Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПЛАЗМОТРОН
ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПЛАЗМОТРОН

ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПЛАЗМОТРОН

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: высокотемпературный нагрев газов в плазмотронах большой мощности. Сущность изобретения: замкнутая водоохлаждаемая камера выполнена из изолированных друг от друга металлических секций, узел ввода газа, расположенный противоположно узлу вывода плазмы, снабжен завихрителем, а охватывающий камеру трансформатор выполнен из нескольких магнитопроводов с индивидуальными обмотками. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2094961
Класс(ы) патента: H05B7/18
Номер заявки: 4722521/07
Дата подачи заявки: 20.07.1989
Дата публикации: 27.10.1997
Заявитель(и): Институт теплофизики СО АН СССР
Автор(ы): Глухих Г.И.; Коган В.А.; Уланов И.М.
Патентообладатель(и): Уланов Игорь Максимович
Описание изобретения: Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано при создании плазмотронов большой мощности для нагревания до высоких температур самых разнообразных газов и других плазмообразующих веществ, а также в лазерной технике, в которой для возбуждения атомов или ионов и получения инверсной заселенности используется электрический разряд.
В настоящее время основными источниками получения низкотемпературной плазмы являются плазмотроны постоянного тока и плазмотроны ВЧ- и СВЧ-диапазонов тока.
Основным недостатком плазмотронов постоянного тока является сравнительно малый ресурс работы электродов (катод, анод) особенно при повышении мощности плазмотронов. Плазмотроны ВЧ и СВЧ-диапазона токов требуют сложных и дорогостоящих источников питания и у них малы коэффициенты связи для вводимой в плазму электрической мощности.
Из литературных данных [1 и 2] известно, что индукционный электрический разряд замкнутой конфигурации на сравнительно невысоких частотах до 10 кГц может быть осуществлен, когда плазменный виток является вторичной обмоткой трансформатора. Описанные в литературе [1 и 2] экспериментальные устройства для осуществления разрядов трансформаторного типа представляли собой трансформатор с Ш-образным магнитопроводом, на котором имелась первичная обмотка и вторичной обмоткой являлась замкнутая кварцевая разрядная камера, охватывающая центральный магнитопровод, в которой и осуществлялся непосредственно электрический разряд низкого давления 0,1 40 кПа.
Недостатком описанных устройств является то, что применяемые плазменные камеры из кварца не технологичны и не пригодны для создания плазмотронов большой мощности, так как не способны пропустить большие тепловые потоки, идущие в стенку от разряда. Кварцевые камеры, а также камеры из диэлектриков, кроме вышеуказанных недостатков, не выдерживают ударных нагрузок, возникающих при неустойчивом характере разряда.
Неустойчивый характер разрядов трансформаторного типа при давлении в разрядной камере 0,3-0,4 атм не позволил в описанных устройствах [1 и 2] поднять давление в разрядной камере до атмосферного, что снижало диапазон применения плазмотронов трансформаторного типа. В тоже время применение сплошной металлической плазменной камеры практически невозможно, так как она экранирует проникновение электрического поля, необходимого для возникновения и поддержания разряда.
Цель изобретения увеличение мощности в разряде при расширении диапазона давлений до атмосферного и использовании в качестве рабочего газа как инертных (гелий, аргон), так и молекулярных газов (водород, кислород, CO2) или воздуха.
Цель достигается тем, что в известном трансформаторном плазмотроне, содержащем трансформатор, выполненный в виде сердечника и первичной обмотки, и охватывающую сердечник замкнутую водоохлаждаемую разрядную камеру с узлами ввода газа и вывода плазмы, расположенными на противоположных участках камеры, разрядная камера выполнена из электроизолированных друг от друга металлических секций, узел ввода газа снабжен завихрителем, а трансформатор снабжен по меньшей мере еще одним дополнительным магнитопроводом с индивидуальной первичной обмоткой.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый плазмотрон отличается выполнением разрядной камеры и трансформатора.
Таким образом, заявляемый плазмотрон соответствует критерию изобретения "новизна".
На чертеже схематически представлено сечение трансформаторного плазмотрона.
Трансформаторный плазмотрон содержит трансформатор, состоящий из нескольких магнитопроводов 1 с индивидуальными первичными обмотками и замкнутую водоохлаждаемую разрядную камеру 2, выполненную из электроизолированных друг от друга металлических секций 3, между которыми помещены изолирующие прокладки 4, с узлом ввода газа, снабженного завихрителем 5 и узлом вывода плазмы 6. Камера снабжена вспомогательными электродами 7 для поджига тлеющего разряда.
Трансформаторный плазмотрон работает следующим образом.
Предварительно осуществляется продувка газа. На вспомогательные электроды 7 подается напряжение порядка 3 кВ от повышающего неонового трансформатора, зажигается тлеющий разряд при давлении 10-2-10-1 мм.рт.ст. Если плазменный трансформатор обеспечивает необходимое напряжение для горения дуги на вторичном витке, то возникает устойчивый разряд. При этом неоновый трансформатор отключается. При подаче газа в завихритель 5 давление газа возрастает до атмосферного и осуществляется стабилизация дуги потоком газа.
В предлагаемом изобретении за счет выбранной конструкции трансформатора и металлической водоохлаждаемой секционной разрядной камеры с вихревой стабилизацией дуги потоком газа может быть достигнуто увеличение мощности в разряде определяемой мощностью источника питания и получение устойчивого разряда при давлениях вплоть до атмосферного в инертных и молекулярных газах.
Формула изобретения: Трансформаторный плазмотрон, содержащий трансформатор, выполненный в виде сердечника и первичной обмотки, и охватывающую сердечник замкнутую водоохлаждаемую разрядную камеру с узлами ввода газа и вывода плазмы, расположенными на противоположных участках камеры, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности плазмотрона при расширении диапазона давлений до атмосферного и использования как инертных, так и молекулярных газов, разрядная камера выполнена из электроизолированных одна от другой металлических секций, узел ввода газа снабжен завихрителем, а трансформатор снабжен по меньшей мере одним дополнительным магнитопроводом с индивидуальной первичной обмоткой.