Коллинеарный электрод



Коллинеарный электрод
Коллинеарный электрод
Коллинеарный электрод
H05H1/46 - 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 2717841:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) (RU)

Изобретение относится к плазменной технике, применяемой в электрометаллургии, и может быть использовано для инициирования высокочастотной плазмы на промышленной частоте 2,45 ГГц для плавления металлических порошков и изготовления деталей сложной геометрической формы в атмосфере защитных газов. Технический результат - расширение динамического диапазона работы устройства по мощности СВЧ излучения. Коллинеарный электрический вибратор выполнен из двух полуволновых и одного четвертьволнового отрезков, последовательно соединенных между собой фазирующими катушками, четвертьволновой отрезок служит для согласования с нагрузкой по току. 3 ил.

 

Изобретение относится к плазменной технике, применяемой в электрометаллургии, и может быть использовано для инициирования высокочастотной плазмы на промышленной частоте 2,45 ГГц для плавления металлических порошков и изготовления деталей сложной геометрической формы в атмосфере защитных газов. К настоящему времени накоплен значительный экспериментальный материал, по физике и технике возбуждения СВЧ-разряда [СВЧ-генераторы плазмы. Физика, техника, применение / Батенин В.М., Климовский И.И., Лысов Г.В., Троицкий В.Н. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 225 с.], имеющего определенные технологические преимущества перед ВЧ, НЧ и разрядами постоянного тока.

Известно устройство для генерации высокочастотного факельного разряда [Д.А. Ижойкини др. // Патент РФ №2499373 от 20.11.2013] - аналог. Технический результат - генерация высокочастотного факельного разряда при пониженных напряжениях возбуждения барьерного разряда достигается за счет внешнего электрода, который установлен на поверхности диэлектрической трубки; на силовом электроде радиально под острым углом к его оси установлен дополнительный электрод, конец которого заострен и направлен к месту соприкосновения диэлектрической трубки и внешнего электрода, который установлен с возможностью перемещения параллельно оси диэлектрической трубки в направлении формирования плазменного потока, перенося барьерный разряд с дополнительного на силовой электрод. Недостатком аналога является сложность конструкции и, как следствие, отсутствие возможности свободного перемещения в пространстве. Эрозия поджигающего электрода ограничивает срок надежной эксплуатации устройства и приводит к деградации изолирующих свойств диэлектрической трубки вследствие осаждения на ее поверхности металлических паров, что приводит к возникновению токов утечки. Устройство непригодно для плавления металлических порошков и изготовления деталей сложной геометрической формы в атмосфере защитных газов.

Известно устройство для инициации СВЧ-разряда и создания плазмы [Л.П. Грачев и др. // Патент РФ №2431242 от 10.10.2011] - прототип. Устройство инициации СВЧ-разряда и создания плазмы содержит линейный вибратор и проводящую поверхность-рефлектор. Вибратор расположен параллельно проводящей поверхности на расстоянии h, существенно меньшем одной четверти длины волны λ. Устройство может содержать произвольное количество параллельных друг другу инициаторов СВЧ-разряда, которые расположены на любом заданном расстоянии друг от друга, но без электрического контакта между собой. Технический результат - обеспечение требуемых характеристик генерируемой плазмы в широком динамическом диапазоне СВЧ излучения. Недостатками прототипа являются: а) наличие диэлектрика между инициатором СВЧ-разряда (вибратором) и проводящей поверхностью рефлектора не позволяет получать плазму в восстановительной атмосфере, необходимой для плавления и сварки некоторых металлов; плазма негативно влияет на изолирующие свойства диэлектрика, что приводит к электрическому пробою и появлению паразитных разрядов между вибратором и рефлектором; б) в случае произвольного количества параллельных друг другу инициаторов СВЧ-разряда устройство служит для одновременной инициации регулярной системы множественных СВЧ-разрядов с заданной пространственной структурой и не пригодно для ведения локальных процессов наплавки порошков; в) в случае произвольного количества параллельных друг другу инициаторов СВЧ-разряда существует критическое расстояние между вибраторами, при котором электромагнитное взаимодействие приводит к возбуждению многомодовой структуры электромагнитного поля и генерации плазмы с сильно неоднородными характеристиками в пространстве. Устройство не пригодно для плавления металлических порошков и изготовления деталей сложной геометрической формы в атмосфере защитных газов.

Задачей настоящего изобретения является разработка электрода для генерации СВЧ плазмы и сварки металлов в среде защитных газов в широком динамическом диапазоне работы устройства по мощности СВЧ излучения и пригодным для плавления металлических порошков и изготовления деталей сложной геометрической формы в атмосфере защитных газов.

Технический результат достигается за счет использования коллинеарного электрического вибратора, выполненного из двух полуволновых и одного четвертьволнового отрезков, последовательно соединенных между собой фазирующими катушками, четвертьволновой отрезок служит для согласования с нагрузкой по току. На фиг. 1 представлен чертеж электрода. На фиг. 2 представлен электрод, изготовленный из вольфрама. Цифрами обозначены: (1) - полуволновые отрезки; (2) - фазирующие катушки; (3) - четвертьволновой отрезок.

Устройство работает следующим образом: поле электромагнитной волны СВЧ-диапазона вызывает протекание индуцированного синфазного тока в каждом полуволновом отрезке (1), благодаря фазирующим катушкам (2) токи усиливают друг друга, что приводит к усилению поля на полюсе со стороны четвертьволнового отрезка (3). При этом динамический диапазон работы устройства по мощности СВЧ излучения существенно повышается. Электрическая дуга зажигается между четвертьволновым отрезком (3) и свариваемой деталью. Электрод может быть закреплен на подвижном штоке через изолирующий кронштейн. Отсутствие водяного охлаждения и силовых кабелей повышает мобильность устройства и позволяет вести процесс сварки или наплавки в любом пространственном положении электрода. Например, из порошка вольфрама была изготовлена фазирующая катушка, представленная на фиг. 3.

Коллинеарный электрод для генерации СВЧ плазмы и сварки металлов в среде защитных газов, содержащий линейный электрический вибратор, отличающийся тем, что для увеличения динамического диапазона работы устройства по мощности СВЧ излучения вибратор выполнен из двух полуволновых и одного четвертьволнового отрезков, последовательно соединенных между собой фазирующими катушками, четвертьволновой отрезок служит для согласования с нагрузкой по току.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аппарату (13) холодной плазмы для обработки поверхности (6) холодной плазмой. Аппарат (13) имеет генератор (14) холодной плазмы, выполненный с возможностью генерации холодной плазмы, которая создает активные частицы для обработки поверхности (6).

Изобретение относится к системе электродов для плазменной обработки с диэлектрическим барьером. Согласно изобретению в системе электродов для плазменной обработки с диэлектрическим барьером поверхности электрически проводящего тела, используемой в качестве противоэлектрода, с гибким плоским электродом (1) и диэлектриком (2) из плоского гибкого материала, который посредством слоя (3), предотвращающего протекание постоянного тока, экранирует электрод (1) от обрабатываемой поверхности, причем диэлектрик (2) может прилегать к обрабатываемой поверхности через структуру с выступами, и при этом между выступами образуются воздушные полости для формирования плазмы, технологичность изготовления особенно улучшается тем, что структура представляет собой решетчатую структуру (6) из примыкающих друг к другу стенок (7, 8), которые отграничивают многочисленные камеры (9), образующие воздушные полости, и при этом камеры (9) имеют на стороне дна ограждение посредством предотвращающего протекание постоянного тока слоя (3) диэлектрика (2) и открытую к обрабатываемой поверхности сторону, поверхность контакта которой с обрабатываемой поверхностью состоит из концевых кромок (10) стенок (7, 8) решетчатой структуры (6).

Изобретение относится к области электротермической техники, а именно к устройствам, вырабатывающим плазму. Технический результат заключается в упрощении конструкции, обеспечении регулирования скорости движения, температуры и объема плазмы на выходе трубчатого корпуса.

Изобретение относится к области электротермической техники, а именно к устройствам, вырабатывающим плазму. Технический результат - упрощение конструкции, обеспечение регулирования скорости движения, температуры и объема плазмы на выходе трубчатого корпуса.

Изобретение относится к области электротермической техники, а именно к устройствам, вырабатывающим плазму в электродуговых камерах для сжигания твердых отходов. Технический результат - упрощение процессов регулирования температуры и повышение производительности при сжигании материала за счет дополнительного нагрева сжигаемого материала электрической спиралью, выполненной из тугоплавкого материала.

Изобретение относится к получению плазмы, а именно к устройствам для генерирования плазмы с использованием внешних электромагнитных полей и может применяться для ионно-плазменной обработки поверхностей различных материалов.

Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано для прецизионной сварки, наплавки и изготовления деталей способом 3D-печати. Техническим результатом явяляется повышение эффективности способа пространственной стабилизации дуги.

Изобретение относится к области ионно-лучевой вакуумной обработке материалов и может быть использовано в плазменных источниках заряженных частиц и, в частности, в машиностроении для упрочнения режущего инструмента, повышения эксплуатационных свойств деталей машин и механизмов.

Изобретение относится к области физики плазмы, газового разряда, сильноточной электроники и т.д. и может быть использовано для генерации магнитоактивной низкотемпературной плазмы в больших объемах в целях проведения научно-исследовательской деятельности.

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано, например, в качестве импульсного источника электромагнитного излучения и направленных потоков заряженных частиц.

Изобретение относится к высоковольтному переключателю, в частности для микроволнового переключателя, согласно родовому понятию пункта 1. .

Изобретение относится к производству и использованию бытовых СВЧ-печей, применяемых для приготовления пищи и переработки, в частности сушки сельскохозяйственной продукции.

Изобретение относится к плазменной технике, применяемой в электрометаллургии, и может быть использовано для инициирования высокочастотной плазмы на промышленной частоте 2,45 ГГц для плавления металлических порошков и изготовления деталей сложной геометрической формы в атмосфере защитных газов. Технический результат - расширение динамического диапазона работы устройства по мощности СВЧ излучения. Коллинеарный электрический вибратор выполнен из двух полуволновых и одного четвертьволнового отрезков, последовательно соединенных между собой фазирующими катушками, четвертьволновой отрезок служит для согласования с нагрузкой по току. 3 ил.

Наверх