[发明专利]一种非热电弧等离子体发生器

说明书

本发明公开了一种非热电弧等离子体发生器，包括电弧发生器和驱动装置；电弧发生器包括旋转接电部、地电极组件、若干个高压电极组件和喷嘴；旋转接电部包括上固定部和下旋转部，地电极组件包括同轴设置并形成容纳高压电极组件容腔的地电极内罩和地电极外罩，喷嘴固定在地电极外罩底端，地电极外罩与上固定部固定安装，地电极内罩与下旋转部活动安装，驱动装置驱动下旋转部旋转并带动高压电极组件在容腔内旋转，电弧由喷嘴喷出形成环形的等离子体；本发明的非热电弧等离子体发生器，解决现有技术难以产生放电面积大、均匀性好、温度低的电弧等离子体的问题。

技术领域

本发明属于等离子体发生技术领域，更具体的说涉及一种非热电弧等离子体发生器。

背景技术

电弧等离子体的气体温度一般介于热等离子体和冷等离子体之间，因此具有二者的优点，因其具有合适的温度和电子密度，已经应用在材料表面处理、天然气重整、二氧化碳裂解等领域。但是要产生大面积、均匀并且气体温度较低的电弧等离子体较为困难，因为电弧等离子体具有热至收缩效应，简单的加大功率并不能得到与功率一样得到成比例的增加，并且加大功率还会造成等离子体气体温度的上升，在处理许多材料时，高温容易使得材料收到损伤。

为了解决大面积电弧等离子体的问题，目前的解决方案主要有两种，第一种解决方案是利用外加磁场的方式来解决，在同轴结构的非热电弧等离子体发生器中，在圆柱体的地电极外侧添加永磁体或者通电线圈，使得电弧等离子体在磁场的作用下产生旋转，进而使得等离子体周围的冷气流得到了有效地加热；第二种方法是增加电极的数量，例如文献“Study of 6electrodes gliding arc discharge configuration”中采用六个刀片电极，每对刀片电极由一个电源来供电，以此来扩大电弧等离子体的体积。但是这两种方法在实际的应用中都存在一定的问题，第一种方法中，电弧等离子体的体积虽然有所扩大，但是大部分等离子体仍然位于电极之间，无法形成长射流，因而在处理材料时不方便。第二种方法，由于使用的是刀状电极，电极烧蚀较为严重，整个等离子体发生器的寿命较短。此外，这两种方法并未解决如何降低等离子体温度的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非热电弧等离子体发生器，解决现有技术难以产生放电面积大、均匀性好、温度低的电弧等离子体的问题。

本发明技术方案一种非热电弧等离子体发生器，包括电弧发生器和驱动装置；所述电弧发生器包括旋转接电部、地电极组件、若干个高压电极组件和喷嘴；所述旋转接电部包括上固定部和下旋转部，所述地电极组件包括同轴设置并形成容纳高压电极组件容腔的地电极内罩和地电极外罩，所述喷嘴固定在所述地电极外罩底端，所述地电极外罩与所述上固定部固定安装，所述地电极内罩与所述下旋转部活动安装，所述驱动装置驱动所述下旋转部旋转并带动高压电极组件在所述容腔内旋转，电弧由所述喷嘴喷出形成环形的等离子体形成。

优选地，所述地电极内罩包括与所述下旋转部活动连接的第一定径圆管和依次连接在所述第一定径圆管底端的第一扩径圆管与第二扩径圆管，所述第一定径圆管与所述下旋转部同轴设置并通过轴承连接在所述下旋转部的底面上，所述第二扩径圆管与所述喷嘴内壁相对设置。

优选地，所述地电极外罩包括与所述上固定部固定的第二定径圆管和依次连接在所述第二定径圆管底端的第三扩径圆管与第三定径圆管，所述第二定径圆管套设固定在所述上固定部外壁上，所述喷嘴连接在所述第三定径圆管底端。

优选地，所述喷嘴包括与地电极外罩底端连接的第一缩径圆管和连接在所述第一缩径圆管底端的第二缩径圆管；所述第二缩径圆管底端与所述地电极内罩底端齐平，且所述第二缩径圆管与地电极内罩的第二扩径圆管之间形成环状的缩径圆锥管，所述缩径圆锥管的圆锥度为β，所述β取0.05～0.5，高压电极插入所述缩径圆锥管内；

所述高压电极插入所述缩径圆锥管内深度为d1，d1的大小取0～10mm；所述高压电极底端距离喷嘴底端的距离为d2，d2的大小取20～50mm。