CZ2013949A3 - Kapalinou stabilizovaný plazmatron s pevnou anodou - Google Patents
Kapalinou stabilizovaný plazmatron s pevnou anodou Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2013949A3 CZ2013949A3 CZ2013-949A CZ2013949A CZ2013949A3 CZ 2013949 A3 CZ2013949 A3 CZ 2013949A3 CZ 2013949 A CZ2013949 A CZ 2013949A CZ 2013949 A3 CZ2013949 A3 CZ 2013949A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- liquid
- stabilized
- anode
- nozzle
- water
- Prior art date
Links
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 239000007787 solid Substances 0.000 title description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 10
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Řešení se týká kapalinou stabilizovaného plazmatronu, ve kterém je oblouk hořící mezi katodou (8) a anodou stabilizovaný parami kapaliny uvolňovanými z vnitřních stěn vírů kapaliny ve stabilizačním kanálu sekce (10) s vodní stabilizací, a jehož anoda je tvořená pevnou anodovou tryskou (7) umístěnou za výstupní tryskou (4) sekce (10) s vodní stabilizací a je od ní oddělená izolační mezerou vymezenou izolačním dílem (5), přičemž do mezery mezi výstupní tryskou (4) a anodovou tryskou (7) ústí s výhodou tangenciálně alespoň jeden přívod (15) ochranného plynu, zejména inertního plynu nebo plynu neobsahujícího kyslík, tvořený vrtáními ve výstupní trysce (4), v anodové trysce (7), v izolačním dílu (5) mezi nimi nebo v mezikruží (6) uspořádaném mezi anodovou tryskou (7) a izolačním dílem (5).
Description
Kapalinou stabilizovaný plazmatron s pevnou anodou
Oblast techniky
Předložený vynález se týká plazmatronu s pevnou anodou a se tabilizaci oblouku kapalinou.
Dosavadní stav techniky
Vedle běžně používaých plazmatronu se stabilizací oblouku proudícím plynem jsou pro některé plazmové technologie, zejména pro plazmové nástřiky materiálů, rozklad odpadů a zplynování organických látek, používány plazmatrony se stabilizací oblouku kapalinou, v dosud užívaných provedeních se stabilizací vodním vírem. Tento unikátní typ plazmatronu vykazuje v některých aplikacích extrémní vlastnosti, které souvisejí s vysokými teplotami a rychostmi plazmatu generovaného ve vodou stabilizovaném oblouku. U plazmatronů stabilizovaných kapalinou je oblouk, hořící mezi elektrodami, stabilizován kontaktem s vnitřní stěnou víru kapaliny, který je vytvořený ve stabilizační komoře s tangenciálním vstřikem kapaliny. U dosud známých řešeni je vír kapaliny rozdělený na několik sekcí, oddělených od sebe přepážkami s centrálními otvory, které vymezují vnitřní poloměr víru. Kapalina je přiváděna odděleně do každé sekce. Stabilizační kapalina je odsávána v jednom nebo několika místech podél stabilizačního kanálu, viz publikace Hrabovsky M, et al. , TFázw. aa Pzanzn& Science 34 (206), 1566; M. Hrabovs ký, Pure and Appi. 74 (2002), 429; Hrabovský M., et al. , IEEE Trans. on
Pfaszna Science 25 (1997) , 833; Hrabovský M. , Pure NAppíied ΡΑαηώΐιγ 70 (1998), 1157. Je popsáno několik řešení systému přepážek, které mají zajistit stabilní vír kapaliny a tím stabilní hoření oblouku a požadované parametry generovaného proudu plazmatu, viz čs. patent č. 232421. Pro zlepšení vlastností navrženo řešení, podle kterého je rozvod kapaliny do sekcí stabilizačního víru kapaliny bylo v USÍpatentu [ŠJ 3^712^996
i * kontrolován řízenými ventily. Stabilizační systém plazmatronu a uspořádání vírových a odsávacích komor se zlepšenou stabilitou víru je navrženo v čs. patentu č. 283616. Tento patent zároveň popisuje řešení s oddělenou katodovou komorou s ochrannou atmosférou plynu, který zajišťuje ochranu katody před atmosférou s obsahem kyslíku, která je vytvořená ve stabilizačním kanálu a která vede k silné erozi a ubývání katody. Ve zveřejněné čs. přihlášce vynálezu č. PV 2010-1002 je popsáno uspořádání plazmatronu a elektrický obvod pro zapalování výboje pomocným elektrickým obloukem, které odstraňuje dosud používané zapalování explozí drátku. Uspořádání anodové části vodou stabilizovaného plazmatronu je popsané v čs. patentu č. 296184 .
U všech dosavadních plazmatronu s vodou stabilizovaným obloukovým výbojem popsaných ve výše zmíněných patentech a publikacích je jako anoda použit vnější, vodou chlazený rotující disk. Použití externí rotující anody řeší problém vysoké rychlosti eroze elektrody v plazmatu vodní páry. Přítomnost kyslíku v plazmatu vodní páry vede při vysokých teplotách povrchu elektrody k vytvoření oxidů, plazma vodní páry má vysokou tepelnou vodivost zejména diky přítomnosti vodíku. Tyto vlastnosti plazmatu vytvořeného v plazmatronech s vodou stabilizovaným obloukem vedou k erozi anody s řádově vyšší rychlosti než v případě běžných plazmatronu se stabilizací oblouku plyny. Zatím jediné možné používané řešení využívající rotující diskové anody zaručuje dobrou životnost elektrody i v podmínkách plazmatu vodní páry, je ale velkým omezením při technologických aplikacích vodou stabilizovaných plazmatronů. Plazmatron s velkým rotujícím dskem před výstupní tryskou je obtížné připojit na uzavřený reaktor při aplikacích pro rozklad odpadů a zplynování organických látek, přítomnost velkého rotujícího tělesa u výstupu plazmatronu je velkým omezením i při plazmovém i
stříkání. Rotující anodový disk před výstupní tryskou je zdrojem nestabilit proudění generovaného proudu plazmatu a může proto negativně ovlivnit vlastnosti povlaků vytvářených plazmovým nástřikem.
Přestože jsou plazmatrony s vodní stabilizací, vyráběné pouze v ČR, využívány pro své unikátní parametry generovaného proudu plazmatu v průmyslových aplikacích pro speciální technologie, jejich většímu rozšíření a využití brání právě nezbytnost použití vnější rotační anody. Nalezení řešení vedoucího k odstranění dosud vždy použité rotující diskové anody by zcela jistě vedlo k podstatnému rozšíření možností průmyslových aplikací plazmatronu s vodou stabilizovaným obloukem a k plnému využití unikátních vlastností proudu plazmatu vytvořeného v tomto typu plazmatronu. To je tedy úkolem předloženého vynálezu.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody dosud používaných řešení kapalinou stabilizovaných plazmatronů odstraňuje a vytčený úkol řeší plazmatron s elektrickým obloukem, který hoří ve stabilizačním kanálu mezi katodou a anodou a je stabilizovaný parami kapaliny uvolňovanými z vnitřních stěn vírů stabilizační kapaliny vytvořených v sekci s vodní stabilizací, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že anoda je tvořená pevnou anodovou tryskou, která je umístěná za výstupní tryskou sekce s vodní stabilizací s izolační mezerou vymezenou izolačním dílem, přičemž do izolační mezery mezi výstupní tryskou a anodovou tryskou ústí alespoň jeden přívod ochranného plynu.
Podle vynálezu je výhodné, je-li vyústění přívodu ochranného plynu do izolační mezery tangenciální.
S výhodou může být přívod ochranného plynu provedený ve výstupní trysce, v anodové trysce, v izolačním dílu nebo
- 4 v mezikruží uspořádaném mezi anodovou tryskou a izolačním dílem.
Je účelné, aby byla anodová tryska plazmatronu podle vynálezu vybavená kapalinovým chlazením.
Navržené řešení plazmatronu podle vynálezu umožňuje použít u plazmatronu s vodní stabilizací pevnou anodu ve formě výstupní trysky podobně jako u běžných plazmatronu se stabilizací oblouku proudícím plynem. Tím se podstatně rozšiřuje rozsah možností technologických aplikací kapalinou stabilizovaných plazmatronů, zlepšuje se operativnost obsluhy plazmatronů, spolehlivost jejich funkce a stabilita vlastností generovaného proudu plazmatu.
O íjtfεηαηΓ VyUočžců.
(Přehled obrá-zků-na výkro&eehf
Dále bude vynález blíže popsán a vysvětlen za pomoci příkladu konkrétního provedení znázorněného na výkrese, kde obr. 1 představuje podélný osový řez výstupní částí plazmatronu a obr. 2 schematicky podélný osový řez jednoho možného uspořádání plazmatronu podle vynálezu s naznačenými vstupy plynů a stabilizační kapaliny.
Přiklad7-provedeni/ vynálezu
Jak je z obrázků 1 a 2 dobře patrné, je plazmatron podle vynálezu tvořený sériovým uspořádáním katodové sekce s plynovou stabilizací oblouku, např. podle čs. patentu č. 283616, vodou stabilizované sekce 10, s výhodou se vstřikem kapaliny podle čs. patentů 232421 a 283616, a anodové sekce se stabilizací oblouku plynem podle tohoto vynálezu. Anodová sekce je od vodou stabilizované sekce 10 oddělená výstupní tryskou £ vodou stabilizované sekce 10 a izolační mezerou. Katodová sekce je u tohoto konkrétního příkladu reprezentovaná katodovou trysou 9 přivrácenou k vodou
* · ·
- 5 stabilizované sekci 10, katodou 8_ a směrem přívodu ochranného plynu katody naznačeným šipkami 14.
Vodou stabilizovaná sekce 10 sestává z těla 2, v němž je sériově uspořádaná řada komor oddělených přepážkami, do kterých je v pozicích 12 přiváděna kapalina, která v komorách vytváří viry a která je odsávána ze štěrbin 3, jak naznačují výstupní šipky 13.
Detailní provedení výstupní části plazmatronu ukazuje obrázek 1. Na něm je dobře patrná výstupní část vodou stabilizované sekce 10 plazmatronu s tryskami 1, které vymezují průměr stabilizačního viru kapaliny, část těla 2 vodou stabilizované sekce 10, štěrbina 2 Pro odsávání stabilizační kapaliny a výstupní tryska 4 vodou stabilizované sekce 10. Od té je anodová sekce oddělená izolační mezerou, která je u tohoto příkladu provedení vymezená izolačním dílem 5 a mezikružím 6, ve kterém je provedené vrtání přívodu 15 ochranného plynu vnitřního povrchu anodové trysky Ί_, jehož vstup je naznačený na obr. 2 směrovými šipkami 11. Také je zde naznačené možné provedení vnitřního kapalinového chlazení anodové trysky 7_.
Jak bylo již uvedeno, je vstup nebo vstupy ochranného plynu do izolační mezery tangenciáni. Plyn tak vstupuje z izolační mezery do anodové trysky ]_, odstředivou silou je tlačen na vnitřní stěny trysky a vytváří mezi povrchem anodové trysky J_ a plazmatem vodní páry vrstvu, která zabraňuje styku plazmatu s vnitřním povrchem anody. Jako ochranný plyn se s výhodou používá inertní plyn s malou entalpií a malou tepelnou vodivostí.
Průmyslová využitelost
Plazmatron podle vynálezu je využitelný pro generování proudu termického plazmatu s vysokou entalpií resp.
energetickým obsahem, vysokou teplotou a rychlostí. Takové plazma je využitelné pro různé plazmové technologie, ( * i ♦
*
Λ především pro vytvářeni ochranných vrstev plazmovým stříkáním, pro plazmové řezání, pro rozklad a likvidaci chemicky stálých šodlivých látek a pro zplynování organických látek a biomasy a produkci syntetického plynu. Při použití vody jako stabilizační kapaliny je generováno kysliko-vodíkové plazma s optimálním složením právě pro zplynování organických látek a plazmovou likvidaci odpadů a s vynikajícími parametry pro technologie plazmových nástřiků.
Claims (9)
1. Kapalinou stabilizovaný plazmatron s elektrickým obloukem hořícím mezi katodou (8) a pevnou anodou a stabilizovaným parami kapaliny uvolňovanými z vnitřních stěn vírů kapaliny vytvořených v sekci (10) s vodní stabilizací, vyznačující se tím, že anoda je tvořená pevnou anodovou tryskou (7), která je umístěná za výstupní trysku (4) sekce (10) s vodní stabilizací a od výstupní trysky (4) je oddělená izolační mezerou ohraničenou izolačním dílem (5), přičemž do mezery mezi výstupní tryskou (4) a anodovou tryskou (7) ústí alespoň jeden přívod (15) ochranného plynu.
2. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároku 1, v y značujicí se tím, že přívod (15) ochranného plynu je provedený ve výstupní trysce (4).
3. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároku 1, vyznačující se tím, že přívod (15) ochranného plynu je provedený v izolačním dílu (5).
4. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároku 1, v y značujicí se tím, že mezi anodovou tryskou (7) a izolačním dílem (5) je uspořádané mezikruží (6), ve kterém je provedený přívod (15) ochranného plynu.
5. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároku 1, v y značujicí se tím, že přívod (15) ochranného plynu je provedený v anodové trysce (7).
6. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že anodová tryska (
7) je vybavená kapalinovým chlazením.
• * I
9 · » «
Ί. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že přívod (15) ochranného plynu ústi do prostoru mezi výstupní tryskou (4) a anodovou tryskou (7) tangenciálně.
8. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že katoda (8) je součástí sekce (10) s vodní stabilizací.
9. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že sekce (10) s vodní stabilizací je od katodové sekce oddělená katodovou tryskou (9).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-949A CZ305518B6 (cs) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | Kapalinou stabilizovaný plazmatron s pevnou anodou |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-949A CZ305518B6 (cs) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | Kapalinou stabilizovaný plazmatron s pevnou anodou |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2013949A3 true CZ2013949A3 (cs) | 2015-11-11 |
| CZ305518B6 CZ305518B6 (cs) | 2015-11-11 |
Family
ID=54771275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013-949A CZ305518B6 (cs) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | Kapalinou stabilizovaný plazmatron s pevnou anodou |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ305518B6 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ308107B6 (cs) * | 2015-03-02 | 2020-01-08 | Vysoké Učení Technické V Brně | Způsob antiaglomerační úpravy nanomateriálů v koloidních suspenzích pomocí plazmatu generovaného v kapalné fázi |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4105407A1 (de) * | 1991-02-21 | 1992-08-27 | Plasma Technik Ag | Plasmaspritzgeraet zum verspruehen von festem, pulverfoermigem oder gasfoermigem material |
| US5560844A (en) * | 1994-05-26 | 1996-10-01 | Universite De Sherbrooke | Liquid film stabilized induction plasma torch |
| CZ283616B6 (cs) * | 1996-06-03 | 1998-05-13 | Ústav Fyziky Plazmatu Av Čr | Plazmatron se stabilizací oblouku kapalinou |
| SE529056C2 (sv) * | 2005-07-08 | 2007-04-17 | Plasma Surgical Invest Ltd | Plasmaalstrande anordning, plasmakirurgisk anordning och användning av en plasmakirurgisk anordning |
-
2013
- 2013-11-29 CZ CZ2013-949A patent/CZ305518B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ305518B6 (cs) | 2015-11-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9277636B2 (en) | Plasma torch | |
| KR101373196B1 (ko) | 플라즈마를 이용한 폐가스 처리기 | |
| KR101607358B1 (ko) | 플라즈마 토치용 전극 | |
| GB2157139A (en) | Stabilising the arc of an arc burner | |
| MX2011002912A (es) | Boquilla para un soplete de plasma enfriado por liquido, capsula de boquilla para un soplete de plasma enfriado por liquido y cabeza de soplete de plasma que las comprende. | |
| RU2320102C1 (ru) | Плазмотрон для напыления | |
| CN104378903B (zh) | 一种微孔膜结构的阴极 | |
| AU2015258742A1 (en) | Energy efficient high power plasma torch | |
| US9516738B2 (en) | Plasma torch electrode materials and related systems and methods | |
| CN113330824A (zh) | 热等离子体处理设备 | |
| CN104754849B (zh) | 喷气式阴极 | |
| CZ2013949A3 (cs) | Kapalinou stabilizovaný plazmatron s pevnou anodou | |
| Hrabovsky | Thermal plasma generators with water stabilized arc | |
| KR100631820B1 (ko) | 소재공정 용도에 따른 구조 변경이 가능하도록 모듈화된막대-노즐형 비이송식 열플라즈마 토치 | |
| RU2338810C2 (ru) | Способ напыления плазменного покрытия (варианты) | |
| CZ305206B6 (cs) | Plazmatron s obloukem stabilizovaným kapalinou | |
| Anshakov et al. | Laboratory and technological electric-arc plasma generators | |
| Isakaev et al. | Effect of the opening angle of the gas-discharge path on the power efficiency of a plasmatron | |
| Anshakov et al. | Electric arc plasmatorch for steam heating | |
| Dautov et al. | Characteristics of the electric arch and stream of plasma in the channel with porous cooling | |
| CZ305537B6 (cs) | Kapalinová soustava plazmatronu s kapalinovou stabilizací oblouku | |
| RU2454044C2 (ru) | Электродуговой нагреватель газа | |
| RU159626U1 (ru) | Плазмотрон для напыления | |
| Neklesa et al. | Experimental study of single-neutrode plasmatrons | |
| RU2539346C2 (ru) | Электродуговой плазмотрон |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20201129 |