一种具有分段结构的大阳极的制作方法

本实用新型涉及等离子设备领域，特别是一种具有分段结构的大阳极。

背景技术：

传统的等离子大阳极在螺旋外壁上包裹一层第一不锈钢层，在第一不锈钢层外还包裹有第二不锈钢层，从而在螺旋外壁与第一不锈钢层之间和第一不锈钢层之间和第二不锈钢层之间均形成水冷层，包括螺旋外壁与第一不锈钢层之间的第一水冷层、第一不锈钢层与第二不锈钢层之间的第二水冷层，使冷却水从第一水冷层流向第二水冷层，从而通过两层水冷层对大阳极进行降温。

但上述水冷结构对于产生超高温的等离子发生器的大阳极不能达到适合其性能的降温效果，因为用于大容量超高温的大阳极主体壁相对较厚，仅从螺旋外壁开始冷却降温，难以将大阳极主体温度降至适宜的范围；当大阳极的温度长期处于较高状态时，将会导致大阳极的工作寿命较短；并且由于对大阳极的冷却效果有限，导致靠近大阳极主体中心通孔内壁的气体难以受到较好的冷却，无法形成效果较好的冷气流，使得电弧的热压缩效果较差。

其次，目前等离子发生器的大阳极一般包括前段和后段，其中前段对应扩张段，后段对应收缩段，目前前段与后段通常为一体式结构；导致在易损的后段损坏时，整个大阳极都无法使用，可见大阳极的设备利用率还有进步的空间。

综上，目前大阳极主要存在如下问题，针对超高温使用环境的大阳极现有的冷却方式效果有限，需要改进；以及大阳极的设备利用率有待提高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有分段结构的大阳极，其能够提高大阳极前段的利用率，节约使用成本；并且增长大阳极的工作寿命，提高大阳极中电弧的热压缩效果。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种具有分段结构的大阳极，该大阳极包括主体和外壳，所述外壳包裹在所述主体上；所述主体呈圆柱体状，且具有中心通孔；所述主体包括前段和后段，所述前段的一端开设有第一连接螺纹，所述后段的一端开设有第二连接螺纹，所述前段和后段通过所述第一连接螺纹与第二连接螺纹连接；所述前段的壁中开设有多条前段内水流通道，所述前段的外壁还开设有多条前段外螺旋水道；所述后段的壁中开设有多条后段内水流通道，所述后段的外壁还开设有多条后段外螺旋水道；所述后段开设有用于喷射等离子体的喷嘴，所述喷嘴为圆形或月牙形。

进一步的，所述前段远离所述第一连接螺纹的一端开设有相邻的第一密封槽和第二密封槽，在靠近所述第一连接螺纹处还开设有第三密封槽；所述第一密封槽、第二密封槽和第三密封槽均为环形槽。

进一步的，所述第一密封槽、第二密封槽、第三密封槽中分别安装有相互匹配的第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈，所述第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈均为径向密封。

进一步的，所述后段的第二连接螺纹端开设有第四密封槽，所述后段远离所述第二连接螺纹的一端还开设有退刀槽和第五密封槽；所述第四密封槽、第五密封槽和退刀槽均为环形槽。

进一步的，所述第四密封槽、第五密封槽中分别安装有相互匹配的第四密封圈、第五密封圈，所述第四密封圈和第五密封圈均采用径向密封。

进一步的，第四密封圈为耐高温密封圈。

进一步的，所述后段还开设有水流释放槽，所述水流释放槽为环形槽；所述水流释放槽连通所述前段内水流通道与后段内水流通道，或所述水流释放槽连通所述前段外螺旋水道与后段外螺旋水道。

进一步的，所述水流释放槽包括第一水流释放槽和第二水流释放槽；所述第一水流释放槽连通所述前段内水流通道与后段内水流通道，所述第二水流释放槽连通所述前段外螺旋水道与后段外螺旋水道。

进一步的，所述前段与后段连接状态下包括多个接触面，所述接触面包括定位面和密封面，所述前段安装有第三密封圈，所述后段安装有第四密封圈；所述密封面包括第一密封面和第二密封面，所述第三密封圈位于所述第一密封面，所述第四密封圈位于所述第二密封面。

本实用新型具有以下优点：

1.该大阳极采用分段式结构，使大阳极前段与后段单独成件，当易损的后段损坏时，只需更换后段便可使大阳极重新投入使用，从而提高了大阳极前段的利用率，节约使用成本；

2.该大阳极的段间连接处均开设有水流释放槽，使大阳极前、后段的内水流通道和外螺旋水道即使错位也能保证冷却水正常流通；

3.该大阳极主体壁中具有多条纵向贯通的水流通道，注入的冷却水首先通过水流通道，再通过螺旋凹槽排出；由于冷却水直接从主体壁中通过，具有更好的冷却效果，使大阳极主体壁的温度保持在适宜的范围，增长大阳极的工作寿命；其次更好的冷却效果也提高了大阳极中电弧的热压缩效果。

附图说明

图1为该大阳极的主体结构示意图；

图2为该大阳极主体前段结构示意图；

图3为该大阳极主体后段结构示意图；

图4为该大阳极主体前段的a-a剖面图；

图5为该大阳极主体后段的喷嘴为圆形时的b-b剖面图；

图6为该大阳极主体后段的喷嘴为月牙形时的b-b剖面图；

图中，100-前段，110-第一连接螺纹，120-前段内水流通道，130-前段外螺旋水道，140-第一密封槽，150-第二密封槽，160-第三密封槽，200-后段，210-第二连接螺纹，220-后段内水流通道，230-后段外螺旋水道，240-第四密封槽，250-第五密封槽，260-退刀槽，270-第一水流释放槽，280-第二水流释放槽，290-喷嘴，300-定位面，400-第一密封面，500-第二密封面。

具体实施方式

为使实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供一种具有分段结构的大阳极，该大阳极包括主体和外壳，外壳包裹在主体上；如图1-6所示，主体呈圆柱体状，且具有中心通孔；主体包括前段100和后段200，其中前段100的中心通孔呈直筒状，后段200的中心通孔呈漏斗状，且后段200远离前段100的一端的端面上还设置有安装工艺孔，用于在安装时进行定位；前段100的一端开设有第一连接螺纹110，后段200的一端开设有第二连接螺纹210，前段100和后段200通过第一连接螺纹110与第二连接螺纹210连接；前段100的壁中开设有多条前段内水流通道120，前段100的外壁还开设有多条前段外螺旋水道130；后段200的壁中开设有多条后段内水流通道220，后段200的外壁还开设有多条后段外螺旋水道230；后段200还开设有用于喷射等离子体的喷嘴290，喷嘴290为圆形或月牙形。

使用该大阳极的等离子发生器可用于产生较普通等离子发生器更高的温度，其应用场景也较为广泛，如对金属表面淬火、焚烧危废物等，尤其是对铁轨、尖轨等金属表面进行硬化时。如图6所示，当喷嘴290为月牙形时，能够使金属表面淬火后形成的斑点呈月牙形，使淬火斑点不易脱落，既实现对金属表面硬化，也能增长其使用寿命。

其中前段内水流通道120与后段内水流通道220的数量是一致的，前段外螺旋水道130与后段外螺旋水道230的数量也是一致的。

前段100远离第一连接螺纹110的一端开设有相邻的第一密封槽140和第二密封槽150，在靠近第一连接螺纹110处还开设有第三密封槽160；第一密封槽140、第二密封槽150和第三密封槽160均为环形槽。

第一密封槽140、第二密封槽150、第三密封槽160中分别安装有相互匹配的第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈，第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈均为径向密封；在本实施例中，第一密封圈的直径小于第二密封圈的直径，第二密封圈的直径小于第三密封圈的直径，其中第一密封圈与第二密封圈均紧密贴合外壳，第一密封圈用于防止冷却水流出大阳极，第二密封圈用于防止冷却水在前段内水流通道120与前段外螺旋水道130之间流通。

后段200的第二连接螺纹210端开设有第四密封槽240，后段200远离第二连接螺纹210的一端还开设有退刀槽260和第五密封槽250；第四密封槽240、第五密封槽250和退刀槽260均为环形槽；该退刀槽260在开设螺纹时具有定位功能，其次在大阳极工作时，其还能连通后段内水流通道220和后段外螺旋水道230，使冷却水从后段内水流通道220流向后段外螺旋水道230。

第四密封槽240、第五密封槽250中分别安装有相互匹配的第四密封圈、第五密封圈，第四密封圈和第五密封圈均采用径向密封；在本实施例中第四密封圈的直径小于第五密封圈的直径，其中第四密封槽240位于前段100和后段200的接触面上，用于使在内水流通道中的冷却水不流入大阳极中心通孔；第五密封槽250紧密贴合外壳，用于使退刀槽260中的冷却水不流出大阳极外。

由于第四密封圈所在的接触面与大阳极主体内壁之间并不是完全密闭的，导致第四密封圈所处的位置的温度相对较高，所以第四密封圈使用耐高温密封圈，该耐高温密封圈包括碳纤维填充聚四氟乙烯密封圈、聚四氟乙烯类密封圈、柔性石墨密封圈等。

后段200还开设有水流释放槽，水流释放槽为环形槽；水流释放槽连通前段内水流通道120与后段内水流通道220，或水流释放槽连通前段外螺旋水道130与后段外螺旋水道230。

水流释放槽包括第一水流释放槽270和第二水流释放槽280；第一水流释放槽270连通前段内水流通道120与后段内水流通道220，第二水流释放槽280连通前段外螺旋水道130与后段外螺旋水道230；在连接大阳极主体前段100与后段200时，为降低加工的难度，特别设置有水流释放槽；其中第一水流释放槽270可以使前段内水流通道120与后段内水流通道220在未对齐的情况下依然能实现冷却水的相通；第二水流释放槽280可以使前段外螺旋水道130与后段外螺旋水道230在未对齐的情况下也能实现冷却水的相通；可见水流释放槽的设置可以减小对加工精度的要求，从而降低加工的难度。

在另一实施例中，由于开设了水流释放槽，前段内水流通道120与后段内水流通道220的数量可以是不一致的，并且前段外螺旋水道130与后段外螺旋水道230的数量也可以是不一致的。

在另一实施例中，可以不设置水流释放槽，此时，前段内水流通道120与后段内水流通道220的数量是一致的，前段外螺旋水道130与后段外螺旋水道230的数量也是一致的，并且在前段100和后段200连接时，多条前段内水流通道120与多条后段内水流通道220相互对齐，多条前段外螺旋水道130与多条后段外螺旋水道230也相互对齐。

前段100与后段200连接状态下包括多个接触面，接触面包括定位面300和密封面，前段100安装有第三密封圈，后段200安装有第四密封圈；密封面包括第一密封面400和第二密封面500，且密封面均具有一定的粗糙度，其粗糙度参考值约为1.6；第三密封圈位于第一密封面400，第四密封圈位于第二密封面500。