[实用新型]阴极和等离子体发生器

说明书

本实用新型公开了一种阴极和等离子体发生器，涉及等离子体领域。该阴极包括至少一个工作管段以及至少一个与工作管段连接的连接管段；其中，工作管段为等离子体发生器运行时电弧弧根所在区域；工作管段与连接管段的材质不同。该实用新型能够在降低阴极成本的情况下提高阴极寿命。

技术领域

本实用新型涉及等离子体领域，尤其涉及一种阴极和等离子体发生器。

背景技术

电弧等离子体火炬的基本结构是在放电室内布置有阳极和阴极，分别接直流电源的正极和负极。其中，高频起弧装置在阴阳极之间放电产生电弧，工作气体经过高温电弧后被电离和加热，形成热等离子体，然后在压力驱动下，热等离子体从阳极一端喷出，形成等离子体火炬。该等离子体炬的火焰具有很高的热功率密度且含有大量高活化性离子，因此在有加热或高温处理方面要求的工业领域有着广泛的应用。

等离子体火炬的电极属于易耗品，特别是阴极寿命，一直是大家研究的重点。目前通用的管式阴极采用紫铜(T2，纯度高于99.9％)材质，当工作气体为氧化性介质(如空气、氧气等)时，阴极寿命通常不超过100小时。为了提升阴极寿命，大部分管式阴极等离子体炬采用连续调节两路进气的风量比例，从而持续移动电弧弧根在阴极中的位置。连续移动弧根位置能够防止电弧在某个位置的持续烧损，有助于提升电极寿命，但频繁的风量调节也降低了等离子体炬的运行可靠性，尤其是载体风源不稳定的情况下断弧故障更加严重。同时，阴极长期放电时产生的氧化物粉末也会对起弧区域造成影响。

采用纯银材质或者银铜合金材质制作阴极，在氧化性介质工作条件下，阴极寿命可明显提高，但同时也大幅增加了阴极的制作成本。

发明内容

本实用新型要解决的一个技术问题是，提供一种阴极和等离子体发生器，能够在降低阴极成本的情况下提高阴极寿命。

根据本实用新型一方面，提出一种阴极，其特征在于，包括：至少一个工作管段，其中，工作管段为等离子体发生器运行时电弧弧根所在区域；以及至少一个与工作管段连接的连接管段；其中，工作管段与连接管段的材质不同。

在一个实施例中，工作管段与连接管段采用可拆卸连接方式。

在一个实施例中，工作管段与连接管段之间设置密封圈。

在一个实施例中，工作管段与连接管段采用螺纹连接。

在一个实施例中，工作管段与连接管段采用焊接和过盈配合连接中的至少一种连接方式。

在一个实施例中，阴极包括至少两个工作管段。

在一个实施例中，工作管段与连接管段轴向交替设置；或工作管段嵌设在连接管段的内侧臂上。

在一个实施例中，工作管段与连接管段同轴设置。

在一个实施例中，工作管段与连接管段之间设置有径向定位结构。

在一个实施例中，工作管段与连接管段之间采用环状台阶结构配合。

在一个实施例中，工作管段与连接管段的材质满足以下至少一项：工作管段材质的熔点大于连接管段材质的熔点；工作管段材质的抗氧化性大于连接管段材质的抗氧化性；工作管段材质的电子逸出功率低于连接管段材质的电子逸出功率。

在一个实施例中，工作管段的材质包括银、银铜合金和/或锆；连接管段的材质包括紫铜。

根据本实用新型的另一方面，还提出一种等离子体发生器，其特征在于，包括上述的阴极。

与现有技术相比，本实用新型采用不同材质的管段组成阴极，与连续调节工作气体风量使弧根位置持续移动相比，能够提高阴极的运行可靠性，在降低成本的情况下提高阴极寿命。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。