Электрод плазменной горелки

Авторы патента:

КРИНК Фолькер (DE)

ЛАУРИШ Франк (DE)

ЙЕНЕРТ Катрин (DE)

ШТОУДТНЕР Томас (DE)

КРОШВАЛЬД Мартин (DE)

РАЙНКЕ Ральф-Петер (DE)

H05H1/34 - 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 2526862:

КЬЕЛБЕРГ ФИНСТЕРВАЛЬДЕ ПЛАЗМА УНД МАШИНЕН ГМБХ (DE)

Заявленное изобретение относится к электроду плазменной горелки. Заявленное устройство содержит продолговатый электрододержатель с передней поверхностью на острие электрода и сверлением, выполненным на острие электрода по средней оси через электрододержатель, и эмиссионную вставку, установленную в сверлении таким образом, что излучающая поверхность эмиссионной вставки остается свободной. При этом излучающая поверхность смещена назад относительно передней поверхности электрододержателя и электрод плазменной горелки содержит гнездо для своего размещения и электрододержатель, причем гнездо под электрод имеет внутреннюю резьбу, а электрододержатель содержит наружную резьбу и сплошное кольцо в канавке на цилиндрической наружной поверхности. При этом электрододержатель свинчен с гнездом под электрод с помощью наружной и внутренней резьбы и уплотнен посредством сплошного кольца. Заявленная плазменная горелка выполнена с указанным электродом. Техническим результатом является повышение срока службы электрода. 2 н. и 7 з. п. ф-лы, 11 ил.

Настоящее изобретение относится к электроду плазменной горелки, а также к головке плазменной горелки с таким электродом.

Плазмой называется сильно нагретый электропроводящий газ, состоящий из положительных и отрицательных ионов, электронов, а также возбужденных и нейтральных атомов молекул.

В качестве плазмообразующего газа применяются разные газы, например, одноатомный аргон и/или двухатомные газы: водород, азот, кислород или воздух. Эти газы ионизируют и диссоциируют под действием энергии электрической дуги. Электрическая дуга после сужения соплом считается плазменной струей.

На параметры плазменной струи может оказывать сильное влияние конфигурация сопла и электрода. Этими параметрами плазменной струи являются, например, диаметр струи, температура, плотность энергии и скорость истечения газа.

Например, при плазменной резке плазма сужается соплом, которое может иметь газовое или водяное охлаждение. В результате плотность энергии может возрасти до 2×10⁶ Вт/см². Внутри плазменной струи температура может достигать до 30000°C, которая в сочетании с высокой скоростью истечения газа обеспечивает очень большие скорости резания материалов.

Вследствие большой термической нагрузки на сопло оно изготавливается, как правило, из металлического материала, в связи с высокой электропроводностью и теплопроводностью предпочтительно - из меди. Это относится и к электрододержателю, который, однако, может быть также изготовлен из серебра. Тогда сопло применяется в плазменной горелке, основными компонентами которой являются головка, крышка сопла, направляющая деталь для плазмообразующего газа, сопло, держатель сопла, гнездо под электрод, электрододержатель с электродной вставкой, а в современных плазменных горелках - и держатель для защитной крышки сопла и сама защитная крышка сопла. Электрододержатель фиксирует заостренную электродную вставку, называемую эмиссионной вставкой, из вольфрама, применяемую для не окисляющих газов в качестве плазмообразующего газа, например, смеси из аргона и водорода. Так называемый пластинчатый электрод, электродная вставка которого состоит, например, из гафния, может применяться также и для окисляющих газов в качестве плазмообразующего газа, например воздуха или кислорода.

Для достижения длительного срока службы сопла и электрода часто применяют охлаждение, в данном случае жидкостью, например водой, однако возможно охлаждение и газом.

Следовательно, различают плазменные горелки с жидкостным и газовым охлаждением.

Согласно уровню техники электрод состоит из держателя, изготовленного из материала с хорошей электро- и теплопроводностью, например меди и серебра или их сплавов, и эмиссионной вставки из температуростойкого материала, например вольфрама, циркония или гафния. Для кислородсодержащих плазмообразующих газов может применяться цирконий, правда, благодаря своим более высоким термическим качествам гафний более пригоден, поскольку его оксид является более температуростойким.

В целях обеспечения длительного срока службы электрода тугоплавкий материал в качестве эмиссионной вставки размещается в оправе, которая затем охлаждается. Наиболее эффективным видом охлаждения является жидкостное охлаждение.

В публикации DD 87361 описан такой электрод (катод) для окислительных газов. Катод (эмиссионная вставка) выполнен из материала, например, циркония, оксид которого является температуростойким, и вставлен в медную оправу. Оправа катода охлаждается изнутри через канал для подачи охлаждающей воды. Далее приводится описание проблемы, вызванной низким сроком службы (долговечностью) катода, обусловленным вращением плазмообразующего газа, необходимым для достижения высокого качества резания. Оправа катода содержит буртик, вокруг которого расположено кольцо для направления газа, содержащее выполненные в нем газовые каналы, предназначенные для разделения плазмообразующего газа на частичный и основной потоки, и образующие на обращенной к соплу стороне основной поток и приводящие его во вращение, и образующие на обращенной к оправе катода стороне противоположно вращающийся частичный поток, или же буртик оправы катода содержит выемки для формирования и изменения направления частичного газового потока. Тем самым должна быть создана спокойная газовая зона перед эмиссионной вставкой для снижения его износа. Однако этим способом не достигается столь высокое качество резания, как это происходит при сильно вращающемся плазмообразующем газе.

Кроме того, в DE 69014289 T3 и DE 69937323 T2 описаны электродные компоновки, в которых вокруг эмиссионной вставки размещена втулка (сепаратор), отделяющая эмиссионную вставку от электрододержателя. При этом сепаратор состоит преимущественно из серебра, а электрододержатель - из меди. Серебро гарантирует более длительный срок службы, в частности, при резании с применением чистого кислорода, поскольку серебро реагирует с кислородом реакционно инертнее, чем медь. Однако изготовление таких электродных компоновок является дорогостоящим.

Из DE 69512247 T2 известно, что излучающая поверхность эмиссионной вставки вначале образована так, что она создает выемку в эмиссионной вставке, которая имеет по средней оси начальную глубину, пропорциональную необходимому для резания потоку и диаметру эмиссионной вставки. Благодаря такой выемке снижается отложение эмиссионного материала на внутренней поверхности сопла, вызываемое воспламенением и работой плазменной дуги. Однако в ходе исследований было установлено, что срок службы вследствие этого не возрастает.

Из публикации US 5083005 A известен электрод плазменной горелки нового уровня, содержащий продолговатый электрододержатель с передней поверхностью на острие электрода и сверлением, выполненным на острие электрода вдоль средней оси через электрододержатель, и эмиссионную вставку, установленную в сверлении таким образом, что излучающая поверхность отстоит от эмиссионной вставки. На передней поверхности электрододержателя выполнена цилиндрическая полость и в плоском и горизонтальном дне полости высверлено цилиндрическое глухое отверстие, в котором находится эмиссионная вставка. Излучающая поверхность эмиссионной вставки находится на той же высоте, что и днище полости или даже немного выступает поверх него наружу.

В основу изобретения положена задача повышения срока службы электрода, в частности, эмиссионной вставки, плазменной горелки и одновременного снижения стоимости изготовления.

Согласно изобретению указанная задача решается с помощью электрода плазменной горелки, содержащего: продолговатый электрододержатель с передней поверхностью на острие электрода и сверлением, выполненным на острие электрода по средней оси через электрододержатель, и эмиссионную вставку, расположенную в сверлении таким образом, что излучающая поверхность эмиссионной вставки остается свободной, причем излучающая поверхность смещена назад относительно передней поверхности электрододержателя и содержит центральную и периферийную поверхности, при этом зазор а между центральной поверхностью эмиссионной вставки и передней поверхностью электрододержателя превышает зазор b между периферийной поверхностью эмиссионной вставки и передней поверхностью электрододержателя.

В зависимых пунктах формулы изобретения приведены оптимальные варианты развития изобретения.

В основу изобретения положено неожиданное знание того, что в результате заднего смещения излучающей поверхности относительно передней поверхности электрододержателя возрастает срок службы электрода.

Другие признаки и преимущества изобретения приведены в приложенной формуле изобретения и последующем описании, в котором раздельно поясняются несколько примеров выполнения изобретения со ссылкой на схематические чертежи. При этом изображено:

фиг.1 - вид в продольном разрезе на головку плазменной горелки согласно первому особому варианту выполнения изобретения, в соответствии с которым предусмотрены как более точное центрирование и/или уплотнение электрода, так и специальная эмиссионная вставка для продления срока службы и повышения эксплуатационной надежности плазменной горелки;

фиг.2 - детали улучшенного центрирования и уплотнения электрода на фиг.1;

фиг.3 - электрододержатель до момента размещения эмиссионной вставки;

фиг.4-10 - особые варианты выполнения электрода согласно изобретению с видом в продольном разрезе и детали эмиссионных вставок с видом в продольном разрезе, а также с видом спереди;

фиг.11 - разные формы поверхности согласно особым вариантам выполнения эмиссионной вставки, вид спереди.

На фиг.1 показана головка 1 плазменной горелки согласно особому варианту выполнения изобретения, существенными составными частями которой являются, по меньшей мере: сопло 4, электрод 7, точнее пластинчатый электрод, содержащий электрододержатель 7.5 с наружной резьбой 7.4 и эмиссионную вставку 7.1, и газоподводящий элемент 3.

В описываемом здесь случае сопло 4 крепится держателем 5 и крышкой 2. Гнездо 6 под электрод содержит электрододержатель 7.5, закрепленный с помощью внутренней резьбы 6.4. Газоподводящий элемент 3 располагается между электродом 7 и соплом 4 и приводит во вращение плазмообразующий газ PG. Головка 1 плазменной горелки имеет водяное охлаждение, при этом вода подается по внутреннему пространству электрода с помощью холодильной трубы 10 от места (WV1) подачи хладагента до места (WRI) возврата хладагента, а также по соплу 4 в пространстве между соплом 4 и его крышкой 2 от места WV2 подачи хладагента до места WR2 его возврата. Дополнительно головка 1 плазменной горелки содержит защитную крышку 9 сопла, которая в данном примере выполнения навинчена на свой держатель 8. Между защитной крышкой 9 сопла и крышкой 2 сопла течет вторичный газ, обеспечивающий защиту сопла, в частности, его острия.

На фиг.2 показано улучшенное центрирование и уплотнение электрода 7 относительно электрододержателя 7.5. На обращенной к гнезду 6 под электрод стороне электрод 7 содержит наружную резьбу 7.4, канавку 7.3 для размещения сплошного кольца 7.2 и цилиндрическую наружную поверхность 7.6 (центрирующую поверхность). Эта цилиндрическая наружная поверхность 7.6 имеет жесткие допуски по отношению к цилиндрической внутренней поверхности 6.6 (центрирующей поверхности) гнезда 6 под электрод. Это достигается, например, путем обычной для центрирования посадки с зазором H7/h6 согласно стандарту DIN ISO. В результате комбинации этих признаков обеспечивается хорошее центрирование между электродом 7 и гнездом 6 под электрод и, следовательно, плазменной горелкой, а также надежная герметичность.

На фиг.3 показан электрод 7 до момента размещения эмиссионной вставки 7.1 в электрододержателе 7.5.

На фигурах 4-10 показаны особые варианты выполнения электрода 7 согласно изобретению, который содержит электрододержатель 7.5 и эмиссионную вставку 7.1.

Для зазора а между поверхностью 7.7 электродродержателя 7.5 и поверхностью 7.11 эмиссионной вставки 7.1 и для зазора b между поверхностью 7.7 электрододержателя 7.5 и поверхностью 7.12 эмиссионной вставки 7.1 действуют следующие соотношения:

a>b

a=0,15-0,5 мм

b=0,1-0,45 мм

a ≥ от 1,3 × b до 3 × b.

Угол γ на поверхности эмиссионной вставки 7.1 составляет предпочтительно от 0 до 120°.

Диаметр c1 сверления под эмиссионную вставку 7.1 в электрододержателе 7.5 составляет предпочтительно от 0,5 до 2,9 мм. Кроме того предпочтительно, чтобы для эмиссионной вставки 7.1 соблюдалось следующее:

диаметр c2: c2=0,5-2,9 мм,

диаметр d поверхности 7.11: d=0,3-2,7 мм и d≤c2-0,2 мм.

В остальном в отношении ширины g поверхности A2 сплошного кольца действует соотношение: g≥0,1 мм = (c2-d)/2.

Предпочтительно угол β эмиссионной вставки 7.1 составляет от 10° до 90°, угол α сверления в электрододержателе 7.5 - от 80° до 160°, при этом α>β.

На фиг.11 показаны разные формы поверхности эмиссионной вставки 7.1. Площадь A2 примыкающей к электрододержателю 7.5 поверхности эмиссионной вставки 7.1 является, по меньшей мере, равновеликой с минимально возможной площадью A2 поверхности сплошного кольца, образующейся при кольцевом выполнении в зависимости от диаметра с2. Между периферийной поверхностью 7.12 и центральной поверхностью 7.11 может быть дополнительно предусмотрена, например, косая переходная поверхность 7.13 с площадью A3. Наружные контуры поверхностей 7.11 и 7.13 могут иметь, например, форму треугольника, четырехугольника, звезды и пр.

Раскрытые выше в описании, на чертежах и в формуле изобретения признаки изобретения, взятые как раздельно, так и в любой комбинации при осуществлении изобретения в его разных вариантах, являются существенными.

Перечень позиций

1 головка плазменной горелки

2 крышка сопла

3 газоподводящий элемент

4 сопло

5 держатель сопла

6 гнездо под электрод

6.4 внутренняя резьба

6.6 цилиндрическая наружная поверхность

7 электрод

7.1 эмиссионная вставка

7.2 сплошное кольцо

7.3 канавка

7.4 наружная резьба

7.5 электрододержатель

7.6 цилиндрическая наружная поверхность

7.7 поверхность электрододержателя на острие электрода

7.11 центральная поверхность эмиссионной вставки

7.12 периферийная поверхность эмиссионной вставки

7.13 переходная поверхность

7.14 сверление в электрододержателе 7.5

7.15 конец эмиссионной вставки 7.1

7.16 дно сверления 7.14

8 держатель защитной крышки сопла

9 защитная крышка сопла

А1 площадь поверхности 7.11

А2 площадь поверхности 7.12

а зазор между поверхностью 7.7 электрододержателя 7.5 и центральной поверхностью 7.11 эмиссионной вставки 7.1

b зазор между поверхностью 7.7 электрододержателя 7.5 и периферийной поверхностью 7.12 эмиссионной вставки 7.1

c1 диаметр сверления под эмиссионную вставку 7.1 в электрододержателе 7.5

с2 диаметр эмиссионной вставки 7.1

d диаметр поверхности 7.11 эмиссионной вставки 7.1

е длина эмиссионной вставки 7.1

f длина цилиндрической части сверления под эмиссионную вставку 7.1 в электрододержателе 7.5

g ширина поверхности А2 сплошного кольца

α угол сверления в электрододержателе 7.5

β угол эмиссионной вставки 7.1

γ угол поверхности эмиссионной вставки 7

r радиус

1. Электрод (7) плазменной горелки, содержащий продолговатый электрододержатель (7.5) с передней поверхностью (7.7) на острие электрода и сверлением (7.14), выполненным на острие электрода вдоль средней оси через электрододержатель (7.5), эмиссионную вставку (7.1), установленную в сверлении (7.14) таким образом, что излучающая поверхность (7.11; 7.12) эмиссионной вставки (7.1) остается открытой, причем излучающая поверхность (7.11; 7.12) смещена назад относительно передней поверхности (7.7) электрододержателя и содержит центральную поверхность (7.11) и периферийную поверхность (7.12), при этом зазор а между центральной поверхностью (7.11) эмиссионной вставки (7.1) и передней поверхностью (7.7) электрододержателя (7.5) превышает зазор b между периферийной поверхностью (7.12) эмиссионной вставки (7.1) и передней поверхностью (7.7) электрододержателя (7.5).

2. Электрод (7) по п.1, отличающийся тем, что периферийная поверхность (7.12) расположена косо.

3. Электрод (7) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что обращенный от острия электрода конец (7.15) эмиссионной вставки (7.1) выполнен в виде усеченного конуса.

4. Электрод (7) по п.3, отличающийся тем, что обращенный от острия электрода конец (7.15) выполнен в виде усеченного конуса и проходит под углом β, составляющим от 10° до 90°.

5. Электрод (7) по п.1, отличающийся тем, что сверление (7.14) имеет конусное дно (7.16).

6. Электрод (7) по п.5, отличающийся тем, что конусное дно (7.16) выполнено под углом α, составляющим от 80° до 160°.

7. Электрод (7) по любому из пп. 1, 2, 4-6, отличающийся тем, что он содержит гнездо (6) для электрода с внутренней резьбой (6.4), а электрододержатель (7.5) содержит наружную резьбу (7.4) и канавку (7.3) на цилиндрической наружной поверхности (7.6), причем электрододержатель (7.5) завинчен в гнездо (6) для электрода с помощью наружной резьбы (7.4) и внутренней резьбы (6.4) и уплотнен.

8. Электрод (7) по п.7, отличающийся тем, что в канавке (7.3) расположено сплошное кольцо (7.2) для уплотнения.

9. Головка (1) плазменной горелки с электродом (7) согласно любому из пп. 1-8.

Группа изобретений относится к плазменной технике. Охлаждающая труба для плазменно-дуговой горелки включает в себя продолговатое тело с располагаемым в открытом конце электрода концом и проходящим через это тело каналом для охлаждающей среды, при этом на упомянутом конце стенка охлаждающей трубы имеет валикообразное, направленное внутрь и/или наружу утолщение.

Плавильный плазмотрон // 2524173

Изобретение относится к области электротермической техники, а именно к устройствам плазменно-дуговых сталеплавильных печей. Плавильный плазмотрон включает водоохлаждаемый корпус, каналы для подачи плазмообразующего газа, расположенные параллельно оси плазмотрона и соединенные с вертикально расположенным водоохлаждаемым соплом, электрическую изоляцию, электрическую сеть, вольфрамовый электрод-катод, электрододержатель.

Система электростатического ионного ускорителя // 2523658

Система электростатического ионного ускорителя, содержащая ионизационную камеру (IK), которая имеет на одной стороне в продольном направлении отверстие для выхода струи, электродную систему, содержащую анодную систему (AN) и катодную систему (KA), которая создает в ионизационной камере электростатическое поле, ориентированное в продольном направлении, при этом анодная система расположена противоположно выходному отверстию у основания камеры.

Способ формирования компактного плазмоида // 2523427

Изобретение относится к области физики плазмы и систем ядерного синтеза, в частности к альтернативным способам удержания горячей плотной плазмы. В заявленном способе формирования компактного плазмоида возбуждение тороидального тока производят индуктивным аккумулятором (основной соленоид с подключенной конденсаторной батареей), затем этот ток прерывают, затем пропускают импульс тока через рабочее вещество в продольном направлении, по крайней мере, через один вспомогательный виток, проходящий в рабочем объеме в продольном направлении.

Источник электропитания плазмотрона // 2523066

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразованию электрической энергии в тепловую с помощью плазмотрона, и может быть использовано, в частности, в установках газификации отходов.

Катод плазменного ускорителя (варианты) // 2522702

Изобретение относится к области электрореактивных двигателей, а именно, к широкому классу плазменных ускорителей (холловских, ионных, магнитоплазмодинамических и др.), использующих в своем составе катоды.

Свч плазменный конвертор // 2522636

Изобретение относится к технике переработки углеводородного сырья, в частности природного газа, и может быть использовано при получении углеродных нанотрубок и водорода.

Сопло плазменной горелки с жидкостным охлаждением, крышка сопла плазменной горелки с жидкостным охлаждением и головка плазменной горелки с такой крышкой или крышками // 2519245

Заявленное изобретение относится к соплу для плазменной горелки с жидкостным охлаждением. Заявленное сопло содержит отверстие для выхода плазменной струи на носке сопла, первый участок, наружная поверхность которого выполнена по существу цилиндрической, и примыкающий к первому участку со стороны носка сопла второй участок, наружная поверхность которого сужается в направлении к носку сопла по существу на конус, при этом предусмотрена, по меньшей мере, одна канавка для подачи жидкости, проходящая частично по первому участку и по второму участку на наружной поверхности сопла в направлении к носку сопла, а также предусмотрена одна отдельная от канавки или канавок для подачи жидкости канавка для отвода жидкости, проходящая по второму участку, или предусмотрены одна канавка для подачи жидкости, проходящая частично по первому участку и по второму участку на наружной поверхности сопла в направлении к носку сопла, и, по меньшей мере, одна отдельная от канавки для подачи жидкости канавка для отвода охлаждающей жидкости, проходящая по второму участку.

Оптимизация частоты возбуждения радиочастотной свечи // 2516295

Изобретение относится к радиочастотным устройствам генерирования плазмы для двигателей внутреннего сгорания. Радиочастотное устройство генерирования плазмы содержит модуль (20) питания, подающий на выходной интерфейс сигнал (U) возбуждения на заданной частоте (Fc), позволяющий получить искру (40) на выходе резонатора (30) генерирования плазмы, соединенного с выходным интерфейсом модуля питания, и модуль (10) управления, задающий частоту модулю питания во время команды на радиочастотное генерирование плазмы.

Эрозионный импульсный плазменный ускоритель // 2516011

Изобретение относится к плазменной технике и к плазменным технологиям и может использоваться в импульсных плазменных ускорителях, применяемых, в частности, в качестве электроракетных двигателей.

Стационарный плазменный двигатель малой мощности // 2527898

Изобретение относится к плазменной технике. Плазменный двигатель с замкнутым дрейфом электронов содержит главный кольцевой канал ионизации и ускорения, ограниченный конструкционными элементами из изолирующего материала и открытый на своем выходном конце. По крайней мере один полый катод сообщен с линией для подачи ионизируемого газа. Кольцевой анод, концентричный главному каналу, расположен на расстоянии от его открытого конца. Во входной части главного канала за зоной расположения анода размещена кольцевая буферная камера, размер которой в радиальном направлении превышает радиальный размер главного кольцевого канала. Трубы для подачи ионизируемого газа сообщаются в направлении к аноду через кольцевой распределитель с зоной, отличной от зоны расположения анода. Техническим результатом является повышение тяговой характеристики стационарного плазменного двигателя малой мощности и упрощение конструкции при обеспечении гарантированного времени непрерывной работы. 17 ил.

Магнитный блок распылительной системы // 2528536

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к конструкции магнитного блока распылительной системы, и может быть использовано в планарных магнетронах для вакуумного ионно-плазменного нанесения тонких пленок металлов и их соединений на поверхность твердых тел. Магнитный блок включает в себя центральный цилиндрический и внешний кольцевой магниты, коаксиально установленные с зазором на магнитопроводе из магнитомягкого материала. Магнитопровод выполнен с кольцевым выступом, равным по высоте магнитам, при этом выступ выполнен с возможностью фиксации центрального магнита. Поверхность выступа, обращенная к центральному магниту, может быть выполнена конической. Технический результат использования изобретения заключается в повышении равномерности напряженности магнитного поля и уменьшении габаритов блока. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство с магнитным удержанием плазмы, типа "открытая ловушка с магнитными пробками" // 2528628

Заявленное изобретение относится к физике плазмы. В заявленном устройстве с магнитным удержанием плазмы типа «ловушка с магнитными пробками» рабочий объем заполнен плазмой из одного исходного изотопа, при этом ядра второго изотопа ускоряют до энергий (110÷700) кэВ и вводят плотными пучками, уравновешивающими давление получаемой плазмы со всех сторон. Ускорители распределены вдоль рабочего объема группами, ориентированы на свою - для каждой группы - область схождения пучков и присоединены к источникам питания через устройства, включающие каждую группу ускорителей в заданный для нее момент рабочего цикла. Размещение и включение групп ускорителей согласованы с возможностью взаимодействия потоков плазмы от групп ускорителей, включаемых ранее, и с пучками ускоренных ядер в областях схождения этих пучков ускоренных ядер. Техническим результатом является компенсация давления потоков плазмы вдоль магнитного поля.

Высоковольтный плазмотрон // 2529056

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для нагрева различных газов и в качестве поджигающего устройства пылеугольной горелки. Технический результат - повышение КПД устройства и увеличение ресурса рабочих электродов. Высоковольтный источник питания, формирующий в непрерывном режиме переменное напряжение высокой частоты, подключен к коническому первому электроду и второму цилиндрическому электроду, который разделен на два - поджигающий и выходной цилиндра. Вторые электроды крепятся соосно в диэлектрическом цилиндре - корпусе устройства - с помощью двух центрирующих диэлектрических шайб с отверстиями, параллельными главной оси устройства, для прохождения воздуха. Внутри поджигающего цилиндра второго электрода соосно через потокоформирующую диэлектрическую шайбу закреплен первый конический электрод. Потокоформирующая шайба имеет отверстия под углом к главной оси устройства для закручивания воздушного потока, проходящего через шайбу. 3 ил.

Электродуговой шестиструйный плазматрон // 2529740

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано в области атомно-эмиссионного спектрального анализа, при термической обработке порошковых материалов, а также в качестве их атомизатора для корректировки траектории космических аппаратов. В устройстве заявленного шестиструйного плазматрона плазмообразующие медные головки, смонтированные на диэлектрических плато, жестко присоединены к кронштейнам с возможностью перемещения вдоль осей головок в направлении, перпендикулярном относительно трубчатых стоек. Над ними кольцеобразно размещены трубчатая камера подачи в головки аргона, защищающего электроды от окисления, и камера распределения рабочего газа. Над стойками аксиально вышеупомянутым камерам размещены камера ввода охлаждающей воды в секции головок из вертикального канала ввода воды и камера сброса воды в канал, связь которых с секциями головок осуществлена посредством гибких шлангов. Для охлаждения водяного потока предусмотрен радиатор. Стойки расположены на монтажном столе, между стойками жестко смонтирован патрубок, формирующий анализируемый газовый поток или обрабатываемый порошковый материал, и цилиндр, обеспечивающий синхронность изменения угла схождения шести головок посредством системы, в составе которой содержится плато с монтируемыми подвижно кронштейнами, обеспечивая изменение величины межэлектродного промежутка плазмообразующих головок. Техническим результатом является обеспечение возможности полного контроля любых газовых потоков при термической обработке любых порошковых материалов заданного фракционного состава с помощью плазменного потока с температурой выше 6000°С. 2 ил.

Сопло плазменной горелки, охлаждаемой жидкостью, а также головка плазменной горелки с соплом // 2533187

Изобретение относится к области плазменной техники. Сопло для плазменной горелки, охлаждаемой жидкостью, содержит сверление сопла для выхода струи плазменного газа на конце сопла, первый участок, внешняя поверхность которого выполнена цилиндрической, и примыкающий к нему, к концу сопла второй участок, внешняя поверхность которого суживается по направлению к концу сопла конически, причем предусмотрена/предусмотрены, по меньшей мере, одна канавка подвода жидкости и/или, по меньшей мере, одна канавка отвода жидкости и продолжаются через второй участок во внешней поверхности сопла (4) по направлению к концу сопла и причем канавка подвода жидкости или, по меньшей мере, одна из канавок подвода жидкости и/или канавка отвода жидкости или, по меньшей мере, одна из канавок отвода жидкости также продолжается/продолжаются через часть первого участка, а в первом участке находится, по меньшей мере, одна канавка, сообщающаяся с канавкой подвода жидкости или, по меньшей мере, с одной из канавок подвода жидкости или с канавкой отвода жидкости или, по меньшей мере, с одной из канавок отвода жидкости. Технический результат - снижение перегрева сопла. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ управления процессом модифицирования поверхности полимерных материалов // 2534790

Изобретение относится к технологии модифицирования (обработки) поверхности полимерных материалов. Способ управления процессом модифицирования поверхности полимерных материалов в низкотемпературной плазме высокочастотного разряда при пониженных давлениях среды осуществляют путем изменения мощности разряда. В ходе процесса производят непрерывное измерение мощности разряда, текущее значение которой используют для расчета в режиме реального времени температурного поля в зоне разряда, а момент окончания процесса определяют автоматически - по достижении поверхностью полимерного материала заданной температуры (для полиэтилена 70°C). Способ по изобретению обеспечивает воспроизводимость приобретаемых адгезионных свойств поверхности - краевого угла смачивания и работы адгезии, а также обеспечивается устойчивость гидрофилизации поверхности. 1 ил., 3 табл.

Генератор электронного пучка (варианты) // 2535622

Группа изобретений относится к области физической электроники и может использоваться как источник непрерывных или импульсных пучков электронов с энергией до 10-20 кэВ в газах среднего давления (0,1-10 кПа). В первом варианте изобретения катод (1) генератора выполнен в виде неохлаждаемого цилиндра, плотно вставленного в изолятор (2). Изолятор имеет в торцевой части соосное катоду отверстие, а вплотную к торцу изолятора установлен плоский металлический анод (3) с отверстием, соосным отверстию в изоляторе и образующим канал для электронного пучка от торца катода до выхода из генератора. Во втором варианте изобретения генератор электронного пучка содержит разрядную структуру, расположенную непосредственно в рабочем газе и состоящую из катода, изолятора и анода, катод генератора выполнен в виде неохлаждаемого цилиндра, торец изолятора расположен в одной плоскости с торцем катода, вплотную к торцу изолятора соосно с катодом установлена шайба, внутренний диаметр которой больше диаметра катода, а вплотную к шайбе установлен плоский металлический анод с отверстием, соосным шайбе и образующим канал для электронного пучка от торца катода до выхода из генератора. Катод как в первом, так и во втором варианте может быть закреплен в изоляторе клеевым соединением вдали от рабочей поверхности катода. Техническим результатом является обеспечение охлаждения катода и изолятора вблизи вывода пучка и достижение более высоких рабочих параметров - давления газа, напряжения и мощности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Установка плазменного нанесения покрытий и способ покрытия или обработки поверхности подложки // 2536818

Изобретение относится к области плазменного нанесения покрытий. Установка плазменного нанесения покрытий или обработки поверхности подложки (3) содержит рабочую камеру (2), которая является вакуумируемой и в которой может быть размещена подложка (3) и плазменная горелка (4) для создания плазменной струи (5) нагреванием технологического газа, причем плазменная горелка (4) имеет сопло (41), через которое плазменная струя (5) может выходить из плазменной горелки (4) и простираться вдоль продольной оси (А) в рабочей камере (2). Ниже по течению от сопла (41) в рабочей камере (2) предусмотрено механическое ограничивающее приспособление (12), которое простирается вдоль продольной оси (А) и защищает плазменную струю (5) от бокового нежелательного проникновения частиц. Технический результат - повышение качества покрытия. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ плазменно-электромагнитного воздействия на диэлектрический материал // 2537372

Изобретение относится к технологии термической обработки твердых диэлектрических тел, включая их разрушение, в частности тел с низким коэффициентом поглощения электромагнитного излучения (горные породы, строительные материалы и пр.), и может быть использовано в горном деле и строительстве. Способ плазменно-электромагнитного воздействия на диэлектрический материал заключается в том, что создают плазму плазмотроном, формируют из нее плазменный поток и направленно воздействуют им на поверхность материала, отличающийся тем, что плазму создают и формируют из нее плазменный поток плазмотроном с регулируемыми параметрами, при этом дополнительно создают управляемый поток электромагнитных волн с частотой 0,5-5 ГГц и направляют его в место контакта плазменного потока с поверхностью материала, при этом регулировкой параметров плазмотрона и/или управлением потоком электромагнитных волн обеспечивают и поддерживают температуру плазмы в ее скин-слое в месте контакта плазмы с поверхностью материала в диапазоне 3000-5000 К. В результате достигается повышение производительности разрушения твердых диэлектрических тел и расширение области применении. 6 з.п. ф-лы.