УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ РАЗРЯДА В ВЧИ-ПЛАЗМОТРОНЕ Российский патент 1998 года по МПК H05H1/30 H05H1/46 

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для возбуждения разряда в ВЧИ-плазмотронах, применяемых для нагрева газов.

Известно устройство для возбуждения разряда, содержащее электрод, выполненный в виде стержня из тугоплавкого металла, на который подается электрический потенциал от индуктора или постороннего источника энергии (1).

Недостатками устройства являются сложность организации процесса возбуждения разряда в связи с наличием подвижных контактов и постороннего источника электроэнергии, а также недостаточная надежность при увеличенных внутренних размерах плазмотрона.

В качестве ближайшего аналога изобретения выбрано устройство для возбуждения разряда, в котором используют угольно-графитовые стержни в высокочастотном поле плазмотрона [2] . Недостатком этого устройства являются значительное время возбуждения плазмы и затраты энергии на разогрев массы стержней, компенсацию тепловых потерь, а также значительный расход инертного газа для возбуждения разряда.

Задачей изобретения является создание устройства для возбуждения разряда в ВИЧ-плазмотроне, обладающего более высокими эксплуатационными свойствами.

Поставленная задача решается тем, что устройство для возбуждения разряда в ВЧИ-плазмотроне, содержащее два соосно размещенных электрода и изолятор, снабжено индуктивным витком, укрепленным в изоляторе, при этом концы витка соединены с электродами, расположенными вдоль его продольной оси симметрии, а виток выполнен из материала, обеспечивающего возможность упругой деформации витка.

Кроме того, устройство содержит кольцевой сердечник из магнитомягкого материала, размещенный внутри индуктивного витка.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Предлагаемое устройство изображено введенным по продольной оси в корпус 1 плазмотрона, размещенного в диэлектрической трубе 2.

Устройство укреплено в изоляторе 3 и содержит индуктивный виток 4, соединенный радиальными отводами (концами) 5, 6 с электродами 7, 8 соответственно.

Индуктивный виток 4 выполнен упруго деформируемым, например, из вольфрамовой проволоки диаметром 2 мм.

В изоляторе 3 выполнено гнездо 9, в котором размещен кольцевой сердечник 10 из магнитомягкого материала, например феррита М100НН, М600НН.

В гнездо 9 через отверстие 11, выполненное в изоляторе 3 и соответственно в сердечнике 10, введен радиальный отвод 5, что обеспечивает крепление индуктивного витка концентрично сердечнику и размещение электродов 7, 8 вдоль продольной оси симметрии витка.

Устройство работает следующим образом.

При кратковременном введении устройства в камеру плазмотрона (с помощью металлического или диэлектрического стержня, к которому крепится изолятор 3), в момент остановки под действием сил инерции возникают колебания электрода 8, закрепленного на свободном конце радиального отвода 6 индуктивного витка 4. При обратном ходе колебательного движения электрода 8, обусловленного упругостью индуктивного витка, происходит замыкание его концов через электроды 7, 8, при этом по витку протекает ток, возникающий под действием высокочастотного электромагнитного поля плазмотрона. Размыкание электродов 7, 8 при возврате электрода 8 в равновесное положение вызывает разряд между электродами, в результате которого происходит возбуждение основного индукционного разряда.

Расположение индуктивного витка вблизи стенок плазмотрона, а также наличие ферритового сердечника 10 увеличивает индуктивную связь витка с высокочастотным электромагнитным полем плазмотрона, что повышает мощность инициирующего разряда.

Размещение электродов вдоль продольной оси витка обеспечивает благоприятные условия газодинамической стабилизации и мгновенное распространение объемного индукционного разряда во всех радиальных направлениях, поскольку выделение мощности электромагнитного поля индукционного плазмотрона возрастает в направлении от оси к стенкам камеры плазмотрона.

Замыкание и размыкание электродов 7, 8 вследствие упругой деформации индуктивного витка устраняет необходимость повышения мощности плазмотрона в процессе возбуждения разряда для обеспечения пробоя межэлектродного промежутка.

Перечисленные факторы в совокупности повышают надежность возбуждения разряда в ВЧИ-плазмотроне, снижают расход электроэнергии и плазмообразующего газа за счет сокращения времени, необходимого для возбуждения разряда, а также упрощают организацию процесса возбуждения разряда за счет устранения подвижных контактов, дополнительных источников питания и связанных с ними высокочастотных пробоев во внешней области плазмотрона.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки.

1. ВЧ-СВЧ-плазмотроны (Дресвин С. В. и др. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1992 - (Низкотемпературная плазма, т. 6), с. 17.

2. Дресвин С.В. и др. Физика и техника низкотемпературной плазмы. - М.: Атомиздат, 1972, с. 78 (прототип).

Использование: плазменная техника для возбуждения разряда в ВЧИ-плазмотронах, применяемых для нагрева газов. Сущность изобретения: устройство для возбуждения разряда в ВЧИ-плазмотроне содержит электроды из тугоплавкого металла и индуктивный виток, укрепленный в изоляторе. Концы витка соединены с электродами, расположенными вдоль продольной оси симметрии витка. Индуктивный виток выполнен из материала, обеспечивающего упругую деформацию. Устройство может содержать кольцевой сердечник из магнито-мягкого материала, размещенный внутри индуктивного витка. Такое выполнение устройства повышает надежность возбуждения разряда в ВЧИ-плазмотроне, снижает расход электроэнергии и плазмообразующего газа за счет сокращения времени, необходимого для возбуждения разряда и исключения постороннего источника электроэнергии, а также упрощает организацию процесса возбуждения разряда. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

1. Устройство для возбуждения разряда в ВЧИ-плазмотроне, содержащее два соосных электрода и изолятор, отличающееся тем, что оно снабжено индуктивным витком, закрепленным в изоляторе, при этом концы витка соединены с электродами, расположенными вдоль его продольной оси симметрии, а виток выполнен из материала, обеспечивающего возможность упругой деформации витка. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит кольцевой сердечник из магнитомягкого материала, размещенный внутри индуктивного витка.