Способ стабилизации плазменной дуги Советский патент 1982 года по МПК B23K9/16 B23K17/00 H05B7/00 

(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛАЗМЕННОЙ ДУГИ

1

По основному авт. св. й 4U8646 известен способ стабилизации плазменной дуги в активной плаэмообразующей среде, содержащей углеводороды и контактирующей с эмитпфующей поверхностью катода, при котором в составе плазмооб- разующей среды поддерживают-определенное соотношение между углевод сводами и окислителем, устанавливаемое после выхода дуги на режим стабильного горения. Применение этого способа обеспечивает практически неограниченную работу плазмотрона без разрушения катода и засаживания сопла.

С целью исключения разрушения эмнггтирующей поверхности катода введеняе окислителя в плазмообразующую среду начинают осуществлять в интервале времени, соответствующем снижению на 1О% теплового потока в катод от величины, предшествовавщей данному снижению максимального значения теплового потока в катод, до установившейся величины, гфе- имущественно в начале интервала.

Тепловой поток в катод определяют экспериментально по разности температур на входе и выходе охлаждающей воды в катод и расходу воды. Разность температур, пропорциональную разности термо-ЭДС дифференциальной тер мопары, либо определяют визуально по показаниям милливольтметра, либо записывают на диаграммной бумаге самопишущего милливольтметра, в случае наобходимости усиливая сигнал от т мопары.

Исследования показали, что тепловой поток в катод меняется совершенно различно в зависимости от наличия в плаз- мообразующей среде пиролизуюшихся сое5динений, например, углеводородов.

При их отсутствии тепловой поток в катод, достигнув охфеделенной величшпл пЬспе зажигания дуги, при горении в инертных по отношению к катоду газах остает0ся .неизменным, а в активных - медлен,но щфастает.

В присутствии углеводородов тепловой поток в катод, достигнув после зажигания дуги максимальной величины, далее вновь начинает снижаться, достигая установившейся величины, при дальнейшем горении дуги остающейся неизменной.

Анализ результатов исследований свидетельствует о .том, что характер изменения теплового потока в катод во времени обусловлен взаимодействием углерода, вьщеляющегося при пиролизе углеводсродов с рабочей поверхностью катода, и фср мированием эмиттирующего графитового слоя. Эмиттирующая поверхность из графита формируется после пзрохождения теплового потока в катод через максимум. При снижении величины теплового потока а катод на 10% от максимального значения вся рабочая поверхность катода уже покрыта тонким эмиттирующим слоем. Дальнейшее снижение теплового потока в катод соответствует увеличению размеров эмитпфующего слоя, в первую очередь его толщины, а заканчивается при достижении установившейся величины.

Именно в этом временном интервале возможна подача окислителя в плазмообразующую среду без опасности разрушения катода, так как уже сфбрмировалась графитовая эммитирующая поверхность, постоянно возобновляемая из газовой фазы. Подачу окислителя начинают осуществлять в начале- указанного интервала времени, когда размеры эмиттирующего слоя ,еще не настолько велики, чтобы ухудшить стабильность горения дуги, .

Аналогичная картина справедлива и для всех плазмообразующих сред, содержащих не только углеводороды, но и, иные пиролизующиеся соединения.

Применяя предлагаемый способ, можно легко автоматизировать изменение состава плазмообразующей среды, связав термопа:ры через систему автоматики с исполнительными механизмами в газовых .магистралях.

Пример.

Плазменную дугу зажигают в плазмотроне между стержневым катсздом и медным анодом соплом. Сила тока дуги 250 А, в составе плазмообразующей среды пропанобутановая смесь с расходом 200 мл.

Термо-ЭДС записывают на диаграммной бумаге самопишущего милливольтметра Н-37 с усилителем И-37 при скорости перемеще.ння бумаги 5400 мм/ч. Расход воды через катод, охфеделяемый по ротам етру PC-5, составляет 37,0 г/с. .

Тепловой поток в катод после зажигания дуги изменяется по вышеуказанному закону. Максимальной величины 1190 Вт тепловой поток в катод достигает через Ю с. Окислитель вводят в плазмообразующую среду после сншкения теплового jioTOKa и катод на 16%, т.е. на 19О Вт, через 27 с после зажигания дуги. Дуга при этом горит стабильно без разруше- s ния катода.

Формула изобретения

Способ стабилизации плазменной дуги .по авт. св. № 428646, отличаю:щ и и с я -тем, что, с целью исключения разрушения эмиттирующей поверхности катода, окислитель в ллазмообразуюгщую среду начинают вводить в интервале времени от момента снижения теплового потока в катод на 1О% от величины максимального значения до момента установления постоянной величины теплового потока в катод, преимущественно в интервала.