Генератор плазмы Советский патент 1978 года по МПК H05B7/18 

1

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно - к трансформаторным тороидальным генераторам низкотемпературной плазмы, работающим на переменном токе, в том числе, на токе промышленной частоты,, которые . могут быть использованы для непрерывного нагрева потока газа в различных высокотемпературных технологических процессах,

Известны устройства для получения плазмы в тороидальных разрядных камерах типа Токамак, Эти устройства импульсного типа не могут обеспечить нагрев потока газа и получение низкотемпературной плазменной струи 1.

Известно также устройство для по.лучения трансформаторного разряда в тороидальной камере при пониженном давлении, содержащее трансформатор с первичной обмоткой, соединенной с источником переменного тока и замкнутую тороидальную кг1меру в качестве вторичной обмотки 2,

Недостаток этой конструкции заклк чается в том, что она не позволяет снизить рабочую частоту до промышленной, так как трансформаторный разряд в этом случае перестает быть самостоятельным. Использование электродов

для поддержания разряда сводит на нет его положительные качества.

Цель изобретения - создание конструкции,, позволяющей использовать трансфор 1аторный разряд в диапазоне промышленных частот и выше для непрерывного плазменного безэлектродного нагрева потока газа.

Цель достигается тем, что трансформатор с тороидальной камерой раз- , мещены в заземленном корпусе, в котором закреплены сообщенные с тороидальной камерой и соответственно с источ-ником газа и реактором входной и выходной штуцера, причем на место соединения штуцеров с тороидальной камерой надеты внешние электроды, соединенные с высокочастотным источнике, а на тороидсшьной камере и на выходах штуцеров из корпуса размещены дополнительные заземленные электроды.

На чертеже изображен поперечный разрез трансформаторного генератора Г лазмы,

Трансформаторный генератор плазмы имеет корпус 1, в который помещен Ш- образный сердечник трансформатора 2, На центральном магнитопроводе 3 сердечника расположена тороидальная разрядная камера 4, К торо

идальной камере присоединены два штуцера 5 и 6, соответственно для ввода и вывода плазмообразующего газа В местах соединения штуцеров с тороидальной камерой смонтированы внешние электроды 7 и 8, которые высокочастным фидером 9 и 10 подключены к колебательной системе высокочастотного генератора 11. На штуцерах установлены дополнительные внешние электроды 12 и 13, а на тороидальной разрядной камере - внешние электроды 14 и 15 На штуцере установлен узел 16 подачи плазмообразующего газа. Низкочастотные обмотки 17 и 18 трансформатора расположены на боковых магнитопроводах. С помощью развязывающих фильтров (на схеме не показано) обмотки выведены из корпуса 1 генератора плазмы и подключены к источнику переменного напряжения промышленной частоты (на чертеже не показано).

Генератор плазмы работает следующим образом,

С помощью узла 16 в штуцер вводится плазмообразующий газ, например воздух, кислород, азот, водород, гелий, метан, пары воды, пары веществ или их смеси. С помощью ВЧ-генератора 11 на электроды 7 и 8 подают высокое высокочастотное напряжение и известным способом зажигают высокочастотные емкостные (ВЧЕ) разряды между электродами 8 и, 12, затем - между 7 и 13. После чего при повьш ении мощности ВЧ-генератора самостоятельно загораются разряды между электродами 8 и 14, 14 и 7 7 и 15, 15 и 8. После установления кольцевого ВЧЕ-разряда в тороидальной разрядной камере подают низкочастотное напряжение на обмотки 17 и 18. В плазме тороидального ВЧЕ-разряда начинается поглощение низкочастотной энергии. После повышения электропроводности тороидального разряда напряжение на электродах 7 и 8 снижают до минимального уровня, обеспечивающего стабильное горение трансформаторного разряда.

Отсутствие расходуемых электродов позволяет нагревать в генераторе плазмы трансформаторного типа потоки любых газов, в том числе агрессивных, без ограничения ресурса. Единичная мощность генератора плазмы не ограничена мощностью источника питания, как это происходит на всех современных генераторах низкотемпературной плазмы. Предлагаемая конструкция позволяет

использовать для безэлектродного плазменного нагрева потока газа электроэнергию промышленной частоты.

Формула изобретения

Генератор плазмы, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, соединенной с источником переменного тока,

и замкнутую тороидальную камеру в качестве вторичной обмотки, отличающийся тем, что, с целью использования трансформаторного разряда в диапазоне промышленных частот и

выше для непрерывного плазменного безэлектродного нагрева потока газа, трансформатор с тороидальной камерой размещены в заземленном корпусе, в котором закреплены сообщенные с тороидальной камерой и соответственно с источником газа и реактором входной и выходной штуцера, причем на место соединения штуцеров с тороидальной камерой надеты внешние электроды, соединенные с высокочастотным источником, а на тороидальной камере и на выходах штуцеров из корпуса размещены дополнительные заземленные электроды. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Лукьянов С.Ю. Горячая плазма и управляемый ядерный синтез.Наука, М., 1975, с. 292.

2. Эккерт Г. Получение плазмы с помощью индукционного нагрева газа токами низкой частоты. Ракетная техника и космонавтика, 1971, № 8, с. 18.