TW201328437A - 具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置 - Google Patents
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Abstract
一種具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，係由一前電極、一後電極以及一渦漩氣流產生器模組所組成，係可用以控制後電極電漿電弧移動，係透過凸輪機構導引磁鐵與氣流場之設計，藉由控制固定式磁鐵移動，使弧根在後電極孔之內表面，做大面積往復之週期性移動，藉以避免電弧弧根在相同位置停留，增加電極局部區域熱負擔，進而延長電極之使用壽命及維修週期，達到降低電漿火炬運轉成本，增加其可靠度的目標。
Description
本發明係有關於一種電漿火炬裝置，尤指涉及一種移動式磁鐵機構，特別係指能控制電弧移動之裝置。
高溫電漿火炬在工業界廣泛使用於金屬熔鍊、奈米級微細顆粒之噴塗、及材料表面之改質等，而在環保方面，其功能更包含處理放射性廢棄物、受重金屬汙染物、及都市焚化爐爐渣等。
然而，根據相關技術報告及專利文獻之論述，目前電漿火炬之電弧弧根移動方式，係採用火炬供氣方式及螺旋型電磁鐵裝置。由於上述螺旋型電磁鐵裝置，並未能使電漿電弧在電極內管壁進行大幅度以及大面積週期性之移動，因此易造成電極區域性熱負荷劇烈，導致電漿火炬壽命無法提升。故，一般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。
本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種簡易安裝、成本低廉、以及能降低火炬電極熔蝕之電漿火炬裝置。
本發明之次要目的係在於，提供一種使用偏心馬達結合偏心凸輪帶動固定軸向磁鐵移動，經長期實驗證實，可大幅延長電極壽命以及降低運轉維護成本之電漿火炬裝置。
為達以上之目的，本發明係一種具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，係由一前電極、一後電極以及一渦漩氣流產生器模組所組成，其中該前電極係以一同軸固定壓板鎖緊於該渦漩氣流產生器模組上，其後端設置有一進料入口，並於外層裝設一共軸式冷卻水套，俾構成一火炬前模組；該後電極係以另一同軸固定壓板鎖緊於該渦漩氣流產生器模組上，於第一外層裝設一內含凸輪機構之共軸式固定磁鐵座，並於第二外層裝設另一共軸式冷卻水套，且其後端設置有一透明視窗，俾構成一火炬後模組，其中該冷卻水套係包含一磁鐵導桿及一拖曳磁鐵之馬達驅動機構；以及該渦漩氣流產生器模組係裝設於該火炬前、後模組間，由一四切線氣流進氣孔外環套組件及二控制氣流孔徑之絕緣隔板所構成，用以使工作氣體產生漩渦流。
請參閱『第1圖～第6圖』所示，係分別為本發明之電漿火炬裝置剖面示意圖、本發明之固定式磁鐵座結構剖面示意圖、本發明之固定式磁鐵座結構俯視示意圖、本發明之渦漩氣流產生器模組之組合剖面示意圖、本發明之四切線氣流進氣孔外環套組件俯視示意圖、及本發明之絕緣隔板俯視示意圖。如圖所示：本發明係一種具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置100，係由一前電極11、一後電極21以及一渦漩氣流產生器模組30所組成，為一種安裝簡易、成本低廉、以及能降低火炬電極熔蝕之電漿火炬裝置100。
上述所提之前電極11係以一同軸固定壓板12鎖緊於該渦漩氣流產生器模組30上，其後端設置有一進料入口13，並於外層裝設一共軸式冷卻水套14，俾構成一火炬前模組10。
上述所提之後電極21係以另一同軸固定壓板22鎖緊於該渦漩氣流產生器模組30上，於第一外層裝設一內含凸輪機構235之共軸式固定磁鐵座23，並於第二外層裝設另一共軸式冷卻水套24，且其後端設置有一透明視窗25，俾構成一火炬後模組20，其中，該固定磁鐵座23係包含多顆軸向固定磁鐵231及二貫穿定位孔232，且於側壁開設有一橢圓槽234，而該冷卻水套24係包含一磁鐵導桿241、一拖曳磁鐵之馬達驅動機構242、及一提供冷水進出入之進水管243與出水管244。
上述所提之渦漩氣流產生器模組30係裝設於該火炬前、後模組10、20間，由一四切線氣流進氣孔外環套組件31及二控制氣流孔徑之絕緣隔板32所構成，用以使工作氣體產生漩渦流。其中，該絕緣隔板32之材料係為鐵氟龍(Polytetrafluoroethene,PTFE)、聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)、陶瓷或石英。
其中，上述前、後電極11、21皆為中空貫穿之圓管，其電極材料係為導電性良好之銅(Cu)、鉿(Hf)、鎢(W)、鋯(Zr)或其合金；上述透明視窗25之材料係為石英玻璃；上述固定磁鐵座23亦可以皮帶或氣油壓缸之傳動機構移動。
當組裝時，本裝置100中之前電極11係以一螺絲經由該同軸固定壓板12，以螺紋螺牙共軸反向面對該渦漩氣流產生器模組30鎖緊，其外層以共軸式套裝該冷卻水套14，透過螺紋共軸心方式鎖緊構成該火炬前模組10；而該後電極21係以一螺絲經由該同軸固定壓板22，以螺紋螺牙共軸反向面對於該渦漩氣流產生器模組30鎖緊，其第一外層以共軸式先套裝該固定磁鐵座23，第二外層再套裝該冷卻水套24，並於後端進氣口以螺紋配置該透明視窗25，透過螺紋共軸心方式鎖緊構成該火炬後模組20，其中，由非導磁材料加工而成之固定磁鐵座23係將多顆軸向固定磁鐵231埋入座內，凸出部分用一非導磁蓋套233包埋，而該些貫穿定位孔232係與該冷卻水套24內磁鐵導桿241結合，經由裝設於該橢圓槽234內之凸輪機構235使該固定磁鐵座23在該冷卻水套24內進行往復移動；而該渦漩氣流產生器模組30係裝設於該火炬前、後模組10、20間，可透過調整該兩片絕緣隔板32之間距，以及調整進氣氣流量以改變渦漩氣流場。
當運用時，該火炬後模組20之冷卻水套24，其裝設之偏心馬達驅動機構242，可結合偏心凸輪機構235帶動該固定磁鐵座23移動，藉由多顆軸向固定磁鐵231移動可拉動電弧弧根，使弧根在後電極21內管壁做大面積往復式運動，以減緩電極熔蝕；經長期實驗證實，可藉此大幅延長電極壽命以及降低運轉維護之成本。
藉此，本發明具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，係可用以控制後(陰)電極電漿電弧移動，係透過凸輪機構導引磁鐵與氣流場之設計，藉由控制固定式磁鐵移動，使弧根在後電極孔之內表面，做大面積往復之週期性移動，藉以避免電弧弧根在相同位置停留，增加電極局部區域熱負擔，進而延長電極之使用壽命及維修週期，達到降低電漿火炬運轉成本，增加其可靠度的目標。
綜上所述，本發明係一種具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，可有效改善習用之種種缺點，係透過凸輪機構導引磁鐵與氣流場之設計，將陰電極弧根在電極內部表面進行往復之週期性移動，藉此避免電弧單一位置放電所造成之損耗並能大幅減緩其熔蝕現象，不僅能使電漿火炬長時間穩定運行，更能提升電極壽命與可靠度，以有效達到降低電漿火炬運轉成本之目標，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100．．．電漿火炬裝置
10．．．火炬前模組
11．．．前電極
12．．．同軸固定壓板
13．．．進料入口
14．．．冷卻水套
20．．．火炬後模組
21．．．後電極
22．．．同軸固定壓板
23．．．固定磁鐵座
231．．．固定磁鐵
232．．．貫穿定位孔
233．．．非導磁蓋套
234．．．橢圓槽
235．．．凸輪機構
24．．．冷卻水套
241．．．磁鐵導桿
242．．．馬達驅動機構
243．．．進水管
244．．．出水管
25．．．透明視窗
30．．．渦漩氣流產生器模組
31．．．外環套組件
32．．．絕緣隔板
第1圖，係本發明之電漿火炬裝置剖面示意圖。
第2圖，係本發明之固定式磁鐵座結構剖面示意圖。
第3圖，係本發明之固定式磁鐵座結構俯視示意圖。
第4圖，係本發明之渦漩氣流產生器模組之組合剖面示意圖。
第5圖，係本發明之四切線氣流進氣孔外環套組件俯視示意圖。
第6圖，係本發明之絕緣隔板俯視示意圖。
100．．．電漿火炬裝置
10．．．火炬前模組
11．．．前電極
12．．．同軸固定壓板
13．．．進料入口
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20．．．火炬後模組
21．．．後電極
22．．．同軸固定壓板
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30．．．渦漩氣流產生器模組
32．．．絕緣隔板
Claims (12)
- 一種具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，係由一前電極、一後電極以及一渦漩氣流產生器模組所組成，其中：該前電極係以一同軸固定壓板鎖緊於該渦漩氣流產生器模組上，其後端設置有一進料入口，並於外層裝設一共軸式冷卻水套，俾構成一火炬前模組；該後電極係以另一同軸固定壓板鎖緊於該渦漩氣流產生器模組上，於第一外層裝設一內含凸輪機構之共軸式固定磁鐵座，並於第二外層裝設另一共軸式冷卻水套，且其後端設置有一透明視窗，俾構成一火炬後模組，其中該冷卻水套係包含一磁鐵導桿及一拖曳磁鐵之馬達驅動機構；以及該渦漩氣流產生器模組係裝設於該火炬前、後模組間，由一四切線氣流進氣孔外環套組件及二控制氣流孔徑之絕緣隔板所構成，用以使工作氣體產生漩渦流。
- 依申請專利範圍第1項所述之具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，其中，該前、後電極皆為中空貫穿之圓管，其電極材料係為導電性良好之銅(Cu)、鉿(Hf)、鎢(W)、鋯(Zr)或其合金。
- 依申請專利範圍第1項所述之具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，其中，該前、後電極係以螺紋螺牙共軸反向面對該渦漩氣流產生器模組鎖緊。
- 依申請專利範圍第1項所述之具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，其中，該前電極係以一螺絲經由該同軸固定壓板鎖緊於該渦漩氣流產生器模組上，外層以共軸式套裝該冷卻水套，透過螺紋共軸心方式鎖緊構成該火炬前模組。
- 依申請專利範圍第1項所述之具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，其中，該後電極係以一螺絲經由該同軸固定壓板鎖緊於該渦漩氣流產生器模組上，第一外層以共軸式先套裝該固定磁鐵座，第二外層再套裝該冷卻水套，並於後端進氣口以螺紋配置該透明視窗，透過螺紋共軸心方式鎖緊構成該火炬後模組。
- 依申請專利範圍第1項所述之具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，其中，該固定磁鐵座係為非導磁材料，包含多顆軸向固定磁鐵及二貫穿定位孔，且於側壁開設有一橢圓槽，該些固定磁鐵係埋入座內，其凸出部分以一非導磁蓋套包埋，而該些貫穿定位孔係與該冷卻水套內磁鐵導桿結合，經由裝設於該橢圓槽內之凸輪機構使該固定磁鐵座在該冷卻水套內進行往復移動。
- 依申請專利範圍第1項所述之具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，其中，該冷卻水套內更包括一提供冷水進出入之進水管與出水管。
- 依申請專利範圍第1項所述之具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，其中，該固定磁鐵座亦可以皮帶或氣油壓缸之傳動機構移動。
- 依申請專利範圍第1項所述之具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，其中，該渦漩氣流產生器模組係透過調整該兩片絕緣隔板之間距，以及調整進氣氣流量以改變渦漩氣流場。
- 依申請專利範圍第1項所述之具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，其中，該絕緣隔板之材料係為鐵氟龍(Polytetrafluoroethene,PTFE)、聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)、陶瓷或石英。
- 依申請專利範圍第1項所述之具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，其中，該透明視窗之材料係為石英玻璃。
- 依申請專利範圍第1項所述之具移動式磁鐵機構之電漿火炬裝置，其中，該馬達驅動機構係為偏心馬達。
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