一种弧根驻定与弧柱稳定电弧发生装置及方法

技术特征：
1.一种弧根驻定与弧柱稳定电弧发生装置，其特征在于，包括一个连接于电压升压器(1)的阳极(2)和一个连接于地线(3)的阴极4，阳极(2)与阴极(4)相向布置于同一水平高度；所述阳极(2)水平方向穿过第一横杆(5)的第一水平孔洞(6)内，所述阳极(2)可沿着第一水平孔洞(6)在水平方向上自由移动，所述阳极(2)的水平位置由竖直向下穿过第一竖直孔洞(7)的第一螺栓(8)固定；所述第一横杆(5)连接于第一竖直支架(9)；所述阴极(4)水平方向穿过第二横杆(10)的第二水平孔洞(11)内，所述阴极(4)可沿着第二水平孔洞(11)在水平方向上自由移动，所述阴极(4)的水平位置由竖直向下穿过第二竖直孔洞(12)的第二螺栓(13)固定；所述第二横杆(10)连接于第二竖直支架(14)；所述第二竖直支架(14)安装于水平放置的滚珠丝杠(15)的运动滑块(16)上，滚珠丝杠(15)的控制器(17)与计算机(18)相连。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，通过计算机(18)内的控制程序与参数设定，控制运动滑块(16)的水平移动，从而调节阴极(4)与阳极(2)之间的间距。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阳极(2)的前端为圆锥形，所述阳极(2)的外部由前端为截头圆锥形的第一套管(19)贴覆包裹，使阳极(2)最前尖端与第一套管(19)的最前端齐平；优选地，所述第一套管(19)由耐高温不燃材料制成。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阴极(4)的前端为圆锥形，所述阴极(4)的外部由前端为截头圆锥形的第二套管(20)贴覆包裹，使阴极(4)最前尖端与第二套管(20)的最前端齐平；优选地，所述第二套管(20)由耐高温不燃材料制成。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压升压器(1)与380v的交流电源相连，所述电压升压器(1)通过电源控制模块(21)与计算机(18)相连，电压升压器(1)的升压参数由计算机(18)通过程序设定。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阳极(2)和阴极(4)之间为驻定电弧(22)形成区和待测固体材料放置区。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，通过控制滚珠丝杠(15)调节阳极(2)和阴极(4)在实验进行中的相对距离，通过第一横杆(5)和第二横杆(10)上的第一螺栓(8)与第二螺栓(13)调节阳极(2)和阴极(4)的初始间距，结合可燃物的种类、放置位置的不同以及电极起弧位置的变化能够进行多种可燃物引燃的模拟实验以及电弧稳定阶段电弧各段温度场的测量。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，阳极(2)和阴极(4)均为钨电极，起弧端为圆锥体，相对的另一端为圆柱体，以此将起弧点范围限制在圆锥体尖端部分。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，阳极(2)和阴极(4)之间的间距调节有两种方式，第一是通过调节阳极(2)和阴极(4)与第一横杆(5)和第二横杆(10)的相对距离，从而改变阳极(2)和阴极(4)之间的初始距离；第二则是通过连接滚珠丝杠(15)的控制器(17)带动运动滑块(16)靠近或者远离阳极(2)方向；优选地，电压升压器(1)与第一横杆(5)相连接，计算机(18)通过电源控制模块(21)调节电压升压器(1)并设定起弧电压以及起弧时间等参数，同时可以通过控制器(17)与滚珠丝杠(15)连接，控制滚珠丝杠(15)上的运动滑块(16)；优选地，所述第一横杆(5)与第二横杆(10)为金属材料，所述第一竖直支架(9)和第二竖直支架(14)由绝缘材料制成。10.一种弧根驻定与弧柱稳定电弧发生方法，其特征在于，应用如权利要求1-9任一项
所述弧根驻定与弧柱稳定电弧发生装置，所述方法包括如下步骤：s1：向上调节所述位于第一竖直孔洞(7)内的第一螺栓(8)将所述阳极(2)插入所述第一横杆(5)内，向上调节位于第二竖直孔洞(12)内的第二螺栓(13)将所述阴极(4)插入所述第二横杆(10)内；s2：将所述第一套管(19)由阳极(2)尖端位置套入，使阳极(2)最前尖端与第一套管(19)的最前端齐平，所述阳极(2)最前尖端被第一套管(19)贴覆包裹，将所述第二套管(20)由阴极(4)尖端位置套入，使阴极(4)最前尖端与第二套管(20)的最前端齐平，所述阴极(4)最前尖端被第二套管(20)贴覆包裹；s3：用所述计算机(18)控制电压升压器(1)的升压参数设定初始起弧电压，并在计算机(18)中设定起弧实验过程中的起弧时间；s4：用所述计算机(18)控制滚珠丝杠(15)的控制器(17)，设定起弧后阳极(2)与阴极(4)之间增大的间距，实验过程中滚珠丝杠(15)上的运动滑块(16)带动阴极(4)移动，调节阳极(2)与阴极(4)的间距；s5：向上调节所述位于第一竖直孔洞(7)内的第一螺栓(8)，将所述阳极(2)沿第一水平孔洞(6)方向调节至所需位置，向下调节所述第一螺栓(8)固定所述阳极(2)，向上调节所述位于第二竖直孔洞(12)内的第二螺栓(13)，将所述阴极(4)沿第二水平孔洞(11)方向调节至设定位置，向下调节所述第二螺栓(13)将所述阴极(4)固定于第二横杆(10)中，确定初始起弧间距；s6：打开电源控制模块(21)，开始起弧实验；s7：通过所述计算机(18)打开滚珠丝杠(15)的控制程序，调节阳极(2)和阴极(4)的间距，使弧柱可在起弧后随电极间距的增加而拉长；s8：电极到达设定位置固定不动，形成稳定电弧弧柱，且弧根可驻定，可在电弧稳定阶段进行驻定电弧(22)的各段温度场测量或者引燃固体可燃物的实验测量与研究；s9：测量实验完成，起弧结束，阴极(4)回到初始位置，关闭电源。

技术总结
本发明公开一种弧根驻定与弧柱稳定电弧发生装置及方法，包括连接于电压升压器的阳极和连接于地线的阴极，阳极与阴极相向布置于同一水平高度；阳极穿过第一横杆的第一水平孔洞；第一横杆连接第一竖直支架；阴极穿过第二横杆的第二水平孔洞；第二横杆连接第二竖直支架；第二竖直支架安装于水平放置的滚珠丝杠的运动滑块上，滚珠丝杠的控制器与计算机相连，控制运动滑块的移动，调节阴极与阳极之间的间距。本发明装置和方法实现电极间悬浮电压较低条件下起弧后拉伸电弧和稳定弧柱，提升作为引火源的高温电弧几何形态和温度场分布的稳定性和材料引燃机理实验测量的可靠性，起弧电压的降低，也提升了整个电弧引燃装置的实验安全性和经济性。性和经济性。性和经济性。


技术研发人员：谢启源 陈丹丹
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：2022.08.19
技术公布日：2022/11/11