专利名称：万度超高温点源发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医疗行业，高温处理，高温加工，切焊工业领域，特别涉及等离子 切焊设备技术领域，具体是指一种万度超高温点源发生装置。
背景技术：
现代工业领域中，越来越多的使用到了各种金属和非金属材料的切焊设备，现在 国内大多采用的切焊设备中，其原理大多采用把水先电解，分离成氢和氧储存在两个罐中， 再用氧乙炔的方法进行火焰切焊的方法。这种压缩空气储存方式不仅危险，而且运输不方 便，同时由于氧乙炔的切焊火焰为3000°C左右，局限性于碳钢类材料，而对于熔点较低的金 属，比如不锈钢、铝、铜，则不能切割，同时对于非金属材料也不能进行切割。另外，现有技术中还有一种空气等离子切割机，其工作过程中需要压缩空气机，切 割时粉尘较大，环境污染大。同时，现在的水蒸气一般采用220V单相电和单水箱，其特点是 功率小和工作时间短，切焊材料薄、切口差。这样就给人们的工作和生产带来了很大的不 便。日常中我们要对很多特殊材料进行加工，比如玻璃，陶瓷，玉石，我们用传统工具根本无 法实现。传统的热加工和热处理工具的点源达不到万度高温，满足不了特殊行业的需求。
实用新型内容本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种万度超高温点源发 生器，体积小，重量轻、携带方便，功率大，安全环保节能，可用于高温加热，高温表面处理， 高温玻璃封口，医用高温杀菌及杀死病变细胞，石材陶瓷雕刻，玻璃切割，修复陶瓷裂缝，金 属材料切割和焊接。为了实现上述的目的，本实用新型的万度超高温点源发生器包括主机电路控制 装置和与其相连接的超高温点源载具装置，所述的超高温点源载具装置包括壳体和内部 功能部件，所述的超高温点源载具装置的内部功能部件包括主水箱，主水箱的前端口连接 有阳极部件，且该主水箱的前端口处设置有离子发生器，该主水箱的后端口设置有密封盖， 密封盖上装配有启动杆，启动杆的前端同轴贯穿一绝缘陶瓷管，启动杆的前端头部对应位 置设置有一阴极部件，启动杆后端设置有启动开关，所述的主机电路控制装置的正极输出 端与阳极部件相连接，主机电路控制装置的负极输出端通过启动杆与阴极部件相连接。所述的阳极部件为阳极帽。所述的阳极帽为切割阳极帽或者焊接阳极帽。所述的主水箱的前端口通过阳极套筒与所述的阳极帽相连接，离子发生器设置于 阳极套筒内。所述的阴极部件与阳极部件间为陶瓷管绝缘相隔。所述的主机电路控制装置的负极输出端贯穿于主水箱，并通过阴极线于所述的启 动杆相连接。所述的超高温点源载具装置的内部功能部件还包括自动补水箱，自动补水箱内部与主水箱内部相连通，自动补水箱上还设置有注水密封帽。所述的主机电路控制装置包括串接的整流电路单元21，整流电路单元分别连接 第一电子开关单元22、低压供电电路单元31以及控制电路单元29，第一电子开关单元和低 压供电电路单元共同连接逆变电路单元23，逆变电路单元连接第一二次整流电路单元24， 第一二次整流电路单元24分别连接第二二次整流电路单元32和非转移弧电路单元25，非 转移弧电路单元分别连接第二电子开关电路27和负极输出端26，低压供电电路单元连接 控制电路单元，控制电路单元分别连接第一保护电路单元30和第二保护电路单元36，第二 保护电路单元连接第二电子开关单元27，第二二次整流电路单元连接转移弧电路单元33， 转移弧电路单元分别连接第三电子开关电路34和转移弧母材35，第二电子开关电路连接 正极输出端28。所述的整流电路单元为二 /三相全桥整流电路单元。本实用新型的万度超高温点源发生器，由于其可把普通的自来水在载具内加热成 水蒸气，以水蒸气作为等离子电弧的离子气源，其产生的等离子束温度可达15000°C以上， 热量及能量密度大，热区高度集中，穿透能力强，电弧挺度高，切缝较细，弧的扩散角度仅为 3度左右，切焊火焰集中，从而能够实现切焊一体，而且工作时不需要气瓶、压缩机等附加设 备，切焊时不会产生烟尘，不仅体积小，重量轻、携带方便，而且功率大，安全环保节能，以自 来水为介质，使用成本低；无环境污染，同时具有多重保护电路，安全可靠、操作方便，其所 具备的双回路设计，使其能够加工金属和非金属材料，可代替传统大部分使用氧乙炔的工 作事项，可切可焊，可作为切割机或电焊机使用；同时也可用于高温加热，高温表面处理，高 温玻璃封口，医用高温杀菌及杀死病变细胞，石材陶瓷雕刻，玻璃切割，修复陶瓷裂缝，适用 范围较为广泛。
图1为本实用新型的万度超高温点源发生器中的切焊具的内部结构剖视图。图2为本实用新型的万度超高温点源发生器中的主机电路控制装置的功能模块 示意图。图3为本实用新型的万度超高温点源发生器中的主机电路控制装置的电路原理 图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。请参阅图1所示，该万度超高温点源发生器包括主机电路控制装置和与其相连 接的超高温点栽具装置。所述的超高温点栽具装置包括壳体5和内部功能部件，外壳采用 耐高温PC制成。其中的超高温点栽具装置的内部功能部件包括主水箱10，主水箱的前端 口连接有阳极部件，主水箱10的前端口处设置有离子发生器6，主水箱10的后端口设置有 密封盖4，密封盖4上装配有启动杆12，启动杆12的前端同轴贯穿一绝缘陶瓷管11，启动 杆12的前端头部对应位置设置有一阴极部件，绝缘陶瓷管11把启动杆12和阳极绝缘，启 动杆12后端设置有启动开关3，启动开关3驱动启动杆12在绝缘陶瓷管11内沿轴线往返 移动，从而驱动所述的阴极部件与阳极部件接触或者分离。所述的电源主机控制装置的正极输出端通过主水箱10的主体与离子发生器6和阳极部件相连接，主机电路控制装置的负 极输出端通过启动杆12与阴极部件相连接。其中阳极部件阳极帽7，该阳极帽7可以为切割阳极帽或者焊接阳极帽，主水箱10 的前端口通过阳极套筒9与阳极帽7相连接，离子发生器6设置于所述的阳极套筒9内，阴 极部件为电极钨棒8。同时主机电路控制装置的负极输出端贯穿于主水箱10，并通过阴极线于启动杆 12相连接，超高温点载具装置的内部功能部件还包括自动补水箱1，自动补水箱1内部与 主水箱10内部相连通，自动补水箱1上还设置有注水密封帽2。参阅图2所示万度超高温点源发生器的主机电路控制装置包括所述的主机电路 控制装置包括串接的整流电路单元21，整流电路单元分别连接第一电子开关单元22、低 压供电电路单元31以及控制电路单元29，第一电子开关单元和低压供电电路单元共同连 接逆变电路单元23，逆变电路单元连接第一二次整流电路单元24，第一二次整流电路单元 24分别连接第二二次整流电路单元32和非转移弧电路单元25，非转移弧电路单元分别连 接第二电子开关电路27和负极输出端26，低压供电电路单元连接控制电路单元，控制电路 单元分别连接第一保护电路单元30和第二保护电路单元36，第二保护电路单元连接第二 电子开关单元27，第二二次整流电路单元连接转移弧电路单元33，转移弧电路单元分别连 接第三电子开关电路34和转移弧母材35，第二电子开关电路连接正极输出端28，其中整 流电路单元21为二 /三相全桥整流电路单元。外接电源经整流电路单元全桥整流输出后 接控制电路单元、保护电路单元、逆变电路单元，逆变电路通过二次整流后输出分别接切焊 具，电子开关控制逆变电路的启动和关闭，控制电路控制电子开关，保护电路监控主机及切 焊具的运行状态。所述的超高温点源是载具的外壳为高绝缘性的塑料外壳，自动补水箱和主水箱， 自动补水箱装配在主水箱上构成的不锈钢复合水箱，复合水箱与主机电路正极相连接，自 动补水箱内为空心容器，其作用是装配水使其加长工作时间，若不使用自动补水箱，也不影 响机器正常工作，只是工作时间会缩短30-50分钟，复合水箱与电源主机控制电路相连接， 主水箱的前端口连接阳极帽，后端口设有校正同轴度和保证密封性后盖，后盖上可装配启 动杆；负极置于水箱内，通过阴极线与启动杆连接构成负极，其头端装配电极钨棒，启动杆 外围装配精密陶瓷管，陶瓷管保证启动杆的同轴度和阴阳极绝缘。启动杆通过启动开关可 在陶瓷管内壁自由移动，使钨棒与阳极帽接处打火，实现启动超高温点源是载具。参阅图3所示，主机控制电路描述为为减小体积和重量，电源主机控制电路采用 逆变形式，其中逆变器采用4支IGBT (功率管IRG4PC40UD)，工作电流分档可调3A 12A， 空载电压430V，逆变器两组整流电源串联，如果采用非转移弧，只用单回路电路，如果采用 转移弧和非转移弧并存，则需要两组电路串联使用。主电路输入交流电，其可以为380伏的 三相动力电压，也可以为220伏市电电压，通过三相全桥整流，经过由Ql Q4的全桥逆变， 变压器Ll输出两组25KHZ的高频电压，分别整流后作为切割和焊接的工作电源。控制电路由滑动变阻器W5为给定的电流信号，通过运算放大器IC22和IC21放大 后与电流反馈信号经过运放IC13和IC12放大后进行比较，再经过二级运放IC19和IC20送 到脉宽调制器IC18芯片。由脉宽调制器IC18送出两组信号分别经过运放IC17、D触发器 IC15和IC14进行整形和驱动放大单元IC15和IC14，控制双向可控硅Bl和B2的逆变，保证两组高频管同时开、同时关。脉宽调制器IC18的一组相位恒定输出，经运放IC16输出负 电平使三极管Qll导通，驱动光耦TLR1。逆变桥ZL2输出的一组高频电压3、4经过整流后 输出直流电压，加在切焊具的正负两极，切焊具即可工作，此时工作能量较小，可切焊薄钢 材和非导电材料，要使能量加大，使逆变器的两组电压同时工作，可使第二组整流桥ZLl的 1、2接工件，此时两组电压为串联，两组回路叠加工作，此时切焊具能量较大，可切焊较厚的 导电材料。如果切焊具的水已使用完，切焊具的保护电路起作用，此时变阻器KBl监测到切 焊具温度升高，第二三极管Q2自动关断，同时二极管D5发出闪光信号，作业人员此时需停 机冷却切焊具，重新加入水后再开机工作。如果主机长时间工作，双向可控硅Bl和B2的温 度过高，装在其上的温控装置起到监测作用，如机箱内温度超过80°C，温度传感器使第二三 极管Q2自动关断，同时二极管D5发出红光信号，主机自动停止工作，作业人员此时需停止 工作，待红光信号消失后再次开启进行工作。本实用新型工作时，水通过密封帽2注入复合水箱内，主机接通电源后，按启动开 关3，启动后迅速放开启动开关，启动开关在复位弹簧的作用下回到原位，钨棒与阳极帽在 点接触后产生电弧，在电弧的高温下水在水箱内形成蒸气，水蒸气随着区域内的温度升高 压力变大，因主水箱内前端装配有石棉，此时蒸气从阳极帽内喷出高温蒸气，在电弧作用 下，通过离子发生器6 —部分水蒸气变成等离子体，此时高压水蒸气包裹着电弧从阳极帽 中喷出，此时的等离子电弧内焰温度可达15000°C以上，热量及能量密度大，热区高度集中， 穿透能力强，电弧挺度高，切缝较细，弧的扩散角度仅为3度左右。在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以 作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是 说明性的而非限制性的。
权利要求一种万度超高温点源发生器，包括主机电路控制装置和与其相连接的超高温点源载具装置，所述的超高温点源载具装置包括壳体(5)和内部功能部件，其特征在于所述的超高温点源载具装置的内部功能部件包括主水箱(10)，主水箱的前端口连接有阳极部件，且该主水箱的前端口处设置有离子发生器(6)，该主水箱的后端口设置有密封盖(4)，密封盖上装配有启动杆(12)，启动杆的前端同轴贯穿一绝缘陶瓷管(11)，启动杆的前端头部对应位置设置有一阴极部件，启动杆后端设置有启动开关(3)，所述的主机电路控制装置的正极输出端与阳极部件相连接，主机电路控制装置的负极输出端通过启动杆与阴极部件相连接。
2.根据权利要求1所述的万度超高温点源发生器，其特征在于所述的阳极部件为阳 极帽(7)。
3.根据权利要求2所述的万度超高温点源发生器，其特征在于所述的阳极帽为切割 阳极帽或者焊接阳极帽。
4.根据权利要求2所述的万度超高温点源发生器，其特征在于所述的主水箱的前端 口通过阳极套筒(9)与所述的阳极帽(7)相连接，离子发生器设置于阳极套筒内。
5.根据权利要求1所述的万度超高温点源发生器，其特征在于所述的阴极部件与阳 极部件间为陶瓷管绝缘相隔。
6.根据权利要求1所述的万度超高温点源发生器，其特征在于所述的主机电路控制 装置的负极输出端贯穿于主水箱，并通过阴极线于所述的启动杆相连接。
7.根据权利要求1所述的万度超高温点源发生器，其特征在于所述的超高温点源载 具装置的内部功能部件还包括自动补水箱(1)，自动补水箱内部与主水箱内部相连通，自动 补水箱上还设置有注水密封帽(2)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的万度超高温点源发生器，其特征在于所述的 主机电路控制装置包括串接的整流电路单元(21)，整流电路单元分别连接第一电子开关 单元(22)、低压供电电路单元(31)以及控制电路单元(29)，第一电子开关单元和低压供 电电路单元共同连接逆变电路单元(23)，逆变电路单元连接第一二次整流电路单元(24)， 第一二次整流电路单元(24)分别连接第二二次整流电路单元(32)和非转移弧电路单元 (25)，非转移弧电路单元分别连接第二电子开关电路(27)和负极输出端(26)，低压供电 电路单元连接控制电路单元，控制电路单元分别连接第一保护电路单元(30)和第二保护 电路单元(36)，第二保护电路单元连接第二电子开关单元(27)，第二二次整流电路单元连 接转移弧电路单元(33)，转移弧电路单元分别连接第三电子开关电路(34)和转移弧母材 (35)，第二电子开关电路连接正极输出端(28)。
9.根据权利要求8所述的万度超高温点源发生器，其特征在于所述的整流电路单元 为二/三相全桥整流电路单元。
专利摘要本实用新型涉及一种万度超高温点源发生器，该万度超高温点源发生器包括主机电路控制装置和与其相连接的超高温点源载具装置，超高温点源载具装置包括壳体和内部功能部件，内部功能部件包括主水箱，主水箱的前端口连接有阳极部件，主水箱的前端口处设置有离子发生器，该主水箱的后端口设置有密封盖，密封盖上装配有启动杆，启动杆的前端同轴贯穿一绝缘陶瓷管，启动杆的前端头部对应位置设置有一阴极部件，启动杆后端设置有启动开关，主机电路控制装置的正极输出端与阳极部件相连接，主机电路控制装置的负极输出端与阴极部件相连接。本实用新型可用于高温表面处理，高温玻璃封口，石材陶瓷雕刻，玻璃切割，修复陶瓷裂缝，金属材料切割和焊接。
文档编号B23K10/00GK201664815SQ20102011053
公开日2010年12月8日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者任春芝 申请人:河南融博科技有限公司