Электродуговой нагреватель газа постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H05B7/18 H05H1/24 

при m - 0,5, где т - безразмерный коэффициент; D- диаметр выходного вспомогательного электрода, м; А - постоянная для заданного давлейия и рода газа, / - номинальный ток дули в разрядной камере, А; п - количество плазмотронов соответственно в анодном нли катодном узле; G - номинальный расход газа через выходной вспомогательный электрод, кг/с; и - номинальное иадеиие напряжения на участке «торцовой электрод - проводящая приэлектродная зона разрядной камеры 1аноднош или катодного узла, В. На фиг. 1 показан продольный разрез и система электроаитання электродного узла; на фиг. 2 - поперечный разрез в плоскости, проходящей через центры отверстий выходных вспомогательных электродов пла31мотронов. Н1а Г|реватель состоит из разрядной камеры 1, корпус которой разделен изолятором 2 |на катодную ;и анодную части. В изоляторе 2 имеется вхбдное тангенциальное отверстие 3 для нодачи плазмообразующего газа в разрядную камеру, а в торце разрядной камеры 1 - отверстие 4 для вдува газовой завесы. Катодный и узлы корпуса разрядной камеры 1 аналогичны по устройству и отделены от корпуса изолятор ами 5. Каждый узел состоит «з нескольких (наHpHMiCip из четырех) одинаковых по устройству плазмотронов 6, содерж-ащих торцойой электрод 7, изолятор 8, вхо|дное отверстие 9 для газа и выходной вспомогательный электрод 10 с отверстием 11, через которое внутренняя полость плазмотрана 6 сообщается с р азрядной камерой 1, где горит электрическая дуга 12. Анодный узел разрядной камеры 1 имеет отверстие 13 для выхода плазменной струи. Система электропитания электродугового нагревателя газа содерЖ1Ит источник 14 постоянного тока, контактор 15, а также вопомопательные источники 16, контакторы 17 и вентили 18 в количестве, равном количеству пл1а(31мотр01нов в катодном ii анадно1М узлах, содержащих дуговые кашалы 19. Описанный электродуговой нагреватель газа работает следующи м образом. Через входные отверстия 3 и 4 в разрядную камеру 1 подают плазмообразующий газ и газ, образующий газовую завесу на торце разрядной камеры, а через отверстия 9 плазмотронов 6 - защитный газ, например аргон или азот в случае вольфрамовых электродов 7, или воздух в случае циркониевых электродов 7. Контакторами 17 от вспомогательного источника 16 на электроды 7 и 10 каждого плазмотрона 6 подают натряжелие и возбуждают электродуговые разряды. Образующиеся плазменные потоки истекают через отверстия И во внутреннюю полость разрядной ка|меры 1 и образуют проводятую зону (между катодом и /анодным узлами разрядной мамеры 1. Включением контактора 15 на элект1роды 7 каждого плазмотрона катодного и анодного узла подается силовое направление от основного источника 14 постоянного тока и в разрядной камере 1 возбуждается электродуговой разряд, ток к которому нодводится через дуговые каналы 19 плазмотронов в отверстиях И. Для предотвращения протекания тока от источника 14 через контакторы 17 и вапомогательные источники 16 служат вентили 18. Такое подсоединение вентилей 18 препятствует образованию промежуточных элек11родных пятен основной силовой дуги 12 на выходных электродах 10, и весь СИЛОВОЙ ток от источника 14 распределяется через электроды 7 и дуговые каналы 19 в отверстиях 11. После зажигания силовой дуги 12 контакторы 17 могут отключаться. Нагретый нлазмообразующий газ в электрической дуге 12 s виде плазменной струи истекает через отверстие 13 разрядной камеры. Выполнение анодной и катодной частей нагревателя из плаамотронов, подключенных к одному источнику питания, позволяет равномерно расп)ределить разрядный ток рга электродах до такой величины, яри которой обеспечивается минимальная эрозия электродов-анодов и катодов. Выбор диаметра отверстия И осуществляется в зависимости от тока, расхода защитного газа и падения напряжения меж;iy электродами 7 и проводящей зоны основного дугового канала вблизи выходных лектродов 10 ио формуле: D :.::: А G ...-. .. -I П Коэффициент т определяется экспериментально для данного плазмотрона и рода и-О ,, /- газа из зависимости , . /(J-U 1 Электродуговые разряды плазмотронов горят при возрастающей вольт-амперной характеристике, если расчет диаметров проведен при значениях /п - 0,5. Это дает возможность объединять в электродный узел непосредственно подсоединенное к одному нолюсу источника 14 большое число лараллельно соединенных вспомогательных плазмотронов 6 с одннаковыми параметрами, ,и тем самым равномерно распределять ток электрпческой дугн 12 ло несколькнм дуговым каналам 19, колнчество котО|рых 5 выбирается пз условий минимальной н равномерпой эрозии электродов 7. Величийа тока отдельного дугового канала вспомогательного плазмотрона в отверстии 11 при постоянном диаметре отверстия D, 10 постоянным расходе защитного газа G и падения напряжения U также строго постоянна н гарантируется не условия1ми р.аботы электрической схемы, .а только выборОМ диаметра D в соответствии с фор- 15 мулой. Таким образом, данный электродуговой нагреватель газа позволяет значительно уменьшить эрозию электродов при равномерном их износе, а это в свою очередь 20 дает возможность создавать нагреватели таза большой единичной мош,ности, например в несколько десятков мегаватт, и резко увеличить ресурс непрерывной работы их за счет распределения тока основной 25 дугп в разрядной камере по дуговым каналам отдельных плазмотронов. Формула изобретения Электродуговой нагреватель газа по-, стоянного тока, содерж1аш,ий разрядную камеру, катодный узел и выполненный в виде 1ПО 1меньшей мере двух оди«аковых плазмотронов, каждый из которых снабжен торповым н выходным вспомогательным эле1 ггродамн, аподый узел, о т л н ч а ю:.щ и и с я тем, что, с целью увеличения сро ния изн нен оди тор мог ход дел При где службы нагревателя путем уменьшеозии н повышения равномерности электродов, катодный узел выполклсе в виде по меньшей мере двух овых плазмотронов, каждый пз коснабжен торповым и выходным вспольным электродами, а диаметры вывспомогательных электродов опрепз соотношения. . - 0,5, D - диаметр выходного всломогательного электрода, м; Л - постоянный коэффициент для заданного давления н рода газа; / - номинальный ток дуги в разрядной камере. А; / - колнчество плазмотронов соответствен;10 в анодом или катодном узле; G- но;мннальный расход газа через выходной вспомогательный электрод, кг/с; - номинальное падение напряжения на участке «торцовой электрод - проводяш,ая приэлектродная зопа разрядной камеры катодного пли анодного узла. В; - безразмерный коэффициент.

-| .

/ о9/7/ /7

ттт-г.4 ,

..У «:;-Х:-;Й:Г хЛЙ::{но- -/«

; .1 уГ. г ; .- у :..,.,„-..„---.-(.- -iv™, . /- ч V- ;;. - - ,/

){щг..

С ЯИэ, ;

- I

О . J

15

Фиг. f

fO .9

//

Ф(/г.