×
20.02.2019
219.016.bf1b

Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЛАЗМОТРОН

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002387107
Дата охранного документа
20.04.2010
Аннотация: Изобретение относится к области плазменной техники, а именно к конструкции плазмотронов, применяемых в металлургической промышленности в качестве источника нагрева. Предлагаемый электродуговой плазмотрон содержит полый цилиндрический корпус, в котором соосно установлены полый цилиндрический токоподвод, полый цилиндрический глухой электрод, завихритель газа, выходное сопло. Согласно изобретению глухой торец полого электрода изолирован от токоподвода, при этом электрический ток подается на открытый торец электрода через контактирующую поверхность. Между токоподводом и наружной поверхностью полого электрода дополнительно установлен сепаратор таким образом, что подвод охлаждающей жидкости осуществляется к открытому торцу полого электрода, а выход охлаждающей жидкости осуществляется к глухому торцу электрода. Техническим результатом, достигаемым при осуществлении данного изобретения, является обеспечение стабильности геометрических и энергетических параметров горения дуги, а также исключение прожогов стенки полого электрода. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к конструкции плазмотронов, применяемых в металлургической промышленности в качестве источника нагрева.

Известен электродуговой плазмотрон, содержащий соосно установленные цилиндрический полый глухой электрод, на внутренней поверхности которого закреплены радиальные стержневые термохимические эмиссионные вставки, завихритель газа и выходное сопло. Внутренняя поверхность полого глухого электрода состоит из двух участков заданных диаметров и длины. Термохимические вставки расположены на начальном участке в одной радиальной плоскости и удалены от завихрителя газа на определенное расстояние (а.с. СССР №1136735, опубл. 27.08.1995 г.) - прототип.

Недостатками известного устройства являются сложность установки на полый электрод дорогостоящих термохимических эмиссионных вставок, малая устойчивость привязки катодных пятен к вставкам, вызывающая перемещение катодных пятен на стенку полого электрода и последующий прожог стенки, а также низкая эффективность системы охлаждения теплонагруженных элементов, что в итоге снижает срок эксплуатации плазмотрона. Кроме того, термохимические эмиссионные вставки изготовляются из твердосплавных материалов, что недопустимо при производстве деталей ответственного назначения, например, в изделиях для авиакосмической промышленности.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение ресурса работы плазмотрона за счет повышения стойкости полого электрода.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является обеспечение стабильности геометрических и энергетических параметров горения дуги, а также исключение прожогов стенки полого электрода.

Указанный технический результат достигается тем, что в электродуговом плазмотроне, содержащем полый цилиндрический корпус, в котором соосно установлены полый цилиндрический токоподвод, полый цилиндрический глухой электрод, выполненный с внутренней полостью, состоящей из участков различных длин и диаметров, завихритель газа, выходное сопло, глухой торец полого электрода изолирован от токоподвода, при этом электрический ток подается на открытый торец электрода через контактирующую поверхность, причем между токоподводом и полым электродом дополнительно установлен сепаратор таким образом, что подвод охлаждающей жидкости осуществляется к открытому торцу полого электрода в полости между внутренней поверхностью стенки токоподвода и наружной поверхностью стенки сепаратора, а выход охлаждающей жидкости осуществляется к глухому торцу электрода в полости между внутренней поверхностью стенки сепаратора и наружной поверхностью стенки полого электрода. На торце сепаратора, прилегающем к открытому торцу полого электрода, выполнен завихритель охлаждающей жидкости. Контактирующая поверхность открытого торца полого электрода выполнена в виде резьбовой части. Завихритель газа выполнен в виде кольца с тангенциальными сквозными отверстиями, при этом отверстия выполнены с конусным участком, расположенным на входе газа со стороны наружной поверхности стенки завихрителя, и цилиндрическим участком, расположенным на выходе газа со стороны внутренней поверхности стенки завихрителя, причем длина цилиндрического участка выполнена в интервале 2,0÷2,5 диаметров отверстия цилиндрического участка.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен общий вид устройства. На фиг.2 изображена зона привязки дуги на переходной зоне внутренней полости электрода.

Электродуговой плазмотрон состоит из корпуса 1, в котором соосно установлены цилиндрический полый глухой электрод 2 и выходное сопло 3. Полый глухой электрод 2 имеет внутреннюю полость с участком 4, прилегающим к открытому торцу электрода 5, и участком 6, прилегающим к глухому торцу электрода 7. На границе раздела участков 4 и 6 выполнена переходная зона 8 в виде усеченного конуса. Глухой торец электрода 7 изолирован от токоподвода 9 через изоляционную вставку 10. Подача тока от токоподвода 9 на электрод 2 осуществляется через контактирующую поверхность 11 открытого торца электрода 5. Между полым электродом 2 и соплом 3 установлен завихритель газа 12 со сквозными тангенциальными отверстиями 13. Между токоподводом 9 и полым электродом 2 установлен сепаратор 14 с завихрителем охлаждающей жидкости 15.

Устройство работает следующим образом. Плазмотрон подключают к источнику электропитания, к источнику инертного газа, к устройству для подачи воды. После включения источника питания подается напряжение на полый глухой электрод 2 и выходное сопло 3. Между полым электродом и выходным соплом возбуждается дуговой разряд и загорается электрическая дуга. Далее подается поток инертного газа, который проходит через завихритель газа 12 и переносит заряженные частицы плазмы на обрабатываемое изделие. После чего включается автоматически рабочий ток плазмотрона, который подается от токоподвода 9 через контактирующую поверхность 11 открытого торца электрода 5, при этом глухой торец электрода (верхняя часть) 7 изолирован от токоподвода 9. С целью надежности подачи тока на полый электрод контактирующую поверхность открытого торца целесообразно выполнять в виде резьбовой части. В установившемся режиме дуга горит по оси плазмотрона, и катодный ее участок замыкается несколькими стационарными пятнами. Предложенная конструкция токоподвода создает магнитную силу, посредством которой катодные пятна перемещаются с внутренней поверхности участка 4 (нижней части) и стабильно привязываются на поверхности переходной зоны 8. С целью разделения потоков холодной и горячей жидкости охлаждения электрода между токоподводом 9 и полым электродом 2 установлен сепаратор 14 с завихрителем охлаждающей жидкости 15 (в нижней части). Сепаратор установлен таким образом, что подвод охлаждающей жидкости осуществляется в полость между внутренней поверхностью стенки токоподвода и наружной поверхностью стенки сепаратора через завихритель охлаждающей жидкости 15, выполненный на торце сепаратора. Далее следует разворот потока жидкости, после чего она поступает в полость между внутренней стенкой сепаратора и наружной стенкой полого электрода. Посредством подачи холодной жидкости по наружной стенке сепаратора через завихритель охлаждающей жидкости на наружную стенку полого электрода в первую очередь понижается температура полого электрода на участке 4, являющемся наиболее теплонагруженным элементом. Завихритель охлаждающей жидкости за счет регулируемого потока жидкости создает равномерное охлаждение всей наружной поверхности полого глухого электрода, тем самым исключает привязку катодных пятен к наиболее разогретым участкам внутренней поверхности полого электрода.

Для уменьшения потерь скорости плазмообразующего газа завихритель газа выполнен в виде кольца с тангенциальными сквозными отверстиями. Конусный участок отверстия на входе газа со стороны наружной поверхности стенки завихрителя позволяет обеспечить величину заданной скорости газа. Цилиндрический участок отверстия длиной, равной 2,0÷2,5 диаметров отверстия цилиндрического участка, на выходе газа со стороны внутренней стенки завихрителя обеспечивает требующуюся ламинарность выходящих потоков газа.

Промышленную применимость предлагаемого изобретения подтверждает следующий пример конкретного выполнения.

Электродуговой плазмотрон использовали для переплава металлических отходов (например, из сплава Инконель 718). После включения источника питания плазмотрона для возбуждения электрической дуги подавали ток силой 40 А и напряжением 1,2 кВ. В рабочем режиме плазмотрона ток дуги составлял 2,5 кА, напряжение - 300 В, расход инертного газа - 220 литров/мин, давление охлаждающей жидкости - воды - 0,9 МПа. Привязка катодных пятен дуги стабильно осуществлялась на поверхности переходной зоны полого электрода (см. фиг.2). Работа плазмотрона производилась в штатном режиме. Поломок и прожогов электрода не зафиксировано.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известным прототипом позволяет увеличить срок службы плазмотрона в 4 раза, при этом ресурс работы полого электрода достигает 200 часов.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 41-50 of 69 items.
29.03.2019
№219.016.f455

Устройство для подвода тока к печи с солевым расплавом для подогрева и рафинирования магния

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для подвода тока к ванне печи с солевым обогревом. Устройство снабжено защитным огнеупорным блоком разной толщины, размещенным на наружной поверхности электрода на всю величину заделки электрода и кессона в футеровку печи,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002327823
Дата охранного документа: 27.06.2008
29.03.2019
№219.016.f482

Плавильная печь с холодным подом

Изобретение относится к металлургии, в частности к плавильному оборудованию, а именно к конструктивным элементам плазменно-дуговых и электронно-лучевых печей с холодным подом для получения слитков из высокореакционных металлов и сплавов. Плавильная печь содержит независимые источники нагрева,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002413017
Дата охранного документа: 27.02.2011
19.04.2019
№219.017.2dbd

Способ переработки солевых отходов, содержащих хлориды щелочных и/или щелочноземельных металлов

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к переработке солевых отходов, содержащих хлориды щелочных и/или щелочноземельных металлов, например отработанных электролитов, полученных при электролитическом получении магния, и хлорида магния - побочного продукта, полученного при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002341570
Дата охранного документа: 20.12.2008
19.04.2019
№219.017.2ea7

Способ получения порошкообразных флюсов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам и устройствам для получения флюсов для плавки и литья магния и его сплавов. Технический результат заключается в получении порошкообразного флюса заданного гранулометрического состава, что позволяет получить продукт, готовый к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002315120
Дата охранного документа: 20.01.2008
19.04.2019
№219.017.2f08

Способ резки блока губчатого титана и устройство для его осуществления

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам и устройствам резки блока губчатого титана, который получают магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана. Блок размещают на столе осью параллельно его опорной поверхности. Захватывают манипулятором и перемещают в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002385205
Дата охранного документа: 27.03.2010
19.04.2019
№219.017.2f10

Способ отвода тепла от электролита сборных ячеек электролизера для получения магния и хлора

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению металлического магния электролизом расплавленных солей в электролизерах. Отвод тепла осуществляют воздухом через теплообменник, установленный в сборную ячейку, и путем отвода газов из сборной ячейки электролизера через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002357013
Дата охранного документа: 27.05.2009
19.04.2019
№219.017.2f43

Способ изготовления слитков высокореакционных металлов и сплавов и вауумная дуговая печь для изготовления слитков высокореакционных металлов и сплавов

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумному дуговому переплаву высокореакционных металлов и сплавов, и может быть использовано при выплавке слитков первого переплава с максимальным вовлечением стружки в процесс переплава. В способе изготовления слитков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002355791
Дата охранного документа: 20.05.2009
19.04.2019
№219.017.2f68

Способ подготовки хлормагниевого сырья к процессу электролитического получения магния и хлора

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ подготовки хлормагниевого сырья к процессу электролитического получения магния и хлора включает загрузку в плавильник хлоратора обезвоженного карналлита, его расплавление, подачу расплавленного сырья в камеру хлорирования,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002376393
Дата охранного документа: 20.12.2009
19.04.2019
№219.017.2f8b

Способ подготовки хлормагниевого сырья для производства магния электролизом расплавленных солей

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при подготовке хлормагниевого сырья для получения магния электролизом расплавленных солей. Хлормагниевое сырье загружают в многокамерную печь кипящего слоя, в которой сырье последовательно передвигается через ряд...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002370441
Дата охранного документа: 20.10.2009
19.04.2019
№219.017.3170

Способ химической очистки расплавленного хлорида магния от примесей для электролитического получения магния

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам подготовки и очистки хлормагниевого сырья - хлорида магния для электролитического получения магния. Способ химической очистки хлормагниевого расплава от примесей включает заливку расплавленного хлорида магния в емкость,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002427670
Дата охранного документа: 27.08.2011
Showing 1-4 of 4 items.
29.03.2019
№219.016.f482

Плавильная печь с холодным подом

Изобретение относится к металлургии, в частности к плавильному оборудованию, а именно к конструктивным элементам плазменно-дуговых и электронно-лучевых печей с холодным подом для получения слитков из высокореакционных металлов и сплавов. Плавильная печь содержит независимые источники нагрева,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002413017
Дата охранного документа: 27.02.2011
10.04.2019
№219.017.06bb

Вакуумная дуговая печь

Изобретение относится к области металлургии, в частности к конструкциям вакуумных дуговых печей для переплавки титановых отходов. В поддоне печи выполнены, по крайней мере, два углубления сферической или конусной формы, образующие литейные полости, предназначенные для заполнения их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002425158
Дата охранного документа: 27.07.2011
19.06.2019
№219.017.8a44

Установка для получения литых металлических заготовок

Изобретение относится к области металлургического производства. Установка содержит изолированную от внешней среды рабочую камеру, в которой размещены устройство для загрузки шихты, независимые источники нагрева, неподвижный тигель со сливным носком, разделенный на зоны расплавления и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002403120
Дата охранного документа: 10.11.2010
27.05.2023
№223.018.70e0

Способ изготовления расходуемого электрода для выплавки слитков титановых сплавов

Изобретение относится к изготовлению расходуемых электродов, а именно титановых электродов, предназначенных для выплавки слитков титановых сплавов. Соединяют две и более части электрода в виде прессованных брикетов методом электронно-лучевого оплавления в вакууме. Брикеты укладывают друг за...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002771914
Дата охранного документа: 13.05.2022
+ добавить свой РИД