电弧等离子体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机电设备，特别是涉及到一种等离子体设备。
【背景技术】
[0002]当前，等离子技术已得到广泛的应用，工业上应用于等离子点火、等离子喷涂、金属冶炼、等离子加热制造纳米材料、切割、垃圾焚烧废物处理等。等离子体的处理方式和一般的方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，伴随着放电现象将会生成了激发原子、激发分子、离解原子、游离原子团、原子或分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使得工作气分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，温度可达几万度以上，被处理的化工有害气体受到高温高压的等离子体冲击时，其分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质。
[0003]在固体废物处置领域，把水蒸汽通过等离子体装置分解为氢、氧活性化学物后再作为气化剂送入气化炉，与生活垃圾或医疗垃圾或工业有机废物或农林废弃物进行气化反应，所进行的反应是放热反应，不需输入氧气或空气助燃，因此可以把生活垃圾或医疗垃圾或工业有机废物或农林废弃物转化为符合化工原料应用要求的富氢合成气。
[0004]研发一种结构合理、适合其目标产物应用的等离子体装置是本领域研发人员的任务，提高等离子体装置的效率、减少电能消耗是本领域研发人员所追求的目标。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种适合处理化工有害气体或热解用途的等离子体装置，并使装置结构简单合理和效率高，以减少电能消耗。
[0006]本发明的一种电弧等离子体装置，包括前端头1、第一电极2、第二电极6、第三电极
7、支持件8和电磁驱动组件，其特征是前端头1、第一电极2和第二电极6各为环形体结构，第三电极7为圆盘体结构，第三电极7的圆盘体中心有过孔，第三电极7的过孔前端有凹槽7-1;第一电极2以嵌入方式安装在前端头I之内，第一电极2的环内空间构成产物出口XI;第二电极6和第三电极7安装在支持件8的前端，第三电极7置于第二电极6的环形体之内，第二电极6的内壁与第三电极7的外壁之间空间构成电离气槽Π ；前端头I通过围护体5连接到第二电极6的前端，围护体5的内空间构成等离子体发生室VI;电磁驱动组件安装在支持件8的后端，电磁驱动组件中有驱动杆11，驱动杆11的前部杆体中有引弧电极4，当需引发等离子体电弧时，引弧电极4的头端在第一电极2与第三电极7之间进行伸缩方式的引弧。
[0007]本发明中，第一电极2外壁与前端头I内壁之间的空间构成冷却水套X，冷却水套X有冷却剂进口K接入和冷却剂出口 I接出；在第二电极6的环形体中有环形气室W，环形气室W有介质输入接口 m接入，环形气室W连通到电离气槽Π ;支持件8为前端开口的槽体结构，支持件8的槽体结构的后端壁体中有通孔，支持件8的槽体内空间构成环形冷却腔V，在第三电极7的内侧有冷却环槽7-2，冷却环槽7-2与环形冷却腔V相通，环形冷却腔V有冷却液进口 VI接入和冷却液出口 IV接出；驱动杆11为空心结构，在驱动杆11中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠14和隔尚珠16。具体实施时，有穿心牵紧杆9贯穿在第三电极7与支持件8的中心，穿心牵紧杆9为轴向贯通的空心结构，穿心牵紧杆9的内空间构成引弧电极4的伸缩滑道，在穿心牵紧杆9的前端有内六角大头9-1，内六角大头9-1深入到第三电极7的凹槽7-1中，在穿心牵紧杆9的后部有牵紧螺头9-2，穿心牵紧杆9后部的牵紧螺头9-2从支持件8的后端壁体中的通孔中伸出；在支持件8与电磁驱动组件之间有中继接头10，在中继接头10的体中有电刷17，中继接头10的中心有轴向贯通的孔道，中继接头10的前部为内螺纹结构，中继接头10如部的内螺纹旋合在穿;L.、牵紧杆9后部的牵紧螺头9-2上，中继接头1的后部为连接螺头10-1，电磁驱动组件安装在中继接头10后部的连接螺头10-1上；穿心牵紧杆9的内空间与中继接头10中心的孔道进行相贯连通;在中继接头10与穿心牵紧杆9的牵紧螺头9-2连接口上有第一电气接口 18接入，在第二电极6的壁体上有第二电气接口 20接入，在前端头I的壁体上有第三电气接口 23接入。
[0008]在等离子体装置中，等离子体电弧在二个主电极之间产生，在二个主电极之间能维持等离子体电弧稳定运行的条件下，二个主电极之间的空间距离越大，等离子体电弧的行程越长，其电子相互碰撞的机会和次数就会更多，其能量就会越大，当用于处理工业有害气体时，有害气体受到高温高压等离子体冲击的强度会更大，其重新组合变为无害物质的效率会更高。本发明利用引弧电极进行引弧，先伸出引弧电极使二个主电极之间的引弧距离缩短，以降低引弧电压，然后缩回引弧电极，使二个主电极之间产生高温等离子体电弧。所述的二个主电极为引弧电极之外的电极。本发明采取伸缩式引弧的措施来使等离子体装置的二个主电极之间的空间距离得到延长，加大高温等离子体电弧的能量，提高了效率和节省电能。
[0009]本发明在处理工业有害气体领域中应用或在固体废物处置领域中应用，为了进一步提高等离子体装置的效率，本发明在结构中设置第二电极6和第三电极7，把第二电极6和第三电极7进行嵌套设置，第三电极7置于第二电极6的环形体之内，使第二电极6的内壁与第三电极7的外壁之间的空间构成电离气槽Π。应用时，等离子体工作电源连接到第一电气接口 18，然后通过穿心牵紧杆9连接到第三电极7以及通过中继接头10中的电刷17连接到引弧电极4;把高压电源连接到第二电气接口 20;第三电气接口 23为等离子体工作电源和高压电源的公共回路接口；所述的等离子体工作电源为180-600V电压的电源，其特点是低电压大电流，所述的高压电源为10000V以上的电源，其特点是高电压小电流。然后把工业有害气体或水蒸汽或其他气源的工作气接入介质输入接口 m，通过第二电极6壁体中的环形气室W进入第二电极6与第三电极7之间的电离气槽Π中，便在电离气槽Π内形成气流隔离放电方式的电场，使工业有害气体或水蒸汽或其他气源的工作气被电离而增加活性，被电离活化的工业有害气体再在高温等离子体电弧的作用下，更容易及更彻底被处理成中性的无害物质，或被电离活化的水蒸汽更容易被分解而作为固体有机废物的气化剂应用。在具体工作时，引弧电极4的头端伸入到第一电极2的环内空间中，10000V以上的高压电源使第二电极6与第三电极7之间的电离气槽Π进行气流隔离方式的放电，同时使引弧电极4的头端与第一电极2之间进行放电，在引弧电极4的头端与第一电极2上形成初始电弧，然后对电磁线圈13进行反向通电，使驱动杆11向后移动，带动引弧电极4后移，使引弧电极4的头端缩退到第三电极7的凹槽7-1中，从而把电弧引到第三电极7上，使第一电极2与第三电极7之间形成高温等离子体电弧。
[0010]本发明先使高压电源作用在第二电极6与第三电极7之间的电离气槽Π中，对工业有害气体或水蒸汽或其他气源的工作气进行电离和活化，然后使高压电源作用在第一电极2与第三电极7之间，通过引弧电极进行第一电极2与第三电极7之间的引弧，使之产生高温等离子体电弧，把工业有害气体或水蒸汽或其他气源的工作气进行目标处理，更容易得到目标产物。采取伸缩式引弧的措施来使等离子体装置的二个主电极之间的空间距离得到延长，加大高温等离子体电弧的能量，提高了效率和节省电能。其中，产生高温等离子体电弧的电能由等离子体工作电源提供。
[0011]等离子体装置运行时，产生高温等离子体电弧的弧根在第三电极7的外端面上，为了避免引弧电极被烧结在第三电极7上而使引弧电极失去伸缩功能，本发明在第三电极7的体中设置凹槽7-1，使引弧作用完成后的引弧电极头部与第三电极7壁体之前具有一定的空间距离。
[0012]上述的发明中，在驱动杆11中部和后部的空心杆体中有间隔设置的磁珠14和隔尚珠16，具体实施时，磁珠14选用永磁体材料，隔离珠16选用非磁性材料，各磁珠的极性进行同向串联设置，当需伸出引弧电极时，对电磁线圈进行正向通电，使电磁线圈中心产生的电磁力与驱动杆11内磁珠的磁力线进行正方向配合，把驱动杆11向前推移；当需缩回引弧电极时，对电磁线圈进行反向通电，使电磁线圈中心产生的电磁力与驱动杆11内磁珠的磁力线进行反方向配合，把驱动杆11向后移动。本发明利用电磁线圈和驱动杆11来驱动引弧电极，没有机械动作机构，使得结构简单，并且工作可靠。
[0013]本发明的有益效果是:适合在处理工业有害气体领域中应用或在固体废物处置领域中应用，先使处理介质进行电离活化，再把处理介质在高温等离子体电弧的作用下进行处理，更容易得到目标产物。采取伸缩式引弧的措施来使等离子体装置的二个主电极之间的空间距离得到延长，加大高温等离子体电弧的能量，提高了效率和节省电能。本发明利用电磁线圈及在驱动杆11中间隔设置磁珠措施来驱动引弧电极进行伸出或缩回，其结构简单合理、工作可靠。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的电弧等离子体装置的结构图。
[0015]图2是图1的A-A剖面图。
[0016]图中:1.前端头，1-1.卡口，1-2.连接螺口，2.第一电极，2-1.定位凸头，2-2.突环，
3.垫圈，4.引弧电极，5.围护体，6.第二电极，7.第三电极，7-1.凹槽，7-2.冷却环槽，8.支持件，8-1.安装螺头，8-2.切向气槽，9.穿心牵紧杆，9-1.内六角大头，9-2.牵紧螺头，10.中继接头，10-1.连接螺头，11.驱动杆，11-1.限位端头，12.线圈骨架，12-1.限位阶，13.电磁线圈，14.磁珠，15.定位铁环，16.隔离珠，17.电刷，18.