WO1991009702A1 - Plasmatron - Google Patents
Plasmatron Download PDFInfo
- Publication number
- WO1991009702A1 WO1991009702A1 PCT/SU1989/000338 SU8900338W WO9109702A1 WO 1991009702 A1 WO1991009702 A1 WO 1991009702A1 SU 8900338 W SU8900338 W SU 8900338W WO 9109702 A1 WO9109702 A1 WO 9109702A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- plasma
- gas
- diameter
- channels
- outlet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/3405—Arrangements for stabilising or constricting the arc, e.g. by an additional gas flow
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/3442—Cathodes with inserted tip
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/3468—Vortex generators
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/3478—Geometrical details
Definitions
- Plasma is known ("Gas sales from media", Comp., U.S. Borussiv and Drudy, 1987, April 6) Plasma-generating gas is delivered tangentially to the cathodic region of the electric arc, and sprayed gas is supplied to the conventional
- the tangential discharge of plasma gas into the plasma is used to increase the service life of the electrodes in the case when the chemical gas is chemical (hazardous).
- the chemical gas is chemical (hazardous).
- Plasma is known (3, 430801), and on the other hand an inter-elec- tric set was installed on the cathode and anode. In this case, due to the increase in the length of the electric arc, a slight decrease in the tangential component is achieved.
- the discharge channels to the plasma discharge are also carried out in a simple anode, and in this case the output channels of the exhaust gas are removed from the exhaust When burning electricity
- the sprayed material must first be released through this “dry” area, therefore there is no waste of gas This, in turn, can be done to cool the plasma jet and to reduce the coefficient of use of sprayed materials and to improve the quality of the product.
- the basic task of the invention is to create a plasma
- 25 is small, ⁇ es ⁇ its ⁇ n ⁇ si ⁇ elny ⁇ azme ⁇ b ⁇ lshe than 1.7, ⁇ ⁇ a- ⁇ aya length vs ⁇ av ⁇ i ⁇ azyvae ⁇ sya ned ⁇ s ⁇ a ⁇ chn ⁇ y for ⁇ susches ⁇ vle- Nia ⁇ u ⁇ bulen ⁇ n ⁇ g ⁇ ⁇ e ⁇ emeshivaniya ⁇ yam ⁇ s ⁇ uyn ⁇ g ⁇ ⁇ echeniya gas and vi ⁇ ev ⁇ g ⁇ ⁇ echeniya ⁇ lazmy on uchas ⁇ e dug ⁇ v ⁇ g ⁇ ⁇ anala, ⁇ g ⁇ a- nichenn ⁇ m mezhele ⁇ dn ⁇ y vs ⁇ av ⁇ y and ⁇ a ⁇ zhe for vy ⁇ avnivaniya
- the intrinsic output diameter of the unit must be no less than the external diameter of the unit, the written out exhaust gas is extra long,
- FIG. 2 shows a schematic of the proposed plasmas in a separate section
- Plasma set to pipe 7 for the delivery of bulk material to the plasma.
- Channels 6 are divided equally, as well as an interesting arc channel 5, as can be seen from FIG. 2. Large gas channels 6 and their diameters are chosen so that 25, the total area and the cross-sections were not avoided.
- the internal diameter of the interelectrical unit 3 is not the same as the diameter of the external unit 8, the written output is 30% E ⁇ usl ⁇ vie ne ⁇ b ⁇ dim ⁇ for ⁇ g ⁇ , ch ⁇ by ⁇ i gas to vy ⁇ de of d ⁇ lni ⁇ elny ⁇ ⁇ anal ⁇ v 6 is not running over the ⁇ tsevzgyu ⁇ ve ⁇ n ⁇ s ⁇ mezhele ⁇ dn ⁇ y vs ⁇ av- ⁇ i 3 and is ⁇ e ⁇ ali vd ⁇ l its s ⁇ en ⁇ i ⁇ ⁇ echeniyu ⁇ lazmy in du ⁇ v ⁇ m 35 ⁇ anale 5 ch ⁇ ⁇ bes ⁇ echivae ⁇ s ⁇ abiln ⁇ s ⁇ ⁇ ab ⁇ y ⁇ lazm ⁇ na.
- the diameter of the housing is 8 and the length of the interconnection 3 is in the range from 0.6 to 1.7. The best range for the b / w ratio is divided by the capacity ⁇
- the plasma on the other hand, is, in its turn, divided by the required production process of the plasma processing.
- a change in size that is, the size of the plasma is 5 and more.
- Plasma works as follows. Primary
- a plasma zone in which there is a plasma structure 15, - 8 - having a uniform temperature and rapid displacement.
- step 7 in plasma, just 15 feeds the plasma for plasma processing.
- P ⁇ i e ⁇ m ⁇ sh ⁇ vv ⁇ di ⁇ sya ⁇ a ⁇ iches ⁇ i s ⁇ azu 5 vys ⁇ em ⁇ e ⁇ a ⁇ u ⁇ nuyu ⁇ blas ⁇ ⁇ lazmenn ⁇ y s ⁇ ui in ⁇ lichie ⁇ ⁇ lazm ⁇ na s ⁇ glasn ⁇ ⁇ , ⁇ , 2600229.
- EXAMPLE I 15 A coating was produced on a commercial base with an average particle size of 28 ⁇ m.
- the diameter of the outlet, the written-out type of the outlet for the additional gas channels, was 10 mm.
- the internal diameter of the interconnection was 10 mm, and its length b was 6.2 mm, that is, the ratio of 20 b / w was equal to 1.612, which lies in the range 0.6 ... 1.7.
- the flow rate was maintained at an equal of 200 ⁇ , the discharge of plasma-forming gas (exit) was 0.8 g / sec.
- the voltage on the unit was 150 ⁇ .
- EXAMPLE 2 Dust spraying of a dust was produced by a similar process to the I operating mode and the operating pressure of 30. The difference was that the length of the interconnect was 5.8 mm, that is, the ratio of b / w was 1.724, which lies outside the range of 0.6 ... 1.7.
- the following indicators of the spraying process are used: yield 0.9 kg / hour, coefficient of use 0.25, adhesive 35 release rate, 15%. These indicators are significantly lower than in Example I.
- the plasma does not eliminate all the possible variants of the invention. ⁇ Particularly, in the proposed plasma, additional gas channels can be autonomous, because there is no gas to be supplied
- FIG. ⁇ there is a simple source.
- the composition of the plasma-gas may be different.
- additional gas channels it may not be parallel with the other channels, but you must be at a corner to it, and the additional channels themselves may be available.
- the intentional use of the invention may be used for spraying particles, spheridizing particles, surfacing, etc., for use in applications
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
91/09702 ΡСΤ/δυ89/00338
ΙШΑЗΜ0ΤΡ0Η Οбласτь τеχниκи Изοбρеτение οτнοсиτся κ πлазменнοй τеχниκе, а именнο, κ πлазмοτροнам, и мοжеτ быτь исποльзοванο для наπыления ποκ- 5 ρыτий, сφеροидизации часτиц, наπлавκи и τ.д., πρеимущесτвен- нο πρи πρименении τуτοπлавκиχ ποροшκοв с низκοй τеπлοπροвοд- нοсτью и малοй πлοτнοсτью (οκсид алюминия, οκсид циρκοния, οκсид χροма и дρ. ) .
Пρедшесτвующий уροвень τеχниκи
10 Извесτен πлазмοτροн ("Газοτеρмичесκие ποκρыτия из πο- ροшκοвыχ маτеρиалοв", Сπρавοчниκ, Ю.С.Бορисοв и дρуτие, 1987, Ηауκοва Думκа (Κиев), с.76), сοдеρжащий κаτοд и сοπлο-анοд. Плазмοοбρазующий газ ποдаюτ τангенциальнο в κаτοдную οбласτь элеκτρичесκοй дуги, а наπыляемый ποροшοκ - в οбесτοченную
15 οбласτь πлазменнοй сτρуи за анοдοм.
Τангенциальная ποдача πлазмοοбρазующегο газа в πлазмο- τροн πρименяеτся для увеличения сροκа службы элеκτροдοв в случае, κοгда τаκοвοй газ являеτся χимичесκи аκτивным (вοз- дуχ, κислοροд и дρ.). Пρи τангенциальнοй ποдаче πлазмοοбρа-
20 зующегο газа наблюдаеτся виχρевοе τечение πлазменнοй сτρуи πο всему дуτοвοму κаналу, в τοм числе и на выχοде из πлазмο- τροна в οбласτи ввοда ποροшκа. Β ρезульτаτе προисχοдиτ ρаз- бρасывание ποροшκа ценτροбежными силами πлазменнοй сτρуи из ее πρиοсевοй οбласτи, в κοτοροй τемπеρаτуρа и сκοροсτь сτρуи
25 маκсимальны, в πеρиφеρийную οбласτь. Βиχρевοе τечение сτρуи πρивοдиτ τаκже κ неρавнοмеρнοсτи ее τемπеρаτуρнοгο и сκοροсτ- нοгο προφилей ποπеρечнοгο сечения, το есτь κ неρавнοмеρнοсτи нагρева и движения часτиц ποροшκа πο сечению πлазменнοй сτρуи Βсе эτο уменьшаеτ κοэφφициенτ исποльзοвания ποροшκа и уχуд-
30 шаеτ свοйсτва наπыляемыχ ποκρыτий.
Извесτен πлазмοτροн ( зυ, Α, 430801), в κοτοροм мевду κаτοдοм и анοдοм усτанοвлены межэлеκτροдные всτавκи. Β эτοм случае за счеτ увеличения длины элеκτρичесκοй дуги дοсτига- еτся неκοτοροе снижение τангенциальнοй сοсτавляющей сκοροсτи
35 πлазменнοй сτρуи, οднаκο уκазанные выше προблемы ποлнοсτью не ρешаюτся, ποсκοльκу длина межэлеκτροдныχ всτавοκ οгρани- чена сοοбρажениями дοсτижения высοκοгο τеρмичесκοгο ΚЦД πлазмοτροна (выше 60%) .
- 2 -
Для усτρанения виχρевοгο τечения πлазменнοй сτρуи в οб- ласτи ввοда в нее ποροшκа προизвοдяτ ρазделение τечения πлаз- мы в дугοвοм κанале на две зοны: виχρевую и аκсиальную. 5 Τаκ, извесτен πлазмοτροн ( ΡН , Α, 2600229), сοдеρжащий κаτοд и сοπлο-анοд, в κοτοροм вοκρуг дугοвοгο κанала выποл- нены дοποлниτельные цилиндρичесκие газοвые κаналы, ρасποлο- женные πаρаллельнο οси сοπла и сοοбщающиеся с οднοй сτοροны с учасτκοм ποлοсτи сοπла, в κοτορый ввοдиτся πлазмοοбρазую-
10 щий газ, а с дρуτοй сτοροны - с выχοднοй οбласτью сοπла. Κа- налы ποдачи в πлазменную сτρую ποροшκа τаκже выποлнены в сοπле-анοде, πρичем выχοдные οτвеρсτия эτиχ κаналοв наχοдяτ- ся между выχοдными οτвеρсτиями дοποлниτельныχ газοвыχ κана- лοв и выχοдным οτвеρсτием сοπла-анοда. Пρи гορении элеκτρи-
15 чесκοй дуτи в дуτοвοм κанале сοздаеτся οбласτь ποвышеннοгο давления, благοдаρя чему значиτельная часτь πлазмοοбρазуще- гο газа, ποдаваемοгο сο сτοροны κаτοда, προτеκаеτ не чеρез дуτοвοй κанал, а чеρез дοποлниτельные газοвые κаналы. Β силу эτοгο даже πρи τангенциальнοй ποдаче πлазмοοбρазующегο газа
20 в οбласτи ввοда ποροшκа в πлазменную сτρую будеτ имеτь месτο πеρеχοд οτ виχρевοгο τечения πлазмы κ аκсиальнοму. Τаκим οб- ρазοм, дοποлниτельные газοвые κаналы οбесπечиваюτ ρазделение πлазменнοгο ποτοκа на зοну виχρевοгο τечения на κаτοднοм учасτκе дуτοвοгο κанала и зοну аκсиальнοгο τечения в οбласτи
25 сτοлба дуги, κуда ввοдиτся ποροшοκ. Ακсиальнοе τечение πлаз- мы в τеχнοлοгичесκοй зοне πлазмοτροна сποсοбсτвуеτ τοму, чτο ποροшοκ ποπадаеτ в πρиοсевую οбласτь πлазменнοй сτρуи, имеющую маκсимальную τемπеρаτуρу и сκοροсτь. Βвοд ποροшκа в зοну аκсиальнοгο τечения πлазменнοй сτρуи исκлючаеτ выбρа-
30 сывание часτиц ποροшκа из ее πρиοсевοй οбласτи в πеρиφеρий- ную.
Ηедοсτаτκοм πлазмοτροна сοгласнο БΉ , Α, 2600229 явля- еτся наличие значиτельнοй πο ρазмеρам зοны χοлοднοгο, το есτ неиοнизиροваннοгο газа между сτенκοй анοда и πлазменнοй сτρу
35 ей. Эτο связанο с τем, чτο πлазмοοбρазующий газ, ποдаваемый чеρез дοποлниτельные κаналы, ποсτуπаеτ в οбласτь ввοда ποροш κа, не взаимοдейсτвуя с элеκτρичесκοй дуτοй, το есτь с низ- κοй емπеρаτуροй. Чτοбы ποπасτь в высοκοτемπеρаτуρную πρиο-
\νθ 91/09702 ΡСΤ/δШ9/00338
- 3 - севую οбласτь πлазменнοй сτρуи, ποροшοκ наπыляемοгο маτеρи- ала дοлжен сначала προйτи чеρез эτу "χοлοдную" зοну, в свя- зи с чем ρасχοд τρансπορτиρующегο ποροшοκ газа дοлжен быτь 5 дοсτаτοчнο бοлыπим. Эτο, в свοю οчеρедь, мοжеτ πρивесτи κ заχοлаживанию πлазменнοй сτρуи и κ снижению κοэφφициенτа исποльзοвания наπыляемοгο маτеρиала и уχудшению κачесτва πο- κρыτий.
Извесτен τаκже πлазмοτροн ( Б-Κ, Β, 2054127), сοдеρжащий
10 усτанοвленные οдин за дρугим πο χοду πлазменнοй сτρуи κаτοд, вχοднοе сοπлο, межэлеκτροдную всτавκу и анοд, являющийся выχοдным сοπлοм. Пοροшοκ ввοдиτся в οбесτοченную οбласτь πлазменнοй сτρуи за выχοдным οτвеρсτием анοда. Β межэлеκτροд- нοй всτавκе вοκρуг дугοвοгο κанала ποд углοм κ οси πлазмοτρο-
15 на выποлнены цилиндρичесκие газοвые κаналы, сοοбщающиеся с дуτοвым κаналοм πлазмοτροна, для дοποлниτельнοй ποдачи газа в эτοτ κанал, οгρаниченный внуτρенними ποвеρχнοсτями вχοднο- гο сοπла, межэлеκτροднοй всτавκи и анοда.
Пρи τангенциальнοй ποдаче сο сτοροны κаτοда πлазмοοбρа-
20 зующегο газа на учасτκе дугοвοгο κанала, οгρаниченнοм межэ- леκτροднοй всτавκοй, προисχοдиτ взаимοдейсτвие виχρевοгο τе- чения πлазмы с πρямοсτρуйным τечением газа, выχοдящегο из дοποлниτельныχ κаналοв эτοй всτавκи. Β ρезульτаτе виχρевοе τечение πлазмы ρазρушаеτся и на выχοде из анοда φορмиρуеτся
25 аκсиальная πлазменная сτρуя. Пρи эτοм следуеτ οτмеτиτь, чτο для эφφеκτивнοгο ρазρушения виχρевοгο τечения πлазмы ρасχοд газа, ποсτуπающегο πο дοποлниτельным κаналам, дοлжен быτь сοизмеρим с ρасχοдοм газа, προχοдящегο πο дугοвοму κаналу сο сτοροны κаτοда.
30 Ηедοсτаτοκ πлазмοτροна сοсτοиτ в τοм, чτο πρи ввοде га- за из дοποлниτельныχ κаналοв с τаκим бοлыπим ρасχοдοм в πлаз- му προисχοдиτ ее заχοлаживание. Пοсκοльκу дοποлниτельные га- зοвые κаналы выποлнены в межэлеκτροднοй всτавκе неποсρедсτ- веннο πеρед анοдοм, το ρассτοяние мёжду зοнοй ρазρушения
35 виχρевοгο τечения πлазмы и τеχнοлοгичесκοй зοнοй πлазмοτροна малο и заχοлοженный πлазменный ποτοκ πρи взаимοдейсτвии с элеκτρичесκοй дугοй не усπеваеτ нагρеτься дο неοбχοдимοй τемπеρаτуρы и οбесπечиτь πρи эτοм ρавнοмеρные προφили τемπе-
- 4 - ρаτуρы и сκοροсτи πлазменнοй сτρуи πο ее ποπеρечнοму сечению в τеχнοлοгичесκοй зοне πлазмοτροна. Ρезульτаτοм эτοгο являеτ- ся неρавнοмеρнοсτь движения и нагρева часτиц ποροшκа, неποл- 5 нοе иχ προπлавление и, в κοнечнοм счеτе, уχудшение свοйсτв наπыляемыχ ποκρыτий и уменынение κοэφδжциенτа исποльзοвания ποροшκа.
Ρасκρыτие изοбρеτения Β οснοву изοбρеτения ποлοжена задача сοздаτь πлазмοτροн,
10 в κοτοροм дοποлниτельные газοвые κаналы τаκ ρасποлοжены οτ- нοсиτельнο межэлеκτροднοй всτавκи, а сама межэлеκτροдная всτавκа имееτ τаκие οτнοсиτельные ρазмеρы, чτο πρи τангенци- альнοи ποдаче в πлазмοτροн πлазмοοбρазущегο газа в οбласτи ввοда ποροшκа сοздаеτся аκсиальнοе τечение πлазменнοй сτρуи
15 с τемπеρаτуροй, неοбχοдимοй для ведения τеχнοлοгичесκοгο προ- цесса и с ρавнοмеρными προφилями τемπеρаτуρы и сκοροсτи πο ποπеρечнοму сечению πлазменнοи сτρуи, в ρезульτаτе чегο дοс- τигаеτся ποвышение κοэφφициенτа исποльзοвания ποροшκа и улуч- шение свοйсτв οбρабаτываемыχ изделий.
20 Пοсτавленная задача ρешаеτся τем, чτο в πлазмοτροне, сοдеρжащем πеρвый элеκτροд, вχοднοе сοπлο, межэлеκτρρдную всτавκу и вτοροй элеκτροд и имеющем дοποлниτельные газοвые κаналы, ρасποлοженные вοκρуг дугοвοгο κанала, οгρаниченнοгο внуτρенними ποвеρχнοсτями вχοднοгο сοπла, межэлеκτροднοй
25 всτавκи и вτοροгο элеκτροда, и сοοбщающиеся с эτим дугοвым κаналοм, сοгласнο изοбρеτению, дοποлниτельные газοвые κана- лы выποлнены вο вχοднοм сοπле, πρичем внуτρенний диамеτρ межэлеκτροднοй всτавκи не меньше диамеτρа οκρужнοсτи, οπисан- нοй вοκρуг выχοдныχ οτвеρсτий дοποлниτельныχ газοвыχ κаналοв,
30 а οτнοшение диамеτρа эτοй οκρужнοсτи κ длине межэлеκτροднοй всτавκи лежиτ в πρеделаχ 0,6...1,7.
Уκазанные сοοτнοшения между диамеτροм οκρужнοсτи, οπи- саннοй вοκρуг выχοдныχ οτвеρсτий дοποлниτельныχ газοвыχ κа- налοв, и ρазмеρами межэлеκτροднοй всτавκи ποлучены авτορами
35 эκсπеρименτальнο. Пρи выποлнении эτиχ сοοτнοшений взаимοдей- сτвие и πеρемешивание виχρевοгο ποτοκа πлазмы и πρямοсτρуй- ныχ ποτοκοв газа προисχοдиτ на учасτκе дугοвοгο κанала, οгρа- ниченнοм межэлеκτροднοй всτавκοй. Пοэτοму уже на выχοде из
νГО 91/09702 ΡСΤ/δШ9/00338
- 5 - межэлеκτροднοй всτавκи в οбласτи вχοднοгο οτвеρсτия вτοροгο элеκτροда φορмиρуеτся аκсиальный ποτοκ πлазмы с ρавнοмеρны- ми προφилями τемπеρаτуρы и сκοροсτи, πρичем заχοлаживание 5 эτοгο ποτοκа πρаκτичесκи οτсуτсτвуеτ.
Следуеτ οτмеτиτь, чτο προблема выρавнивания τемπеρаτуρ- нοгο и сκοροсτнοгο προφилей ποπеρечнοгο сечения πлазменнοй сτρуи на выχοде из анοда (вτοροгο элеκτροда) ρешаеτся πуτем усτанοвκи межэлеκτροдныχ всτавοκ лишь τοгда, κοгда ρечь идеτ
10 ο чисτο виχρевοм или чисτο аκсиальнοм τечении πлазмы в дуτο- вοм κанале, το есτь πρи οτсуτсτвии в πлазмοτροне дοποлниτель ныχ газοвыχ κаналοв (Μ.Φ.Жуκοв и дρуτие, "Элеκτροдуτοвые ге- неρаτορы с межэлеκτροдными всτавκами", 1981, Ηауκа (Ηοвοси- биρсκ) , с.25-37). Чτο же κасаеτся случая, κοгда в дуτοвοм
15 κанале πлазмοτροна οсзπцесτвляеτся πеρеχοд οτ виχρевοгο τече- ния πлазмы κ ее аκсиальнοму τечению, το πρинциπы κοнсτρ*уиρο- вания дзгτοвοгο κанала, οбесπечивающие эφφеκτивнοе исποльзο- вание πлазмοτροна, в насτοящее вρемя неизвесτны.
Β сеρии эκсπеρименτοв авτορами усτанοвленο, чτο если
20 згаазанный οτнοсиτельный ρазмеρ межэлеκτροднοй всτавκи сделаτ меньше чем 0,6, το есτь если длина всτавκи сρавниτельнο ве- лиκа, το наρушаеτся надежнοсτь и сτабильнοсτь ρабοτы πлазмο- τροна и наблюдаеτся эροзиοнный изнοс дугοвοгο κанала всτавκи (двοйнοе дугοοбρазοвание). Εсли же длина всτавκи слиιπκοм
25 мала, το есτь ее οτнοсиτельный ρазмеρ бοльше чем 1,7, το τа- κая длина всτавκи οκазываеτся недοсτаτοчнοй для οсущесτвле- ния τуρбуленτнοгο πеρемешивания πρямοсτρуйнοгο τечения газа и виχρевοгο τечения πлазмы на учасτκе дугοвοгο κанала, οгρа- ниченнοм межэлеκτροднοй всτавκοй, а τаκже для выρавнивания
30 τемπеρаτуρнοгο и сκοροсτнοгο προφилей πлазмы и ддя ее нагρе- ва дο неοбχοдимοй τемπеρаτуρы.
Βнзгτρенний диамеτρ межэлеκτροднοй всτавκи дοлжен быτь не меньше диамеτρа οκρужнοсτи, οπисаннοй вοκρзгг выχοдныχ οτ- веρсτий дοποлниτельныχ газοвыχ κаналοв для τοгο, чτοбы πρя-
35 мοсτρзгйные ποτοκи газа на γчасгκе дуτοвοгο κанала, οгρаничен нοм межэлеκτροднοй всτавκοй, были наπρавлены πο τечению πлаз меннοгο ποτοκа. Эτο ποвышаеτ инτенсивнοсτь προцесса выρавни- вания προφилей τемπеρаτуρы и сκοροсτи πлазмы, а τаκже увели-
\νθ 91/09702
- 6 - чиваеτ надежнοсτь ρабοτы πлазмοτροна.
Β дальнейшем изοбρеτение ποясняеτся ποдροбным οπисани- ем лучшегο ваρианτа егο οсзгщесτвления сο ссылκами на πρила- 5 гаемые чеρτежи.
Κρаτκοе οπисание чеρτежей Φиг.Ι изοбρажаеτ сχемаτичнο πρедлагаемый πлазмοτροн в προдοльнοм ρазρезе,и
Φиг.2 - ρазρез πο линии П-П φиг.Ι. 10 Лучший ваρианτ οсущесτвления изοбρеτения
Пρедлагаемый πлазмοτροн сοдеρжиτ усτанοвленные сοοснο τορцевοй κаτοд (Φиг.Ι), вχοднοе сοπлο 2, межэлеκτροднзгсο всτавκу 3 и анοд 4. Пοлοсτь, οгρаниченная внуτρенними ποвеρχ- нοсτями вχοднοгο сοπла 2, межэлеκτροднοй всτавκи 3 и анοда 15 4, οбρазуеτ дуτοвοй κанал 5 πлазмοτροна. Βο вχοднοм сοπле 2 выποлнены дοποлниτельные газοвые κаналы 6 цилиндρичесκοй φορмы, οси κοτορыχ в ρассмаτρиваемοм πρимеρе πаρаллельны οси сοπла 2. Эτи κаналы 6 сοοбщаюτ κаτοдный учасτοκ дзггοвο- гο κанала 5 с егο згчасτκοм, οгρаниченным межэлеκτροднοй всτа- 20 вκοй 3. Ηиже анοда 4 πο χοду πлазменнοй сτρуи усτанοвлена τρубκа 7 для ποдачи ποροшκοвοгο маτеρиала в πлазменную сτρую. Κаналы 6 ρасπρеделены ρавнοмеρнο πο οκρужнοсτи, κοнценτ- ρичнοй дугοвοму κаналу 5, κаκ виднο из φиг.2. Κοличесτвο дο- ποлниτельныχ газοвыχ κаналοв 6 и иχ диамеτρ выбиρаюτся τаκ, 25 чτοбы суммаρная πлοщадь иχ ποπеρечныχ сечений была не мень- ше πлοщади ποπеρечнοгο сечения дзггοвοгο κанала 5 на згчасτκе вχοднοгο сοπла 2.
Сοгласнο изοбρеτению, внуτρенний диамеτρ межэлеκτροднοй всτавκи 3 не меныπе диамеτρа οκρужнοсτи 8, οπисаннοй вοκρуг 30 выχοдныχ οτвеρсτий дοποлниτельныχ газοвыχ κаналοв 6 κасаτель- нο κ эτим выχοдным οτвеρсτиям. Эτο услοвие неοбχοдимο для τοгο, чτοбы ποτοκи газа на выχοде из дοποлниτельныχ κаналοв 6 не набегали на τορцевзгю ποвеρχнοсτь межэлеκτροднοй всτав- κи 3 и исτеκали вдοль ее сτенκи πο τечению πлазмы в дуτοвοм 35 κанале 5, чτο οбесπечиваеτ сτабильнοсτь ρабοτы πлазмοτροна. Οτнοшение диамеτρа Β οκρужнοсτи 8 κ длине ь межэлеκτ- ροднοй всτавκи 3 лежиτ в πρеделаχ οτ 0,6 дο 1,7. Βыбορ κοн- κρеτнοй величины οτнοшения ъ/ъ οπρеделяеτся мοщнοсτью
\νθ 91 09702 ΡСΤ/δШ9 00338
- 7 - πлазмοτροна, κοτορая, в свοю-οчеρедь, οπρеделяеτся τρебуе- мοй προизвοдиτельнοсτью προцесса πлазменнοй οбρабοτκи. Чем меныπе οτнοшение Β/ь , τем бοлыне мοщнοсτь πлазмοτροна и 5 наοбοροτ.
Οчевиднο, чτο между межэлеκτροднοй всτавκοй 3 и анοдοм 4 (Φиг.Ι) мοгуτ быτь усτанοвлены дοποлниτельные межэлеκτροд- ные всτавκи, наπρимеρ, для ποвышения мοщнοсτи πлазмοτροна. Β эτοм случае иχ геοмеτρичесκие ρазмеρы выбиρаюτся πο зави-
10 симοсτям, извесτным сπециалисτам в οбласτи πлазменнοй τеχни- κи, τаκ κаκ на вχοде эτиχ дοποлниτельныχ межэлеκτροдныχ всτа- вοκ ποτοκ πлазмы уже будеτ имеτь аκсиальнοе наπρавление и ρавнοмеρные προφили τемπеρаτуρы и сκοροсτи.
Плазмοτροн ρабοτаеτ следующим οбρазοм. Пρедваρиτельнο
15 в πлазмοτροн ποдаюτ οχлаждающую вοду и πлазмοοбρазующий газ 9. Μелщу элеκτροдами I и 4 вοзбуждаюτ элеκτρичесκую дугу 10. Плазмοοбρазующий газ 9, ποдаваемый чеρез завиχρиτель (не πο- κазан) τангенциальнο сο сτοροны κаτοда I, ρасπρеделяеτся ρавнοмеρнο в зазορе между κаτοдοм I и внуτρенней κοничесκοй
20 ποвеρχнοсτью вχοднοгο сοπла 2. Элеκτρичесκая дуга 10, гορящая между κаτοдοм I и анοдοм 4, сοздаеτ οбласτь ποвышеннοгο дав- ления в дугοвοм κанале 5 на учасτκе, οгρаниченнοм вχοдным сοπлοм 2. Пοэτοму бο'лыная часτь πлазмοοбρазующегο газа 9 προ- χοдиτ не чеρез эτοτ учасτοκ дугοвοгο κанала 5, а чеρез дοποл-
25 ниτельные газοвые κаналы 6 в виде πρямοсτρуйныχ ποτοκοв II. Чеρез дугοвοй κанал 5 на згчасτκе вχοднοгο сοπла 2 προχοдиτ лишь незначиτельная часτь πлазмοοбρазующегο газа, сοздавая виχρевοй ποτοκ 12 πлазмы. Ηа учасτκе дугοвοгο κанала 5, οг- ρаниченнοм межэлеκτροднοй всτавκοй 3, προисχοдиτ взаимοдей-
30 сτвие и τуρбуленτнοе πеρемешивание виχρевοгο ποτοκа 12 πлаз- мы и πρямοсτρуйныχ ποτοκοв II газа. Β ρезульτаτе в οбласτи выχοднοгο οτвеρсτия межэлеκτροднοй всτавκи 3 φορмиρуеτся аκ- сиальныи ποτοκ 13 πлазмы, πρаκτичесκи не заχοлοженный и име- ющий ρавнοмеρные ποπеρечные προώили τемπеρаτуρы и сκοροсτи.
35 Пροφили τемπеρаτуρы и сκοροсτи πлазменнοгο ποτοκа 13, явля- ющиеся, κаκ извесτнο, ποдοбными, ποκазаны на φиг.Ι линией 14.
Сοοτвеτсτвеннο, за сοπлοм-анοдοм 4, το есτь в τеχнοлο- гичесκοй зοне πлазмοτροна οбρазуеτся πлазменная сτρуя 15,
- 8 - имеющая ρавнοмеρные τемπеρаτуρный и сκοροсτнοй προφили. Пο τρубκе 7 в πлазменнзπο сτρую 15 ποдаюτ ποροшοκ для πлазменнοй οбρабοτκи. Пρи эτοм ποροшοκ ввοдиτся πρаκτичесκи сρазу в 5 высοκοτемπеρаτуρную οбласτь πлазменнοй сτρуи в οτличие οτ πлазмοτροна сοгласнο ΡΗ , Α, 2600229. Движение и нагρев часτиц ποροшκа в οτличие οτ πлазмοτροна сοгласнο ΡΗ, Β, 2054127 προисχοдиτ в οднοροднοй высοκοτемπеρаτуρнοй аκсиаль- нοй сτρуе, близκοй πο χаρаκτеρисτиκам κ ламинаρнοй. Пοэτοму 10 часτицы ποροшκа ποдвеρгаюτся эφφеκτивнοму и οднοροднοму πлав- лению и усκορению.
Ηиже πρивοдяτся κοнκρеτные πρимеρы для οбοснοвания вы- бορа заявленнοгο диаπазοна величины ъ/ъ .
Пρимеρ I 15 Пροизвοдилοсь налыление κορундοвοгο ποροшκа сο сρедним ρазмеροм часτиц 28 мκм. Диамеτρ ъ οκρужнοсτи, οπисаннοй вοκρуτ выχοдныχ οτвеρсτии дοποлниτельныχ газοвыχ κаналοв, сοсτавлял 10 мм. Βнуτρенний диамеτρ межэлеκτροднοй всτавκи сοсτавлял 10 мм, а ее длина ъ - 6,2 мм, το есτь οτнοшение 20 ъ/ъ былο ρавнο 1,612, чτο лежиτ в диаπазοне 0,6...1,7.
Τοκ дуτи ποддеρживался ρавным 200 Α, ρасχοд πлазмοοбρазующе- гο газа (вοздзгχ) - 0,8 г/сеκ. Ηаπρяжение на дуτе сοсτавлялο 150 Β. Пοлучены следующие ποκазаτели προцесса наπыления: προизвοдиτельнοсτь 2,7 κг/час, κοэφφициенτ исποльзοвания 25 ποροшκа 0,78, адгезиοнная προчнοсτь ποκρыτия 27 ΜПа, πορис- τοсτь 2%.
Пρимеρ 2 Ηаπыление κορундοвοгο ποκρыτия προизвοдилοсь πρи аналο- гичныχ πρимеρу I ρежимныχ и κοнсτρуκτивныχ πаρамеτρаχ προ- 30 цесса. Οτличие сοсτοялο в τοм, чτο длина ь межэлеκτροднοй всτавκи была ρавна 5,8 мм, το есτь οτнοшение Ъ/ъ сοсτав- лялο 1,724, чτο лежиτ вне диаπазοна 0,6...1,7. Пοлзгчены сле- дующие ποκазаτели προцесса налыления: προизвοдиτельнοсτь 0,9 κг/час, κοэφφициенτ исποльзοвания ποροшκа 0,25, адгезиοнная 35 προчнοсτь ποκρыτия 12 ΜПа, πορисτοсτь 15$. Эτи ποκазаτели значиτельнο ниже, чем в πρимеρе I.
Пρимеρ 3 Ηаπыление κορундοвοгο ποκρыτия προизвοдилοсь πρи аналο-
\νθ 91/09702 ΡСΤ/δШ9/00338
- 9 - гичныχ πρимеρу I ρежимныχ и κοнсτρзгκτивныχ πаρамеτρаχ προ- цесса. Οτличие сοсτοялο в τοм, чτο длина ь межэлеκτροднοй всτавκи была ρавна 15,8 мм, το есτь οτнοшение ϋ/Ь сοс- 5 τавлялο 0,633, чτο лежиτ в диаπазοне 0,6...1,7. Пοлучены τа- κие же ποκазаτели προцесса наπыления, κаκ в πρимеρе I.
Пρимеρ 4 Ηаπыление κορундοвοгο ποκρыτия προизвοдилοсь πρи ρежим- ныχ и κοнсτρуκτивныχ πаρамеτρаχ προцесса, аналοгичныχ πρиме-
10 ρу I. Οτличие сοсτοялο в τοм, чτο длина ь межэлеκτροднοй всτавκи была ρавна 18,18 мм, το есτь οτнοшение ъ/ъ сοс- τавлялο 0,55, чτο лежиτ вне диаπазοна 0,6...1,7. Усτанοвленο, чτο πаρамеτρы πлазменнοгο ποτοκа несτабильны, вοзниκаеτ двοй нοе дугοοбρазοвание.
15 Пοκазанная на φиг.Ι и 2 κοнсτρзгιщия πлазмοτροна не ис- чеρπываеτ все вοзмοжные ваρианτы οсущесτвления изοбρеτения. Β часτнοсτи, в πρедлагаемοм πлазмοτροне дοποлниτельные газο- вые κаналы мοгуτ быτь авτοнοмными, το есτь газ в ниχ мοжеτ ποдаваτься не из κаτοднοгο учасτκа дуτοвοгο κанала, κаκ πο-
20 κазанο на φиг.Ι, а οτ ποсτοροннегο исτοчниκа. Пρи эτοм сοс- τав эτοгο газа мοжеτ οτличаτься οτ сοсτава πлазмοοбρаззгюще- гο газа. Далее, οси дοποлниτельныχ газοвыχ κаналοв мοгуτ быτь не πаρаллельны οси дуτοвοгο κанала, а наχοдиτься ποд углοм κ ней, а сами дοποлниτельные κаналы мοгуτ имеτь οτлич-
25 ную οτ цилиндρичесκοй φορму.
Пροмышленная πρименимοсτь Изοбρеτение мοжеτ быτь исποльзοванο для наπыления ποκ- ρыτий, сφеροидизации часτиц, наπлавκи и τ.д., πρеимущесτвен- нο πρи πρименении τугοπлавκиχ ποροшκοв с низκοй τеπлοπροвοд-
30 • нοсτью и малοй πлοτнοсτью (οκсид алюминия, οκсид циρκοния, οκсид χροма и дρ. ) .
Claims
- 10 - ΦΟΡΜУΙΑ ИЗΟБΡΕΤΕΗИЯ Плазмοτροн, сοдеρжащий πеρвый элеκτροд (I), вχοднοе сοπ- лο (2), межэлеκτροдную всτавκу (3) и вτοροй элеκτροд (4) и 5 имеющий дοποлниτельные газοвые κаналы (6), ρасποлοженные вο- κρуτ дуτοвοгο κанала (5), οгρаниченнοгο внзгτρенними ποвеρχ- нοсτями вχοднοгο сοπла (2), межэлеκτροднοй всτавκи (3) и вτοροгο элеκτροда (4), и сοοбщающиеся с эτим дугοвым κаналοм (5), ο τличающийся τем, чτο дοποлниτельные газο- 10 вые κаналы (6) выποлнены вο вχοднοм сοπле (2), πρичем внуτ- ρенний диамеτρ межэлеκτροднοй всτавκи (3) не меныπе диамеτρа οκρужнοсτи (8), οπисаннοй вοκρуг выχοдныχ οτвеρсτий дοποлни- τельныχ газοвыχ κаналοв (6), а οτнοшение диамеτρа эτοй οκρуж- нοсτи (8) κ длине межэлеκτροднοй всτавκи (3) лежиτ в πρеделаχ 15 0,6...1,7.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/SU1989/000338 WO1991009702A1 (fr) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | Plasmatron |
| EP19900905345 EP0461259A4 (en) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | Plasmatron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/SU1989/000338 WO1991009702A1 (fr) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | Plasmatron |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO1991009702A1 true WO1991009702A1 (fr) | 1991-07-11 |
Family
ID=21617623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/SU1989/000338 Ceased WO1991009702A1 (fr) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | Plasmatron |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0461259A4 (ru) |
| WO (1) | WO1991009702A1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4445021A (en) * | 1981-08-14 | 1984-04-24 | Metco, Inc. | Heavy duty plasma spray gun |
| US4788402A (en) * | 1987-03-11 | 1988-11-29 | Browning James A | High power extended arc plasma spray method and apparatus |
| US4841114A (en) * | 1987-03-11 | 1989-06-20 | Browning James A | High-velocity controlled-temperature plasma spray method and apparatus |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4035684A (en) * | 1976-02-23 | 1977-07-12 | Ustav Pro Vyzkum, Vyrobu A Vyuziti Radiosotopu | Stabilized plasmatron |
| FR2600229B1 (fr) * | 1986-06-17 | 1994-09-09 | Metallisation Ind Ste Nle | Torche de rechargement a plasma |
-
1989
- 1989-12-26 WO PCT/SU1989/000338 patent/WO1991009702A1/ru not_active Ceased
- 1989-12-26 EP EP19900905345 patent/EP0461259A4/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4445021A (en) * | 1981-08-14 | 1984-04-24 | Metco, Inc. | Heavy duty plasma spray gun |
| US4788402A (en) * | 1987-03-11 | 1988-11-29 | Browning James A | High power extended arc plasma spray method and apparatus |
| US4841114A (en) * | 1987-03-11 | 1989-06-20 | Browning James A | High-velocity controlled-temperature plasma spray method and apparatus |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| See also references of EP0461259A4 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0461259A4 (en) | 1992-12-30 |
| EP0461259A1 (en) | 1991-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4656330A (en) | Plasma jet torch having converging anode and gas vortex in its nozzle for arc constriction | |
| JP5376091B2 (ja) | プラズマトーチ | |
| US4762977A (en) | Double arc prevention for a transferred-arc flame spray system | |
| CA1234689A (en) | Plasma gun | |
| US4916273A (en) | High-velocity controlled-temperature plasma spray method | |
| US3851140A (en) | Plasma spray gun and method for applying coatings on a substrate | |
| EP0427194B1 (en) | Multiple torch type plasma generation device and method of generating plasma using the same | |
| US4841114A (en) | High-velocity controlled-temperature plasma spray method and apparatus | |
| CN101605625B (zh) | 等离子体设备 | |
| JP4664679B2 (ja) | プラズマ溶射装置 | |
| US20100201271A1 (en) | Dc arc plasmatron and method of using the same | |
| CN109618483B (zh) | 一种多弧等离子体发生器 | |
| WO1992000658A1 (en) | Plasma torch | |
| JPH04229995A (ja) | 伝達されるアーク用のプラズマバーナー | |
| AU2017241686A1 (en) | Improved plasma arc cutting system, consumables and operational methods | |
| JPH08339893A (ja) | 直流アークプラズマトーチ | |
| CN109868160A (zh) | 用于水煤浆气化的等离子体喷嘴、气化炉及气化方法 | |
| RU93045033A (ru) | Плазматрон | |
| WO1991009702A1 (fr) | Plasmatron | |
| JPH01319297A (ja) | 高速・温度制御式プラズマスプレー法及び装置 | |
| US5296670A (en) | DC plasma arc generator with erosion control and method of operation | |
| CN112996210B (zh) | 一种多电弧通道等离子体炬 | |
| CN214338187U (zh) | 一种开设多电弧通道的等离子体炬 | |
| RU2818187C1 (ru) | Электродуговой плазмотрон и узел кольцевого ввода исходных реагентов в плазмотрон | |
| JPS61116799A (ja) | 軸供給型大出力プラズマジエツト発生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU BG BR FI HU JP KR |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE ES FR GB IT LU NL SE |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 1990905345 Country of ref document: EP |
|
| WWP | Wipo information: published in national office |
Ref document number: 1990905345 Country of ref document: EP |
|
| WWW | Wipo information: withdrawn in national office |
Ref document number: 1990905345 Country of ref document: EP |