[实用新型]一种功率可调节的等离子体发生器

说明书

本实用新型公开了一种功率可调节的等离子体发生器，包括阴极、阳极、阴阳极侧旋气罩、设置在阴、阳极之间的隔离绝缘罩和外壳，阴极的一端设置有与电弧通道相通的阴极进气孔，阴极和阳极分别对应设置阴、阳极位移执行机构，用以调节阴阳极之间的电弧通道尺寸；阴阳极侧旋气罩上设置有与电弧通道相通的旋流进气孔，阴、阳极侧旋气罩对应套装在阴、阳极外，且与阴阳极保持相对滑动，实现在阴阳极之间的间距改变调节电弧通道，同时可调节通过侧旋气罩进入电弧通道的气量，以实现装置的功率的改变。

技术领域

本实用新型涉及等离子体发生器领域，特别是涉及功率可调节的等离子体发生器。

背景技术

热等离子体具有高温、高焓、高能量密度以及气氛可控等特点，已经广泛应用于切割、焊接、喷涂、材料制备、废物处理等领域。热等离子体发生器是指能够稳定地维持放电、产生出温度3×10³K～3×10⁴K的等离子体的装置，按照产生方式，可分为电弧等离子体发生器、高频感应等离子体发生器和燃烧等离子体发生器三类。其中最常用到的是非转移式直流电弧等离子体发生器。

等离子体发生器作为热等离子体的产生装置，在工业应用中要求等离子体发生器具有高稳定性、高效率和长寿命等特性。不同的应用领域对等离子体射流的要求不同。如等离子体切割要求射流速度快，强度高；等离子体废物处理要求射流截面积大，活性强。射流的不同需求就对等离子体发生器的结构设计提出了不同的要求。

通常情况下，电弧等离子体发生器包括阴极和至少一个阳极，电弧在阴极和阳极之间产生，并由工作气体将电弧热能带出，形成等离子体射流。

为获得高的弧电压，提高发生器功率、电弧稳定性及发生器寿命，通常在发生器阴阳极间添加若干处于悬浮电位彼此绝缘的中间插入段，以形成稳定在发生器轴线上的长弧。这种发生器也被称作分段式或叠片式等离子体发生器。

由于阴阳极间中间插入段的加入，使得电弧弧柱长度加长，进而工作弧电压升高，发生器功率增加。同时由于电弧着弧点在阳极处可移动范围很小，相对无中间插入段结构的发生器，在一定程度上也减少了电弧分流过程，提高了电弧稳定性及发生器寿命。应用于工业领域，添加中间插入段的等离子体发生器在一定程度上可提高工艺质量及稳定性。

然而，由于中间插入段也都由导电良好的金属材料(例如：紫铜)制成，虽然中间插入段与发生器阴阳极间绝缘、中间插入段彼此间也由绝缘材料绝缘，但仍然难以避免电弧弧柱与中间插入段间不同程度的击穿，即发生“串弧”现象，烧坏发生器电极，降低等离子体发生器的工作稳定性和安全性。

另外，由于中间插入段的分布位置及尺寸一旦确定后，在等离子体发生器中的安装位置是固定且不可调节的，因此，合适的插入段分布位置及尺寸成为了设计的关键且难度较大，无法通过简单的理论计算及仿真确定，还需要结合反复的实际测试才能精确定量。同时，也造成等离子体发生器的工程结构复杂，尤其是冷却介质的密封结构设计要综合考虑多项因素才能满足可靠性。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种功率可调节的等离子体发生器，能够调节阴-阳极间放电的电弧通道的长度，还可通过调节工作气体的流量和分布比例使阴、阳极着弧点均在不同位置移动，大幅延长运行时间。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：

提供一种功率可调节的等离子体发生器，包括阴极、阳极、阴阳极侧旋气罩、设置在阴、阳极之间的隔离绝缘罩和外壳；所述阴极和阳极分别对应设置阴、阳极位移执行机构，用以调节阴阳极之间的电弧通道尺寸；所述阴、阳极侧旋气罩对应套装在阴、阳极外，且与阴阳极保持相对滑动，实现在阴阳极之间的间距改变的同时调节通过侧旋气罩进入电弧通道的气量。

进一步地，所述位移执行机构由步进电机或伺服电机带动连杆控制和调节阴极、阳极的位置。