СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА Российский патент 2012 года по МПК H01J13/02 

Изобретение относится к плазменной технике и технологии и может быть использовано для получения электрического разряда в большем объеме.

Известен способ (Plante G.11 Zeit. Phys. 1875. №80.S.1133) получения парогазового разряда. При данном способе получения парогазового разряда разряд горит между угольным анодом и электролитическим катодом в интервале межэлектродного расстояния от 1 и 7 мм при токе разряда от 50 до 500 мА и напряжении разряда 500≤U≤1200 В. Недостатком известного способа является то, что разряд горит точечным пятном на аноде контрагированным плазменным столбом и конусообразным каналом в прикатодной области с ростом межэлектродного расстояния, устойчивость паровоздушного разряда существенно ухудшается и разряд гаснет. Разряд горит в небольшом объеме - 70 мм³.

В качестве прототипа выбран способ получения разряда (Гайсин Аз.Ф., Хакимов Р.Г. и др.) Парогазовый разряд в системе «струя электролит - твердый электрод» и его применение (Вестник КГТУ им. А.Н.Туполева №2. 1999 г. С.62-65), заключающееся в зажигании многоканального разряда между струей - электродом и металлическим электродом, устанавливают длины струи l_c≤52 мм и поддерживают разрядный ток I≤6000 мА и U≤515 В. Многоканальный разряд в прототипе горит только между металлическим электродом и струей электролита без дробления нестационарных струй. Недостатком известного способа получения многоканального разряда заключается в том, что он горит только у поверхности металлического электрода (60 мм³).

Решаемая техническая задача заключается в получении электрического разряда в процессе горения между электролитом, состоящим из последовательных непрерывных капель - анодом и между твердым катодом в большом объеме и вне поверхности металлического катода.

Решаемая техническая задача в способе получения электрического разряда, включающем зажигание электрического разряда между струей электролита и металлическим электродом, достигается тем, что в качестве струи электролита используют электролит, состоящий из последовательных непрерывных капель - являющийся анодом, а металлический электрод является катодом, полученный путем подачи напряжения между электродами, равного U≥200 В, при токе разряда I≥20 мА, при общей длине струи капель l_ск≥2 мм, диаметре капель d_к≥2 мм, при расходе капель электролита G_к≥1 г/с, при использовании технической воды или растворов солей, щелочей и кислот в технической воде, где U напряжение между электродами, I - ток разряда, d_к - диаметр капли, l_ск - длина струи из капель, G_к - расход струи из капель.

На фиг.1 показан чертеж устройства для получения электрического разряда.

На фиг.2 изображена фотография развития электрического разряда: 06.04.2011 13:36:53 4032 555,4 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.3 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 4728 651,3 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.4 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 4733 652,0 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.5 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 4816 663,4 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.6 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5011 690,3 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.7 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5062 697,3 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.8 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5112 704,2 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.9 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5274 726,5 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.10 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5475 754,2 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.11 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5493 756,7 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.12 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5506 758,5 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.13 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5520 760,4 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.14 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5528 761,5 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.15 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5556 765,4 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.16 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5573 767,7 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.17 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5598 771,2 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.18 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5614 773,4 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

На фиг.19 изображена фотография развития электрического разряда 06.04.2011 13:36:53 5636 776,4 [ms] 240×224, 7259 Hz, 114µs, *4, HiSpec #00173, V1.05.10

Устройство для получения электрического разряда (Фиг.1) содержит цилиндрическую трубку 1 для формирования последовательных капель и подвода положительного потенциала, металлический катод 2 - струю из последовательных капель 3, подставку под твердый катод 4, электролитическую ванну для сбора жидкости 5.

На фиг.2-19 фотографии получены с помощью скоростной цифровой видеокамеры Fastec HiSpec. Скорость съемки составляла 7529 кадров в секунду. Весь процесс развития разряда наблюдался в течение 776,4 [ms].

Рассмотрим осуществление способа получения электрического разряда. Способ получения электрического разряда включает зажигание электрического разряда между струей электролита 3 и металлическим электродом 2, в качестве струи - электролита 3 используют электролит, состоящий из последовательных капель 3 и зажигают разряд между непрерывным капельным анодом 3 и твердым катодом 2, полученный путем подачи напряжения между электродами, равного 200 В≤U, при токе разряда I≥20 мА, при общей длине струи капель l_ск≥2 мм, диаметре капель d_к≥1 мм, при расходе капель электролита G_к≥1 г/с, а в качестве электролита используют техническую воду или раствор солей, щелочей и кислот в технической воде, где U напряжение между электродами, I - ток разряда, d_к - диаметр капли, l_ск - длина струи из капель, G_к - расход струй из капель.

На фиг.2-19 показано развитие электрического разряда между непрерывным капельным анодом 3 и твердым катодом 2 вблизи и вне поверхности твердого катода. Как видно из фиг.2 в капельной струе 3 наблюдаются микроразряды, а на фиг.3 зажигается электрический разряд. Этот разряд гаснет, а вместо него наблюдаются светящиеся микроточки (фиг.3 и фиг.4), которые разлетаются в разные стороны. Через 26,6 [ms] опять зажигается разряд с множеством разлетающихся и светящихся микроточек (фиг.5). На фиг.6 объем электрического разряда почти в два раза увеличивается по сравнению с фиг.5. С дальнейшим течением времени (фиг.7) объем электрического разряда увеличивается еще больше. На фиг.8 -11 объемный электрический разряд начинает перемещаться в правую сторону из-за естественной конвекции воздуха, а внизу наблюдается распространение светящихся поперечных волн электролита на поверхности металлического катода. Как видно из фиг.12, электрический разряд по объему уменьшается и начинает отделяться от поверхности металлического катода и межэлектродного промежутка. Однако с левого конца происходит электрический разряд между отлетающим объемом плазмы и металлическим катодом 2 (фиг.12 и фиг.13). При Δt=765,4 [ms] электрический разряд горит вне межэлектродного промежутка и быстро начинает удаляться (фиг.14, фиг.15, фиг.16, фиг.17). При 766 [ms] свечение разряда существенно убывает и разряд постепенно гаснет (фиг.18).

Указанные выше условия выбраны именно такими, т.к. только при таких условиях обеспечивается получение заявленного электрического разряда.

Таким образом, в предлагаемом способе получения электрического разряда, решаемая техническая задача получения электрического разряда в большом объеме вблизи и вне межэлектродного промежутка - 2000 мм³ и более по сравнению с прототипом достигается за счет зажигания разряда между непрерывным капельным анодом и металлическим катодом, а в качестве электролита используют техническую воду или раствор солей, щелочей и кислот в технической воде. В прототипе горение разряда возможно только в точке соприкосновения металлического электрода с разрядом и может составлять по объему 60 мм³, а в предлагаемом способе электрический разряд горит вблизи и вне межэлектродного промежутка и по объему превышает почти в 35 раз.

Изобретение относится к плазменной технике и технологии и может быть использовано для получения электрического разряда в большем объеме. Решаемая техническая задача заключается в получении электрического разряда между струей электролита, состоящей из последовательных непрерывных капель, являющихся анодом, и между твердым катодом, причем в большом объеме и вне поверхности металлического катода, при напряжении между электродами U≥200 B, при токе разряда I≥20 мА, при общей длине струи капель l_ск≥2 мм, диаметре капель d_к≥2 мм, при расходе капель электролита G_к≥1 г/с. Обеспечение увеличения электрического разряда в межэлектродном промежутке, где анодом является струя электролита, до 2000 мм³ и более, является техническим результатом изобретения. 19 ил.

Способ получения электрического разряда, включающий зажигание электрического разряда между струей электролита и металлическим электродом, отличающийся тем, что в качестве струи электролита используют электролит, состоящий из последовательных непрерывных капель, являющийся анодом, а металлический электрод является катодом, полученный путем подачи напряжения между электродами, равного U≥200 В, при токе разряда I≥20 мА, при общей длине струи капель l_ск≥2 мм, диаметре капель d_к≥2 мм, при расходе капель электролита G_к≥1 г/с, при использовании технической воды или растворов солей, щелочей и кислот в технической воде,
где U - напряжение между электродами;
I - ток разряда;
d_к - диаметр капли;
l_ск - длина струи из капель;
G_к - расход струи из капель.