Трансформаторный плазмотрон
ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПЛАЗМОТРОН, содержащий замкнутый магнитопровод, первичную обмотку с выводами для подключения к источнику переменного напряжения и вторичную обмотку в виде замкнутого тора, служащую разрядной камерой, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности разряда, первичная обмотка выполнена в виде разомкнутого тора, а разрядная камера установлена соосно внутри него.
Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к генераторам низкотемпературной плазмы переменного тока. Известен трансформаторный плазмотрон, содержащий первичную обмотку, замкнутый магнитопровод из четырех С-образных суперсиловых сердечников и разрядной камеры, выполненной из кварцевой трубы и согнутой в виде прямоугольной рамки, служащей вторичным витком трансформатора. Недостатком известной конструкции является низкая стабильность разряда в разрядной камере при повышении давления и переходе разряда из диффузной в контрагированную форму. Известен также трансформаторный плазмотрон, содержащий замкнутый магнитопровод, первичную обмотку с выводами для подключения к источнику переменного напряжения и вторичную обмотку в виде замкнутого тора, служащую разрядной камерой. Недостаток известной конструкции состоит в том, что стабилизация разряда на оси тороидальной камеры обеспечивается только газодинамическими параметрами потока нагреваемого газа, в то время как электродинамика дестабилизирует разряд. Целью изобретения является повышение стабильности разряда путем введения дополнительной электродинамической стабилизации. Указанная цель достигается тем, что первичная обмотка трансформаторного плазмотрона выполнена в виде разомкнутого тора, а разрядная камера установлена соосно внутри него. На фиг. 1 показан схематически предлагаемый плазмотрон; на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1. Плазмотрон имеет разрядную камеру 1 тороидальной формы из кварцевого стекла, водоохлаждаемый индуктор 2, выполненный сварным из медных труб, и магнитопровод 3, выполненный в виде отдельных секций из электротехнической стали или другого магнитомягкого материала. Шины 4 служат для соединения индуктора 2 с источником питания. В предлагаемом варианте плазмотрона секции магнитопровода 3 расположены равномерно вокруг разрядной камеры. При работе плазмотрона полость разрядной камеры 1 откачивается до давления порядка 10-2 10-1 мм рт.ст. затем в нее через патрубок 5 подается рабочий газ, например аргон. К индуктору 2, представляющему в этой системе первичную обмотку трансформатора, подается напряжение от источника питания машинного генератора или тиристорного преобразователя с частотой тока f 10000 Гц. Ток, протекающий по индуктору 2, наводит магнитный поток, замыкающийся по секциям кольцевого магнитопровода 3. Этот переменный магнитный поток индуцирует в разрядной камере 1 электродвижущую силу. Теперь с помощью устройства для поджига (на черт. не показано) производят вспомогательный индуцирующий разряд, который создает начальную проводимость в разрядной камере 1, и под действием ее электродвижущей силы в камере 1 возникнет ток газового разряда тлеющего типа, который продолжает существовать и после отключения вспомогательного разряда. Этот разряд играет роль одновитковой короткозамкнутой вторичной обмотки трансформатора. При повышении давления в разрядной камере до 1-10 мм рт.ст. и выше тлеющий разряд преобразуется в высокочастотный разряд дугового типа. Затем давление в разрядной камере постепенно повышают до атмосферного, и плазменный поток выводят через патрубок 6. Испытывался плазмотрон, имеющий следующие технические характеристики: Частота тока питающей сети, Гц 8000 Мощность источника питания, кВт 500 Давление в разрядной камере, атм 1 Рабочий газ Аргон, воздух Известно, что для поддержания индукционного разряда в аргоне требуется напряженность электрического поля 400 В/м, в воздухе 1000 В/м. При заданной напряженности электрического поля напряжение питания индуктора пропорционально длине разрядной камеры. Диаметр разрядной камеры, соответствующий оси разряда, составлял 0,95 м. Соответствующая длина разряда l 
Dp 3 м. В случае работы на воздухе на плазменном разряде должно быть обеспечено напряжение U Elp 1000 х 3 3 кВ. Эта же или немного большая величина напряжения должна быть между концами индуктора. Расстояние между концами индуктора должно быть выбрано таким, чтобы предотвратить возникновение пробоя при заданном напряжении (в данном случае при U 3 кВ). С другой стороны, это расстояние должно быть возможно меньшим с тем, чтобы не ухудшить условия стабилизации разряда. Было выбрано расстояние, равное 1,5 мм. Эксперименты показали, что указанный зазор между концами индуктора не ухудшает стабильности разряда. Следует указать, что зазор между концами индуктора может быть еще уменьшен при использовании изоляционных материалов (например, слюды), что в проводимых экспериментах не требовалось. Расположение замкнутой тороидальной разрядной камеры внутри разомкнутого тора, играющего роль первичной обмотки трансформаторного плазмотрона, обеспечивает дополнительную электродинамическую стабилизацию разряда на оси тороидальной разрядной камеры благодаря взаимодействию токов разряда и первичной обмотки.
Формула изобретения
ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПЛАЗМОТРОН, содержащий замкнутый магнитопровод, первичную обмотку с выводами для подключения к источнику переменного напряжения и вторичную обмотку в виде замкнутого тора, служащую разрядной камерой, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности разряда, первичная обмотка выполнена в виде разомкнутого тора, а разрядная камера установлена соосно внутри него.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000
