CN207022274U - 一种大功率等离子喷枪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于等离子喷涂技术领域，应用于靶材生产行业，具体地说是一种大功率等离子喷枪，包括喷枪壳体及固定于喷枪壳体内的电极支撑环、前支撑环、导向电极座，所述电极支撑环置于前支撑环与导向电极座之间，且导向电极座、电极支撑环及前支撑环相互连接后形成冷却水管路，导向电极座上对应于冷却水管路外端固定有水电缆负极接头。该喷枪结构巧妙，设计合理，维护简单，能够明显提高等离子喷涂靶材的上粉率，提高生产效率，大幅降低成本，同时能提高靶材的致密度，降低电阻率，提高了靶材质量。

Description

一种大功率等离子喷枪

技术领域

本实用新型属于等离子喷涂技术领域，应用于靶材生产行业，具体地说是一种大功率等离子喷枪。

背景技术

等离子喷涂是目前生产大型旋转陶瓷靶材的主要方法，具有高效率、低成本的优点。目前lOW-E玻璃幕墙行业用的旋转硅铝靶材和旋转氧化钛靶材，以及显示行业用的纯硅靶材，全部用等离子喷涂方法生产。我国等离子喷涂设备的技术水平较低，等离子电源和喷枪的功率较小，用于喷涂靶材，与国外先进技术相比存在着上粉率低、密度低、生产效率低、电阻率高的缺点。从而导致国产设备生产的靶材质量差，成本高，无法与国外先进厂家进行竞争，无法有效扩大市场占有率，无法大幅提高利润率。

受制于没有国产大功率喷枪，导致等离子电源功率无法有效提高。因为一旦功率加大到喷枪的功率上限，喷枪的喷嘴和电极会在短时间内烧坏，导致喷枪失效，无法继续输出功率。所以说，等离子喷枪是制约我国等离子技术发展的瓶颈。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提供一种大功率等离子喷枪，该喷枪结构巧妙，设计合理，维护简单，能够明显提高等离子喷涂靶材的上粉率，提高生产效率，大幅降低成本，同时能提高靶材的致密度，降低电阻率，提高了靶材质量。

按照本实用新型的技术方案：一种大功率等离子喷枪，其特征在于：包括喷枪壳体及固定于喷枪壳体内的电极支撑环、前支撑环、导向电极座，所述电极支撑环置于前支撑环与导向电极座之间，且导向电极座、电极支撑环及前支撑环相互连接后形成冷却水管路，导向电极座上对应于冷却水管路外端固定有水电缆负极接头；

前支撑环内部固定喷嘴，喷嘴表面与前支撑环之间形成冷却水空腔，冷却水空腔连通冷却水管路，前支撑环上的进水孔与电极支撑环上的电缆通路及导向电极座上的水电缆通道相互贯通连接，水电缆正极接头设置于所述进水孔、电缆通路及水电缆通道中；

导向电极座上安装电极，电极的发射端伸入电极支撑环内，电极与电极支撑环内壁密封设置，且电极发射端与电极支撑环同轴设置，电极发射端与电极支撑环之间形成工作气体输送腔，工作气体输送腔外端连接通气管接头；

电极发射端与电极支撑环及喷嘴同轴设置，喷嘴与电极发射端之间形成等离子发生腔。

作为本实用新型的进一步改进，所述前支撑环与喷枪壳体之间设置绝缘筒；所述喷枪壳体内壁设有沿轴向延伸的第一导向条，第一导向条依次穿入导向电极座表面的第四导向槽、电极支撑环表面的第三导向槽、绝缘筒表面的第一导向槽，前支撑环表面的第二导向槽卡入绝缘筒内部的第二导向条中。

作为本实用新型的进一步改进，所述导向电极座包括支撑部及固定于支撑部内孔中的安装座，支撑部上呈圆周状均布设置四个通孔，导向电极座的圆周表面设有沿径向延伸的紧固螺纹孔，导向电极座上还设有第二通水孔，第二通水孔的中心轴与紧固螺纹孔位于同一轴向截面上，第二通水孔的出口端部设置有密封环，密封环与第二通水孔同心，导向电极座的圆周表面设有关于中心对称的两个第四导向槽，所述安装座的封闭端设置有凸出的导向柱，导向电极座的开口端中心设置有凹下的第二螺纹孔，安装座的中心安装导向柱。

作为本实用新型的进一步改进，所述电极支撑环靠近边缘处贯通设有电缆通路、第一通水孔，电缆通路与第一通水孔轴向对称，第一通水孔的两端分别同轴设置一个第三密封槽，电极支撑环的圆周面上设置两个第三导向槽，两个第三导向槽的中心连线与第一通水孔和电缆通路的中心连线相互垂直，电极支撑环上设有沿轴向延伸的气管接口，整流环通过第二导流孔连通气管接口，第二导流孔处设置送整流环，整流环通过36个通气孔与导流环连通。

作为本实用新型的进一步改进，所述前支撑环后端面下方设置有进水孔，进水孔末端为第一螺纹孔，第一螺纹孔与第一导流孔相连通，前支撑环上还设置有出水孔，出水孔的外端面同轴设置有密封台；所述前支撑环的圆周上开设第二导向槽，两个第二导向槽的中心连线与出水孔、进水孔的中心连线相垂直；前支撑环的内孔设有第一台阶孔、上接口，喷嘴的轴向表面两端分别支撑于第一台阶孔和上接口中，出水孔、第一导流孔均连通前支撑环的内孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述水电缆正极接头内端表面设置两个第四密封槽，第四密封槽中放置防水密封圈，水电缆正极接头内端表面设有内端螺纹，内端螺纹与前支撑环螺纹连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述喷嘴的前端支撑部圆周表面设有第一密封槽，后端支撑部圆周表面设有两个第二密封槽，第一密封槽中放置喷嘴前密封圈，第二密封槽中放置喷嘴后密封圈，喷嘴的内端设有喷孔，喷孔位于喷嘴的轴心，喷嘴的前端支撑部和后端支撑部之间的表面设有散热片，前端支撑部的内壁呈锥形状，后端支撑部与邻近的散热片之间设置锥形槽。

作为本实用新型的进一步改进，所述电极包括形成发射端的钨材质的发射头及无氧铜材质的电极体，发射头镶嵌于电极体上，所述电极体后部外圆周设有第五密封槽，第五密封槽内放置电极密封圈，电极体后部设有与之同心的固定孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述喷嘴外端通过前紧固面板固定于喷枪壳体内，喷嘴表面与前紧固面板之间设置绝缘环；电极支撑环与导向电极座的结合面设置中间密封圈；所述喷枪壳体与导向电极座之间通过紧固螺栓固定连接，紧固螺栓的螺栓头部置于喷枪壳体上的螺栓孔中，紧固螺栓的栓体部分螺纹连接于导向电极座上；导向电极座外端面通过后紧固面板轴向限位固定，所述前紧固面板、后紧固面板分别置于喷枪壳体前后两端的壳体台阶孔中。

本实用新型的技术效果在于：1）、本实用新型结构巧妙，设计合理，能以较大的功率输出能量，从而显著提高等离子喷涂靶材的上粉率，提高了生产效率，大幅降低了成本；同时可以使粉末熔化的更充分，靶材的致密度也得到了提高，电阻率有一定程度的降低。

2）、由于本实用新型的设置有前后紧固面板，使喷枪维护与维修非常方便；导向条使得部件安装位置非常准确、快捷。

3）、本实用新型冷却水路设计合理，能显著提高了喷嘴和电极的使用寿命，减少了单位时间内喷嘴及电极的消耗，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型的端面视图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为图1的B-B向剖视图。

图4为本实用新型中喷枪壳体的端面视图。

图5为图4中C-C向剖视图。

图6为本实用新型中喷嘴的左视图。

图7为图6中D-D向剖视图。

图8为本实用新型中绝缘筒的结构示意图。

图9为本实用新型中前支撑环的端面视图。

图10为图9的E-E向剖视图。

图11为图9的F-F向剖视图。

图12为本实用新型中电极支撑环的结构示意图。

图13为图12的G-G向剖视图。

图14为图12的M-M向剖视图。

图15为图14中N-N向剖视图。

图16为本实用新型中导向电极座的右视图。

图17为图16中P-P向剖视图。

图18为图16中Y-Y向剖视图。

图19为本实用新型中后紧固面板的结构示意图。

图20为本实用新型中电缆正极接头的结构示意图。

图21为本实用新型中电极的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

图1~21中，包括喷枪壳体1、螺栓孔1a、壳体台阶孔1b、第一导向条1c、前紧固面板2、绝缘环3、喷嘴4、第一密封槽4a、散热片4b、第二密封槽4c、喷孔4d、绝缘筒5、第一导向槽5a、第二导向条5b、喷嘴前密封圈6、前支撑环7、第一台阶孔7-1、出水孔7a、密封台7b、上接口7c、进水孔7d、第二导向槽7e、第一螺纹孔7f、第一导流孔7g、喷嘴后密封圈8、电极支撑环9、第三导向槽9a、电缆通路9b、第三密封槽9c、第一通水孔9d、导流孔9e、气管接口9f、送整流环9g、第二导流孔9i、整流环9j、通气孔9h、中间密封圈10、导向电极座11、第四导向槽11a、通孔11b、紧固螺纹孔11c、第二螺纹孔11d、水电缆通道11e、第三通水孔11f、第二通水孔11g、安装座11i、支撑部11j、密封环11k、导向柱11h、紧固螺栓12、后紧固面板13、通气管接头14、水电缆负极接头15、水电缆正极接头16、内端螺纹16a、第四密封槽16b、电极密封圈17、防水密封圈18、气体密封垫19、电极20、负极密封垫21等。

如图1~21所示，本实用新型是一种大功率等离子喷枪，包括喷枪壳体1及固定于喷枪壳体1内的电极支撑环9、前支撑环7、导向电极座11，所述电极支撑环9置于前支撑环7与导向电极座11之间，且导向电极座11、电极支撑环9及前支撑环7相互连接后形成冷却水管路，导向电极座11上对应于冷却水管路外端固定有水电缆负极接头15；

前支撑环7内部固定喷嘴4，喷嘴4表面与前支撑环7之间形成冷却水空腔，冷却水空腔连通冷却水管路，前支撑环7上的进水孔7d与电极支撑环9上的电缆通路9b及导向电极座11上的水电缆通道11e相互贯通连接，水电缆正极接头16设置于所述进水孔7d、电缆通路9b及水电缆通道11e中；

导向电极座11上安装电极20，电极20的发射端伸入电极支撑环9内，电极20与电极支撑环9内壁密封设置，且电极20发射端与电极支撑环9同轴设置，电极20发射端与电极支撑环9之间形成工作气体输送腔，工作气体输送腔外端连接通气管接头14；

电极20发射端与电极支撑环9及喷嘴4同轴设置，喷嘴4与电极20发射端之间形成等离子发生腔。

前支撑环7与喷枪壳体1之间设置绝缘筒5；所述喷枪壳体1内壁设有沿轴向延伸的第一导向条1c，第一导向条1c依次穿入导向电极座11表面的第四导向槽11a、电极支撑环9表面的第三导向槽9a、绝缘筒5表面的第一导向槽5a，前支撑环7表面的第二导向槽7e卡入绝缘筒5内部的第二导向条5b中。

导向电极座11包括支撑部11j及固定于支撑部11j内孔中的安装座11i，支撑部11j上呈圆周状均布设置四个通孔11b，导向电极座11的圆周表面设有沿径向延伸的紧固螺纹孔11c，导向电极座11上还设有第二通水孔11g，第二通水孔11g的中心轴与紧固螺纹孔11c位于同一轴向截面上，第二通水孔11g的出口端部设置有密封环11k，密封环11k与第二通水孔11g同心，导向电极座11的圆周表面设有关于中心对称的两个第四导向槽11a，所述安装座11i的封闭端设置有凸出的导向柱11h，导向电极座11的开口端中心设置有凹下的第二螺纹孔11d，安装座11i的中心安装导向柱11h。

电极支撑环9靠近边缘处贯通设有电缆通路9b、第一通水孔9d，电缆通路9b与第一通水孔9d轴向对称，第一通水孔9d的两端分别同轴设置一个第三密封槽9c，电极支撑环9的圆周面上设置两个第三导向槽9a，两个第三导向槽9a的中心连线与第一通水孔9d和电缆通路9b的中心连线相互垂直，电极支撑环9上设有沿轴向延伸的气管接口9f，整流环9j通过第二导流孔9i连通气管接口9f，第二导流孔9i处设置送整流环9g，整流环9j通过36个通气孔9h与导流环9e连通。

前支撑环7后端面下方设置有进水孔7d，进水孔7d末端为第一螺纹孔7f，第一螺纹孔7f与第一导流孔7g相连通，前支撑环7上还设置有出水孔7a，出水孔7a的外端面同轴设置有密封台7b；所述前支撑环7的圆周上开设第二导向槽7e，两个第二导向槽7e的中心连线与出水孔7a、进水孔7d的中心连线相垂直；前支撑环7的内孔设有第一台阶孔7-1、上接口7c，喷嘴4的轴向表面两端分别支撑于第一台阶孔7-1和上接口7c中，出水孔7a、第一导流孔7g均连通前支撑环7的内孔。

水电缆正极接头16内端表面设置两个第四密封槽16b，第四密封槽16b中放置防水密封圈18，水电缆正极接头16内端表面设有内端螺纹16a，内端螺纹16a与前支撑环7螺纹连接。

喷嘴4的前端支撑部圆周表面设有第一密封槽4a，后端支撑部圆周表面设有两个第二密封槽4c，第一密封槽4a中放置喷嘴前密封圈6，第二密封槽4c中放置喷嘴后密封圈8，喷嘴4的内端设有喷孔4d，喷孔4d位于喷嘴4的轴心，喷嘴4的前端支撑部和后端支撑部之间的表面设有散热片4b，前端支撑部的内壁呈锥形状，后端支撑部与邻近的散热片4b之间设置锥形槽。

电极20包括形成发射端的钨材质的发射头20a及无氧铜材质的电极体20d，发射头20a镶嵌于电极体20d上，所述电极体20d后部外圆周设有第五密封槽20b，第五密封槽20b内放置电极密封圈17，电极体20d后部设有与之同心的固定孔20c。

喷嘴4外端通过前紧固面板2固定于喷枪壳体1内，喷嘴4表面与前紧固面板2之间设置绝缘环3；电极支撑环9与导向电极座11的结合面设置中间密封圈10；所述喷枪壳体1与导向电极座11之间通过紧固螺栓12固定连接，紧固螺栓12的螺栓头部置于喷枪壳体1上的螺栓孔1a中，紧固螺栓12的栓体部分螺纹连接于导向电极座11上；导向电极座11外端面通过后紧固面板13轴向限位固定，所述前紧固面板2、后紧固面板13分别置于喷枪壳体1前后两端的壳体台阶孔1b中。本实用新型中通气管接头14、水电缆负极接头15及水电缆正极接头16三者外端圆周表面均设有螺纹，电极支撑环9、支撑部11j采用聚四氟乙烯材质制成，前支撑环7采用白铜材质制成，进水孔7d内表面光洁度为Ra1.6，水电缆正极接头16采用黄铜材质制成，电极体20d采用无氧铜材质制成，发射头20a前部采用钨材质制成。

本实用新型的工作过程如下：1）、按图1所示将本实用新型的一种大功率等离子喷枪中通气管接头14与输气管连接起来；将水电缆负极接头15与连接等离子电源负极的水电缆连接起来；将水电缆正极接头16与连接等离子电源正极的水电缆连接起来；

2）、打开输气管的阀门，压力为0.6-1.2MPa的氩气和氢气的混合气体，流入通气管接头14，之后依次流入电极支撑环9上的气管接口9f、第二导流孔9i、整流环9j，之后通过36个通气孔9h，流入导流环9e，再进入由电极20、电极支撑环9和喷嘴4组成的工作气体输送腔，最后从喷嘴4喷出；

3）、打开等离子电源和冷却机组，此时冷却水流入水电缆正极接头，顺序流入进水孔7d、第一导流孔7g；之后进入喷嘴4与前支撑环7组成的冷却水空腔，之后从出水孔7a流入电极支撑环9的第一通水孔9d，紧接着流入导向电极座11的第二通水孔11g、第三通水孔11f，流到与螺纹孔11d连接的水电缆负极接头15，之后从水电缆流回冷却机组进行冷却；

4）、进行起弧，此时电源输出电流，正极电流从水电缆正极接头传导到与之螺纹连接的前支撑环7上，之后通过与喷嘴紧密接触的上接口7c，传导到喷嘴4；与喷嘴4和前支撑环7相邻的部件均为绝缘材质；负极电流通过水电缆负极接头传导到与其螺纹连接的导向电极座内部的无氧铜芯支撑座11i，之后通过其上的导向柱11h传导到电极；此时喷嘴和电极间产生电场，氢气和氩气的混合气体被电离，产生等离子体，温度急剧升高，中心温度达两万摄氏度以上，气体受热体积膨胀，以较快的速度带着热量从喷嘴中心孔向前喷出，产生等离子火焰。

Claims (9)

1.一种大功率等离子喷枪，其特征在于：包括喷枪壳体（1）及固定于喷枪壳体（1）内的电极支撑环（9）、前支撑环（7）、导向电极座（11），所述电极支撑环（9）置于前支撑环（7）与导向电极座（11）之间，且导向电极座（11）、电极支撑环（9）及前支撑环（7）相互连接后形成冷却水管路，导向电极座（11）上对应于冷却水管路外端固定有水电缆负极接头（15）；

前支撑环（7）内部固定喷嘴（4），喷嘴（4）表面与前支撑环（7）之间形成冷却水空腔，冷却水空腔连通冷却水管路，前支撑环（7）上的进水孔（7d）与电极支撑环（9）上的电缆通路（9b）及导向电极座（11）上的水电缆通道（11e）相互贯通连接，水电缆正极接头（16）设置于所述进水孔（7d）、电缆通路（9b）及水电缆通道（11e）中；

导向电极座（11）上安装电极（20），电极（20）的发射端伸入电极支撑环（9）内，电极（20）与电极支撑环（9）内壁密封设置，且电极（20）发射端与电极支撑环（9）同轴设置，电极（20）发射端与电极支撑环（9）之间形成工作气体输送腔，工作气体输送腔外端连接通气管接头（14）；

电极（20）发射端与电极支撑环（9）及喷嘴（4）同轴设置，喷嘴（4）与电极（20）发射端之间形成等离子发生腔。

2.如权利要求1所述的一种大功率等离子喷枪，其特征在于：所述前支撑环（7）与喷枪壳体（1）之间设置绝缘筒（5）；所述喷枪壳体（1）内壁设有沿轴向延伸的第一导向条（1c），第一导向条（1c）依次穿入导向电极座（11）表面的第四导向槽（11a）、电极支撑环（9）表面的第三导向槽（9a）、绝缘筒（5）表面的第一导向槽（5a），前支撑环（7）表面的第二导向槽（7e）卡入绝缘筒（5）内部的第二导向条（5b）中。

3.如权利要求1所述的一种大功率等离子喷枪，其特征在于：所述导向电极座（11）包括支撑部（11j）及固定于支撑部（11j）内孔中的安装座（11i），支撑部（11j）上呈圆周状均布设置四个通孔（11b），导向电极座（11）的圆周表面设有沿径向延伸的紧固螺纹孔（11c），导向电极座（11）上还设有第二通水孔（11g），第二通水孔（11g）的中心轴与紧固螺纹孔（11c）位于同一轴向截面上，第二通水孔（11g）的出口端部设置有密封环（11k），密封环（11k）与第二通水孔（11g）同心，导向电极座（11）的圆周表面设有关于中心对称的两个第四导向槽（11a），所述安装座（11i）的封闭端设置有凸出的导向柱（11h），导向电极座（11）的开口端中心设置有凹下的第二螺纹孔（11d），安装座（11i）的中心安装导向柱（11h）。

4.如权利要求1所述的一种大功率等离子喷枪，其特征在于：所述电极支撑环（9）靠近边缘处贯通设有电缆通路（9b）、第一通水孔（9d），电缆通路（9b）与第一通水孔（9d）轴向对称，第一通水孔（9d）的两端分别同轴设置一个第三密封槽（9c），电极支撑环（9）的圆周面上设置两个第三导向槽（9a），两个第三导向槽（9a）的中心连线与第一通水孔（9d）和电缆通路（9b）的中心连线相互垂直，电极支撑环（9）上设有沿轴向延伸的气管接口（9f），整流环（9j）通过第二导流孔（9i）连通气管接口（9f），第二导流孔（9i）处设置送整流环（9g），整流环（9j）通过36个通气孔（9h）与导流环（9e）连通。

5.如权利要求1所述的一种大功率等离子喷枪，其特征在于：所述前支撑环（7）后端面下方设置有进水孔（7d），进水孔（7d）末端为第一螺纹孔（7f），第一螺纹孔（7f）与第一导流孔（7g）相连通，前支撑环（7）上还设置有出水孔（7a），出水孔（7a）的外端面同轴设置有密封台（7b）；所述前支撑环（7）的圆周上开设第二导向槽（7e），两个第二导向槽（7e）的中心连线与出水孔（7a）、进水孔（7d）的中心连线相垂直；前支撑环（7）的内孔设有第一台阶孔（7-1）、上接口（7c），喷嘴（4）的轴向表面两端分别支撑于第一台阶孔（7-1）和上接口（7c）中，出水孔（7a）、第一导流孔（7g）均连通前支撑环（7）的内孔。

6.如权利要求1所述的一种大功率等离子喷枪，其特征在于：所述水电缆正极接头（16）内端表面设置两个第四密封槽（16b），第四密封槽（16b）中放置防水密封圈（18），水电缆正极接头（16）内端表面设有内端螺纹（16a），内端螺纹（16a）与前支撑环（7）螺纹连接。

7.如权利要求1所述的一种大功率等离子喷枪，其特征在于：所述喷嘴（4）的前端支撑部圆周表面设有第一密封槽（4a），后端支撑部圆周表面设有两个第二密封槽（4c），第一密封槽（4a）中放置喷嘴前密封圈（6），第二密封槽（4c）中放置喷嘴后密封圈（8），喷嘴（4）的内端设有喷孔（4d），喷孔（4d）位于喷嘴（4）的轴心，喷嘴（4）的前端支撑部和后端支撑部之间的表面设有散热片（4b），前端支撑部的内壁呈锥形状，后端支撑部与邻近的散热片（4b）之间设置锥形槽。

8.如权利要求1所述的一种大功率等离子喷枪，其特征在于：所述电极（20）包括形成发射端的钨材质的发射头（20a）及无氧铜材质的电极体（20d），发射头（20a）镶嵌于电极体（20d）上，所述电极体（20d）后部外圆周设有第五密封槽（20b），第五密封槽（20b）内放置电极密封圈（17），电极体（20d）后部设有与之同心的固定孔（20c）。

9.如权利要求1所述的一种大功率等离子喷枪，其特征在于：所述喷嘴（4）外端通过前紧固面板（2）固定于喷枪壳体（1）内，喷嘴（4）表面与前紧固面板（2）之间设置绝缘环（3）；电极支撑环（9）与导向电极座（11）的结合面设置中间密封圈（10）；所述喷枪壳体（1）与导向电极座（11）之间通过紧固螺栓（12）固定连接，紧固螺栓（12）的螺栓头部置于喷枪壳体（1）上的螺栓孔（1a）中，紧固螺栓（12）的栓体部分螺纹连接于导向电极座（11）上；导向电极座（11）外端面通过后紧固面板（13）轴向限位固定，所述前紧固面板（2）、后紧固面板（13）分别置于喷枪壳体（1）前后两端的壳体台阶孔（1b）中。