[发明专利]风冷式非转移弧等离子枪

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体技术领域，尤其涉及一种风冷式非转移弧等离子枪。

背景技术

等离子态是物质的第四态，宇宙中几乎99﹪的物质(不包括尚未确认的暗物质)都处于等离子态。等离子体其温度分布范围则从10K的低温到核聚变等离子体的10亿K超高温，且等离子体拥有一系列独特性质，使等离子体在纳米材料生产、新材料合成、热加工制造、冶炼、钻探、煤化工、垃圾废物处理、材料表面处理、电子、新能源、军事、航空航天等领域获得广泛应用。近几十年来，等离子体发生器的研制及等离子诊断技术的开发均取得了巨大的进展，并且等离子体研制与开发的重点已不再局限与航天航空方面的应用，而是更多地转向机械、化工、冶金、环保等工业部门的应用，特别是在材料加工与新材料研制方面的应用。等离子系统有转移弧与非转移弧两种，非转移弧等离子体的正负极均在一个等离子枪内部，与转移弧等离子相比，非转移弧等离子设备结构更为复杂，价格更为昂贵，在一定程度上影响是非转移弧等离子技术的发展，目前亟需一种价格便宜、结构简单的非转移弧等离子系统以促进等离子技术的广泛应用。

现有非转移弧等离子枪都是水冷结构，水冷结构针对一些短期运行的加热系统效果较好，但对一些长期运行的加热系统如垃圾处理、飞灰处理等效果较差，其原因是冷却水带走了一半的热量，使得电能的利用率仅有50％左右，增大了电能消耗及成本，目前急需一种能够提高电能利用率，减小运行成本的非转移弧等离子枪。

现有技术公开了一种“手持式气冷等离子炬”，该技术的方案是导电管前端有导电盘，导电盘前端有石墨电极座，石墨电机座前端有空心石墨电极，导电管的前端与直流电源的一极相连，金属件与直流电源另一端相连。该技术为转移弧等离子枪，枪体只为阴极，必须得有一个外阳极，无法形成非转移弧，只能进行熔覆或切割等类似焊接的工况，无法对其他工况进行加热。

现有技术公开了一种“小型非冷却等离子体射流点火器”，该装置主要由阳极、阴极、气旋器、陶瓷、壳体、弹簧、供气管路(阴极接线管)组成。该发明只适用于小型工况，枪体内部烧损较为厉害，不适用于长期工作；而且该装置结构较为复杂，不利于损耗件更换，也难以用于大型加热设备。

现有技术公开了一种“大功率空冷等离子发生器”，该装置主要由阴极体、阳极体、磁线圈组成，阴极体形状为陀螺状，阳极体的结构采用拉瓦尔喷管结构，阴极体和阳极体呈同轴式布置，磁线圈布置在阴极体后部并串接在阴极体电路回路中，阴极体与阳极体之间形成电弧，电弧在磁线圈产生洛伦兹力的作用下高速旋转并被旋转气流沿阳极体通道吹出形成等离子流，阴极体及阳极体的冷却均采用空冷方式，将大功率等离子发生器阴极体和阳极体冷却方式由水冷改为空气冷却，克服了现有水冷电极等离子的结构复杂、可靠性差的问题。该装置采用磁线圈对等离子弧进行冷却，在一定程度上提高了设备的成本，而且磁压缩也是耗能的，虽然减少了冷却水对能量的损耗，但其磁线圈耗能也在一定程度上降低了电能的有效利用率，此外该装置损耗件结构复杂，不易更换，在一定程度上提高了设备运行的成本，不适合长时间运行。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种风冷式非转移弧等离子枪，所述风冷式非转移弧等离子枪结构简单，电能的有效利用率较高。

根据本发明实施例的风冷式非转移弧等离子枪，包括：壳管，所述壳管具有第一端和第二端；进气管，所述进气管从所述壳管的第二端插入；绝缘体，所述绝缘体的至少一部分设在所述壳管的第二端和所述进气管之间；阳极体，所述阳极体封堵在所述壳管的第一端，所述阳极体上设有喷口，所述喷口与所述进气管连通；阴极体，所述阴极体设在所述壳管内，所述阴极体的一端与所述进气管伸入至所述壳管的一端相连，所述阴极体的另一端朝向所述喷口设置，所述阴极体内设有连通所述进气管的气道；其中，所述进气管、所述阴极体均与所述壳管的内壁间隔开，所述进气管、所述阴极体与所述壳管的内壁之间限定出相连通的风冷通道；所述阴极体与所述阳极体间隔开以限定出与所述风冷通道相通的保护通道；所述进气管的管壁上设有连通所述风冷通道的冷却孔；另外，所述壳管、所述进气管、所述阳极体和所述阴极体均为导体，所述壳管适于连接正极电，所述进气管适于连接负极电。

根据本发明实施例的风冷式非转移弧等离子枪，采用风冷方式对枪体内部零件进行冷却，简化了离子枪结构，提高了电能的有效利用率，提高了工作效率，延长了电极体的使用寿命。

在一些实施例中，所述风冷式非转移弧等离子枪，还包括：隔热套，所述隔热套套设在所述进气管和所述绝缘体之间，所述隔热套的一部分从所述绝缘体内伸出。