трансформаторный плазмотрон

Формула изобретения

ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПЛАЗМОТРОН, содержащий замкнутую разрядную камеру, выполненную в виде электроизолированных одна от другой охлаждаемых металлических секций, узел тангенциального ввода газа, узел вывода газа и трансформатор, содержащий по меньшей мере два магнитопровода с индивидуальными обмотками, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода энергии и повышения производительности плазмотрона, разрядная камера выполнена в форме кольца, количество магнитопроводов, узлов ввода газа и узлов вывода газа выбрано равным количеству секций камеры, причем магнитопроводы установлены радиально по центру каждой секции, а узлы ввода и вывода газа - по противоположным торцам секций и соединены между собой введенными промежуточными диафрагмами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к плазменной технике, использующейся в плазмохимии и металлургии, более конкретно к трансформаторным плазмотронам низкотемпературной плазмы.

Известен трансформаторный плазмотрон, содержащий стержневой магнитопровод и разрядную камеру с несколькими вводами и выводами, где патрубки вывода расположены на стенках труб разрядной камеры, а патрубки ввода на каждой трубе на равном расстоянии от примыкающих к ней патрубков вывода.

Наличие разрядной камеры с конструктивным расположением патрубков ввода и вывода газа ведет к турбулизации газового потока на выходе за счет встречи двух соседних потоков газа, что нарушает устойчивость контрагированного разряда, и напряжение на дуге возрастает, что вызывает возрастание удельного расхода электроэнергии.

Известно, что оптимальным для такого трансформаторного плазмотрона является соотношение, когда длина разрядной камеры практически равна периметру сердечника. В этом случае напряжение на дуге U_дEl, где Е напряженность электрического поля; l длина разрядной камеры, приблизительно равная длине дуги, будет минимальным. В указанном трансформаторном плазмотроне указанное соотношение реализовать невозможно. Для такой конструкции плазмотрона длина разрядной камеры составляет 1,5 периметра сердечника, поэтому из-за увеличения U общая потребляемая мощность увеличивается.

Целью изобретения является снижение удельного расхода электроэнергии и увеличение производительности.

Цель достигается тем, что в трансформаторном плазмотроне, содержащем замкнутую разрядную камеру, выполненную в виде электроизолированных друг от друга охлаждаемых металлических секций, узел тангенциального ввода газа и трансформатор, содержащий по меньшей мере два магнитопровода с индивидуальными обмотками, разрядная камера выполнена в форме кольца, количество магнитопроводов, узлов ввода газа и узлов вывода газа выбрано равным количеству секций камеры, причем магнитопроводы установлены радиально по центру каждой секции, а узлы ввода и вывода газа по противоположным торцам секций и соединены между собой промежуточными диафрагмами.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый плазмотрон отличается тем, что магнитопроводы с первичными обмотками расположены радиально по центру каждой секции, их количество, а также количество узлов ввода и вывода газа выбираются равным количеству секций камеры, при этом сама разрядная камера выполнена в форме кольца, трансформатор содержит по меньшей мере два магнитопровода с первичными обмотками, а узлы ввода и вывода газа установлены по противоположным торцам секций и соединены между собой промежуточными диафрагмами. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом плазмотроне, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На чертеже показан плазмотрон.

Он состоит из нескольких магнитопроводов 1 с первичными обмотками 2, расположенных радиально по центру каждой секции 3 замкнутой разрядной камеры, узлов ввода 4 и вывода 5 газообразных продуктов. Узлы ввода и вывода расположены по противоположным торцам секций и соединены между cобой введенными промежуточными диафрагмами 6.

Плазмотрон работает следующим образом.

Разряд зажигается при пониженном давлении 10^-1-10^-2 мм рт.ст. Затем давление в разрядной камере может подниматься до 1-10 атм. Ввод газа осуществляется через узел 4. Прореагированный в плазме поток поджимается диафрагмой. Основная часть газового потока и продукты реакций выходят из разрядной камеры. Небольшая часть газового потока, непосредственно окружающего ядро дуги, проходит через диафрагму во входной узел следующего участка разрядной камеры, где дуга вновь стабилизируется входящим газом. Тем самым не нарушается устойчивость дуги.