Электродуговой плазмотрон

 

ЭЛВКТРОДУГОВОЙ ПЛАЗМОТРОН, содержащий соосно установленные стержневой электрод, заглубленный рабочим торцом в полый выходной электрод, внутренняя поверхность которого от плоскости, перпендикулярной рабочему торцу стержневого электрода, выполнена переменного сечения, мёжэлектродный изолятор и узел ввода газа, о тлич ающяйся тем, что, с целью повьппения надежности работы путем снижения эрозии выходного электрода, внутренняя поверхность выходного / электрода на прилегающем к указанной плоскости участке длиной от 6 до 20 г выполнена в виде расширяющегося к выходу конуса с конусностью 5-10 , переходящего в цилиндр, длина которого i выбрана от 2 до 6 г, где г - наи (Л меньший радиус выходного электрода.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

as>SUau 11 071 (51)4 Н 0$ В 7/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOh6V СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1..1 (21) 3697437/24-07 (22) 12.12.83 (46) 30.10.88. Бюл. У 40 (71) Особое конструкторское. бюро

Института высоких температур АН СССР (72) А.М.Вирник, М.Э.Х.Исакаев, В.Д.Каганов, В.И.Максименко, С.М.Мильман, С.А.Пашков и Б.В.Рощин (53) 621.365.29(088.8) (56) Патент США В 3106633, кл. 219-75, 1963.

"Авторское свидетельство СССР

Ф 814250, кл. Н 0$ В 7/22, 1979. (54) (57) ЭЛНКТРОДУГОВОЙ ПЛАЗМОТРОН, содержащий соосно установленные стер жневой электрод, заглубленный рабочим торцом в полый выходной электрод, внутренняя поверхность которого от плоскости, перпендикулярной рабочему торцу стержневого электрода, выполнена переменного сечения; межэлектродный изолятор и узел ввода газа, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы путем снижения эрозии выходного электрода, внутренняя поверхность выходного г электрода на прилегающем к указанной плоскости участке длиной от 6 до 20 r выполнена в виде расширяющегося к выО ходу конуса с конусностью 5-10, пе-реходящего в цилиндр, длина которого выбрана от 2 до 6 г, где r - наименьший радиус выходного электрода.

116807 I

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродуговым плаэмотронам, и может быть применено при проведении различных технологи5 ческих процессов, а также для научных исследований высокотемпературных процессов.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности работы 1п плазмотрона путем снижения эрозии наружного электрода.

На чертеже схематически изображен электродуговой плазмотрон.

Плазмотрон содержит стержневой электрод 1 с наконечником 2 из торированного или лантанированного вольфрама, являющийся катодом, с канала-, ми 3 для подачи газа, выходной электрод 4 с внутренним каналом, имеющим 2Q участок, в виде конуса 5 и цилиндрический участок 6, а также изолятор 7.

Плазмотрон работает следующим образом.

Включается подача охлаждающей во- 25 ды и рабочего газа. Затем подается напряжение на электроды 1 и 4 и одним из известных способов, например закорачиванием металлической проволокой, зажигается дуга в плазмотроне. 39

Поток газа стабилизирует дугу в центральной части внутреннего канала выходного электрода 4 и вытягивает столб дуги.

В расширяющемся участке дуги иэ-за сильного взаимодействия дуги с потоком газа диаметр столба дуги возрастает по течению rasa, и к концу участка 5 он почти равен диаметру кана" О ла. При этом газ становится электропроводным, за исключением области пограничного слоя. В цилиндрическом участке 6 вкладывается много меньше энергии, и она, в основном теряется в результате тепловых потоков на поверхность электрода 4, но этот участок необходим для замыкания электрического тока на наружный электрод (анод), которое происходит посредством микродуг между электродом 4 и электропроводным ядром потока. Выбор формы и размеров канала выходного электрода определяется следующим.

Если конус имеет угол менее 5 возрастают тепловые потери на стенку и уменьшается тепловой КПД устройсто ва. Если угол более 10 нарушается условие безотрывного течения потока газа и в области отрыва резко ухудшается эрозионная стойкость наружного электрода. Минимальное значение длины участка канала соответствует максимальному значению угла и наоборот.

Если длина участка менее 6 радиусов наименьшего сечения, из-за изменения механизма протекания электрического тока,.резко уменьшается эрозионная стойкость выходного электрода.

При длине участка более 20 радиусов наименьшего сечения уменьшается тепловой КЦЦ устройства. При указанных соотношениях между длиной участка и углом раскрьггия конуса диаметр дугового столба и диаметр участка на конце отличаются друг от друга только на величину пограничного слоя.

При длине цилиндрического участка канала менее 2 радиусов наименьшего сечения канала наружного электрода на этом участке резко возрастают удельные тепловые потоки и уменьшается надежность работы плазмотрона изэа ухудшения эрозионной стойкости выходного электрода. При длине более б радиусов возрастают тепловые потери за счет увеличения площади поверхности и уменьшения теплового КПД устройства.

Выполнение предлагаемого электродугового плазмотрона с конусообразным внутренним каналом, заканчивающимся цилиндрическим участком, при предлагаемых геометрических параметрах позволяет повысить надежность работы плазмотрона путем улучшения эрозионной стойкости наружного электрода.

1168071

Техред N.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Патай

Редактор Н. Сил ьнягина

Заказ 4897

Тираж 832 Подписное

ЗИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4