旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器。該等離子發(fā)生器工作時(shí)，陽極可以按照預(yù)定的方向和角速度旋轉(zhuǎn)。一方面改善了等離子發(fā)生器的等離子弧根著落點(diǎn)在陽極的位置，提高了等離子發(fā)生器的陽極壽命；另一方面等離子射流會隨著陽極的旋轉(zhuǎn)而改變方向，使得噴口處的等離子射流呈現(xiàn)圓環(huán)形。本實(shí)用新型提出的等離子發(fā)生器改變了等離子發(fā)生器陽極出口處的等離子射流方向，尤其可用在彎管內(nèi)表面的等離子體淬火，擴(kuò)大了等離子發(fā)生器的在材料表面處理的應(yīng)用范圍。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于熱等離子體【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器。

【背景技術(shù)】
[0002]等離子作為一種新型熱源，相比傳統(tǒng)低能量密度熱源，其具有能量密度高、射流溫度高、可調(diào)性和可控性良好、易于實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)；相比高能熱源(如激光)，其具有發(fā)生器設(shè)備簡單，安裝維護(hù)方便，成本低廉、適用范圍廣泛、對環(huán)境要求低等突出優(yōu)勢，熱等離子體更適合應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。該技術(shù)廣泛用于表面處理，金屬改性，金屬冶煉，納米材料再制造，切割焊接垃圾焚燒等眾多領(lǐng)域。
[0003]等離子體用在表面處理方面具有突出優(yōu)勢，等離子體對鋼件進(jìn)行表面淬火時(shí)具有加熱速度極快，熱影響區(qū)很小，冷卻速度也非?？斓耐怀鰞?yōu)勢，在表面淬火后工件可以形成精細(xì)致密的淬火組織，大幅度提高工件的表面硬度和耐磨性，而且工件變形很小，無需變形矯正即可進(jìn)行后續(xù)加工裝配工序，是一種較為理想的淬火方法。
[0004]等離子發(fā)生器集水、電、氣于一身，目前的常用的等離子發(fā)生器陽極和陰極在發(fā)生器上的位置相對固定，對彎管或是氣缸內(nèi)表面進(jìn)行處理時(shí)只能是管道保持不動，槍體轉(zhuǎn)動，或是管道轉(zhuǎn)動發(fā)生器靜止。前者等離子發(fā)生器連接的水道和氣道也要進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動，運(yùn)動很難控制，相對比較復(fù)雜；后者彎管轉(zhuǎn)動操作很不方便，因此一般的等離子槍體難以用于彎管內(nèi)表面處理方面。
[0005]專利CN 101631416 B中提到一種空氣等離子體射流大面積表面處理裝置，其為一種利用常壓等離子體技術(shù)來進(jìn)行表面預(yù)處理的裝置，可以為材料零部件提供極其潔凈的表面，并提高表面的粘附能力。但是其等離子體屬于空氣等離子體，溫度只能在300°C?1500°C范圍內(nèi)，溫度遠(yuǎn)小于10000K，對材料進(jìn)行處理也是簡的粗糙度改變，很難改變材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述內(nèi)容，本實(shí)用新型提出了一種旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器，其陽極噴頭孔道傾斜，使得等離子體射流傾斜；陽極噴頭可旋轉(zhuǎn)，傾斜的等離子體射流能夠復(fù)合陽極噴頭的圓周運(yùn)動形成環(huán)狀掃描線；在整個(gè)等離子發(fā)生器的運(yùn)動下，等離子體射流最終形成螺紋掃描線軌跡。這種旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器對能夠?qū)澒芎蜌飧變?nèi)表面進(jìn)行熱等離子體表面處理，其處理可靠，操作方便，控制簡單。
[0007]根據(jù)上述的旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器，該發(fā)生器包括陽極、陰極和槍體三大部分，其特征在于所述陽極由陽極殼體(I)和陽極噴頭(2 )組成，陽極殼體(I)固聯(lián)在槍體上，陽極噴頭(2 )和陽極殼體(I)之間為可旋轉(zhuǎn)連接，密封采用旋轉(zhuǎn)密封方式；陽極噴頭(2 )上加工有輔助進(jìn)氣通道(5)。
[0008]輔助氣孔軸線與陽極噴頭末端等離子體射流孔道軸線方向一致。在輔助氣流的作用下，陽極噴頭孔道內(nèi)等離子體射流的方向更容易改變，降低了等離子體射流對陽極噴頭的熱沖擊。
[0009]根據(jù)上述的旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器，其特征在于:所述陽極噴頭外端面加工有齒輪齒廓，齒輪傳動能夠保證轉(zhuǎn)動的精確性，同時(shí)陽極噴頭的傳動為多級齒輪傳動，采用中間級齒輪可以減少發(fā)生器要求的空間。中間級齒輪固連在陽極殼體上，驅(qū)動電機(jī)固連在槍體上。在電機(jī)驅(qū)動下，陽極噴頭以合適的速度旋轉(zhuǎn)，在等離子發(fā)生器的運(yùn)動下，最終形成螺紋掃描線軌跡的等離子體射流。
[0010]根據(jù)上述的旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器，其特征在于:所述的陽極噴頭出口端的等離子體射流孔道軸線與陰極軸線有夾角。等離子體射流可以從噴嘴噴出，形成與陽極噴頭端面有夾角的傾斜射流。
[0011]根據(jù)上述的旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器，其特征在于:所述陽極噴頭等離子孔道連接處表面鑲嵌有耐高溫的鎢或鎢合金，可減少陽極噴頭的燒蝕，提高陽極噴頭的使用壽命。
[0012]根據(jù)上述的旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器，其特征在于:所述陽極采用銅、銅合金或者不銹鋼材料。
[0013]本實(shí)用新型提供了一種旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器結(jié)構(gòu)。該等離子發(fā)生器工作時(shí)，陽極噴頭可以按照規(guī)定角速度旋轉(zhuǎn)。
[0014]一方面改善了等離子發(fā)生器的等離子弧弧根著落點(diǎn)在陽極的位置，提高了等離子發(fā)生器的陽極壽命；另一方面等離子體射流會隨著陽極的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，噴口處的等離子體射流呈現(xiàn)螺紋掃描線軌跡。
[0015]本實(shí)用新型提出的等離子發(fā)生器改變了等離子發(fā)生器陽極出口處的等離子體射流方向，尤其可用在管道內(nèi)表面的等離子體表面淬火，能夠擴(kuò)大了等離子發(fā)生器的在材料表面處理的應(yīng)用范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為齒輪傳動原理圖。
[0018]其中:1 一陽極殼體，2—陽極噴頭，3—陽極冷卻水通道，4一中間絕緣層，5—輔助進(jìn)氣通道，6—陰極，7—主進(jìn)氣通道，8—槍體，9—陰極冷卻水通道，10—驅(qū)動電機(jī)，11—傳動桿，12一驅(qū)動齒輪，13一中間級齒輪，14一噴嘴端面齒廓，15一輔助氣孔,16一鑲嵌板，17—陽極噴頭出口，18—等離子體射流，19一等離子發(fā)生器。

【具體實(shí)施方式】
[0019]為了更好的解釋說明本實(shí)用新型，現(xiàn)結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器，其主要包括陽極部分、陰極和發(fā)生器主體。陽極部分由陽極殼體(I)和陽極噴頭(2)組成，陽極殼體(I)和陽極噴頭(2)通過軸承和旋轉(zhuǎn)密封相連接；陰極(6)為鈰鎢棒嵌入發(fā)生器主體；中間為發(fā)生器絕緣部分，輔助進(jìn)氣通道(5)設(shè)在中間絕緣層(4)上，主進(jìn)氣通道(7)設(shè)在發(fā)生器主體上，主氣孔靠近陰極(6)。
[0021]等離子發(fā)生器工作時(shí)，陰極(6)和陽極噴頭(2)間產(chǎn)生等離子電弧，通過主進(jìn)氣通道(7)進(jìn)入發(fā)生器的工作氣體，在等離子弧作用下形成等離子體射流，等離子體射流沿陽極噴頭(2)的等離子孔道運(yùn)動，在陽極噴頭出口端孔道(17)方向改變和輔助氣流的作用下沿陽極噴頭出口端噴出。
[0022]如圖2所示，發(fā)生器驅(qū)動部分驅(qū)動電機(jī)(10)、傳動桿(11 )、驅(qū)動齒輪(12)、中間級齒輪(13)和陽極噴頭(14)組成。驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動經(jīng)驅(qū)動軸到達(dá)驅(qū)動齒輪，驅(qū)動齒輪通過齒輪嚙合經(jīng)中間齒輪將驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞到陽極噴頭(2)。
[0023]從等離子噴嘴出口噴出的傾斜等離子體射流(18)結(jié)合噴嘴的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動并在外部輔助機(jī)構(gòu)對等離子發(fā)生器的推動作用下，最終形成螺紋掃描線軌跡。這種旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器對彎管內(nèi)表面處理可靠，操作方便，控制簡單，其陽極噴頭可以在靜止?fàn)顟B(tài)下工作，實(shí)現(xiàn)一般等離子發(fā)生器的功能。
[0024]最后需要說明，以上實(shí)施案例僅用于說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者是等同替換，而不脫離本實(shí)用新型的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器，該發(fā)生器包括陽極、陰極和槍體三大部分，其特征在于:所述陽極由陽極殼體(I)和陽極噴頭(2)組成，陽極殼體(I)固聯(lián)在槍體上，陽極噴頭(2 )和陽極殼體(I)之間為可旋轉(zhuǎn)連接，密封采用旋轉(zhuǎn)密封方式；陽極噴頭(2 )上加工有輔助進(jìn)氣通道(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器，其特征在于:所述陽極噴頭(2)外端面加工有齒輪齒廓，陽極噴頭(2)的傳動為多級齒輪傳動，中間級齒輪固連在陽極殼體(I)上,驅(qū)動電機(jī)(10)固連在槍體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器，其特征在于:所述的陽極噴頭出口端的等離子體射流孔道軸線與陰極軸線有夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)陽極式等離子發(fā)生器，其特征在于:所述陽極噴頭的等離子孔道連接處表面鑲嵌有耐高溫的鎢或鎢合金。
【文檔編號】H05H1/34GK204244557SQ201420638650
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】余德平, 苗建國, 曹修全, 姚進(jìn), 肖蒙, 向勇, 劉金光, 岳景輝 申請人:四川大學(xué)