Электродуговой плазмотрон постоянного тока для установок плазменной переработки отходов


 

H05H1/32 - 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 2575202:

Вощинин Сергей Александрович (RU)

Изобретение относится к области переработки твердых отходов и может быть использовано на промышленных предприятиях, а также в коммунальном хозяйстве. Электродуговой плазмотрон постоянного тока для установок плазменной переработки отходов включает соосные полые цилиндрические водоохлаждаемые электроды (анод и катод), выполненные с возможностью вихревой подачи плазмообразующего газа в зазор между анодом и катодом через форсунку, выполненную из изолирующего термостойкого материала, соосной с анодом и катодом с отверстиями для подачи газа, при этом отверстия выполнены в плоскости, перпендикулярной оси электродов по касательной к внутренней поверхности форсунки. Анод имеет внутренний диаметр канала da, длину канала lа от 4·da до 12·da. Катод выполнен в виде стакана с внутренним диаметром dc от da до 2·da и глубиной lc от dc до 3·dc. Внутренний диаметр форсунки di составляет от 2·dc до 2,5·dc, толщина стенки hw форсунки, в которой выполнены отверстия в количестве от 4 до 12 для подачи газа, составляет от 0,2·dc до 0,4·dc, отверстия в форсунке выполнены с диаметром dh от 0,08·dа до 0,12·da и выполнены равномерно расположенными по окружности форсунки. Анод плазмотрона включает соосный постоянный кольцевой магнит с индукцией магнитного поля на торцевой поверхности анода от 0,1 до 0,4 Тл. Технический результат - увеличение срока службы плазмотрона и расширение диапазона его рабочих характеристик. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области переработки отходов и может быть использовано на промышленных предприятиях, а также в коммунальном хозяйстве.

Одним из перспективных направлений в области утилизации отходов является плазменная переработка отходов. При этом достигается экологическая чистота процесса переработки и обеспечивается переработка различных отходов: бытовых промышленных, а также опасных отходов.

Уровень техники

Из уровня техники известны различные способы плазменной переработки твердых отходов: патент РФ №2213766, патент РФ №2201407, патент РФ №2504443, патент РФ №2503709, патент США №5370067. Общим для этих способов является то, что отходы подают в камеру термической обработки, в которой их обрабатывают потоком плазмы, генерируемым в одном или нескольких плазмотронах. Каждый плазмотрон устанавливают в соответствующем канале в стенке камеры термической обработки.

Известен ряд технических решений плазмотронов с «длинной» дугой (патент США №3673375, патент США №4559439), предназначенных для подачи нагретого до высоких температур плазмообразующего газа в установки плазменной переработки отходов.

Известен плазмотрон для установок по переработке отходов, раскрытый в работе «Treatment technology for waste containing asbestos by plasma energy», H.S. Park, H.N. Lee, S.S. Kwon, H.I. Kim, S.J. Kim, Y.G. Hong, V International Conference «Plasma Physics and Plasma Technologies», Minsk, 2006, p. 828-831. Недостатком этого технического решения является небольшой срок службы плазмотрона. Технически в его конструкции отсутствует «посадка» дугового разряда на торцевую поверхность полого глухого электрода (анода или катода, в зависимости от полярности), выполненного в виде стакана. В результате дуговой разряд (анодное или катодное пятно разряда, в зависимости от полярности) «садится» на боковую поверхность электрода, толщина боковой стенки которого меньше толщины торцевой стенки. Следствием такой «посадки» дугового разряда является небольшой срок службы электродов. Кроме того, большая глубина электрода, более 3-х его диаметров, приводит при эксплуатации плазмотрона к нестабильности газодинамического режима течения газа в канале плазмотрона, проявляющейся при изменении расхода рабочего плазмообразующего газа. Следствием нестабильности газодинамического режима течения газа в канале плазмотрона является нестабильность рабочих характеристик плазмотрона при различных значениях тока дуги и расхода рабочего плазмообразующего газа.

Известен электродуговой плазмотрон постоянного тока для установок по плазменной переработке отходов (патент РФ №2392781). По совокупности технических характеристик плазмотрон, раскрытый в патенте РФ №2392781, является наиболее близким аналогом заявляемого изобретения. Недостатком плазмотрона, раскрытого в патенте РФ №2392781, является небольшой срок службы электродов - около 50 часов для катода и около 500-700 часов для анода. При эксплуатации плазмотронов такого типа наблюдается высокая скорость эрозии анода в зоне посадки дуги. Это явление обусловлено недостаточностью газодинамических сил вращающегося нагреваемого потока газа для достаточного снижения времени пребывания анодного пятна дуги в одной точке, результатом чего может быть кластерная эрозия анода.

В связи с этим возникает задача увеличения срока службы плазмотрона в широком диапазоне его рабочих характеристик, а именно при токе дуги в пределах от Imin до Imax=6·Imin и расходе рабочего плазмообразующего газа в пределах от Qmin до Qmax=4,5·Qmin.

Указанный технический результат достигается при использовании электродугового плазмотрона постоянного тока для установки плазменной переработки отходов, заявленный плазмотрон более подробно описан далее.

Рабочая часть плазмотрона, выполненного согласно изобретению, представлена на Фиг. 1, где показаны: катод 1, форсунка 2, анод 3, фланец 4, магнит 5.

Сущность изобретения

Электродуговой плазмотрон постоянного тока согласно изобретению предназначен для нагрева воздуха и других кислородсодержащих газов и газовых смесей. Плазмотрон включает соосные полые цилиндрические водоохлаждаемые электроды (анод 3 и катод 1), выполненные с возможностью вихревой подачи нагреваемого плазмообразующего газа в зазор между анодом 3 и катодом 1 с помощью выполненной из изолирующего материала межэлектродной вставки - форсунки 2. Форсунка 2 выполнена соосной с анодом 3 и катодом 1 и имеет тангенциальные отверстия для подачи газа, выполненные в плоскости, перпендикулярной оси электродов по касательной к внутренней поверхности форсунки 2. Для обеспечения возможности эксплуатации плазмотрона в широком диапазоне рабочих характеристик, а именно при токе дуги в пределах от Imin до Imax=6·Imin и при расходе рабочего газа в пределах от Qmin до Qmax=4,5·Qmin анод 3 выполнен с длиной канала la от 4·da до 12·da, где da - внутренний диаметр анода 3, катод 1 выполнен в виде стакана с внутренним диаметром dc от da до 2·da и глубиной lc от dc до 3·dc, внутренний диаметр di форсунки 2 выбирают в диапазоне от 2·dc до 2,5·dc, толщину стенки hw форсунки, в которой для подачи газа выполнены отверстия в количестве от 4 до 12, выбирают в диапазоне от 0,2·dc до 0,4·dc, диаметр отверстия dh в форсунке 2 выбирают в диапазоне от 0,08·da до 0,2·da, при этом отверстия выполняют равномерно расположенными по окружности форсунки 2.

Анод 3 плазмотрона включает соосный постоянный кольцевой магнит с индукцией магнитного поля на торцевой поверхности анода 0,1-0,4 Тл. Использование такого магнита приводит к увеличению срока службы анода 3 с 500-700 до 1500-3000 часов.

Для повышения ресурса работы катода на больших токах при нагреве кислородосодержащих газов катод выполнен в виде охлаждаемого охлаждающей жидкостью, например водой, стакана глубиной lc от dc до 3·dc, где dc - внутренний диаметр стакана, из металла с высокой тепло- и электропроводностью, например из меди, в донной части катода запрессованы 7 стержней из металла, способного осуществлять термохимическую эмиссию электронов в среде кислородсодержащих газов, например из циркония или гафния, длиной lci от 0,2·dc до 0,8·dc, диаметром dcm от 2,5 до 3,5 мм, причем центральный стержень запрессован точно по оси стакана, а остальные 6 стержней окружают центральный стержень и оси их параллельны оси центрального стержня, образуя правильный шестиугольник, периферические стержни отстоят от центрального на расстоянии а от 0,5·dcm до 1,2·dcm, катод охлаждается охлаждающей жидкостью, например водой, на всей длине запрессовки стержней.

Для обеспечения возможности увеличения рабочих токов плазмотрона катод выполнен так, что его глубина в начале ресурса равна lc от 0,7·dc до 2,2·dc, кроме того, за первым периферийным кольцом из шести стержней расположено второе кольцо из 12 стержней диаметром dcm от 2,5 до 3,5 мм, расположенных по вершинам правильного 12-угольника таким образом, что расстояние между соседними стержнями а составляет от 0,5·dcm до 1,2·dcm, а оси их параллельны оси центрального стержня, причем длина всех стержней составляет lс от 0,3·dc до 1,5·dc или катод выполнен так, что его глубина в начале ресурса равна lc от 0,7·dc до 2,2·dc, при этом стержни диаметром dcm от 2,5 до 3,5 мм заполняют всю донную поверхность стакана и расположены таким образом, что соседние стержни всегда расположены по вершинам равностороннего треугольника так, что расстояние между ними а составляет от 0,5·dcm до 1,2·dcm, а оси их параллельны оси центрального стержня, причем длина всех стержней составляет lc от 0,3·dc до 2,2·dc.

Для снижения стоимости замены анода плазмотрона при выходе анода из строя в результате эрозии анод выполнен составным и включает трубчатую и кольцевую части на коническом уплотнении.

Электродуговой плазмотрон постоянного тока для установок плазменной переработки отходов работает следующим образом. Катод плазмотрона 1 присоединен к отрицательному полюсу источника электропитания дугового разряда плазмотрона (источника тока). Анод плазмотрона 3 присоединен к положительному полюсу источника электропитания дугового плазмотрона. Плазмообразующий газ подается в канал плазмотрона, образуемый катодом 1 и анодом 3, через тангенциальные отверстия в форсунке 2. За счет подачи плазмообразующего газа через тангенциальные отверстия в форсунке обеспечивается вращение газа в канале плазмотрона. Дуговой разряд поджигается в плазмотроне с помощью осциллятора путем подачи импульса высокого напряжения между анодом 3 и катодом 1. При подаче в плазмотрон газа с рабочим расходом дуговой разряд занимает центральную зону канала плазмотрона между донной частью катода 1 и торцевой частью анода 3 (или фланца 4 в случае составного анода) на внешней поверхности плазмотрона. Внешняя поверхность катода 1 и анода 3 охлаждается потоком воды или другой охлаждающей жидкости. Стабилизация дугового разряда в канале плазмотрона осуществляется за счет холодной стенки катода 1 и анода 3, а также вращением потока рабочего газа в канале плазмотрона (при этом в центральной зоне канала образуется зона пониженного давления) и под действием магнитного поля постоянного магнита 5 анода 3. Движение катодного пятна на поверхности катода обеспечивается вращением рабочего газа в канале плазмотрона. Движение анодного пятна на поверхности анода обеспечивается магнитным полем постоянного магнита 5 анода 3.

Геометрические параметры канала плазмотрона, образованного внутренними полостями катода 1 и анода 3, а также геометрические параметры форсунки 2, через тангенциальные отверстия которой подается рабочий газ в канал плазмотрона, обеспечивают стабильную форму линий тока течения рабочего газа в канале плазмотрона и посадку анодного и катодного пятен дугового разряда на внешней поверхности анода 3 и донной части катода 1 во всем диапазоне рабочих параметров плазмотрона (потока рабочего газа и тока дуги).

Повышение ресурса работы катода при нагреве кислородсодержащих газов обеспечивается за счет использования катодных вставок из циркония или гафния диаметром от 2,5 до 3,5 мм. Выбор диаметра вставок обусловлен физическими свойствами материала вставок. Катод плазмотрона работает следующим образом: катодное пятно дугового разряда располагается на торцевой поверхности стержня (из гафния или циркония), температура которого выше, чем температура основного материала катода, вследствие более высокой теплопроводности материала катода. Под действием прикатодного падения потенциала ионы рабочего газа разгоняются и бомбардируют катодное пятно, результатом чего является разогрев пятна - повышение температуры торцевой поверхности вставки. В результате повышения температуры увеличивается эмиссия электронов с поверхности вставки и одновременно увеличивается испарение материала вставки. Поверхность материала вставки взаимодействует с кислородом или азотом (в случае использования в качестве плазмообразующего газа воздуха) с образованием оксида или нитрида (циркония или гафния). Твердый оксид (или нитрид) металла вставки (циркония или гафния), покрывая расплавленную зону, существенно снижает испарение материала вставки. Оксид (или нитрид) металла (циркония или гафния) является проводником при рабочих температурах вставок и обеспечивает необходимую для горения дугового разряда эмиссию электронов из катодного пятна. Под действием газодинамических сил вращающегося потока рабочего газа, а также сил взаимодействия тока дуги и поля тока происходит перемещение пятна дуги с одной вставки на другую. Теплоотвод от катодного пятна осуществляется в радиальном направлении к внешней охлаждаемой поверхности катода. По мере эрозии стержней под действием катодного пятна дуги и эрозии основного материала катода между стержнями увеличивается глубина катода. Ресурс работы катода определяется количеством стержней и их длиной. Эксплуатация катода заканчивается при достижении максимальной глубины катода, при которой обеспечивается работа плазмотрона во всем диапазоне его рабочих параметров.

Повышение ресурса работы анода обеспечивается в результате взаимодействия поля магнита 5 анода 4 и тока дугового разряда в зоне посадки анодного пятна на аноде. Постоянный магнит 5 выбирается таким образом, чтобы индукция магнитного поля магнита в зоне посадки дуги обеспечивала скорость перемещения анодного пятна дугового разряда по поверхности анода, обеспечивающую минимизацию эрозии материала анода, прежде всего, обеспечивающую отсутствие кластерной эрозии.

Преимуществом заявленного изобретения является увеличение срока службы плазмотрона без замены электродов и расширение диапазона его рабочих характеристик, что приводит к повышению экологической и экономической эффективности процесса плазмохимической переработки твердых отходов.

Таким образом, плазмотрон в соответствии с изобретением включает соосные полые цилиндрические водоохлаждаемые электроды (анод и катод), выполненные с возможностью вихревой подачи плазмообразующего газа в зазор между анодом и катодом через форсунку (межэлектродную вставку), выполненную из изолирующего термостойкого материала, выполненную соосной с анодом и катодом и выполненную с отверстиями для подачи газа, при этом отверстия выполнены в плоскости, перпендикулярной оси электродов по касательной к внутренней поверхности форсунки, при этом анод имеет внутренний диаметр канала da, длину канала la от 4·da до 12·da, катод выполнен в виде стакана с внутренним диаметром dc от da до 2·da и глубиной lс от dc до 3·dc, внутренний диаметр форсунки di составляет от 2·dc до 2,5·dc, толщина стенки hw форсунки, в которой выполнены отверстия в количестве от 4 до 12 для подачи газа, составляет от 0,2·dc до 0,4·dc, отверстия в форсунке выполнены с диаметром dh от 0,08·da до 0,12·da и выполнены равномерно расположенными по окружности форсунки, анод плазмотрона включает соосный постоянный кольцевой магнит с индукцией магнитного поля на торцевой поверхности анода от 0,1 до 0,4 Тл.

В альтернативном варианте выполнения изобретения катод выполнен в виде охлаждаемого охлаждающей жидкостью стакана глубиной lc от dc до 3·dc, где dc - внутренний диаметр стакана, из металла с высокой тепло- и электропроводностью, при этом в донной части катода запрессованы 7 стержней из металла, способного осуществлять термохимическую эмиссию электронов в среде кислородсодержащих газов, длиной lci от 0,2·dc до 0,8·dc, диаметром dcm от 2,5 до 3,5 мм, при этом центральный стержень запрессован точно по оси стакана, а остальные 6 стержней окружают центральный стержень и оси их параллельны оси центрального стержня, образуя правильный шестиугольник, периферические стержни отстоят от центрального на расстоянии а от 0,5·dcm до 1,2·dcm, катод выполнен с возможностью охлаждения охлаждающей жидкостью на всей длине запрессовки стержней.

В альтернативном варианте выполнения изобретения катод выполнен из меди.

В альтернативном варианте выполнения изобретения стержни выполнены из циркония или гафния.

В альтернативном варианте выполнения изобретения катод выполнен с глубиной в начале ресурса lc от 0,7·dc до 2,2·dc, при этом за первым периферийным кольцом из шести стержней дополнительно расположено второе кольцо из 12 стержней диаметром dcm от 2,5 до 3,5 мм, расположенных по вершинам правильного 12-угольника таким образом, что расстояние между соседними стержнями а составляет от 0,5·dcm до 1,2·dcm, а оси их параллельны оси центрального стержня, при этом длина всех стержней составляет lc от 0,3·dc до 1,5·dc.

В альтернативном варианте выполнения изобретения катод выполнен с глубиной в начале ресурса lc от 0,7·dc до 2,2·dc и снабжен дополнительными стержнями, при этом стержни выполнены с диаметром dcm от 2,5 до 3,5 мм, заполняют всю донную поверхность стакана и расположены таким образом, что соседние стержни всегда расположены по вершинам равностороннего треугольника так, что расстояние между ними а составляет от 0,5·dcm до 1,2·dcm, а оси их параллельны оси центрального стержня, причем длина всех стержней lc составляет от 0,3·dc до 2,2·dc.

В альтернативном варианте выполнения изобретения анод включает трубчатую и кольцевую части на коническом уплотнении.

1. Электродуговой плазмотрон постоянного тока для установок плазменной переработки отходов, включающий соосные полые цилиндрические водоохлаждаемые электроды (анод и катод), выполненные с возможностью вихревой подачи плазмообразующего газа в зазор между анодом и катодом через форсунку (межэлектродную вставку), выполненную из изолирующего термостойкого материала, выполненную соосной с анодом и катодом и выполненную с отверстиями для подачи газа, при этом отверстия выполнены в плоскости, перпендикулярной оси электродов по касательной к внутренней поверхности форсунки, при этом анод имеет внутренний диаметр канала da, длину канала lа от 4·da до 12·da, катод выполнен в виде стакана с внутренним диаметром dc от da до 2·da и глубиной lc от dc до 3·dc, внутренний диаметр форсунки di составляет от 2·dc до 2,5·dc, толщина стенки hw форсунки, в которой выполнены отверстия в количестве от 4 до 12 для подачи газа, составляет от 0,2·dc до 0,4·dc, отверстия в форсунке выполнены с диаметром dh от 0,08·da до 0,12·da и выполнены равномерно расположенными по окружности форсунки, анод плазмотрона включает соосный постоянный кольцевой магнит с индукцией магнитного поля на торцевой поверхности анода от 0,1 до 0,4 Тл.

2. Электродуговой плазмотрон постоянного тока по п. 1, отличающийся тем, что катод выполнен в виде охлаждаемого охлаждающей жидкостью стакана глубиной lc от dc до 3·dc, где dc - внутренний диаметр стакана, из металла с высокой тепло- и электропроводностью, при этом в донной части катода запрессованы 7 стержней из металла, способного осуществлять термохимическую эмиссию электронов в среде кислородсодержащих газов, длиной lci от 0,2·dc до 0,8·dc, диаметром dcm от 2,5 до 3,5 мм, при этом центральный стержень запрессован точно по оси стакана, а остальные 6 стержней окружают центральный стержень и оси их параллельны оси центрального стержня, образуя правильный шестиугольник, периферические стержни отстоят от центрального на расстоянии а от 0,5·dcm до 1,2·dcm, катод выполнен с возможностью охлаждения охлаждающей жидкостью на всей длине запрессовки стержней.

3. Электродуговой плазмотрон постоянного тока по п. 2, отличающийся тем, что катод выполнен из меди.

4. Электродуговой плазмотрон постоянного тока по п. 2, отличающийся тем, что стержни выполнены из циркония или гафния.

5. Электродуговой плазмотрон постоянного тока по п. 2, отличающийся тем, что катод выполнен с глубиной в начале ресурса lc от 0,7·dc до 2,2·dc, при этом за первым периферийным кольцом из шести стержней дополнительно расположено второе кольцо из 12 стержней диаметром dcm от 2,5 до 3,5 мм, расположенных по вершинам правильного 12-угольника таким образом, что расстояние между соседними стержнями а составляет от 0,5·dcm до 1,2·dcm, а оси их параллельны оси центрального стержня, при этом длина всех стержней составляет lc от 0,3·dc до 1,5·dc.

6. Электродуговой плазмотрон постоянного тока по п. 2, отличающийся тем, что катод выполнен с глубиной в начале ресурса lc от 0,7·dc до 2,2·dc, и снабжен дополнительными стержнями, при этом стержни выполнены с диаметром dcm от 2,5 до 3,5 мм, заполняют всю донную поверхность стакана и расположены таким образом, что соседние стержни всегда расположены по вершинам равностороннего треугольника так, что расстояние между ними а составляет от 0,5·dcm до 1,2·dcm, а оси их параллельны оси центрального стержня, причем длина всех стержней lc составляет от 0,3·dc до 2,2·dc.

7. Электродуговой плазмотрон постоянного тока по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что анод включает трубчатую и кольцевую части на коническом уплотнении.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики неоднородного слоя плазмы, контроля параметров плазмы в технологических установках, в исследованиях по моделированию плазмы ионосферы.

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к плазменным источникам электрической энергии, использующим воду и/или дымовые (СО2 - 80%) газы в качестве рабочего вещества.

Изобретение относится к устройству для плазменной обработки газообразной среды. Устройство содержит генерирующее плазму устройство для создания в газообразной среде плазмы, диэлектрическую структуру, сформированную в виде трубки из плавленого кварца, причем плазма способна переноситься в диэлектрическую структуру, и камеру взаимодействия, включающую внутреннее пространство и стенку.

Изобретение относится к двигательным установкам (ДУ) малой тяги для коррекции орбит космических аппаратов (КА). ДУ содержит размещенные друг над другом ускорители плазмы (УП) с ускоряющими электродами: катодом (3) и анодом (4), а также узлами подачи рабочего тела: шашек (7), снабженных пружинными толкателями (8).

Изобретение относится к области плазменной техники. Плазменная горелка содержит каскад между катодом и анодом.

Изобретение относится к источникам электрической энергии переменного и постоянного тока. Источник содержит электроразрядную камеру 1 активации рабочего вещества и устройство активации рабочего вещества, включающее высоковольтный накопитель 2 электрической энергии и стабилизатор 3 плазмы в рабочей камере 1.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средству для высокочастотной хирургии/терапии. Многофункциональный элемент для осуществления хирургических/терапевтических вмешательств включает устройство подачи окислительного средства, устройство подачи газа и электрод для получения плазмы.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к плазмотронам, использующимся в плазмохимии и металлургии для проведения различных плазмохимических процессов.

Изобретение относится к устройствам для получения импульсной низкотемпературной плазмы и может быть использовано в плазмохимии, машиностроении и для экспериментальных исследований.

Изобретение относится к физике плазмы. Технический результат состоит в повышении надежности.

Изобретение относится к области авиационной техники. Электрохимический генератор низкотемпературной плазмы для поджига, стабилизации и оптимизации работы сверхзвуковой камеры сгорания содержит термохимический реактор со штуцером для подвода газа с химически активным компонентом. Термохимический реактор стыкуется со сверхзвуковой камерой сгорания. Генератор снабжен плазматроном, последовательно с которым соединен термохимический реактор. Изобретение позволяет обеспечить надежное воспламенение, а также стабилизировать горение углеводородных топлив в прямоточных сверхзвуковых камерах сгорания. 1 ил.

Изобретение относится к области плазменно-электромагнитного воздействия на различные виды материальной среды, расположенной как на близком, так и значительном расстояниях от излучателя. Технический результат - упрощение образования плазмы, которая образуется с помощью энергии емкостной камеры, переходящей в разрядную камеру, напряженность электрического поля которой превышает напряжение пробоя, например воздуха, подаваемого из воздушной камеры в разрядную. Причем напряженность электрического поля суммируется с напряженностью суммарного магнитного поля, образованного, по меньшей мере, одной парой индуктивностей, вырабатывающих суммарное магнитное поле с постоянным средним значением вектора Пойтинга, направленного вдоль оси излучения. При этом энергия емкостной камеры увеличивается за счет сложения энергии дополнительно включенного параллельно емкостной камеры конденсатора, а количество подаваемого в разрядную камеру воздуха регулируется давлением, создаваемым в воздушной камере. При этом коаксиально излучающему одной парой индуктивностей суммарному магнитному полю излучается второе суммарное высокочастотное относительно первого магнитное поле, образованное второй парой индуктивностей. Устройство для реализации способа содержит емкостную камеру, представляющую собой коаксиально расположенные обкладки конденсатора, между которыми размещена, по меньшей мере, пара излучающих индуктивностей, причем емкостная камера на выходе заканчивается плазменной камерой, через которую проходят магнитные поля, образованные парами катушек индуктивностей, при этом, по меньшей мере, пара индуктивностей намотана на замкнутый гибкий магнитопровод, который в свою очередь имеет круговую обмотку относительно оси излучения. Одна индуктивность в каждой паре индуктивностей имеет правую, а другая - левую обмотки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электрофизики, а именно к электродуговым устройствам для получения низкотемпературной плазмы (плазмотронам). Электродуговой трехфазный плазмотрон содержит три осесимметричные дуговые камеры, объединенные общей смесительной камерой, снабженной соплом, и коллектор подачи рабочего газа. Каждая дуговая камера содержит цилиндрический электрод, крышку, конфузор, электромагнитную катушку, основной и дополнительный завихрители для тангенциальной подачи рабочего газа. Плазмотрон содержит распределительное устройство, соединенное посредством трубопроводов одной стороной с коллектором подачи рабочего газа, другой стороной с дополнительными завихрителями дуговых камер. Причем распределительное устройство выполнено с возможностью плавного изменения расхода газа, подаваемого в дополнительные завихрители дуговых камер. Технический результат - снижение эрозии электрода и, следовательно, увеличение его ресурса. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к космической технике, к классу электрореактивных двигателей. Двигатель содержит автономный источник низкотемпературной плазмы, систему улавливания нейтральных частиц и регенерации ионов, разделитель потоков электронов и ионов, плазменный ускоритель. Плазменный ускоритель представляет собой асинхронный циклотрон, разделенный вдоль на дуанты двумя соосными парами параллельных сеток с зазорами, создающими однородные, равные и постоянные ускоряющие электрические поля взаимно противоположного направления векторов напряженности, имеющий выходные газовые каналы плазменного ускорителя - основные переходники-ферромагнетики с соленоидами; выходные прямые газовые диэлектрические каналы двигателя, соединенные с основными переходниками через пропускные электроклапаны, а между собой - переходниками-ферромагнетиками с соленоидами. Магнитное поле внутри плазменного ускорителя создается группой соленоидов, размещенных внутри цилиндрического ферромагнетика, частью своей являющегося цилиндрической стенкой плазменного ускорителя. Техническим результатом изобретения является увеличение удельного импульса тяги с сохранением и возможным уменьшением массогабаритных характеристик двигательных установок при относительно невысокой мощности энергопотребления. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области обработки материалов нейтральным пучком Способ обработки поверхности заготовки содержит этапы, на которых обеспечивают камеру пониженного давления; формируют пучок газовых кластерных ионов, содержащий газовые кластерные ионы внутри данной камеры пониженного давления; ускоряют газовые кластерные ионы, чтобы сформировать пучок ускоренных газовых кластерных ионов вдоль траектории пучка внутри камеры пониженного давления; стимулируют фрагментацию и/или диссоциацию, по меньшей мере, части ускоренных газовых кластерных ионов вдоль траектории пучка посредством увеличения интервала скоростей ионов в пучке ускоренных газовых кластерных ионов; удаляют заряженные частицы из траектории пучка, чтобы сформировать ускоренный нейтральный пучок вдоль траектории пучка в камере пониженного давления; удерживают заготовку на траектории пучка; и обрабатывают, по меньшей мере, часть поверхности заготовки путем ее облучения ускоренным нейтральным пучком. Технический результат - формирование высокочистых пучков нейтральных газовых кластеров для обработки деталей. 3 н. и 37 з.п. ф-лы, 21 ил., 1 табл.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Устройство для генерирования потока нетеплового газообразного компонента выполнено с возможностью обработки ротового участка тела человека или животного посредством отбеливания или чистки зубов. Устройство содержит размещенные в корпусе газовую капсулу, реакционный генератор, источник электрической энергии и возбуждающее средство, а также средство управления. Газовая капсула содержит газ под давлением и формирует поток газа через реакционную камеру при выпуске из капсулы. Реакционный генератор выполнен с возможностью возбуждения в нем газа, выпущенного из капсулы, для генерирования газообразного компонента. Возбуждающее средство электрически соединено с источником электрической энергии для возбуждения газа в реакционном генераторе для формирования газообразного компонента. Устройство имеет такие размеры и вес, которые обеспечивают возможность его удерживания и управления пользователем вручную, а также направления потока газообразного компонента для обработки обрабатываемого участка объекта или тела человека или животного. Средство управления обеспечивает избирательный выпуск газа из газовой капсулы для формирования потока газа. Аппарат для генерирования потока нетеплового газообразного компонента содержит устройство для генерирования потока нетеплового газообразного компонента и зарядный блок, содержащий зарядную емкость высокого давления газа для подачи газа в газовую капсулу устройства и/или электрическое зарядное средство для зарядки источника электрической энергии в указанном устройстве. Достигается повышение удобства использования за счет портативности устройства, которое можно удерживать и которым можно управлять вручную, что позволяет использовать устройство в домашних или хирургических/медицинских условиях. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к устройствам для плазменного осаждения пленок, и может быть использовано для изготовления тонкопленочных солнечных элементов, фоточувствительных материалов для оптических сенсоров и тонкопленочных транзисторов большеразмерных дисплеев, для нанесения защитных покрытий. Технический результат - обеспечение возможности осаждать однородные функциональные слои тонкопленочных солнечных элементов большой площади. Для нанесения функциональных слоев тонкопленочных солнечных элементов используют газоразрядное устройство на основе низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа. Устройство содержит разделенные газовыми шлюзами две и более реакционные камеры с подвижной лентообразной подложкой и разрядные камеры с магнитопроводами, выполненные таким образом, что в каждой реакционной камере горит четыре и более плазменных витка низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа, охватывая лентообразную подложку, генерируя ионы и радикалы в непосредственной близости от обрабатываемой поверхности подложки, и взаимно влияя друг на друга, приводя к выравниванию пространственного распределения плотности ионов и радикалов в реакционной камере и, соответственно, к осаждению однородных пленок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Плазменная антенна содержит плазменный генератор, формирующий плазменное образование, и первичный источник электромагнитных волн, при этом анод плазменного генератора выполнен в виде конического диффузора, состоящего из корпуса и конической вставки, диэлектрически соединенной с подводящим патрубком, поверхность которого выполнена перфорированной, кроме того, первичный источник радиоволн установлен на оси антенны на расстоянии от точки генерации плазменного образования, где γ=2,8…3,0 - постоянная величина, k - волновое число, b - максимальное расстояние от плазменного генератора до границы области с критической концентрацией электронов, θк - угол между осью антенны и направлением распространения плазмы с максимальной скоростью. Технический результат заключается в обеспечении возможности снижения уровня боковых лепестков диаграммы направленности. 2 ил.

Изобретение относится к плазмотронам. Плазмотрон содержит корпус 1, изоляционную втулку 2, сопло 3, электрод 4, размещенный в конической полости 18 электрододержателя 5, завихритель 17 с канавками и газоподводящим каналом 6, направленным в кольцевую конусообразную полость 7, где установлен многоступенчатый газодинамический фильтр 8 (ГДФ), выполненный в виде двух расположенных соосно один за другим дефлекторов - непроницаемый дефлектор 9 и перфорированный дефлектор 10 и трех кольцевых камер - кольцевая цилиндрическая камера 11, кольцевая распределительная камера 12 и кольцевая вихревая камера 13. Поверхность первого непроницаемого дефлектора 9 выполнена плоской непроницаемой для прохода плазмообразующего газа (ПОГ) и образует совместно с уступом 14 электрододержателя 5 кольцевую цилиндрическую камеру 11, а часть торцевой поверхности дефлектора 9 образует совместно с криволинейной внутренней поверхностью изоляционной втулки 2 кольцевой канал 15 с расширением в направлении движения потока ПОГ. Поверхность второго дефлектора 10 перфорирована сквозными цилиндрическими каналами 16, которые соединяют камеру 12 с камерой 13. Изобретение позволяет равномерно распределить ПОГ по газовоздушному тракту и сопловому узлу плазмотрона для стабилизации плазменной дуги. 4 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электротермической технике. Плазменно-дуговая сталеплавильная печь постоянного тока содержит керамический тигель с ванной металла, вертикальный плазмотрон, установленный в своде печи, и подовый электрод, установленный соосно вертикальному плазмотрону. Вертикальный плазмотрон установлен в своде печи посредством шарнира, а печь снабжена приводом возвратно-поступательного перемещения упомянутого плазмотрона с возможностью его перемещения на угол 20-30° к вертикальной оси тигля. Изобретение позволяет повысить производительность печи, уменьшить время плавки стали и расход электроэнергии. 3 ил.
Наверх