專利名稱：一種熱等離子體弧焰發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的技術(shù)是電弧及高頻感應(yīng)熱等離子體技術(shù)，具體涉及到一種引入層流電弧熱等離子體射流的高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生器。
背景技術(shù)：
自從高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置被成功研制出來以后，已經(jīng)在高技術(shù)陶瓷粉的制備，ICP (感應(yīng)耦合等離子體)光譜分析、噴涂，超導(dǎo)體、金剛石膜、金剛石粉的制備等方面得到了頗為廣泛的運用。目前，常見的高頻感應(yīng)等離子發(fā)生器的工作方式主要有兩種一種是如圖1所示的無引導(dǎo)電弧的發(fā)生器裝置在石英管[1]外邊套一個金屬 (如銅管)繞制的線圈[2]，使外電源供給的高頻電流通過線圈所產(chǎn)生的磁場與放電管中的等離子體相耦合，線圈中流過的激發(fā)電流產(chǎn)生的交變磁場所感生的交變電場將在導(dǎo)電氣體中引起電流并產(chǎn)生焦耳熱，條件適當(dāng)時放電將能維持下去并不斷將送入發(fā)生器的冷工作氣體加熱形成等離子體焰流。但是這種高頻感應(yīng)等離子發(fā)生裝置的不足在于1、點火困難，步驟繁瑣。一般都是先用氬氣引發(fā)放電，這是因為氬氣要求的最小維持功率的數(shù)值最低，然后加入其他氣體以形成所需的混合氣體等離子體流，或者逐步以其他氣體替換氬，以獲得純氫、純氧等工藝過程所需的等離子體，以達(dá)到穩(wěn)定工作的要求。2、穩(wěn)定性差。當(dāng)工作氣體波動或調(diào)節(jié)工作氣體流量時，很容易引起斷弧，造成發(fā)生裝置工作停止。3、高頻感應(yīng)電源工作頻率高、維弧功率大、經(jīng)濟(jì)性差。對于大功率高頻感應(yīng)電源只能采用電子管式的電源，這種電源可以把工作頻率做高和功率做很大，但使用成本昂貴且工作壽命較短。4、能量利用率低。由于工作頻率高，線圈之間互感嚴(yán)重，線圈內(nèi)阻消耗大，能量利用率低。另一種是如圖2所示高頻感應(yīng)熱等離子發(fā)生裝置在石英管[1]的中心引入湍流電弧熱等離子體射流[3]，起電弧引導(dǎo)作用，可以解決圖1所示的高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置的點火困難和容易斷弧的缺點，但不足之處在于，湍流熱等離子射流長度很短、較不穩(wěn)定，高頻感應(yīng)耦合的范圍小，并且對大功率的熱等離子發(fā)生器來說，降低的電源的工作頻率和維弧功率有限，功率仍做不大，效率也較低。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置存在的問題，本發(fā)明提出了一種新的熱等離子體弧焰發(fā)生器，可以很好的解決高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置點火困難、工作穩(wěn)定差、 功率小和能量利用率低的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明的熱等離子體弧焰發(fā)生器包括穩(wěn)定的層流電弧熱等離子體產(chǎn)生器[1]和高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生器[2]兩部分。層流電弧熱等離子體產(chǎn)生器[1]產(chǎn)生的熱等離子體射流[3]具有射流長且穩(wěn)定、高溫區(qū)長度長、流場參數(shù)波動小、幾乎不卷吸環(huán)境氣體、壽命長等特點。本方案特征在于層流電弧熱等離子體射流[3]和高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生器[2]中心軸線[5]重合，沿著中心軸線[5]方向射入，起電弧引導(dǎo)作用。技術(shù)效果采用本發(fā)明的技術(shù)方案可以得到如下效果1.通過在高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生器[2]內(nèi)部引入穩(wěn)定的層流電弧熱等離子體射流[3]起到了很好的感應(yīng)電弧引導(dǎo)作用，不但可以簡化點火步驟降低點火難度實現(xiàn)工作氣體一次點火，而且層流電弧熱等離子體射流是很穩(wěn)定的，當(dāng)工作氣體波動或調(diào)節(jié)工作氣體流量時不會產(chǎn)生斷弧現(xiàn)象。因此本發(fā)明解決了高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置的點火難及步驟繁瑣的問題，同時大大提高了高頻感應(yīng)等熱離子發(fā)生裝置的工作穩(wěn)定性。2.層流電弧熱等離子體射流[3]長度長，使得高頻感應(yīng)耦合的范圍大，降低了高頻感應(yīng)發(fā)生器的工作頻率和維弧功率，因此可以開發(fā)大功率的高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置。3.降低高頻感應(yīng)發(fā)生器的工作頻率，進(jìn)而可以采用半導(dǎo)體逆變高頻電源，減少感應(yīng)線圈的砸數(shù)，達(dá)到提高高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置的能量利用效率和壽命、降低使用成本的目的。


圖1是現(xiàn)有高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置示意圖。[1]石英管；[2]高頻感應(yīng)線圈；[3]高頻感應(yīng)熱等離子體弧焰；Ql工作氣體；Q2冷卻氣體圖2是引入湍流熱等離子體射流的高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置示意圖。[1]石英管；[2]高頻感應(yīng)線圈；[3]湍流電弧熱等離子體射流；[4]高頻感應(yīng)熱等離子體弧焰；圖3是本發(fā)明的原理示意圖。[1]層流電弧熱等離子體產(chǎn)生器；[2]高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生器；[3]層流電弧熱等離子體射流；[4]高頻感應(yīng)熱等離子體弧焰；[5]中心軸線
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明圖3是本發(fā)明的原理示意圖，本發(fā)明的熱等離子體弧焰發(fā)生器包括高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生器[2]和層流電弧熱等離子體產(chǎn)生器[1]。層流電弧熱等離子體射流[3]和高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生器[2]的中心軸線[5]重合，起電弧引導(dǎo)作用。本發(fā)明解決了高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置點火難，步驟繁瑣，容易斷弧的問題，大大提高了高頻感應(yīng)熱等離子發(fā)生裝置的工作穩(wěn)定性。層流電弧熱等離子體射流[3]沿高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生器 [2]的中心軸線[5]方向射入，射入的是導(dǎo)電電弧等離子體，并與送入發(fā)生器的氣體共同處于高頻交變電場中，更易引起高頻感應(yīng)加熱形成熱等離子體焰流W]。只要射入的層流電弧熱等離子體射流[3]穩(wěn)定，那么這種感應(yīng)熱等離子體焰流[4]就很穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種熱等離子體弧焰發(fā)生器，其特征在于本發(fā)明由高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生器 [2]和層流熱等離子體產(chǎn)生器[1]兩部分組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱等離子體弧焰發(fā)生器，其特征在于層流電弧熱等離子體產(chǎn)生器[1]產(chǎn)生的熱等離子體射流[3]具有射流長度長，流場參數(shù)波動小，幾乎不卷吸周邊氣體，高溫區(qū)長度長，溫度等參數(shù)軸向梯度小等特點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種熱等離子體弧焰發(fā)生器，其特征在于所述的層流電弧熱等離子體產(chǎn)生器[1]產(chǎn)生的熱等離子體射流[3]從高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生器[2]的中心軸線[5]方向射入，起電弧引導(dǎo)作用。
全文摘要
本發(fā)明屬于高頻感應(yīng)熱等離子體技術(shù)領(lǐng)域，針對目前高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置存在的點火困難、工作穩(wěn)定性差、維弧功率大、效率低等問題，本發(fā)明提供了一種熱等離子體弧焰發(fā)生器。本發(fā)明包括層流電弧熱等離子體產(chǎn)生器[1]和高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生器[2]，其特征在于沿高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生器[2]中心軸線[5]方向射入層流電弧熱等離子體射流[3]，起高頻感應(yīng)熱等離子體焰流[4]的電弧引導(dǎo)、維弧及感應(yīng)增強(qiáng)作用。層流電弧熱等離子體射流[3]具有射流長度長，流場參數(shù)波動小，幾乎不卷吸環(huán)境氣體，高溫區(qū)長度長，溫度等參數(shù)的軸向梯度小等優(yōu)點。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以解決高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置點火困難，容易斷弧的問題，降低高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置的工作頻率和減少維弧功率，并通過感應(yīng)增強(qiáng)作用提高效率，便于開發(fā)更大功率高頻感應(yīng)熱等離子體發(fā)生裝置。
文檔編號H05H1/32GK102271452SQ20101019120
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者朱華, 袁潔, 馬再敏 申請人:成都陽流科技發(fā)展有限公司