Межэлектродная вставка электро-дугового плазматрона

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е ÄÄ839079

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 01.11.78 (21) 2680345/24-07 (51) М. Кл.

Н 05 В 7/18

Н 05 Н 1/24 с присоединением заявки №

Государственный комитет

{23) Приоритет ло делам изобретений. и открытий

Опубликовано 15.06.81. Бюллетень № 22 (53) УДK 621. . 3 65. 29 (088. 8) Дата опубликования описания 1 8.06.81

Ф. И. Захаров, d. М. Карпинос, -А. Е. Рутковский и В. А. Рейсиг (72) Авторы изобретения

В. И. Величко, Ордена Трудового Красного Знамени институт проблем материаловедения AН Украинской ССР--(71) Заявитель (54) МЕЖЭЛЕКТРОДНАЯ ВСТАВКА ЗЛЕ КТРОДУГОВОГО

ПЛА ЗМАТРОНА

Изобретение относится к электротехнике, а именно к плазменной технике, и может быть использовано при конструировании мощных плазматронов с системой внутреннего охлаждения, применяемых в плазмохимической промышленнос ти, а также в объектах специального на:- нач ения.

Известна межэлектродная вставка (МЗВ), содержащая полый водоохлаждаемый корпус с закрепленной пористой гааопроницаемой рабочей втулкой, продуваемой рабочим газом, поступающим из полости корпуса (.1) .

Недостатком такой пористой МЗВ яв15 ляется сравнительно большая величина удельного критического" расхода охлаждающего газа (п1„р 7 5-10 кг/см ), обеспечивающего ее нормальное функцоционирование без дополнительного охлаждения. Такой режим работы МЗВ не всегда является энергетически целесообразным, поскольку существенно понижает температуру плазменного потока. Снижение уде2 льных расходов охлаждающего газа до уровня ниже " критического (л1„с5кг/см) приводит к необходимости использования для охлаждения M ЗВ наружной водоохлаждаемой рубашки. Это усложняет конструкцию

МЗВ и снижает ее термический КПД.

Известна также МЗВ электродугового плазматрона, содержащая цилиндрический водоохлаждаемый корпус, внутри которого соосно расположены с зазором две коаксиальные газопроницаемые втулки, внутренняя из котовых выполнена из пористого материала j

Недостатком этой конструкции вставки является ее небольшая надежность и низкий тепловой КПД.

Бель изобретения - повышение надежности и терми еского KrIll вставки.

Для достижения этой цели наружная втулка выполнена из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например омедненного молибдена, а контив»Еппе (корпус 1 — втулка 1 ) и способствует лучшему тон»оотвоцу от боковых сторон корпуса вставки.

М ЭВ с пористой теплоэкранирующей втулкой предпочтительнее использовать в плазматронах повышенного (Р 7 !ОЯд давления. В п»азматронах низкого и среднего давления предпочтительнее применять М ЭВ с пониженным гидравлическим сопротивлением, в которой теплоэкра»ирующая втупка изготовлена в лиде кольцевой проволочной решетки, закрепленной на теплосъемных стержнях

-б с зазором, равным (1- 20) х 1 Ом. При этом, как показывают экспериментальные исследования, на линейном плазматроне мощностью до 100 кВт в среде аргона такое конструктивное исполнение М ЭВ дает возможность понизить величину удельного критического расхода охпаждающего газа и довести ее до уров— ня щ„,2,". — 4 кг/см

Использование изобретения позволяет понизить тепловые потери МЭВ и увеличить термический KHQ плазматрона, исключить систему водяного охлаждения

МЗВ в номинальных режимах работы плазматрона и тем самым упростить ее конструктивное исполнение, увеличить термостойкость рабочей втулки.

Фо рмул а изобретения

1. Межэлектродная вставка электродугового плазматрона, содержащая цилиндрический охлажденный корпус, внутри которого по оси расположены с зазором две коаксиальные газопроницаемые втулки, внутренняя из которых выполнена из пористого материала, о т ц и ч а ю— щ а я с я тем, что, с цепью повышения надежности и термического Kill вставки, наружная втулка выполнена из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например омедненного молибдена, а концы обоих втулок жестко за крепл е ны в к ор пус е.

2. Вставка по и. 1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что наружная втулка выполнена из пористого материала.

3. Вставка по п. 1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью снижения гидравлического сопротивления вставки, наружная втулка выполнена в виде кольцевой проволочной решетки, закрепленной на продольных теплосъемных стержнях, причем кольцевые элементы

3 р . г <-r, c

IJhI O6oHx 9T Tl OK корпус е.

Наружная втулка выполнена из порис того материала.

Кроме того, с цепью снижения гидравлического сопротивления вставки наружная втулка выполнена в виде кольцевой проволочной решетки, закрепленной»а продольных теплосъемных стержнях, а кольцевые элементы решетки и стержни удапены друг от друга на расстояние, равное (4-20)х10 м.

На фиг. 1 представлен вариант МЭВ плазматрона, содержащее газопроницаемую теплоэкранирующую втулку, изготовленную из пористого волокнистого материала, на фк. 2; вариант МЗВ с теплоэкранирующей втулкой, выполненной в виде кольцевой проволочной решетки, закрепленной на теплосъемных стержнях; на фиг. 3 — то же, поперечный разрез.

МЭВ плазматрона содержит корпус 1, штуцер 2 для подвода охлаждающего газа, внутреннюю рабочую пористую втулку

3, газопроницаемую теплоэкранирующую втулку 4, изготовленную из пористого материала (фиг. 1 ), или выполненную в виде кольцевой проволочной решетки ,?, закрепленной на теплосъемных стержнях

6 (фиг. 2), и межсекционные электроизоляционные прокладки 7. Концы втулок 3 и 4 жестко закреплены в охлаждаемом корпусе 1

В процессе работы МЭВ в плазматроне часть тепла от нагретой рабочей внутренней втулки 3 за счет теплопроводности и излучения передается на корпус 1 . Установка проницаемой теплоэкранирующей втулки 4 позволяет за счет продувки сквозь нее охлаждающего 4О газа заэкранировать тепловой поток, направленный от рабочей втулки 3 на внешнюю границу корпуса 1 вставки. Предварительный подогрев охлаждающего газа повышает температуру наружной поверхности рабочей втулки,, снижает градиент температуры по ее толщине и тем самым снижает тепловой поток от плазмы к стенке МЭВ. Более равномерный объемный прогрев рабочей втулки повышает ее термостойкость, что особенно важно при работе в окислительной среде с использованием МЗВ, в которых рабочие втулки изготовлены из пористой окисной керамики на основе АЩМ О,ЕО и других. Изготовление проницаемой тепло- экранирующей втулки из пористого упругого материала с высоким коэффициентом теплопроводности снижает контактное сопроРиг /

Составитель Н. Писаревская

Редактор Л. Копепкая Техред И. Асталош Корректор М. Шароши

Заказ 4 1 84/5 Тираж 889 Подписное

В((ÈÈÏÈ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал П1(П Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 решетки и стержни удалены друг от доуга на расстояние, равное (1 — 20)х10 м.

Источники информании, принятые во внимание при экспертизе

1. Курочкин Ю. (3. и др. Исследова— ние плазматронов с подачей рабочего те1 <") 6 ла через пористую МЭВ.-Сб. Экспериментальные исследования плазматронов, Новосибирск, Наука, 19 7 7„с. 80- 3 04.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2672213/24-07, кл. Н 05 В 7/18, 1978.