[发明专利]一种多阴极中轴阳极电弧等离子体发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型结构的多阴极中轴阳极电弧等离子体发生器，该发生器可形成大功率高温长弧层流等离子体，是一种高效的高温热源发生装置。 

背景技术

目前，国内外等离子体发生器多为单阴极、外套为管式阳极的结构，功率通常较低，普遍只能采用低电压（约30-60V）高电流（通常>500A）的工作模式，由于单一的、较高的电弧电流较易造成阴极和阳极的烧损，且单一的电弧稳定性较差，因此此类单电极发生器可正常稳定运行的工作时间较短，需经常更换部件。现今仅有部分国外公司研制有3阴极等离子体发生器，其阳极也多采用外圆包绕的空心管式阳极，这些发生器单个阴极分担的电流大大降低，使得阴阳极都能稳定运行较长时间，带来较好的经济效益，而目前国内尚未掌握多阴极等离子发生器的设计制造技术。而且目前的3阴极等离子发生器不能产生层流等离子束，也不能轴向长时间中心送粉，且功率较小。 

发明内容

本发明提供一种新型结构的多阴极中轴阳极电弧等离子体发生器，采用中心圆柱状阳极结构，而沿着阳极柱周围环形均匀布置3个或3个以上的阴极，使得单个阴极的负载的电流大大降低，同时阳极也均分为多个不同部位与对应阴极形成连接电弧，电弧等离子体稳定性高，可形成高弧压小电流层流长束等离子弧，阴极和阳极寿命长，且系统的总功率大，工作效率稳定高效，特别适用于精细中心送粉常压喷涂、喷焊等工艺。 

本发明采用的技术方案是：采用中轴圆柱阳极结构，而沿着阳极柱周围环形均匀布置3个或3个以上的阴极，阳极和阴极均安装在同一个底座上固定，相互绝缘，底座有水、电、气通道，圆柱阳极的外表面相对绝缘，只有在靠近出口的头部裸露导电，从而与阴极间形成电场，整个发生器是一个密封水冷的筒状外形，一端有等离子体出口(喷嘴)，喷嘴对电弧等离子体进行机械压缩，用于稳定等离子体的流向并使其能量更为集中高效。 

其具体的实例见示意图1。 

本发明的有益效果是：1、采用中轴圆柱阳极结构，设计独创，且所采用的轴向阳极可以是空心管状，通过中空的管可以向高温的等离子体束中心送入各种粉体或线状材料，用于喷涂、堆焊等应用。2、采用阳极杆周围沿着环形均匀布置3个或3个以上的阴极结构，使得单个阴极的电流大大降低，电弧等离子体稳定性高，并可形成高弧压小电流层流长束等离子弧，阴极寿命长，且系统的总功率大，工作效率稳定高效。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是本发明的结构示意图。图中：（1）.中轴内阳极 ；（2）. 阳极高温绝缘层；（3）. 工作气体；（4）. 阴极；（5）. 发生器底座；（6）.发生器壳体；（7）.冷却水；（8）.喷嘴；（9）.外阳极；（10）.电弧等离子体射流。 

具体实施方式

 采用中轴圆柱阳极（1）结构，三个或三个以上的阴极（4）在阳极杆周围环形均匀布置，阴极和阳极均固定在发生器底座（5）上，以便进行电连接并采用冷却水（8）进行冷却，底座上还集成有气体轴向分流组件，以通入等离子体工作气体（3），同时工作气体（3）还起到一定的冷却作用；发生器的前端装有用于压缩电弧等离子体的喷嘴（8），喷嘴通过发生器壳体（6）来定位位置并与发生器底座（5）连接；整个等离子体发生器内设计有水流通道用于通入冷却水（7），通过不断的流入和流出，冷却水（7）冷却大部分与电弧等离子体接触的部件（包括底座（5）、壳体（6）、喷嘴（8）、阳极（1）、阴极（4）等）；为了使阳极（1）和阴极（4）之间的电弧通道较长且稳定，在阳极（1）的外表面覆盖有阳极绝缘层（2），只让阳极（1）的头部露出，这样就只在阳极（1）与阴极（4）的头部间产生电弧通道。 

附加说明：内阳极可以增加中空的管道，通过中空的管道可以向高温的等离子体束中心送入各种粉体材料或线状材料，用于喷涂、堆焊等加工应用；同时可以在喷嘴的前端增加一极或多极外阳极（9），形成更强的电场和电弧等离子体，进一步增强电弧等离子体的稳定性并能进一步加大等离子发生器功率。