CS226238B1 - Přední část plazmového hořáku - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro přívod a rozvod plynu do prostoru elektrického výboje plazmových hořáků.

Funkce dosud známých plazmových hořáků provozovaných na bázi plynových médií spočívá v tom, že do prostoru, který je dán funkcí elektrického výboje mezi anodou a katodou, je přiváděn plyn. Elektrický oblouk vzniká mezi vhodně nastavenou katodou a směřuje na anodu, která má zpravidla tvar dutého chlazeného válce. Do prostoru, kde hoří oblouk se přivádějí plyny, které průchodem elektrickým obloukem se stávají za vysoké teploty vodivými. Tento stav se definuje jako plazmatický. Vhodným nastavením zdroje proudu na katodě lze regulovat velikost elektrického oblouku. Přívod plynu je proveden kanálem, který ústí do prostoru katody, odkud vytéká anodovou tryskou ven z hořáku. Výtokové rychlosti jsou značně vysoké a přesahují několikanásobně rychlost zvuku. Za působení elektrického oblouku vytéká tento plyn z hořáku jako plazmový paprsek. Přívod plynu do oblasti katody je velmi důležitý, protože záleží na tom, aby obtékání katody směrem na anodu vytvořilo optimální podmínky pro tvoření plazmy při velkých rychlostech proudění a zároveň, aby se vyhovělo podmínce, že katoda bude dobře chlazená. Plyn ve většině typů plazmových hořáků

228 238 postupuje od zavedení do tělesa směrem ke katodě axiálně.

Pro provozování plazmových hořáků jsou použity plyny jedno, dvou i více atomové, podle toho, za jakým účelem mají být plazmové hořáky provozovány. Jedním z hlavních kritérií je žádaná teplota a kontrakce plazmatického paprsku, vycházejícího z hořáku, aby se mohly provádět technologie nástřiků různými materiály, které se aplikují zaváděním prášků do proudu plazmy. Při změně jednoho plynu za druhý lze nastavit jiné hodnoty elektrického proudu, lze také nastavit jiný tlak plynu přicházejícího do prostoru katody, nelze však změnit jeho směr, který je dán jednou provždy konstrukcí plazmového hořáku. Tím je dáno, že jedno, dvou a více atomové plyny obtékají katodu vždy stejně, i když to není při záměně jednoho plynu za druhý to nejvhodnější řešení vzhledem k fyzikálním hodnotám uvedených plynů a k dobrému chla zení katody.

Uvedené nevý&ody jsou odstraněny řešením podle vynálezů, jehož podstata spočívá v tom, že plyn je přiváděn do prostoru paty katody, odkud je veden axiálně do rozváděči komory, která je upravena v tělese plazmového hořáku. Z rozváděči komory prochází plyn přes vyměnitelný usměrňovači kroužek do prostoru výboje elektrického oblouku, odkud směřuje ven jako plazmatický paprsek. Usměrňovači kroužek je přitlačován k tělesu hořáku tryskou anody, která bývá k hořáku zpravidla připevněna maticí a kroužek lze tudíž rychle a bezpečně vyměnit za jiný. Vyměnitelný usměrňovači kroužek má na svém obvodě vyvrtány trysky, které mohou míti různý sklon. Mohou například vésti plyn tangenciálně, nebo jiným obecným směrem k tělesu katody a zajistit tak' optimální podmínky pro vytvoření plazmatického

228 238 paprsku. Usměrňovači kroužek s navrtanými tryskami speciálně uzpůsobenými pro jednotlivé plyny se může při záměně plynu lehce a rychle vyměnit za jiný kroužek s jinými hodnotami trysek, který by opět zajišťoval vytvoření optimálního plazmového paprsku. V usměrňovacím kroužku mohou být vyvrtány další otvory, nebo může být vytvořen eventuálně větší otvor soustředný s průřezem katody, kterým se může přivádět plyn do prostoru elektrického výboje axiálně podél povrchu katody a vytvořit tak s plynem, který je přiváděn tryskami na obvodě kroužku, kombinaci, která zaručuje jak dobré chlazení katody, tak i podmínky pro optimální vytvoření plazmatického paprsku. Přivádění části plynu soustředným otvorem, který je mezi usměrňovacím kroužkem a povrchem katody vytváří tenký film při obtékání katody a zajištuje přímé chlazení této části katody. Velikost chlazení se řídí velikostí chladícího filmu, která je dána soustředným otvorem mezi vyměnitelným usměrňovacím kroužkem a tělesem katody, zároveň s délkou naváděcího nákružku, kterým film prochází.

Příkladné provedení řešení podle vynálezu je znázorněno na připojeném výkresu.

Plyn je přiváděn do vstupního prostoru 1, odkud je veden axiálně do rozváděči komory 2,, která je vytvořena mezi tělesem 3 plazmového hořáku a usměrňovacím kroužkem 4. 2 rozváděči komory 2_ je plyn rozváděn přes- vyměnitelný usměrňovači kroužek 4, ve kterém jsou navrtány usměrňovači trysky 8 a plyn jimi prochází do prostoru 2, odkud směřuje mezi špičku katody či a trysku anody 2> kde vzniká elektrický oblouk a pokračuje dál jako

228 238 otvory libovolného průměru a sklonu, např. jako tangenciální otvory. V usměrňovacím kroužku 4 je vytvořen další otvor 9., který je soustředný s průřezem katody 6, kterým se může přivádět axiálně plyn do prostoru £ a který současně chladí těleso katody 6, Pro lepší vytvoření filmu probíhá soustředný otvor 2 do naváděcího nákružku 11, který je vytvořen na usměrňovacím kroužku ,4. Tlouš^a filmu je dána velikostí soustředného otvoru 9. Kombinací přívodu plynu usměrňovacími tryskami 8 a přívodu plynu soustředným otvorem 9, a naváděcím nákpužkem 11 se vytvoří optimální podmínky jak pro dobré chlazení katody J5, tak i pro vytvoření optimálních podmínek pro plazmový paprsek.

V případě, že není žádoucí, aby plyn postupoval otvorem £ ůo prostoru 5 je možno do usměrňovacího kroužku £ vložit gumový kroužek kruhového průřezu a zrušit naváděcí nákružek 11. Usměrňovači kroužek 4. je lehce vyměnitelný a je přitlačován do tělesa 3 hořáku vyměnitelnou tryskou anody 2· Rozváděči komora 2 může být vytvořena vybráním bučí v tělese 3 hořáku nebo v usměrňovacím kroužku 4 nebo v obou zároveň. U příkladného provedení podle připojeného výkresu je rozváděči komora 2 upravena pouze „v tělese 3 hořáku.

Využití vynálezu je převážně v oblasti plazmových.hořáků.

Claims (2)

1. Přední část plazmového hořáku sestávající z tělesa hořáku, usměrňovacího kroužku a trysky anody, do níž zasahuje katoda, vyznačená tím, že mezi tělesem (3),hořáku a usměrňovacím kroužkem (4) je vytvořena rozváděči komora (2) a usměrňovači kroužek (4) fixovaný v tělese (3) hořáku pomocí trysky anody (7) je opatřen v zadní části průchozími kanály (10), v plástové části usměrňovacími tryskami (8) a v osové části otvorem (9), např. s cylindrickým nebo šroubovým povrchem, pro katodu (6), přičemž mezi katodou (6) a povrchem otvoru (9) je upravena mezikruhové průchozí štěrbina.

2. Přední část plazmovélio hořáku podle bodu 1, vyznačená tím, že na přední části usměrňovacího kroužku (4) je upraven naváděcí nákružek (11).