等离子体发生器的制作方法

本公开涉及等离子体技术领域，尤其涉及一种等离子体发生器。

背景技术：

目前，电站锅炉等离子体点火及稳燃技术在燃煤发电厂已经得到广泛的应用。电弧等离子体发生器作为该技术的核心设备之一，对产品的结构轻量化、小型化和高效化提出更高要求。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种利于快速装入或抽出第一电极，安装维护方便的等离子体发生器。

本公开提供一种等离子体发生器，具有供冷却介质流动的冷却流道，包括：

第一电极，呈筒状结构，所述第一电极的中空部形成沿所述第一电极的轴向设置的电弧通道，所述冷却流道包括设置于所述第一电极的筒壁内部的电极冷却流道；

支撑套筒，与所述第一电极同轴地布置于所述第一电极的轴向的第一端且与所述第一电极的轴向的第一端螺纹连接，所述支撑套筒的套筒空腔与所述电弧通道连通，所述冷却流道包括设置于所述支撑套筒的筒壁内部的套筒流入通道和套筒流出通道，所述套筒流入通道和所述套筒流出通道与所述电极冷却流道连通；和

第二电极，与所述支撑套筒同轴地设于所述套筒空腔内。

在一些实施例中，所述第二电极的靠近所述第一电极的轴向的端部与所述第一电极的所述第一端之间具有非接触的重叠段。

在一些实施例中，所述电极冷却流道包括：

第一电极冷却流道，与所述套筒流入通道连通；和

第二电极冷却流道，沿所述冷却介质的流动方向位于所述第一电极冷却流道的下游并与所述套筒流出通道连通，所述第一电极冷却流道位于所述第二电极冷却流道的径向内侧。

在一些实施例中，所述第一电极冷却流道与所述第二电极冷却流道通过隔套分隔。

在一些实施例中，所述冷却流道包括：

电极流入通道，设置于所述第一电极的第一端，所述第一电极冷却流道与所述套筒流入通道通过所述电极流入通道连通；和/或

电极流出通道，设置于所述第一电极的第一端，所述第二电极冷却流道与所述套筒流出通道通过所述电极流出通道连通。

在一些实施例中，所述等离子体发生器包括：

第一引流装置，所述第一引流装置设于所述冷却流道内，被配置为提供冷却介质的流动动力；和/或

第二引流装置，所述第二引流装置设于所述第二电极与所述支撑套筒之间，被配置为提供工质气体的流动动力。

在一些实施例中，所述等离子体发生器还包括绝缘件，所述绝缘件设置于所述第二电极与所述支撑套筒之间。

在一些实施例中，

所述第一电极的第一端设有电极定位台阶；

所述支撑套筒与所述第一电极连接的一端具有套筒定位台阶，所述电极定位台阶与所述套筒定位台阶的端面抵接和/或周面配合。

在一些实施例中，

所述第一电极与所述支撑套筒之间设有第一密封槽，所述第一密封槽内设有第一密封圈，所述第一密封圈沿所述支撑套筒的径向位于所述套筒空腔与所述套筒流入通道之间；和/或

所述第一电极与支撑套筒之间设有第二密封槽，所述第二密封槽内设有第二密封圈，所述第二密封圈沿所述支撑套筒的径向位于所述套筒流出通道的外侧；和/或

所述第一电极与支撑套筒之间设有第三密封槽，所述第三密封槽内设有第三密封圈，所述第三密封圈沿所述支撑套筒的径向位于所述套筒流入通道和所述套筒流出通道之间。

在一些实施例中，所述第一电极的外周设有供所述第一电极从所述支撑套筒上装卸时与工具配合的卡接配合部。

基于本公开提供的等离子体发生器，冷却流道设置于第一电极的筒壁内及支撑套筒的筒壁内，支撑套筒与第一电极的第一端螺纹配合连接，利于快速装入或抽出第一电极，安装维护方便。

该等离子体发生器利于减少外径尺寸，实现等离子体发生器的结构轻型化，利于减少发生器的重量，可增强设备的维护便捷性、降低材料成本消耗。

该等离子体发生器利于与燃烧器更好的配合，有利于燃烧器一次风流场的布置，促进燃烧调整。

该等离子体发生器较小的产品体积及重量也更加便于安装应用，尤其是对于外部空间狭小的锅炉更加方便。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开一实施例的等离子体发生器的剖视结构示意图；

图2为图1所示实施例的等离子体发生器的第一电极的立体结构示意图；

图3为图2所示的第一电极的主视结构示意图；

图4为图3所示的第一电极的a-a向剖视结构示意图。

附图中标号说明:

1-第一电极；11-电弧通道；12-第一螺纹；15-电极定位台阶；

2-支撑套筒；21-套筒流入通道；22-套筒流出通道；

3-第二电极；

51-第一密封槽；52-第二密封槽；53-第三密封槽；

6-隔套；61-第一电极冷却流道；62-第二电极冷却流道；63-电极流入通道；64-电极流出通道；

81-第一引流装置；82-第二引流装置；

91-绝缘件。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

本公开实施例提供一种等离子体发生器。如图1至图4所示，等离子体发生器具有供冷却介质流动的冷却流道。等离子体发生器包括：第一电极1，支撑套筒2和第二电极3。

第一电极1呈筒状结构，第一电极1的中空部形成沿第一电极1的轴向设置的电弧通道11，冷却流道包括设置于第一电极1的筒壁内部的电极冷却流道。

支撑套筒2与第一电极1同轴地布置于第一电极的轴向的第一端且与第一电极1的轴向的第一端螺纹连接，支撑套筒2的套筒空腔与电弧通道11连通，冷却流道包括设置于支撑套筒2的筒壁内部的套筒流入通道21和套筒流出通道22，套筒流入通道21和套筒流出通道22与电极冷却流道连通。

第二电极3与支撑套筒2同轴地设于套筒空腔内。

该等离子体发生器的冷却流道设置于第一电极1的筒壁内及支撑套筒2的筒壁内，支撑套筒2与第一电极1的第一端螺纹配合连接，利于快速装入或抽出第一电极1，安装维护方便。

该等离子体发生器利于减少外径尺寸，实现等离子体发生器的结构轻型化，利于减少发生器的重量，可增强设备的维护便捷性、降低材料成本消耗。

该等离子体发生器利于与燃烧器更好的配合，有利于燃烧器一次风流场的布置，促进燃烧调整。

该等离子体发生器较小的产品体积及重量也更加便于安装应用，尤其是对于外部空间狭小的锅炉更加方便。如图1和图4所示，电极冷却流道包括第一电极冷却流道61和第二电极冷却流道62。第一电极冷却流道61与套筒流入通道21连通。第二电极冷却流道62沿冷却介质的流动方向位于第一电极冷却流道61的下游，与套筒流出通道22连通。第一电极冷却流道61位于第二电极冷却流道62的径向内侧。该设置利于等离子体发生器的第一电极1与外界环境更好地隔离，实现较好的冷却效果。

如图1和图4所示，在一些实施例中，第一电极冷却流道61与第二电极冷却流道62通过隔套6分隔。通过隔套6分隔第一电极冷却流道61与第二电极冷却流道62便于第一电极1的加工制造。

第一电极冷却流道61和第二电极冷却流道62的形式可以根据冷却需求设置。第一电极冷却流道61可以为第一环状通道；和/或第二电极冷却流道62为第二环状通道；和/或第一电极冷却流道61包括并排设置的多个第一子流道；和/或第二电极冷却流道62包括并排设置的多个第二子流道。第一子流道例如可以为第一轴向子流道或第一螺旋状子流道。第二子流道例如可以为第二轴向子流道或第二螺旋状子流道。

图1至图4所示的实施例中，第一电极冷却流道61可以为第一环状通道，第二电极冷却流道62为第二环状通道。该设置可以简化第一电极冷却流道61和第二电极冷却流道62的结构，便于第一电极1加工制造。

如图1和图4所示，在一些实施例中，冷却流道包括电极流入通道63和电极流出通道64。电极流入通道63设置于第一电极1的第一端，第一电极冷却流道61与套筒流入通道21通过电极流入通道63连通。电极流出通道64设置于第一电极1的第一端，第二电极冷却流道62与套筒流出通道22通过电极流出通道64连通。

另外，如图1和图4所示，等离子体发生器可以包括第一引流装置81，第一引流装置81设于冷却流道内，被配置为提供冷却介质的流动动力。在一些实施例中，第一引流装置81可以设置于第一电极冷却流道61内。可选地，第一引流装置81用于引导冷却介质螺旋流动。

如图1所示，等离子体发生器可以包括第二引流装置82。第二引流装置82设于第二电极3与支撑套筒2之间，被配置为提供工质气体的流动动力。可选地，第二引流装置82用于引导工质气体的螺旋流动。

如图1和图4所示，第一电极1的第一端设有电极定位台阶15。如图1所示，支撑套筒2与第一电极1连接的一端(第二端)具有套筒定位台阶，电极定位台阶15与套筒定位台阶的端面抵接。该设置可以实现第一电极1和支撑套筒2的轴向定位。

另外，如图1所示，电极定位台阶15与套筒定位台阶的周表配合。该设置可以实现第一电极1和支撑套筒2的径向定位。

如图1至图4所示，在一些实施例中，第一电极1的外周设有供第一电极1从支撑套筒2上装卸时与工具配合的卡接配合部4。卡接配合部4的垂直于第一电极1轴线的截面例如可以为多边形结构。

以下结合图1至图4对本公开实施例进行进一步说明。第一电极1的内部沿其轴向的第一端至第二端(图1至4中从左至右)的方向设有电弧通道11。电弧通道11沿第一电极1的轴向设置，用于通过工质气体等离子体电弧。

可选地，第一电极1采用铜合金材料制成，用于提供电弧等离子体发生器所需要的动力电输送，保证等离子体发生器的正常工作。

支撑套筒2的第一端用于输入工质气体，以及输入和输出冷却介质。支撑套筒2的第二端与第一电极1的第一端螺纹连接，用于快速装入或抽出第一电极1。支撑套筒2的套筒空腔与电弧通道11连通。支撑套筒2用于支撑第一电极1。

第二电极3设于套筒空腔内，且沿第一电极1的轴向设置，第二电极3的轴向第二端的端部与第一电极1的第一端之间具有非接触的重叠段。即：第二电极3的端部部分位于第一电极1的电弧通道11内。

工质气体通过第二电极3与支撑套筒2之间的区域，进入第二电极3与第一电极1之间的非接触的重叠段，通过第一电极1和第二电极3的非接触的重叠段产生电压击穿工质气体而起弧，形成等离子体电弧，等离子体电弧沿电弧通道11流动。

在一些实施例中，等离子体发生器还包括绝缘件91，绝缘件91设置于第二电极3与支撑套筒2之间。如图1所示，第二电极3与支撑套筒2相对的部位设有第一绝缘件91。第一绝缘件91形成第二电极3与支撑套筒2间的绝缘层。

如图1所示，在一些实施例中，第一电极1与支撑套筒2之间设有第一密封槽51，第一密封槽51内设有第一密封圈，第一密封圈沿支撑套筒2的径向位于套筒空腔与套筒流入通道21之间；和/或第一电极1与支撑套筒2之间设有第二密封槽52，第二密封槽52内设有第二密封圈，第二密封圈沿支撑套筒2的径向位于套筒流出通道22的外侧；和/或第一电极1与支撑套筒2之间设有第三密封槽53，第三密封槽53内设有第三密封圈，第三密封圈沿支撑套筒2的径向位于套筒流入通道21和套筒流出通道22之间。

以上实施例利于提高第一电极1和支撑套筒2之间的密封性能。

如图1和图4所示，第一电极1与第一支架2之间设有第一密封槽51。可选地，第一电极1的第一端设有第一密封槽51。第一密封槽51靠近第一电极1的第一端与支撑套筒2的螺纹配合连接处，第一密封槽51内设有第一密封圈。第一电极1上的第一密封槽51中安装的第一密封圈可防止冷却介质或工质气体从支撑套筒2与第一电极1之间的安装面通过。

如图1所示，第一电极1与支撑套筒2之间设有第二密封槽52。可选地，支撑套筒2设有第二密封槽52。第二密封槽52靠近第一电极1与支撑套筒2的螺纹连接处，第二密封槽52内设有第二密封圈。支撑套筒2上的第二密封槽52中安装的第二密封圈可防止冷却介质从第一电极1与支撑套筒2之间的安装面通过。

如图1和图4所示，第一电极1与支撑套筒2之间设有第三密封槽53。可选地，第一电极1设有第三密封槽53。第三密封槽53内设有第三密封圈，以使第一电极1与支撑套筒2之间形成密封连接。第一电极1上的第三密封槽53中安装的第三密封圈可防止冷却介质从第一电极1与支撑套筒2之间的安装面通过。

如图1和图4所示，第一电极1的第一端的外周设有第一螺纹12，支撑套筒2的第二端的内壁具有第二螺纹，第一电极1与支撑套筒2组装时，使第一螺纹12与第二螺纹配合即可。第一螺纹12与第二螺纹配合后的螺纹段位于第二密封圈和第三密封圈之间。

如图1和图4所示，电弧通道11包括沿电弧流动方向依次设置的第一通道、第二通道和第三通道。沿电弧流动方向，第一通道的径向尺寸逐渐缩小。沿电弧流动方向，第二通道的径向尺寸一致。沿电弧流动方向，第三通道的径向尺寸逐渐增大。在一些实施例中，第一电极1设有供拆卸用卡接配合部4。

第一电极1用于提供等离子体发生器所需要的稳弧工质气体、冷却循环回路，以及等离子体发生器所需要的动力电输送，保证等离子体发生器的正常工作。

可选地，第一电极1的壁厚为10mm～50mm，长度l为200mm～600mm，电弧通道11的内径为10mm～60mm。

在一些实施例中，第一电极1接通电源正极，第二电极3接通电源负极。或者，第一电极1接通电源负极，第二电极3接通电源正极。

在一些实施例中，冷却介质包括水或其他冷媒。

本公开实施例用于提高电弧等离子体发生器的综合性能，实现电弧等离子体发生器的结构轻型化。

在一些实施例中，等离子体发生器的工作过程如下。

第一电极1和第二电极3分别接通电源正极和负极，或者，负极和正极，第一绝缘件91构成绝缘层，工质气体依次通过绝缘层与第二电极3之间的通道，第二引流装置82，第二电极3与第一电极1之的重叠段，通过第一电极1与第二电极3的重合段产生的电压击穿而起弧，等离子体电弧到达第一电极1的电弧通道11，成为具有一定旋转速度、压力恒定且均匀的旋转稳弧工质气体，该旋转稳弧工质气体在电弧通道11内旋转。

电弧通道11形成气体放电的稳定电弧通道，稳定电弧通道能将等离子体发生器产生的等离子体电弧稳定在等离子体发生器的中心，保证电弧等离子体发生器的正常工作。

进入等离子体发生器的冷却介质先流过套筒流入通道21，再流过电极流入通道63，第一电极冷却流道61，带走第一电极1的发热量，再流过第二电极冷却流道62、电极流出通道64、最后通过套筒流出通道22，流经整个冷却流道，保证电弧等离子体发生器的第一电极1的温度不会过高，从而保证电弧等离子体发生器的正常工作。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。