Нагрев электрическими разрядами: .нагрев дуговым разрядом – H05B 7/18

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электродуговым нагревателям газа (плазмотронам), используемым для получения стационарных потоков низкотемпературной плазмы различных газов, и может быть применено в химической и металлургической промышленности, машиностроении, энергетике, экологии. В электродуговом нагревателе водяного пара, содержащем последовательно установленные вдоль продольной оси электрод-анод, кольцо подачи рабочего газа и электрод-катод, наружная поверхность внутреннего электрода-анода и зауженной части выходного электрода-катода охвачены плотно прилегающей металлической трубой с низкой теплопроводностью с толщиной стенки =(4÷8)·10^-3 м, через которую косвенно осуществляется охлаждение внутреннего электрода-анода и зауженной части выходного электрода-катода. Соотношения геометрических размеров электродов составляют: d₁/d₂=1,1÷1,3, l₁/d₁=1,5÷4, l₂/d₂ =3÷7, D₁/d₁ 1,5, D₂/d₂ 1,6, где d₁, d₂ - диаметры зауженных частей (м), D₁, D₂ - диаметры расширенных частей (м), l₁, l₂ - длины зауженных частей (м) внутреннего электрода-анода и выходного электрода-катода соответственно. Технический результат - повышение ресурса работы нагревателя. 1 ил.

Изобретение относится к электродуговым плазмотронам с водяной стабилизацией дуги и может быть эффективно использовано при резке всевозможных металлов. Технический результат - упрощение конструкции, увеличение мощности плазмотрона, энтальпии получаемой плазмы, скорости резки. Электродуговой плазмотрон содержит соосно и последовательно установленные охлаждаемые катодный узел, изолятор, вихревую камеру, систему ввода плазмообразующего газа и жидкости и анодный узел с соплом-анодом, установленным с межэлектродным зазором относительно катодного узла и образующим полость для жидкостной стабилизации дуги,переходящей на выходе в водяной экран. Полость в анодном сопле выполнена из двух сопряженных конических поверхностей: стенка на 2/3 длины начального участка полости составляет угол наклона ₁=5-10°, далее ₂=30-45° до цилиндрического участка на выходе, длина которого равна 0,5-0,8 его диаметра, при этом параметры анодного сопла определяют характер жидкостной стабилизации плазменной струи и защитные характеристики водосборника-рассекателя. 1 ил.

Изобретение относится к области вакуумных установок для плазменной дуговой плавки металлов и сплавов в космосе и предназначено для проведения экспериментов преимущественно по плавке наиболее перспективных металлов (вольфрам, ниобий) и композитов на металлической основе в условиях микрогравитации. В плавильную печь установки для плазменно-дуговой плавки, содержащую катод и анод, введены герметичный отвакуумированный корпус, соединенный с катодом и анодом с помощью высокотемпературных гермовводов на основе окиси алюминия, кольцевая вставка, коаксиально охватывающая катод и электроизолированная от него, и контактирующий с внутренней поверхностью корпуса набор цилиндрических колец, чередующихся с шайбами, при этом кольца и шайбы выполнены из титановой губки и имеют различные внутренние диаметры, причем в кольцевой вставке выполнена коаксиальная полость, заполненная пористой структурой, пропитанной щелочным металлом, и открытая с торца, обращенного к катоду. Технический результат - возможность получения сверхпроводящего сплава с рекордной температурой перехода сплава в сверхпроводящее состояние, повышение безопасности плавки в космосе из-за герметично закрытого корпуса плавильной печи, повышение КПД печи. 1 ил.

Изобретение относится к области вакуумных установок для плазменной дуговой плавки металлов и сплавов в космосе и предназначена для проведения экспериментов преимущественно по плавке наиболее перспективных металлов (вольфрам, ниобий) и композитов на металлической основе в условиях микрогравитации. Установка для плазменно-дуговой плавки содержит дуговую плавильную печь, включающую анод, катод, сообщенный с источником щелочного металла, нагреватель и источник электропитания. Установка дополнительно содержит технологический блок с системой вакуумирования, внутри которого смонтирован нагреватель в виде стержня, при этом источник с щелочным металлом выполнен в виде герметичной ампулы, сообщенной с катодом, причем анод, катод и ампула размещены в герметичной, отвакуумированной капсуле, а нагреватель контактирует с капсулой со стороны катода. Технический результат - возможность получения сверхпроводящего сплава с рекордной температурой перехода сплава в сверхпроводящее состояние, повышение техники безопасности, снижение массы возвращаемой на Землю капсулы. 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии и литейного производства, а именно к устройству электродуговых печей. Технический результат - увеличение срока износа слоя футеровки за счет оперативности центрирования дуги при ее отклонении в плавильных камерах различных габаритов, снижение энергозатрат, повышение производительности дуговых сталеплавильных печей и КПД. Электродуговая печь постоянного тока содержит корпус плавильной камеры, свод 3 и сводовый электрод 4, первый и второй подовые электроды 5, 6, три электромагнита 9 постоянного тока, множество термочувствительных элементов 10 в виде термопар, блок 11 управления электромагнитами 9, дополнительный низковольтный источник 24 постоянного тока. Множество термопар расположены выше уровня 15 расплавленного материала на расстоянии не более 0,5 метров друг от друга так, чтобы рабочие их спаи касались непосредственно нагреваемой поверхности слоя 2 футеровки. Во избежание оплавления слоя футеровки 2 термопары осуществляют контроль температуры на нем. Для возвращения электрической дуги к центру плавильной камеры в случае ее отклонения по внешнему ее диаметру установлены три электромагнита 9, центры которых расположены выше максимального уровня 15 расплава металла внутри плавильной камеры, а оси указанных электромагнитов 9 расположены под углом 120 градусов относительно друг друга. Регулирование положения дуги осуществляется в зависимости от перегрева области слоя 2 футеровки, прилежащей к той или иной термопаре. Обеспечено повышение КПД на 10-15%, повышение производительности примерно в два раза за счет увеличения срока службы слоя футеровки и сокращение удельного расхода электроэнергии не менее чем на 5-6%, улучшение экологической чистоты пространства вокруг электродуговой печи. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ восстановления металлов из оксидов относится к технологиям восстановления металлов из неорганических оксидов, при котором осуществляют приготовление гомогенной смеси из ультрадисперсных порошков оксида металла и углерода, подачу приготовленной смеси под давлением в высокотемпературную, формируемую струей плазмотрона зону в шахте, разложение оксида металла с образованием углекислого газа, который выводится через верхние фурмы шахты, а готовый продукт в виде ультрадисперсного порошка металла выводится через летки в нижней части шахты. Способ позволяет снизить энергозатраты при восстановлении металлов из оксидов и обеспечивает снижение содержания примесей в готовом продукте при прямом извлечении металлов из оксидов в непрерывном технологическом процессе.

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для плавления минеральных компонентов. Предложенный электромагнитный технологический реактор содержит реакционную камеру, имеющую дно, боковые стенки и крышку, устройства ввода перерабатываемых материалов и вывода продуктов переработки, стержневые электроды, размещенные на одинаковом расстоянии от продольной оси, электромагнит в виде охватывающего реакционную камеру замкнутого ярма с тремя симметричными полюсными наконечниками, на которых расположены сериесные обмотки с возможностью создания поперечного магнитного поля и с протекающим через них электрическим током. Дополнительно установленный стержневой электрод, расположенный в центре камеры с возможностью его перемещения, - поднятия и опускания, и стержневые электроды реактора, установленные под углом 5-7° относительно продольной оси реакционной камеры, обеспечивают регулирование температуры нагрева летки и вытекающей из летки струи расплава. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности работы реактора и повышении качества получаемой продукции. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Метод и устройство получения компактных слитков из порошкообразных материалов, который включает нагрев порошков циркония, ниобия, молибдена, тантала, вольфрама, рения, тория, титана, бериллия и сплавов на их основе в плазменном разряде полого горячего катода до температуры их пластичности или расплавления с последующим получением компактного слитка электронно-лучевого качества. Устройство состоит из вакуумной камеры (1), в верхней части которой находится водоохлаждаемый плазмотрон (2) с закрепленным на нем с помощью резьбы полым танталовым катодом. Способ подачи инертных газов обеспечивает раздельную подачу инертных газов по трем контурам, при этом в качестве транспортирующего газа используется аргон, который подается вместе со свободно текущим порошком через водоохлаждаемую трубку (3), а в качестве стабилизирующего газа используется вихревой поток гелия, который подается между трубкой (3) и наружным катодом. Стабилизация плазменного разряда и перерабатываемого порошка, защита катодов от взаимодействия с составляющими примесями обрабатываемого порошка, значительное увеличение продолжительности непрерывной работы катодов являются техническим результатом изобретения. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Изобретение может быть использовано в электротехнике, плазменной металлургии, плазмохимии и предназначено для автоматического регулирования режимом работы плазмотрона. Способ раскрывает последовательность действий по регулированию рабочего режима плазмотрона и его энергетических характеристик. Установка автоматического регулирования режимом работы плазмотрона включает регулятор тока дуги, блок возбуждения дуги, пульт газоводяной и пульт управления установкой. Технический результат - повышение надежности работы, обеспечение компактности и простоты в обслуживании. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области плазменной техники, а именно к конструкции плазмотронов, применяемых в металлургической промышленности в качестве источника нагрева. Предлагаемый электродуговой плазмотрон содержит полый цилиндрический корпус, в котором соосно установлены полый цилиндрический токоподвод, полый цилиндрический глухой электрод, завихритель газа, выходное сопло. Согласно изобретению глухой торец полого электрода изолирован от токоподвода, при этом электрический ток подается на открытый торец электрода через контактирующую поверхность. Между токоподводом и наружной поверхностью полого электрода дополнительно установлен сепаратор таким образом, что подвод охлаждающей жидкости осуществляется к открытому торцу полого электрода, а выход охлаждающей жидкости осуществляется к глухому торцу электрода. Техническим результатом, достигаемым при осуществлении данного изобретения, является обеспечение стабильности геометрических и энергетических параметров горения дуги, а также исключение прожогов стенки полого электрода. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к трансформаторным плазмотронам низкотемпературной плазмы, и может быть использовано в плазмохимии и металлургии для проведения различных плазмохимических процессов, а также в лазерной технике. Трансформаторный плазмотрон содержит замкнутую водоохлаждаемую разрядную камеру 2 с узлами ввода рабочего газа 1 и вывода плазменной струи 7, а также, по меньшей мере, один магнитопровод 5 с первичными обмотками 4. Узлы ввода рабочего газа 1 снабжены завихрителями потока 3. Узлы вывода плазменной струи 7 расположены на противоположных концах камеры 2. Один из магнитопроводов, кроме основных, содержит дополнительные обмотки поджига плазмы. Разрядная камера 2 из диэлектрического материала содержит, по меньшей мере, один узел ввода буферного газа 6 и, по меньшей мере, один узел вывода плазменной струи. Изобретение позволяет увеличить напряженность электрического пробоя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к аналитическим приборам для проведения спектрального анализа, и может использоваться в устройствах атомизации и возбуждения атомов анализируемых проб. Головка для аналитического газового плазматрона содержит корпус с соплом и размещенный соосно с соплом силовой электрод, систему охлаждения сопла и силового электрода, а также устройство для подачи плазмообразующего газа в межэлектродную камеру, образованную силовым электродом и корпусом с соплом. Сопло и силовой электрод выполнены в виде аксиально-симметричных эквидистантных тонкостенных оболочек из материала с высокой электро- и теплопроводностью, стенки которых являются частью проточных каналов системы охлаждения. Использование изобретения позволит эффективно охлаждать силовые электроды и сопла, что обеспечивает не только надежную и продолжительную работу плазматрона, но и сохраняет высокую чистоту плазмы, в которую подается анализируемая проба. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для формирования дугового разряда в плазмотроне. Способ формирования дугового разряда в плазмотроне включает распределенную подачу рабочего тела (газа) по длине отдельных трубчатых вставок (нейтродов) с осевой и тангенциальной составляющей скорости и заданными расходами, возбуждение вспомогательного разряда и зажигание рабочей дуги. Согласно способу устанавливают заданное значение напряжения холостого хода (U_xx) источника электропитания, принимают оптимальное количество нейтродов в зависимости от величины напряжения холостого хода, задают длину первого нейтрода по потоку газа в границах длины ламинарного участка дуги и выбирают пороговое значение отношения напряжения холостого хода к радиусу нейтродов. Длину каждого последующего нейтрода принимают в 1,3-2,2 раза меньше длины предыдущего. При U_xx до 600 В пороговое значение составляет (70-80)·10^-3 В/м, при U_xx до 1500 В - (100-115)·10^-3 В/м, при U_xx до 5000 В - (200-220)·10^-3 В/м. По установленным граничным значениям определяют радиус нейтродов для принятой величины напряжения холостого хода. После установки рабочих расходов газа и тока дуги запускают плазмотрон. Целесообразно при величине напряжения холостого хода до 600 В формировать плазмотрон с одним нейтродом, до 1500 В - с двумя, до 5000 В - с четырьмя. Изобретение позволяет улучшить тепловые параметры плазменной струи и энергетические характеристики плазмотрона, а также улучшить стабильность горения дуги, обеспечить надежную и экономичную работу плазмотрона в технологическом агрегате. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, к приборам для атомно-эмиссионного спектрального анализа веществ и материалов, а именно к источникам возбуждения атомно-эмиссионных спектров анализируемых проб. Двухструйный дуговой плазматрон для атомно-эмиссионного спектрального анализа включает анодный и катодный узлы, каждый из которых содержит корпус с соплом, силовой электрод с тугоплавкой вставкой, размещенной соосно с соплом, и устройство для подачи плазмообразующего газа в межэлектродную камеру, образованную силовым электродом и корпусом с соплом. Силовой электрод выполнен со сквозным осевым отверстием и снабжен с одной стороны штуцером для подачи плазмообразующего газа, а с другой стороны тугоплавкой вставкой, при этом осевое отверстие соединено с межэлектродной камерой одним или несколькими каналами, огибающими тугоплавкую вставку. Технический результат: повышение точности количественного определения содержания элементов в анализируемой пробе за счет стабилизации положения аналитического участка плазмы. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к плазменным реакторам с увеличенными объемом плазмы и величиной вводимой в разряд электрической энергии и может быть использовано для прямого восстановления металлов из руд, розжига электроплавильных печей, синтеза порошковых материалов, сфероидизации порошков, осаждения пленок и др. Технический результат - устранение известных ограничений на вводимую в плазменный разряд СВЧ энергию и в существенном ее увеличении при сохранении свойственных СВЧ плазменным устройствам отсутствия расходуемых материалов и простоты управления процессом. СВЧ плазмохимический реактор содержит средства для подачи исходного материала сбора конечного продукта, подачи и отбора рабочего газа, средства создания продольного магнитного поля и ввода СВЧ энергии. Во внутренней трубе узла ввода СВЧ энергии у торца ее, обращенного в разрядную камеру, размещена электропроводящая полая вставка, подключенная через трубу, плавный переход и центральный проводник коаксиально-волноводного перехода к отрицательному полюсу источника напряжения, а центральный проводник выполнен в виде трубы и подключен к дозатору исходного материала, при этом средство для начального размещения исходного материала и сбора конечного продукта выполнено в виде платформы, установленной в подвижной трубе, выполняющей роль анода дугового разряда. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к сверхвысокочастотным плазмотронам для получения низкотемпературной плазмы для обработки материалов при давлении ниже атмосферного. На внутренней проводящей поверхности разрядной камеры выполнены один или несколько кольцевых радиальных пазов, пазы могут быть выполнены в виде короткозамкнутых отрезков коаксиальной линии с проводящими стенками глубиной, равной четверти длины волны электромагнитных колебаний генератора. Изобретение позволяет повысить эффективность взаимодействия электромагнитной энергии с плазмообразующим газом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.