close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16022

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.06.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
H 05H 1/26
(2006.01)
ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ПЛАЗМОТРОН
(21) Номер заявки: a 20101119
(22) 2010.07.21
(43) 2012.02.28
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт порошковой
металлургии" (BY)
(72) Авторы: Минько Дмитрий Вацлавович; Кузнечик Олег Ольгердович
(BY)
BY 16022 C1 2012.06.30
BY (11) 16022
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) BY 6818 C1, 2005.
BY 2306 C1, 1998.
JP 6196298 A, 1994.
JP 3226509 A, 1991.
(57)
1. Импульсно-периодический плазмотрон, содержащий блок импульсно-периодического питания и разрядное устройство с последовательно расположенными ускорительным
каналом в виде установленных коаксиально электродов анода и катода, подключенных к
блоку импульсно-периодического питания, и блоком генерации и ввода плазмы, установленным в глухом торце ускорительного канала и выполненным в виде диска с размещенными по периметру плазмотронами непрерывного действия, выходные отверстия которых
направлены в межэлектродный промежуток ускорительного канала, отличающийся тем,
что торцы анода и катода со стороны блока генерации и ввода плазмы выполнены в виде
последовательно расположенных фланцев, разделенных диэлектрическим кольцом из высокотемпературного теплостойкого материала толщиной большей, чем минимально допустимая величина межэлектродного промежутка ускорительного канала, во фланце
катода выполнены сквозные отверстия, количество и расположение которых соответствует количеству и расположению плазмотронов непрерывного действия, установленных с
возможностью изменения направления осей выходных отверстий относительно оси ускорительного канала.
Фиг. 1
BY 16022 C1 2012.06.30
2. Плазмотрон по п. 1, отличающийся тем, что анод и катод выполнены полыми с
возможностью подачи в полости охлаждающей субстанции.
3. Плазмотрон по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрическое кольцо выполнено из
высокотемпературной керамики.
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.
Известен импульсно-периодический плазмотрон [1], содержащий импульсно-периодический блок питания и разрядное устройство, включающее последовательно расположенные ускорительный канал в виде коаксиально расположенных электродов анода и катода
цилиндрической или конической формы, которые подключены к блоку питания, и блок
генерации и ввода плазмы, выполненный в виде установленного в глухом торце ускорительного канала плазмотрона непрерывного действия, выходное отверстие которого соединено с ускорительным каналом расширяющимся соплом с рассекателем.
Недостатками данного устройства являются высокие потери энергии на входе и нестабильность энергетических характеристик на выходе, вызванные неоднородностью распределения плазменной струи, генерируемой единственным плазмотроном непрерывного
действия, по сечению межэлектродного промежутка, связанные с применением сопла с
рассекателем.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является импульсно-периодический плазмотрон [2], содержащий импульсно-периодический блок питания и разрядное устройство, включающее последовательно расположенные ускорительный канал в виде коаксиально расположенных электродов анода и катода, которые
подключены к импульсно-периодическому блоку питания, и блок генерации и ввода
плазмы в виде установленного в глухом торце ускорительного канала диска с размещенными по периметру плазмотронами непрерывного действия, выходные отверстия которых
направлены в межэлектродный промежуток ускорительного канала.
Известный импульсно-периодический плазмотрон работает следующим образом. Генерируемые блоком плазмотронов непрерывного действия плазменные струи заполняют
межэлектродный промежуток ускорительного канала, создавая области плазмы пониженной плотности. На катод и анод разрядного устройства подается высокое импульснопериодическое напряжение, вызывающее периодический пробой межэлектродного промежутка ускорительного канала 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 его истечения
∼106 см/с. Устройство может работать при нормальном атмосферном давлении с частотой
до 100 Гц.
Недостатками известного устройства являются недостаточные симметричность и однородность высоковольтного разряда в межэлектродном промежутке ускорительного канала, вызванная неоднородностью плазменных струй, генерируемых плазмотронами
непрерывного действия. Это приводит к неравномерному распределению ускоряемого
плазменного сгустка по сечению ускорительного канала и нестабильности его энергетических характеристик на выходе, что препятствует равномерной модификации свойств поверхности материалов и покрытий.
Задачей данного изобретения является обеспечение симметричности и однородности
высоковольтного разряда в межэлектродном промежутке ускорительного канала, что
улучшит воспроизводимость работы плазмотрона, увеличит энергию плазменного потока
2
BY 16022 C1 2012.06.30
и стабильность его энергетических характеристик на выходе, что обеспечит равномерную
модификацию свойств поверхности материалов и покрытий.
Технический результат достигается тем, в импульсно-периодическом плазмотроне,
содержащем блок импульсно-периодического питания и разрядное устройство с последовательно расположенными ускорительным каналом в виде установленных коаксиально
электродов анода и катода, подключенных к блоку импульсно-периодического питания, и
блоком генерации и ввода плазмы, установленным в глухом торце ускорительного канала
и выполненным в виде диска с размещенными по периметру плазмотронами непрерывного действия, выходные отверстия которых направлены в межэлектродный промежуток ускорительного канала, торцы анода и катода со стороны блока генерации и ввода плазмы
выполнены в виде последовательно расположенных фланцев, разделенных диэлектрическим кольцом из высокотемпературного теплостойкого материала толщиной большей,
чем минимально допустимая величина межэлектродного промежутка ускорительного канала, во фланце катода выполнены сквозные отверстия, количество и расположение которых соответствует количеству и расположению плазмотронов непрерывного действия,
установленных с возможностью изменения направления осей выходных отверстий относительно оси ускорительного канала.
Анод и катод могут быть выполнены полыми с возможностью подачи в полости охлаждающей субстанции. Диэлектрическое кольцо может быть выполнено из высокотемпературной керамики.
Сущность изобретения поясняется фигурами, где на фиг. 1 представлен продольный
разрез, а на фиг. 2 - поперечный разрез предлагаемого устройства.
Импульсно-периодический плазмотрон состоит из импульсно-периодического блока
питания 1, ускорительного канала в виде коаксиально расположенных электродов - анода
3 и катода 4, которые подключены к импульсно-периодическому блоку питания 1, и блока
генерации и ввода плазмы 2, установленного в глухом торце ускорительного канала и выполненного в виде диска с размещенными по периметру плазмотронами непрерывного
действия 7. Торцы анода 3 и катода 4 со стороны блока генерации и ввода плазмы 2 выполнены в виде последовательно расположенных фланцев, разделенных диэлектрическим
кольцом 6, толщина которого Sк должна быть больше, чем минимальная величина межэлектродного промежутка Sп ускорительного канала. Плазмотроны непрерывного действия
7 установлены таким образом, что их выходные отверстия направлены в межэлектродный
промежуток ускорительного канала через сквозные отверстия во фланце катода 4, количество и расположение которых соответствует количеству и расположению плазмотронов
непрерывного действия 7. Направления осей выходных отверстий плазмотронов непрерывного действия 7 могут изменяться относительно оси ускорительного канала. Анод 3
может быть выполнен сплошным цилиндрическим или из набора цилиндрических стержней, охваченных цилиндрическим экраном 5 из высокотемпературного теплостойкого материала, например высокотемпературной керамики. Катод 4 может быть выполнен
профилированным. Все элементы ускорительного канала могут быть выполнены охлаждаемыми, а диэлектрическое кольцо 6 выполнено из высокотемпературного теплостойкого материала, например высокотемпературной керамики.
Импульсно-периодический плазмотрон работает следующим образом. Генерируемые
блоком плазмотронов непрерывного действия 7 плазменные струи через сквозные отверстия во фланце катода 4 заполняют ускорительный канал, создавая область плазмы пониженной плотности. На анод 3 и катод 4 ускорительного канала с помощью импульснопериодического блока питания 1 подается высокое импульсно-периодическое напряжение, вызывающее периодический радиальный пробой межэлектродного промежутка Sп в
наиболее узком месте и ускорение образующегося плазменного сгустка вдоль оси ускорительного канала. Для обеспечения симметричности и однородности высоковольтного разряда в межэлектродном промежутке ускорительного канала направления осей выходных
3
BY 16022 C1 2012.06.30
отверстий плазмотронов непрерывного действия 7 могут изменяться относительно оси ускорительного канала таким образом, чтобы плазменные струи закручивались по спирали,
равномерно заполняя межэлектродный промежуток ускорительного канала в наиболее узком месте. Выполнение условия Sк > Sп необходимо для того, чтобы высоковольтный пробой межэлектродного промежутка ускорительного канала происходил только в
радиальном направлении, что позволит улучшить воспроизводимость работы плазмотрона, увеличить энергию плазменного потока и стабильность его энергетических характеристик на выходе. В случае Sк ≤ Sп высоковольтный пробой межэлектродного промежутка
ускорительного канала может происходить между фланцами анода 3 и катода 4, что приведет к нестабильности работы плазмотрона и падению его энергетических характеристик
на выходе.
Конструктивное выполнение анода 3 и катода 4 полыми с возможностью подачи в полости охлаждающей субстанции, а диэлектрического кольца 6 из высокотемпературной
керамики позволит увеличить время непрерывной работы устройства без потери стабильности его энергетических характеристик на выходе.
Таким образом, предлагаемый импульсно-периодический плазмотрон позволяет достичь симметричности и однородности высоковольтного разряда в межэлектродном промежутке ускорительного канала, что улучшит воспроизводимость работы плазмотрона,
увеличит энергию плазменного потока и стабильность его энергетических характеристик
на выходе и, следовательно, обеспечит равномерную модификацию свойств поверхности
материалов и покрытий.
Источники информации:
1. Патент РБ 3691 на полезную модель от 29.11.2006 г., по заявке u 20060808, МПК
H 05H 1/26, B 23K 10/00, опубл. 30.06.2007.
2. Патент РБ 6818 на изобретение от 08.08.2002 г., по заявке a 20020686, МПК H 05H 1/26,
B 23K 10/00, опубл. 30.03.2005 (прототип).
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
82 Кб
Теги
by16022, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа