ES2264157T3 - Generador de plasma de corriente alterna trifasica. - Google Patents
Generador de plasma de corriente alterna trifasica.Info
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Abstract
UN SISTEMA DE GENERACION DE PLASMA USA TRES ELECTRODOS (33A, 33B, 33C) DENTRO DE UNA CAMARA (40) CONECTADA A UNA ALIMENTACION DE AC TRIFASICA DE BAJA TENSION. UN GENERADOR DE PLASMA DE AC DE ALTA TENSION PRODUCE UN GAS OSCILADOR IONIZADO QUE SE INYECTA DENTRO DEL HUECO ENTRE LOS ELECTRODOS. SE PRODUCE UN ARCO CONTINUO DENTRO DE LA CAMARA (40). EL ARCO SE MUEVE A LO LARGO DE LOS ELECTRODOS (33A, 33B, 33C) Y DESPUES RECALIENTA E IONIZA UN GAS DE TRABAJO QUE SE INYECTA TANGENCIALMENTE DESDE UN ANILLO NEUMATICO (35).
Description
Generador de plasma de corriente alterna
trifásica.
La presente invención se refiere, en general, a
un sistema para la generación de una corriente de gas a alta
temperatura que comprende un generador de plasma, y, más en
particular, que comprende un generador de plasma de corriente
alterna trifásica, y a un procedimiento para generar una corriente
de gas a alta temperatura.
Un plasma se define, en general, como un estado
de la materia el cual exhibe las propiedades de un gas, contiene
sustancialmente los mismos números de cargas positivas y negativas,
y es un buen conductor de la electricidad de forma que el flujo se
pueda efectuar por medio de un campo magnético. Los generadores de
plasma son, en teoría, ideales para un número de aplicaciones
especiales tales como la encapsulación vítrea de materiales
radioactivos, la descontaminación de materiales y sustancias
patógenos (por ejemplo, residuos de hospital), y la reducción y/o
la descomposición segura de residuos peligrosos o materiales
difíciles de destruir. Una ventaja en el uso de un generador de
plasma como medio para reducir o descomponer materiales residuales
es que, si el proceso se puede controlar de manera apropiada, el
producto final resultante puede ser un combustible que se puede
quemar para producir energía usable.
La creación de una descarga eléctrica en un gas
de servicio para crear un plasma es una técnica básica que se ha
investigado durante muchos años. Se han desarrollado varios sistemas
de generación de plasma y siguen estando en uso hoy día en ciertas
aplicaciones, tales como el soplete de plasma para cortar metales.
La mayoría de los trabajos anteriores ha sido en generadores de
plasma de corriente continua (cc). La generación de plasma de cc de
la técnica anterior se ha dirigido hacia dos tipos básicos: arco
transferido y arco no transferido. En todos los sistemas de
generación por arco, el arco se inicia entre un cátodo y un ánodo.
En un sistema de arco transferido, la sustancia que se está
tratando, un metal licuado, por ejemplo, se usa como uno de los
electrodos. En un sistema de arco no transferido, los electrodos son
independientes de la sustancia tratada.
Un sistema de generación de plasma de cc para
uso en el corte de materiales es el que se describe en la patente
de los EE.UU.: número 4.034.250. En este sistema de la técnica
anterior el arco se quema entre el generador del plasma y el
articulo a cortar (arco transferido).
La mayoría de los generadores de plasma de cc o
sopletes de plasma tienen otras desventajas que incluyen una gama
estrecha de funcionamiento mecánico y una incapacidad para trabajar
en un gas que contenga hidrocarburos o materiales orgánicos,
También los generadores de plasma de cc deben usar rectificadores y
filtros en sus alimentaciones de energía, lo cual aumenta los
gastos a la vez que reduce la eficiencia y la longevidad.
Aunque se pensó que los generadores de plasma
de corriente alterna (ca) eran más eficientes y menos caros, se
descubrió que los sistemas de ca de la técnica anterior eran
inherentemente inestables. Una causa de esta inestabilidad es el
hecho de que si el arco se impulsa en un sistema monofásico, el arco
se apaga cada medio ciclo. Por lo que el arco se tiene que iniciar
120 veces por segundo.
Lo que entonces se necesita es un sistema
generador de plasma que pueda funcionar con virtualmente cualquier
gas puro, mezcla de gases o compuesto gaseoso complejo, que pueden
funcionar con niveles muy altos de vapor de hidrocarburos u otras
impurezas en el gas de servicio, que produzca un arco estable y que
se pueda ajustar con facilidad de un parte a otra de una amplia
gama de funcionamiento.
En el documento
GB-A-1.380.719 se da a conocer un
sistema para generar una corriente de gas a alta temperatura que
comprende un generador de plasma, una cámara de formación del arco
con tres electrodos principales, separados en sentido
circunferencial alrededor del alojamiento del generador de plasma y
una abertura en un extremo del alojamiento para dejar escapar la
corriente de gas, medios de suministro de energía de ca, medios de
oscilador, medios de suministro del gas de servicio y medios de
refrigeración para el generador del plasma.
En el documento DE 19 01 349 A se divulga un
sistema para generar gas de plasma y un aparato quemador de plasma
dentro de un solo alojamiento con una configuración en estrella de
electrodos principales y un medio de refrigeración para boquillas
para hacer entrar el gas de servicio.
El sistema y el procedimiento para generar una
corriente de gas a alta temperatura de la presente invención se
definen en las presentes reivindicaciones 1 y 7.
Las ventajas de este novedoso sistema son su
capacidad para controlar el plasma y mantenerle lejos de las
paredes, mediante la aplicación de la tecnología de pistolete de
inyección mecánica, con el fin de permitir un modo mucho más frío y
más práctico de funcionamiento a la vez que permite temperaturas del
plasma extremadamente altas y proporciona un aumento de la
eficiencia que se gana partiendo de un sistema de corriente
alterna.
El grupo generador del plasma está alimentado
con corriente alterna directamente procedente de una red
convencional de una compañía eléctrica o desde un sistema
generador. Se obtiene una mejoría muy importante en la eficiencia
con el uso de corriente alterna debido a la reducción de pérdidas
que, de otra manera, ocurren en el suministro de energía. Además el
proceso de intercambio térmico convectivo tiene lugar a causa del
rápido movimiento de los arcos dentro de la cámara, al flujo del
gas con gran turbulencia y a la difusión del arco dentro de la
cámara. Con el uso de una corriente alterna de baja tensión se
elimina la necesidad de un suministro de energía de corriente
continua a alta tensión reduciéndose los costes de fabricación y
mantenimiento.
La aplicación del pistolete de inyección
mecánica (el movimiento del arco bajo la influencia de su propio
campo magnético) permite el uso de electrodos enfriados con agua con
la ventaja operativa de varios centenares de horas sin
mantenimiento.
Los electrodos están diseñados para canalizar y
hacer fluir el plasma con el uso de su propio campo magnético. Esto
se basa en la tecnología experimentada del pistolete de inyección
mecánica. Se pueden usar dos tipos de electrodos: electrodos
tubulares enfriados por agua fabricados con cobre y electrodos de
varilla fabricados con volframio y enfriados con gas.
El innovador sistema de ca es un sistema de arco
no transferido el cual es altamente estable y ofrece la flexibilidad
de trabajar casi igual que con un soplete oxiacetilénico de gas
pero a temperaturas mucho mas altas.
Este sistema sobrepasa las características de
funcionamiento de otras soluciones de plasma debido al arco
altamente estable. Este arco estable se produce por el campo que
gira alrededor del electrodo trifásico de la misma manera que el
campo de giro de un motor eléctrico. Los electrodos se disponen de
manera que el campo automagnético impele el plasma lejos de los
electrodos de la misma manera que el pistolete (eléctrico) de
inyección mecánica impele una masa. El plasma expelido es
semicontinuo, apareciendo un arco continuo. La interacción de la
corriente del gas de servicio, en el generador de plasma, con el
arco eléctrico de quemado constante (debido al tiempo compartido)
es el fenómeno básico que produce la corriente de plasma a alta
temperatura.
La figura 1 es una vista de costado del
componente generador de plasma del sistema con el alojamiento
cortado en parte para mostrar los electrodos principales
interiores.
La figura 2 es un diagrama de bloque esquemático
que, en líneas generales, muestra las interconexiones de
electricidad, agua y gas entre los diversos componentes del
sistema.
La figura 3 es una vista ampliada del oscilador
de plasma a alta tensión usado en el generador de plasma de la
figura 1, con los electrodos interiores del oscilador mostrados en
A,
La figura 4 es una vista despiezada del
oscilador de la figura 3,
La figura 5 es una vista en oblicuo de una
realización preferida del sistema que muestra el control
independiente, el reactor y componentes del generador de plasma del
sistema.
La figura 6 es una vista B de una realización
mecánica preferida del oscilador de plasma a alta tensión de la
figura 3,
La figura 7 es un diagrama C de una realización
preferida de los circuitos de control del sistema.
La disposición general de los principales
componentes del sistema de generación de plasma 10 y su
interconexión se muestran en las figuras 2 y 5. Este sistema
generador de plasma comprende tres componentes principales: una
unidad de control 11, un grupo reactor 12 y un generador de plasma
30 (figura 5).
La unidad de control 11 contiene los circuitos
de control 15 (figura 2), el panel principal de control (no
mostrado), el panel indicador de la potencia (no mostrado) y el
transformador de energía del oscilador 16 (figura 2). Estos
componentes están en el interior de un armario de control 13 de
acero (figura 5) con puertas delantera y trasera para acceso a los
componentes interiores.
El grupo reactor 12 (figura 5) contiene las
reactancias 17a, b y c (figura 2), el colector del gas de servicio
18 (figura 2), el colector del gas del oscilador 19 (figura 2), los
colectores del agua de refrigeración 20 (figura 2) y los mandos
correspondientes dentro de un armario de acero 14 (figura 5) con
puertas de acceso delantera y trasera.
Los armarios de control y del reactor 13 y 14
(figura 5) están, de preferencia, montados juntos en un marco común
(no mostrado) para proporcionar
estabilidad y el fácil encaminado de cables.
estabilidad y el fácil encaminado de cables.
Según se ve en las figuras 1 y 6, y con
referencia particular a la figura 6, el generador de plasma 30
incluye un alojamiento 31 al cual, o en el cual, los componentes
operativos están montados. Desde el secundario del transformador de
energía del oscilador 16 (figura 2) se alimenta potencia útil de
alta tensión para un oscilador de plasma 34 a la primera y segunda
bornas 38 y 39 del electrodo del oscilador en el oscilador 34 que
atraviesa una pared extrema del alojamiento 31. El lado del
primario del transformador de energía 16 del oscilador se conecta
por medio de un interruptor de alimentación 48 (figura 2) cruzando
una fase de la red de energía trifásica a 480 V de ca.
El alojamiento del generador de plasma 31 es en
realidad una envuelta con una camisa de refrigeración para aportar
enfriamiento con agua. Así, una placa frontal 32 está unida al
alojamiento 31 por medio de un anillo separador 37 para formar una
cámara interior de formación del arco 40 que contiene los arcos
inductores Una abertura circular 42 se forma en el centro de la
placa frontal 32 desde la cual los gases del plasma se evacúan
desde dentro de la cámara 40. La placa frontal 32 y el anillo
separador 37 también tienen camisas de refrigeración en sus
respectivas paredes exteriores para fines de enfriamiento. Por
consiguiente, los tubos de latón 43, que tienen una orientación
axial se disponen en la periferia alrededor de las superficies
coincidentes de la placa frontal 32 y el anillo separador 37 para
proporcionar pasadizos de agua entre las camisas de refrigeración
del alojamiento 31, la placa frontal 32 y el anillo separador 37. El
agua de refrigeración entra en el sistema de camisas de
refrigeración por medio de la manguera para el agua de refrigeración
44 del alojamiento.
Los electrodos principales 33a, 33b y 33c (no
mostrados) están separados en sentido circunferencial alrededor de
la cámara 40 en una configuración de estrella, es decir, en
intervalos de 120 grados. Los electrodos 33a-c
están directamente alimentados por medio de las reactancias 17a, 17b
y 17c (figura 2) las cuales a su vez está conectadas a fases
independientes de la alimentación trifásica a 480 V de ca por medio
de un contador 22 (figura 2). De preferencia, los electrodos 33a, b
y c son tubos de cobre hueco de manera que se puedan enfriar en su
interior por medio de agua encaminada a través de las mangueras del
agua de refrigeración 41 (figura 6) desde el colector del agua de
refrigeración 20 (figura 2) en el armario del rector 12 (figura 5).
Los aisladores 36 (figura 6) unen los electrodos
33a-c al alojamiento 31 (figura 6).
Mirando de nuevo a la figura 6, un segmento
anular de aire comprimido 35 está soldado dentro del alojamiento
31. El gas de servicio entra en la cámara 40 a través de orificios
concéntricos en el segmento 35. De preferencia los orificios (no
mostrados) se taladran en sentido tangencial de manera que el gas de
servicio se dirija para que fluya en el sentido de las agujas del
reloj para crear in flujo de gas altamente turbulento, con el gas
relativamente más frío más cerca de las paredes de la cámara 40. En
una realización preferida, el segmento 35 tiene aproximadamente
24,7 mm de diámetro con doce orificios de 0,254 mm de diámetro. Los
orificios se dirigen para crear la inyección de aire tangencial tan
cerca como sea posible de la pared posterior de la cámara 40 de
forma que el gas alcance los electrodos 33a-c antes
del punto, en los electrodos, donde se inicia el arco. Esta
disposición permite también que el gas sople alrededor de los
electrodos 33a-c con uniformidad desde todos los
lados.
Para iniciar el arco desde los electrodos
principales 33a-c dentro de la cámara 40 a tensiones
relativamente bajas (220-480 V de ca), el oscilador
de plasma a alta tensión 34 genera gas altamente ionizado y se
introduce en el hueco entre los electrodos 33a, b y c. Para obtener
gas altamente ionizado, el gas del oscilador se inyecta dentro del
oscilador 34 por medio de la entrada de gas 45 que pasa adyacente a
los electrodos del oscilador 46a y 46b (figura 3). El gas del
oscilador se suministra por medio del colector de gas del oscilador
19 (figura 2). El arco de alta tensión dentro del oscilador 34 hace
que el gas ionizado del oscilador se expele fuera de la boquilla
del oscilador 47 y hacia los electrodos principales 33a, b y c. La
presencia del gas ionizado produce una ruptura en el hueco entre
los electrodos principales 33a-c. El arco inductor
resultante empieza a moverse a lo largo de los electrodos
33a-c debido al movimiento electrodinámico del arco
en el campo magnético creado por su propia corriente (efecto de
pistolete de carril).
El gas de servicio, introducido a través del
segmento de aire comprimido 35 desde el colector del gas de servicio
18 (figura 2) se recalienta por medio del arco. El efecto de
pistolete de inyección mecánica hace que el arco se mueva con
rapidez a lo largo de los electrodos 33a-c,
distribuyendo la carga térmica. Esta distribución térmica, junto
con la refrigeración interna con agua, permite el uso de un material
para los electrodos 33a-c que tenga una temperatura
de fusión relativamente baja pero una termoconductividad alta, tal
como el cobre.
Debido a la conexión de cada electrodo principal
33a, b y c a una fase independiente de la tensión de suministro
existe un arco de manera continua dentro de la cámara 40, con cada
arco estando desfasado 60 grados en comparación con su arco
precedente o siguiente. A medida que cada arco se mueve a lo largo
de su correspondiente electrodo 33a, b y c, su longitud aumenta,
haciendo que la tensión del arco aumente. Tan pronto como la tensión
alcance la magnitud de la tensión de ruptura del hueco
interelectrodal en su espacio más estrecho, tiene lugar una ruptura
secundaria y el arco llega a ser autosostenido. Es decir, continúa
en la cámara 40 más allá de la región de ionización del gas del
oscilador. Esta región se llena con gas de servicio. El arco
calienta el gas de servicio y este mismo se ioniza, contribuyendo a
la conductancia dentro del arco y permitiendo que progrese más aún
a lo largo de los electrodos 33a-c. Con el tiempo,
las dimensiones del hueco llegan a ser demasiado grandes para
sostener el arco y este se extingue.
Este proceso se repite con cada ciclo de la
tensión de entrada (60 Hz). La velocidad del arco depende del
ángulo divergente entre los electrodos 33a-c y de la
magnitud de la intensidad del arco. Basándose en mediciones reales
de la velocidad del arco a lo largo de los electrodos
33a-c, a medida que la intensidad sube desde 150
hasta 850 amperios, la velocidad global cambia desde 10 m/seg. hasta
25 m/seg.
La velocidad real del arco, para una intensidad
de trabajo dada, baja notablemente a media que el arco se mueve a
lo largo de los electrodos 33a-c. Esto se debe al
ángulo A (figura 1) entre los electrodos 33a-c y se
puede explicar por medio del descenso cuadrático del campo magnético
asociado con la intensidad del arco y con el aumento de la
distancia entre los electrodos 33a-c en el punto del
arco. Así, se prefiere que el oscilador 34 tenga ángulos A de
electrodos con divergencia aguda. El ángulo óptimo del electrodo es
en parte una función de la salida de la potencia de servicio del
sistema 10, así como también del tipo y de la velocidad de paso
del gas de servicio. En una realización preferida del sistema 10,
cuando se trabaja a una salida de potencia de servicio de un
megavatio, el ángulo A del electrodo es sustancialmente 170 grados.
La zona de trabajo D de los electrodos 33a-c será
aproximadamente 6-7 cm de largo a un intensidad de
funcionamiento del C de 850 A.
El anillo neumático 35 por medio del cual se
introduce el gas de servicio forma una corriente de torbellino de
gas que ventila el arco aún más alargándole para aumentar el
crecimiento de la tensión del arco. Al mismo tiempo, el gas
entrante forme una capa fría cerca de las paredes interiores de la
cámara 40 lo cual las protege. De esta manera la energía, la
temperatura de la corriente del gas, y la eficiencia del generador
de plasma se regulan cambiando el diámetro del segmento 35 y
variando el número, la orientación y el diámetro de los orificios
en el anillo neumático 35.
La introducción tangencial de gas dentro de la
cámara 40 en una posición óptima, según se ha descrito antes con
referencia a los electrodos 33a-c permite el uso de
una cámara 40 que tenga una forma que está cerca de la esférica.
Este diseño de cámara esférica permite una mayor eficiencia con un
sistema de servicio de refrigeración. El gas de servicio se inyecta
de tal manera que llega a forzar al plasma lejos de las paredes de
la cámara. La velocidad óptima de paso del gas de servicio está
entre 1,6 m^{3} y 3 m^{3} por minuto.
El sistema 10 puede funcionar con virtualmente
cualquier gas puro, mezcla de gases o compuesto gaseoso complejo.
En estos se incluyen medios oxidantes (aire/oxígeno) y reductores
(hidrógeno) y medios neutrales, tales como nitrógeno, helio y
argón. Este sistema también puede funcionar con niveles muy altos de
vapor de hidrocarburos en el gas de servicio. Además el suministro
principal de gas de plasma y el gas a purificar pueden ser
iguales.
El E del suministro de energía del generador de
plasma le permite funcionar usando una fuente de energía industrial
común (380-480 V de ca, trifásica). Las reactancias
limitadoras de la intensidad 17a-c (figura 2) deben
estar equipadas con tomas que permitan la selección regulada de la
intensidad, dando por resultado una regulación de la potencia de
funcionamiento del generador de plasma. En una realización del
sistema 10 las tomas de las reactancias 17a-c
permiten la elección de la intensidad de los electrodos desde 100 A
hasta 1.500 A.
Dependiendo de los requisitos para una corriente
de gas a alta temperatura, se puede diseñar un sistema más grande o
se pueden configurar varios osciladores y generadores de plasma para
funcionar dentro de un solo volumen.
El sistema de control 15 (figura 2) aporta la
regulación de la potencia, temperatura y velocidad de paso del gas,
establece los parámetros de control para el funcionamiento del
generador de plasma y preve la parada automática si los parámetros
se sobrepasan. Una realización de tal sistema de control 15 se
muestra en la figura 7. La corriente de funcionamiento (trifásica a
480 Vca y 60 Hz) se conecta a los puntos A, B, C. El interruptor
SF4 aplica corriente procedente de dos fases al primario del
transformador de aislamiento/escalonamiento T3 desde el cual una
corriente de 36 Vca procedente del devanado secundario se usa para
energizar los indicadores del sistema en la unidad de control 11
(figura 5). El otro devanado secundario del transformador T3
proporciona una corriente de 220 VAC para los circuitos de
control.
Las lámparas testigo H2, 4, 6, 8 y 10 se
iluminan gracias a los contactos normalmente cerrados (NC) de los
relés de control K1 a K5. El relé de desconexión K6 se energiza por
medio de los contactos NC de los relés de monitorización de la
temperatura K9 y K10. Los termostatos K17 y K18 supervisan la
temperatura del agua de refrigeración de retorno desde el generador
de plasma 30 y las reactancias 17a-c (figura 2). Si
la temperatura pasa de un valor prefijado, los contactos se
cerrarán y los relés asociados (K9 o K10, respectivamente) se
energizarán parando todo el sistema 10. El relé K7 funciona gracias
a los contactos energizados del relé K8. Los relés K6 y K7 juntos
aportan un camino de retorno para los circuitos del interruptor de
control.
Los interruptores pulsadores SB1 a SB10, ambos
inclusive, funcionan por pares con el interruptor normalmente
abierto (NA) controlando la función de "encendido" y el
interruptor NC controlando la función de "apagado". El sistema
10 se pone en marcha usando los 5 pares de interruptores SB1 a SB10,
ambos inclusive, en orden desde arriba abajo. Antes de usar los
pulsadores SB1-SB10 el sistema 10 se debe preparar
para que funcione colocando los disyuntores SF1 a SF10, ambos
inclusive, en la posición de "encendido".
El interruptor SB1 energiza el relé K1 enviando
la tensión de trabajo a la bomba eléctrica del agua M, encendiendo
el indicador verde H1 y extinguiendo el indicador H2.
Al cerrar el interruptor SB2 se energiza el relé
K2 encendiéndose el indicador verde H3 y apagándose el indicador
H4. El relé K2 energiza la válvula 3M1 (19 en la figura 2) enviando
gas de oscilación al oscilador 34 (figura 6).
El cierre del interruptor SB3 energiza el relé
K3, iluminando el testigo verde H5 y apagando el testigo H6. El
relé K3 energiza la válvula 3M2 (18 en la figura 2) enviando gas de
servicio a la cámara 40 (figura 6) del generador de plasma.
Al apretar el interruptor SB4 se energiza el
relé K4, siempre y cuando: el relé K11 detecte corriente en el
sistema de refrigeración del generador de plasma, el relé K20 esté
desenergizado indicando que hay suficiente presión tanto en las
tuberías del oscilador como en las del gas de servicio y los
enclavamientos de puertas SA1 a SA4, ambos inclusive, estén
cerrados. El relé K4 envía corriente al transformador de alta
tensión T1 (16 en la figura 2) produciendo un arco entre los
electrodos del oscilador 46a y 46b (figura 3). Este arco ioniza el
gas de oscilación procedente de la bomba 3M1. Ahora está fluyendo
plasma altamente ionizado hacia el hueco entre los electrodos
principales 33 a-c. Cuando el relé K4 está
energizado, energiza el relé K19 aportando el enlace en el camino
de retorno para el contactor principal K5 (22 en la figura 2) y
cambiando las luces H7 y H8 de rojo a verde.
Al cerrar el interruptor SBS se energiza el
contactor principal K5 (22 en la figura 2) siempre que todas las
condiciones sean correctas: hay agua corriendo en todos los puntos
críticos en el sistema de refrigeración, gas está fluyendo hacia el
oscilador 34 (figura 6) y hacia la cámara de plasma 40 (figura 6) a
presión suficiente, y el oscilador 34 está energizado. El contactor
K5 envía energía de intensidad regulada por las reactancias LL1 a
LL3 (17a-c en la figura 2) a los electrodos
33a-c en el generador de plasma 30 (figura 2). El
plasma o el gas ionizado a alta temperatura procedente del
oscilador 34 permite que el hueco interelectrodal se descomponga y
comience la generación del plasma principal.
Los contadores PV1 a PV3 indican la tensión y
los contadores PA1 a PA3 visualizan la corriente en cada electrodo
principal 33 a, b y c. El contador PW indica la energía media total
disipada en el plasma. El contador PA4 indica la intensidad que va
al oscilador 34.
Al pulsar el interruptor SB11 se abre el relé K6
el cual cierra el camino de retorno desde K4, K5 y K7. Cuando K7 se
desenergiza cierra el camino de retorno desde los relés K1, K2 y K3.
Ahora el sistema 10 esta parado.
Debido a este nuevo diseño de sistema de
generador de plasma 10, el sistema descrito es capaz de usar casi
cualquier gas en calidad de gas de servicio durante los procesos de
generación de plasma. Los sistemas de generación de plasma de ca de
la técnica anterior no pueden realizar determinadas tareas debido a
su inherente inestabilidad y porque requieren un gas de servicio
limpio, puro o noble. Por ejemplo, este sistema puede destruir gas
freón, gas enervante, y otros gases militares, tóxicos y
contaminantes que serían perjudiciales para el medio ambiente, si
se descargasen. Dado que el gas a tratar es también el gas de
servicio para el sistema de plasma, no hay requisito alguno de una
cámara de tratamiento que es ineficaz porque puede producir menos
del uno por ciento de destrucción de material.
El generador de plasma de esta invención también
puede destruir en la cámara aerosoles sólidos en polvo o líquidos
que se introducen en la corriente del gas de servicio. Por
consiguiente, este sistema de generador de plasma se puede usar
para destruir drogas ilegales, aceites para transmisión cargados de
PCB o casi otro sólido o líquido que se pueda convertir en un
aerosol. Otras aplicaciones de este generador de plasma incluyen la
limpieza del suelo vegetal de contaminantes orgánicos del tipo que
se ve en los derrames de gasolina y la destrucción de lechadas que
puedan estar demasiado contaminadas para su vertido de una manera
convencional.
Así, aunque se han descrito realizaciones
particulares de la presente invención de un sistema nuevo y útil
para generar una corriente de gas a alta temperatura no se pretende
que tales referencias se interpreten como limitaciones al ámbito de
esta invención excepto según se expone en las reivindicaciones que
siguen. Además, aunque se han descrito ciertas dimensiones usadas
en la realización preferida, no se pretende que tales dimensiones
se interpreten como limitaciones al ámbito de esta invención excepto
según se expone en las reivindicaciones que siguen.
Claims (7)
1. Un sistema para generación de una
corriente de gas a alta temperatura que comprende:
- a.
- un grupo generador de plasta que tiene un alojamiento (31), un cámara (40) para formación de arcos dentro del alojamiento (31) un primer, segundo y tercer electrodos principales (33a-c) espaciados en sentido circunferencial alrededor del lado del alojamiento (31) para definir una región de formación del arco entre los electrodos dentro de la cámara de formación de arcos (40), y una abertura (42) en un extremo del alojamiento (31) para evacuar la corriente de gas;
- b.
- un medio de suministro de energía para conectar cada uno de los primer, segundo y tercer electrodos a una fase independiente de una tensión de suministro de corriente alterna trifásica;
- c.
- un medio C de oscilador de plasma (34) con medios para inyectar un gas ionizado del oscilador dentro de la región de formación del arco;
- d.
- un medio de suministro de gas de servicio para suministrar gas de servicio dentro de la cámara (40); y
- e.
- medio de unidad de control (11) par controlar el grupo generador de plasma, el medio de suministro de energía, el medio oscilador y el medio de suministro de gas de servicio,
caracterizado porque
el medio de suministro de gas de servicio
incluye un anillo neumático (35) unido al alojamiento (31) dentro de
la cámara (40), el A (35) estando unido a una fuente externa de gas
de servicio y el A incluyendo una pluralidad de orificios de
ventilación a través de los cuales el gas de servicio puede pasar
desde dentro del A (35) hasta dentro de la cámara
(40).
(40).
2. El sistema de la reivindicación 1, en
el que los orificios en el anillo neumático (35) están dispuestos y
orientados de forma que dirigen el gas de servicio en una rotación
en torbellino consistente para crear un flujo turbulento de gas de
servicio dentro de la cámara de formación del arco (40).
3. El sistema de la reivindicación 1 ó
2, en el que la cámara de formación del arco (40) tiene
sustancialmente forma esférica.
4. El sistema de una A de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que los orificios en el segmento (35)
están orientados en sentido tangencial con respecto al segmento para
dirigir el gas de servicio cerca de una pared posterior de la
cámara (40).
5. El sistema de B de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que cada electrodo principal (33
a-c) forma un ángulo de aproximadamente 170 grados
con respecto a cada uno de los otros electrodos principales.
6. El sistema de una de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que el medio oscilador del plasma
comprende un grupo oscilador que incluye un par de electrodos dentro
del oscilador, los electrodos conectados a una tensión de suministro
de ca monofásica, y un medio para inyectar un gas oscilador dentro
del oscilador.
7. Un procedimiento para generar un
corriente de gas a alta temperatura que comprende las etapas de:
- a.
- aplicar una tensión de suministro de ca entre tres electrodos principales (33a-c) dentro de una cámara de formación del arco (40), con cada electrodo (33a-c) conectado a una fase independiente de una tensión de suministro;
- b.
- inyectar un gas de servicio dentro de la cámara de formación del arco (40);
- c.
- dichos tres electrodos principales (33a-c) estando espaciados en sentido circunferencial alrededor del interior del alojamiento para definir una región de formación del arco entre los electrodos dentro de la cámara de formación del arco, de tal modo que la aplicación de la tensión de suministro a través de los electrodos principales (33a-c) genere un arco que se mueva a lo largo de los electrodos como consecuencia del campo magnético producido por la corriente del arco y de tal manera que el arco amovible caliente e ionice el gas de servicio haciendo que el gas de servicio se expulse de la cámara (40); dentro de la cámara de formación del arco,
- d.
- comprende, además, la etapa de inyectar un gas del oscilador ionizado desde un medio de oscilador de plasma (34) dentro de la cámara de formación del arco (40) próxima a los electrodos principales (33a-c),
caracterizado porque
el gas de servicio se inyecta a través de los
orificios de ventilación en un anillo neumático C (35) unido al
alojamiento dentro de la cámara de formación del arco.
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|---|---|---|---|---|
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| US7507341B2 (en) * | 1999-01-13 | 2009-03-24 | Opencel Llc | Method of and apparatus for converting biological materials into energy resources |
| US6709594B2 (en) * | 1995-11-02 | 2004-03-23 | Dh20, L.L.C. | Method for treating waste-activated sludge using electroporation |
| US6781087B1 (en) | 2000-01-18 | 2004-08-24 | Scientific Utilization, Inc. | Three-phase plasma generator having adjustable electrodes |
| CA2397756A1 (en) * | 2000-01-18 | 2001-07-16 | Scientific Utilization, Inc. | Three-phase alternating current plasma generator having adjustable, extended life electrodes and multiple stream injector rings |
| US6331321B1 (en) * | 2000-04-25 | 2001-12-18 | John A. Robbins | Process and apparatus for reduction of microorganisms in a conductive medium using low voltage pulsed electrical energy |
| US6894296B2 (en) * | 2002-07-30 | 2005-05-17 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd | Multi-inlet PFS arc chamber for hi-current implanter |
| US8057468B2 (en) | 2002-12-17 | 2011-11-15 | Bovie Medical Corporation | Method to generate a plasma stream for performing electrosurgery |
| US20050070751A1 (en) * | 2003-09-27 | 2005-03-31 | Capote Jose A | Method and apparatus for treating liquid waste |
| US7232975B2 (en) * | 2003-12-02 | 2007-06-19 | Battelle Energy Alliance, Llc | Plasma generators, reactor systems and related methods |
| US7135653B2 (en) * | 2003-12-09 | 2006-11-14 | Rutberg Alexander P | Multi-phase alternating current plasma generator |
| US7042159B2 (en) * | 2004-02-10 | 2006-05-09 | Daikin Industries, Ltd. | Plasma reactor and purification equipment |
| US6971323B2 (en) * | 2004-03-19 | 2005-12-06 | Peat International, Inc. | Method and apparatus for treating waste |
| US7832344B2 (en) * | 2006-02-28 | 2010-11-16 | Peat International, Inc. | Method and apparatus of treating waste |
| US7741577B2 (en) * | 2006-03-28 | 2010-06-22 | Battelle Energy Alliance, Llc | Modular hybrid plasma reactor and related systems and methods |
| US7752983B2 (en) * | 2006-06-16 | 2010-07-13 | Plasma Waste Recycling, Inc. | Method and apparatus for plasma gasification of waste materials |
| US7572369B2 (en) * | 2007-02-16 | 2009-08-11 | Opencel Llc | System for supporting denitrification |
| US7411353B1 (en) * | 2007-05-11 | 2008-08-12 | Rutberg Alexander P | Alternating current multi-phase plasma gas generator with annular electrodes |
| ATE547804T1 (de) * | 2007-12-24 | 2012-03-15 | Huettinger Electronic Sp Z O O | Stromänderungsbegrenzungsvorrichtung |
| US8536481B2 (en) | 2008-01-28 | 2013-09-17 | Battelle Energy Alliance, Llc | Electrode assemblies, plasma apparatuses and systems including electrode assemblies, and methods for generating plasma |
| CA2745397A1 (en) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | Plagazi Ab | System for the production of hydrogen |
| US9649143B2 (en) * | 2009-09-23 | 2017-05-16 | Bovie Medical Corporation | Electrosurgical system to generate a pulsed plasma stream and method thereof |
| US8795265B2 (en) | 2010-01-28 | 2014-08-05 | Bovie Medical Corporation | Electrosurgical apparatus to generate a dual plasma stream and method thereof |
| US9387269B2 (en) | 2011-01-28 | 2016-07-12 | Bovie Medical Corporation | Cold plasma jet hand sanitizer |
| US9697992B2 (en) | 2013-02-22 | 2017-07-04 | General Electric Company | System and apparatus for arc elimination |
| SK500062013A3 (sk) | 2013-03-05 | 2014-10-03 | Ga Drilling, A. S. | Generovanie elektrického oblúka, ktorý priamo plošne tepelne a mechanicky pôsobí na materiál a zariadenie na generovanie elektrického oblúka |
| CN108601606B (zh) | 2015-12-02 | 2021-08-03 | 埃派克斯医疗公司 | 混合冷等离子体束射流与大气 |
| US10918433B2 (en) | 2016-09-27 | 2021-02-16 | Apyx Medical Corporation | Devices, systems and methods for enhancing physiological effectiveness of medical cold plasma discharges |
| RU187848U1 (ru) * | 2018-11-21 | 2019-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук (ИЭЭ РАН) | Трехфазный генератор плазмы переменного тока |
| KR20220024885A (ko) | 2019-07-01 | 2022-03-03 | 생-고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 코포레이션 | 프로파일 연결부 |
| WO2021188261A1 (en) * | 2020-03-20 | 2021-09-23 | Saint-Gobain Performance Plastics Corporation | Sterile sealing apparatus |
| US11878476B2 (en) | 2020-06-19 | 2024-01-23 | Saint-Gobain Performance Plastics Corporation | Composite article and method of forming a composite article |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3248513A (en) * | 1961-10-06 | 1966-04-26 | Soudure Electr Autogene | Equipment for forming high temperature plasmas |
| FR2119179A6 (es) * | 1970-12-23 | 1972-08-04 | Anvar | |
| DE1901349A1 (de) * | 1969-01-11 | 1970-07-30 | Denzel Dr Ing P | Eingehaeusiger Lichtbogenplasmabrenner mit mehrphasiger Energieversorgung |
| US3849584A (en) * | 1973-10-24 | 1974-11-19 | B Paton | Plasma arc torch |
| US4009413A (en) * | 1975-02-27 | 1977-02-22 | Spectrametrics, Incorporated | Plasma jet device and method of operating same |
| US4013867A (en) * | 1975-08-11 | 1977-03-22 | Westinghouse Electric Corporation | Polyphase arc heater system |
| DE2633510C3 (de) * | 1976-08-16 | 1979-12-20 | Kischinevskij Politechnitscheskij Institut Imeni S. Lazo | Plasmatron |
| US4361441A (en) * | 1979-04-17 | 1982-11-30 | Plasma Holdings N.V. | Treatment of matter in low temperature plasmas |
| NL8600673A (nl) * | 1986-03-17 | 1987-10-16 | Philips Nv | Generator voor hoogfrequent verhitten, voorzien van een elektronenbuis met meer dan een rooster. |
| DE3632425C1 (de) * | 1986-09-24 | 1988-04-14 | Krupp Gmbh | Stromversorgungsvorrichtung fuer eine Drehstrom-Plasmabrennereinheit |
| US5166494A (en) * | 1990-04-24 | 1992-11-24 | Hypertherm, Inc. | Process and apparatus for reducing electrode wear in a plasma arc torch |
| US5401368A (en) * | 1993-04-23 | 1995-03-28 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Fluid-cooled hollow copper electrodes and their use in corona or ozone applications |
-
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