BG109236A - Plasma method and device for obtaining nanomaterials - Google Patents
Plasma method and device for obtaining nanomaterials Download PDFInfo
- Publication number
- BG109236A BG109236A BG109236A BG10923605A BG109236A BG 109236 A BG109236 A BG 109236A BG 109236 A BG109236 A BG 109236A BG 10923605 A BG10923605 A BG 10923605A BG 109236 A BG109236 A BG 109236A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- anode
- plasma
- electrode
- arc
- volume
- Prior art date
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
ПЛАЗМЕН МЕТОД И УСТРОЙСТВОPlasma Method and Device
ЗА ПОЛУЧАВАНЕ НА НАНОМАТЕРИАЛИFOR Nanomaterials
ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАTECHNICAL FIELD
Изобретението се отнася до плазмен метод и устройство за получаване на наноматериали под форма на частички, представляващи стабилни, - полиморфни, термомодифицирани кристални структури от всички електропроводими материали и поспециално от графит, наречени фуллерени, притежаващи уникални физически, химически и механически свойства.The invention relates to a plasma method and device for producing nanomaterials in the form of particles, representing stable, - polymorphic, thermomodified crystalline structures of all electrically conductive materials, and especially of graphite, called fullerenes, possessing unique physical, chemical and mechanical properties.
Методът, устройството и получаваните наноматериали ще намерят приложение в плазмохимическата промишленост, нанотехнологиите, композиционните материали и космическата техника.The method, the device and the resulting nanomaterials will find application in the plasma industry, nanotechnology, composite materials and space technology.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАBACKGROUND OF THE INVENTION
Най-близо до предлагания от нас метод са тези, които за получаване на наноматериали използуват като топлинен източник плазма, получавана при горящ електро-дъгов разряд в инертна среда ( Аг; Не; Кг ).Closest to our proposed method are those that use nanomaterials to use as a heat source plasma obtained by burning an arc-discharge in an inert medium (Ar; No; Kg).
Разрядът гори стабилно между два подвижни един спрямо друг електроди катод и анод, направени от изходен материал, найчесто графит. Топлинното въздействие на разряда привежда в плазменогазова аерозолна фаза въглерода [ 1, 2 ]. Този свободно горящ електро-дъгов разряд, може да се модулира с подаване наThe discharge burns steadily between two cathode and anode moving electrodes made of a starting material, usually graphite. The thermal effect of the discharge results in the plasma and gas aerosol phase of carbon [1, 2]. This free-burning electro-arc discharge can be modulated by feeding
импулси, по ток или напрежение с определена честота между катода и анода, главно за повишаване на стабилността на горене [1 ].pulses, current or voltage, at a specified frequency between the cathode and the anode, mainly to increase the stability of combustion [1].
В друг метод ( [3]; фиг. 2 и фиг. 5 ) се използува плазмен електро-дъгов разряд, горящ между катод и подвижен анод (аноди ), обдухван с инертен газ по дължината на разряда, като анодите са разположени перпендикулярно на надлъжната му ос. Такива разряди се наричат “меки”, насочени, защото върху тях не сеIn another method ([3]; Fig. 2 and Fig. 5) a plasma arc discharge is used, burning between the cathode and the moving anode (s), purged with an inert gas along the discharge, the anodes arranged perpendicularly to the longitudinal its axis. Such discharges are called "soft" ones because they are not targeted
прилага активно външно въздействие. Получаваната плазменогазова аерозолна фаза на въглерода се охлажда и фиксира: върху охладени серпентини [2], филтри-сепаратори [4], бункери [3] или при напускане на реакционната зона, газовата фаза на въглерода се облъчва с електронен поток и рязко се разширява сечението на носещия инертен поток [ 5 ]. Освен горната закалка-фиксация се използуват електро филтри, конични сепаратори с отвори, концентрични сфери с отвори, като на всяка е подадено напрежение обратно на анода и в нарастваща последователност. Има метод, при който, отлагането на газовата фаза на въглерода се получава върху катода и представлява нарастващ, с цилиндрична форма израстък, съдържащ във вътрешността си, въглероден наноматериал, с определена структура и форма (нанотръбички). След фиксиране на частиците, върху филтрите-сепаратори, същите се подлагат на въздействие от акустични и електромагнитни полета [4 ].applies active external influence. The resulting plasma and gas aerosol carbon phase is cooled and fixed: on cooled coils [2], filter separators [4], bins [3] or upon leaving the reaction zone, the carbon gas phase is irradiated with an electron stream and the section is drastically widened. of the carrier inert stream [5]. In addition to the above hardening fixation, electrical filters, tapered separators with openings, concentric spheres with openings are used, each of which is supplied with voltage back to the anode and in increasing order. There is a method in which, the deposition of the carbon gas phase is obtained on the cathode and is a cylindrical, growing, cylindrical growth containing carbon nanomaterial with a definite structure and shape (nanotubes). After the particles are fixed on the separator filters, they are exposed to acoustic and electromagnetic fields [4].
Разгледаните плазмени методи имат следните недостатъци:The considered plasma methods have the following disadvantages:
ниска температура на генерираните електродъгови разряди около 4.103 °К и широк температурен профил в анодно-контактната област, защото представляват свободно горящи плазмени дъги. Неефективно взаимодействие между разряда и изходния материал, довеждащо до наличие на непрореагирал такъв в получавания продукт под формата на шлака. Споменатите плазмени методи заlow temperature of the generated arc discharges about 4.10 3 ° K and a wide temperature profile in the anode contact area, because they represent free-burning plasma arcs. Ineffective interaction between the discharge and the starting material, resulting in unreacted one in the resulting slag product. The said plasma methods for
3..3 ..
• · · · получаване на наноматериали • · • · · • · • · не • · · · · • · • · · · • · • · • · · · · • · притежават признаци, позволяващи свободно да се промени видът на изходния електропроводим материал, а от тук и видът на получавания нанопродукт. Също така липсва управляем процес за закалкафиксация върху получаваната плазменогазова аерозолна фаза на въглерода в даден момент и скорост. Процесът на закалката не се реализира в непосредствена близост до реакционния обем върху започнала начална хомогенна ( без твърди повърхности )• Receiving nanomaterials • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • electrically conductive material and hence the type of nanoproduct obtained. There is also no manageable process for quenching the plasma-gas aerosol phase of carbon at a given time and speed. The quenching process is not carried out in close proximity to the reaction volume on the initial homogeneous (without solid surfaces).
кристализация на зародишните частици на въглерода. Съществуването на такъв процес ще стесни широкия интервал от размери, както и различните по форма и вид, кристални структури на получаваните наночастици от един и същ изходен материал.crystallization of germinal carbon particles. The existence of such a process will narrow the wide size range, as well as the different crystal structures of the nanoparticles obtained from the same starting material, in the shape and type.
Известно е устройство [7] за получаване на наноматериали (фуллерени), съдържащо: корпус, работна камера и бункер с филтри. В работната камера е организирана реакционна зона. Графитов електрод с цилиндрична форма, чрез механическо устройство от магазинен тип, се подава в реакционната зона на порции. Между него и масивна клема се подава потенциална разлика, водеща до запалване на свободно горящ електродъгов разряд с ток от 100 до 500 А и напрежение 26-32 V. Получаваната плазменногазова аерозолна фаза на въглерода се отвежда чрез умиващ реакционната зона поток от инертен газ, подаван по тръбна връзка в затворен кръгов цикъл от работната камера, през реакционната зона, около бункера към аеропомпата и следва нов такъв.A device [7] for obtaining nanomaterials (fullerenes) is known, comprising: a housing, a working chamber and a filter hopper. A reaction zone is organized in the working chamber. A graphite electrode of cylindrical shape, through a mechanical device of a shop type, is fed into the reaction zone in portions. A potential difference is supplied between it and a massive terminal, leading to the ignition of a free-burning electric arc discharge with a current of 100 to 500 A and a voltage of 26-32 V. The resulting plasma gas-aerosol carbon phase is discharged by washing the reaction zone with an inert gas stream supplied. in a closed loop in a closed loop from the working chamber, through the reaction zone, around the hopper to the airport and a new one follows.
Известно е още едно устройство [8], съдържащо: корпус, реакционна камера с реакционна зона. Реакционната камера е изпълнена във вид на два пресечени конуса, съвместени с големите си основи един към друг. В реакционната зона са разположени два • ♦ • 9 ···· механични държачи, сAnother device [8] is known, comprising: a housing, a reaction chamber with a reaction zone. The reaction chamber is made in the form of two truncated cones, combined with their large bases facing each other. There are two • ♦ • 9 ···· mechanical holders in the reaction zone, p
два графитови диска, монтирани ексцентрично върху оси, които са свързани към задвижващи устройства. По допирателна към образуващата на стената на реакционната камера са вградени тръбни връзки, свързани с източник за инертен газ. Вътрешните стени на реакционната камера са облицовани с еластично податлив материал с релефна повърхност. Кухината между облицовката и стената на камерата еtwo graphite disks mounted eccentrically on axles connected to actuators. Along the tangent to the wall forming the reaction chamber, pipe connections are connected to an inert gas source. The inner walls of the reaction chamber are lined with an elastically resilient material with an embossed surface. The cavity between the lining and the wall of the camera is
свързана с източник на течност под налягане, подавана в импулсен режим. Във вътрешността на реакционната камера по дължината на стените и по винтова спирала се закрепва лента с прорезни фасонни отвори в нея. Диаметърът им нараства отвътре към стената на камерата. Лентата служи за селективно сепариране на получаваните фуллерени, а пулсиращата облицовка отделя непрореагиралия изходен материал ( шлака ) от готовата продукция. В постоянната междина между въртящите се графитови дискове се запалва свободно горящ плазмен електродъгов разряд с ток от 100 до 500 А и напрежение 26-30 V.connected to a pulsed fluid source. Inside the reaction chamber, a strip with slotted openings is secured there along the walls and a helical spiral. Their diameter increases from the inside to the wall of the chamber. The tape serves to selectively separate the resulting fullerenes, and the pulsating lining separates the unreacted starting material (slag) from the finished product. In the constant gap between the rotating graphite disks, a free-burning plasma arc discharge with a current of 100 to 500 A and a voltage of 26-30 V. is ignited.
Главни недостатъци на разгледаните устройства са:The main disadvantages of the devices considered are:
генерираните от тях електродъгови разряди имат ниска температура и нисък температурен градиент, защото в устройствата липсват детайли и газова организация, които да въздействат външно върху разряда. Това води до получаване на непрореагирал изходен материал в готовата продукция. Няма приспособления и съгласуваност между тях, позволяващи извършването на закалкафиксация в непосредствена близост до реакционната зона върху получаваната там плазменогазова аерозолна фаза на изходния материал. Невъзможност съществуващите устройства да заменят свободно и по желание изходния материал за получаване на нанопродукт от даден вид.The electric arc discharges they generate have a low temperature and a low temperature gradient, because the devices lack details and gas organization to externally affect the discharge. This results in unreacted starting material in the finished product. There are no devices and coherence between them allowing the capping to be carried out in the immediate vicinity of the reaction zone on the plasma and gas aerosol phase of the starting material obtained there. The inability of existing devices to replace freely and optionally the source material to produce nanoproducts of a given type.
• · · · • · • ·• · · · · ·
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОSUMMARY OF THE INVENTION
Техническата задача, решавана от даденото предложение за изобретение е да отстрани посочените недостатъци в разгледаните методи и устройства.The technical object of the present invention is to remedy the aforementioned disadvantages in the methods and devices in question.
Технологическата същност на предлагания плазмен метод за получаване на наноматериали е: генерираната плазмена дъга от плазмотрон има средномасова температура по-висока от 10.103 °К. Същата е силно контрегирана. (свита), интензивна, с висока скорост на изтичане и движение на токоподвеждащият инертен плазменогазов поток (положителен стълб на разряда). Тази плазмена дъга е изнесена директно върху подвижен твърд електропроводим, цилиндричен електрод-анод, направен от графит по схемата на скрит ( погребан ) анод. Плазмената дъга и плазменогазовия поток от нея обхващат цялостно от всички страни и скриват във вътрешността си образуваната анодно-контактна област (анодната опорна зона на дъгата) и я подминават. Тази контактна област е разположена върху горната плоскост (върхът) на цилиндричния електропроводим и подвижен електрод-анод. Последният е съосен с плазмената дъга и се движи срещуположно на движещият се към него токоподвеждащ плазменогазов поток на дъгата. В резултат на тази челна атака с висока топлинна и енергийна плътност около 2 Квт/мм2, в скритата анодно контактна област и над нея се достига до температура по-висока от 6 000°К, което довежда до интензивно (взривно) изпаряване на електродния материал. Когато този материал е графит, той сублимира от твърда в смесена наситена плазменогазова аерозолна фаза на въглерода. Изпарението се реализира в непрекъснат цикъл чрез замяна на изпарения материал с ·· • · · · · · • · · • · · • · · • ·· ·· •«ч · • · · · · • ·· • · ·· нов от движещия се електрод-анод. Диаметърът на електрода-анод е ···· ·· по-малък от диаметъра на образуващият се, след формиращия канал на дюзата на плазмотрона подвижен, токоподвеждащ положителен плазмен стълб на контрегираната плазмена дъга. Това технологично изискване осигурява на получаваната върху челната част на електрода-анод, анодно-контактна област цялостно скриване въвThe technological nature of the proposed plasma method for the preparation of nanomaterials is: the plasmatron plasma arc generated has a mass average temperature higher than 10.10 3 ° K. The same is strongly counterbalanced. (shrunk), intense, high-speed leakage and movement of the current-inert plasma-gas stream (positive discharge column). This plasma arc is drawn directly onto a movable rigid electrically conductive, cylindrical electrode anode made of graphite according to the scheme of a hidden (buried) anode. The plasma arc and the plasma and gas stream from it completely cover on all sides and conceal in their interior the formed anode-contact area (the anode support zone of the arc) and bypass it. This contact area is located on the upper plane (tip) of the cylindrical electrically conductive and movable electrode anode. The latter is aligned with the plasma arc and moves in opposite direction to the current-carrying plasma-gas flow of the arc moving towards it. As a result of this high-energy and energy-density frontal attack, about 2 kW / mm 2 , a temperature greater than 6,000 ° K is reached in and above the hidden anode contact area, resulting in intense (explosive) evaporation of the electrode material. When this material is graphite, it sublimates from solid to mixed saturated plasma gas-aerosol carbon phase. Evaporation is carried out in a continuous cycle by replacing the evaporated material with ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · new from the moving electrode anode. The diameter of the electrode-anode is ···· ·· smaller than the diameter of a moving, current-carrying, positive plasma pole of the contracted plasma arc after the channel forming the nozzle of the plasmatron. This technological requirement ensures that the electrode-anode, anode-contact area received on the front, is completely hidden in
вътрешността на движещия се плазмен поток и постоянно поддържане в тази контактна област на температура по-висока от 6000°К през целия изпарителен цикъл и при фиксирани енергийни, газодинамични и конструктивни параметри на генерираната плазмена дъга.the interior of the moving plasma stream and the constant maintenance in this contact region of a temperature higher than 6000 ° K throughout the evaporation cycle and at fixed energy, gas-dynamic and structural parameters of the generated plasma arc.
Част от плазмената дъга заедно с върховата зона на електродаанод и скритата там анодно-контактна област, както и плазменогазовия поток след нея, се намират във вътрешен пространствен обем. Последният е образуван от два кухи и открити конуса, обърнати с големите си основи един към друг, а заедно те са разположени във външен закрит обем, свързан чрез отвори с друг многокамерен обем за събиране на получаваните наноматериали. Откритите вътрешни конуси са съосни помежду си и спрямо електрода-анод. Те имат подвижни флуидни стени, които се получават чрез предварително развъртане на флуидите с последващо срещуположно изтичане от върховете на пресечените конуси. Подвижните конични флуидни стени могат да променят геометрията си една спрямо друга. По този начин те закаляват, смесват, подпират и отразено насочват чрез взаимодействие помежду си и с получаваната наситена плазменогазова аерозолна фаза на въглерода. Тази фаза се носи от плазменогазовия поток, получен след скритата анодно-контактна област, което довежда до протичане на начална хомогенна кристализация на зародишните .··.···; ......Part of the plasma arc, together with the peak region of the electrode-anode and the anode-contact region hidden there, as well as the plasma and gas stream thereafter, are contained in an internal space volume. The latter is formed by two hollow and open cones, with their large bases facing each other, and together they are arranged in an outer enclosed volume, connected by openings to another multi-chamber volume to collect the nanomaterials obtained. The open inner cones are aligned with each other and with respect to the anode electrode. They have movable fluid walls that are obtained by pre-rotating the fluid with subsequent opposite flow from the tips of the truncated cones. Moving conical fluid walls can change their geometry relative to one another. In this way, they harden, mix, prop, and reflect through interaction with each other and with the resulting saturated plasma gas-aerosol carbon phase. This phase is carried by the plasma-gas stream obtained after the hidden anode-contact region, which results in the initial homogeneous crystallization of the embryonic germs. ......
··· ·ί . ··· ···· ·· .., · · · частици на въглерода в носещия плазмен поток и около 'него с последваща закалка в даден момент и скорост от подвижните флуидни стени. Това прекъсва началния кристализационен процес и осигурява получаване на термомодифицирани, стабилни полиморфни кристални структури на въглерода във вид на частици с наноразмери, а при замяна на електрода-анод от графит с друг твърд електропроводим материал се получават наночастици от него.· · · ·. Carbon particles in and around the carrier plasma stream with subsequent quenching at a given time and velocity by moving fluid walls. This interrupts the initial crystallization process and provides thermally modified, stable polymorphic crystalline structures of carbon in the form of nanosized particles, and nanoparticles are obtained by replacing the graphite electrode with another solid electrically conductive material.
Друг съществен признак на предлагания плазмен метод е, чеAnother essential feature of the proposed plasma method is that
плазмената дъга по време на изпарителния цикъл от скритата анодно-контактна област остава с постоянна ( фиксирана ) дължина и с висок температурен градиент при избрани технологични параметри на процеса. Времето за контакт между скритата анодноконтактна област, образувана върху движещият се електрод-анод, неговата челна плоскост и изнесената там плазмена дъга, както и срещуположното им движение е продължително и по стойност регулируемо като взаимодействие. По този начин има постоянно във времето и цялостно превръщане в плазменогазова аерозолна фаза на цялото количество подаван изходен материал. Получава се чрез интензивно изпарение при температура по-висока от 6 000° К и температурен профил в анодно-контактната област с висок температурен градиент.the plasma arc during the evaporation cycle of the hidden anode-contact region remains of a fixed (fixed) length and high temperature gradient at selected process parameters. The contact time between the hidden anode contact area formed on the moving electrode anode, its faceplate and the plasma arc extending there, as well as their opposite movement, is continuous and of value adjustable in interaction. Thus, there is a constant over time and complete conversion into the plasma and gas aerosol phase of the entire amount of feedstock supplied. It is obtained by intensive evaporation at a temperature higher than 6 000 ° K and a temperature profile in the anode-contact region with a high temperature gradient.
Освен това съществен технологичен признак на предлагания плазмен метод е, че получаваната наситена газоаерозолна фаза на въглерода от скритата анодно-контактна област се смесва и носи от плазменогазовия поток на плазмената дъга, получен след тази област. Смесеният поток е насочен към долния открит коничен пространствен обем, имащ образувана конична подвижна флуидна стена. Последната подпира, разбърква, закалява и отразено насочва смесения и частично охладен плазмен поток към горния открит ······ и:?Furthermore, an essential technological feature of the proposed plasma method is that the resulting saturated carbon gas phase from the hidden anode-contact region is mixed and carried by the plasma-gas stream of the plasma arc obtained after that region. The mixed flow is directed to the lower open conical space volume having a conical moving fluid wall formed. The latter supports, stirs, hardens, and reflects directs the mixed and partially cooled plasma flow to the upper open ······ and :?
коничен обем. Последният също има конична подвижна флуидна стена препокриваща симетрично долния обем. Подвижната стена на горния коничен обем продължава закалъчния процес, като видът, геометрията и скоростта на изтичане на флуидните конични стени могат да се променят една спрямо друга. С това се постига протичане на начална хомогенна кристализация на зародишнитеconical volume. The latter also has a conical movable fluid wall covering symmetrically the lower volume. The movable wall of the upper conical volume continues the quenching process, and the appearance, geometry and velocity of the fluid conical walls can be varied relative to one another. This results in the initial homogeneous crystallization of the embryos
частици на въглерода в носещия плазменогазов аерозолен поток, както и променлив момент и скорост на закаляване спрямо него в пространството между двата открити конуса. Общото и отделно взаимодействие между тях довежда до прекъсване на започналата начална хомогенна кристализация на въглерода и получаване на термомодифицирани, стабилни, полиморфни кристални структури на въглерода във вид на наночастици с близка геометрия, форма и в големи количества.carbon particles in the carrier plasma gas and aerosol stream, as well as the alternating moment and the rate of hardening relative to it in the space between the two open cones. The common and distinct interactions between them lead to the disruption of the initial initial homogeneous crystallization of carbon and to the formation of thermomodified, stable, polymorphic crystalline structures of carbon in the form of nanoparticles of close geometry, shape and in large quantities.
Техническата същност на устройството, реализиращо плазмения метод за получаване на наноматериали, се състои в следното: водоохлаждан цилиндрично удължен, трикорпусен плазмотрон за работа с инертни газове е монтиран отвън към корпуса на външна херметична камера. Това става чрез изолационен херметично поставен преход с възможност плазмотрона да се движи по оста си в него. В камерата има направени отвори за отвеждане на получавания продукт. Съосно на плазмотрона вътре в камерата чрез отвор и фланец е закрепен херметично и неподвижно кух, двукорпусен, цилиндрично удължен водоохлаждан изпарител. В него са изведени отвори за вода и закалъчен флуид, намиращи се извън камерата. Съосно на изпарителя и плазмотрона извън камерата е закрепено неподвижно електродоподаващо устройство с въртяща се планетарна глава. Последната приема централен удължен, електропроводим електрод-анод. Този електрод минава ·· ···· w · W · · ·· · w през кухата ос на електродвигателя, вътрешната кухина” на изпарителя и излиза над него и съосно на формиращата дюза на плазмотрона.The technical nature of the device implementing the plasma method for obtaining nanomaterials is as follows: a water-cooled cylindrical elongated, three-body inert gas plasma torch is mounted externally to the housing of an external airtight chamber. This is done through an insulated hermetically sealed transition with the possibility of the plasmatron moving along its axis in it. There are openings in the chamber to drain the resulting product. In accordance with the plasmatron inside the chamber, a hollow, two-shell, cylindrically extended water-cooled evaporator is secured by means of an opening and a flange. There are openings for water and clogged fluid outside the chamber. A fixed electrode feeder with a rotating planetary head is attached to the evaporator and the plasma torch outside the chamber. The latter receives a central elongated electrically conductive electrode anode. This electrode passes ·· ···· w · W · · ·· w through the hollow axis of the motor, the inner cavity of the evaporator, and exits above it and coaxially with the forming nozzle of the plasmatron.
Главната същност на устройството е в това, че в междината между външния и средния корпус на плазмотрона, съосно на голямата горна основа и около нея от предния коничен връх на плазмотрона е поставен завихрител. Същият е обърнат с тангенциалните канали надолу, които излизат в единия си край в междината над него, към която има направени отвори за подаване на закалъчен флуид, а в другия край каналите са свързани с междината, завършваща конично около и пред среза на формиращата дюза на плазмотрона. Отгоре върху изпарителя и към вътрешния му корпус, съосно на плазмотрона е поставен чрез резба, графитов предпазен капак. В него е направен централен коничен отвор, обърнат с голямата си основа нагоре. Под този отвор е изработен къс и широк цилиндричен отвор. В него лежи чрез държач и носещ метален диск, друг завихрител, направен от графит, обърнат нагоре с тангенциалните си канали. Те са затворени от горната вътрешна плоскост на късия цилиндричен отвор. Тези канали в единия се край излизат в междината, образувана около графитовия завихрител и чрез отвори в носещия диск се свързва с вътрешния обем на изпарителя. В другия си край тангенциалните канали излизат и тангират под и на отвора при малката основа на централния коничен отвор в защитния капак. Последният, заедно със завихрителя, държача и носещия диск затварят вътрешния обем на изпарителя. В горната част на този обем и максимално близо до графитовия завихрител и надолу са закрепени неподвижно към вътрешния корпус на изпарителя и семетрично спрямо оста му, пружинни държани за графитови сменяеми токоподвеждащи четки.The main point of the device is that a vortex is placed in the gap between the outer and middle housings of the plasmatron, coaxially with the large upper base and around it, from the front conical tip of the plasmatron. It is inverted by the tangential channels downwards, which extend at one end into the gap above it, to which openings are made to feed the quenched fluid, and at the other end, the channels connect to the gap, ending conically around and in front of the section of the forming nozzle. plasmatron. At the top of the evaporator and its inner housing, there is a threaded, graphite protective cover, coaxially with the plasmatron. It has a central conical opening with its large base facing up. A short and wide cylindrical hole is made below this opening. In it lies through a holder and a metal disc, another vortex made of graphite upside down with its tangential channels. They are closed by the upper inner plane of the short cylindrical opening. These channels at one end protrude into the gap formed around the graphite vortex and, through openings in the carrier disc, connect to the internal volume of the evaporator. At the other end, the tangential grooves exit and tangent below and at the opening at the small base of the central conical opening in the protective cover. The latter, together with the vortex, the holder and the carrier disk, close the internal volume of the evaporator. At the top of this volume and as close as possible to the graphite vortex and downwards, they are fixed to the inside of the evaporator body and, springwise, to the axis of the evaporator, held by the graphite interchangeable current supply brushes.
ΙΟ · ·· *··· · · ·
Те обхващат симетрично и притискат отвън централния подвижен електропроводим електрод-анод в неговата горна част, излизаща отпред над горния край на коничния отвор в капака. Надолу електрода-анод преминава през графитови сменяеми токоподвеждащи и центриращи го цилиндрични втулки. Те са поставен в метален цилиндър, затворен отдолу със силиконов семеринг и капачка. Металният цилиндър е поставен централно и херметично чрез резба към метално дъно, затварящо херметично изпарителя отдолу. Дъното се монтира херметично чрез резба към вътрешния корпус на изпарителя. В това дъно са направени отвори за подаване на закалъчен флуид, а по периферията си се препокрива херметично от външния корпус на изпарителя. Този външен корпус образува с вътрешния корпус разделена охлаждаща междина, свързана с входящ и изходящ отвори за подаване на охлаждаща течност. Външният корпус завършва горе с вътрешна резба, а отдолу със страничен фланец, който се закрепва херметично през отвор към външната камера, така че изпарителя остава във вътрешността й. Отвън на камерата и съосно на изпарителя и плазмотрона чрез носеща планка се монтира неподвижно планетарно електродоподаващо устройство, като съосността между тях е в границите по-малко или равно на 0,1 мм.They encircle symmetrically and press outside the central movable electrically conductive electrode anode into its upper portion extending from above the upper end of the conical opening in the lid. Down the anode electrode passes through graphite interchangeable current-carrying and centering cylindrical bushes. They are housed in a metal cylinder enclosed below with silicone sealing and cap. The metal cylinder is centrally and airtightly threaded to a metal bottom, which seals the evaporator below. The bottom is sealed by a thread to the inside of the evaporator housing. The bottom is filled with openings for supplying the quenched fluid, and on its periphery it is overlapped by the outer housing of the evaporator. This outer housing forms a separate cooling gap with the inner housing connected to the inlet and outlet openings for supplying coolant. The outer housing ends with a female thread above and a lateral flange at the bottom, which is hermetically sealed through an opening to the outer chamber so that the evaporator remains inside. , the alignment between them being less than or equal to 0.1 mm.
Получаваните предимства и технологични ефекти от реализацията на предложените плазмен метод и устройство за получаване на наноматерйали са: повишаване на средномасовата температура и енергийна плътност на самия генериран плазмен разряд, а също и в анодно-контактната област и над нея, лежаща върху изходния електроден материал. Получаване на висок температурен градиент на работещия разряд. Управляемо време за контакт и по-ефективно взаимодействие между плазмения разряд и • · * · • » • · 99 • · • 9 ···« ·· • 4 изходящия материал, чрез цялостно скриване (погребване) на анодно-контактната област във вътрешността на движещия се плазмен поток на дъгата. Създаване на технически условия за подмяна на графитовия изходен материал с друг твърд електропроводим. Въвеждане на контролируем процес по закалка и фиксация върху получаваната наситена плазменогазова аерозолна фаза на изходния материал в непосредствена близост до реакционната зона и в момент на протичаща начална хомогеннаThe obtained advantages and technological effects of the implementation of the proposed plasma method and device for obtaining nanomaterials are: increase of the average mass temperature and energy density of the generated plasma discharge itself, as well as in the anode-contact area and above it, lying on the starting electrode material. Obtaining a high temperature gradient of the working discharge. Controllable contact time and more effective interaction between the plasma discharge and the • 4 output material by completely concealing the anode-contact area inside of the moving plasma stream of the arc. Creating technical conditions for replacing graphite starting material with another solid conductive. Introducing a controllable quenching process and fixation on the resulting saturated plasma gas and aerosol phase of the starting material in the immediate vicinity of the reaction zone and at the time of the initial homogeneous
кристализация на зародишните частици в смесения плазменогазов аерозолен поток и нейното прекъсване. Получаване на готов продукт без наличие на примеси под формата на шлака, по-голяма хомогенност, качество и количество.crystallization of the germ particles in the mixed plasma-gas aerosol stream and its interruption. Obtaining a finished product with no impurities in the form of slag, greater homogeneity, quality and quantity.
ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИDESCRIPTION OF THE FIGURES Attached
На фиг. 1 е показан частичен разрез на едно примерно изпълнение на устройство, реализиращо плазмен метод за получаване на наноматериали. С изведени пунктирни линии и номерацията към тях се доизяснява технологическата същност на метода.In FIG. 1 is a partial sectional view of an exemplary embodiment of a device implementing a plasma method for nanomaterials. The dashed lines and the numbering to them clarify the technological nature of the method.
ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО .EXAMPLES FOR THE IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Методът, съгласно изобретението, се състои в следното: генерираната плазмена дъга 38 от плазмотрона 1 с работещ плазмогаз аргон и разход 2,5 м3/час е свита от студените стени на канала на формиращата дюза 10 на плазмотрона 1 и преминаващия през нея газ. Работният ток на дъгата е 350А и напрежениета 100 120V. Диаметърът на канала на дюзата 10 е dk е равно на 3,2 мм и дължина Lk= 2,00 до 2,50 мм от dk. Плазмената дъга 38 е изнесена директно от разстояние 10 до 15 мм от среза на дюзата 10 върху ♦» ··«· цилиндричен, твърд електропроводим електрод-анод 8, направен от графит и имащ диаметър Da = 5,00 мм. Изнасянето на дъгата 38 е направено по схемата на скрит анод. Плазмената дъга 38 и плазменогазовия поток 46 от нея обхващат цялостно от всичкиThe method according to the invention consists in the following: the generated plasma arc 38 of the plasma torch 1 with a working plasma argon and a flow rate of 2.5 m 3 / h is shrunk by the cold walls of the channel of the forming nozzle 10 of the plasma torch 1 and the gas passing through it. The operating current of the arc is 350A and the voltage 100 120V. The diameter of the nozzle channel 10 is dk equals 3.2 mm and length Lk = 2.00 to 2.50 mm from dk. Plasma arc 38 is drawn directly from a distance of 10 to 15 mm from a section of the nozzle 10 on a cylindrical, solid electrically conductive electrode anode 8 made of graphite and having a diameter of Da = 5.00 mm. The removal of the arc 38 was made according to the scheme of a hidden anode. The plasma arc 38 and the plasma gas stream 46 of it completely cover all
страни и скриват във вътрешността си образуваната анодноконтактна област 40, (анодна опорна зона на дъгата 38), лежаща върху горната плоскост (върхът) на електрода-анод 8 и я подминават. Електрода-анод 8 е съосен на дъгата 38 и се движи със скорост 0,5 до 3,00 см/сек, срещуположно на движещият се към него токоподвеждащ плазменогазов поток на дъгата 38. В резултат на тази челна атака с висока топлинна и енергийна плътност около 2 Квт/мм2 в образуваната скрита анодно-контактна област 40 и над нея се достига до температура по-висока от 6 000° К. Това довежда до интензивно (взривно) изпаряване на материала от анодноконтактната област 40 и образуване на наситена плазменогазова аерозолна фаза на въглерода 39. Изпарението се реализира в непрекъснат цикъл, чрез замяна на изпарения материал с нов от движещия се електрод-анод 8. За да има “скрит (погребан) анод”, съгласно горното обяснение, диаметърът на електрода-анод 8 трябва да бъде по-малък от диаметъра на образувания след формиращия канал на дюзата 10 от плазмотрона 1, подвижен токоподвеждащ, положителен стълб на дъгата 38, непосредствено по линията на анодно-контактната област 40. В нашия пример Оанод = 5,00 мм, което е по-малко от диаметъра на плазменогазовия стълб със стойност 6,00 мм. Така в скритата анодно-контактна област 40 и над нея се поддържа постоянна температура по-висока от 6 000°К през целия изпарителен цикъл, при посочените по-горе режимни енергийни, газодинамични и конструктивни параметри на генерираната плазмена дъга 38. Част от тази дъга 38, заедно с «· ·· • · · · • ·· • ·· • ·· ····44 •4 ···· • · ·' · • · · • · · ·· » • · • <·· • 4 • · _ <W · ··· върховата зона на електрода-анод 8 и скритата там анодноконтактна област 40 и плазменогазовия поток 46 след нея, сеsides and conceal in their interior the formed anodic contact region 40, (anode support zone of the arc 38) lying on the upper plane (tip) of the electrode-anode 8 and bypassing it. The electrode-anode 8 is coaxial to the arc 38 and moves at a speed of 0.5 to 3.00 cm / sec, opposite to the current-carrying plasma-gas flow of the arc 38. As a result of this frontal attack with high heat and energy density about 2 kW / mm 2 in the formed hidden anode-contact region 40 and above it reaches a temperature higher than 6 000 ° K. This leads to intensive (explosive) evaporation of the material from the anode-contact area 40 and formation of saturated plasma-gas aerosol carbon phase 39. Evaporation is carried out continuously In order to have a "hidden (buried) anode" according to the above explanation, the diameter of the electrode-anode 8 must be smaller than the diameter of the formed electrode. the forming channel of the nozzle 10 of the plasmatron 1, a movable current-carrying, positive pole of the arc 38, directly along the line of the anode-contact area 40. In our example, an anode = 5.00 mm, which is less than the diameter of the plasma-gas column with value 6.00 mm. Thus, in the hidden anode-contact region 40 and above, a constant temperature higher than 6 000 ° K is maintained throughout the evaporation cycle, with the above-mentioned mode energy, gas dynamic and structural parameters of the generated plasma arc 38. Part of this arc 38, together with «· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 44 • 4 · · · · · · · · · · · ··· 4 • · _ <W ··· the top zone of the electrode-anode 8 and the anodic contact area 40 hidden there and the plasma gas stream 46 thereafter,
намират по време на изпарителния процес във вътрешнопространствен обем 41. Последният е образуван от два кухи и открити конуса 47, 48, обърнати с големите си основи един към друг, а заедно те са разположени във външен закрит обем 42, свързан чрез отвори 4 с друг многокамерен обем (непоказан) за събиране на получаваните наноматериали. Тези открити кухи конуси 47, 48 са съосни помежду си и с електрода-анод 8. Подвижните им флуидни стени 45 се получават чрез предварително развъртане на флуидните конуси 43, 44 с последващо срещуположно изтичане от върховете на пресечените конуси, при следния разход на флуид: за горния конус 44 от 1 до 2,5 м3/час - аргон, за долния конус 43 от 2,00 до 3,50 м3/час - аргон. Плазмената дъга 38 по време на изпарителния цикъл остава с постоянна (фиксирана) дължина, което се постига практически чрез изравняване на скоростта на подаване на електрода-анод 8 със скоростта на изпарената маса изходен материал за единица време, т.е. скъсяването на електрода и неговата замяна с нов. Времето за контакт между скритата анодноконтактна област 40 и изнесената там плазмена дъга 38 трябва да е такова, че в готовата продукция не трябва да има непрореагирал изходен матариал. Това време зависи основно от тока на дъгата 38, диаметъра на електрода-анод, видът на изходния материал и използваната инертна среда. Получената в скритата анодноконтактна област 40 наситена плазменогазова аерозолна фаза на въглерода 39 се смесва и носи от плазменогазовия поток 46 на дъгата 38 след тази област 40. Този смесен плазменогазов поток 46 е насочен към долния открит коничен пространствен обем 47. Там коничната подвижна флуидна стена 45 го подпира, закалява, • · · ·are found during the evaporation process in an intrinsic volume 41. The latter is formed by two hollow and open cones 47, 48, with their large bases facing each other, and together they are arranged in an outer enclosed volume 42 connected through openings 4 with another multi-chamber volume (not shown) for the collection of nanomaterials received. These open hollow cones 47, 48 are in alignment with each other and with the anode electrode 8. Their movable fluid walls 45 are obtained by pre-rotation of the fluid cones 43, 44 with subsequent opposite flow from the tips of the crossed cones, at the following fluid consumption: for the upper cone 44 from 1 to 2.5 m 3 / h - argon, for the lower cone 43 from 2.00 to 3.50 m 3 / h - argon. The plasma arc 38 remains constant (fixed) length during the evaporation cycle, which is practically achieved by equalizing the feed rate of the electrode-anode 8 with the rate of evaporated mass of starting material per unit time, i. shortening the electrode and replacing it with a new one. The contact time between the hidden anodic contact area 40 and the plasma arc 38 exported there must be such that there is no unreacted starting material in the finished product. This time depends mainly on the arc current 38, the diameter of the electrode-anode, the type of starting material and the inert medium used. The saturated plasma-gas aerosol phase of carbon 39 obtained in the hidden anode-contact region 40 is mixed and carried by the plasma-gas stream 46 on the arc 38 after that region 40. This mixed plasma-gas stream 46 is directed to the lower open conical space volume 47. There, the conical movable fluid 45 supports it, hardens it, · · · ·
разбъркна и отразено насочва към горния открит коничен обем Л8, вече частично охладен. Този обем 48, със своята подвижна, конична, флуидна стена 45, препокриваща симетрично долния коничен пространствен обем 47, продължава закалъчния процес на поток 46, смесен и отразен от обем 47. Моментът и скоростта на закалката (фиксацията ) зависи от геометрията на коничните, подвижни, флуидни стени 45, образуващи вътрешно-пространствен обем 41, а геометрията им зависи от разхода и предварителното развъртане на закалъчните флуиди 43, 44. В резултат на общото и отделно взаимодействие между тях и с потока 46, се получава прекъсване на започналата начална хомогенна кристализация на въглерода в потока 46 и получаване на термомодифицирани, стабилни, полиморфни кристални структури на въглерода във вид на наночастици с близка геометрия и форма и в големи количества. Тези частици, носени от инертния газ през отворите 4 на камерата 3 се насочват към многокамерен обем (не показан в примерното изпълнение) с разположени там електрофилтри и сепариращи зони.stirred and reflected to the upper open conical volume L8, already partially cooled. This volume 48, with its movable, conical, fluid wall 45 overlapping symmetrically the lower conical space volume 47, continues the quenching process of stream 46, mixed and reflected by volume 47. The moment and speed of the quench (fixation) depend on the geometry of the conical, movable fluid walls 45, forming an interior space volume 41, and their geometry depends on the flow rate and pre-rollout of the quenching fluids 43, 44. As a result of the common and separate interaction between them and the flow 46, an interruption of the starting fluid is obtained. and homogeneous crystallization of carbon in stream 46 and obtaining thermomodified, stable, polymorphic crystalline structures of carbon in the form of nanoparticles of close geometry and shape and in large quantities. These particles carried by the inert gas through the openings 4 of the chamber 3 are directed to a multi-chamber volume (not shown in the exemplary embodiment) with electrostatic precipitators and separation zones located there.
Устройството, съгласно изобретението, показано на фиг. 1 е следното: Водоохлаждаем цилиндрично удължен, трикорпусен плазмотрон 1 за работа с инертни газове е монтиран отвън към камера 3. Това става чрез изолационен, херметично поставен преход 2, в който плазмотрона 1 може да се премества по оста си. В камерата 3 има отвори 4 за отвеждане на получавания продукт към друг (не показан) многокамерен обем. Съосно на плазмотрона 1, вътре в камерата 3, през отвор и фланец 36 е закрепен херметично и неподвижно кух, двукорпусен изпарител 5 с изведени отвори 31 и 34 за охлаждащата течност и закалъчен флуид 43, извън камерата 3. Съосно на плазмотрона 1 и изпарителя 5, извън камерата 3, чрез закрепваща планка 37, е монтирано неподвижно електродо• · · · • ·The apparatus according to the invention shown in FIG. 1 is as follows: A water-cooled cylindrical elongated, three-body plasmotron 1 for inert gas operation is mounted externally to a chamber 3. This is done by an insulating, hermetically sealed transition 2, in which the plasmotron 1 can be moved on its axis. In chamber 3 there are openings 4 for diverting the resulting product to another (not shown) multi-chamber volume. Coaxially to the plasmatron 1, inside the chamber 3, through the aperture and flange 36 is sealed and fixed hollow, two-housing evaporator 5 with outlets 31 and 34 for the coolant and a quenched fluid 43, outside the chamber 3. Coaxially with the plasmatron 1 and the evaporator 5 a fixed electrode is mounted outside the chamber 3 by means of a mounting plate 37 · · · · • ·
9· 999 · 99
подаващо устройство 6 с въртяща се планетарна глава ’7 *от електродвигател 9. Планетарната глава 7 приема и подава централен, удължен, електропроводим електрод-анод 8, идващ през кухата ос на електродвигателя 9, преминава през кухината на изпарителя 5, с монтирани в нея токоподвеждащи цилиндрични графитови втулки 26 и четки 25, поставени в пружинни държачи 24 и излиза отпред над края на отвора 16 в капака 15, съосно на канала на дюзата 10 на плазмотрона 1. В междина 11, между външния и средния корпус на плазмотрона 1, съосно на голямата основа и около нея, от предния коничен връх на плазмотрона 1 е поставен завихрител 12. Тангенциалните канали 13 на завихрителя 12 излизат в единия си край в междината 11 над него, към която са направени отвори 14 за подаване на закалъчен флуид 44, а в другия си край са свързани с междината 11, завършваща конично около и през среза на формиращата дюза 10 на плазмотрона 1. Отгоре, върху изпарителя 5 и към вътрешния му корпус, чрез резба 35, е поставен графитовия предпазен капак 15. В него е направен централния коничен отвор 16, обърнат с голямата си основа нагоре. Под този отвор 16 е изработен къс и широк цилиндричен отвор 17. В него лежи чрез държач 18 и носещ метален диск 19, втори завихрител 20, направен от графит. Тангенциалните му канали 20’, в единия си край излизат в междината 21, образувана около втория завихрител 20 и чрез отвори 22 в носещия металин диск 19, се свързва с вътрешния обем на двукорпусния изпарител 5. В другия си край те излизат и тангират под и на отвора 16 при малката основа. Капакът 15, завихрителят 20, държачът 18 и носещият метален диск 19 затварят вътрешния обем на двукорпусния изпарител 5. В горната част на този обем и максимално близо до втория авихрител 20 и надолу са закрепени неподвижно към вътрешния корпус на ·· ··feeder 6 with a rotating planetary head '7 * from an electric motor 9. The planetary head 7 receives and delivers a central, elongated, electrically conductive electrode-anode 8 passing through the hollow axis of the electric motor 9, passing through the cavity of the evaporator 5, mounted therein. current-carrying cylindrical graphite bushings 26 and brushes 25, inserted into spring holders 24 and extending from above the end of the hole 16 into the cover 15, in alignment with the nozzle channel 10 of the plasmatron 1. In the gap 11, between the outer and middle housings of the plasmatron 1, co. on and around the large base, m, the front conical tip of the plasmatron 1 is a vortex 12. The tangential channels 13 of the vortex 12 extend at one end into the gap 11 above it, to which openings 14 for supplying the quenched fluid 44 are made, and at the other end are connected to a gap 11 terminating conically around and through the section of the forming nozzle 10 of the plasmatron 1. A graphite safety cover 15 is placed above the evaporator 5 and its inner housing by means of a thread 35. It is made with a central conical opening 16 inverted with its big base up. Below this aperture 16 is a short and wide cylindrical aperture 17. In it lies a holder 18 and a supporting metal disk 19, a second vortex 20 made of graphite. Its tangential grooves 20 ', at one end, extend into the gap 21 formed around the second vortex 20 and through openings 22 in the carrier metal disk 19, connect to the inner volume of the double-hull evaporator 5. At the other end, they exit and tangent below and of the hole 16 at the small base. The lid 15, the vortex 20, the holder 18, and the carrier metal disk 19 close the inner volume of the double-hull evaporator 5. At the top of this volume and as close as possible to the second vortex 20 and down, they are fixedly fixed to the inner housing of the ·· ··
······
остта му, графитови, двукорпусния изпарител и симетрично спрямо пружинните държачи със сменяемите токоподвеждащи четки 25. Те обхващат симетрично и притискат отвън централния, подвижен електрод-анод 8 в неговата горна част. Надолу електродът-анод 8 преминава през графитови, сменяеми цилиндрични втулки 26, поставени в метален цилиндър 27. Последният е затворен отдолу, със силиконов семеринг 28 и капачкаits axis, graphite, two-housing evaporator and symmetrically relative to the spring holders with replaceable current-carrying brushes 25. They encircle symmetrically and press outside the central, movable anode 8 at its upper part. The downstream electrode-anode 8 passes through a graphite, replaceable cylindrical sleeve 26 inserted into a metal cylinder 27. The latter is closed below, with silicone sealing 28 and cap
29. Металният цилиндър 27 е поставен централно и херметично, чрез резба към метално дъно 30, затварящо херметично двукорпусния изпарител 5 . отдолу. Дъното 30 е монтирано херметично чрез резба към вътрешния корпус 23 на двукорпусния изпарител 5. В това дъно 30 са направени отвори 31 за подаване на закалъчен флуид 43 а по периферията си се препокрива херметично от външния корпус 32 на двукорпусния изпарителя 5. Този външен корпус 32 образува с вътрешния корпус 23, разделена охлаждаща междина 33, свързана с отвори 34 за подаване на охлаждаща течност. Външният корпус 32, завършва горе с вътрешна резба 35, а долу със страничен фланец 36, с които е закрепен херметично през отвор към външната камера 3, така че двукорпусният изпарител 5 остава във вътрешността й. Отвън на камерата 3, съосно на изпарителя 5 и плазмотрона 1, чрез закрепваща планка 37 се монтира неподвижно електроподаващо устройство 6 с планетарна глава 7. Съосността между плазмотрона 1, двукорпусния изпарител 5 и електродоподаващото устройство 6, е по-малко или равно на 0,10 мм.29. The metal cylinder 27 is centrally and hermetically sealed by a thread to a metal bottom 30, which seals the two-housing evaporator 5. from below. The bottom 30 is sealed by threading to the inner housing 23 of the double-housing evaporator 5. In this bottom 30, openings 31 are provided for supplying the quenched fluid 43, and at its periphery, it is sealed over from the outer housing 32 of the two-housing evaporator 5. This outer housing 32 forms with the inner housing 23 a split cooling gap 33 connected to the openings 34 for supplying coolant. The outer housing 32 terminates above with an internal thread 35 and below with a side flange 36, which is hermetically secured through an opening to the outer chamber 3 so that the double-housing evaporator 5 remains inside. Outside the chamber 3, coaxially with the evaporator 5 and the fixed feeder 6 with a planetary head 7 is mounted via the mounting plate 37. The alignment between the plasmotron 1, the double-housing evaporator 5 and the feeder 6 is less than or equal to 0.10 mm.
ПРИЛОЖЕНИЕ (ИЗПОЛЗВАНЕ) НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОANNEX (USE) OF THE INVENTION
От команден пулт и контролирана водногазова комуникация (непоказани в примерното изпълнение) се подават: охлаждаща течност за плазмотрона 1 и изпарителя 5. Инертен плазмообразуващFrom the control panel and controlled water-gas communication (not shown in the exemplary embodiment) the following are supplied: coolant for the plasma torch 1 and the evaporator 5. Inert plasma-forming
газ в плазмотрона 1 и към отворите 14 и 37 за закалъчни флуиди Л’3, 44 за образуване на коничния обем 41 и подвижните конични флуидни стени 45. От захранващия токоизточник (не показан) към плазмотрона 1 се свързват, “ - “ изводът е на катода му, а “ + “ масата, заземена към изпарителя 5 и камера 3. В многокамерния обем (не показан) след отворите 4 в камерата 3, са включени електрофилтрите. В електродоподаващото устройство 6 и планетарната глава 7 е въведен електрод-анод 8 и е изведен над отвора 16 в графитовия капак 15. Извършва се 60 секундно продухване на цялата система с пуснатия инертен газ и се контролира да няма утечки в места, неопределени за изтичането му, както и контрол на охлаждащата комуникация. След тази проверка се стартира и запалва пилотна дъга на плазмотрона 1. Тя изнася автоматично работната плазмена дъга 38 върху електрода-анод 8, който започва да се движи срещу нея едновременно с изнасянето и от образуваната скрита в плазменогазовия поток анодно-контактна област 40, започва да се изпарява изходния материал на електродаанод 8. Получената наситена плазменогазова аерозолна фаза 39 попада и се смесва с плазменогазов поток 46, образуван около и след скритата (погребана) анодно-контактна област 40. Носещият плазменогазов поток 46 е насочен към долния обем 47, където се извършва закалъчен процес от подвижната флуидна стена 45, образувана от втория завихрител 20, която отразява потока 46 към горния закалъчен обем 48. Там неговата конична, подвижна, флуидна стена 45, образувана от завихрителя 12 продължава процеса на охлаждане и фиксация и подвежда получения продукт към отворите 4. Навлизайки в многокамерния обем, скоростта на смесения поток постепенно намалява и частиците се улавят от електрофилтрите.gas in the plasma torch 1 and to the openings 14 and 37 for the quenching fluids L'3, 44 to form the conical volume 41 and the movable conical fluid walls 45. From the supply current (not shown) to the plasmatron 1 are connected, "-" its cathode and the "+" ground grounded to the evaporator 5 and chamber 3. In the multi-chamber volume (not shown) after the openings 4 in the chamber 3, electrostatic precipitators are included. An electrode anode 8 is introduced into the feeder 6 and the planetary head 7 and is brought above the opening 16 in the graphite cover 15. 60 seconds of the entire system is purged with the inert gas released and it is checked that there are no leaks in places not determined for its leakage. , as well as control of cooling communication. Following this check, a pilot arc of the plasmatron 1 is started and ignited. It automatically removes the working plasma arc 38 onto the electrode-anode 8, which begins to move against it simultaneously with the removal of the anode-contact region 40 formed in the plasma gas stream. evaporate the starting material of electrodeanode 8. The resulting saturated plasma gas aerosol phase 39 falls and is mixed with the plasma gas stream 46 formed around and after the hidden (buried) anode-contact region 40. The carrier plasma gas gas stream 46 is us to the lower volume 47, where a quenching process is carried out by the movable fluid wall 45 formed by the second vortex 20, which reflects the flow 46 to the upper quench volume 48. There, its conical, movable, fluid wall 45 formed by the vortex 12 continues the process of cooling and fixing and bringing the resulting product to the openings 4. Entering the multi-chamber volume, the speed of the mixed flow gradually decreases and the particles are trapped by the electrostatic precipitators.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG109236A BG65887B1 (en) | 2005-07-20 | 2005-07-20 | Plasma method and device for obtaining nanomaterials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG109236A BG65887B1 (en) | 2005-07-20 | 2005-07-20 | Plasma method and device for obtaining nanomaterials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG109236A true BG109236A (en) | 2007-01-31 |
| BG65887B1 BG65887B1 (en) | 2010-04-30 |
Family
ID=38057571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG109236A BG65887B1 (en) | 2005-07-20 | 2005-07-20 | Plasma method and device for obtaining nanomaterials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG65887B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114653322A (en) * | 2022-02-25 | 2022-06-24 | 山东铝谷产业技术研究院有限公司 | Device and process for preparing micro-nano powder |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5876684A (en) * | 1992-08-14 | 1999-03-02 | Materials And Electrochemical Research (Mer) Corporation | Methods and apparati for producing fullerenes |
| JP2611179B2 (en) * | 1994-02-25 | 1997-05-21 | 工業技術院長 | Fullerene manufacturing method and apparatus |
| JPH1045407A (en) * | 1996-07-29 | 1998-02-17 | Satoru Mieno | Apparatus for synthesizing fullerene and the like and method therefor |
| RU2184700C2 (en) * | 2000-02-25 | 2002-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛЕДА" | Fulleren production complex |
| RU2184701C2 (en) * | 2000-04-25 | 2002-07-10 | Плугин Александр Илларионович | Apparatus for producing fullerens |
| RU2196731C2 (en) * | 2000-09-21 | 2003-01-20 | Закрытое акционерное общество "Астрин" | Layered fulleroid-type polyhedral carbon nanostructures |
| RU2227120C2 (en) * | 2001-02-05 | 2004-04-20 | Плугин Александр Илларионович | Method of production of fulleren-bearing materials |
| RU2205719C2 (en) * | 2001-07-05 | 2003-06-10 | Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П.Королева | Method for securing tubes to tube plates |
-
2005
- 2005-07-20 BG BG109236A patent/BG65887B1/en unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114653322A (en) * | 2022-02-25 | 2022-06-24 | 山东铝谷产业技术研究院有限公司 | Device and process for preparing micro-nano powder |
| CN114653322B (en) * | 2022-02-25 | 2023-10-20 | 山东铝谷产业技术研究院有限公司 | Device and process for preparing micro-nano powder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG65887B1 (en) | 2010-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8232729B2 (en) | Plasma producing apparatus and method of plasma production | |
| TW519856B (en) | Device for the plasma treatment of gases | |
| US7862782B2 (en) | Apparatus and methods for producing nanoparticles in a dense fluid medium | |
| CA2833965C (en) | Method for processing a gas and a device for performing the method | |
| US3009783A (en) | Production of carbon black | |
| US7012214B2 (en) | Nanopowder synthesis using pulsed arc discharge and applied magnetic field | |
| RU2234457C2 (en) | Method of production of fulleren-containing carbon black and a device for its realization | |
| RU2455119C2 (en) | Method to produce nanoparticles | |
| JP2012522888A (en) | Method and beam generator for generating a constrained plasma beam | |
| JP2527150B2 (en) | Microwave thermal plasma torch | |
| BG109236A (en) | Plasma method and device for obtaining nanomaterials | |
| US3602595A (en) | Method of and apparatus for generating aerosols by electric arc | |
| WO2010110694A1 (en) | Plasma furnace | |
| RU2753182C1 (en) | Device for producing nanocrystalline epsilon of iron oxide phase | |
| JP2002241928A (en) | Electric discharge type plasma film deposition apparatus and its method | |
| RU2007147155A (en) | METHOD AND DEVICE OF PLASMA-CHEMICAL SYNTHESIS OF NANO OBJECTS | |
| US3324027A (en) | Apparatus for performing chemical and other processes under the action of gas ions | |
| RU2752330C1 (en) | Method for producing nanocrystalline epsilon phase of iron oxide | |
| JP2011073896A (en) | Powder containing calcium cyanamide, and method and apparatus for producing the powder | |
| RU2404120C2 (en) | Method of producing metal oxide nanoparticles in plasma upflows | |
| RU2616445C1 (en) | Plasma jet source | |
| JPH1053404A (en) | Ozone generator | |
| Stefanov et al. | Electric-arc plasma installation for preparing nanodispersed carbon structures | |
| RU2559510C1 (en) | Method of synthesising nanocrystalline silicon carbide | |
| RU2360975C2 (en) | Method of direct reduction of iron and device for its implementation (versions) |