CS232677B1

CS232677B1 - Způsob výroby nízkoteplotního plasmatu

Info

Publication number: CS232677B1
Application number: CS102382A
Authority: CS
Inventors: Karel Zverina; Zdenek Tluchor; Josef Szabo; Jaromir Polidor; Petr Kroupa
Original assignee: Karel Zverina; Zdenek Tluchor; Josef Szabo; Jaromir Polidor; Petr Kroupa
Priority date: 1982-02-15
Filing date: 1982-02-15
Publication date: 1985-02-14
Also published as: JPS58192683A; JPH0261800B2

Abstract

Vynález se týká oboru plasmové techniky a řeší problém zvyšování teploty rekombínované plasmy a zvyšování životnosti katody v kapalinou stabilizovaném plasmovém generátoru. Pódstata vynálezu spočívá v tom, že se do katodové části stabilizačního systému přivádí kapalina snižující oxidační opotřebení katody a do zbývající částí stabilizačního systému se přivádí kapalina mající vysokou vazebnou energii. Používají se kapaliny obsahující chemicky vázaný uhlík a dusík.

Description

Vynález se týká způsobu výroby nízkoteplotního plasmatu v obloukovém generátoru s kapalinovou stabilizací.

Dosud známé způsoby výroby nízkoteplotního plasmatu v obloukových, kapalinou stabilizovaných generátorech používají jedinou stabilizační kapalinu pro ochranu stabilizačního systému před tepelnými účinky elektrického oblouku a vzniklého plasmatu, pro ochranu materiálu katody z hlediska její oxidace i pro vlastní tvorbu plasmatu. Používá se zejména ionizovaná voda, která se do stabilizačního systému přivádí vhodně rozmístěnými tangenciálními vstupy uspořádanými jak v sousedství katody, tak mezi jednotlivými clonami stabilizačního systému a odvádí se štěrbinovými výstupy uspořádanými tak, aby se ve stabilizačním systému vytvořil vír, jehož středem hoří elektrický oblouk a jehož tloušťka dostačuje k tvorbě plasmatu i k chlazení stabilizačního systému. Použití vody jako jediné stabilizační kapaliny, zabezpečující všechny požadované funkce, je tedy určitým kompromisem, který sice zjednodušuje konstrukci a provoz plasmového generátoru, na druhé straně však omezuje možnost dosažení vyšších teplot plasmatu, zvyšuje opotřebení katody a ovlivněním redukčního charakteru rekombinované plasmy omezuje využitelnost generátoru pouze na některé druhy plasmových nástřiků, zejména na oblast kysličníkové keramiky.

Tyto nevýhody odstraňuje způsob výroby nízkoteplotního plasmatu v obloukovém generátoru s kapalinovou stabilizací podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se do stabilizačního systému generátoru přivádí alespoň dva druhy stabilizační kapaliny, přičemž do katodové části stabilizačního systému se přivádí kapalina obsahující chemicky vázaný uhlík nebo dusík a mající bod varu odlišný od bodu varu kapaliny přiváděné do zbývající části stabilizačního systému. Kapalina přiváděná do zbývající části stabilizačního systému může s výhodou mít vyšší vazebnou energii než kapalina přiváděná do katodové části stabilizačního systému, kapalina přiváděná do katodové části stabilizačního systému může výhodně proudit ve směru od katody k anodě, zatímco kapalina přiváděná do zbývající části stabilizačního systému proudí směrem opačným a obě kapaliny se mohou ve stabilizačním systému mísit.

Použitím dvou nebo více stabilizačních kapalin podle vynálezu se docílí menší oxidace katody při současném vylepšení odvodu tepla a usnadnění startovatelnosti generátoru, což je zapříčiněno zvýšením parciálního tlaku uhlíku v katodové části stabilizačního systému, a tím potlačení úbytku uhlíkové katody. Použití kapaliny s vyššími obsahy chemicky vázaného uhlíku a dusíku pak umožňuje použití kovových katod. Ve zbývající části stabilizačního systému se využívá kapalin majících vyšší vaA zebné energie nebo potlačujících redukč ní charakter rekombinované plasmy, čímž je možno zvýšit teploty rekombinované plasmy. Dalším zdokonalením pak je volba směru proudění stabilizačních kapalin, která se projeví ve zvýšení stability tvořícího oblouku při současném zvýšení výkonu generátoru.

Způsob výroby nízkoteplotního plasmatu podle vynálezu je v dalším vysvětlen na několika příkladech provedení.

Přikladl

V plasmovém generátoru s grafitovou katodou se do katodové části stabilizačního systému přivádí styrol (vinylbenzen CsHs . . CH = CH? — CTIsj, který má bod varu 145 °C a je nerozpustný v kapalině přiváděné do zbývající části stabilizačního systému, jíž je voda (Η?Ο) o bodu varu 100 °C. Obě kapaliny proudí směrem od katody k anodě a navzájem se nemísí. Podstatně se zvýšila životnost katody při současné intenzifikaci proudu plasmy.

Příklad 2

V plasmovém generátoru s grafitovou elektrodou se do katodové části stabilizačního systému přivádí nitrobenzen (C6H5NO2), který má bod varu 211 °C a je nerozpustný v kapalině přiváděné do zbývající části stabilizačního systému, jíž je voda (H2O) o bodu varu 100 °C. Obě kapaliny proudí směrem od katody k anodě, přičemž se ve stabilizačním systému mísí. Účinek je obdobný jako v předcházejícím příkladu.

P ř i k 1 a d 3

V plasmovém generátoru, opatřeném wolfram-thoriovou katodou, se do katodové části stabilizačního systému přivádí toluidin (CeHá . CH3 . NH2 — C7H9N), který má bod varu 201 °C a je rozpustný v kapalině přiváděné do zbývající části stabilizačního systému, jíž je toluen (CeHs . CH> — — C7H8), mající bod varu 111 °G. Usměrněním proudu toluidinu od katody k anodě a toluenu ve směru opačném se zvýšila stabilita oblouku a vzrostl i počet rekombinovaných částic.

Příklad 4

V plasmovém generátoru s grafitovou katodou se do katodové části stabilizačního systému přivádí ethylalkohol (CHs . CH2 .

. OH — C2H6O}, který má bod varu 78 °C a je rozpustný v kapalině přiváděné do zbývající části stabilizačního systému, jíž je pikolín (methylpyridin C5H4 . N . CH3 — — C6H7N), mající bod varu 144 °C. Tato kombinace značně zlepšila startovatelnost generátoru.

S G

V praxi se osvědčily i další druhy stabi- pádech se vesměs dosáhlo zvýšení životnoslizačních kapalin, jako například methylal- ti katody o 30 až 35 % při současném ZVýkohol (CH3OH . CH4O), ethylnitrát (C2H5- šení teploty rekomblnované plasmy cca o

NOs) a podobně. Ve všech uváděných pří- 20 procent.

Claims

PŘEDMĚT vynálezu

1. Způsob výroby nízkoteplotního plasmatu v obloukovém generátoru s kapalinovou stabilizací, vyznačený tím, že se do stabilizačního systému generátoru přivádějí nejméně dva druhy stabilizační kapaliny, přičemž do katodové části stabilizačního systému se přivádí kapalina obsahující chemicky vázaný uhlík nebo dusík a mající bod varu odlišný od kapaliny přiváděné do zbývající části stabilizačního systému.
2. Způsob výroby nízkoteplotního plasmatu podle bodu 1, vyznačený tím, že kapalina přiváděná do katodové části stabilizačního systému má nižší vazebnou energii než kapalina přiváděná do zbývající části stabilizačního systému a mající vyšší vazební energii než voda.
3. Způsob výroby nízkoteplotního plasmatu podle bodu 1, vyznačený tím, že kapalina přiváděná do katodové části stabilizačního systému proudí ve směru od katody k anodě, zatímco kapalina přiváděná do zbývající části stabilizačního systému proudí od anody směrem ke katodě.
4. Způsob výroby nízkoteplotního plasmatu podle bodu 1, vyznačený tím, že kapalina přiváděná do katodové části stabilizačního systému obsahuje chemicky vázaný uhlík v množství 37 až 93 % hmot.
5. Způsob výroby nízkoteplotního plasmatu podle bodu 1, vyznačený tím, že kapalina přiváděná do katodové části stabilizačního systému obsahuje chemicky vázaný uhlík v množství 25 až 80 % hmot. a chemicky vázaný dusík v množství 10 až 25 % hmotnostních.
6. Způsob výroby nízkoteplotního plasmatu podle bodu 1, vyznačený tím, že kapalina přiváděná do katodové části stabilizačního sytému obsahuje chemicky vázaný uhlík v množství 50 až 93 % hmot., přičemž kapalina přiváděná do zbývající části stabilizačního systému obsahuje chemicky vázaný uhlík v množství 25 až 80 % hmot. a chemicky vázaný dusík v množství 10 až 25 % hmot.