一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍的制作方法
【專利摘要】一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍，涉及等離子體設(shè)備，由后座、陰極、第一絕緣槍架、第一噴管、第一管套、第二絕緣槍架、第二噴管和第二管套組成，陰極安裝在后座中心前端，第一噴管安裝在第一管套中，第二噴管安裝在第二管套中，后座攜陰極安裝在第一絕緣槍架的后安裝槽中，第一管套攜第一噴管安裝在第一絕緣槍架的前安裝槽與第二絕緣槍架的后連接槽口中，第二管套攜第二噴管安裝在第二絕緣槍架的前連接槽口中；陰極的頭部伸入到第一噴管后端的喇叭口空間中，第一噴管后端的喇叭口空間構(gòu)成第一放電區(qū)。本實用新型在等離子體噴槍內(nèi)產(chǎn)生雙級高溫等離子體電弧，提高等離子體噴槍的加熱效率及分解能力，以滿足熱解水制氫、固體廢物處置及有害氣體處理領(lǐng)域的應(yīng)用要求。
【專利說明】一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及等離子體設(shè)備，特別是涉及到一種等離子體噴槍的噴管結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]當前，等離子技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，工業(yè)上應(yīng)用于等離子點火、等離子噴涂、金屬冶煉、等離子加熱制造納米材料、切割、垃圾焚燒廢物處理等。等離子體的處理方式和一般的方式大不一樣，等離子體是在電離層或放電現(xiàn)象下所形成的一種狀態(tài)，伴隨著放電現(xiàn)象將會生成了激發(fā)原子、激發(fā)分子、離解原子、游離原子團、原子或分子離子群的活性化學(xué)物以及它們與其它的化學(xué)物碰撞而引起的反應(yīng)。在等離子體發(fā)生器中，放電作用使得工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態(tài)，經(jīng)相互碰撞而產(chǎn)生高溫，溫度可達幾萬度以上。
[0003]等離子熱解水制氫技術(shù)是最近幾年提出來的水制氫候選技術(shù)之一，因為水是一種相當穩(wěn)定的物質(zhì)，在常壓條件下，溫度在2000K時水分子幾乎不分解，2500K時有25%的水發(fā)生分解，3400?3500K時氫氣和氧氣的摩爾分數(shù)達到最大，分別為18%和6%，當溫度達到4200K以上時,水分子將全部分解為氫氣、氫、氧氣、氧和氫氧原子團，一般的加熱方式難以達到這么高的溫度，而使用等離子體噴槍則能做到；應(yīng)用等離子體噴槍處理危險有害的廢棄物和生活垃圾，使氣化爐不需輸入空氣或氧氣，使生活垃圾轉(zhuǎn)化的合成氣品質(zhì)好，達到化工原料的要求，合成氣再通過后級設(shè)備生產(chǎn)甲醇或二甲醚產(chǎn)品，實現(xiàn)資源化和無污染處理生活垃圾；在煤氣化生產(chǎn)線上如利用等離子體噴槍把水蒸汽加熱分解后再噴入氣化爐內(nèi)，與煤炭進行化學(xué)反應(yīng)，所發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使氣化爐不需輸入空氣或氧氣助燃，生產(chǎn)的合成氣中氫氣的分數(shù)比例高，廢氣的含量低，實現(xiàn)節(jié)能減排。
[0004]現(xiàn)有的等離子體噴槍多為單級結(jié)構(gòu)，存在加熱效率不高及原料分解不完全的缺點。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是要克服現(xiàn)有等離子體噴槍存在分解不完全及加熱效率不高的缺點，提供一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍，使等離子體噴槍達到更高的處理溫度，提高等離子體噴槍的加熱效率及分解能力，以滿足熱解水制氫、固體廢物處置及有害氣體處理領(lǐng)域的應(yīng)用要求。
[0006]本實用新型的一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍，其特征是等離子體噴槍由后座
(I)、陰極(3)、第一絕緣槍架(2)、第一噴管(4)、第一管套(5)、第二絕緣槍架(6)、第二噴管
[7]和第二管套(8)組成,其中,后座(I)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu),在后座(I)的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)內(nèi)有冷卻水回路，在后座(I)回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中心的前端有陰極接口( 1-2 );陰極(3 )為圓棒體結(jié)構(gòu)，陰極
(3)的圓棒體結(jié)構(gòu)中有冷卻腔(X);第一絕緣槍架(2)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第一絕緣槍架(2)的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中有前安裝槽(2-3)和后安裝槽(2-1 )，在前安裝槽(2-3)與后安裝槽(2-1)之間有貫通的圓形孔道；第一噴管(4)的后部為喉口結(jié)構(gòu)(4-1)，喉口結(jié)構(gòu)(4-1)的后端為收窄的喇叭口結(jié)構(gòu)，喉口結(jié)構(gòu)(4-1)的前端為圓錐形噴管結(jié)構(gòu)，第一噴管(4)以嵌入方式安裝在第一管套(5)中，第一噴管(4)與第一管套(5)壁體之間的空間構(gòu)成第一冷卻水套(VI)，第一冷卻水套(VI)有冷卻劑進口(5-7)接入和冷卻劑出口(5-1)接出；第二絕緣槍架(6)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第二絕緣槍架(6)的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中有前連接槽口(6-2)和后連接槽口(6-1)，前連接槽口(6-2)與后連接槽口(6-1)之間貫通；第二噴管(7)的后端為收窄的喇叭口結(jié)構(gòu)，第二噴管(7 )的前端為擴張的圓錐管結(jié)構(gòu)，第二噴管(7 )后端的喇叭口結(jié)構(gòu)與前端的圓錐管結(jié)構(gòu)之間為貫通的圓形孔道，第二噴管(7)以嵌入方式安裝在第二管套(8)中，第二噴管(7)與第二管套(8)壁體之間的空間構(gòu)成第二冷卻水套(II)，第二冷卻水套(II)有冷卻水進口( 8-4 )接入和冷卻水出口( 8-1)接出；陰極(3 )安裝在后座(I)中心前端的陰極接口(1-2)中，后座(I)攜陰極(3)安裝在第一絕緣槍架(2)的后安裝槽(2-1)中，第一管套(5)攜第一噴管(4)安裝在第一絕緣槍架(2)的前安裝槽(2-3)與第二絕緣槍架(6)的后連接槽口(6-1)中，第二管套(8)攜第二噴管(7)安裝在第二絕緣槍架(6)的前連接槽口(6-2)中；陰極(3)的頭部伸入到第一噴管(4)后端的喇叭口空間中，第一噴管(4)后端的喇叭口空間構(gòu)成第一放電區(qū)(IX)，第一噴管(4)后部的喉口結(jié)構(gòu)(4-1)內(nèi)空間構(gòu)成第一壓縮孔道(珊)，第一噴管(4)的圓錐形噴管結(jié)構(gòu)內(nèi)空間構(gòu)成第一噴射腔(VD，第二噴管(7)后端的喇叭口結(jié)構(gòu)內(nèi)空間構(gòu)成第二放電區(qū)(IV)，第二噴管(7)的后端與前端之間貫通的圓形孔道構(gòu)成第二壓縮孔道(III)，第二噴管(7)前端擴張的圓錐管結(jié)構(gòu)內(nèi)空間構(gòu)成第二噴射腔(I )。
[0007]本實用新型中，陰極(3)由陰極頭(3-2)和陰極套(3-1)構(gòu)成，陰極套(3-1)為空心的圓棒體結(jié)構(gòu)，陰極套(3-1)的壁體后端有螺紋接口( 3-3)，陰極套(3-1)壁體的內(nèi)空間構(gòu)成冷卻腔(X)，陰極頭(3-2)嵌入在陰極套(3-1)的前部，陰極頭(3-2)的頭端從陰極套(3-1)中伸出，陰極頭(3-2)的頭端為圓弧形結(jié)構(gòu)，陰極頭(3-2)的后部有定位凸緣(3-5)，陰極頭(3-2)的后端有冷卻尾突(3-6)，冷卻尾突(3-6)伸入到冷卻腔(X)中；在后座(I)回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)內(nèi)的冷卻水回路中有導(dǎo)流管(1-6)，導(dǎo)流管(1-6)伸入到陰極(3)的冷卻腔(X)中，導(dǎo)流管(1-6)的管內(nèi)空間構(gòu)成冷卻供水通道(XD，導(dǎo)流管(1-6)的管外空間構(gòu)成冷卻回水通道(XIII)，冷卻供水通道(XD有冷卻水輸入接口( 1-7)接入，冷卻回水通道(XIII)有冷卻水輸出接口( 1-8)接出；在后座(I)回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)內(nèi)有第一氣室(XI)，第一氣室(XI)有第一工作氣進口(1-1)接入；在第一絕緣槍架(2)的圓形孔道壁體上有第一螺旋導(dǎo)流肋(2-2)，第一螺旋導(dǎo)流肋(2-2)的螺距空間構(gòu)成第一螺旋通道，第一氣室(XI)通過第一螺旋通道連通到第一放電區(qū)(IX);第一管套(5)的前部有外套(5-3)，外套(5-3)與第一管套(5)前部壁體之間的空間構(gòu)成第二氣室(V)，第二氣室(V)有第二工作氣進口(5-2)接入；在第二絕緣槍架(6)回轉(zhuǎn)體中段的壁體內(nèi)側(cè)有第二螺旋導(dǎo)流肋(6-3)，第二螺旋導(dǎo)流肋(6-3)的螺距空間構(gòu)成第二螺旋通道，第二氣室(V)通過第二螺旋通道連通到第二放電區(qū)(IV)。
[0008]上述的實用新型應(yīng)用時，第一路冷卻水通過冷卻水輸入接口(1-7)進入到后座(O內(nèi)的冷卻供水通道(XD中，經(jīng)導(dǎo)流管(1-6)前端的出水口對陰極頭后端的冷卻尾突(3-6)進行沖刷冷卻，冷卻水吸收了陰極頭的熱量后，再經(jīng)冷卻腔(X)進入到冷卻回水通道(XIII)，然后由冷卻水輸出接口(1-8)返回到冷卻系統(tǒng)的回路中；第二路冷卻水通過冷卻劑進口(5-7)進入到第一冷卻水套(VI)中，吸收第一噴管(4)的熱量后，再由冷卻劑出口(5-1)返回到冷卻系統(tǒng)的回路中；第三路冷卻水通過冷卻水進口(8-4)進入到第二冷卻水套(II)中，吸收第二噴管(7)的熱量后，再由冷卻水出口(8-1)返回到冷卻系統(tǒng)的回路中；一路工作氣或被加熱的氣體由第一工作氣進口(1-1)進入到第一氣室(XI)中，然后通過第一螺旋通道以螺旋方式進入到第一放電區(qū)(IX)，再通過第一壓縮孔道(VDI)和第一噴射腔(VD從第一噴管(4)中噴出，再經(jīng)第二放電區(qū)(IV)和第二壓縮孔道(III)進入到第二噴射腔(I );另一路工作氣或被加熱的氣體由第二工作氣進口(5-2)進入到第二氣室(V)中，然后通過第二螺旋通道以螺旋方式進入到第二放電區(qū)(IV)，再與從第一噴管(4)中噴出的氣體混合，通過第二壓縮孔道(III)進入到第二噴射腔(I )，然后從噴槍中噴出；后座(I)作為陰極(3)的電氣連接件，第二管套(8)作為第二噴管(7)的電氣連接件，陰極(3)構(gòu)成第一陰極，第一噴管(4)的管身構(gòu)成第一陽極，第一噴管(4)前端的管頭構(gòu)成第二陰極，第二噴管
(7)構(gòu)成第二陽極。在第一陰極與第二陽極之間施加電能，陰極頭(3-2)的頭端便發(fā)射電子，陰極頭(3-2)的頭端發(fā)射的電子受到工作氣流約束，經(jīng)第一壓縮孔道(VDI)進入第一噴射腔(VII)，被第一噴管(4)的壁體吸收，使得陰極頭(3-2)的頭端形成圓弧放電面(3-4)、第一噴管(4)的內(nèi)壁上形成第一圓錐放電面(4-4),在圓弧放電面(3-4)與第一圓錐放電面(4-4)之間產(chǎn)生第一級高溫等離子體電?。坏谝粐姽?4)前端的管頭內(nèi)壁同時發(fā)射電子，第一噴管(4)的管頭發(fā)射的電子受到工作氣流約束，經(jīng)第二壓縮孔道(III)進入到第二噴射腔(I )，被第二噴管(7)的壁體吸收，使得在第一噴管(4)的管頭內(nèi)壁上形成圓環(huán)放電面(4-2)、在第二噴管(7)的內(nèi)壁上形成第二圓錐放電面(7-2)，在圓環(huán)放電面(4-2)與第二圓錐放電面(7-2)之間產(chǎn)生第二級高溫等離子體電弧。上述過程中，當采用水蒸汽作為工作氣或被加熱的氣體進入到第一放電區(qū)(IX)時，水蒸汽在強電場的作用下被電離成為活性化學(xué)物，活性化學(xué)物與第一級高溫等離子體電弧混合，通過第一壓縮孔道(VDI)進入第一噴射腔(VII)，在高溫環(huán)境中被分解為氫氣和氧氣，然后又在第二放電區(qū)(IV)、第二壓縮孔道(III)與第二級高溫等離子體電弧混合，得到進一步的電離和升溫，使水蒸汽的分解率達到更大。水蒸汽的分解物與等離子體電弧從第二噴管(7)的出口噴出，形成等離子體火炬。
[0009]本實用新型把等離子體噴槍設(shè)計為雙級噴管結(jié)構(gòu)，使得在等離子體噴槍內(nèi)產(chǎn)生雙級高溫等離子體電弧，等離子體電弧的能量更大，使噴槍的加熱效率得到更大的提高，從而使水分子處在更高的溫度中，水分子的分解率更高。當本實用新型用于處理有害廢氣時，能使有害氣體得到更完全的分解。
[0010]本實用新型的有益效果是:提供的一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍，在等離子體噴槍內(nèi)產(chǎn)生雙級高溫等離子體電弧，使等離子體噴槍達到更高的處理溫度，提高等離子體噴槍的加熱效率及分解能力，以滿足熱解水制氫、固體廢物處置及有害氣體處理領(lǐng)域的應(yīng)用要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是本實用新型的等離子體噴槍中的陰極結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3是圖1的A-A剖面圖。
[0014]圖4是圖1的B-B剖面圖。
[0015]圖5是圖1的C-C剖面圖。
[0016]圖中:1.后座，1-1.第一工作氣進口，1-2.陰極接口，1-3.螺紋接頭，1_4.后座的外層壁體，1-5.后座的中間層壁體，1-6.后座中的導(dǎo)流管，1-7.冷卻水輸入接口，1-8.冷卻水輸出接口，2.第一絕緣槍架，2-1.第一絕緣槍架的后安裝槽，2-2.第一螺旋導(dǎo)流肋，2-3.第一絕緣槍架的前安裝槽，3.陰極，3-1.陰極套，3-2.陰極頭，3-3.陰極的螺紋接口，
3-4.陰極頭端的圓弧放電面,3-5.陰極頭的定位凸緣,3-6.陰極頭的冷卻尾突,4.第一噴管，4-1.第一噴管的喉口結(jié)構(gòu)，4-2.圓環(huán)放電面，4-3.第一噴管的管頭，4-4.第一圓錐放電面，5.第一管套，5-1.冷卻劑出口，5-2.第二工作氣進口，5-3.第一套管的外套，5-4.安裝螺口，5-5.第一管套的前端頭，5-6.第一管套的前安裝接頭，5-7.冷卻劑進口，5-8.第一管套的后安裝接頭，6.第二絕緣槍架，6-1.第二絕緣槍架的后連接槽口，6-2.第二絕緣槍架的前連接槽口，6-3.第二螺旋導(dǎo)流肋，7.第二噴管，7-1.第二噴管的前榫頭，7-2.第二圓錐放電面，8.第二管套，8-1.冷卻水出口，8-2.鎖緊螺紋，8-3.第二管套的榫口，8-4.冷卻水進口，8-5.第二管套的安裝螺紋，9.鎖緊螺母，10.密封圈，11.密封墊；1.第二噴射腔，I1.第二冷卻水套，II1.第二壓縮孔道，IV.第二放電區(qū)，V.第二氣室，V1.第一冷卻水套，νπ.第一噴射腔，VDK第一壓縮孔道，IX.第一放電區(qū)，X.冷卻腔，X1.第一氣室，ΧΠ.冷卻供水通道，XII1.冷卻回水通道。

【具體實施方式】
[0017]實施例1圖1所示的實施方式中，一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍由后座(I)、陰極(3)、第一絕緣槍架(2)、第一噴管(4)、第一管套(5)、第二絕緣槍架(6)、第二噴管(7)和第二管套(8)組成,其中，后座(I)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，在后座(I)回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中心的前端有陰極接口(1-2)，在后座(I)的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)內(nèi)有冷卻水回路，冷卻水回路中有導(dǎo)流管(1-6)，導(dǎo)流管(1-6)伸入到陰極(3)的冷卻腔(X)中，導(dǎo)流管(1-6)的管內(nèi)空間構(gòu)成冷卻供水通道(XD，導(dǎo)流管(1-6)的管外空間構(gòu)成冷卻回水通道(XIII)，冷卻供水通道(ΧΠ)有冷卻水輸入接口( 1-7)接入，冷卻回水通道(XIII)有冷卻水輸出接口( 1-8)接出，在后座(I)回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)內(nèi)有第一氣室(XI)，第一氣室(XI)有第一工作氣進口(1-1)接入；陰極(3)由陰極頭(3-2)和陰極套(3-1)構(gòu)成，陰極套(3-1)為空心的圓棒體結(jié)構(gòu)，陰極套(3-1)的壁體后端有螺紋接口(3-3)，陰極套(3-1)壁體的內(nèi)空間構(gòu)成冷卻腔(X)，陰極頭(3-2)嵌入在陰極套(3-1)的前部，陰極頭(3-2)的頭端從陰極套(3-1)中伸出，陰極頭(3-2)的頭端為圓弧形結(jié)構(gòu)，陰極頭(3-2)的后部有定位凸緣(3-5)，陰極頭(3-2)的后端有冷卻尾突(3-6)，冷卻尾突(3-6)伸入到冷卻腔(X)中；第一絕緣槍架(2)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第一絕緣槍架(2)的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中有前安裝槽(2-3)和后安裝槽(2-1 )，在前安裝槽(2-3)與后安裝槽(2-1)之間有貫通的圓形孔道；第一噴管(4)的后部為喉口結(jié)構(gòu)(4-1),喉口結(jié)構(gòu)(4-1)的后端為收窄的喇叭口結(jié)構(gòu)，喉口結(jié)構(gòu)(4-1)的前端為圓錐形噴管結(jié)構(gòu)，第一噴管(4)以嵌入方式安裝在第一管套(5)中，第一噴管(4)與第一管套(5)壁體之間的空間構(gòu)成第一冷卻水套(VI)，第一冷卻水套(VI)有冷卻劑進口(5-7)接入和冷卻劑出口(5-1)接出；第二絕緣槍架(6)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第二絕緣槍架(6)的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中有前連接槽口(6-2)和后連接槽口(6-1)，前連接槽口(6-2)與后連接槽口(6-1)之間貫通；第二噴管(7)的后端為收窄的喇叭口結(jié)構(gòu)，第二噴管(7 )的前端為擴張的圓錐管結(jié)構(gòu)，第二噴管(7 )后端的喇叭口結(jié)構(gòu)與前端的圓錐管結(jié)構(gòu)之間為貫通的圓形孔道，第二噴管(7)以嵌入方式安裝在第二管套(8)中，第二噴管(7)與第二管套(8)壁體之間的空間構(gòu)成第二冷卻水套(II)，第二冷卻水套(II)有冷卻水進口( 8-4)接入和冷卻水出口( 8-1)接出；陰極(3 )安裝在后座(I)中心前端的陰極接口(1-2)中，后座(I)攜陰極(3)安裝在第一絕緣槍架(2)的后安裝槽(2-1)中，第一管套(5)攜第一噴管(4)安裝在第一絕緣槍架(2)的前安裝槽(2-3)與第二絕緣槍架(6)的后連接槽口(6-1)中，第二管套(8)攜第二噴管(7)安裝在第二絕緣槍架(6)的前連接槽口(6-2)中；陰極(3)的頭部伸入到第一噴管(4)后端的喇叭口空間中，第一噴管(4)后端的喇叭口空間構(gòu)成第一放電區(qū)(IX)，第一噴管(4)后部的喉口結(jié)構(gòu)(4-1)內(nèi)空間構(gòu)成第一壓縮孔道(珊)，第一噴管(4)的圓錐形噴管結(jié)構(gòu)內(nèi)空間構(gòu)成第一噴射腔(VII)，第二噴管(7)后端的喇叭口結(jié)構(gòu)內(nèi)空間構(gòu)成第二放電區(qū)(IV)，第二噴管(7)的后端與前端之間貫通的圓形孔道構(gòu)成第二壓縮孔道(III)，第二噴管(7)前端擴張的圓錐管結(jié)構(gòu)內(nèi)空間構(gòu)成第二噴射腔(I )。本實施例中，在第一絕緣槍架(2)的圓形孔道壁體上有第一螺旋導(dǎo)流肋(2-2)，第一螺旋導(dǎo)流肋(2-2)的螺距空間構(gòu)成第一螺旋通道，第一氣室(XI)通過第一螺旋通道連通到第一放電區(qū)(IX);第一管套(5)的前部有外套(5-3)，外套(5-3)與第一管套(5)前部壁體之間的空間構(gòu)成第二氣室(V)，第二氣室(V)有第二工作氣進口(5-2)接入；在第二絕緣槍架
(6)回轉(zhuǎn)體中段的壁體內(nèi)側(cè)有第二螺旋導(dǎo)流肋(6-3)，第二螺旋導(dǎo)流肋(6-3)的螺距空間構(gòu)成第二螺旋通道，第二氣室(V)通過第二螺旋通道連通到第二放電區(qū)(IV);把第一噴管(4)分為管身和管頭(4-3) 二個部件進行加工，管身選用紫銅材料制作，管頭(4-3)選用難熔金屬制作，管頭(4-3)以嵌入方式安裝在管身的前端；為了方便把第一噴管(4)的管身和管頭(4-3 )安裝在第一管套(5 )中，把第一管套(5 )分為套身和前端頭(5-5 ) 二個部件進行加工，第一管套(5 )的套身選用不銹鋼材料制作，前端頭(5-5)選用紫銅材料制作，前端頭(5-5)的前端嵌套在第一噴管(4)的管頭(4-3)上，前端頭(5-5)的后端旋合在第一管套(5)的套身前端。本實施例中，陰極套(3-1)選用紫銅材料制作，陰極頭(3-2)選用難熔金屬材料制作，所述的難熔金屬材料包括鎢、鉭、鑰、鈮的合金材料，優(yōu)選鎢鑭鋯合金材料。
[0018]本實施在應(yīng)用時，第一路冷卻水通過冷卻水輸入接口(1-7)進入到后座(I)內(nèi)的冷卻供水通道(XD)中，經(jīng)導(dǎo)流管(1-6)前端的出水口對陰極頭后端的冷卻尾突(3-6)進行沖刷冷卻，冷卻水吸收了陰極頭的熱量后，再經(jīng)冷卻腔(X)進入到冷卻回水通道(XIII)，然后由冷卻水輸出接口(1-8)返回到冷卻系統(tǒng)的回路中；第二路冷卻水通過冷卻劑進口(5-7)進入到第一冷卻水套(VI)中，吸收第一噴管(4)的熱量后，再由冷卻劑出口(5-1)返回到冷卻系統(tǒng)的回路中；第三路冷卻水通過冷卻水進口(8-4)進入到第二冷卻水套(II)中，吸收第二噴管(7)的熱量后，再由冷卻水出口(8-1)返回到冷卻系統(tǒng)的回路中；一路工作氣或被加熱的氣體由第一工作氣進口( 1-1)進入到第一氣室(XI)中，然后通過第一螺旋通道以螺旋方式進入到第一放電區(qū)(IX)，再通過第一壓縮孔道(VDI)和第一噴射腔(VD)從第一噴管(4)中噴出，再經(jīng)第二放電區(qū)(IV)和第二壓縮孔道(III)進入到第二噴射腔(I );另一路工作氣或被加熱的氣體由第二工作氣進口(5-2)進入到第二氣室(V)中，然后通過第二螺旋通道以螺旋方式進入到第二放電區(qū)(IV)，再與從第一噴管(4)中噴出的氣體混合，通過第二壓縮孔道(ΠΙ)進入到第二噴射腔(I )，然后從噴槍中噴出；后座(I)作為陰極(3)的電氣連接件，第二管套(8)作為第二噴管(7)的電氣連接件，陰極(3)構(gòu)成第一陰極，第一噴管(4)的管身構(gòu)成第一陽極，第一噴管(4)前端的管頭構(gòu)成第二陰極，第二噴管(7)構(gòu)成第二陽極。在第一陰極與第二陽極之間施加電能，陰極頭(3-2)的頭端便發(fā)射電子，陰極頭(3-2)頭端發(fā)射的電子受到工作氣流約束，經(jīng)第一壓縮孔道(VDI)進入第一噴射腔(VII)，被第一噴管(4)的壁體吸收，使得陰極頭(3-2)的頭端形成圓弧放電面(3-4)、第一噴管(4)的內(nèi)壁上形成第一圓錐放電面(4-4)，在圓弧放電面(3-4)與第一圓錐放電面(4-4)之間產(chǎn)生第一級高溫等離子體電?。煌瑫r，第一噴管(4)前端的管頭內(nèi)壁有電子發(fā)射，第一噴管(4)前端的管頭發(fā)射的電子受到工作氣流約束，經(jīng)第二壓縮孔道(III)進入到第二噴射腔(I )，被第二噴管(7)的壁體吸收，使得在第一噴管(4)前端的管頭內(nèi)壁上形成圓環(huán)放電面(4-2)、在第二噴管(7)的內(nèi)壁上形成第二圓錐放電面(7-2)，在圓環(huán)放電面(4-2)與第二圓錐放電面(7-2)之間產(chǎn)生第二級高溫等離子體電?。簧鲜鲞^程中，把水蒸汽作為工作氣或被加熱的氣體進入到第一放電區(qū)(IX)，水蒸汽在強電場的作用下被電離成為活性化學(xué)物，活性化學(xué)物與第一級高溫等離子體電弧混合，通過第一壓縮孔道(VDI)進入第一噴射腔(VD，在高溫環(huán)境中被分解為氫氣和氧氣，然后又在第二放電區(qū)(IV)、第二壓縮孔道(III)與第二級高溫等離子體電弧混合，得到進一步的電離和升溫，使水蒸汽的分解率達到更大。水蒸汽的分解物與等離子體電弧從第二噴管(7)的出口噴出，形成等離子體火炬。
【權(quán)利要求】
1.一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍，其特征是等離子體噴槍由后座(1)、陰極(3)、第一絕緣槍架(2)、第一噴管(4)、第一管套(5)、第二絕緣槍架(6)、第二噴管(7)和第二管套(8)組成，其中，后座(1)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，在后座(1)的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)內(nèi)有冷卻水回路，在后座(1)回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中心的前端有陰極接口(1-2);陰極(3)為圓棒體結(jié)構(gòu)，陰極(3)的圓棒體結(jié)構(gòu)中有冷卻腔(X );第一絕緣槍架(2)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第一絕緣槍架(2)的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中有前安裝槽(2-3)和后安裝槽(2-1 )，在前安裝槽(2-3)與后安裝槽(2-1)之間有貫通的圓形孔道；第一噴管(4)的后部為喉口結(jié)構(gòu)(4-1)，喉口結(jié)構(gòu)(4-1)的后端為收窄的喇叭口結(jié)構(gòu)，喉口結(jié)構(gòu)(4-1)的前端為圓錐形噴管結(jié)構(gòu)，第一噴管(4)以嵌入方式安裝在第一管套(5)中，第一噴管(4)與第一管套(5)壁體之間的空間構(gòu)成第一冷卻水套(VI)，第一冷卻水套(VI)有冷卻劑進口(5-7)接入和冷卻劑出口(5-1)接出；第二絕緣槍架(6)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第二絕緣槍架(6)的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中有前連接槽口(6-2)和后連接槽口(6-1)，前連接槽口(6-2)與后連接槽口(6-1)之間貫通；第二噴管(7)的后端為收窄的喇叭口結(jié)構(gòu)，第二噴管(7)的前端為擴張的圓錐管結(jié)構(gòu)，第二噴管(7)后端的喇叭口結(jié)構(gòu)與前端的圓錐管結(jié)構(gòu)之間為貫通的圓形孔道，第二噴管(7)以嵌入方式安裝在第二管套(8)中，第二噴管(7)與第二管套(8)壁體之間的空間構(gòu)成第二冷卻水套(II )，第二冷卻水套(II)有冷卻水進口(8-4)接入和冷卻水出口(8-1)接出； 陰極(3)安裝在后座(1)中心前端的陰極接口(1-2)中，后座(1)攜陰極(3)安裝在第一絕緣槍架(2)的后安裝槽(2-1)中，第一管套(5)攜第一噴管(4)安裝在第一絕緣槍架(2)的前安裝槽(2-3)與第二絕緣槍架(6)的后連接槽口(6-1)中，第二管套(8)攜第二噴管(7)安裝在第二絕緣槍架(6)的前連接槽口(6-2)中； 陰極(3)的頭部伸入到第一噴管(4)后端的喇叭口空間中，第一噴管(4)后端的喇叭口空間構(gòu)成第一放電區(qū)(IX)，第一噴管(4)后部的喉口結(jié)構(gòu)(4-1)內(nèi)空間構(gòu)成第一壓縮孔道(珊)，第一噴管(4)的圓錐形噴管結(jié)構(gòu)內(nèi)空間構(gòu)成第一噴射腔(VD，第二噴管(7)后端的喇叭口結(jié)構(gòu)內(nèi)空間構(gòu)成第二放電區(qū)(IV)，第二噴管(7)的后端與前端之間貫通的圓形孔道構(gòu)成第二壓縮孔道(III)，第二噴管(7)前端擴張的圓錐管結(jié)構(gòu)內(nèi)空間構(gòu)成第二噴射腔(I )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍，其特征是陰極(3)由陰極頭(3-2)和陰極套(3-1)構(gòu)成，陰極套(3-1)為空心的圓棒體結(jié)構(gòu)，陰極套(3-1)的壁體后端有螺紋接口(3-3)，陰極套(3-1)壁體的內(nèi)空間構(gòu)成冷卻腔(X)，陰極頭(3-2)嵌入在陰極套(3-1)的前部，陰極頭(3-2)的頭端從陰極套(3-1)中伸出，陰極頭(3-2)的頭端為圓弧形結(jié)構(gòu)，陰極頭(3-2)的后部有定位凸緣(3-5)，陰極頭(3-2)的后端有冷卻尾突(3-6)，冷卻尾突(3-6)伸入到冷卻腔(X)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍，其特征是在后座(1)回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)內(nèi)的冷卻水回路中有導(dǎo)流管(1-6)，導(dǎo)流管(1-6)伸入到陰極(3)的冷卻腔(X)中，導(dǎo)流管(1-6)的管內(nèi)空間構(gòu)成冷卻供水通道(ΧΠ)，導(dǎo)流管(1-6)的管外空間構(gòu)成冷卻回水通道(XIII)，冷卻供水通道(ΧΠ)有冷卻水輸入接口( 1-7)接入，冷卻回水通道(XIII)有冷卻水輸出接口(1-8)接出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍，其特征是在后座(1)回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)內(nèi)有第一氣室(XI)，第一氣室(XI)有第一工作氣進口( 1-1)接入；在第一絕緣槍架(2)的圓形孔道壁體上有第一螺旋導(dǎo)流肋(2-2)，第一螺旋導(dǎo)流肋(2-2)的螺距空間構(gòu)成第一螺旋通道，第一氣室(XI)通過第一螺旋通道連通到第一放電區(qū)(IX)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙級噴管結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍，其特征是第一管套(5)的前部有外套(5-3)，外套(5-3)與第一管套(5)前部壁體之間的空間構(gòu)成第二氣室(V)，第二氣室(V)有第二工作氣進口(5-2)接入；在第二絕緣槍架(6)回轉(zhuǎn)體中段的壁體內(nèi)側(cè)有第二螺旋導(dǎo)流肋(6-3)，第二螺旋導(dǎo)流肋(6-3)的螺距空間構(gòu)成第二螺旋通道，第二氣室(V)通過第二螺旋通道連通到第二放電區(qū)(IV)。
【文檔編號】H05H1/26GK204168581SQ201420637444
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】周開根 申請人:衢州迪升工業(yè)設(shè)計有限公司