長(zhǎng)壽命等離子發(fā)生器陽(yáng)極的制作方法
【專利摘要】長(zhǎng)壽命等離子發(fā)生器陽(yáng)極，有陽(yáng)極套和冷卻水孔道。設(shè)多根細(xì)鎢棒沿周向均布鑲嵌在陽(yáng)極套中的開(kāi)囗圓槽或圓孔內(nèi)，兩者緊配合或釬焊連接。細(xì)鎢棒與陽(yáng)極套軸線夾角為0°-90°，當(dāng)0°時(shí)，細(xì)鎢棒周向鑲嵌在陽(yáng)極套內(nèi)壁。細(xì)鎢棒后端面突出于陽(yáng)極距陰極距離小，工作時(shí)，電弧在細(xì)鎢棒與陰極間產(chǎn)生，又因細(xì)鎢棒熔點(diǎn)高，不易被燒蝕；陽(yáng)極套與細(xì)鎢棒充分接觸，有利于弧根在細(xì)鎢棒上轉(zhuǎn)移；且陽(yáng)極套導(dǎo)熱性好使細(xì)鎢棒的高溫迅速傳遞給冷卻水；細(xì)鎢棒后端頭用圓柱狀或小端面圓錐狀，使弧根附著于細(xì)鎢棒；這些大大提高陽(yáng)極和等離子發(fā)生器使用壽命。細(xì)鎢棒后端形成一個(gè)假想鎢環(huán)，減小電弧波動(dòng)，提高了等離子炬的穩(wěn)定性?？捎糜跈C(jī)械、加工、化工、材料、環(huán)保、冶金等領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】長(zhǎng)壽命等離子發(fā)生器陽(yáng)極
—.【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型等離子發(fā)生器陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，屬于等離子體技術(shù)類(H05H)。
二.【背景技術(shù)】
[0002]近幾十年以來(lái)，在中外研究工作者的共同努力下，等離子體發(fā)生器研制技術(shù)和等離子體應(yīng)用技術(shù)取得了巨大的進(jìn)展。等離子體技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)逐步從最初的航空航天領(lǐng)域轉(zhuǎn)到了機(jī)械、加工、化工、材料、環(huán)保、冶金等領(lǐng)域，并且已在各應(yīng)用領(lǐng)域取得了相當(dāng)大的成就。一般工業(yè)性領(lǐng)域的應(yīng)用都要求等離子發(fā)生器具有長(zhǎng)的使用壽命和產(chǎn)生性能可控的等離子炬的能力。然而，在進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)，產(chǎn)生的等離子體流動(dòng)情況極為復(fù)雜，獲得性能可控的等離子炬和使用壽命長(zhǎng)成了制約等離子技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。而在現(xiàn)有技術(shù)條件下，還沒(méi)有一個(gè)合理的模型能很好的解決該問(wèn)題。
[0003]為了滿足工業(yè)應(yīng)用的需要，必須考慮等離子發(fā)生器的各個(gè)組成部分，控制各個(gè)影響等離子體穩(wěn)定性和等離子發(fā)生器使用壽命的因素。作為等離子發(fā)生器重要組成部分的陽(yáng)極結(jié)構(gòu)往往是影響等離子發(fā)生器使用壽命和等離子體炬穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。經(jīng)文獻(xiàn)檢索，現(xiàn)有諸多專利為提高等離子發(fā)生器使用壽命都專門(mén)設(shè)計(jì)了等離子發(fā)生器陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，但實(shí)際對(duì)使用壽命和等離子炬的穩(wěn)定性并未有明顯的提高。
三.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型提供的長(zhǎng)壽命等離子發(fā)生器陽(yáng)極，就是解決現(xiàn)有等離子發(fā)生器等離子體炬的穩(wěn)定性差和等離子發(fā)生器使用壽命短而不能滿足工業(yè)應(yīng)用需要的問(wèn)題。
[0005]技術(shù)方案如下:
[0006]長(zhǎng)壽命等離子發(fā)生器陽(yáng)極，包括陽(yáng)極套和陽(yáng)極套中的冷卻水孔道，其特征是:
[0007]I)設(shè)多根相同的細(xì)鎢棒沿周向均布鑲嵌在陽(yáng)極套中，陽(yáng)極套中開(kāi)有用于鑲嵌細(xì)鎢棒的開(kāi)口圓槽或圓孔；細(xì)鎢棒和陽(yáng)極套間為緊配合或前端釬焊連接；
[0008]2)每根細(xì)鎢棒布置方向與陽(yáng)極套軸線X方向呈a角度，a角度選擇范圍:0° ( a〈90° ;每根細(xì)鎢棒a角度變化轉(zhuǎn)動(dòng)的原點(diǎn)橫截面為細(xì)鎢棒靠陰極的后端面；3)每根細(xì)鎢棒后端面突出于陽(yáng)極后端面，細(xì)鎢棒后端面距陰極距離比陽(yáng)極后端面距陰極距離小。
[0009]上述每根細(xì)鎢棒布置方向可與軸線平行，即每根細(xì)鎢棒角度a=0°，多根相同的細(xì)鎢棒鑲嵌在陽(yáng)極套內(nèi)壁周向均布開(kāi)設(shè)的開(kāi)口圓槽內(nèi)。上述細(xì)鎢棒靠近陰極的端頭可采用圓柱狀或小端面圓錐狀。上述細(xì)鎢棒原材料可采用純鎢、鈰鎢、釷鎢、鑭鎢或鉿。上述陽(yáng)極套原材料可采用純銅、紫銅或鎢銅合金。
[0010]本實(shí)用新型有益效果:
[0011]I)采用如下設(shè)計(jì)，提高了陽(yáng)極使用壽命:①陽(yáng)極套中周向均布鑲嵌多根細(xì)鎢棒，且細(xì)鎢棒靠近陰極端略突出于陽(yáng)極套內(nèi)壁和后端面，當(dāng)?shù)入x子發(fā)生器工作時(shí)，由于均勻布置的細(xì)鎢棒相對(duì)于陰極的距離較陽(yáng)極套近，從而電弧在細(xì)鎢棒與陰極間產(chǎn)生。又因?yàn)橄啾扔谄胀?yáng)極結(jié)構(gòu)，細(xì)鎢棒采用熔點(diǎn)高耐高溫材料，能承受更高的溫度，細(xì)鎢棒不易被燒蝕，提高了陽(yáng)極的使用壽命。②陽(yáng)極套通過(guò)開(kāi)口圓槽或圓孔與均布的多根細(xì)鎢棒充分接觸，有利于弧根在各細(xì)鎢棒上轉(zhuǎn)移，可迅速將作為弧根附著點(diǎn)的細(xì)鎢棒上的高溫傳遞給冷卻水，不至于使某一細(xì)鎢棒上溫度過(guò)高，從而保證所有細(xì)鎢棒上的溫度均勻且遠(yuǎn)低于細(xì)鎢棒的熔點(diǎn)，提高了陽(yáng)極使用壽命。③陽(yáng)極套采用加工性能好且導(dǎo)熱性好的材料以便將等離子弧在陽(yáng)極上產(chǎn)生的熱量迅速帶走，更好的保護(hù)陽(yáng)極結(jié)構(gòu)。④細(xì)鎢棒靠近陰極的后端頭采用圓柱狀或小端面圓錐狀，該處為圓弧面或小端面錐面，這樣使等離子弧根能更好的附著于細(xì)鎢棒上，進(jìn)而可提高陽(yáng)極的使用壽命。⑤當(dāng)a=0°時(shí)，細(xì)鎢棒均勻的布置在陽(yáng)極套的內(nèi)壁上，更有利于弧根在各細(xì)鎢棒上的轉(zhuǎn)移，整體使用壽命長(zhǎng)。⑥陽(yáng)極套外壁上開(kāi)有冷卻通道，可充分冷卻陽(yáng)極套，提高陽(yáng)極使用壽命。2)細(xì)鎢棒靠近陰極端略突出于陽(yáng)極套內(nèi)壁和后端面，以便在陽(yáng)極套上形成一個(gè)假想鎢環(huán)。由于形成的鎢環(huán)限定了電弧在陽(yáng)極套軸線方向的運(yùn)動(dòng)范圍，減小了電弧的波動(dòng)，從而提高了等離子炬的穩(wěn)定性。3)陽(yáng)極套上均勻的加工了與所需安放的細(xì)鎢棒根數(shù)一樣多的開(kāi)口圓槽或圓孔，以便將細(xì)鎢棒均勻的安放于陽(yáng)極套上。同時(shí)因細(xì)鎢棒和陽(yáng)極套間為緊配合，可使用熱漲冷縮方式裝配，使耐高溫的鎢棒與紫銅陽(yáng)極套緊密結(jié)合，保證了兩者間能可靠的通電和傳熱。細(xì)鎢棒和陽(yáng)極套間也可采用在前端釬焊連接，保證了兩者間能可靠的通電。4)綜上所述，本實(shí)用新型通過(guò)提高陽(yáng)極使用壽命，進(jìn)而提高等離子發(fā)生器的使用壽命，更有利于等離子電弧的穩(wěn)定和可控性，進(jìn)一步促進(jìn)等離子技術(shù)的發(fā)展和其在工業(yè)方面的應(yīng)用。
四.【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1長(zhǎng)壽命等離子發(fā)生器陽(yáng)極結(jié)構(gòu)及與陰極位置軸向X剖視圖；圖中同時(shí)畫(huà)出了a=0° (實(shí)施例1)和a=65° (實(shí)施例2)的細(xì)鎢棒的軸向布置(Z_X面)。
[0013]圖2圖1A-A剖視圖，實(shí)施例1細(xì)鎢棒在陽(yáng)極周向布置圖(Z-Y面)
[0014]圖3圖1B-B剖視圖。
[0015]圖4圖1C-C剖視圖。
[0016]上圖中:1-陽(yáng)極套，其`中山一陽(yáng)極套內(nèi)冷卻水通道，I2—陽(yáng)極套中用于鑲嵌細(xì)鎢棒的開(kāi)口圓槽，l2a—陽(yáng)極套中用于鑲嵌細(xì)鎢棒的圓孔，I3—陽(yáng)極套后端面。2-細(xì)鎢棒，其中:a-細(xì)鎢棒與陽(yáng)極套軸線X的夾角，20_a=0°時(shí)的細(xì)鎢棒，XcTa=O°時(shí)的細(xì)鎢棒軸線，23-a=0°時(shí)的細(xì)鎢棒后端面；2a-a=65°時(shí)的細(xì)鎢棒，Xa_a=65°時(shí)的細(xì)鎢棒軸線，23a_a=65°時(shí)的細(xì)鎢棒后端面；23A-細(xì)鎢棒后端頭圓柱體，23B-細(xì)鎢棒后端頭小端面圓錐體。3-陰極。4-假想鎢環(huán)。5-等離子發(fā)生器向外噴射炬。B1—陽(yáng)極末端面至陰極距離。B^a=CT時(shí)的細(xì)鎢棒后端面至陰極距離。Ba — a=65°時(shí)的細(xì)鎢棒后端面至陰極距離。
五.【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1:見(jiàn)圖1，圖2，圖3，圖4
[0018]見(jiàn)圖1，長(zhǎng)壽命等離子發(fā)生器陽(yáng)極，包括陽(yáng)極套I和陽(yáng)極套中用于冷卻的冷卻水孔道li。設(shè)8根相同的細(xì)鎢棒2，每根細(xì)鎢棒布置方向Xtl與軸線X平行，即每根細(xì)鎢棒角度a=0°，細(xì)鎢棒為見(jiàn)圖2，8根相同的細(xì)鎢棒2。鑲嵌在陽(yáng)極套內(nèi)壁Itl周向均布開(kāi)設(shè)的開(kāi)口圓槽I2內(nèi)，且8根細(xì)鎢棒&和陽(yáng)極套上的開(kāi)口圓槽I2間為緊配合?；蛘咭?jiàn)圖1，在前端細(xì)鎢棒4和陽(yáng)極套接觸24處，用釬焊將細(xì)鎢棒&和陽(yáng)極套固定連接使電導(dǎo)通。[0019]見(jiàn)圖1，每根細(xì)鎢棒后端面23突出于陽(yáng)極后端面13，細(xì)鎢棒后端面距陰極3距離Btl比陽(yáng)極后端面距陰極3距離B1小。8根細(xì)鎢棒后端面處形成一個(gè)直徑比陽(yáng)極套內(nèi)壁Itl略小的假想鎢環(huán)4 (見(jiàn)圖1和圖2中虛線4所示)。
[0020]見(jiàn)圖1、圖3，細(xì)鎢棒2靠近陰極3的端頭采用圓柱狀23A。見(jiàn)圖1、圖4，細(xì)鎢棒2靠近陰極3的端頭也可采用小端面圓錐狀23B。細(xì)鎢棒原材料可采用純鎢、鈰鎢、釷鎢、鑭鎢或鉿。陽(yáng)極套原材料可采用純銅、紫銅或鎢銅合金。上述材料均為市售產(chǎn)品。
[0021]實(shí)施例2:
[0022]除以下特征外，其于與實(shí)施例1相同。
[0023]見(jiàn)圖1，設(shè)8根相同的細(xì)鎢棒2a，每根細(xì)鎢棒布置方向Xa與陽(yáng)極套軸線X的夾角a=65°，每根細(xì)鎢棒a角度變化轉(zhuǎn)動(dòng)的原點(diǎn)橫截面為細(xì)鎢棒靠陰極3的后端面23a。8根細(xì)鎢棒2a沿周向均布鑲嵌在陽(yáng)極套I中，陽(yáng)極套中開(kāi)有用于鑲嵌細(xì)鎢棒2a的圓孔l2a，圓孔I2a中心線Xa與陽(yáng)極套軸線X的夾角a=65°。
【權(quán)利要求】
1.長(zhǎng)壽命等離子發(fā)生器陽(yáng)極，包括陽(yáng)極套(I)和陽(yáng)極套中的冷卻水孔道(I1),其特征是: 1)設(shè)多根相同的細(xì)鎢棒(2)沿周向均布鑲嵌在陽(yáng)極套中，陽(yáng)極套中開(kāi)有用于鑲嵌細(xì)鎢棒的開(kāi)口圓槽(I2)或圓孔(I2a);細(xì)鎢棒和陽(yáng)極套間為緊配合或前端釬焊連接； 2)每根細(xì)鎢棒布置方向與陽(yáng)極套軸線X方向呈a角度，a角度選擇范圍:0°< a〈90° ；每根細(xì)鎢棒a角度變化轉(zhuǎn)動(dòng)的原點(diǎn)橫截面為細(xì)鎢棒靠陰極(3)的后端面(23a)； 3)每根細(xì)鎢棒后端面(23、23a)突出于陽(yáng)極后端面(13)，細(xì)鎢棒后端面距陰極距離(B。、Ba)比陽(yáng)極后端面距陰極距離(B1)小。
2.按權(quán)利要求1所述的等離子發(fā)生器陽(yáng)極，其特征是:每根細(xì)鎢棒布置方向Xtl與軸線X平行，即每根細(xì)鎢棒角度a=0°，多根相同的細(xì)鎢棒鑲嵌在陽(yáng)極套內(nèi)壁(Itl)周向均布開(kāi)設(shè)的開(kāi)口圓槽(I2)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子發(fā)生器陽(yáng)極，其特征是:細(xì)鎢棒靠近陰極的端頭采用圓柱狀(23A)或小端面圓錐狀(23B)。
4.按權(quán)利要求1所述的等離子發(fā)生器陽(yáng)極，其特征是:細(xì)鎢棒原材料采用純鎢、鈰鎢、釷鎢、鑭鎢或鉿。
5.按權(quán)利要求1所述的等離子發(fā)生器陽(yáng)極，其特征是:陽(yáng)極套原材料采用純銅、紫銅或鶴銅合金。
【文檔編號(hào)】H05H1/34GK203504872SQ201320665621
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】余德平, 曹修全, 姚進(jìn), 李裔紅 申請(qǐng)人:成都四態(tài)科技有限責(zé)任公司