一种等离子枪阳极冷却结构的制作方法

1.本实用新型涉及等离子枪技术领域，更具体地说它涉及一种等离子枪阳极冷却结构。


背景技术：

2.等离子枪是一种用于产生等离子弧的装置，其所产生的等离子弧以高温度、高焓值、高能量密度等优点被广泛应用于锅炉点火、危废处理、等离子喷涂等领域。在使用等离子枪时，等离子枪首先在阴阳极发生强烈电离产生初级放电电弧，由稳定气流携带初级电弧并在气体环境中进行进一步放电，最终产生一个柱状稳定电弧，并经由阳极喷出。通常情况下，等离子枪的阳极为空心圆筒状，中空部分即电弧经过的部分。由此可见，在持续点燃的过程中，高温电弧直接与阳极内壁接触。所以一般来讲，阳极需要通入冷却介质来不断进行换热，带走电弧产生的热量，保证阳极不被烧蚀。但各种试验证明，阳极的损坏多数仍是由于阳极冷却不足，直接导致阳极烧穿漏水，等离子枪无法继续工作。因此，提高阳极冷却性能，加强阳极冷却，延长阳极寿命变得十分重要。
3.在现有技术中，延长阳极寿命的方法主要有以下五个途径：
4.增加阳极壁厚、降低冷却介质初始温度、增加冷却介质流量、增加冷却介质换热面积和加速电弧旋转。其中，增加阳极壁厚只能有局限地延长阳极寿命，且壁厚的增加更是降低了换热效果；降低冷却介质初始温度的方法并不能增加单位体积冷却介质单位时间带走的热量，只能降低阳极材料温度，并没有实现加强阳极冷却的目的；增加冷却介质流量和换热面积可以增加单位体积冷却介质单位时间带走的热量，提高阳极冷却性能，但意味着等离子枪阳极外部冷却部分体积的增大，由此带来的等离子枪笨重、水冷系统要求较高、各项成本增加等问题限制了其更为广泛的应用；加速电弧旋转只是增大了阳极内壁的烧蚀面积，避免电弧在阳极内壁某一点连续烧蚀而最终烧穿，因此并没有从根本上加强阳极的冷却。因此，目前亟需一种在有限空间内通过加大冷却介质流量及流速来加强换热，从而实现冷却结构紧凑以及换热效率提高的阳极冷却加强结构，以促进等离子枪技术的广泛应用。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种等离子枪阳极冷却结构，该等离子枪阳极冷却结构具有冷却结构紧凑以及换热效率高的效果。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
7.一种等离子枪阳极冷却结构，包括至少一个位于等离子枪阳极一端的冷却介质进口和冷却介质出口，所述等离子枪阳极的外周侧壁上设置有间隔排列的冷却介质进入通道和冷却介质排出通道，所述等离子枪阳极的另一端设置有循环回流腔，所述循环回流腔与所述冷却介质进入通道和冷却介质排出通道连通，所述冷却介质进口和所述冷却介质进入通道连通，所述冷却介质出口和所述冷却介质排出通道连通。
8.通过采用上述技术方案，冷却介质通过冷却介质进口进入到冷却介质进入通道，
进而顺着冷却介质进入通道流动至循环回流腔内，进而再通过连通的冷却介质排出通道流动至等离子枪阳极一端，以通过冷却介质出口流出，形成闭合回路的冷却结构，使得该等离子枪阳极冷却结构具有冷却结构紧凑以及换热效率高的效果。
9.本实用新型进一步设置为：所述冷却介质进入通道和冷却介质排出通道均呈螺旋状缠绕在所述等离子枪阳极外周侧壁上。
10.通过采用上述技术方案，螺旋状的冷却介质进入通道和冷却介质排出通道将显著增加冷却介质换热面积，同时可通过提高冷却介质流速来进一步提升等离子枪阳极外周侧壁上对等离子枪阳极内热量的有效吸收，以在实现结构紧凑效果的同时，增加换热效率。
11.本实用新型进一步设置为：所述冷却介质进口和冷却介质出口均设置有一个，且所述冷却介质进口和冷却介质出口均匀分布于所述等离子枪阳极的一端。
12.通过采用上述技术方案，冷却介质进口和冷却介质出口在连接相应的冷却介质进入通道和冷却介质排出通道后，将使得冷却介质进入通道和冷却介质排出通道之间形成稳定的间距，进一步提升该等离子枪阳极冷却结构的冷却结构紧凑性与换热效率。
13.本实用新型进一步设置为：所述冷却介质进入通道和冷却介质排出通道的截面呈矩形、梯形、扇形或不规则形状。
14.通过采用上述技术方案，截面呈矩形、梯形、扇形或不规则形状的冷却介质进入通道和冷却介质排出通道均能实现提高等离子枪阳极的换热效率，进而显著提升该等离子枪阳极冷却结构的结构灵活性。
15.本实用新型进一步设置为：所述冷却介质进入通道和冷却介质排出通道的截面均呈矩形，且宽度8mm，长度为5mm，体积为8cm3。
16.通过采用上述技术方案，宽度为8mm，且长度为5mm的冷却介质进入通道和冷却介质排出通道具有显著提升该等离子枪阳极冷却结构的结构紧凑性与换热效率的效果。
17.本实用新型进一步设置为：所述冷却介质进口和冷却介质出口的截面均呈圆形，且直径为8mm。
18.通过采用上述技术方案，显著提升该等离子枪阳极冷却结构的结构紧凑性与换热效率的效果。
19.本实用新型进一步设置为：所述冷却介质进口和冷却介质出口均设置有至少一个，每个所述冷却介质进口连接有至少一个所述冷却介质进入通道，每个所述冷却介质出口连接有至少一个所述冷却介质排出通道。
20.通过采用上述技术方案，至少一个冷却介质进口和至少一个冷却介质出口的组合，以及每个冷却介质进口均连接至少一个冷却介质进入通道和每个冷却介质出口连接至少一个冷却介质排出通道后，将进一步提升该等离子枪阳极冷却结构的结构紧凑性与换热效率。
21.本实用新型进一步设置为：所述冷却介质进入通道的截面呈矩形、梯形、扇形和不规则形状中的至少一种；所述冷却介质排出通道的截面呈矩形、梯形、扇形和不规则形状中的至少一种。
22.通过采用上述技术方案，显著提高等离子枪阳极的换热效率，进而显著提升该等离子枪阳极冷却结构的结构灵活性。
23.综上所述，本实用新型具有以下有益效果：通过令冷却介质通过冷却介质进口进
入到冷却介质进入通道，进而顺着冷却介质进入通道流动至循环回流腔内，进而再通过连通的冷却介质排出通道流动至等离子枪阳极一端，以通过冷却介质出口流出，形成闭合回路的冷却结构，使得该等离子枪阳极冷却结构具有冷却结构紧凑以及换热效率高的效果；其中，所采用的冷却介质进入通道和冷却介质排出通道均呈螺旋状缠绕在等离子枪阳极外周侧壁上，因此将显著增加冷却介质换热面积，同时可通过提高冷却介质流速来进一步提升等离子枪阳极外周侧壁上对等离子枪阳极内热量的有效吸收，以在实现结构紧凑效果的同时，增加换热效率。
附图说明
24.图1是本实施例的等离子枪阳极冷却结构的结构示意图。
25.附图标记说明：1、冷却介质进口；2、冷却介质出口；3、冷却介质进入通道；4、冷却介质排出通道；5、循环回流腔。
具体实施方式
26.为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图对本实用新型作进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.实施例一
28.如图1所示，一种等离子枪阳极冷却结构，包括至少一个位于等离子枪阳极一端的冷却介质进口1和冷却介质出口2。在等离子枪阳极的外周侧壁上设置有间隔排列的冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4。其中，冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4均呈螺旋状缠绕在等离子枪阳极外周侧壁上。因此将显著增加冷却介质换热面积，同时可通过提高冷却介质流速来进一步提升等离子枪阳极外周侧壁上对等离子枪阳极内热量的有效吸收，以在实现结构紧凑效果的同时，增加换热效率。需要提及的是，等离子枪阳极的下端设置有循环回流腔5。循环回流腔5与冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4连通，且冷却介质进口1和所述冷却介质进入通道3连通，冷却介质出口2和冷却介质排出通道4连通。因此，当冷却介质通过冷却介质进口1进入到冷却介质进入通道3时，将顺着冷却介质进入通道3流动至循环回流腔5内，进而再通过连通的冷却介质排出通道4流动至等离子枪阳极一端，以通过冷却介质出口2流出，形成闭合回路的冷却结构，使得该等离子枪阳极冷却结构具有冷却结构紧凑以及换热效率高的效果。
29.如图1所示，冷却介质进口1和冷却介质出口2均设置有一个，且冷却介质进口1和冷却介质出口2均匀分布于等离子枪阳极上端的两侧。其中，冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4的螺距和高度均相同，以令冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4的整体形状、大小均相同。冷却介质进口1和冷却介质出口2在连接相应的冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4后，使得冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4之间形成稳定的间距，进一步提升该等离子枪阳极冷却结构的紧凑性与换热效率。
30.其中，冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4的截面呈矩形，且宽度8mm，长度为5mm，体积为8cm3，以使得宽度为8mm，且长度为5mm的冷却介质进入通道3和冷却介质排出
通道4具有显著提升该等离子枪阳极冷却结构的结构紧凑性与换热效率的效果，并达到显著的冷却性能提升。
31.冷却介质进口1和冷却介质出口2的截面均呈圆形，且直径为8mm，进而将显著提升该等离子枪阳极冷却结构的结构紧凑性与换热效率的效果。
32.实施例二
33.实施例二与实施例一的不同之处在于，实施例二中的冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4的截面呈梯形。
34.实施例三
35.实施例三与实施例一的不同之处在于，实施例三中的冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4的截面呈扇形。
36.实施例四
37.实施例四与实施例一的不同之处在于，实施例四中的冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4的截面呈不规则形状。
38.实施例五
39.实施例五与实施例一的不同之处在于，实施例五中的冷却介质进口1和冷却介质出口2均设置有至少两个，且每个冷却介质进口1连接有至少两个冷却介质进入通道3，每个冷却介质出口2连接有至少两个冷却介质排出通道4。因此，将获得至少两个冷却介质进口1和至少两个冷却介质出口2的组合，以及每个冷却介质进口1均连接至少两个冷却介质进入通道3和每个冷却介质出口2连接至少两个冷却介质排出通道4后，将进一步提升该等离子枪阳极冷却结构的结构紧凑性与换热效率。其中，两个冷却介质进入通道3的截面分别呈矩形和梯形；两个冷却介质排出通道4的截面分别呈矩形和扇形。
40.实施例六
41.实施例六与实施例五的不同之处在于，实施例六中的两个冷却介质进入通道3的截面分别呈矩形和扇形；两个冷却介质排出通道4的截面分别呈矩形和梯形。
42.实施例七
43.实施例七与实施例五的不同之处在于，实施例七中的两个冷却介质进入通道3的截面分别呈扇形和不规则形状；两个冷却介质排出通道4的截面分别呈扇形和不规则形状。
44.实施例八
45.实施例八与实施例五的不同之处在于，实施例八中的两个冷却介质进入通道3的截面分别呈梯形和不规则形状；两个冷却介质排出通道4的截面分别呈梯形和不规则形状。
46.综上，本技术通过令冷却介质通过冷却介质进口1进入到冷却介质进入通道3，进而顺着冷却介质进入通道3流动至循环回流腔5内，进而再通过连通的冷却介质排出通道4流动至等离子枪阳极一端，以通过冷却介质出口2流出，形成闭合回路的冷却结构，使得该等离子枪阳极冷却结构具有冷却结构紧凑以及换热效率高的效果；其中，所采用的冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4均呈螺旋状缠绕在等离子枪阳极外周侧壁上，因此将显著增加冷却介质换热面积，同时可通过提高冷却介质流速来进一步提升等离子枪阳极外周侧壁上对等离子枪阳极内热量的有效吸收，以在实现结构紧凑效果的同时，增加换热效率。与此同时，截面呈矩形、梯形、扇形或不规则形状的冷却介质进入通道3和冷却介质排出通道4均能实现提高等离子枪阳极的换热效率，进而显著提升该等离子枪阳极冷却结构的结
构灵活性。
47.本技术涉及的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法或设备固有的其它步骤或单元。
48.需要说明的是，在本技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
49.本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。