[发明专利]长寿命内空式阴极双压缩等离子体发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体应用领域，尤其涉及一种长寿命内空式阴极双压缩等离子体发生装置。

背景技术

等离子体发生器主要用来产生大功率的高温等离子体，这种具有极高能量密度的高温等离子体，其核心温度可在4000K以上，可以广泛应用于火力电站煤粉点火和稳燃、建材水泥窑炉煤粉燃烧、医用垃圾焚烧、高温冶炼和金属防腐喷涂等行业。

现有等离子体发生器，包括阴极和阳极，阴极和阳极前后分布在同一个中心线上，并分别与直流电源的正负极相和高压脉冲激发器相连接，阴极的后端设有载体风通过的第一路气体的通道，阳极和阴极之间保持一定的间隙，该间隙为第二路载体风通过的通道。

现有的等离子体发生器在起弧后，弧根会集中在阴极内部的局部区域，对该局部区域进行烧蚀，由于阴极的厚度是一定的，阴极的寿命与弧根对阴极的烧蚀速率密切相关，对于阴极的局部烧蚀，会导致整个阴极的寿命缩短。虽然现有的等离子体发生器中可以通过第一路风和第二路风之间配合来调节阴极的烧蚀范围，但由于两路风的精确调节比较复杂和困难，难以做到精确控制，过高或过低的气体压力都会影响到阴极弧根的烧蚀位置，因此这种方法不能很好提升阴极的使用寿命。

另外，对于阳极来说，起弧后，电弧中大量电子运动阳极附近时，集中在阳极靠近喷嘴部分形成烧蚀斑点，为了提高阳极的使用寿命，现有技术通常也是通过调整第一路风和第二路风的压力来改变从阳极喷嘴喷出的气流的速度和流量来压缩电弧，最终达到改变阳极斑点的分布来延长阳极的寿命的目的，但同样由于第一路风和第二路风难以精确控制，因此，这种方法依然无法很好提高地阳极的使用寿命。

发明内容

本发明实施例提供了一种长寿命内空式阴极双压缩等离子体发生装置，有效地解决了现有技术中等离子体发生器的使用寿命较低的问题。

本发明实施例提供的一种长寿命内空式阴极双压缩等离子体发生装置，包括：阴极(101)和阳极(102)，阴极(101)和阳极(102)前后分布在同一个中心线上，且分别与直流电源的正负极相和高压脉冲激发器相连接，还包括：第一电磁线圈(103)，所述第一电磁线圈(103)围绕在所述阴极(101)的外部，所述长寿命内空式阴极双压缩等离子体发生装置工作时，所述第一电磁线圈(103)保持为通电状态。

进一步地，本发明实施例提供的长寿命内空式阴极双压缩等离子体发生装置，还包括：第二电磁线圈(104)，所述第二电磁线圈(104)围绕在所述阳极(102)的外部，所述长寿命内空式阴极双压缩等离子体发生装置工作时，所述第二电磁线圈(104)保持为通电状态。

进一步地，所述阴极(101)为空心管状直筒形结构，其内孔形成第一路载体风通过的通道；所述阴极(101)的后端靠近阳极(102)，并与阳极(102)之间保持一定间隙，该间隙形成第二路载体风通过的通道；当通入第一路载体风时，阴极(101)前端为开口状态，当不通入第一路载体风时，阴极(101)前端为封闭状态。

进一步地，所述阴极(101)的长度范围为300-1000mm，内孔直径范围为30-200mm，壁厚范围为10-50mm。

进一步地，所述阴极(101)的后端和所述阳极(102)之间的间隙的范围为1-10mm。

进一步地，所述阳极(102)为两端开口的短管状腔体，其内腔具有拉法尔喉管结构，喉管直径范围为30-200mm，喉管后端喇叭口角度的范围为10-80度；所述阳极(102)长度的范围为200-1000mm。

本发明实施例提供的长寿命内空式阴极双压缩等离子体发生装置中所述第一电磁线圈(103)和第二电磁线圈(104)的中心线，与所述阴极(101)和阳极(102)的中心线重合。

进一步地，本发明实施例提供的长寿命内空式阴极双压缩等离子体发生装置，还包括：阴极水冷却系统和阳极水冷却系统；所述阴极水冷却系统设置在阴极(101)的外壁与所述第一电磁线圈(103)之间；所述阳极水冷却系统设置在阳极(102)的外壁与所述第二线圈(104)之间，并延伸至所述阴极水冷却系统的外部。

进一步地，所述阴极水冷却系统，具体包括：所述阴极水冷却系统，具体包括：阴极进水管路(105)、阴极冷却腔(106)、阴极排水腔(107)和阴极排水管路(108)；

所述阴极冷却腔(106)设置在阴极(101)的外壁的外围，所述阴极排水腔(107)设置在所述阴极冷却腔(106)的外围，所述阴极冷却腔(106)与所述阴极排水腔(107)之间在阴极(101)的前端相连通；