КАТОДНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО ПЛАЗМАТРОНА Советский патент 1995 года по МПК H05H1/26 

Изобретение относится к дуговым устройствам (плазматронам), используемым для нагрева газов до высоких температур, и может применяться в плазмохимических, металлургических и металлообрабатывающих технологических процессах.

Целью изобретения является расширение области использования катода на режимы с большей мощностью стационарно горящей дуги и увеличение ресурса работы катода.

На фиг. 1 представлено расположение вставок в корпусе катода; на фиг.2 схематически изображен вариант плазматрона, в котором используется предлагаемый катод.

Катодный узел содержит медный охлаждаемый корпус 1, представленный в виде развертки, в котором заподлицо расположены вставки 2 из тугоплавкого термоэмиссионного материала, например гафния, циркония или вольфрама, диаметром d_к. Вставки могут располагаться вдоль оси как в линию, так и в шахматном порядке. Расстояние между рядами (2,5-3)d_к, а в ряду вставки располагаются на расстоянии не менее 2,5d_к. Число рядов может быть увеличено при возрастании мощности разряда.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения в катоде (корпусе) 1 зажигается дуга 3, расщепленная по отдельным вставкам 2. Закрученный поток рабочего газа подается в полость катода между его корпусом и выходным соплом 4 и стабилизирует дугу 3 на оси катода. Анодом разряда может служить обрабатываемая деталь 5. На эмиссионную вставку при работе поступает тепловой поток, который вызывает разогрев вставки. При этом в корпусе 1, в зоне расположения вставки 2, устанавливается некое поле температур. При близком расположении вставок, например, не превышающем d_к, температурные поля соседних вставок перекрываются, оказывая влияние друг на друга. При этом повышается температура рабочей поверхности вставки и увеличивается ее эрозия, снижая ресурс. В режиме с бегущей дугой подвод тепла к вставке является пульсирующим, и за время паузы температура вставки успевает снизиться до величины, при которой средний уровень температур недостаточен для значительной эрозии.

Экспериментально получено, что для стационарно горящей дуги расстояние между вставками не должно быть меньше 2,5d_к, а расстояние между рядами должно составлять (2,5-3)d_к. В этом случае не наблюдается нарушения стабильного горения дуги при случайных глубоких флюктуациях расхода газа и тока дуги и более чем на два порядка снижается эрозия термоэмиссионных вставок.

Изобретение относится к дуговым устройствам, используемым для нагревания газов до высоких температур, и может применяться в плазмохимических, металлургических и металлообрабатывающих технологических процессах. Предложение обеспечивает расширение области использования катода на режимы с большой мощностью стационарно горящей дуги и увеличение ресурса работы катода. Термоэмиссионные вставки из тугоплавкого эмиссионного материала, например гафния, расположены в корпусе цилиндрического охлаждаемого катода на расстояниях не менее 2,5 диаметра вставки в ряду, перпендикулярном оси катода, а сами ряда, число которых 3 6, располагаются на расстоянии 2,5 3 диаметров вставки. При работе дуга расщепляется по вставкам, нагревая их. При указанных расстояниях поля температур, образуемые вокруг вставок в охлаждаемом корпусе, перекрываются незначительно, и температура каждой отдельной вставки устанавливается на уровне, при котором величина эрозии на два порядка ниже, чем в катоде прототипа. Это позволяет повысить ресурс и перейти на работу дуги с большей мощностью. 2 ил.

КАТОДНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО ПЛАЗМАТРОНА, содержащий медный водоохлаждаемый цилиндрический корпус, снабженный пояском, выполненным в виде установленных заподлицо с рабочей поверхностью корпуса цилиндрических вставок из тугоплавкого материала, термоэмиссионная способность которого выше термоэмиссионной способности материала корпуса, расположенных в виде рядов, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования катода в режимах с большей мощностью стационарно горящей дуги и увеличения ресурса работы катода, вставки в рядах расположены на межосевом расстоянии не менее 2,5 их диаметра, а сами ряды удалены друг от друга на 2,5 3 диаметра вставки.