一種水蒸汽活化和分解噴槍的製作方法

2024-01-29 03:04:15

一種水蒸汽活化和分解噴槍的製作方法
【專利摘要】一種水蒸汽活化和分解噴槍，涉及到一種等離子體噴槍，由後座、第一陰極、第一絕緣槍架、第一套管、第一陽極、第二陰極、第二絕緣槍架和第二陽極組件組成，其中，第二陽極組件包括第二套管和第二陽極，第一陰極安裝在後座迴轉體中心的前端；第二陰極的後榫頭嵌入到第一陽極前端的榫座中，第一陽極和第二陰極嵌入在第一套管中，第二陽極嵌入在第二套管中；後座攜第一陰極安裝在第一絕緣槍架的後端，第一套管攜第一陽極和第二陰極安裝在第一絕緣槍架的前端與第二絕緣槍架的後端之間，第二套管攜第二陽極安裝在第二絕緣槍架的前端；本實用新型在噴槍內建立雙級電場和產生雙級高溫等離子體電弧，使水分子活化和分解的程度更高，以滿足應用要求。
【專利說明】一種水蒸汽活化和分解噴槍

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及等離子體設備，特別是涉及到一種等離子體噴槍。

【背景技術】
[0002]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、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。
[0003]等離子熱解水制氫技術是最近幾年提出來的水制氫候選技術之一，因為水是一種相當穩定的物質，在常壓條件下，溫度在20001(時水分子幾乎不分解，25001(時有25%的水發生分解，3400?35001(時氫氣和氧氣的摩爾分數達到最大，分別為18%和6%，當溫度達到42001(以上時，水分子將全部分解為氫氣、氧氣、活性氫原子、活性氧原子和活性氫氧原子團，一般的加熱方式難以達到這麼高的溫度，而使用等離子體噴槍則能做到。
[0004]把水蒸汽通過等離子體噴槍進行活化和分解後再噴入氣化爐，進行處理工業有機廢棄物、醫療垃圾和生活垃圾，使其轉化的合成氣品質好，達到化工原料的要求，實現資源化、無汙染處理工業廢棄物、醫療垃圾和生活垃圾；在煤氣化生產線上如利用等離子體噴槍把水蒸汽活化和分解後再與煤炭進行化學反應，使煤炭更容易氣化，提高煤炭的氣化率，並且生產的合成氣中氫氣的分數比例高，廢氣的含量低，實現節能減排。
[0005]現有的等離子體噴槍多為單級結構，如用於活化和分解水蒸汽，存在加熱效率不高及水分子分解率低的缺點。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是要等離子體噴槍達到更高的處理溫度，以提高加熱效率及使水分子分解率高，提供一種應用等離子體技術的水蒸汽活化和分解噴槍，以滿足熱解水制氫、固體廢物處置、煤氣化生產及熱電廠鍋爐點火的應用要求。
[0007]本實用新型的一種水蒸汽活化和分解噴槍，其特徵是噴槍由後座〔0、第一陰極「)、第一絕緣槍架(31第一套管「)、第一陽極(51第二陰極(81第二絕緣槍架(7)和第二陽極組件組成，其中，後座(1)為迴轉體結構，在後座(1)的迴轉體結構中有冷卻水迴路；第一陰極(4)由實體頭部和空心圓杆構成，第一陰極(4)的空心圓杆內空間構成冷卻腔(沿)，第一陰極(4)安裝在後座(1)迴轉體中心的前端；第一絕緣槍架(3)為迴轉體結構，第一絕緣槍架(3)的迴轉體結構中有第一氣室(乂幻，第一氣室(乂卩)有第一工作氣進口(3-2)接入，在第一氣室011)前端的壁體內側有第一螺旋導流肋(3-3),第一螺旋導流肋(3-3)的螺距空間構成第一螺旋通道；第一套管(6)的壁體上有冷卻劑進口(6-5)和冷卻劑出口(6-1),第一套管(6)的前端有嵌口(6-3)；第一陽極(5)的後端為由後向前收窄的喇叭口結構，第一陽極(5)的前部為由後向前擴張的圓錐管結構，在圓錐管結構的前端有榫座(5-1),在喇叭口與圓錐管之間有貫通的孔道；第二陰極(8)為錐管體結構，第二陰極(8)的前端有前榫頭(8-2),第二陰極(8)的後端有後榫頭(8-3),後榫頭(8-3)嵌入到第一陽極(5)前端的榫座(5-1)中，第一陽極(5)和第二陰極(8)以嵌入方式安裝在第一套管(6)中，第二陰極(8)的前榫頭(8-2)通過緩衝嵌件(12)嵌入在第一套管(6)前端的嵌口(6-3)中，第一陽極第二陰極(8)與第一套管(6)壁體之間的空間構成第一冷卻水套(乂);第二絕緣槍架(7)為迴轉體結構，第二絕緣槍架(7)的前端有前連接槽口(7-2),第二絕緣槍架(7)的後端有後連接槽口(7-1),前連接槽口(7-2)與後連接槽口(7-1)之間有貫通的變徑圓孔；第二陽極組件包括第二套管(9)和第二陽極(10),第二陽極(10)由前喇叭形結構和後喇叭形結構構成，前喇叭形結構由後向前擴張，後喇叭形結構由後向前收窄，在前喇叭形結構與後喇叭形結構之間有貫通的圓形孔道，第二陽極(10)以嵌入方式安裝在第二套管
(9)中，第二陽極(10)與第二套管(9)壁體之間的空間構成第二冷卻水套0/11)，第二冷卻水套0/11)有冷卻水進口(9-2)接入和冷卻水出口(9-1)接出；後座(1)攜第一陰極(4)安裝在第一絕緣槍架(3)的後端，第一套管(6)攜第一陽極(5)和第二陰極(8)安裝在第一絕緣槍架(3)的前端與第二絕緣槍架(7)的後端之間，第二套管(9)攜第二陽極(10)安裝在第二絕緣槍架(7)的前端；第一陰極(4)的頭部伸入到第一陽極(5)後端的喇叭口空間中，第一陽極(5)後端的喇叭口空間構成第一放電區(I ),第一陽極(5)的喇叭口與圓錐管之間的貫通孔道構成第一壓縮孔道(11),第一陽極(5)前部的圓錐管內空間構成第一噴射腔(111),第二陽極(10)的後喇叭形結構的內空間構成第二放電區(⑶)，第二陽極(10)中的貫通圓形孔道構成第二壓縮孔道(乂)，第二陽極(10)的前喇叭形結構的內空間構成第二噴射腔(譏)；第一氣室中的第一螺旋通道連通到第一放電區(I ),第一放電區(1 \第一壓縮孔道(口)、第一噴射腔(見)、第二放電區(奶、第二壓縮孔道(乂)和第二噴射腔(譏)之間依次連通。
[0008]本實用新型中，在第一陰極(4)的實體頭部後端有散熱錐體(4-3),散熱錐體(4-3)伸入到冷卻腔(?)中；在第一陰極(4)的空心圓杆後端有螺紋接頭(4-2),在後座(1)的迴轉體結構前端中心有承裝螺口(1-1),第一陰極(4)後端的螺紋接頭(4-2)以旋合方式安裝在後座(1)前端中心的承裝螺口(1-1)中；第一陰極(4)的頭端為圓弧形結構；在後座
(1)迴轉體結構的前部外側上和第一陰極(4)的外壁上有隔熱套(14):在後座(1)的冷卻水迴路中有導流管(1-3),導流管(1-3)伸入到第一陰極(4)內的冷卻腔0(0中，導流管(1-3)的管內空間構成冷卻供水通道(父⑶)，導流管(1-3)的管外空間構成冷卻回水通道(乂皿)，冷卻供水通道(乂⑶)有冷卻水輸入接口(1-4)接入，冷卻回水通道(乂皿)有冷卻水輸出接口(1-5)接出；在第一冷卻水套(父)中有導流套管(6-4),導流套管(6-4)包圍在第一陽極
(5)前部的外圍和第二陰極(8)的外圍，導流套管(6-4)的外壁與第一套管(6)前部內壁之間的空間構成環形回水室(僅)，冷卻劑出口(6-1)通過環形回水室(僅)連通到第一冷卻水套(父)，第一冷卻水套(父)連通到冷卻劑進口(6-5)；在第一套管(6)的外層有第二氣室(麗)或在第二絕緣槍架(7)內有第二氣室(麗),第二氣室(麗)有第二工作氣進口(6-2)接入；在第二絕緣槍架(7)的壁體內側有第二螺旋導流肋(7-3),第二螺旋導流肋(7-3)的螺距空間構成第二螺旋通道，第二氣室(麗)通過第二螺旋通道連通到第二放電區(⑶)。
[0009]上述的實用新型中，因為後座(1)中有冷卻水迴路，使後座(1)迴轉體結構外側和第一陰極(4)的外壁具有水冷度，因此，本實用新型在後座(1)迴轉體結構的前部外側上和第一陰極(4)的外壁上設置隔熱套(14),其作用是當水蒸汽汽在進入到第一氣室011)時和通過第一螺旋通道時，避免受到降溫而冷凝為水。
[0010] 上述的實用新型應用時，第一路冷卻水通過冷卻水輸入接口(1-4)進入到後座
(1)內的冷卻供水通道(父⑶)中，經導流管(1-3)前端的出水口對第一陰極(4)實體頭部後端的散熱錐體(4-3)進行衝刷冷卻，冷卻水吸收了第一陰極(4)頭部的熱量後，再經冷卻腔0(0進入到冷卻回水通道(乂皿)，然後由冷卻水輸出接口(1-5)返回到冷卻系統的迴路中；第二路冷卻水通過冷卻劑進口(6-5)進入到第一冷卻水套(父)中，吸收了第一陽極(5)和第二陰極(8)的熱量後，再進入到環形回水室(僅)中，然後由冷卻劑出口(6-1)返回到冷卻系統的迴路中；第三路冷卻水通過冷卻水進口(9-2)進入到第二冷卻水套(訓)中，吸收第二陽極(10)的熱量後，再由冷卻水出口(9-1)返回到冷卻系統的迴路中；把水蒸汽作為活化和分解的原料氣送入噴槍中，水蒸汽同時作為等離子噴槍的工作氣和保護氣利用，水蒸汽由第一工作氣進口(3-2)進入到第一氣室(乂幻中，然後通過第一螺旋通道以螺旋方式進入到第一放電區(I ),再通過第一壓縮孔道(11)和第一噴射腔(111)從第二陰極(8)的出口噴出，再經第二放電區(⑶)和第二壓縮孔道(乂)進入到第二噴射腔0/1)；把氫氣或氮氣作為工作氣或保護氣由第二工作氣進口(6-2)進入到第二氣室(麗)中，然後通過第二螺旋通道以螺旋方式進入到第二放電區(⑶)，再與從第二陰極(8)出口噴出的氣體混合，通過第二壓縮孔道(乂)進入到第二噴射腔(譏)，然後從噴槍中噴出；後座(1)作為第一陰極(4)的電氣連接件，第二套管(9)作為第二陽極(10)的電氣連接件，在第一陰極(4)與第二陽極(10)之間施加電能，使得在第一陰極(4)與第一陽極(5)之間建立第一電場、在第二陰極(8)與第二陽極(10)之間建立第二電場，第一陰極(4)的頭端便發射電子，第一陰極(4)頭端發射的電子受到工作氣流約束，經第一壓縮孔道(11)進入第一噴射腔(111),被第一陽極(5)前部的圓錐管壁體吸收，使得第一陰極(4)的頭端形成圓弧放電面(4-1),第一陽極(5)前部的圓錐管內壁上形成第一圓錐放電面(5-2),在圓弧放電面(4-1)與第一圓錐放電面(5-2)之間產生第一級高溫等離子體電弧；在第二陰極(8)的內壁同時發射電子，第二陰極(8)內壁發射的電子受到工作氣流約束，經第二壓縮孔道(乂)進入到第二噴射腔(譏)，被第二陽極
[10]的前喇叭形結構壁體吸收，使得在第二陰極(8)的內壁上形成圓環放電面〔8-0、在第二陽極(10)的前喇叭形結構內壁上形成第二圓錐放電面(10-1),在圓環放電面(8-1)與第二圓錐放電面(10-1)之間產生第二級高溫等離子體電弧。上述過程中，水蒸汽在噴槍內的電場作用和高溫環境中被電離、分解為氫氣、氧氣、活性氫原子、活性氧原子和活性氫氧原子團的活性化學物，活性化學物與與等離子體電弧從第二陽極(10)的出口噴出，形成等離子體火炬。
[0011]本實用新型在噴槍內建立雙級電場和產生雙級高溫等離子體電弧，等離子體電弧的能量更大，使噴槍的加熱效率和活化分解能力得到更大的提高。水蒸汽在噴槍內受到雙級電場的電離和受到雙級高溫等離子體電弧的加熱，從而使水分子活化和分解的程度更尚。
[0012]上述的實用新型中，把工作氣或被加熱的氣體分別以螺旋方式進入到第一放電區(1 \第二放電區(⑶)，以形成對第一陰極(4)和第二陰極(8)的保護氣流，氣流中心不會產生真空或負壓，使保護氣流能全面覆蓋第一陰極(4)和第二陰極(8)的頭端，實現對第一陰極(4)和第二陰極(8)進行有效的氣體保護，結合冷卻保護措施，使第一陰極(4)和第二陰極(8)不易被燒蝕。本實用新型克服了現有的等離子體噴槍中保護氣體以切線方式進入等離子體噴槍中，所產生旋轉氣流具有離心力，在氣流中心會產生真空或負壓，使保護氣流不能覆蓋陰極頭端的缺點。
[0013]本實用新型的有益效果是:提供一種應用等離子體技術的水蒸汽活化和分解噴槍，在噴槍內建立雙級電場和產生雙級高溫等離子體電弧，使水分子活化和分解的程度更高，以滿足熱解水制氫、固體廢物處置、煤氣化生產及熱電廠鍋爐點火的應用要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的一種水蒸汽活化和分解噴槍的結構圖。
[0015]圖2是圖1的六-六剖面圖。
[0016]圖3是圖1的8-8剖面圖。
[0017]圖中:1.後座，1-1.承裝螺口，1-2.後座的安裝法蘭，1-3.導流管，1-4.冷卻水輸入接口，1-5.冷卻水輸出接口，2.緊固螺栓，3.第一絕緣槍架，3-1.螺孔，3-2.第一工作氣進口，3-3.第一螺旋導流肋，3-4.第一絕緣槍架前端的安裝槽，4.第一陰極，4-1.圓弧放電面，4-2.螺紋接頭，4-3.散熱錐體，5.第一陽極，5-1.榫座，5-2.第一圓錐放電面，6.第一套管，6-1.冷卻劑出口，6-2.第二工作氣進口，6-3.嵌口，6-4.導流套管，6-5.冷卻劑進口，7.第二絕緣槍架，7-1.第二絕緣槍架的後連接槽口，7-2.第二絕緣槍架的前連接槽口，7-3.第二螺旋導流肋，8.第二陰極，8-1.圓環放電面，8-2.第二陰極的前榫頭，8-3.第二陰極的後榫頭，9.第二套管，9-1.冷卻水出口，9-2.冷卻水進口，10.第二陽極，10-1.第二圓錐放電面，11.密封圈，12.緩衝嵌件，13.密封環，14.隔熱套，15.密封墊；1.第一放電區，11.第一壓縮孔道，II1.第一噴射腔，IV.第二放電區，乂.第二壓縮孔道，V1.第二噴射腔，訓.第二冷卻水套，麗.第二氣室，IX.環形回水室，父.第一冷卻水套，X1.冷卻腔，XI1.第一氣室，XII1.冷卻回水通道，XIV.冷卻供水通道。

【具體實施方式】
[0018]實施例1 圖1所不的實施方式中，一種水蒸汽活化和分解噴槍由後座(丨)、第一陰極「)、第一絕緣槍架(31第一套管「)、第一陽極(51第二陰極(81第二絕緣槍架(7)和第二陽極組件組成，其中，後座(1)為迴轉體結構，在後座(1)的迴轉體結構前端中心有承裝螺口(1-1),在後座(1)的迴轉體結構中有冷卻水迴路，冷卻水迴路中有導流管(1-3),導流管(1-3)伸入到第一陰極(4)內的冷卻腔(?)中，導流管(1-3)的管內空間構成冷卻供水通道(XIV〉，導流管(1-3)的管外空間構成冷卻回水通道(父皿)，冷卻供水通道(X有冷卻水輸入接口( 1-4 )接入，冷卻回水通道(X 111)有冷卻水輸出接口( 1-5 )接出；第一陰極(4)由實體頭部和空心圓杆構成，第一陰極(4)的空心圓杆內空間構成冷卻腔陰極(4)的頭端為圓弧形結構，在第一陰極(4)的實體頭部後端有散熱錐體(4-3),散熱錐體(4-3)伸入到冷卻腔(?)中，在第一陰極(4)的空心圓杆後端有螺紋接頭(4-2),第一陰極(4)安裝在後座(1)迴轉體中心的前端，第一陰極(4)後端的螺紋接頭(4-2)以旋合方式安裝在後座(1)的承裝螺口(1-1)中;在後座(1)迴轉體結構的前部外側上和第一陰極(4)的外壁上有隔熱套(「);第一絕緣槍架(3)為迴轉體結構，第一絕緣槍架(3)的迴轉體結構中有第一氣室(乂卩)，第一氣室011)有第一工作氣進口(3-2)接入，在第一氣室011)前端的壁體內側有第一螺旋導流肋(3-3),第一螺旋導流肋(3-3)的螺距空間構成第一螺旋通道；第一套管(6)的壁體上有冷卻劑進口(6-5)和冷卻劑出口(6-1),第一套管(6)的前端有嵌口(6-3)；第一陽極(5)的後端為由後向前收窄的喇叭口結構，第一陽極(5)的前部為由後向前擴張的圓錐管結構，在圓錐管結構的前端有榫座(5-1),在喇叭口與圓錐管之間有貫通的孔道；第二陰極(8)為錐管體結構，第二陰極(8)的前端有前榫頭(8-2),第二陰極(8)的後端有後榫頭(8-3),^^^( 8-3 )嵌入到第一陽極(5 )前端的榫座(5-1)中，第一陽極(5 )和第二陰極(8)以嵌入方式安裝在第一套管(6)中，第二陰極(8)的前榫頭(8-2)通過緩衝嵌件(12)嵌入在第一套管(6)前端的嵌口(6-3)中，第一陽極(51第二陰極(8)與第一套管(6 )壁體之間的空間構成第一冷卻水套(X )，在第一冷卻水套(X )中有導流套管(6-4 )，導流套管(6-4)包圍在第一陽極(5 )前部的外圍和第二陰極(8 )的外圍，導流套管(6-4)的外壁與第一套管(6)前部內壁之間的空間構成環形回水室(漢)，冷卻劑出口(6-1)通過環形回水室(僅)連通到第一冷卻水套(父)，第一冷卻水套〔X )連通到冷卻劑進口(6-5):在第一套管(6 )的外層有第二氣室(麗)，第二氣室(麗)有第二工作氣進口( 6-2 )接入；第二絕緣槍架
(7)為迴轉體結構，第二絕緣槍架(7)的前端有前連接槽口(7-2),第二絕緣槍架(7)的後端有後連接槽口(7-1),前連接槽口(7-2)與後連接槽口(7-1)之間有貫通的變徑圓孔，在第二絕緣槍架(7)的壁體內側有第二螺旋導流肋(7-3),第二螺旋導流肋(7-3)的螺距空間構成第二螺旋通道；第二陽極組件包括第二套管(9)和第二陽極(10),第二陽極(10)由前喇叭形結構和後喇叭形結構構成，前喇叭形結構由後向前擴張，後喇叭形結構由後向前收窄，在前喇叭形結構與後喇叭形結構之間有貫通的圓形孔道，第二陽極(10)以嵌入方式安裝在第二套管(9)中，第二陽極(10)與第二套管(9)壁體之間的空間構成第二冷卻水套(訓)，第二冷卻水套0/2)有冷卻水進口(9-2)接入和冷卻水出口(9-1)接出；後座(1)攜第一陰極
(4)安裝在第一絕緣槍架(3)的後端，第一套管(6)攜第一陽極(5)和第二陰極(8)安裝在第一絕緣槍架(3)的前端與第二絕緣槍架(7)的後端之間，第二套管(9)攜第二陽極(10)安裝在第二絕緣槍架(7)的前端；第一陰極(4)的頭部伸入到第一陽極(5)後端的喇叭口空間中，第一陽極(5)後端的喇叭口空間構成第一放電區(I ),第一陽極(5)的喇叭口與圓錐管之間的貫通孔道構成第一壓縮孔道(11),第一陽極(5)前部的圓錐管內空間構成第一噴射腔(111),第二陽極(10)的後喇叭形結構的內空間構成第二放電區(⑶)，第二陽極(10)中的貫通圓形孔道構成第二壓縮孔道(乂)，第二陽極(10)的前喇叭形結構的內空間構成第二噴射腔0/1)中的第一螺旋通道連通到第一放電區(I ),第二氣室(麗)通過第二螺旋通道連通到第二放電區(⑶)，第一放電區(I \第一壓縮孔道(II\第一噴射腔(見)、第二放電區(奶、第二壓縮孔道〔V)和第二噴射腔0/1)之間依次連通。本實施例中，後座(1)、第一套管(6)和第二套管(9)選用不鏽鋼材料製作，第一陽極(51第二陽極(10)和緩衝嵌件(12)選用紫銅材料製作，第一陰極(4)和第二陰極(8)選用難熔金屬材料製作，所述的難熔金屬材料包括鎢、鉭、鉬、鈮的合金材料，優選鎢鑭鋯合金材料；第一絕緣槍架(3)和第二絕緣槍架(7)選用壓塑膠木材料或選用聚四氟乙烯材料製作，隔熱套(14)選用聚四氟乙烯材料製作，密封圈(10、密封環(13)和密封墊(15)選用紫銅材料或聚四氟乙烯材料製作。
[0019]本實施在應用時，第一路冷卻水通過冷卻水輸入接口(1-4)進入到後座(1)內的冷卻供水通道(父⑶)中，經導流管(1-3)前端的出水口對第一陰極(4)實體頭部後端的散熱錐體(4-3)進行衝刷冷卻，冷卻水吸收了第一陰極(4)頭部的熱量後，再經冷卻腔(?)進入到冷卻回水通道(父皿)，然後由冷卻水輸出接口(1-5)返回到冷卻系統的迴路中；第二路冷卻水通過冷卻劑進口(6-5)進入到第一冷卻水套(父)中，吸收了第一陽極(5)和第二陰極(8)的熱量後，再進入到環形回水室(僅)中，然後由冷卻劑出口(6-1)返回到冷卻系統的迴路中；第三路冷卻水通過冷卻水進口(9-2)進入到第二冷卻水套0/11)中，吸收第二陽極
(10)的熱量後，再由冷卻水出口(9-1)返回到冷卻系統的迴路中；把水蒸汽作為活化和分解的原料氣送入噴槍中，水蒸汽同時作為等離子噴槍的工作氣和保護氣利用，水蒸汽由第一工作氣進口(3-2)進入到第一氣室(乂卩)中，然後通過第一螺旋通道以螺旋方式進入到第一放電區(I ),再通過第一壓縮孔道(11)和第一噴射腔(111)從第二陰極(8)的出口噴出，再經第二放電區(⑶)和第二壓縮孔道(乂)進入到第二噴射腔0/1)；把氫氣或氮氣作為工作氣或保護氣由第二工作氣進口(6-2)進入到第二氣室(麗)中，然後通過第二螺旋通道以螺旋方式進入到第二放電區(⑶)，再與從第二陰極(8)出口噴出的氣體混合，通過第二壓縮孔道(乂)進入到第二噴射腔(譏)，然後從噴槍中噴出；後座(1)作為第一陰極(4)的電氣連接件，第二套管(9)作為第二陽極(10)的電氣連接件，在第一陰極(4)與第二陽極(10)之間施加電能，使得在第一陰極(4)與第一陽極(5)之間建立第一電場、在第二陰極(8)與第二陽極(10)之間建立第二電場，第一陰極(4)的頭端便發射電子，第一陰極(4)頭端發射的電子受到工作氣流約束，經第一壓縮孔道(11)進入第一噴射腔(111),被第一陽極(5)前部的圓錐管壁體吸收，使得第一陰極(4)的頭端形成圓弧放電面(4-1),第一陽極(5)前部的圓錐管內壁上形成第一圓錐放電面(5-2),在圓弧放電面(4-1)與第一圓錐放電面(5-2)之間產生第一級高溫等離子體電弧；在第二陰極(8)的內壁同時發射電子，第二陰極(8)內壁發射的電子受到工作氣流約束，經第二壓縮孔道(乂)進入到第二噴射腔(譏)，被第二陽極(10)的前喇叭形結構壁體吸收，使得在第二陰極(8)的內壁上形成圓環放電面〔8-0、在第二陽極(10)的前喇叭形結構內壁上形成第二圓錐放電面(10-1),在圓環放電面(8-1)與第二圓錐放電面(10-1)之間產生第二級高溫等離子體電弧。上述過程中，水蒸汽在噴槍內的電場作用和高溫環境中被電離、分解為氫氣、氧氣、活性氫原子、活性氧原子和活性氫氧原子團的活性化學物，活性化學物與與等離子體電弧從第二陽極(10)的出口噴出，形成等離子體火炬。本實施例工作時，把水蒸汽、工作氣或保護氣體分別以螺旋方式進入到第一放電區(1 \第二放電區(⑶)，以形成對第一陰極(4)和第二陰極(8)的保護氣流，氣流中心不會產生真空或負壓，使保護氣流能全面覆蓋第一陰極(4)和第二陰極(8)的頭端，實現對第一陰極(4)和第二陰極(8)進行有效的氣體保護，結合冷卻保護措施，使第一陰極(4)和第二陰極(8)不易被燒蝕。本實施例在噴槍內建立雙級電場和產生雙級高溫等離子體電弧，等離子體電弧的能量更大，使噴槍的加熱效率和活化分解能力得到更大的提高。水蒸汽在噴槍內受到雙級電場的電離和受到雙級高溫等離子體電弧的加熱，從而使水分子活化和分解的程度更高。
【權利要求】
1.一種水蒸汽活化和分解噴槍，其特徵是噴槍由後座(I)、第一陰極(4)、第一絕緣槍架(3)、第一套管(6)、第一陽極(5)、第二陰極(8)、第二絕緣槍架(7)和第二陽極組件組成，其中，後座(I)為迴轉體結構，在後座(I)的迴轉體結構中有冷卻水迴路；第一陰極(4)由實體頭部和空心圓杆構成，第一陰極(4)的空心圓杆內空間構成冷卻腔(XI)，第一陰極(4)安裝在後座(I)迴轉體中心的前端；第一絕緣槍架(3)為迴轉體結構，第一絕緣槍架(3)的迴轉體結構中有第一氣室(ΧΠ)，第一氣室(XD有第一工作氣進口(3-2)接入，在第一氣室(ΧΠ)前端的壁體內側有第一螺旋導流肋(3-3)，第一螺旋導流肋(3-3)的螺距空間構成第一螺旋通道；第一套管(6)的壁體上有冷卻劑進口(6-5)和冷卻劑出口(6-1)，第一套管(6)的前端有嵌口(6-3);第一陽極(5)的後端為由後向前收窄的喇叭口結構，第一陽極(5)的前部為由後向前擴張的圓錐管結構，在圓錐管結構的前端有榫座(5-1)，在喇叭口與圓錐管之間有貫通的孔道；第二陰極(8)為錐管體結構，第二陰極(8)的前端有前榫頭(8-2)，第二陰極(8 )的後端有後榫頭(8-3 )，後榫頭(8-3 )嵌入到第一陽極(5 )前端的榫座(5-1)中，第一陽極(5)和第二陰極(8)以嵌入方式安裝在第一套管(6)中，第二陰極(8)的前榫頭(8-2)通過緩衝嵌件(12)嵌入在第一套管(6)前端的嵌口(6-3)中，第一陽極(5)、第二陰極(8)與第一套管(6)壁體之間的空間構成第一冷卻水套(X);第二絕緣槍架(7)為迴轉體結構，第二絕緣槍架(7)的前端有前連接槽口( 7-2)，第二絕緣槍架(7)的後端有後連接槽口( 7-1)，前連接槽口(7-2)與後連接槽口(7-1)之間有貫通的變徑圓孔；第二陽極組件包括第二套管(9)和第二陽極(10)，第二陽極(10)由前喇叭形結構和後喇叭形結構構成，前喇叭形結構由後向前擴張，後喇叭形結構由後向前收窄，在前喇叭形結構與後喇叭形結構之間有貫通的圓形孔道，第二陽極(10)以嵌入方式安裝在第二套管(9)中，第二陽極(10)與第二套管(9)壁體之間的空間構成第二冷卻水套(VD，第二冷卻水套(VE)有冷卻水進口(9-2)接入和冷卻水出口(9-1)接出；後座(I)攜第一陰極(4)安裝在第一絕緣槍架(3)的後端，第一套管(6)攜第一陽極(5)和第二陰極(8)安裝在第一絕緣槍架(3)的前端與第二絕緣槍架(7)的後端之間，第二套管(9)攜第二陽極(10)安裝在第二絕緣槍架(7)的前端；第一陰極(4)的頭部伸入到第一陽極(5)後端的喇叭口空間中，第一陽極(5)後端的喇叭口空間構成第一放電區(I )，第一陽極(5)的喇叭口與圓錐管之間的貫通孔道構成第一壓縮孔道(II)，第一陽極(5)前部的圓錐管內空間構成第一噴射腔(III)，第二陽極(10)的後喇叭形結構的內空間構成第二放電區(IV)，第二陽極(10)中的貫通圓形孔道構成第二壓縮孔道(V)，第二陽極(10)的前喇叭形結構的內空間構成第二噴射腔(VI);第一氣室(XD通過第一螺旋導流肋(3-3)中的第一螺旋通道連通到第一放電區(I )，第一放電區(I )、第一壓縮孔道(II)、第一噴射腔(III)、第二放電區(IV)、第二壓縮孔道(V)和第二噴射腔(VI)之間依次連通。
2.根據權利要求1所述的一種水蒸汽活化和分解噴槍，其特徵是在第一陰極(4)的實體頭部後端有散熱錐體(4-3)，散熱錐體(4-3)伸入到冷卻腔(XI)中；在第一陰極(4)的空心圓杆後端有螺紋接頭(4-2)，在後座(I)的迴轉體結構前端中心有承裝螺口(1-1)，第一陰極(4)後端的螺紋接頭(4-2)以旋合方式安裝在後座(I)前端中心的承裝螺口(1-1)中。
3.根據權利要求1所述的一種水蒸汽活化和分解噴槍，其特徵是第一陰極(4)的頭端為圓弧形結構。
4.根據權利要求1所述的一種水蒸汽活化和分解噴槍，其特徵是在後座(I)迴轉體結構的前部外側上和第一陰極(4)的外壁上有隔熱套(14)。
5.根據權利要求1所述的一種水蒸汽活化和分解噴槍，其特徵是在後座(I)的冷卻水迴路中有導流管(1-3)，導流管(1-3)伸入到第一陰極(4)內的冷卻腔(XI)中，導流管(1-3)的管內空間構成冷卻供水通道(XIV)，導流管(1-3)的管外空間構成冷卻回水通道(XIII)，冷卻供水通道(XIV)有冷卻水輸入接口(1-4)接入，冷卻回水通道(XIII)有冷卻水輸出接P (1-5)接出。
6.根據權利要求1所述的一種水蒸汽活化和分解噴槍，其特徵是在第一冷卻水套(X)中有導流套管(6-4)，導流套管(6-4)包圍在第一陽極(5)前部的外圍和第二陰極(8)的外圍，導流套管(6-4)的外壁與第一套管(6)前部內壁之間的空間構成環形回水室(IX)，冷卻劑出口(6-1)通過環形回水室(IX)連通到第一冷卻水套(X)，第一冷卻水套(X)連通到冷卻劑進口(6-5)。
7.根據權利要求1所述的一種水蒸汽活化和分解噴槍，其特徵是在第一套管(6)的外層有第二氣室(VID或在第二絕緣槍架(7)內有第二氣室(麗)，第二氣室(VID有第二工作氣進口(6-2)接入；在第二絕緣槍架(7)的壁體內側有第二螺旋導流肋(7-3)，第二螺旋導流肋(7-3)的螺距空間構成第二螺旋通道，第二氣室(VID通過第二螺旋通道連通到第二放電區(IV)。
【文檔編號】H05H1/28GK204168586SQ201420647357
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月3日 優先權日:2014年11月3日
【發明者】周開根 申請人:衢州迪升工業設計有限公司