ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ПЛАЗМОТРОН Российский патент 1999 года по МПК H05H1/46 H05H1/30 

Описание патента на изобретение RU2142679C1

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

Известен высокочастотный индукционный (ВЧИ) плазмотрон, выполненный в виде металлической камеры, размещенной в кварцевой трубе и представляющей собой набор круглых или профилированных трубок, охлаждаемый водой и расположенный по образующей цилиндра, ось которого совпадает с осью индуктора, охватывающего металлическую камеру /1/. Зазор между трубками герметизирован тугоплавким диэлектрическим материалом.

Недостатком данного ВЧИ-плазмотрона является незначительный ресурс кварцевого стекла из-за его металлизации, наличие емкостных разрядов, инициирующих электрические пробои между индуктором и металлической камерой. Кроме этого, из-за разного коэффициента температурных расширений тугоплавкий диэлектрик отслаивается с поверхности металлических трубок.

Известен также ВЧИ-плазмотрон /2/ (прототип), выполненный аналогично /1/, в котором для уменьшения толщины стенок плазмотрона и упрощения конструкции вертикальные щели (зазоры) в металлической водоохлаждаемой камере закрыты диэлектрическими вставками из оксида кремния или оксида алюминия с высокотемпературной замазкой на основе фосфатов. Во избежание электрических пробоев между индуктором и металлической камерой используется фторопластовое покрытие металлических трубок и индуктора.

Недостатком прототипа является ненадежность фторопластового покрытия из-за явления электрострикции и термопластичности (хладотекучести) фторопласта, что приводит к деформации фторопласта, его отслаиванию и разгерметизации плазмотрона. Фторопласт накапливает заряды статического электричества с последующим электрическим пробоем между индуктором и металлической камерой, между индуктором - металлической камерой и заземленными деталями оборудования.

Поэтому эксплуатация ВЧИ-плазмотрона с фторопластовым покрытием неприемлема для промышленных условий.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является разработка конструкции ВЧИ-плазмотрона, исключающей накопление статических (емкостных) электрических зарядов, направленной на увеличение ресурса ВЧИ-плазмотрона.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в ВЧИ-плазмотроне, содержащем металлическую камеру, образованную набором водоохлаждаемых профилированных трубок, расположенных по образующей цилиндра, зазоры между трубками перекрыты вставками из диэлектрического термостойкого материала, индуктор, охватывающий металлическую камеру, и диэлектрическую оболочку, отделяющую металлическую камеру от индуктора, диэлектрическая оболочка выполнена по крайне мере из трех слоев, в которых первый слой, обращенный к металлической камере, выполнен из эпоксидного компаунда с твердым термостойким диэлектрическим гидрофильным наполнителем, второй слой выполнен из кремнийорганического компаунда, а третий слой выполнен из диэлектрического термостойкого гидрофильного тканевого материала. Толщина каждого слоя равна 1,0 - 1,5 мм.

На чертеже представлен продольный разрез заявляемого ВЧИ-плазмотрона.

ВЧИ-плазмотрон состоит из металлической камеры, образованной набором металлических водоохлаждаемых трубок 1, зазоры между трубками перекрыты термостойкими диэлектрическими вставками 2 (например, из силикатного фарфора), индуктора 3 и многослойной диэлектрической оболочки, размещенной на поверхности камеры и отделяющей металлическую камеру от индуктора. Оболочка состоит, по крайней мере, из трех слоев.

Первый слой 4 - это гидрофобный эпоксидный компаунд с гидрофильным наполнителем в виде оксида металла (например, оксид циркония) толщиной 1,0 - 1,5 мм, который за счет адсорбции тончайшей пленки воды на оксиде металла обеспечивает поверхностную электропроводность электрического характера.

Второй слой 5 - эластичный, относительно термостойкий кремнийорганический компаунд толщиной 1,0 - 1,5 мм предназначен для герметизации микротрещин в слое жесткого эпоксидного компаунда. Кроме этого, как и первый слой, кремнийорганический компаунд является изолятором с высоким удельным объемным сопротивлением.

Третий слой 6 выполнен из тканевого материала (например, стеклоткань) толщиной 1,0 - 1,5 мм, является бандажным, препятствует вспучиванию кремнийорганического компаунда, а также в силу своей гидрофильности и развитой поверхности обеспечивает снятие электростатического заряда.

Наличие гидрофильных слоев также препятствует накоплению заряда в двойном электрическом слое в местах контакта разнородных материалов.

Эпоксидный компаунд с наполнителем и кремнийорганический компаунд, предпочтительно в тестообразном состоянии, наносятся на поверхность металлической камеры, перекрывая также и диэлектрические термостойкие вставки.

ВЧИ-плазмотрон работает следующим образом.

Плазма генерируется из плазмообразующего газа в центральной области металлической камеры высокочастотным электромагнитным полем, подводимым к плазмотрону индуктором 3. Водоохлаждаемые трубки 1 отводят тепловую энергию, излучаемую плазмой, а также выделяющееся в трубках тепло, обусловленное индукционным током. Диэлектрические вставки 2 экранируют основную часть теплового и светового излучения, приходящегося на зазор между трубками и препятствуют замыканию индукционных токов между отдельными трубками.

Под действием высокочастотного электромагнитного поля на диэлектрическом многослойном покрытии индуцируется емкостной электростатический заряд.

Наличие гидрофильных слоев относительно увеличивает поверхностную и межслоевую электропроводность диэлектрической изоляционной оболочки, при этом заряды, индуцированные на поверхностях оболочки, стекают на заземленную часть плазмотрона.

Применение многослойной оболочки из гидрофильных материалов на промышленном образце ВЧИ-плазмотрона позволило исключить электрические пробои, увеличить стабильность и ресурс работы плазмотрона до нескольких сотен часов, исключить применение дорогостоящих материалов.

Источники информации.

1. Крапивина С. А. Плазмохимические технологические процессы. Л. , "Химия", 1981, с. 93.

2. Туманов Ю.Н. Низкотемпературная плазма и высокочастотные электромагнитные поля в процессах получения материалов для ядерной энергетики. М., Энергоатомиздат, 1989, с. 112 (прототип).

Похожие патенты RU2142679C1

название год авторы номер документа
КОМБИНИРОВАННЫЙ ПЛАЗМОТРОН 2010
  • Лопота Александр Витальевич
  • Фролов Владимир Яковлевич
  • Иванов Дмитрий Владимирович
RU2440701C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ РАЗРЯДА В ВЧИ-ПЛАЗМОТРОНЕ 1994
  • Дедов Н.В.
  • Кутявин Э.М.
  • Гончар А.Т.
  • Сенников Ю.Н.
  • Составкин О.И.
RU2113073C1
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ПЛАЗМОТРОН 2001
  • Мазин В.И.
RU2233563C2
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ПЛАЗМОТРОН 1997
  • Хандорин Г.П.
  • Кондаков В.М.
  • Малый Е.Н.
  • Матюха В.А.
  • Дедов Н.В.
  • Верхотуров А.Н.
  • Сенников Ю.Н.
  • Кутявин Э.М.
  • Составкин О.И.
  • Чернышов А.А.
RU2136125C1
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ПЛАЗМОТРОН 2010
  • Абдуллин Ильдар Шаукатович
  • Миронов Михаил Михайлович
  • Гребенщикова Марина Михайловна
  • Усенко Виталий Александрович
RU2477026C2
ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР 1997
  • Шамин В.И.
  • Буденков Е.А.
  • Короткевич В.М.
  • Рябов А.С.
  • Рыжов Е.А.
RU2138929C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНООКИСИ КРЕМНИЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2001
  • Дандарон Г.-Н.Б.
  • Ранжуров Ц.В.
  • Балданов М.М.
RU2207979C1
КОМБИНИРОВАННЫЙ ИНДУКЦИОННО-ДУГОВОЙ ПЛАЗМОТРОН И СПОСОБ ПОДЖИГА ИНДУКЦИОННОГО РАЗРЯДА 2014
  • Уланов Игорь Максимович
  • Исупов Михаил Витальевич
  • Литвинцев Артем Юрьевич
  • Мищенко Павел Александрович
RU2558728C1
ТЕРМОХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР 1991
  • Трошкин В.П.
SU1823216A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОТРАЖАЮЩЕГО НЕЙТРАЛЬНОГО ОПТИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА 2000
  • Абдуллин И.Ш.
  • Галяутдинов Р.Т.
  • Кашапов Н.Ф.
RU2186414C1

Реферат патента 1999 года ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ПЛАЗМОТРОН

Изобретение относится к плазменной технике, а именно, к конструкции плазмотронов, применяемых в химической и металлургической промышленности в качестве источника плазмы. Зазоры между водоохлаждаемыми трубками высокочастотного плазмотрона перекрыты вставками из диэлектрического термостойкого материала. Индуктор охватывает металлическую камеру, образованную трубками, и диэлектрическую оболочку, отделяющую металлическую камеру от индуктора. Диэлектрическая оболочка образована, по крайней мере, тремя слоями, первый из которых, обращенный к металлической камере, выполнен из эпоксидного компаунда с термостойким диэлектрическим гидрофильным наполнителем. Второй слой выполнен из кремнийорганического компаунда, а третий слой - из термостойкого диэлектрического гидрофильного тканевого материала. Толщина каждого слоя диэлектрической оболочки выбирается равной 1,0-1,5 мм. Применение многослойной оболочки из гидрофильных материалов позволило исключить электрические пробои, увеличить стабильность ресурс работы плазмотрона до нескольких сотен часов, исключить применение дорогостоящих материалов. 1 з.п.ф-лы., 1 ил.

Формула изобретения RU 2 142 679 C1

1. Высокочастотный индукционный плазмотрон, содержащий металлическую камеру, образованную набором водоохлаждаемых трубок, расположенных по образующей цилиндра, в которой зазоры между трубками перекрыты вставками из диэлектрического термостойкого материала, индуктор, охватывающий металлическую камеру и диэлектрическую оболочку, отделяющую металлическую камеру от индуктора, отличающийся тем, что диэлектрическая оболочка выполнена, по крайней мере, из трех слоев, первый из которых, обращенный к металлической камере, выполнен из эпоксидного компаунда с термостойким диэлектрическим гидрофильным наполнителем, второй слой выполнен из кремний-органического компаунда, а третий - из термостойкого диэлектрического гидрофильного тканевого материала. 2. Высокочастотный индукционный плазмотрон по п.1, отличающийся тем, что толщина каждого слоя диэлектрической оболочки равна 1,0 - 1,5 мм.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1999 года RU2142679C1

Туманов Ю.Н
Низкотемпературная плазма и высокочастотные электромагнитные поля в процессах получения материалов для ядерной энергетики
- М.: Энергоатомиздат, 1989, с.112
ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ПЛАЗМЕННАЯ ПЕЧЬ 0
SU166411A1
Огнетушитель 0
  • Александров И.Я.
SU91A1
DE 3826432 A1, 1989
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛУФАБРИКАТА ГАРНИРНОГО КАРТОФЕЛЯ 2003
  • Квасенков Олег Иванович
RU2273390C2

RU 2 142 679 C1

Авторы

Шамин В.И.

Буденков Е.А.

Маленко В.И.

Даты

1999-12-10Публикация

1998-04-10Подача