一种基于空气旋流的等离子电弧发生器

1.本发明涉及等离子电弧发生器技术领域，具体地，涉及一种基于空气旋流的等离子电弧发生器。


背景技术：

2.等离子体技术是一种应用广泛的高科技技术，其具有非常重要的应用价值。等离子体是由气体或液体中分子或原子失去或获取电子形成的离子化态，具有极高的热能和化学反应活性，可应用于发电、材料加工、环保、医疗等领域，其生成技术已成为了许多行业不可或缺的技术手段。
3.等离子发生器作为等离子体技术的典型应用之一，在各类内燃机、航空航天等领域都有广泛应用。然而，传统的等离子发生器存在着一些问题，如单一电弧固定、容易受到其他信号干扰导致发生失败等不足之处。这些问题影响了发生器在各应用领域的发展和推广。
4.综上可知，上述现有技术存在电弧固定单一、等离子体生成效率低的问题。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供了一种基于空气旋流的等离子电弧发生器，以力图解决现有技术存在的电弧固定单一、等离子体生成效率低的问题。
6.根据本发明的一个方面，提供了一种基于空气旋流的等离子电弧发生器，包括圆环状阳极壳体、圆柱状阴极杆、阴极头和旋流器；所述阳极壳体与所述阴极杆同轴设置，所述阳极壳体套于所述阴极杆外部，所述旋流器位于所述阳极壳体中段，所述阴极杆穿过所述旋流器的中心孔，所述阴极杆的端部套有所述阴极头，所述阴极头为圆柱体阴极头。
7.进一步地，所述旋流器为叶片式轴流旋流器或圆孔式轴流旋流器。
8.进一步地，所述旋流器壳体外径与所述阳极壳体的内径相等，所述旋流器中心孔孔径与所述阴极杆外径相等。
9.进一步地，所述阴极杆与阴极头使用螺纹连接，为可拆卸式连接。
10.进一步地，所述阳极壳体的端部向内部延伸凸起。
11.本发明的一种基于空气旋流的等离子电弧发生器，能够利用气旋特性产生空气涡流，在端部产生等离子旋转电弧，增加了等离子生成的效率，可以用于减少污染和助燃等方面。同时，本发明的结构简单，对现有的等离子电弧发生器仅做出了较小的改动、成本相对较低，适用于各种工作情况，具有较强的实用价值。
附图说明
12.为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述
以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。
13.图1为示出根据本发明实施例的一种基于空气旋流的等离子电弧发生器的结构示意图。
14.图中：1-阳极壳体；2-阴极杆；3-阴极头；4-旋流器；5-横向螺纹。
具体实施方式
15.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
16.另外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是固定或可拆卸连接，可以是机械或电连接，可以是直接或通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，应根据具体情况理解上述术语在本发明中的含义。
17.本发明的实施例提供了一种基于空气旋流的等离子电弧发生器，包括圆环状阳极壳体、圆柱状阴极杆、阴极头和旋流器；所述阳极壳体与所述阴极杆同轴设置，所述阳极壳体套于所述阴极杆外部，所述旋流器位于所述阳极壳体中段，所述阴极杆穿过所述旋流器的中心孔，所述阴极杆的端部套有所述阴极头，所述阴极头为圆柱体阴极头。
18.图1示出了根据本发明一个实施例的一种基于空气旋流的等离子电弧发生器的一个示例性结构。
19.如图1所示，基于空气旋流的等离子电弧发生器包括圆环状的阳极壳体1、圆柱状的阴极杆2、阴极头3和旋流器4。
20.阳极壳体1与阴极杆2同轴设置，阳极壳体1套于阴极杆2外部，旋流器4位于阳极壳体1中段，阴极杆2穿过旋流器4的中心孔，阴极杆2的端部套有阴极头3，阴极头3为圆柱体阴极头。
21.作为示例，旋流器4例如可以为叶片式轴流旋流器或圆孔式轴流旋流器等。
22.此外，旋流器4壳体外径与阳极壳体1的内径可以相等，旋流器4中心孔孔径与阴极杆2外径相等。
23.作为示例，阴极杆2与阴极头3使用螺纹(如横向螺纹5)连接，为可拆卸式连接。
24.作为示例，阳极壳体1的端部向内部延伸凸起。
25.本发明的一种基于空气旋流的等离子电弧发生器，包括一个圆环状阳极壳体、一个圆柱状阴极杆、一个圆柱状阴极头和一个旋流器。其中，阳极壳体与阴极杆采用同轴设置，阳极壳体套于阴极杆外部；阴极杆穿过旋流器的中心孔，阳极壳体的端部向内部延伸凸起，阴极杆的端部装配有阴极头，两极之间的间隙减小以利于生成等离子体。
26.上述等离子电弧发生器能够利用气旋特性产生空气涡流，在端部产生等离子旋转电弧，增加了等离子生成的效率，可以用于减少污染和助燃等方面。同时，本发明的结构简单，对现有的等离子电弧发生器仅做出了较小的改动、成本相对较低，适用于各种工作情况，具有较强的实用价值。
27.下面，描述上述等离子电弧发生器的一个优选实施例。
28.在现有燃气轮机中，为了提高燃料燃烧效率和机械性能，通常采用助燃辅助设备。现有的辅助设备主要包括蒸汽喷嘴、燃料喷雾器等，其中等离子体助燃器是广泛应用的一种新型辅助系统。然而，现有的等离子体助燃器普遍存在着电弧固定单一、等离子体生成效率低这些问题，影响其辅助作用的效果。
29.如图1所示，本实施例的基于空气旋流的等离子电弧发生器主要由阳极壳体1、阴极杆2、阴极头3和旋流器4组成。其中，阳极壳体1与阴极杆2采用同轴设置，阴极头3位于阴极杆端部，并且固定在横向螺纹5上，以方便安装，旋流器4位于阳极壳体1中段。
30.本实施例的空气旋流等离子电弧发生器，进一步包括一组功率供应器和一组控制器，用于控制该燃气轮机空气旋流等离子电弧发生器的功率输出和发生效果。本实施例的空气旋流等离子电弧发生器，用于作为助燃器，进一步设置在燃气轮机燃烧室内，能够将通入的空气电离形成激发态组分注入其中，可提高燃料的燃烧效率等。
31.例如，旋流器可由聚四氟乙烯或陶瓷制成。
32.此外，阳极壳体端部与阴极头之间的间隙大小例如在0.1毫米至2毫米之间。
33.旋流器安装于阳极壳体中段，可进行拆卸。
34.例如，旋流器包括圆柱壳体、若干倾斜导向叶片和中心孔。
35.类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
36.本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。
37.本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
38.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
39.此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行
所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
40.如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
41.尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

技术特征：
1.一种基于空气旋流的等离子电弧发生器，其特征在于，包括圆环状阳极壳体、圆柱状阴极杆、阴极头和旋流器；所述阳极壳体与所述阴极杆同轴设置，所述阳极壳体套于所述阴极杆外部，所述旋流器位于所述阳极壳体中段，所述阴极杆穿过所述旋流器的中心孔，所述阴极杆的端部套有所述阴极头，所述阴极头为圆柱体阴极头。2.根据权利要求1所述的等离子电弧发生器，其特征在于，所述旋流器为叶片式轴流旋流器或圆孔式轴流旋流器。3.根据权利要求1所述的等离子电弧发生器，其特征在于，所述旋流器壳体外径与所述阳极壳体的内径相等，所述旋流器中心孔孔径与所述阴极杆外径相等。4.根据权利要求1所述的等离子电弧发生器，其特征在于，所述阴极杆与阴极头使用螺纹连接，为可拆卸式连接。5.根据权利要求1所述的等离子电弧发生器，其特征在于，所述阳极壳体的端部向内部延伸凸起。

技术总结
本发明公开了一种基于空气旋流的等离子电弧发生器，涉及等离子电弧发生器，目的是为了解决现有的等离子电弧发生器电弧固定单一，等离子体生成效率低的问题。本发明包括圆环状阳极壳体、圆柱状阴极杆以及旋流器，所述阳极壳体与所述阴极杆采用同轴设置，所述阳极壳体套于所述阴极杆外部，所述旋流器位于所述阳极壳体中段，所述阴极杆穿过所述旋流器的中心孔，所述阳极壳体的端部向内部延伸凸起，所述阴极杆端部套有圆柱体阴极头，两极之间间隙减小。本发明能够在所述间隙间形成旋转电弧，生成大量等离子体，在端部产生旋转等离子体射流。流。流。


技术研发人员：徐万鹏 陈燚坤 李泽丰 李昱廷 赵宁波
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/16