RU2762196C2 - Electric arc plasmatron - Google Patents
Electric arc plasmatron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762196C2 RU2762196C2 RU2019124162A RU2019124162A RU2762196C2 RU 2762196 C2 RU2762196 C2 RU 2762196C2 RU 2019124162 A RU2019124162 A RU 2019124162A RU 2019124162 A RU2019124162 A RU 2019124162A RU 2762196 C2 RU2762196 C2 RU 2762196C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- tubular body
- electrodes
- tubular
- plasma
- Prior art date
Links
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 title abstract description 14
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 title abstract description 11
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 11
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 9
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 7
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротермической техники, а именно к устройствам, вырабатывающим плазму.The invention relates to the field of electrothermal technology, namely to devices that generate plasma.
Известен электродуговой нагреватель газа постоянного тока, содержащий разрядную камеру, катодный узел и выполненный в виде, по меньшей мере, двух одинаковых плазмотронов, каждый из которых снабжен торцевым и выходным вспомогательным электродами, катодный узел выполнен в виде, по меньшей мере, двух одинаковых плазмотронов, каждый из которых снабжен торцевым и выходным вспомогательными электродами заданного диаметра [1].Known electric arc heater for direct current gas, containing a discharge chamber, a cathode unit and made in the form of at least two identical plasmatrons, each of which is equipped with end and output auxiliary electrodes, the cathode unit is made in the form of at least two identical plasmatrons, each of which is equipped with end and output auxiliary electrodes of a given diameter [1].
Недостатком данного устройства является сложность регулирования производительности плазмотрона.The disadvantage of this device is the complexity of regulating the performance of the plasmatron.
Известен также электродуговой плазмотрон, содержащий анодный и катодный блоки, расположенные соосно вдоль оси плазмотрона, разделенные изолятором, в котором имеется узел подачи рабочего плазмообразующего газа в электро-газоразрядную камеру, при этом в анодном и катодном блоках имеются входное и выходное отверстия и полости для прохождения охлаждающего агента, кроме того в анодном блоке имеется радиальное отверстие для ввода порошкового материала. В анодном и катодном блоках дополнительно имеются отверстия, в которых закреплены штуцеры, при этом дополнительные отверстия расположены с диаметрально противоположной стороны относительно входного анодного и катодного отверстий, при этом дополнительные штуцеры соединены дугообразным электроизоляционным трубопроводом для прохождения охлаждающего агента из анодного в катодный блок, концы которого закреплены на анодном выходном и катодном входном штуцерах [2].An electric arc plasmatron is also known, containing an anode and cathode blocks located coaxially along the axis of the plasmatron, separated by an insulator, in which there is a unit for supplying a working plasma-forming gas to an electric-gas-discharge chamber, while in the anode and cathode blocks there are inlet and outlet openings and cavities for passage cooling agent, in addition, the anode block has a radial hole for introducing the powder material. In the anode and cathode blocks there are additionally holes in which the fittings are fixed, while the additional holes are located on the diametrically opposite side relative to the inlet anode and cathode holes, while the additional fittings are connected by an arc-shaped electrical insulating pipeline for the passage of the cooling agent from the anode to the cathode block, the ends of which fixed on the anode outlet and cathode inlet fittings [2].
Недостатком данного устройства является сложность конструкции и сложность регулирования производительности плазмотрона.The disadvantage of this device is the complexity of the design and the complexity of regulating the productivity of the plasma torch.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является электродуговой плазмотрон, содержащий расположенный вертикально трубчатый корпус, выполненный из непроводящего ток тугоплавкого материала, с двумя герметичными крышками, в трубчатом корпусе перпендикулярно оси щелевой камеры выполнены два расположенных друг против друга отверстия в одном из которых установлен анодный электрод, а в другом - катодный электрод, которые подключены к блоку питания с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением, а также к блоку зажигания дуги. Соосно с трубчатым корпусом установлен трубчатый магнитопровод, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра трубчатого корпуса, в полости трубчатого магнитопровода между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью корпуса расположены два полюса с обмотками, подключенными к другому источнику регулируемого напряжения постоянного тока, причем ось полюсов расположена перпендикулярно по отношению к оси положения электродов. В трубчатом корпусе выполнены отверстия для подачи плазмообразующего газа [3].The closest technical solution to the proposed invention is an electric arc plasmatron containing a vertically arranged tubular body made of a non-conductive refractory material, with two sealed covers, in the tubular body, perpendicular to the axis of the slotted chamber, there are two holes located opposite each other in one of which an anode electrode is installed , and in the other - the cathode electrode, which are connected to a power supply unit with a voltage regulated by the level and constant in sign, as well as to the arc ignition unit. Coaxially with the tubular body is a tubular magnetic circuit, the inner diameter of which is greater than the outer diameter of the tubular body, in the cavity of the tubular magnetic circuit between its inner surface and the outer surface of the body there are two poles with windings connected to another source of regulated DC voltage, and the pole axis is located perpendicular to with respect to the axis of position of the electrodes. The tubular body has holes for the plasma-forming gas supply [3].
Недостатком данного плазмотрона является сложность регулирования выходного потока плазмы.The disadvantage of this plasmatron is the complexity of regulating the output plasma flow.
Задачей изобретения является расширение диапазона регулирования количества и выходной мощностью вырабатываемой плазмы.The objective of the invention is to expand the range of regulation of the amount and output power of the generated plasma.
Решение поставленной задачи достигается тем, что электродуговой плазмотрон содержит трубчатый корпус, выполненный из непроводящего ток тугоплавкого материала, внутренняя полость которого образует продольную щелевую камеру, анодный и катодный электроды, подключенные к блоку питания с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением, блок зажигания дуги, узел подачи рабочего плазмообразующего газа в щелевую камеру, трубопровод для прохождения охлаждающего агента, в трубчатом корпусе перпендикулярно оси щелевой камеры выполнены два расположенных друг против друга отверстия, в одном из которых установлен анодный электрод, а в другом установлен катодный электрод, один торцевой конец трубчатого корпуса соединен с узлом подачи рабочего плазмообразующего газа, соосно с трубчатым корпусом установлен трубчатый магнитопровод, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра трубчатого корпуса, в полости трубчатого магнитопровода между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью трубчатого корпуса расположены два полюса с обмотками, подключенными к другому источнику регулируемого напряжения постоянного тока, причем ось полюсов расположена перпендикулярно по отношению к оси положения электродов, электроды имеют прямоугольное сечение, причем грани большей длины расположены перпендикулярно оси трубчатого корпуса, блок зажигания дуги содержит подвижный стержень, выполненный из токопроводящего материала, ось которого расположена параллельно оси электродов, подвижный стержень имеет непрерывный электрический контакт с одним электродом и соединен с приводом возвратно-поступательного движения, обеспечивающим кратковременный контакт со вторым электродом, трубопровод для прохождения охлаждающего электроды агента выполнен в виде каналов в стенке трубчатого корпуса, трубчатый магнитопровод является подвижным и соединен с другим приводом возвратно-поступательного движения.The solution to this problem is achieved by the fact that the electric arc plasmatron contains a tubular body made of a non-conductive refractory material, the inner cavity of which forms a longitudinal slit chamber, anode and cathode electrodes connected to a power supply unit with a voltage regulated in level and constant in sign, an arc ignition unit , the unit for supplying the working plasma-forming gas to the slotted chamber, the pipeline for the passage of the cooling agent, in the tubular body, perpendicular to the axis of the slotted chamber, there are two holes located opposite each other, in one of which the anode electrode is installed, and in the other there is the cathode electrode, one end end of the tubular the body is connected to the unit for supplying the working plasma-forming gas, a tubular magnetic circuit is installed coaxially with the tubular body, the inner diameter of which is greater than the outer diameter of the tubular body, in the cavity of the tubular magnetic circuit between its inner surface and the outer surface y of the tubular body there are two poles with windings connected to another source of regulated DC voltage, and the pole axis is located perpendicular to the axis of position of the electrodes, the electrodes have a rectangular cross-section, and the edges of greater length are located perpendicular to the axis of the tubular body, the arc ignition unit contains a movable a rod made of a conductive material, the axis of which is parallel to the axis of the electrodes, the movable rod has continuous electrical contact with one electrode and is connected to a reciprocating drive providing short-term contact with the second electrode, the pipeline for the passage of the cooling agent for the electrodes is made in the form of channels in the wall of the tubular body, the tubular magnetic circuit is movable and connected to another drive of the reciprocating motion.
На чертеже приведены продольный и поперечный разрезы плазмотрона.The drawing shows the longitudinal and transverse sections of the plasmatron.
Устройство содержит трубчатый корпус 1, выполненный из непроводящего ток тугоплавкого материала, имеющего в стенке сквозные расположенные соосно перпендикулярно оси корпуса отверстия, в которых находятся анодный электрод 2 и катодный электрод 3, имеющие прямоугольное сечение, причем грани большей длины расположены перпендикулярно оси трубчатого корпуса. Внешние выводы электродов 2 и 3 подключены к выходам блока питания 4 с регулируемым по уровню и постоянным по знаку напряжением. Один торцевой конец трубчатого корпуса соединен с узлом подачи рабочего плазмообразующего газа 5. В стенке трубчатого корпуса выполнены каналы для прохождения охлаждающего агента 6. Соосно с трубчатым корпусом установлен подвижный трубчатый магнитопровод 7, внутренние размеры полости которого больше наружных размеров трубчатого корпуса 1. В полости подвижного трубчатого магнитопровода 7 между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью корпуса соосно расположены два полюса 8 и 9 с обмотками 10, выводы которых подключены к источнику регулируемого напряжения постоянного тока 11, причем ось полюсов 8 и 9 расположена перпендикулярно по отношению к оси положения электродов 2 и 3. Ось положения подвижного стержня 12, выполненного из токопроводящего материала, расположена параллельно оси электродов 2 и 3. Подвижный стержень 12 находится в постоянном электрическом контакте с одним электродом, например 2, и имеет привод возвратно-поступательного движения 13 для зажигания дуги путем кратковременного контакта со вторым электродом 3 с последующим быстрым размыканием электрической цепи.The device comprises a
Подвижный трубчатый магнитопровод 7 с полюсами 8 и 9 с обмотками 10 соединен с приводом 14, обеспечивающим его возвратно-поступательное движение вдоль корпуса 1.A movable tubular
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
К аноду 2 и катоду 3 от блока питания 4 подводится напряжение. Подвижный токопроводящий стержень 12 приводится в движение приводом возвратно-поступательного движения 13 и кратковременно замыкает электрическую цепь между электродами 2 и 3, а затем стержень 12 быстро движется в обратном направлении и размыкает электрическую цепь между электродами 2 и 3, в результате чего зажигается электрическая дуга. В полость трубчатого корпуса 1 к его торцевому входу от узла подачи 5 подается плазмообразующий газ под давлением, который проходит через дугу, и ионизируется с образованием плазмы, которая выходит из второго торцевого вывода трубчатого корпуса. Под действием движущегося плазмообразующего газа дуга растягивается. Для предотвращения ее разрыва подключают обмотку возбуждения 10, установленную на полюсах 8 и 9, к выходам источнику регулируемого напряжения постоянного тока 11, ток возбуждения протекает по обмотке 10 и создает электромагнитное поле, возникает электромагнитная сила, действующая на дугу, в направлении, противоположном направлению движения плазмообразующего газа, и стабилизирующая положение дуги.Voltage is supplied to
При увеличении скорости движения и расхода плазмообразующего газа увеличивают напряжение на выходе источника 11, соответственно, увеличивают ток возбуждения в обмотке 10, вследствие чего увеличивается величина электромагнитного потока, создаваемого полюсами 8 и 9. В результате возрастает электромагнитная сила, действующая на дугу в зоне ее горения в направлении, противоположном направлению движения плазмообразующего газа, стабилизирующая положению дуги и препятствующая ее разрыву. Увеличение расхода плазмообразующего газа позволяет увеличить количество вырабатываемой плазмы. При необходимости увеличения мощности, выделяемой в дуге, увеличивают напряжение, подводимое от блока питания 4 к выводам анода 2 и катода 3, при этом возрастает ток, протекающий через дугу, возрастает температура и результирующая мощность выработанной плазмы. При необходимости перемещения дуги вдоль продольной линии внутри цилиндрического корпуса 1 включают привод 14, обеспечивающий возвратно-поступательное движение вдоль корпуса 1 трубчатого магнитопровода 7 с полюсами 8 и 9 и с обмотками 10.With an increase in the speed and flow rate of the plasma-forming gas, the voltage at the output of the
При использовании электродов 2 и 3 прямоугольного сечения возрастает сечение горящей между электродами электрической дуги, увеличивается величина проходящего через нее тока, что позволяет увеличить количество вырабатываемой плазмы при выбранной площади сечения трубчатого корпуса.When using
Электродуговой плазматрон характеризуется простотой конструкции, обеспечивает регулирование скорости движения, количества и мощности плазмы на выходе трубчатого корпуса плазмотрона.The electric arc plasmatron is characterized by simplicity of design, provides regulation of the speed of movement, quantity and power of plasma at the outlet of the tubular body of the plasmatron.
Список литературыBibliography
1. А.с. СССР №599732. Электродуговой нагреватель газа постоянного тока / Жуков М.Ф., Лыткин А.Я., Худяков Г.Н., Анынаков А.С. Опубл. 07.09.1982. Бюл. №33.1.A.S. USSR No. 599732. Electric arc heater of direct current gas / Zhukov M.F., Lytkin A.Ya., Khudyakov G.N., Anynakov A.S. Publ. 09/07/1982. Bul. No. 33.
2. Патент РФ №2465748. Электродуговой плазмотрон / Мчедалов С.Г. Опубл 27.10.2012. Бюл. №30.2. RF patent No. 2465748. Electric arc plasmatron / Mchedalov S.G. Published on October 27, 2012. Bul. No. 30.
3. Патент на полезную модель №188618. Электродуговой плазмотрон / Мещеряков В.Н., Евсеев A.M., Пикалов В.В., Чупров В.Б., Конев В.А. Опубл. 18.04.2019. Бюл. №11.3. Patent for utility model No. 188618. Electric arc plasmatron / Meshcheryakov V.N., Evseev A.M., Pikalov V.V., Chuprov V.B., Konev V.A. Publ. 04/18/2019. Bul. No. 11.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124162A RU2762196C2 (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Electric arc plasmatron |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124162A RU2762196C2 (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Electric arc plasmatron |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019124162A RU2019124162A (en) | 2021-01-26 |
RU2019124162A3 RU2019124162A3 (en) | 2021-06-28 |
RU2762196C2 true RU2762196C2 (en) | 2021-12-16 |
Family
ID=74212712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019124162A RU2762196C2 (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Electric arc plasmatron |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2762196C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2763161C1 (en) * | 2021-04-15 | 2021-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Electric-arc plasma generator for working of part surface |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2163424C1 (en) * | 1999-06-15 | 2001-02-20 | Кубанский государственный технологический университет | Device for dynamic plasma treatment of articles |
RU2465748C2 (en) * | 2010-12-10 | 2012-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Electroarc plasmatron |
US20160024635A1 (en) * | 2012-03-08 | 2016-01-28 | Vladimir E. Belashchenko | Plasma Systems and Methods Including High Enthalpy And High Stability Plasmas |
WO2018135771A1 (en) * | 2017-01-23 | 2018-07-26 | Edwards Korea Ltd. | Plasma generating apparatus and gas treating apparatus |
RU188618U1 (en) * | 2018-10-09 | 2019-04-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | ELECTRIC ARC PLASMOTRON |
-
2019
- 2019-07-25 RU RU2019124162A patent/RU2762196C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2163424C1 (en) * | 1999-06-15 | 2001-02-20 | Кубанский государственный технологический университет | Device for dynamic plasma treatment of articles |
RU2465748C2 (en) * | 2010-12-10 | 2012-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Electroarc plasmatron |
US20160024635A1 (en) * | 2012-03-08 | 2016-01-28 | Vladimir E. Belashchenko | Plasma Systems and Methods Including High Enthalpy And High Stability Plasmas |
WO2018135771A1 (en) * | 2017-01-23 | 2018-07-26 | Edwards Korea Ltd. | Plasma generating apparatus and gas treating apparatus |
RU188618U1 (en) * | 2018-10-09 | 2019-04-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | ELECTRIC ARC PLASMOTRON |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2019124162A3 (en) | 2021-06-28 |
RU2019124162A (en) | 2021-01-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9118265B2 (en) | Pulsed plasma engine and method | |
RU188618U1 (en) | ELECTRIC ARC PLASMOTRON | |
JP7271489B2 (en) | Energy efficient, high output plasma torch | |
RU2762196C2 (en) | Electric arc plasmatron | |
CN203504870U (en) | Atmospheric pressure magnetic field enhanced low-temperature plasma electric brush generating device | |
RU2713746C1 (en) | Electric-arc plasmatron for treatment of flat surfaces of parts | |
KR910011094A (en) | Plasma Torch Initiated by Short Circuit | |
JPS6340299A (en) | Electrode construction of non-transferring plasma torch | |
RU2715054C1 (en) | Electric arc plasmatron | |
RU2208871C1 (en) | Plasma electron source | |
US20180128233A1 (en) | Ignition device for internal combustion engine | |
RU2763161C1 (en) | Electric-arc plasma generator for working of part surface | |
AU2014398609B2 (en) | Pulsed plasma engine and method | |
RU2713736C1 (en) | Electric arc plasmatron for combustion of solid wastes | |
RU2783979C1 (en) | Electric arc plasma torch for machining surfaces of parts | |
RU2682553C1 (en) | Electrode for arc melting of metals | |
RU2114520C1 (en) | Pulse-operated plasma plant | |
RU202987U1 (en) | AC THREE-PHASE PLASMA TORCH | |
RU2777603C2 (en) | Method for forming an electric arc in a plasma torch | |
RU2835964C2 (en) | Charged particle source | |
RU2374791C1 (en) | Electric arc ac plasmotron | |
Pikalov et al. | Electronic arc ignition system for the electric arc plasmatron | |
SU722588A1 (en) | Apparatus for producing powder by spraying | |
RU2045103C1 (en) | Duoplasmatron | |
SU1625257A1 (en) | Pulse source of ions |