一种等离子体发生器的制作方法

本技术涉及等离子体，具体涉及一种等离子体发生器。

背景技术：

1、等离子体是一种高度激发而电离的物质状态，一般可由带正电或负电的离子和自由电子组成。等离子体技术在物理研究、工业加工、医疗治疗、环境治理和能源研究等领域都具有重要的应用价值。例如在火力发电行业，等离子体点火及稳燃技术已经逐渐取代了传统的燃油点火技术得到了广泛的应用，每年可以为发电厂节约大量燃油。

2、等离子体发生器是等离子体技术的核心设备，等离体子发生器的品质对于等离子体技术的运行效果和可靠性具有重要影响，一般要求等离子体发生器具有良好的稳定性、能量转化效率高，寿命较长、检修维护方便等特点。但目前，火力发电厂使用的等离子体发生器，起弧稳定性有待提高，且检修不方便。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是克服现有技术中的一些不足而提供一种等离子体发生器，起弧稳定性好，检修方便，适应于火力发电厂使用。

2、本实用新型的技术方案是：一种等离子体发生器，包括阴极体、阳极体和驱动机构，所述阴极体包括阴极外管、阴极和阴极冷却系统；所述阳极体包括阳极外管、阳极和阳极冷却系统；所述阴极外管与阳极外管同轴心设置，阴极外管的一端嵌入阳极外管中，阴极外管与阳极外管之间通过绝缘件固定，阴极外管位于阳极外管中的一端设置有阴极；所述阳极外管远离阴极外管的一端设置有阳极，阳极与阴极在阳极外管中对应设置，但两者之间留有间隙；所述驱动机构的一端可拆卸连接在阳极外管上，另一端可拆卸连接在阴极外管上；驱动机构用于驱动阴极外管与阳极外管之间实现相对运动，使阳极外管内腔中的阴极与阳极相互接触或者分离。

3、进一步的，阴极冷却系统包括阴极进水接口、阴极进水管、阴极回水通道和阴极回水接口；所述阴极进水管的一端与阴极进水接口相连；阴极进水管的另一端位于阴极外管的内腔中，所述阴极外管的内壁与阴极进水管的外壁之间形成阴极回水通道；在阴极外管的管壁上设置有与外界相通的阴极回水接口。阴极冷却系统的中冷却水的流动过程是：冷却水从阴极进水接口进入阴极进水管，并通过阴极进水管流向阴极，对阴极进行冷却，然后进入阴极回水通道，最终从阴极回水接口流出。

4、进一步的，阳极冷却系统包括阳极进水接口、阳极进水管、阳极回水通道、隔水管和阳极回水接口；所述阳极进水管的一端与阳极进水接口相连；阳极进水管的另一端与阳极固定法兰相连，阳极固定法兰上设置有过水孔，水流通过过水孔后对阳极进行冷却；所述阳极进水管的外壁与阳极外管的内壁之间形成有阳极回水通道，所述阳极外管的管壁上设置有与外界相通的阳极回水接口。阳极冷却系统的中冷却水的流动过程是：冷却水从阳极进水接口进入阳极进水管，并通过阳极进水管向阳极的方向流动，通过阳极固定法兰上的过水孔后与阳极外表面接触以完成对阳极的冷却，然后冷却水进入阳极回水通道，最终从阳极回水接口流出。

5、进一步的，阳极冷却系统还包括隔水管，所述隔水管套设于阳极外侧，隔水管的一端与阳极固定法兰密封连接，且使阳极固定法兰上的过水孔位于隔水管内部一侧，使阳极进水管中的水从过水孔出来后被限制在隔水管内部，进而可以对阳极的外表面充分接触换热；隔水管的另一端敞开在阳极外管内腔中，水流从隔水管流出后进入阳极回水通道。

6、进一步的，阳极外管内腔中设置有进气管，所述进气管、阳极进水管和阴极外管均保持同轴心设置，且进气管设于阳极进水管与阴极外管之间，进气管内壁与阴极外管外壁之间形成进气通道，进气管一端与进气接口相连，另一端与阳极固定法兰密封连接。

7、进一步的，进气管与阳极固定法兰相邻的一端设置有气环，所述气环上设置有出气孔，出气孔方向与气环的径向呈夹角设置，使得气体从出气孔流出后形成旋转气流。旋转气流可以对电弧进行有效约束，使电弧保持稳定。进气过程是：气体从进气接口进入进气管中，在进气管中流向阳极与阴极的交界处，并通过交界处的绝缘件及气环后进入阳极内腔中。

8、进一步的，阴极靠近阴极外管内腔的一侧的表面形状为锥形，这样中间高四周低的结构，可以有效扩大阴极的冷却面积，并且有利于冷却水的流动，避免形成死水区。

9、进一步的，阳极内腔的中部比两端窄，这样进入阳极内腔的气体在阳极内腔中可以经过压缩再扩充，通过合适的压缩比，可以增加气流旋转强度，提高电弧电压，使等离子发生器运行更加稳定。

10、进一步的，绝缘件包括绝缘法兰和绝缘环；绝缘法兰设置在阳极外管与阴极外管相接的端面上，所述绝缘环设置在阴极外管上设置有阴极的一端处。绝缘环的内圈与阴极外管相连，绝缘环的外圈与进气管内壁相连，且绝缘环上设置有通气孔，便于气体通过。

11、进一步的，驱动机构为电缸或者气缸或者油缸；驱动机构只要能驱动阴极与阳极进行接触和分离即可。

12、与现有技术相比本实用新型的有益效果：

13、1、本申请中的等离子体发生器，设置有驱动机构，可以根据需要利用驱动机构使阳极和阴极实现接触起弧；同时也可以让阴极和阳极直接保持特定的距离，利用高频起弧电源直接起弧；即本申请可以适用于两种方式进行起弧；

14、2、本申请中，阳极内腔的中部比两端窄，这样进入阳极内腔的气体在阳极内腔中可以经过压缩再扩充，通过合适的压缩比，可以增加气流旋转强度，提高电弧电压，使等离子发生器运行更加稳定；

15、3、本申请中，阴极靠近阴极外管内腔的一侧的表面形状为锥形，这样中间高四周低的结构，可以有效扩大阴极的冷却面积，并且有利于冷却水的流动，避免形成死水区；

16、4、本申请中的等离子体发生器，驱动机构、阳极体和阴极体等结构均采用螺栓等方式固定连接，维修方便。

技术特征：

1.一种等离子体发生器，其特征在于：包括阴极体、阳极体和驱动机构，

2.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于：所述阴极冷却系统包括阴极进水接口、阴极进水管、阴极回水通道和阴极回水接口；所述阴极进水管的一端与阴极进水接口相连；阴极进水管的另一端位于阴极外管的内腔中，所述阴极外管的内壁与阴极进水管的外壁之间形成阴极回水通道；在阴极外管的管壁上设置有与外界相通的阴极回水接口。

3.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于：所述阳极冷却系统包括阳极进水接口、阳极进水管、阳极回水通道、隔水管和阳极回水接口；所述阳极进水管的一端与阳极进水接口相连；阳极进水管的另一端与阳极固定法兰相连，阳极固定法兰上设置有过水孔，水流通过过水孔后对阳极进行冷却；所述阳极进水管的外壁与阳极外管的内壁之间形成阳极回水通道，所述阳极外管的管壁上设置有与外界相通的阳极回水接口。

4.根据权利要求3所述的等离子体发生器，其特征在于：所述阳极冷却系统还包括隔水管，所述隔水管套设于阳极外侧，隔水管的一端与阳极固定法兰密封连接，且使阳极固定法兰上的过水孔位于隔水管内部一侧，使阳极进水管中的水从过水孔出来后被限制在隔水管内部与阳极的外表面充分接触；隔水管的另一端敞开在阳极外管内腔中，水流从隔水管流出后进入阳极回水通道。

5.根据权利要求3所述的等离子体发生器，其特征在于：所述阳极外管内腔中设置有进气管，所述进气管、阳极进水管和阴极外管均保持同轴心设置，且进气管设于阳极进水管与阴极外管之间，进气管内壁与阴极外管外壁之间形成进气通道，进气管一端与进气接口相连，另一端与阳极固定法兰密封连接。

6.根据权利要求5所述的等离子体发生器，其特征在于：所述进气管与阳极固定法兰相邻的一端设置有气环，所述气环上设置有呈圆周阵列排布的出气孔，出气孔的出气方向与气环的径向呈夹角设置，使得气体从出气孔流出后形成旋转气流。

7.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于：所述阴极靠近阴极外管内腔的一侧的形状为锥形。

8.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于：所述阳极内腔的中部比两端窄。

9.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于：所述驱动机构为电缸或者气缸或者油缸。

10.根据权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于：所述绝缘件包括绝缘法兰和绝缘环。

技术总结
本技术属于等离子体技术领域，是一种等离子体发生器，包括阴极体、阳极体和驱动机构，所述阴极体包括阴极外管、阴极和阴极冷却系统；所述阳极体包括阳极外管、阳极和阳极冷却系统；所述阴极外管与阳极外管同轴心设置，阴极外管的一端嵌入阳极外管中，阴极外管与阳极外管之间通过绝缘件固定，阴极外管位于阳极外管中的一端设置有阴极；所述阳极外管中设置有阳极，所述驱动机构的一端可拆卸连接在阳极外管上，另一端可拆卸连接在阴极外管上；驱动机构用于驱动阴极外管与阳极外管之间实现相对运动，使阳极外管内腔中的阴极与阳极相互接触或者分离。本技术中的等离子体发生器，起弧稳定性好，且维修方便。

技术研发人员：张浩,杜洋
受保护的技术使用者：武汉天和技术股份有限公司
技术研发日：20230731
技术公布日：2024/1/15