一種雙級(jí)電弧等離子體噴槍的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種雙級(jí)電弧等離子體噴槍?zhuān)婕暗入x子體設(shè)備，由后座、第一陰極、第一絕緣槍架、第一陽(yáng)極、第二陰極、第一管套、第二絕緣槍架、第二陽(yáng)極和第二管套組成，第一陰極安裝在后座回轉(zhuǎn)體中心前端的安裝螺口中，第二陰極連接在第一陽(yáng)極的前端，第一陽(yáng)極和第二陰極以嵌入方式安裝在第一管套中，第二陽(yáng)極以嵌入方式安裝在第二管套中，后座攜第一陰極安裝在第一絕緣槍架的后安裝槽中，第一管套攜第一陽(yáng)極和第二陰極安裝在第一絕緣槍架的前安裝槽和第二絕緣槍架的后連接槽口中，第二管套攜第二陽(yáng)極安裝在第二絕緣槍架（6）的前連接槽口中。本發(fā)明在等離子體噴槍內(nèi)產(chǎn)生雙級(jí)高溫等離子體電弧，使等離子體噴槍達(dá)到更高的處理溫度，提高等離子體噴槍的加熱效率及分解能力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種雙級(jí)電弧等離子體噴槍

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體設(shè)備，特別是涉及到一種等離子體噴槍。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，等離子技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，工業(yè)上應(yīng)用于等離子點(diǎn)火、等離子噴涂、金屬冶煉、等離子加熱制造納米材料、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(xiàn)象下所形成的一種狀態(tài)，伴隨著放電現(xiàn)象將會(huì)生成了激發(fā)原子、激發(fā)分子、離解原子、游離原子團(tuán)、原子或分子離子群的活性化學(xué)物以及它們與其它的化學(xué)物碰撞而引起的反應(yīng)。在等離子體發(fā)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(tài)，經(jīng)相互碰撞而產(chǎn)生高溫，溫度可達(dá)幾萬(wàn)度以上。
[0003]等離子熱解水制氫技術(shù)是最近幾年提出來(lái)的水制氫候選技術(shù)之一，因?yàn)樗且环N相當(dāng)穩(wěn)定的物質(zhì)，在常壓條件下，溫度在2000K時(shí)水分子幾乎不分解，2500K時(shí)有25%的水發(fā)生分解，3400?3500K時(shí)氫氣和氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到最大，分別為18%和6%，當(dāng)溫度達(dá)到4200K以上時(shí),水分子將全部分解為氫氣、氫、氧氣、氧和氫氧原子團(tuán)，一般的加熱方式難以達(dá)到這么高的溫度，而使用等離子體噴槍則能做到；應(yīng)用等離子體噴槍處理危險(xiǎn)有害的廢棄物和生活垃圾，使氣化爐不需輸入空氣或氧氣，使生活垃圾轉(zhuǎn)化的合成氣品質(zhì)好，達(dá)到化工原料的要求，合成氣再通過(guò)后級(jí)設(shè)備生產(chǎn)甲醇或二甲醚產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)資源化和無(wú)污染處理生活垃圾；在煤氣化生產(chǎn)線上如利用等離子體噴槍把水蒸汽加熱分解后再?lài)娙霘饣癄t內(nèi)，與煤炭進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使氣化爐不需輸入空氣或氧氣助燃，生產(chǎn)的合成氣中氫氣的分?jǐn)?shù)比例高，廢氣的含量低，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
[0004]現(xiàn)有的等離子體噴槍多為單級(jí)電弧方式，存在分解不完全及加熱效率不高的缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有等離子體噴槍存在分解不完全及加熱效率不高的缺點(diǎn)，提供一種雙級(jí)電弧等離子體噴槍?zhuān)沟入x子體噴槍達(dá)到更高的處理溫度，提高等離子體噴槍的加熱效率及分解能力，以滿(mǎn)足熱解水制氫、固體廢物處置及有害氣體處理領(lǐng)域的應(yīng)用要求。
[0006]本發(fā)明的一種雙級(jí)電弧等離子體噴槍?zhuān)涮卣魇堑入x子體噴槍由后座(I)、第一陰極(3)、第一絕緣槍架(2)、第一陽(yáng)極(4)、第二陰極(7)、第一管套(5)、第二絕緣槍架(6)、第二陽(yáng)極(9)和第二管套(8)組成,其中,后座(I)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu),在后座(I)中有冷卻水回路，在后座(I)回轉(zhuǎn)體中心的前端有安裝螺口(1-1);第一陰極(3)由實(shí)體頭部和空心圓桿構(gòu)成，第一陰極(3)的空心圓桿內(nèi)空間構(gòu)成冷卻腔(XI);第一絕緣槍架(2)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第一絕緣槍架(2)的前端有前安裝槽(2-4)，第一絕緣槍架(2)的后端有后安裝槽(2-1 )，在前安裝槽(2-4)與后安裝槽(2-1)之間有貫通的圓形孔道；第一陽(yáng)極(4)的后端為由后向前收窄的喇叭口結(jié)構(gòu)，第一陽(yáng)極(4)的前部為由后向前擴(kuò)張的圓錐管結(jié)構(gòu)，在喇叭口與圓錐管之間有貫通的孔道；第二陰極(7)為空心的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第二陰極(7)連接在第一陽(yáng)極(4)的前端，第一陽(yáng)極(4)和第二陰極(7)以嵌入方式安裝在第一管套(5)中，第一管套(5)的壁體與第一陽(yáng)極(4)和第二陰極(7)之間的空間構(gòu)成第一冷卻水套(X);第二絕緣槍架(6)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第二絕緣槍架(6)的前端有前連接槽口(6-3),第二絕緣槍架(6)的后端有后連接槽口(6-1)，前連接槽口(6-3)與后連接槽口(6-1)之間有貫通的變徑圓孔；第二陽(yáng)極(9)由前喇叭形結(jié)構(gòu)和后喇叭形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，前喇叭形結(jié)構(gòu)由后向前擴(kuò)張，后喇叭形結(jié)構(gòu)由后向前收窄，前喇叭形結(jié)構(gòu)與后喇叭形結(jié)構(gòu)連為一體，在前喇叭形結(jié)構(gòu)與后喇叭形結(jié)構(gòu)之間有貫通的圓形孔道，第二陽(yáng)極(9)以嵌入方式安裝在第二管套(8)中，第二陽(yáng)極(9)與第二管套(8)壁體之間的空間構(gòu)成第二冷卻水套(VII)，第二冷卻水套(VD有冷卻水進(jìn)口(8-4)接入和冷卻水出口(8-1)接出；第一陰極(3)安裝在后座(I)回轉(zhuǎn)體中心前端的安裝螺口(1-1)中，后座(I)攜第一陰極(3 )安裝在第一絕緣槍架(2 )的后安裝槽(2-1)中，第一管套
(5)攜第一陽(yáng)極(4)和第二陰極(7)安裝在第一絕緣槍架(2)的前安裝槽(2-4)和第二絕緣槍架(6)的后連接槽口(6-1)中，第二管套(8)攜第二陽(yáng)極(9)安裝在第二絕緣槍架(6)的前連接槽口(6-3)中；第一陰極(3)的頭部伸入到第一陽(yáng)極(4)后端的喇叭口空間中，第一陽(yáng)極(4)后端的喇叭口空間構(gòu)成第一放電區(qū)(I )，第一陽(yáng)極(4)的喇叭口與圓錐管之間的貫通孔道構(gòu)成第一壓縮孔道(II)，第一陽(yáng)極(4)前部的圓錐管內(nèi)空間構(gòu)成第一噴射腔(III)，第二陽(yáng)極(9)的后喇叭形結(jié)構(gòu)的內(nèi)空間構(gòu)成第二放電區(qū)(IV)，第二陽(yáng)極(9)中的貫通圓形孔道構(gòu)成第二壓縮孔道(V)，第二陽(yáng)極(9)的前喇叭形結(jié)構(gòu)的內(nèi)空間構(gòu)成第二噴射腔(VI)，第一放電區(qū)(I )、第一壓縮孔道(II)、第一噴射腔(III)、第二放電區(qū)(IV)、第二壓縮孔道(V)和第二噴射腔(VI)之間依次連通。
[0007]本發(fā)明中，在第一陰極(3)的實(shí)體頭部后端有冷卻樁(3-2)，冷卻樁(3-2)伸入到冷卻腔(XI)中；在第一陰極(3)的空心圓桿后端有螺紋接頭(3-3)，第一陰極(3)后端的螺紋接頭(3-3)以旋合方式安裝在后座(I)的安裝螺口( 1-1)中；在后座(I)的冷卻水回路中有導(dǎo)流管(1-2)，導(dǎo)流管(1-2)伸入到第一陰極(3)的冷卻腔(XI)中，導(dǎo)流管(1-2)的管內(nèi)空間構(gòu)成冷卻供水通道(XIV)，導(dǎo)流管(1-2)的管外空間構(gòu)成冷卻回水通道(XIII)，冷卻供水通道(XIV)有冷卻水輸入接口( 1-3 )接入，冷卻回水通道(XIII)有冷卻水輸出接口(1-4)接出；在第一絕緣槍架(2)內(nèi)有第一氣室(ΧΠ)，在第一絕緣槍架(2)的壁體上有第一工作氣進(jìn)口(2-2)，第一工作氣進(jìn)口(2-2)連通到第一氣室(XD;在第一絕緣槍架(2)的貫通圓形孔道壁體上有第一螺旋導(dǎo)流肋(2-3)，第一螺旋導(dǎo)流肋(2-3)的螺距空間構(gòu)成第一螺旋通道，第一氣室(ΧΠ)通過(guò)第一螺旋通道連通到第一放電區(qū)(I );在第一管套(5)內(nèi)的第一冷卻水套(X)中有導(dǎo)流套管(5-3)，導(dǎo)流套管(5-3)前部外壁與第一管套(5)前部?jī)?nèi)壁之間的空間構(gòu)成環(huán)形回水室(IX)，第一冷卻水套(X)有冷卻劑進(jìn)口(5-4)接入，環(huán)形回水室(IX)有冷卻劑出口(5-1)接出；在第二絕緣槍架(6)內(nèi)有第二氣室(珊)，在第二絕緣槍架(6)的壁體上有第二工作氣進(jìn)口(6-2)，第二工作氣進(jìn)口(6-2)連通到第二氣室(VDI);在第二絕緣槍架
(6)內(nèi)的第二氣室(VDI)前端壁體內(nèi)側(cè)有第二螺旋導(dǎo)流肋(6-4)，第二螺旋導(dǎo)流肋(6-4)的螺距空間構(gòu)成第二螺旋通道，第二氣室(VDI)通過(guò)第二螺旋通道連通到第二放電區(qū)(IV)。
[0008]上述的發(fā)明應(yīng)用時(shí)，第一路冷卻水通過(guò)冷卻水輸入接口( 1-3)進(jìn)入到后座(I)內(nèi)的冷卻供水通道(XIV)中，經(jīng)導(dǎo)流管(1-2)前端的出水口對(duì)第一陰極(3)的冷卻樁(3-2)和第一陰極(3)的壁體內(nèi)側(cè)進(jìn)行沖刷冷卻，冷卻水吸收了陰極頭的熱量后，再經(jīng)冷卻腔(XI)進(jìn)入到冷卻回水通道(XIII)，然后由冷卻水輸出接口(1-4)返回到冷卻系統(tǒng)的回路中；第二路冷卻水通過(guò)冷卻劑進(jìn)口(5-4)進(jìn)入到第一冷卻水套(X)中，吸收第一陽(yáng)極(4)的熱量后，進(jìn)入到環(huán)形回水室(IX)中，再由冷卻劑出口(5-1)返回到冷卻系統(tǒng)的回路中；第三路冷卻水通過(guò)冷卻水進(jìn)口(8-4)進(jìn)入到第二冷卻水套(YD)中，吸收第二陽(yáng)極(9)的熱量后，再由冷卻水出口(8-1)返回到冷卻系統(tǒng)的回路中；一路工作氣或被加熱的氣體由第一工作氣進(jìn)口(2-2)進(jìn)入到第一氣室(ΧΠ)中，然后通過(guò)第一螺旋通道以螺旋方式進(jìn)入到第一放電區(qū)(I )，再通過(guò)第一壓縮孔道(II)進(jìn)入到第一噴射腔(III)，然后通過(guò)第二陰極(7)的環(huán)內(nèi)空間進(jìn)入到第二放電區(qū)(IV)，再通過(guò)第二壓縮孔道(V)進(jìn)入到第二噴射腔(VI);另一路工作氣或被加熱的氣體由第二工作氣進(jìn)口(6-2)進(jìn)入到第二氣室(VDI)中，然后通過(guò)第二螺旋通道以螺旋方式進(jìn)入到第二放電區(qū)(IV)，再與從第二陰極(7)的環(huán)內(nèi)空間中噴出的氣體混合，通過(guò)第二壓縮孔道(V)進(jìn)入到第二噴射腔(VI)，然后從噴槍中噴出；后座(I)作為第一陰極(3)的電氣連接件，第二管套(8)作為第二陽(yáng)極(9)的電氣連接件，在第一陰極(3)與第二陽(yáng)極(9)之間施加電能，第一陰極(3)的頭端便發(fā)射電子，第一陰極(3)頭端發(fā)射的電子受到工作氣流約束，經(jīng)第一壓縮孔道(II)進(jìn)入第一噴射腔(III)，被第一陽(yáng)極(4)前部的圓錐管壁體吸收，使得第一陰極(3)的頭端形成圓弧放電面(3-1)、第一陽(yáng)極(4)前部的圓錐管內(nèi)壁上形成第一圓錐放電面(4-1)，在圓弧放電面(3-1)與第一圓錐放電面(4-1)之間產(chǎn)生第一級(jí)高溫等離子體電弧；第二陰極(7)的環(huán)內(nèi)壁同時(shí)發(fā)射電子，第二陰極(7)發(fā)射的電子受到工作氣流約束，經(jīng)第二壓縮孔道(V)進(jìn)入到第二噴射腔(VI)，被第二陽(yáng)極(9)的前喇叭形結(jié)構(gòu)壁體吸收，使得在第二陰極(7)的環(huán)內(nèi)壁形成圓環(huán)放電面(7-1)、在第二陽(yáng)極(9)的前喇叭形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上形成第二圓錐放電面(9-2)，在圓環(huán)放電面(7-1)與第二圓錐放電面(9-2)之間產(chǎn)生第二級(jí)高溫等離子體電弧。上述過(guò)程中，當(dāng)采用水蒸汽作為工作氣或被加熱的氣體進(jìn)入到第一放電區(qū)(I )時(shí)，水蒸汽在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下被電離成為活性化學(xué)物，活性化學(xué)物與第一級(jí)高溫等離子體電弧混合，通過(guò)第一壓縮孔道(II)進(jìn)入第一噴射腔(III)，在高溫環(huán)境中被分解為氫氣和氧氣，然后又在第二放電區(qū)(IV)和第二壓縮孔道(V)中與第二級(jí)高溫等離子體電弧混合，得到進(jìn)一步的電離和升溫，使水蒸汽的分解率達(dá)到更大。水蒸汽的分解物與等離子體電弧從第二陽(yáng)極(9)的前喇叭形結(jié)構(gòu)的出口噴出，形成等離子體火炬。
[0009]本發(fā)明在等離子體噴槍內(nèi)產(chǎn)生雙級(jí)高溫等離子體電弧，使等離子體電弧的能量更大，噴槍的加熱效率得到更大的提高，從而使水分子處在更高的溫度中，水分子的分解率更高。當(dāng)本發(fā)明用于處理有害廢氣時(shí)，能使有害氣體得到更完全的分解。
[0010]上述的發(fā)明中，把工作氣或被加熱的氣體分別以螺旋方式進(jìn)入到第一放電區(qū)(I )、第二放電區(qū)(IV)，以形成對(duì)第一陰極(3)和第二陰極(7)的保護(hù)氣流，氣流中心不會(huì)產(chǎn)生真空或負(fù)壓，使保護(hù)氣流能全面覆蓋第一陰極(3)和第二陰極(7)的頭端，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一陰極(3)和第二陰極(7)進(jìn)行有效的氣體保護(hù)，結(jié)合冷卻保護(hù)措施，使第一陰極(3)和第二陰極(7)不易被燒蝕。本發(fā)明克服了現(xiàn)有的等離子體噴槍中保護(hù)氣體以切線方式進(jìn)入等離子體噴槍中，所產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流具有離心力，在氣流中心會(huì)產(chǎn)生真空或負(fù)壓，使保護(hù)氣流不能覆蓋陰極頭端的缺點(diǎn)。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:在等離子體噴槍內(nèi)產(chǎn)生雙級(jí)高溫等離子體電弧，使等離子體噴槍達(dá)到更高的處理溫度，提高等離子體噴槍的加熱效率及分解能力，以滿(mǎn)足熱解水制氫、固體廢物處置及有害氣體處理領(lǐng)域的應(yīng)用要求。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一種雙級(jí)電弧等離子體噴槍的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2是圖1的A-A剖面圖。
[0014]圖3是圖1的B-B剖面圖。
[0015]圖中:1.后座，1-1.安裝螺口，1-2.導(dǎo)流管，1-3.冷卻水輸入接口，1-4.冷卻水輸出接口，2.第一絕緣槍架，2-1.第一絕緣槍架的后安裝槽，2-2.第一工作氣進(jìn)口，2-3.第一螺旋導(dǎo)流肋，2-4.第一絕緣槍架的前安裝槽，3.第一陰極，3-1.圓弧放電面，3-2.冷卻樁，3-3.螺紋接頭，4.第一陽(yáng)極，4-1.第一圓錐放電面，5.第一管套，5-1.冷卻劑出口，5-2.安裝螺槽，5-3.導(dǎo)流套管，5-4.冷卻劑進(jìn)口，6.第二絕緣槍架，6-1.第二絕緣槍架的后連接槽口，6-2.第二工作氣進(jìn)口，6-3.第二絕緣槍架的前連接槽口，6-4.第二螺旋導(dǎo)流肋，7.第二陰極，7-1.圓環(huán)放電面，7-2.連接螺紋，8.第二管套，8-1.冷卻水出口，8-2.連接螺口，8-3.鎖緊螺紋，8-4.冷卻水進(jìn)口，9.第二陽(yáng)極，9-1.第二陽(yáng)極的前榫頭，9-2.第二圓錐放電面，
10.鎖緊螺母，11.密封圈，12.密封環(huán)，13.密封墊，14.密封填料，15.密封填層；1.第一放電區(qū)，I1.第一壓縮孔道，II1.第一噴射腔，IV.第二放電區(qū)，V.第二壓縮孔道，V1.第二噴射腔，νπ.第二冷卻水套，VD1.第二氣室，IX.環(huán)形回水室，X.第一冷卻水套，X1.冷卻腔，ΧΠ.第一氣室，XII1.冷卻回水通道，XIV.冷卻供水通道。

【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1圖1所示的實(shí)施方式中，雙級(jí)電弧等離子體噴槍由后座(I)、第一陰極(3)、第一絕緣槍架(2)、第一陽(yáng)極(4)、第二陰極(7)、第一管套(5)、第二絕緣槍架(6)、第二陽(yáng)極(9)和第二管套(8)組成,其中,后座(I)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu),在后座(I)中有冷卻水回路,在后座(I)回轉(zhuǎn)體中心的前端有安裝螺口( 1-1 )，在后座(I)的冷卻水回路中有導(dǎo)流管(1-2)，導(dǎo)流管(1-2)伸入到第一陰極(3)的冷卻腔(XI)中，導(dǎo)流管(1-2)的管內(nèi)空間構(gòu)成冷卻供水通道(XIV)，導(dǎo)流管(1-2)的管外空間構(gòu)成冷卻回水通道(XIII)，冷卻供水通道(XIV)有冷卻水輸入接口( 1-3)接入，冷卻回水通道(XIII)有冷卻水輸出接口( 1-4)接出；第一陰極
(3)由實(shí)體頭部和空心圓桿構(gòu)成，第一陰極(3)的空心圓桿內(nèi)空間構(gòu)成冷卻腔(XI)，在第一陰極(3)的實(shí)體頭部后端有冷卻樁(3-2)，冷卻樁(3-2)伸入到冷卻腔(XI)中，在第一陰極
(3)的空心圓桿后端有螺紋接頭(3-3)，第一陰極(3)的頭端為圓弧形結(jié)構(gòu)；第一絕緣槍架
(2)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu),第一絕緣槍架(2)的前端有前安裝槽(2-4),第一絕緣槍架(2)的后端有后安裝槽(2-1)，在前安裝槽(2-4)與后安裝槽(2-1)之間有貫通的圓形孔道，在第一絕緣槍架(2)內(nèi)有第一氣室(XD，在第一絕緣槍架(2)的壁體上有第一工作氣進(jìn)口(2-2)，第一工作氣進(jìn)口(2-2)連通到第一氣室(XD;在第一絕緣槍架(2)的貫通圓形孔道壁體上有第一螺旋導(dǎo)流肋(2-3)，第一螺旋導(dǎo)流肋(2-3)的螺距空間構(gòu)成第一螺旋通道，第一氣室(XD通過(guò)第一螺旋通道連通到第一放電區(qū)(I );第一陽(yáng)極(4)的后端為由后向前收窄的喇叭口結(jié)構(gòu)，第一陽(yáng)極(4)的前部為由后向前擴(kuò)張的圓錐管結(jié)構(gòu)，在喇叭口與圓錐管之間有貫通的孔道；第二陰極(7)為空心的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第二陰極(7)連接在第一陽(yáng)極(4)的前端，第一陽(yáng)極(4)和第二陰極(7)以嵌入方式安裝在第一管套(5)中，第一管套(5)的壁體與第一陽(yáng)極
(4)和第二陰極(7)之間的空間構(gòu)成第一冷卻水套(X)，在第一冷卻水套(X)中有導(dǎo)流套管(5-3)，導(dǎo)流套管(5-3)前部外壁與第一管套(5)前部?jī)?nèi)壁之間的空間構(gòu)成環(huán)形回水室(IX)，第一冷卻水套(X)有冷卻劑進(jìn)口(5-4)接入，環(huán)形回水室(IX)有冷卻劑出口(5-1)接出；第二絕緣槍架(6)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第二絕緣槍架(6)的前端有前連接槽口(6-3)，第二絕緣槍架(6 )的后端有后連接槽口( 6-1)，前連接槽口( 6-3 )與后連接槽口( 6-1)之間有貫通的變徑圓孔，在第二絕緣槍架(6)內(nèi)有第二氣室(珊)，在第二絕緣槍架(6)的壁體上有第二工作氣進(jìn)口(6-2)，第二工作氣進(jìn)口(6-2)連通到第二氣室(珊);在第二絕緣槍架(6)內(nèi)的第二氣室(珊)前端壁體內(nèi)側(cè)有第二螺旋導(dǎo)流肋(6-4)，第二螺旋導(dǎo)流肋(6-4)的螺距空間構(gòu)成第二螺旋通道，第二氣室(VDI)通過(guò)第二螺旋通道連通到第二放電區(qū)(IV);第二陽(yáng)極(9)由前喇叭形結(jié)構(gòu)和后喇叭形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，前喇叭形結(jié)構(gòu)由后向前擴(kuò)張，后喇叭形結(jié)構(gòu)由后向前收窄，前喇叭形結(jié)構(gòu)與后喇叭形結(jié)構(gòu)連為一體，在前喇叭形結(jié)構(gòu)與后喇叭形結(jié)構(gòu)之間有貫通的圓形孔道，第二陽(yáng)極(9)以嵌入方式安裝在第二管套(8)中，第二陽(yáng)極(9)與第二管套(8)壁體之間的空間構(gòu)成第二冷卻水套(VII)，第二冷卻水套(YD)有冷卻水進(jìn)口(8-4)接入和冷卻水出口(8-1)接出；第一陰極(3)安裝在后座(I)上，第一陰極(3)后端的螺紋接頭(3-3)以旋合方式安裝在后座(I)的安裝螺口( 1-1)中，后座(I)攜第一陰極(3 )安裝在第一絕緣槍架(2)的后安裝槽(2-1)中，第一管套(5)攜第一陽(yáng)極(4)和第二陰極(7)安裝在第一絕緣槍架(2)的前安裝槽(2-4)和第二絕緣槍架(6)的后連接槽口(6-1)中，第二管套(8)攜第二陽(yáng)極(9)安裝在第二絕緣槍架(6)的前連接槽口(6-3)中；第一陰極(3)的頭部伸入到第一陽(yáng)極(4)后端的喇叭口空間中，第一陽(yáng)極(4)后端的喇叭口空間構(gòu)成第一放電區(qū)(I)，第一陽(yáng)極(4)的喇叭口與圓錐管之間的貫通孔道構(gòu)成第一壓縮孔道(II)，第一陽(yáng)極(4)前部的圓錐管內(nèi)空間構(gòu)成第一噴射腔(III)，第二陽(yáng)極(9)的后喇叭形結(jié)構(gòu)的內(nèi)空間構(gòu)成第二放電區(qū)(IV)，第二陽(yáng)極(9)中的貫通圓形孔道構(gòu)成第二壓縮孔道(V)，第二陽(yáng)極(9)的前喇叭形結(jié)構(gòu)的內(nèi)空間構(gòu)成第二噴射腔(VI)，第一放電區(qū)(I )、第一壓縮孔道(II)、第一噴射腔(III)、第二放電區(qū)(IV)、第二壓縮孔道(V)和第二噴射腔(VI)之間依次連通。本實(shí)施例中，第一陰極(3)和第二陰極(7)選用難熔金屬材料制作，所述的難熔金屬材料包括鎢、鉭、鑰、鈮的合金材料，優(yōu)選鎢鑭鋯合金材料；第一陽(yáng)極(4 )和第二陽(yáng)極(9 )選用紫銅材料或銅鎳合金材料或鎢銅假合金材料制作；后座(I)、第一管套(5)和第二管套(8)選用不銹鋼材料制作；第一絕緣槍架(2 )和第二絕緣槍架(6 )選用壓塑膠木材料或聚四氟乙烯材料制作。
[0017]本實(shí)施在應(yīng)用時(shí)，第一路冷卻水通過(guò)冷卻水輸入接口(1-3)進(jìn)入到后座(I)內(nèi)的冷卻供水通道(XIV)中，經(jīng)導(dǎo)流管(1-2)前端的出水口對(duì)第一陰極(3)的冷卻樁(3-2)和第一陰極(3)的壁體內(nèi)側(cè)進(jìn)行沖刷冷卻，冷卻水吸收了陰極頭的熱量后，再經(jīng)冷卻腔(XI)進(jìn)入到冷卻回水通道(XIII)，然后由冷卻水輸出接口( 1-4 )返回到冷卻系統(tǒng)的回路中；第二路冷卻水通過(guò)冷卻劑進(jìn)口(5-4)進(jìn)入到第一冷卻水套(X)中，吸收第一陽(yáng)極(4)的熱量后，進(jìn)入至Ij環(huán)形回水室(IX)中，再由冷卻劑出口(5-1)返回到冷卻系統(tǒng)的回路中；第三路冷卻水通過(guò)冷卻水進(jìn)口(8-4)進(jìn)入到第二冷卻水套(YD)中，吸收第二陽(yáng)極(9)的熱量后，再由冷卻水出口(8-1)返回到冷卻系統(tǒng)的回路中；一路工作氣或被加熱的氣體由第一工作氣進(jìn)口(2-2)進(jìn)入到第一氣室(ΧΠ)中，然后通過(guò)第一螺旋通道以螺旋方式進(jìn)入到第一放電區(qū)(I )，再通過(guò)第一壓縮孔道(II)進(jìn)入到第一噴射腔(III)，然后通過(guò)第二陰極(7)的環(huán)內(nèi)空間進(jìn)入到第二放電區(qū)(IV)，再通過(guò)第二壓縮孔道(V)進(jìn)入到第二噴射腔(VI);另一路工作氣或被加熱的氣體由第二工作氣進(jìn)口(6-2)進(jìn)入到第二氣室(VDI)中，然后通過(guò)第二螺旋通道以螺旋方式進(jìn)入到第二放電區(qū)(IV)，再與從第二陰極(7)的環(huán)內(nèi)空間中噴出的氣體混合，通過(guò)第二壓縮孔道(V)進(jìn)入到第二噴射腔(VI)，然后從噴槍中噴出；后座(I)作為第一陰極(3)的電氣連接件，第二管套(8)作為第二陽(yáng)極(9)的電氣連接件，在第一陰極(3)與第二陽(yáng)極(9)之間施加電能，第一陰極(3)的頭端便發(fā)射電子，第一陰極(3)頭端發(fā)射的電子受到工作氣流約束，經(jīng)第一壓縮孔道(II)進(jìn)入第一噴射腔(III)，被第一陽(yáng)極(4)前部的圓錐管壁體吸收，使得第一陰極(3)的頭端形成圓弧放電面(3-1)、第一陽(yáng)極(4)前部的圓錐管內(nèi)壁上形成第一圓錐放電面(4-1)，在圓弧放電面(3-1)與第一圓錐放電面(4-1)之間產(chǎn)生第一級(jí)高溫等離子體電?。坏诙帢O(7)的環(huán)內(nèi)壁同時(shí)發(fā)射電子，第二陰極(7)發(fā)射的電子受到工作氣流約束，經(jīng)第二壓縮孔道(V)進(jìn)入到第二噴射腔(VI)，被第二陽(yáng)極(9)的前喇叭形結(jié)構(gòu)壁體吸收，使得在第二陰極(7)的環(huán)內(nèi)壁形成圓環(huán)放電面(7-1)、在第二陽(yáng)極(9)的前喇叭形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上形成第二圓錐放電面(9-2)，在圓環(huán)放電面(7-1)與第二圓錐放電面(9-2)之間產(chǎn)生第二級(jí)高溫等離子體電弧。上述過(guò)程中，當(dāng)采用水蒸汽作為工作氣或被加熱的氣體進(jìn)入到第一放電區(qū)(I )時(shí)，水蒸汽在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下被電離成為活性化學(xué)物，活性化學(xué)物與第一級(jí)高溫等離子體電弧混合，通過(guò)第一壓縮孔道(II)進(jìn)入第一噴射腔(III)，在高溫環(huán)境中被分解為氫氣和氧氣，然后又在第二放電區(qū)(IV)和第二壓縮孔道(V)中與第二級(jí)高溫等離子體電弧混合，得到進(jìn)一步的電離和升溫，使水蒸汽的分解率達(dá)到更大。水蒸汽的分解物與等離子體電弧從第二陽(yáng)極(9)的前喇叭形結(jié)構(gòu)的出口噴出，形成等離子體火炬。本實(shí)施例工作時(shí)，把工作氣或被加熱的氣體分別以螺旋方式進(jìn)入到第一放電區(qū)(I )、第二放電區(qū)(IV)，以形成對(duì)第一陰極(3)和第二陰極(7)的保護(hù)氣流，氣流中心不會(huì)產(chǎn)生真空或負(fù)壓，使保護(hù)氣流能全面覆蓋第一陰極(3)和第二陰極(7)的頭端，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一陰極(3)和第二陰極(7)進(jìn)行有效的氣體保護(hù)，結(jié)合冷卻保護(hù)措施，使第一陰極(3)和第二陰極(7)不易被燒蝕。本實(shí)施例在等離子體噴槍內(nèi)產(chǎn)生雙級(jí)高溫等離子體電弧，使等離子體電弧的能量更大，噴槍的加熱效率得到更大的提高，從而使水分子處在更高的溫度中，水分子的分解率更高。當(dāng)本發(fā)明用于處理有害廢氣時(shí)，能使有害氣體得到更完全的分解。
【權(quán)利要求】
1.一種雙級(jí)電弧等離子體噴槍?zhuān)涮卣魇堑入x子體噴槍由后座〔0、第一陰極(3).第一絕緣槍架0、第一陽(yáng)極“)、第二陰極(了)、第一管套(5^第二絕緣槍架“)、第二陽(yáng)極(9)和第二管套(8)組成，其中，后座(1)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，在后座(1)中有冷卻水回路，在后座(1)回轉(zhuǎn)體中心的前端有安裝螺口(1-1)；第一陰極(3)由實(shí)體頭部和空心圓桿構(gòu)成，第一陰極(3)的空心圓桿內(nèi)空間構(gòu)成冷卻腔(?)；第一絕緣槍架(2)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第一絕緣槍架(2 )的前端有前安裝槽(2-4),第一絕緣槍架(2 )的后端有后安裝槽(2-1),在前安裝槽(2-4)與后安裝槽(2-1)之間有貫通的圓形孔道；第一陽(yáng)極(4)的后端為由后向前收窄的喇叭口結(jié)構(gòu)，第一陽(yáng)極(4)的前部為由后向前擴(kuò)張的圓錐管結(jié)構(gòu)，在喇叭口與圓錐管之間有貫通的孔道；第二陰極(7)為空心的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第二陰極(7)連接在第一陽(yáng)極(4)的前端，第一陽(yáng)極(4)和第二陰極(7)以嵌入方式安裝在第一管套(5)中，第一管套(5)的壁體與第一陽(yáng)極(4)和第二陰極(7)之間的空間構(gòu)成第一冷卻水套(父);第二絕緣槍架(6)為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，第二絕緣槍架(6)的前端有前連接槽口(6-3),第二絕緣槍架(6)的后端有后連接槽口(6-1),前連接槽口(6-3)與后連接槽口(6-1)之間有貫通的變徑圓孔；第二陽(yáng)極(9)由前喇叭形結(jié)構(gòu)和后喇叭形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，前喇叭形結(jié)構(gòu)由后向前擴(kuò)張，后喇叭形結(jié)構(gòu)由后向前收窄，前喇叭形結(jié)構(gòu)與后喇叭形結(jié)構(gòu)連為一體，在前喇叭形結(jié)構(gòu)與后喇叭形結(jié)構(gòu)之間有貫通的圓形孔道，第二陽(yáng)極(9)以嵌入方式安裝在第二管套(8)中，第二陽(yáng)極(9)與第二管套(8)壁體之間的空間構(gòu)成第二冷卻水套(訓(xùn))，第二冷卻水套(訓(xùn))有冷卻水進(jìn)口(8-4)接入和冷卻水出口(8-1)接出； 第一陰極(3)安裝在后座(1)回轉(zhuǎn)體中心前端的安裝螺口(1-1)中，后座(1)攜第一陰極(3)安裝在第一絕緣槍架(2)的后安裝槽(2-1)中，第一管套(5)攜第一陽(yáng)極(4)和第二陰極(7)安裝在第一絕緣槍架(2)的前安裝槽(2-4)和第二絕緣槍架(6)的后連接槽口(6-1)中，第二管套(8)攜第二陽(yáng)極(9)安裝在第二絕緣槍架(6)的前連接槽口(6-3)中； 第一陰極(3)的頭部伸入到第一陽(yáng)極(4)后端的喇叭口空間中，第一陽(yáng)極(4)后端的喇叭口空間構(gòu)成第一放電區(qū)(I ),第一陽(yáng)極(4)的喇叭口與圓錐管之間的貫通孔道構(gòu)成第一壓縮孔道(11),第一陽(yáng)極(4)前部的圓錐管內(nèi)空間構(gòu)成第一噴射腔(111),第二陽(yáng)極(9)的后喇叭形結(jié)構(gòu)的內(nèi)空間構(gòu)成第二放電區(qū)(⑶)，第二陽(yáng)極(9)中的貫通圓形孔道構(gòu)成第二壓縮孔道(乂)，第二陽(yáng)極(9)的前喇叭形結(jié)構(gòu)的內(nèi)空間構(gòu)成第二噴射腔(譏)，第一放電區(qū)(I第一壓縮孔道(10、第一噴射腔(皿)、第二放電區(qū)(⑶)、第二壓縮孔道(乂)和第二噴射腔(譏)之間依次連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙級(jí)電弧等離子體噴槍?zhuān)涮卣魇窃诘谝魂帢O(3)的實(shí)體頭部后端有冷卻樁(3-2),冷卻樁中；在第一陰極(3)的空心圓桿后端有螺紋接頭(3-3),第一陰極(3)后端的螺紋接頭(3-3)以旋合方式安裝在后座(1)的安裝螺口(1-1)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙級(jí)電弧等離子體噴槍?zhuān)涮卣魇窃诤笞?1)的冷卻水回路中有導(dǎo)流管(1-2),導(dǎo)流管(1-2)伸入到第一陰極(3)的冷卻腔(?)中，導(dǎo)流管(1-2)的管內(nèi)空間構(gòu)成冷卻供水通道(父⑶)，導(dǎo)流管(1-2)的管外空間構(gòu)成冷卻回水通道(父皿)，冷卻供水通道(父⑶)有冷卻水輸入接口(1-3)接入，冷卻回水通道(父見(jiàn))有冷卻水輸出接口(1-4)接出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙級(jí)電弧等離子體噴槍?zhuān)涮卣魇窃诘谝唤^緣槍架(2)內(nèi)有第一氣室(乂卩)，在第一絕緣槍架(2)的壁體上有第一工作氣進(jìn)口(2-2),第一工作氣進(jìn)口；在第一絕緣槍架(2)的貫通圓形孔道壁體上有第一螺旋導(dǎo)流肋(2-3),第一螺旋導(dǎo)流肋(2-3)的螺距空間構(gòu)成第一螺旋通道，第一氣室011)通過(guò)第一螺旋通道連通到第一放電區(qū)(I ?0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙級(jí)電弧等離子體噴槍?zhuān)涮卣魇窃诘谝还芴?5)內(nèi)的第一冷卻水套(X )中有導(dǎo)流套管(5-3),導(dǎo)流套管(5-3)前部外壁與第一管套(5)前部?jī)?nèi)壁之間的空間構(gòu)成環(huán)形回水室(僅)，第一冷卻水套(父)有冷卻劑進(jìn)口(5-4)接入，環(huán)形回水室(僅)有冷卻劑出口(5-1)接出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙級(jí)電弧等離子體噴槍?zhuān)涮卣魇窃诘诙^緣槍架(6)內(nèi)有第二氣室(珊),在第二絕緣槍架(6)的壁體上有第二工作氣進(jìn)口(6-2),第二工作氣進(jìn)口(6-2)連通到第二氣室(珊)；在第二絕緣槍架(6)內(nèi)的第二氣室(珊)前端壁體內(nèi)側(cè)有第二螺旋導(dǎo)流肋(6-4),第二螺旋導(dǎo)流肋(6-4)的螺距空間構(gòu)成第二螺旋通道，第二氣室(珊)通過(guò)第二螺旋通道連通到第二放電區(qū)(⑶)。
【文檔編號(hào)】H05H1/42GK104378901SQ201410601185
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月1日
【發(fā)明者】周開(kāi)根 申請(qǐng)人:衢州市廣源生活垃圾液化技術(shù)研究所