設(shè)有調(diào)節(jié)陽極、陰極部件20、30的錐面、錐孔之間配合間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)，通過該調(diào)整機(jī)構(gòu)對陽極、陰極部件20、30的錐面、錐孔之間配合間隙實施調(diào)節(jié)，可以改變工作氣體的流量，這對改變等離子弧弧壓有顯著效果，從而可以滿足不同工藝要求的產(chǎn)品對電壓和電流的要求。所述的配合間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)包括一個局部管體位于陽極體10內(nèi)部并與其相對固定的套管60，套管60的里端抵靠在旋氣套管40上，陰極部件30與內(nèi)部設(shè)有冷卻水路的調(diào)節(jié)桿70相連，調(diào)節(jié)桿70在套管60和旋氣套管40內(nèi)腔中可沿軸向移動，陰極部件30的柱形外表面與旋氣套管40之間有供起弧、轉(zhuǎn)弧氣體進(jìn)入陽極、陰極部件20、30錐面之間的通路間隙。
以下結(jié)合圖1對本實用新型的工作原理作簡要說明。
給本實用新型接通合適的高頻起弧電源，經(jīng)氣旋裝置輸入符合工藝條件的高壓氮、氫、氬氣，電氣系統(tǒng)在適當(dāng)電壓和電流情況下高頻起弧，所產(chǎn)生的等離子弧在旋氣壓縮、機(jī)械壓縮以及冷卻壓縮的多元復(fù)合壓縮環(huán)境下獲得集中、快速的等離子弧，并通過弧徑通路到達(dá)氣相合成裝置為其提供合成環(huán)境。
以下結(jié)合圖1對間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)的工作原理簡要說明。
套管60和旋氣套管40通過壓帽80與陽極體10固定，轉(zhuǎn)動套管60上設(shè)有轉(zhuǎn)柄90，由于轉(zhuǎn)柄90只能相對于套管60轉(zhuǎn)動，與轉(zhuǎn)柄90螺紋配合的調(diào)節(jié)桿70則沿其軸向移動，同時由于調(diào)節(jié)桿70的里端與陰極部件30相連，所以轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)柄90時，陰極部件30的尾段圓柱狀的部位在旋氣套管40內(nèi)沿軸向移動，從而實現(xiàn)了陽極、陰極部件20、30的錐面、錐孔之間配合間隙的調(diào)整。
權(quán)利要求1.一種等離子發(fā)生器，它包括陽極體(10)，其管腔中設(shè)置有彼此配合用于產(chǎn)生離子弧的陽極、陰極部件(20)、(30)，其特征在于所述的陽極部件(20)內(nèi)部有供離子弧通過的管狀空腔(21)，其一端為錐孔狀并與陰極(30)的錐狀端部構(gòu)成間隙配合，另一端與氣相合成裝置相連；靠近陽極、陰極部件(20)、(30)的配合位置處設(shè)有能包附在離子弧周圍并以氣旋方式輸入起弧、轉(zhuǎn)弧氣體的氣旋裝置；在上述的陽極部件(20)的管狀空腔(21)周圍設(shè)有冷卻水腔(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子發(fā)生器，其特征在于所述的陽極部件(20)內(nèi)部的管狀空腔(21)大致為臺階狀的圓柱形空腔，靠近錐孔的部位為小直徑細(xì)長孔段，上述的管狀空腔(21)周圍的冷卻水腔(22)與陽極體(10)上設(shè)置的冷卻水通路(11)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子發(fā)生器，其特征在于所述的陽極體(10)上設(shè)有調(diào)節(jié)陽極、陰極部件(20)、(30)的錐面、錐孔之間配合間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子發(fā)生器，其特征在于所述的氣旋裝置包括一個旋氣套管(40)，其管壁上設(shè)有連通套管內(nèi)外的通孔(41)，通孔(41)的外端與起弧、轉(zhuǎn)弧氣體的氣源管路連通，通孔(41)的內(nèi)端沿旋氣套管(40)內(nèi)壁的切線方向引入。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的等離子發(fā)生器，其特征在于所述的管狀空腔(21)中的小直徑細(xì)長孔段的孔長與孔徑比為2∶5，所述的陽極體(10)上設(shè)有兩個冷卻水的輸入口(12)和兩個輸出口(13)，輸入口(12)對應(yīng)于陽極、陰極部件(20)、(30)的錐面、錐孔之間配合間隙所在的位置，兩輸入口(12)彼此平行且反向的沿陽極體(10)內(nèi)腔的切線方向引入。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子發(fā)生器，其特征在于兩個水流輸出口(13)分別位于與上述的輸入口(12)垂直的直徑兩端，所述的陽極體(10)上連有套在陽極部件(20)外部的套管(50)，套管(50)與陽極部件(20)的外壁之間的空腔(51)分別與上述的管狀空腔(21)和冷卻水通路(11)相連構(gòu)成冷卻水的通路。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子發(fā)生器，其特征在于所述的旋氣套管(40)上的通孔(41)在同一截面上沿圓周彼此均勻?qū)ΨQ的設(shè)置3～5個，在另一截面上沿圓周彼此均勻?qū)ΨQ的設(shè)置3～5個，兩個截面上的通孔(41)的氣流進(jìn)入后形成的氣旋方向相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的等離子發(fā)生器，其特征在于所述的配合間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)包括一個局部管體位于陽極體(10)內(nèi)部并與其相對固定的套管(60)，套管(60)的里端抵靠在旋氣套管(40)上，陰極部件(30)與內(nèi)部設(shè)有冷卻水路的調(diào)節(jié)桿(70)相連，調(diào)節(jié)桿(70)在套管(60)和旋氣套管(40)內(nèi)腔中可沿軸向移動，陰極部件(30)的柱形外表面與旋氣套管(40)之間有供起弧、轉(zhuǎn)弧氣體進(jìn)入陽極、陰極部件(20)、(30)錐面之間的通路間隙。
專利摘要本實用新型公開一種氣相合成法制備納米氮化硅陶瓷粉體的等離子發(fā)生器，它包括正陽極體設(shè)有以錐狀間隙配合的陰極、陽極部件，靠近陰極、陽極部件的配合位置處設(shè)有能包附在離子弧周圍并以氣旋方式輸入起弧、轉(zhuǎn)弧氣體的氣旋裝置，本實用新型在結(jié)構(gòu)上采用了旋轉(zhuǎn)氣流的方式壓縮、陽極的機(jī)械結(jié)構(gòu)壓縮及冷卻水壓縮，使所產(chǎn)生的離子弧被有效的壓縮集中，從而形成高速、穩(wěn)定火焰的離子弧，為制備高質(zhì)量的納米氮化硅陶瓷粉體提供了可靠的能源保障。
文檔編號H05H1/24GK2569514SQ0226429
公開日2003年8月27日 申請日期2002年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月9日
發(fā)明者張芬紅 申請人:張芬紅