Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЛАЗМОТРОН

Изобретение относится к области электротермической техники, а именно к устройствам, вырабатывающим плазму.

Известен электродуговой нагреватель газа постоянного тока, содержащий разрядную камеру, катодный узел и выполненный в виде, по меньшей мере, двух одинаковых плазмотронов, каждый из которых снабжен торцевым и выходным вспомогательным электродами, катодный узел выполнен в виде, по меньшей мере, двух одинаковых плазмотронов, каждый из которых снабжен торцевым и выходным вспомогательными электродами заданного диаметра [1].

Недостатком данного устройства является сложность регулирования производительности плазмотрона.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является электродуговой плазмотрон, содержащий анодный и катодный блоки, расположенные соосно вдоль оси плазмотрона, разделенные изолятором, в котором имеется узел подачи рабочего плазмообразующего газа в электро-газоразрядную камеру, при этом в анодном и катодном блоках имеются входное и выходное отверстия и полости для прохождения охлаждающего агента, кроме того в анодном блоке имеется радиальное отверстие для ввода порошкового материала. В анодном и катодном блоках дополнительно имеются отверстия, в которых закреплены штуцеры, при этом дополнительные отверстия расположены с диаметрально противоположной стороны относительно входного анодного и катодного отверстий, при этом дополнительные штуцеры соединены дугообразным электроизоляционным трубопроводом для прохождения охлаждающего агента из анодного в катодный блок, концы которого закреплены на анодном выходном и катодном входном штуцерах [2].

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и сложность регулирования производительности плазмотрона.

Задачей изобретения является упрощение конструкции электродугового плазмотрона и расширение диапазона регулирования количеством и выходной мощностью вырабатываемой плазмы.

Решение поставленной задачи достигается тем, что электродуговой плазмотрон, содержащий трубчатый корпус, выполненный из непроводящего ток тугоплавкого материала, внутренняя полость которого образует продольную щелевую камеру, в трубчатом корпусе перпендикулярно оси щелевой камеры выполнены два расположенных друг против друга отверстия, в одном из которых установлен анодный электрод, а в другом установлен катодный электрод, электроды подключены к силовому блоку питания их постоянным током, а также высоковольтному блоку зажигания дуги, узел подачи рабочего плазмообразующего газа в щелевую камеру, каналы для прохождения охлаждающего агента, один торцевой конец трубчатого корпуса соединен с узлом подачи рабочего плазмообразующего газа, соосно с трубчатым корпусом установлен трубчатый магнитопровод, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра трубчатого корпуса, в полости трубчатого магнитопровода между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью трубчатого корпуса расположены два полюса с обмотками, подключенными к другому источнику регулируемого напряжения постоянного тока, причем ось полюсов расположена перпендикулярно по отношению к оси положения электродов, трубопровод для прохождения охлаждающего электроды агента выполнен в виде каналов в стенке трубчатого корпуса.

На чертеже приведены продольный и поперечный разрезы плазмотрона.

Устройство содержит трубчатый корпус 1, выполненный из непроводящего ток тугоплавкого материала, имеющего в стенке сквозные расположенные соосно перпендикулярно оси корпуса отверстия, в которых находятся анодный электрод 2 и катодный электрод 3, подключенные к выходам блока питания 4 с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением. Один торцевой конец трубчатого корпуса соединен с узлом подачи рабочего плазмообразующего газа 5. В стенке трубчатого корпуса выполнены каналы для прохождения охлаждающего агента 6. Соосно с трубчатым корпусом установлен подвижный трубчатый магнитопровод 7, внутренние размеры полости которого больше наружных размеров трубчатого корпуса 1. В полости подвижного трубчатого магнитопровода 7 между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью корпуса соосно расположены два полюса 8 и 9 с обмотками 10, выводы которых подключены к источнику регулируемого напряжения постоянного тока 11, причем ось полюсов 8 и 9 расположена перпендикулярно по отношению к оси положения электродов 2 и 3. К выводам анодного электрода 2 и катодного электрода 3 также подключены выводы высоковольтного блока зажигания дуги 12. Подвижный трубчатый магнитопровод 7 с полюсами 8 и 9 с обмотками 10 соединен с приводом 13, обеспечивающим его возвратно-поступательное движение вдоль корпуса 1.

Устройство работает следующим образом.

К аноду 2 и катоду 3 от блока питания 4 подводится напряжение и инициируется электродуговой разряд и зажигается дуга. В полость трубчатого корпуса 1 к его торцевому входу от узла подачи 5 подается плазмообразующий газ под давлением, который проходит через дугу, и ионизируется с образованием плазмы, которая выходит из второго торцевого вывода трубчатого корпуса. Под действием движущегося плазмообразующего газа дуга растягивается. Для предотвращения ее разрыва подключают обмотку возбуждения 10, установленную на полюсах 8 и 9, к выходам источнику регулируемого напряжения постоянного тока 11, ток возбуждения протекает по обмотке 10 и создает электромагнитное поле, возникает электромагнитная сила, действующая на дугу, в направлении, противоположном направлению движения плазмообразующего газа, и стабилизирующая положение дуги.

При увеличении скорости движения и расхода плазмообразующего газа увеличивают напряжение на выходе источника 11, соответственно, увеличивают ток возбуждения в обмотке 10, вследствие чего увеличивается величина электромагнитного потока, создаваемого полюсами 8 и 9. В результате возрастает электромагнитная сила, действующая на дугу в зоне ее горения в направлении, противоположном направлению движения плазмообразующего газа, стабилизирующая положению дуги и препятствующая ее разрыву. Увеличение расхода плазмообразующего газа позволяет увеличить количество вырабатываемой плазмы. При необходимости увеличения мощности, выделяемой в дуге, увеличивают напряжение, подводимое от блока питания 4 к выводам анода 2 и катода 3, при этом возрастает ток, протекающий через дугу, возрастает температура и результирующая мощность выработанной плазмы. При необходимости перемещения дуги вдоль продольной линии внутри цилиндрического корпуса 1 включают привод 13, обеспечивающий возвратно-поступательное движение вдоль корпуса 1 трубчатого магнитопровода 7 с полюсами 8 и 9 и с обмотками 10.

Электродуговой плазматрон характеризуется простотой конструкции, обеспечивает регулирование скорости движения и расхода плазмы на выходе трубчатого корпуса.

Список литературы

1. А.с. СССР №599732. Электродуговой нагреватель газа постоянного тока / Жуков М.Ф., Лыткин А.Я., Худяков Г.Н., Аныпаков А.С. Опубл. 07.09.1982. Бюл.№33.

2. Патент РФ №2465748. Электродуговой плазмотрон / Мчедалов С.Г. Опубл 27.10.2012. Бюл. №30.