Способ получения высокоэнергетических импульсно-периодических плазменных потоков в газах атмосферного и повышенного давления


 

H05H1 - Плазменная техника (термоядерные реакторы G21B; ионно-лучевые трубки H01J 27/00; магнитогидродинамические генераторы H02K 44/08; получение рентгеновского излучения с формированием плазмы H05G 2/00); получение или ускорение электрически заряженных частиц или нейтронов (получение нейтронов от радиоактивных источников G21, например G21B,G21C, G21G); получение или ускорение пучков нейтральных молекул или атомов (атомные часы G04F 5/14; устройства со стимулированным излучением H01S; регулирование частоты путем сравнения с эталонной частотой, определяемой энергетическими уровнями молекул, атомов или субатомных частиц H03L 7/26)

Владельцы патента RU 2462007:

Чивель Юрий Александрович (BY)

Изобретение относится к области физики плазмы и плазменных технологий и может быть использовано при разработке и создании источников высокоинтенсивных плазменных потоков для научных и технологических применений. Способ получения высокоэнергетических импульсно-периодических плазменных потоков в газах атмосферного и повышенного давления состоит в создании плазменной токовой оболочки в канале плазменного ускорителя и ее электродинамическом ускорении. В канале ускорителя предварительно создают область пониженной плотности газа с высокой степенью ионизации в области формирования плазменной оболочки. Технический результат - уменьшение напряжение пробоя и повышение однородности по периметру плазменной токовой оболочки. 1 ил.

 

Изобретение относится к области физики плазмы и плазменных технологий и может быть использовано при разработке и создании источников высокоинтенсивных плазменных потоков для научных и технологических применений.

Известен способ [1] получения высокоэнергетических импульсных плазменных потоков в газах высокого давления, в котором в канале коаксиального плазменного ускорителя при электрическом разряде между электродами формируется плазменная токовая оболочка, которая ускоряется электродинамической силой. Недостатком данного способа является сильная неравномерность параметров плазменной оболочки по периметру канала и, как следствие, низкий коэффициент преобразования электрической энергии в кинетическую энергию плазменной токовой оболочки и вовлеченного в движение газа, а также высокий уровень шума при срабатывании ускорителя.

Наиболее близким к предлагаемому способу является представленный в [2] способ получения высокоэнергетических импульсно-периодических плазменных потоков в газах атмосферного давления, при котором с помощью импульсно-периодического детонационного устройства в канал коаксиального ускорителя впрыскивается газоплазменный сгусток, который ускоряется электродинамической силой. Недостатком данного способа является сложность осуществления, чрезвычайно высокий уровень шума при детонации горючей смеси в канале (до 200 дБ), экологическая опасность.

Задачей заявляемого изобретения является разработка экологически чистого и высокоэффективного способа получения высокоэнергетических импульсно-периодических плазменных потоков в газах атмосферного и повышенного давления. Для решения поставленной задачи предложен способ получения высокоэнергетических импульсно-периодических плазменных потоков в газах атмосферного давления и повышенного давления, в котором в канале коаксиального плазменного ускорителя создают плазменную токовую оболочку и обеспечивают ее электродинамическое ускорение.

Новым, по мнению автора, является то, что в канале ускорителя предварительно создают область пониженной плотности газа с высокой степенью ионизации в области формирования плазменной токовой оболочки. Сущность заявляемого способа поясняется чертежом (фиг.1).

С помощью внешнего непрерывного источника 1 газоплазменного потока 2 с температурой 2000-6000 K при атмосферном и повышенном давлении в канале плазменного ускорителя, образованном электродами, анодом 3 (в данной конструкции-набор стержней) и катодом 4, создают поток ионизованого газа с пониженой вследствие нагрева плотностью, плавно нарастающей по мере движения газа по ускорительному каналу при его охлаждении. Экран 5 ограничивает растекание газа. В области формирования плазменной токовой оболочки, в области пробоя газа в самом узком месте канала при приложении к промежутку анод-катод импульсно-периодического высокого напряжения создается область пониженной плотности и высокой степени ионизации газа. Возникшая плазменная токовая оболочка ускоряется силой Лоренца вдоль оси ускорительного канала.

Снижение плотности газа при одновременном повышении уровня ионизации обеспечивает как уменьшение напряжения пробоя, так и плавный характер формирования однородной по периметру плазменной токовой оболочки. При этом резко снижается уровень шума (не более 90 Дб), а плавное нарастание плотности газа по длине ускорительного канала создает условия для плавного ускорения оболочки при плавном нарастании вовлеченной в движение массы газа. Однородность плазменной токовой оболочки по периметру ускорительного канала обеспечивает высокий коэффициент преобразования электрической энергии в кинетическую энергию плазменной оболочки и вовлеченного в движение газа.

Экспериментально показано, что заявляемый способ позволяет получать плазменные потоки в воздухе атмосферного давления с параметрами: температура плазмы - 10-15·103 K, скорость потока - 1-8 км/с при сечении потока до 2-3 см в диаметре. При использовании непрывного источника газоплазменного потока воздуха, азота, аргона или иного экологически чистого газа получаем экологически чистый источник высокоэнергетических импульсно-периодических плазменных потоков в газах атмосферного и повышенного давления.

Список литературы

1. Лебедев А.Д. Урюков Б.А.. // Импульсные ускорители плазмы высокого давления. Новосибирск, 1990. 290 с.

2. Тюрин Ю.Н. Импульсно-плазменная обработка [Текст] / Ю.Н.Тюрин // Автоматическая сварка, 2001 г., №1, с.38-44.

Способ получения высокоэнергетических импульсно-периодических плазменных потоков в газах атмосферного и повышенного давления, состоящий в создании плазменной токовой оболочки в канале плазменного ускорителя и ее электродинамическом ускорении, отличающийся тем, что в канале ускорителя предварительно создают область пониженной плотности газа с высокой степенью ионизации в области формирования плазменной оболочки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетно-космической технике (РКТ) и может быть использовано в ионных электрических ракетных двигателях (ЭРД) для их регулирования с целью обеспечения нормальной работы ионных ЭРД в условиях эксплуатации на космических аппаратах (КА) и орбитальных пилотируемых космических станциях (ОПС).

Изобретение относится к электротехнике и аналитическому приборостроению, а именно к источникам возбуждения эмиссионных спектров анализируемых проб, и может быть использовано в плазмохимии для получения дисперсных материалов.

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к устройствам с управляемой плазмой, и может быть использовано для решения широкого круга технических задач в фотохимии, осветительной технике, световых технологиях обработки материалов, при испытаниях материалов, приборов, образцов техники на устойчивость к воздействию светового излучения природных и техногенных факторов.

Изобретение относится к энергетике, металлургической промышленности, а именно к сжиганию твердого топлива: угля, торфа, древесины, и обеспечивает при его использовании интенсификацию процесса горения со снижением расхода топлива.

Изобретение относится к энергетике, металлургической промышленности, а именно к сжиганию твердого топлива: угля, торфа, древесины, и обеспечивает при его использовании интенсификацию процесса горения со снижением расхода топлива.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для решения научных и прикладных задач. .

Изобретение относится к плазменным горелкам для обработки материалов при сверхвысокой температуре в атмосфере с управляемой реактивностью и находит применение, в частности, для сварки, разметки, термического напыления и для обработки отходов.

Изобретение относится к области получения нанодисперсных порошков тугоплавких неорганических материалов и соединений регулируемого химического, фазового и гранулометрического состава.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к устройству для генерации оптически плотной излучающей плазмы с помощью подрыва заряда взрывчатого вещества, и может найти применение в экспериментальной физике

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для рассечения, коагуляции, деструкции, испарения и абляции мягких тканей потоком плазмы

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для рассечения, коагуляции, деструкции, испарения и абляции мягких тканей потоком плазмы

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для проведения физиотерапевтических процедур

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для нагрева газов до высоких температур с помощью электрической дуги, и может использоваться в плазмохимических, металлургических процессах, в частности, для выплавки ферросплавов, уничтожения бытовых и техногенных отходов, а также в исследовательских целях

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности к исследованию процессов в газоразрядных приборах и в плазме

Изобретение относится к электротехнике, в частности к средствам для напыления покрытий плазменным способом, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в том числе для упрочнения и восстановления деталей автотракторной техники: коленчатых валов, распределительных валов, поршневых колец, вкладышей и др

Изобретение относится к области обработки поверхности твердых материалов с помощью ионных пучков в вакууме, в частности ионно-лучевой полировки или ионного травления оптического стекла, ситалов и кремния

Изобретение относится к способам получения, исследования и применения низкотемпературной плазмы и может быть применено в плазмохимии, плазменных технологиях обработки материалов и плазменной технике, в частности в плазмохимических реакторах
Наверх