一种适用于高频等离子体焰炬的冷却气体分配结构的制作方法

本实用新型属于高温反应设备技术领域，尤其涉及一种适用于高频等离子体焰炬的冷却气体分配结构。

背景技术：

在高频等离子体焰炬的设计中，由于石英管具有优良的热震性能，常常采用石英管作为等离子体炬约束设备，但是等离子体产生的高温达7000~10000℃，石英管骤冷骤热仍然容易炸裂，造成需频繁更换石英管壁，给生产实验带来巨大的困扰和不便。焰炬的冷却系统设计既需要考虑冷却气体对等离子炬的扰动，又需要充分保证石英管壁不受热震炸裂，需对气流的走向及进气口布置做妥善设计。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种适用于高频等离子体焰炬的冷却气体分配结构，以解决现有技术中高频等离子体焰炬的石英管骤冷骤热仍然容易炸裂，造成需频繁更换石英管壁，给生产实验带来巨大的困扰和不便等技术问题。

本实用新型技术方案是：

一种适用于高频等离子体焰炬的冷却气体分配结构，它包括包括上铜头，所述上铜头和下铜头螺纹连接，所述上铜头和所述下铜头为中空结构，中空结构内壁上设置有内螺纹，内石英管外壁包裹保温石棉后卡接在所述上铜头和所述下铜头中空结构内壁的内螺纹上，外石英管包裹保温石棉后卡接在所述下铜头中空结构下端的内螺纹上；料气管卡接在上铜头中心，料气管的出气口伸到所述内石英管的下端；上气管a和上气管b穿过上铜头的侧壁与内石英管的外壁接触；边轴向气管a和边轴向气管b穿过下铜头的侧壁与内石英管外壁接触；下气管a和下气管b穿过下铜头的侧壁与外石英管外壁接触；边切向气管a和边切向气管b穿过下铜头的侧壁与内石英管外壁接触。

上气管a和上气管b的连线经过上铜头的中心；边轴向气管a和边轴向气管b的连线经过下铜头的中心；下气管a和下气管b的连线经过下铜头的中心；边切向气管a和边切向气管b分别与内石英管的管壁相切。

上铜头和下铜头的材质均为高纯铜。

内石英管和外石英管的管壁壁厚均为4mm~6mm。

边切向气管a和边切向气管b分别与边轴向气管b平行。

料气管的进气量为2~4m³/h；上气管a和上气管b的进气量分别为3~6m³/h；边轴向气管a和边轴向气管b的进气量分别为0~8m³/h，边切向气管a和边切向气管b的进气量分别为0~8m³/h，下气管a和下气管b的进气量大于10m³/h。

本实用新型有益效果是：

本实用新型工作原理是：通过设计本实用新型气体分配系统，各气管能确保冷却气进入两层石英管的内外壁，在工作中，能迅速降低等离子体焰横向温度，石英管不至于被等离子体焰高温激炸，停机时，继续供给冷却空气一段时间，不让石英管内外温度相差过大炸裂，使石英管能连续工作，边轴向气管a和边轴向气管b与边切向气管a和边切向气管b这两对气管可以同时使用或只使用其中某一对气管，不适用的气管用气管前段的气管夹夹住，该气管分布方案可以实现对内石英管的充分冷却和冷却方式的调节。

通过设计上气管a、上气管b、边轴向气管a、边轴向气管b、边切向气管a、边切向气管b、下气管a和下气管b形成一个完整的冷却气循环流，可以在石英管高温时候快速进行降温，有效降低石英管的工作温度。

与现有技术相比，本实用新型能够定量、定速以及均匀进气，给等离子体供给电离空气的同时保证石英管不受热震的影响而很快炸裂，能够延长石英管的使用寿命，减少频繁更换石英管的工作；解决了现有技术中高频等离子体焰炬的石英管骤冷骤热仍然容易炸裂，造成需频繁更换石英管壁，给生产实验带来巨大的困扰和不便等技术问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型a-a面的截面图；

图中，1、上铜头，2、下铜头，3、内石英管，4、外石英管，5、料气管，6-1、上气管a，6-2、上气管b，7-1、边轴向气管a，7-2、边轴向气管b，8-1、边切向气管a，8-2、边切向气管b，9-1、下气管a，9-2、下气管b。

具体实施方式：

下面结合附图及具体的实施例对实用新型进行进一步介绍：

参考图1和图2，一种适用于高频等离子体焰炬的冷却气体分配结构，包括上铜头1，所述上铜头1和下铜头2螺纹连接，所述上铜头1和所述下铜头2为中空结构，中空结构内壁上设置有内螺纹，内石英管3外壁包裹保温石棉后卡接在所述上铜头1和所述下铜头2中空结构内壁的内螺纹上，外石英管4包裹保温石棉后卡接在所述下铜头2中空结构下端的内螺纹上，料气管5卡接在所述上铜头1中心，所述料气管5的出气口伸到所述内石英管3的下端，上气管a6-1和上气管b6-2穿过所述上铜头1的侧壁与所述内石英管3接触，所述上气管a6-1和所述上气管b6-2的连线经过所述上铜头1的中心，边轴向气管a7-1和边轴向气管b7-2穿过所述下铜头2的侧壁与所述内石英管3接触，所述边轴向气管a7-1和所述边轴向气管b7-2的连线经过所述下铜头2的中心，下气管a9-1和下气管b9-2穿过所述下铜头2的侧壁与所述外石英管4接触，所述下气管a9-1和所述下气管b9-2的连线经过所述下铜头2的中心，边切向气管a8-1和边切向气管b8-2穿过所述下铜头2的侧壁与所述内石英管3接触，所述边切向气管a8-1和所述边切向气管b8-2分别与所述内石英管3的管壁相切。

所述上铜头1和所述下铜头2的材质均为高纯铜。

所述内石英管3和所述外石英管4的管壁壁厚均为4mm~6mm。

所述边切向气管a8-1和所述边切向气管b8-2分别与所述边轴向气管b7-2平行。

各种气管的气体流量由空压机控制，料气管5的进气量为2~4m³/h；上气管a6-1和上气管b6-2的进气量分别为3~6m³/h；边轴向气管a7-1和边轴向气管b7-2的进气量分别为0~8m³/h，边切向气管a8-1和边切向气管b8-2的进气量分别为0~8m³/h，下气管a9-1和下气管b9-2的进气量大于10m³/h。

本发明上述气体流量的选择，可以有效避免对等离子炬造成扰动。

技术特征：

1.一种适用于高频等离子体焰炬的冷却气体分配结构，它包括上铜头（1），所述上铜头（1）和下铜头（2）螺纹连接，所述上铜头（1）和所述下铜头（2）为中空结构，中空结构内壁上设置有内螺纹，其特征在于：内石英管（3）外壁包裹保温石棉后卡接在所述上铜头（1）和所述下铜头（2）中空结构内壁的内螺纹上，外石英管（4）包裹保温石棉后卡接在所述下铜头（2）中空结构下端的内螺纹上；料气管（5）卡接在上铜头（1）中心，料气管（5）的出气口伸到所述内石英管（3）的下端；上气管a（6-1）和上气管b（6-2）穿过上铜头（1）的侧壁与内石英管（3）的外壁接触；边轴向气管a（7-1）和边轴向气管b（7-2）穿过下铜头（2）的侧壁与内石英管（3）外壁接触；下气管a（9-1）和下气管b（9-2）穿过下铜头（2）的侧壁与外石英管（4）外壁接触；边切向气管a（8-1）和边切向气管b（8-2）穿过下铜头（2）的侧壁与内石英管（3）外壁接触。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高频等离子体焰炬的冷却气体分配结构，其特征在于：上气管a（6-1）和上气管b（6-2）的连线经过上铜头（1）的中心；边轴向气管a（7-1）和边轴向气管b（7-2）的连线经过下铜头（2）的中心；下气管a（9-1）和下气管b（9-2）的连线经过下铜头（2）的中心；边切向气管a（8-1）和边切向气管b（8-2）分别与内石英管（3）的管壁相切。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高频等离子体焰炬的冷却气体分配结构，其特征在于：上铜头（1）和下铜头（2）的材质均为高纯铜。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高频等离子体焰炬的冷却气体分配结构，其特征在于：内石英管（3）和外石英管（4）的管壁壁厚均为4mm~6mm。

5.根据权利要求1所述的一种适用于高频等离子体焰炬的冷却气体分配结构，其特征在于：边切向气管a（8-1）和边切向气管b（8-2）分别与边轴向气管b（7-2）平行。

6.根据权利要求1所述的一种适用于高频等离子体焰炬的冷却气体分配结构，其特征在于：料气管（5）的进气量为2~4m³/h；上气管a（6-1）和上气管b（6-2）的进气量分别为3~6m³/h；边轴向气管a（7-1）和边轴向气管b（7-2）的进气量分别为0~8m³/h，边切向气管a（8-1）和边切向气管b（8-2）的进气量分别为0~8m³/h，下气管a（9-1）和下气管b（9-2）的进气量大于10m³/h。

技术总结
本实用新型公共了一种适用于高频等离子体焰炬的冷却气体分配结构，料气管的出气口伸到所述内石英管的下端，上气管a和上气管b穿过所述上铜头的侧壁与所述内石英管接触，边轴向气管a和边轴向气管b穿过所述下铜头的侧壁与所述内石英管接触，下气管a和下气管b穿过所述下铜头的侧壁与所述外石英管接触，边切向气管a和边切向气管b穿过所述下铜头的侧壁与所述内石英管接触，边切向气管a和边切向气管b分别与所述内石英管的管壁相切。冷却气的进气量通过气体流量计调节控制，既能实现石英管内壁的冷却，能迅速降低等离子体焰横向温度，石英管不至于被等离子体焰高温激炸的目的，又能保证等离子体焰炬不被气流冲击扰动。

技术研发人员：高跃生;王翔;杨军;沈志平;袁江文;代礼彬;欧阳昌伟;聂矗;夏锐;倪凯凯;梁烛;秦欣
受保护的技术使用者：贵州正业龙腾新材料开发有限公司
技术研发日：2019.08.26
技术公布日：2020.04.21