專利名稱：內(nèi)置火花塞式交流等離子體發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱等離子體應(yīng)用技術(shù)，尤其是工業(yè)用連續(xù)運(yùn)行的一種內(nèi)置火花塞式交流等離子體發(fā)生器。
背景技術(shù)：
目前，熱等離子體技術(shù)已逐步在國防、航空、冶金、電力、環(huán)保、機(jī)械加工等各個(gè)領(lǐng)域及行業(yè)得到應(yīng)用。在實(shí)際工程中，直流等離子體發(fā)生器用的更多一些，原因是直流等離子槍采用直流電源，引弧成功后正負(fù)極之間即建立起穩(wěn)定的電弧，引弧裝置只要成功引燃一次，就可以退出運(yùn)行，等離子體發(fā)生器仍可繼續(xù)工作；同時(shí)，由于電源內(nèi)阻大，采用串聯(lián)或并聯(lián)方式都能順利起弧，技術(shù)比較成熟。而交流等離子體發(fā)生器采用交流電源，由于電源是交變的，前后電極交替改變電流方向，一旦到達(dá)零點(diǎn)，電弧就熄滅(斷弧)。因此，伴隨等離子槍的運(yùn)行全過程，連續(xù)引弧是必須的，這就要求引弧裝置在每一個(gè)交變周期都要可靠、穩(wěn)定的引弧，否則等離子槍無法正常工作。若引弧電路與主電路采用并聯(lián)，由于交流電源內(nèi)阻很低，高頻信號(hào)直接從電源內(nèi)部短路，在等離子槍的兩極之間沒有高頻信號(hào)，無法引弧，這已被證明是行不通的。目前解決的方法是采用串聯(lián)方式，即引弧電路與主電路串聯(lián)，將高壓高頻信號(hào)疊加在交流工頻電源上，靠由鐵氧體磁芯制作高頻變壓器耦合完成。高頻變壓器的初級(jí)是匝數(shù)較多的絕緣導(dǎo)線，次級(jí)則用與主電路導(dǎo)線截面相當(dāng)?shù)膶?dǎo)體，可通過電弧電流，初級(jí)線圈上的高壓高頻振蕩電流通過磁芯耦合到了次級(jí)，并疊加在交流電源中。實(shí)際工作中，主電路先接通，由于前后電極被空氣隔絕，主電路不通，不產(chǎn)生電弧。當(dāng)引弧裝置電源接通，高頻高壓信號(hào)把電極間的空氣介質(zhì)擊穿，產(chǎn)生放電火花，形成導(dǎo)電通道，主電路電源短路，建立起等離子電弧，完成引弧的工作。由于串聯(lián)引弧方式直接把高頻高壓信號(hào)串接在主電路中，使電源系統(tǒng)受到污染，控制系統(tǒng)及電器元件在工作中易發(fā)生紊亂及故障，高頻高壓振蕩電路在工作中會(huì)產(chǎn)生大量的無線干擾，影響廠用電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；高頻耦合變壓器制作困難(尤其是大電流等離子槍)，造價(jià)高；火花塞在引弧中消耗的電熱能不能利用，白白浪費(fèi)，降低了引弧效率，火花塞電極截面小且不斷的燒蝕，導(dǎo)致火花間隙變大，同時(shí)受外界環(huán)境溫度及氣流的影響，高頻高壓震蕩信號(hào)不穩(wěn)定，頻率及參數(shù)不斷變化，使引弧可靠性降低。因此，采用串聯(lián)引弧的方法引弧困難、不穩(wěn)定、影響的因素較多、不易掌控、投資高、維護(hù)量大。通過檢索，北京光耀電力設(shè)備有限公司名為“一種不間斷交流等離子電弧供電裝置”，申請(qǐng)并獲實(shí)用新型專利(專利申請(qǐng)?zhí)?00820109599. 2)，它的原理就是上述的方法，其它尚未見公開的文獻(xiàn)及專利。金屬交流等離子體發(fā)生器是近些年來發(fā)展起來的新技術(shù)，與直流等離子槍相比交流等離子槍電極壽命長(zhǎng)，電源簡(jiǎn)單、投資少，維護(hù)量小，所以交流等離子槍更具有推廣和使用價(jià)值。但是，由于外置式火花塞引弧可靠差，高頻對(duì)外界影響大，致使交流等離子槍連續(xù)運(yùn)行不穩(wěn)定，對(duì)交流等離子槍的應(yīng)用推廣起到了阻礙作用，制約了它的發(fā)展，使交流等離子發(fā)生器在工業(yè)應(yīng)用中受到了極大的制約。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于摒棄現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種內(nèi)置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，該發(fā)生器將火花塞與等離子槍融為一體，火花塞的一極引到槍內(nèi)金屬進(jìn)氣環(huán)上，另一極接到槍的后電極，使其在槍內(nèi)放電，產(chǎn)生電火花，達(dá)到引弧的目的。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種內(nèi)置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，包括前電極組件、火花放電組件、后電極組件，前電極組件與后電極組件為同軸安裝，在前電極組件與后電極組件之間軸向安裝火花放電組件。而且，所述前電極組件由前電極外殼、前電極夾層、前電極、前電極進(jìn)水口、前電極出水口構(gòu)成，前電極外殼為中空?qǐng)A筒狀并制有同軸的前電極夾層，該前電極夾層內(nèi)同軸安裝前電極，夾層可通冷卻水，前電極外殼及其夾層的材質(zhì)均選用不銹鋼，前電極材質(zhì)選用紫銅并與外殼同軸連接。而且，所述火花放電組件由金屬進(jìn)氣環(huán)、絕緣件構(gòu)成，金屬進(jìn)氣環(huán)是火花塞的一極，切向鉆有進(jìn)氣孔，絕緣件為左右兩片呈圓環(huán)形，其作用是將前后電極絕緣，并將金屬進(jìn)氣環(huán)固定在兩片之間，材料為耐高溫的絕緣陶瓷。而且，所述后電極組件由后電極外殼、后電極夾層、后電極及后電極進(jìn)水口、后電極出水口構(gòu)成，后電極外殼為盲孔的中空杯狀且在其內(nèi)制有同軸的夾層；后電極為杯狀并杯底朝后同軸安裝在后電極外殼的夾層內(nèi)，該夾層可通冷卻水；后電極外殼材質(zhì)選用不銹鋼，后電極材質(zhì)選用紫銅與外殼同軸連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)及積極效果是I、本發(fā)明的引弧電路與主電源不形成閉合回路，避免了高頻高壓信號(hào)對(duì)一次電源的影響，提高了供電質(zhì)量和電氣元件的使用壽命。2、本發(fā)明的火花塞在槍體內(nèi)放電，高頻信號(hào)被屏蔽，有效地減少了高頻無線信號(hào)對(duì)外界的干擾和污染，增加了系統(tǒng)的安全性。3、本發(fā)明由于作為火花塞一極的金屬進(jìn)氣環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、裝配可靠、同心度好，可適當(dāng)降低振蕩頻率及電壓幅值，減少燒蝕量，延長(zhǎng)金屬進(jìn)氣環(huán)的壽命。4、本發(fā)明省略了高頻耦合變壓器，引弧電源簡(jiǎn)化，降低了制造成本，便于調(diào)試與維護(hù)，且維護(hù)量很小，為發(fā)展大功率交流等離子槍奠定了基礎(chǔ)。5、本發(fā)明采用內(nèi)置火花塞式引弧代替目前采用的利用高頻、高壓耦合變壓器串聯(lián)于主電路的引弧方式，解決了以往交流等離子發(fā)生器在引弧的過程中出現(xiàn)的諸多弊端，達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定的引弧，長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行的目的。


圖I為本發(fā)明的截面剖視示意圖；圖2為本發(fā)明的引弧電路接線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明專利作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例是描述性CN 102933017 A
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明
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的，非限定性，不能以此限定本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。一種內(nèi)置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，如圖I所示，包括前電極組件、火花放電組件、后電極組件，前電極組件與后電極組件為同軸安裝，在前電極組件與后電極組件之間軸向安裝火花放電組件。
各組件的構(gòu)成分別是I、前電極組件由前電極外殼I、前電極夾層2、前電極3、前電極進(jìn)水口 4、前電極出水口 12構(gòu)成，前電極外殼為中空?qǐng)A筒狀并制有同軸的前電極夾層，該前電極夾層內(nèi)同軸安裝前電極，夾層可通冷卻水，前電極外殼及其夾層的材質(zhì)均選用不銹鋼，前電極材質(zhì)選用紫銅并與外殼同軸連接。2、火花放電組件由金屬進(jìn)氣環(huán)5、絕緣件6構(gòu)成,金屬進(jìn)氣環(huán)是火花塞的一極，切向鉆有進(jìn)氣孔，該進(jìn)氣孔的數(shù)量及直徑由進(jìn)氣量決定，流經(jīng)的氣體對(duì)金屬進(jìn)氣環(huán)有良好的冷卻效果，材質(zhì)選用紫銅；絕緣件為左右兩片，呈圓環(huán)形，其作用是將前后電極絕緣，并將金屬進(jìn)氣環(huán)固定在兩片之間，材料為耐高溫的絕緣陶瓷，絕緣件均為機(jī)械加工、同軸連接，具有良好的同心度和嚴(yán)密的裝配工藝。3、后電極組件由后電極外殼7、后電極夾層8、后電極9及后電極進(jìn)水口 10、后電極出水口 11構(gòu)成，后電極外殼為盲孔的中空杯狀且在其內(nèi)制有同軸的夾層；后電極為杯狀并杯底朝后同軸安裝在后電極外殼的夾層內(nèi)，該夾層可通冷卻水；后電極外殼材質(zhì)選用不銹鋼，后電極材質(zhì)選用紫銅與外殼同軸連接。本發(fā)明的工作原理為利用夾在前后電極中間的金屬進(jìn)氣環(huán)作為火花放電極的一極，對(duì)后電極放電，前后電極短路，達(dá)到引弧的目的。電火花的產(chǎn)生如圖2所示，該電路由交流電源、開關(guān)K、升壓變壓器T、電容C、電感L構(gòu)成，升壓變壓器為高漏抗型，初級(jí)交流380V，次級(jí)3000V 5000V，當(dāng)次級(jí)電壓升高時(shí)，便向電容器充電。電容器為高壓電容器，電感為磁芯(或空心)電感。當(dāng)電容器兩端的電壓達(dá)到火花塞間隙的擊穿值時(shí)，開始放電、導(dǎo)通，在電容、火花放電電阻、電感組成的串聯(lián)回路里形成高頻高壓振蕩。升壓變壓器不斷地為振蕩電路提供能量，將振蕩持續(xù)下去，振蕩產(chǎn)生的高頻高壓信號(hào)，加到交流等離子槍的金屬進(jìn)氣環(huán)與后電極之間，產(chǎn)生放電火花，使前后電極間形成通路，達(dá)到引燃主弧的目的。需要說明的是火花放電電路的相序，須與加在前后電極上的交流電源相序一致。本發(fā)明未詳細(xì)說明的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，其特征在于包括前電極組件、火花放電組件、后電極組件，前電極組件與后電極組件為同軸安裝，在前電極組件與后電極組件之間軸向安裝火花放電組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，其特征在于所述前電極組件由前電極外殼、前電極夾層、前電極、前電極進(jìn)水口、前電極出水口構(gòu)成，前電極外殼為中空?qǐng)A筒狀并制有同軸的前電極夾層，該前電極夾層內(nèi)同軸安裝前電極，夾層通冷卻水，前電極外殼及其夾層的材質(zhì)均選用不銹鋼，前電極材質(zhì)選用紫銅并與外殼同軸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，其特征在于所述火花放電組件由金屬進(jìn)氣環(huán)、絕緣件構(gòu)成，金屬進(jìn)氣環(huán)是火花塞的一極，切向鉆有進(jìn)氣孔，絕緣件為左右兩片呈圓環(huán)形，其作用是將前后電極絕緣，并將金屬進(jìn)氣環(huán)固定在兩片之間，材料為耐高溫的絕緣陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，其特征在于所述后電極組件由后電極外殼、后電極夾層、后電極及后電極進(jìn)水口、后電極出水口構(gòu)成，后電極外殼為盲孔的中空杯狀且在其內(nèi)制有冋軸的夾層；后電極為杯狀并杯底朝后冋軸安裝在后電極外殼的夾層內(nèi)，該夾層通冷卻水；后電極外殼材質(zhì)選用不銹鋼，后電極材質(zhì)選用紫銅與外殼同軸連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)置火花塞式交流等離子體發(fā)生器，包括前電極組件、火花放電組件、后電極組件，前電極組件與后電極組件為同軸安裝，在前電極組件與后電極組件之間軸向安裝火花放電組件。本發(fā)明采用內(nèi)置火花塞式引弧，代替目前采用的利用高頻、高壓耦合變壓器串聯(lián)于主電路的引弧方式，解決了以往交流等離子發(fā)生器在引弧的過程中出現(xiàn)的諸多弊端，達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定的引弧，長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行的目的。
文檔編號(hào)H05H1/34GK102933017SQ20121043512
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者王志剛, 吳紹強(qiáng), 張杰立, 安惠欣, 王碩, 郭秉楠 申請(qǐng)人:航天環(huán)境工程有限公司