[发明专利]一种大功率烧损式等离子枪及其辅助设备

说明书

技术领域

本发明属于等离子枪技术领域，具体涉及一种大功率烧损式等离子枪及其辅助设备。

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10 K的低温到核聚变等离子体的10亿K超高温并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。

现有的等离子枪都是水冷结构，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，减小运行成本且能持续运行的大功率等离子枪。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种大功率烧损式等离子枪及其辅助设备，能够产生大功率等离子体对炉体内部进行加热；运行过程中几乎没有热量损失，全部电能几乎都作用于对炉体内部加热，电能利用率高。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种大功率烧损式等离子枪及其辅助设备，包括：等离子枪和辅助设备，其中，

所述等离子枪包括：阴极棒、阳极棒、绝缘体和陶瓷套，所述绝缘体与所述陶瓷管连接并形成中间层，所述中间层的内部滑动设置有所述阴极棒，所述中间层的外部滑动设置有所述阳极棒；

所述辅助设备分别与所述阴极棒、阳极棒、绝缘体连接，用于控制所述等离子枪移动以及更换烧损部件。

进一步的，还包括：进气接头，所述阴极棒为中空结构，所述中空结构形成介质通路，所述进气接头与所述阴极棒连接并与所述介质通路连通。

进一步的，所述辅助设备包括：底座和机械臂，所述机械臂设置于所述底座上；

所述机械臂包括：一号机械臂、二号机械臂、三号机械臂和四号机械臂，工作时，所述一号机械臂夹持所述阳极棒，所述二号机械臂夹持所述绝缘体，所述三号机械臂夹持所述阴极棒，所述四号机械臂用于辅助跟换烧损部件。

进一步的，所述一号机械臂带正电，所述二号机械臂不带电，所述三号机械臂带负电。

进一步的，还包括：上位机，所述上位机与所述机械臂连接，用于控制机械臂工作以及监测电压。

进一步的，所述绝缘体的一部分位于所述阳极棒内部，另一部分位于所述阳极棒外部。

进一步的，所述阳极棒与所述阴极棒的使用寿命相同。

进一步的，所述阴极棒的两端设置有快接接头，用于两个阴极棒间快速对接。

进一步的，所述阳极棒的两端设置有快接接头，用于两个所述阳极棒间快速对接。

一种大功率烧损式等离子枪及其辅助设备的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）通过四条机械臂配合，将阳极棒插入炉体之中，将绝缘套跟陶瓷套插入阳极棒之中，将阴极棒插入绝缘套之中，将进气接头接在阴极棒上端；通过四条机械臂的配合，将阴极棒、绝缘套跟阳极棒固定，使等离子产生区域顺利产生高温等离子体；

2）启动等离子电源，令阴阳极之间产生高温等离子体；

3）上位机中的程序自动监测等离子电压变化，在程序中设定等离子电压的波动区域，阴阳极烧损一定长度后会影响等离子电压，电压超出波动区域时，采用机械手对阴极棒/阳极棒的位置进行调整，补充烧损的部位，令电压恢复至正常区域内，使等离子枪维持正常稳定的燃烧，当阴阳极烧损严重，其长度不足以支持等离子体稳定燃烧时，通过四条机械臂的配合，在阴极棒/阳极棒的上端对接另一根阴极棒/阳极棒，使等离子枪继续燃烧。

本发明的有益效果在于：本发明能够产生大功率等离子体对炉体内部进行加热；运行过程中几乎没有热量损失，全部电能几乎都作用于对炉体内部加热，电能利用率高；电极寿命较长，且更换方便迅速，可以做到持续工作；结构简单，易于加工，成本较低，效率较高，适用于大型工业化加热。

附图说明

图1为本发明大功率烧损式等离子枪及其辅助设备整体结构图。

图2为本发明大功率烧损式等离子枪及其辅助设备俯视图。