一種鼓形旋轉電極的製作方法

2023-06-02 01:29:56

本發明涉及等離子體設備，特別是涉及到一種電弧等離子體裝置。

背景技術：

當前，等離子技術已得到廣泛的應用，工業上應用於等離子點火、等離子噴塗、金屬冶煉、等離子加熱製造納米材料、切割、生活垃圾氣化處理、化工尾氣無害化處理等。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象下所形成的一種狀態，伴隨著放電現象將會生成了激發原子、激發分子、離解原子、游離原子團、原子或分子離子群的活性化學物以及它們與其它的化學物碰撞而引起的反應。在等離子體發生器中，放電作用使得工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態，經相互碰撞而產生高溫，溫度可達幾萬度以上，被處理的化工有害氣體受到高溫高壓的等離子體衝擊時，其分子、原子將會重新組合而生成新的物質，從而使有害物質變為無害物質。

在等離子設備中，陰極為圓棒體結構，由於陰極的作用是發射電子，產生在陰極上的等離子體電弧的弧根溫度極高，因此，陰極很容易被燒蝕而致損壞，不僅影響生產，而且增加生產成本。避免陰極燒蝕、延長陰極使用壽命一直是本領域研發人員沒有解決的難題。

研發一種結構合理、避免陰極燒蝕、實現延長陰極使用壽命是本領域研發人員的任務，提高等離子體裝置的效率、減少電能消耗是本領域研發人員所追求的目標。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種結構合理的電極，在電弧等離子體裝置中作為陰極應用，實現避免或減緩陰極燒蝕、延長陰極使用壽命的目標，並且適合在處理化工有害氣體或熱解用途的裝置中應用，提高生產效率和降低生產成本。

本發明的一種鼓形旋轉電極，包括冷卻水噴頭和旋轉齒輪，其特徵是鼓形旋轉電極由鼓形電極1和中空銜接轉軸2組成，其中，鼓形電極1由上銜接部1-5、鼓體部1-1和下銜接部1-4構成中空結構，鼓體部1-1處於上銜接部1-5和下銜接部1-4之間，上銜接部1-5、鼓體部1-1和下銜接部1-4的內空間貫通，具體實施時，上銜接部1-5、鼓體部1-1和下銜接部1-4為一體化結構；上銜接部1-5中有軸承口1-6，冷卻水噴頭3伸入到鼓體部1-1的空腔中，冷卻水噴頭3上的噴射孔3-1朝向鼓體部1-1的內側壁體，鼓體部1-1中的空腔下部有回水口1-3，工作時，冷卻水對鼓體部1-1的內側壁體進行噴淋方式的衝刷，使冷水流立即把電極產生的熱量移走，在電極旋轉的情況下，對電極進行有效冷卻；中空銜接轉軸2由銜接頭2-1、從動旋轉齒輪2-4和旋轉軸頭2-2構成，從動旋轉齒輪2-4處於銜接頭2-1和旋轉軸頭2-2之間，具體實施時，銜接頭2-1、從動旋轉齒輪2-4和旋轉軸頭2-2為一體化結構；銜接頭2-1以嵌入到下銜接部1-4中的方式把中空銜接轉軸2安裝在鼓形電極1的下部，中空銜接轉軸2的內空間構成回水通道2-3。本發明在鼓形旋轉電極的裝置中有支持件8、下軸承7、支撐件10和上軸承5，鼓形旋轉電極的旋轉軸頭2-2通過下軸承7安裝在支持件8上，支持件8中有回水腔8-1，鼓體部1-1中的空腔通過中空銜接轉軸2中的回水通道2-3連通到支持件8中的回水腔8-1，回水腔8-1有回水接口8-3接出；支撐件10由支撐立杆10-2和支撐臂杆10-5組成，在支撐臂杆10-5上有支撐軸10-3，支撐軸10-3通過上軸承5與鼓形旋轉電極的上銜接部1-5進行連接；冷卻水噴頭3安裝在支撐軸10-3上，在支撐臂杆10-5和支撐軸10-3中冷卻水通道，冷卻水通道連通到冷卻水噴頭3，冷卻水通道有冷卻水接口10-4接入；在鼓形旋轉電極的裝置中有主動旋轉齒輪11，主動旋轉齒輪11與中空銜接轉軸2的從動旋轉齒輪2-4進行嚙合，主動旋轉齒輪11由電機驅動旋轉。具體實施時，鼓形旋轉電極作為等離子體裝置的陰極應用，工作時，電機帶動主動旋轉齒輪11旋轉，主動旋轉齒輪11嚙合從動旋轉齒輪2-4進行旋轉，從而帶動鼓形電極1旋轉，使鼓形電極1的360度環形面上輪流構成放電面，同時，冷卻水對鼓體部1-1的內側壁體進行噴淋，實現鼓形電極1的360度環形面上輪流冷卻，從而實現避免或減緩陰極燒蝕、延長陰極使用壽命的目標。

本發明所述「鼓形電極1」的「鼓形」為圓球體中段部位的形狀，或者為腰線沿圓周向外平滑凸出的圓鼓形狀。

本發明中，冷卻水噴頭3為圓管體結構，圓管體的下端封閉，噴射孔呈多層環形分布在圓管體的壁體上。工作時，冷卻水噴頭3圓管體壁體上多層環形分布的噴射孔把冷卻水均勻噴淋在鼓形電極1內側的壁體上。

當本發明在處理化工有害氣體或熱解用途的場合應用時，在鼓形旋轉電極的裝置中有陽極，鼓形旋轉電極為陰極，陽極與鼓形電極1的一側相對，工作時，在鼓形電極1與陽極的直線距離中產生等離子體電弧，等離子體電弧的弧根分別在鼓形電極1的放電面上生成和在陽極的放電面上生成，因此，鼓形電極1中腰部位的壁體上生成陰極的弧根，鼓形電極1旋轉時，陰極的弧根在鼓形電極1中腰部位的360度環形面上輪流生成，使陰極的弧根恆定指向陽極；在鼓形電極1的中腰部位有環形凸面1-8，環形凸面1-8為垂線平直的結構；當在鼓形電極1的中腰部位有環形凸面1-8時，陰極的弧根在環形凸面1-8上生成。

一般等離子體裝置中陰極放電面是恆定不變的，等離子體電弧的陰極弧根集中在一個部位連續產生，因此，這個部位極易被燒蝕，使陰極很快損壞。本發明採用鼓形旋轉電極作為陰極應用，使鼓形電極1的360度環形面上輪流產生陰極的弧根，然後輪流進行冷卻，不會使等離子體電弧的陰極弧根集中在一個部位連續產生，從而避免或減緩陰極被燒蝕，克服了一般等離子體裝置中陰極存在的缺點。

本發明的有益效果是：採用鼓形旋轉電極作為陰極在電弧等離子體裝置中應用，使鼓形電極1的360度環形面上輪流構成放電面，同時，冷卻水對鼓體部1-1的內側壁體進行噴淋，實現鼓形電極1的360度環形面上輪流冷卻，從而實現避免或減緩陰極燒蝕、延長陰極的使用壽命，並且，本發明適合在處理化工有害氣體或熱解用途的裝置中應用，提高生產效率和降低生產成本。

附圖說明

圖1是本發明的一種鼓形旋轉電極的結構圖。

圖2是圖1的a-a剖面圖。

圖3是本發明的鼓形旋轉電極在處理化工有害氣體或熱解用途的裝置中應用的示意圖。

圖4是圖3的b-b剖面圖。

圖中：1.鼓形電極，1-1.鼓體部，1-2.鼓體中的空腔，1-3.回水口，1-4.下銜接部，1-5.上銜接部，1-6.軸承口，1-7.陰極弧根，1-8.環形凸面，2.中空銜接轉軸，2-1.銜接頭，2-2.旋轉軸頭，2-3.回水通道，2-4.從動旋轉齒輪，3.冷卻水噴頭，3-1.噴射孔，4.等離子體火炬，5.上軸承，6.陽極，6-1.陽極弧根，7.下軸承，8.支持件，8-1.回水腔，8-2.支持件安裝法蘭，8-3.回水接口，9.回水，10.支撐件，10-1.支撐件安裝法蘭，10-2.支撐立杆，10-3.支撐軸，10-4.冷卻水接口，10-5.支撐臂杆，11.主動旋轉齒輪，12.冷卻水，13.化工有害氣體或待熱解的原料氣。

具體實施方式

實施例1圖1、2所示的實施方式中，鼓形旋轉電極由鼓形電極1、中空銜接轉軸2和冷卻水噴頭3組成，其中，鼓形電極1由上銜接部1-5、鼓體部1-1和下銜接部1-4構成中空結構，鼓體部1-1處於上銜接部1-5和下銜接部1-4之間，上銜接部1-5、鼓體部1-1和下銜接部1-4的內空間貫通，上銜接部1-5、鼓體部1-1和下銜接部1-4為一體化結構，在鼓形電極1的中腰部位有環形凸面1-8，環形凸面1-8為垂線平直的結構，在上銜接部1-5中有軸承口1-6；冷卻水噴頭3為圓管體結構，圓管體的下端封閉，噴射孔呈多層環形分布在圓管體的壁體上，冷卻水噴頭3伸入到鼓體部1-1的空腔中，冷卻水噴頭3上的噴射孔3-1朝向鼓體部1-1的內側壁體，鼓體部1-1中的空腔下部有回水口1-3，中空銜接轉軸2由銜接頭2-1、從動旋轉齒輪2-4和旋轉軸頭2-2構成，從動旋轉齒輪2-4處於銜接頭2-1和旋轉軸頭2-2之間，銜接頭2-1、從動旋轉齒輪2-4和旋轉軸頭2-2為一體化結構，銜接頭2-1以嵌入到下銜接部1-4中的方式把中空銜接轉軸2安裝在鼓形電極1的下部，中空銜接轉軸2的內空間構成回水通道2-3。本實施例的鼓形旋轉電極在電弧等離子體裝置中作為陰極應用，工作時，鼓形電極1被驅動旋轉，使鼓形電極1的360度環形面上輪流構成放電面，同時，冷卻水噴頭3圓管體壁體上多層環形分布的噴射孔把冷卻水均勻噴淋在鼓形電極1內側的壁體上，使鼓形電極1的360度環形面上輪流冷卻，從而實現避免或減緩陰極燒蝕、延長陰極使用壽命的目標。

實施例2圖3、4所示的實施方式是本發明的鼓形旋轉電極在處理化工有害氣體或熱解用途的裝置中應用，其中，鼓形旋轉電極的結構與第一實施例的相同，不再贅述。本實施例中，在鼓形旋轉電極的裝置中有支持件8、下軸承7、支撐件10和上軸承5，鼓形旋轉電極的旋轉軸頭2-2通過下軸承7安裝在支持件8上，支持件8中有回水腔8-1，鼓體部1-1中的空腔通過中空銜接轉軸2中的回水通道2-3連通到支持件8中的回水腔8-1，回水腔8-1有回水接口8-3接出；支撐件10由支撐立杆10-2和支撐臂杆10-5組成，在支撐臂杆10-5上有支撐軸10-3，支撐軸10-3通過上軸承5與鼓形旋轉電極的上銜接部1-5進行連接；冷卻水噴頭3安裝在支撐軸10-3上，在支撐臂杆10-5和支撐軸10-3中冷卻水通道，冷卻水通道連通到冷卻水噴頭3，冷卻水通道有冷卻水接口10-4接入；在鼓形旋轉電極的裝置中有主動旋轉齒輪11，主動旋轉齒輪11與中空銜接轉軸2的從動旋轉齒輪2-4進行嚙合，主動旋轉齒輪11由電機驅動旋轉。

本實施例中，在鼓形旋轉電極的裝置中有陽極6，鼓形旋轉電極為陰極，陽極6與鼓形電極1的一側相對，陽極6和鼓形電極1與等離子體工作電源進行電氣連接，陽極6與鼓形電極1之間採用高頻引弧電源進行引弧產生高溫等離子體電弧，或採用接近拉弧方式進行引弧，當採用接近拉弧方式進行引弧時，待引燃電弧後，再拉開陽極6與鼓形電極1之間的距離，使高溫等離子體電弧的火炬增大，增加能量。工作時，電機帶動主動旋轉齒輪11旋轉，主動旋轉齒輪11嚙合從動旋轉齒輪2-4進行旋轉，從而帶動鼓形電極1旋轉；當等離子體工作電源施加到陽極6與鼓形電極1上時，在鼓形電極1與陽極的直線距離中產生高溫等離子體電弧，等離子體電弧的弧根分別在鼓形電極1的放電面上生成和在陽極的放電面上生成，其中，陰極的弧根在鼓形電極1的中腰部位360度的環形凸面1-8上輪流生成，同時，冷卻水對鼓體部1-1的內側壁體進行噴淋，實現鼓形電極1的360度環形面上輪流冷卻，從而實現避免或減緩陰極燒蝕、延長陰極的使用壽命。把化工有害氣體或待熱解的原料氣送入到裝置中，在高溫等離子體火炬的作用下和強電場環境中，化工有害氣體的分子、原子進行重新組合而生成新的中性無害物質，或待熱解的原料氣分解為目標產物。

本實施例使鼓形電極1的360度環形面上輪流產生陰極的弧根，然後輪流進行冷卻，不會使等離子體電弧的陰極弧根集中在一個部位連續產生，克服了一般等離子體裝置中陰極易燒蝕的缺點。本實施例避免或減緩陰極被燒蝕，延長陰極的使用壽命，提高生產效率和降低生產成本。