CZ305518B6 - Kapalinou stabilizovaný plazmatron s pevnou anodou - Google Patents
Kapalinou stabilizovaný plazmatron s pevnou anodou Download PDFInfo
- Publication number
- CZ305518B6 CZ305518B6 CZ2013-949A CZ2013949A CZ305518B6 CZ 305518 B6 CZ305518 B6 CZ 305518B6 CZ 2013949 A CZ2013949 A CZ 2013949A CZ 305518 B6 CZ305518 B6 CZ 305518B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- liquid
- anode
- stabilized
- nozzle
- water
- Prior art date
Links
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 14
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 238000002309 gasification 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
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 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
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer 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
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 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 stabilizací oblouku kapalinou.
Dosavadní stav techniky
Vedle běžně používaných plazmatronů 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 rychlostmi 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 řešení 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 Hrabovský M., et al., Trans, on Plasma Science 34 (206), 1566; M. Hrabovský, Pure and Appl. Chem. 74 (2002), 429; Hrabovský M., et al., IEEE Trans, on Plasma Science 25 (1997), 833; Hrabovský M., Pure & Applied Chemistry 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 stabilizačního víru kapaliny bylo v patentu US 3 712 996 navrženo řešení, podle kterého je rozvod kapaliny do sekcí kontrolován řízenými ventily. Stabilizační systém plazmatronu a uspořádání vírových a odsávacích komor se zlepšenou stabilitou víru je navrženo v čs. patentu ě. 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 plazmatronů 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 díky přítomnosti vodíku. Tyto vlastnosti plazmatu vytvořeného v plazmatronech s vodou stabilizovaným obloukem vedou k erozi anody s řádově vyšší rychlostí než v případě běžných plazmatronů 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 diskem 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 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
- 1 CZ 305518 B6 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, kteráje 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 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 plazmatronů 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.
Objasnění výkresu
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.
Příklady uskutečnění vynálezu
Jakje 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 4 vodou stabilizované sekce 10 a izolační mezerou. Katodová sekce je u tohoto konkrétního příkladu reprezentovaná katodovou tryskou 9 přivrácenou k vodou stabilizované sekci 10, katodou 8 a směrem přívodu ochranného plynu katody 8 naznačeným šipkami 14.
-2 CZ 305518 B6
Vodou stabilizovaná sekce JO 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 víry a která je odsávána ze štěrbin 3, jak naznačují výstupní šipky J3.
Detailní provedení výstupní části plazmatronu ukazuje obrázek 1. Na něm je dobře patrná výstupní část vodou stabilizované sekce JO plazmatronu s tryskami J, které vymezují průměr stabilizačního víru kapaliny, část těla 2 vodou stabilizované sekce 10, štěrbina 3 pro odsávání stabilizační kapaliny a výstupní tryska 4 vodou stabilizované sekce JO. 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 J5 ochranného plynu vnitřního povrchu anodové trysky 7, jehož vstup je naznačený na obr. 2 směrovými šipkami J_J. 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 tangenciální. Plyn tak vstupuje z izolační mezery do anodové trysky 7, odstředivou silou je tlačen na vnitřní stěny trysky a vytváří mezi povrchem anodové trysky 7 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 využitelnost
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, především pro vytváření ochranných vrstev plazmovým stříkáním, pro plazmové řezání, pro rozklad a likvidaci chemicky stálých škodlivých látek a pro zplynování organických látek a biomasy a produkci syntetického plynu. Při použití vody jako stabilizační kapaliny je generováno kyslíko-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, vyznačující se tím, že přívod (15) ochranného plynuje provedený ve výstupní trysce (4).
-3 CZ 305518 B6
3. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároku 1, vyznačující se tím, že přívod (15) ochranného plynuje provedený v izolačním dílu (5).
4. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároku 1, vyznačující 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, vyznačující se tím, že přívod (15) ochranného plynuje provedený v anodové trysce (7).
6. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že 5 anodová tryska (7) je vybavená kapalinovým chlazením.
7. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároků laž6, vyznačující se tím, že přívod (15) ochranného plynu ústí do prostoru mezi výstupní tryskou (4) a anodovou tryskou (7) tangenciálně.
8. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároků laž7, vyznačující se tím, že katoda (8) je součástí sekce (10) s vodní stabilizací.
9. Kapalinou stabilizovaný plazmatron podle nároků laž7, vyznačující se tím, že 15 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 CZ2013949A3 (cs) | 2015-11-11 |
| CZ305518B6 true 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) |
Cited By (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 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5332885A (en) * | 1991-02-21 | 1994-07-26 | Plasma Technik Ag | Plasma spray apparatus for spraying powdery or gaseous 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 |
| US20120143184A1 (en) * | 2005-07-08 | 2012-06-07 | Nikolay Suslov | Plasma-generating device having a plasma chamber |
-
2013
- 2013-11-29 CZ CZ2013-949A patent/CZ305518B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5332885A (en) * | 1991-02-21 | 1994-07-26 | Plasma Technik Ag | Plasma spray apparatus for spraying powdery or gaseous 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 |
| US20120143184A1 (en) * | 2005-07-08 | 2012-06-07 | Nikolay Suslov | Plasma-generating device having a plasma chamber |
Cited By (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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2013949A3 (cs) | 2015-11-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9277636B2 (en) | Plasma torch | |
| KR101373196B1 (ko) | 플라즈마를 이용한 폐가스 처리기 | |
| RU2526862C2 (ru) | Электрод плазменной горелки | |
| 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. | |
| JP2007326089A (ja) | プラズマトーチを用いた廃ガス処理装置 | |
| US5688417A (en) | DC arc plasma torch, for obtaining a chemical substance by decomposition of a plasma-generating gas | |
| RU2320102C1 (ru) | Плазмотрон для напыления | |
| CN109600899A (zh) | 一种氧焰复合等离子体炬 | |
| CN104378903B (zh) | 一种微孔膜结构的阴极 | |
| CN103987183A (zh) | 一种等离子体加热分解器 | |
| CN113330824A (zh) | 热等离子体处理设备 | |
| CN104754849B (zh) | 喷气式阴极 | |
| CZ305518B6 (cs) | Kapalinou stabilizovaný plazmatron s pevnou anodou | |
| KR100631820B1 (ko) | 소재공정 용도에 따른 구조 변경이 가능하도록 모듈화된막대-노즐형 비이송식 열플라즈마 토치 | |
| KR100459315B1 (ko) | 유해 폐기물 처리용 공동형 플라즈마 토치 | |
| KR100775995B1 (ko) | 고온 열플라즈마로 열분해를 시켜 카본 블랙을 얻는 방법및 이를 위한 간극을 갖는 역극성 공동형 토치 | |
| CN112996211A (zh) | 一种应用于危废处理的直流电弧等离子体炬 | |
| KR100631823B1 (ko) | 유해 폐기물 처리용 고출력 공동형 플라즈마 토치 | |
| CZ305206B6 (cs) | Plazmatron s obloukem stabilizovaným kapalinou | |
| KR101177283B1 (ko) | 화학기상증착 공정의 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치 | |
| CN104780700B (zh) | 一种圆盘体阴极 | |
| 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 | |
| KR101177272B1 (ko) | 화학기상증착 공정의 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치 | |
| Dautov et al. | Characteristics of the electric arch and stream of plasma in the channel with porous cooling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20201129 |