本實(shí)用新型屬于等離子裝置領(lǐng)域，具體為等離子焰流發(fā)生器，尤其涉及一種等離子焰流發(fā)生器。
背景技術(shù)：
等離子態(tài)是物質(zhì)的第四態(tài)，宇宙中幾乎99﹪的物質(zhì)（不包括尚未確認(rèn)的暗物質(zhì)）都處于等離子態(tài)。等離子體射流與一般流體在流動特征上有相似性，具有兩種流動狀態(tài)：層流與湍流。對某一指定流體，當(dāng)其流速小于一特定值時(shí)，流體作有規(guī)則的層狀或流束狀運(yùn)動，流體質(zhì)點(diǎn)沒有橫向運(yùn)動，質(zhì)點(diǎn)間互不干擾地前進(jìn)，這種流動形式叫層流；當(dāng)流體流速大于該值時(shí)，流體有規(guī)則的運(yùn)動遭到破壞，質(zhì)點(diǎn)除了主要的縱向運(yùn)動外還有附加的橫向運(yùn)動，流體質(zhì)點(diǎn)交錯混亂地前進(jìn)，這種流動形式叫湍流。
等離子體其溫度分布范圍則從10 K的低溫到核聚變等離子體的 10億K超高溫并擁有一系列獨(dú)特性質(zhì)，使等離子體在納米材料生產(chǎn)、新材料合成、熱加工制造、冶煉、鉆探、煤化工、垃圾廢物處理、材料表面處理、電子、新能源、軍事、航空航天等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
在等離子體高溫?zé)嵩捶矫?，目前?yīng)用十分廣泛的電弧等離子體射流絕大部分采用湍流形態(tài)工作，這是由現(xiàn)有湍流電弧等離子體射流發(fā)生器技術(shù)和工作原理決定的。電弧等離子發(fā)生器分為層流和湍流兩種，其關(guān)鍵技術(shù)是發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
近幾十年來，等離子體發(fā)生器的研制及等離子診斷技術(shù)的開發(fā)均取得了巨大的進(jìn)展，并且等離子體研制與開發(fā)的重點(diǎn)已不再局限與航天航空方面的應(yīng)用，而是更多地轉(zhuǎn)向機(jī)械、化工、冶金、環(huán)保等工業(yè)部門的應(yīng)用，特別是在材料加工與新材料研制方面的應(yīng)用。對于工業(yè)生產(chǎn)性的應(yīng)用，要求等離子體發(fā)生器有較長的壽命和較高的效率。然而在實(shí)際工程應(yīng)用中，等離子體流呈現(xiàn)復(fù)雜的流動狀況，特別是大尺寸、大流量、大功率的工業(yè)等離子體裝置中則通常為湍流流動。
因此，在工業(yè)應(yīng)用中，希望等離子體射流穩(wěn)定地維持在層流狀態(tài)，這就需要把握等離子體在發(fā)生器中形成的各個(gè)環(huán)節(jié)，控制所有影響電弧穩(wěn)定性的擾動因素，克服等離子體射流的湍動性，才能產(chǎn)生出高溫區(qū)域長、能量衰減慢而分布均勻、噪音小、有利于電弧能量的有效利用和便于工藝控制的等離子體射流。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型提供了一種等離子焰流發(fā)生器。
一種等離子焰流發(fā)生器，其特征在于包括：陰極、管內(nèi)陽極、管外陽極、冷卻裝置、等離子流出口、陽極絕緣層、等離子發(fā)生器主體、燃燒室、燃料噴口、焰流出口和火焰過濾器，所述陰極、管內(nèi)陽極、管外陽極、冷卻裝置、等離子流出口、陽極絕緣層和等離子發(fā)生器主體相連接在一起，所述陰極和管內(nèi)陽極設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的內(nèi)部，所述管內(nèi)陽極的內(nèi)部設(shè)置有一層陽極絕緣層，所述冷卻裝置設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的外部，所述等離子流出口設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的一側(cè)，所述管外陽極設(shè)置在等離子流出口上，所述燃燒室、燃料噴口、焰流出口和火焰過濾器連接在一起，所述燃燒室的一側(cè)與等離子發(fā)生器主體相通，所述燃燒室的另一側(cè)設(shè)置有焰流出口，所述燃燒室的內(nèi)部設(shè)置有燃料噴口和火焰過濾器。
所述等離子發(fā)生器主體的內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)陰極。
所述冷卻裝置包括圓柱形熱管或者螺旋形熱管。
所述陽極絕緣層為耐高溫絕緣層。
所述等離子發(fā)生器主體由耐高溫玄武巖纖維材料制成，相比于現(xiàn)有技術(shù)中的普通耐高溫材料，玄武巖材料還有優(yōu)異的耐腐蝕性，大大增加了等離子發(fā)生器主體的壽命。
所述焰流出口的出口形狀可為圓形、矩形、梯形等多邊形，焰流出口可根據(jù)所需焰流的形狀來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
所述火焰過濾器為一層用于穩(wěn)定火焰流方向的耐高溫過濾網(wǎng)，同時(shí)過濾網(wǎng)還能過濾掉一部分未燃燒完全的雜質(zhì)，減少有害物質(zhì)的排放。
本實(shí)用新型的有益效果：
1.本實(shí)用新型的層流電弧等離子體束發(fā)生器的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)層流等離子高弧壓、小電流的工作模式，大大減少等離子焰流發(fā)生器的能耗。
2.本實(shí)用新型中陽極部分和陰極部分的分布，陰極電離腔的形成，有助于穩(wěn)定等離子射流，從而穩(wěn)定射出等離子焰流。
3.本實(shí)用新型的等離子焰流發(fā)生器產(chǎn)生的焰流性能優(yōu)異，溫度可控、不僅可以長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，而且產(chǎn)生的焰流具有長度長、能量密度集中、軸向溫度梯度小、噪聲低、可控性好、精度高等突出優(yōu)點(diǎn)。
4.本實(shí)用新型設(shè)置的多個(gè)陰極，大大分擔(dān)了現(xiàn)有技術(shù)中單個(gè)陰極的電壓過大的問題，延長了陰極的使用時(shí)間，同時(shí)也避免了因陰極過載發(fā)生的安全問題。
5. 本實(shí)用新型中，由于設(shè)置了帶有熱管的冷卻裝置，對比現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)冷散熱和水冷散熱，本實(shí)用新型的冷卻裝置能夠讓層流等離子發(fā)生器的工作穩(wěn)定性和可靠性，從而保證了從本實(shí)用新型中產(chǎn)生的層流等離子的穩(wěn)定性，從而保證了等離子焰流的穩(wěn)定性。
6.采用本實(shí)用新型產(chǎn)生的焰流，焰流穩(wěn)定，溫度均勻，噴射可控，大大增加了等離子焰流發(fā)生器的可靠性。
附圖說明
圖1為本技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)圖；
附圖標(biāo)記
1.陰極、2.管內(nèi)陽極、3.管外陽極、4.冷卻裝置、5.等離子流出口、6.陽極絕緣層、7.等離子發(fā)生器主體、8.燃燒室、9.燃料噴口、10.焰流出口、11.火焰過濾器。
具體實(shí)施方式：
實(shí)施例1：
一種等離子焰流發(fā)生器，其特征在于包括：陰極1、管內(nèi)陽極2、管外陽極3、冷卻裝置4、等離子流出口5、陽極絕緣層6、等離子發(fā)生器主體7、燃燒室8、燃料噴口9、焰流出口10和火焰過濾器11，所述陰極1、管內(nèi)陽極2、管外陽極3、冷卻裝置4、等離子流出口5、陽極絕緣層6和等離子發(fā)生器主體7相連接在一起，所述陰極1和管內(nèi)陽極2設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的內(nèi)部，所述管內(nèi)陽極2的內(nèi)部設(shè)置有一層陽極絕緣層6，所述冷卻裝置4設(shè)置在等離子發(fā)生器主體7的外部，所述等離子流出口5設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的一側(cè)，所述管外陽極3設(shè)置在等離子流出口5上，所述燃燒室8、燃料噴口9、焰流出口10和火焰過濾器11連接在一起，所述燃燒室8的一側(cè)與等離子發(fā)生器主體7相通，所述燃燒室8的另一側(cè)設(shè)置有焰流出口10，所述燃燒室8的內(nèi)部設(shè)置有燃料噴口9和火焰過濾器11。
實(shí)施例2：
一種等離子焰流發(fā)生器，其特征在于包括：陰極1、管內(nèi)陽極2、管外陽極3、冷卻裝置4、等離子流出口5、陽極絕緣層6、等離子發(fā)生器主體7、燃燒室8、燃料噴口9、焰流出口10和火焰過濾器11，所述陰極1、管內(nèi)陽極2、管外陽極3、冷卻裝置4、等離子流出口5、陽極絕緣層6和等離子發(fā)生器主體7相連接在一起，所述陰極1和管內(nèi)陽極2設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的內(nèi)部，所述管內(nèi)陽極2的內(nèi)部設(shè)置有一層陽極絕緣層6，所述冷卻裝置4設(shè)置在等離子發(fā)生器主體7的外部，所述等離子流出口5設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的一側(cè)，所述管外陽極3設(shè)置在等離子流出口5上，所述燃燒室8、燃料噴口9、焰流出口10和火焰過濾器11連接在一起，所述燃燒室8的一側(cè)與等離子發(fā)生器主體7相通，所述燃燒室8的另一側(cè)設(shè)置有焰流出口10，所述燃燒室8的內(nèi)部設(shè)置有燃料噴口9和火焰過濾器11。
所述等離子發(fā)生器主體7的內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)陰極1。
所述冷卻裝置4包括圓柱形熱管或者螺旋形熱管。
實(shí)施例3：
一種等離子焰流發(fā)生器，其特征在于包括：陰極1、管內(nèi)陽極2、管外陽極3、冷卻裝置4、等離子流出口5、陽極絕緣層6、等離子發(fā)生器主體7、燃燒室8、燃料噴口9、焰流出口10和火焰過濾器11，所述陰極1、管內(nèi)陽極2、管外陽極3、冷卻裝置4、等離子流出口5、陽極絕緣層6和等離子發(fā)生器主體7相連接在一起，所述陰極1和管內(nèi)陽極2設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的內(nèi)部，所述管內(nèi)陽極2的內(nèi)部設(shè)置有一層陽極絕緣層6，所述冷卻裝置4設(shè)置在等離子發(fā)生器主體7的外部，所述等離子流出口5設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的一側(cè)，所述管外陽極3設(shè)置在等離子流出口5上，所述燃燒室8、燃料噴口9、焰流出口10和火焰過濾器11連接在一起，所述燃燒室8的一側(cè)與等離子發(fā)生器主體7相通，所述燃燒室8的另一側(cè)設(shè)置有焰流出口10，所述燃燒室8的內(nèi)部設(shè)置有燃料噴口9和火焰過濾器11。
所述等離子發(fā)生器主體7的內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)陰極1。
所述冷卻裝置4包括圓柱形熱管或者螺旋形熱管。
所述陽極絕緣層6為耐高溫絕緣層。
實(shí)施例4：
一種等離子焰流發(fā)生器，其特征在于包括：陰極1、管內(nèi)陽極2、管外陽極3、冷卻裝置4、等離子流出口5、陽極絕緣層6、等離子發(fā)生器主體7、燃燒室8、燃料噴口9、焰流出口10和火焰過濾器11，所述陰極1、管內(nèi)陽極2、管外陽極3、冷卻裝置4、等離子流出口5、陽極絕緣層6和等離子發(fā)生器主體7相連接在一起，所述陰極1和管內(nèi)陽極2設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的內(nèi)部，所述管內(nèi)陽極2的內(nèi)部設(shè)置有一層陽極絕緣層6，所述冷卻裝置4設(shè)置在等離子發(fā)生器主體7的外部，所述等離子流出口5設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的一側(cè)，所述管外陽極3設(shè)置在等離子流出口5上，所述燃燒室8、燃料噴口9、焰流出口10和火焰過濾器11連接在一起，所述燃燒室8的一側(cè)與等離子發(fā)生器主體7相通，所述燃燒室8的另一側(cè)設(shè)置有焰流出口10，所述燃燒室8的內(nèi)部設(shè)置有燃料噴口9和火焰過濾器11。
所述等離子發(fā)生器主體7的內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)陰極1。
所述冷卻裝置4包括圓柱形熱管或者螺旋形熱管。
所述陽極絕緣層6為耐高溫絕緣層。
所述等離子發(fā)生器主體7由耐高溫玄武巖纖維材料制成。
實(shí)施例5：
一種等離子焰流發(fā)生器，其特征在于包括：陰極1、管內(nèi)陽極2、管外陽極3、冷卻裝置4、等離子流出口5、陽極絕緣層6、等離子發(fā)生器主體7、燃燒室8、燃料噴口9、焰流出口10和火焰過濾器11，所述陰極1、管內(nèi)陽極2、管外陽極3、冷卻裝置4、等離子流出口5、陽極絕緣層6和等離子發(fā)生器主體7相連接在一起，所述陰極1和管內(nèi)陽極2設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的內(nèi)部，所述管內(nèi)陽極2的內(nèi)部設(shè)置有一層陽極絕緣層6，所述冷卻裝置4設(shè)置在等離子發(fā)生器主體7的外部，所述等離子流出口5設(shè)置在等離子發(fā)生器主體的一側(cè)，所述管外陽極3設(shè)置在等離子流出口5上，所述燃燒室8、燃料噴口9、焰流出口10和火焰過濾器11連接在一起，所述燃燒室8的一側(cè)與等離子發(fā)生器主體7相通，所述燃燒室8的另一側(cè)設(shè)置有焰流出口10，所述燃燒室8的內(nèi)部設(shè)置有燃料噴口9和火焰過濾器11。
所述等離子發(fā)生器主體7的內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)陰極1。
所述冷卻裝置4包括圓柱形熱管或者螺旋形熱管。
所述陽極絕緣層6為耐高溫絕緣層。
所述等離子發(fā)生器主體7由耐高溫玄武巖纖維材料制成。
所述焰流出口10的出口形狀可為圓形、矩形、梯形等多邊形。
所述火焰過濾器11為一層用于穩(wěn)定火焰流方向的耐高溫過濾網(wǎng)。