ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ГЕНЕРАТОР ПЛАЗМЫ Советский патент 1994 года по МПК H05B7/18 H05H1/24 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродуговым генераторам газа, и может найти применение в металлургии, плазмохимии и т.д.

Известен электродуговой генератор плазмы, состоящий из основного и вспомогательного плазмотронов. Катоды основного плазмотрона расположены под углом к вертикальной оси камеры.

Известен также электродуговой генератор плазмы, содержащий основной плазмотрон, выполненный в виде стержневых катодов и анода, и вспомогательный плазмотрон, выполненный в виде расположенных в корпусе соосных стержневого катода и кольцевого анода. Недостатком этого генератора плазмы является низкий КПД установки, поскольку для устойчивой работы всех катодов необходимо разогреть катоды до температуры, при которой ток главным образом будет обеспечиваться тормоэлектронной эмиссией. Для катодов из лантанированного вольфрама эта температура порядка 3000 К, а для чистого вольфрама еще выше. Катоды нагреваются струей газа, выходящего из вспомогательного генератора, поэтому требуется значительная мощность последнего, что снижает КПД установки. Другим недостатком является большая эрозия электродов, поскольку разогретая поверхность будет значительно больше, чем поверхность эмиссии, а развитая нагретая поверхность сильно увеличивает эрозию за счет испарения и окисления.

Целью изобретения является повышение КПД и ресурса работы плазматрона. Для достижения указанной цели выходной торец катода вспомогательного плазмотрона установлен в одной плоскости с торцовой поверхностью кольцевого анода, катоды основного плазматрона размещены в корпусе вспомогательного плазматрона параллельно его оси и по периметру окружности, проходящей через середину его межэлектродного зазора, а рабочие торцы катодов заведены в рабочую зону вспомогательного плазматрона.

На чертеже схематично показан генератор плазмы.

Генератор состоит из вспомогательного плазматрона, выполненного в виде соосно установленных в корпусе 1 стержневого катода 2 и кольцевого анода 3, причем выходной торец катода установлен в одной плоскости с торцом анода. Стержневые катоды 4 основного плазматрона размещены в корпусе 1 параллельно его оси по периметру окружности, проходящей через середину кольцевого межэлектродного зазора 5, в котором расположены рабочие торцы 6 катодов 4. Анод 7 основного плазматрона отделен от катодов межэлектродной вставкой 8. Для крутки дуги служат соленоиды 9 и 10.

Генератор работает следующим образом.

Сначала включают вспомогательный генератор инициируют разряд, который вращают соленоидом магнитной крутки 9. Скорость вращения устанавливают из условия выбора необходимой температуры катодов 4. После разогрева катодов 4 до уровня высокой термоэмиссии включают основной плазматрон.

Изобретение позволяет разогревать торцы катодов 4 основного плазматрона непосредственно дуговым столбом разряда, что позволяет увеличить КПД генератора плазмы и снизить эрозию катодов.

В соответствии с изобретением был изготовлен генератор плазмы. Катоды основного плазматрона в количестве восьми штук изготовлялись из лантанированного вольфрама диаметром 4 мм. Катоды впаивались в медные охлаждаемые стаканы. Суммарный ток плазматрона данной консрукции достигал величины 2400 А при токе с каждого катода 300 А. При этом КПД увеличивался по сравнению с конструкцией, в которой разогрев производился струей нагретого газа, на 10-20%, а величина эрозии уменьшалась на два порядка.

ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ГЕНЕРАТОР ПЛАЗМЫ, содержащий основной плазматрон, выполненный в виде стержневых катодов и анода, и вспомогательный плазматрон, выполненный в виде соосно расположенных в корпусе стержневого катода и кольцевого анода, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД и срока службы генератора плазмы путем разогрева катодов основного плазматрона столбом разряда вспомогательного плазматрона, выходной торец катода вспомогательного плазматрона установлен в одной плоскости с выходной торцовой поверхностью кольцевого анода, катоды основного плазматрона размещены в корпусе вспомогательного плазматрона параллельно его оси и по периметру окружности, проходящей через середину его межэлектродного зазора, а их рабочие торцы заведены в рабочую зону вспомогательного плазматрона.