close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6818

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6818
(13) C1
(19)
7
(51) H 05H 1/26,
(12)
B 23K 10/00
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ПЛАЗМОТРОН
(21) Номер заявки: a 20020686
(22) 2002.08.08
(46) 2005.03.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Автор: Чивель Юрий Александрович
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(57)
Импульсно-периодический плазмотрон, содержащий блок питания и разрядное устройство, включающее последовательно расположенные блок генерации и ввода плазмы и
ускорительный канал в виде коаксиально расположенных электродов анода и катода, которые подключены к блоку питания, отличающийся тем, что блок питания выполнен в
виде импульсно-периодического блока питания, а блок генерации и ввода плазмы - в виде
установленного в глухом торце ускорительного канала диска, с размещенными по периметру микроплазмотронами непрерывного действия в количестве, зависящем от величины
массового расхода рабочего газа плазмотрона.
BY 6818 C1
(56)
Тюрин Ю.Н и др. Автоматическая сварка. ИЭС им. Е.О. ПАТОНА НАН УКРАИНЫ,
МА "СВАРКА", 2001, № 1. - С. 38-44.
SU 1598840 A1, 1992.
SU 1834767 A3, 1993.
SU 1830323 A1, 1993.
US 3980802 A, 1976.
BY 6818 C1
Данное изобретение относится к области физики и техники плазмотронов и ускорителей плазмы и может быть использовано при разработке источников высокоинтенсивных
плазменных потоков для модификации свойств поверхности материалов и покрытий.
Известна установка "Рапид-5АВ" (Камруков А.С., Овчинников П.А., А.Г. Опекан А.Г.,
Протасов Ю.С. //"Радиационная плазмодинамика", - М.: Энергоатомиздат, 1991, т. 1, с. 564566), содержащяя плазмодинамическую головку (разрядное устройство) в виде магнитоплазменного компрессора эрозионного типа, установленного в сопловом конфузорном насадке, имеющем патрубки, соединенные с системой подачи газа. Генерация высокоэнтальпийных высокоскоростных плазменных потоков осуществляется в результате кумуляции
и ускорения эрозионной плазмы собственным магнитным полем разрядного тока. Установка может работать с частотой до 1 Гц в вакууме и газах нормального давления.
Недостатком данной установки является высокий уровень шума при работе в условиях нормального давления, связанного с образованием ударной волны при периодическом
срабатывании магнитоплазменного компрессора.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является описанный в статье Тюрина Ю.Н., Колесниченко О.В., Цыганкова Н.Г. ("Автоматическая
сварка", 2001, № 1, с. 38-44.) импульсно-периодический плазмотрон, содержащий разрядное устройство, которое состоит из блока формирования горючей газовой смеси и инициирования ее детонационного сгорания, в виде детонационной камеры, и ускорительный
канал в виде коаксиально расположенных электродов - анода и катода. При инициировании детонации ионизированные продукты сгорания поступают в межэлектродный зазор
ускорительного канала и перемыкают его. Электропроводный слой продуктов сгорания
ускоряется в межэлектродном промежутке под действием электродинамических и газодинамических сил, формируя плазменную струю. Устройство работает при нормальном давлении с частотой до 1 Гц.
Недостатком данного устройства является высокий уровень шума, генерируемого при
периодическом срабатывании прежде всего детонационной камеры, что вынуждает располагать устройство в специальном звукоизолированном помещении, а также невозможность повышения частоты срабатывания, ограниченной частотой срабатывания детонационной камеры.
Задачей данного изобретения является создание импульсно-периодического плазмотрона с высокой частотой (до 100 Гц) генерации импульсных плазменных потоков, работающего при нормальном давлении при низком уровне шума при работе, что обеспечит
увеличение скорости обработки и улучшение условий труда при плазменной модификации свойств материалов и покрытий.
Для выполнения поставленной задачи предложен импульсно-периодический плазмотрон, который содержит блок питания и разрядное устройство, включающее последовательно расположенные блок генерации и ввода плазмы и ускорительный канал в виде коаксиально расположенных электродов - анода и катода, которые подключены к блоку
питания.
Новым, по мнению автора, является то, что блок питания выполнен в виде импульснопериодического блока питания, а блок генерации и ввода плазмы - в виде установленного
в глухом торце ускорительного канала диска, с размещенным по периметру микроплазмотронами непрерывного действия в количестве, зависящем от величины массового расхода
рабочего газа плазмотрона.
Сущность изобретения поясняется чертежом, изображенным на фигуре, на котором
представлен общий вид предлагаемого плазмотрона.
Импульсно-периодический плазмотрон состоит из блока питания 1, блока генерации и
ввода плазмы 2 и ускорительного канала в виде коаксиально расположенных электродов анода 3 и катода 4. Анод может быть выполнен сплошным цилиндрическим или из набора
цилиндрических стержней, охваченных керамическим цилиндрическим экраном 5. Катод
2
BY 6818 C1
3 выполнен профилированным с начальным участком, изолированным керамической
трубкой 6. Все элементы ускорительного канала выполнены охлаждаемыми. Блок генерации и ввода плазмы 2 выполнен в виде набора микроплазмотронов 7 на керамическом основании, представляющих из себя генераторы плазмы с самоустанавливающейся и фиксированной длиной дуги с помощью межэлектродной вставки (МЭВ), работающие в
непрерывном режиме. У генераторов с МЭВ мощность и энтальпию плазменной струи
можно изменять как за счет изменения тока разряда, так и напряжения разряда, которое
определяется диаметром канала МЭВ и межэлектродным расстоянием. Параметры микроплазмотрона: диаметр канала МЭВ 3-5 мм при длине 20 мм. Токи разряда 20-30 А при
расходах газа 2-10 л/мин. На выходе микроплазмотрона плазменная струя имеет среднемассовую температуру ~ 4000-8000 К и скорости 100-500 м/с. При фиксированных параметрах дуги род плазмообразующего газа определяет уровень среднемассовой температуры плазменной струи.
Импульсно-периодический плазмотрон работает следующим образом. Генерируемые
блоком микроплазмотронов плазменные струи заполняют ускорительный канал и примишенную область, создавая область плазмы пониженной плотности. На промежуток катоданод ускорительного канала подается высокое импульсно-периодическое напряжение, вызывающее периодический пробой промежутка в наиболее узком месте и ускорение образующегося плазменного сгустка вдоль оси ускорительного канала. При импульсных напряжениях 3-5 кВ температура плазменного потока достигает 15000-20000 К при скорости
истечения ~ 106 см/с. Функционирование ускорительного канала в условиях пониженной
плотности плазмы резко уменьшит шумовые эффекты, а достаточно высокие ее параметры обеспечат симметричность и однородность разряда в ускорительном канале, что улучшит воспроизводимость работы плазмотрона и увеличение полной энергии плазменного
потока. Частота генерации высокоэнергетического плазменного потока ограничивается
величиной массового расхода рабочего вещества плазмотрона и параметрами блока питания. Существующие импульсно-периодические высоковольтные блоки питания устойчиво
работают с частотой до 100 Гц.
Таким образом, предлагаемый импульсно-периодический плазмотрон обеспечивает
получение импульсных плазменных потоков с частотой до 100 Гц, работает при нормальном давлении, при низком уровне шума при работе, что обеспечит увеличение скорости
обработки и улучшение условий труда при плазменной модификации свойств материалов
и покрытий.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
114 Кб
Теги
by6818, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа