Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania plazmy w plazmowo-lukowym generatorze stosowany zwlaszcza w elektrometalurgii, gdzie dla nagrzewania"metalu w pie¬ cach wytopowych wykorzystuje sie koncentracje energii cieplnej w luku elektrycznym.Przedmiotem wynalazku jest równiez urzadzenie do wytwarzania plazmy w plazmowo-lukowym generatorze.Celem niniejszego wynalazku jest plazmowo-lukowy generator, bedacy urzadzeniem przeznaczonym dla uzyska¬ nia strumienia „chlodnej" plazmy.Plazmowo-lukowe generatory zawieraja zwykle chlodzony woda korpus z dysza i elektroda drazona z trudnotopliwego metalu, takiegojak wolfram, molibden, zawierajace emisyjne domieszki. W plazmowo-lukowych generatorach prostoli¬ niowo podawany roboczy gaz, na przyklad wodór, azot, arsen, gal itd., przemienia sie w plazme w, lukowym wy¬ ladowaniu miedzy trudnotopliwymi katodami i obrabia¬ nym materialem, stanowiacym anode. W plazmowo-luko¬ wych generatorach aktywna plazma tworzy sie miedzy katoda i anoda w postaci waskiego szpiczastego sopla.Jedna z charakterystyk plazmowo-lukowego generatora, która okresla jego zasób, jest ciezar wlasciwy erozji elektro¬ dy.Moc plazmowo-lukowego generatora uzyskuje sie za¬ dajac odpowiednia wielkosc natezenia pradu. Przy zwie¬ kszeniu natezenia pradu zwieksza sie nagrzanie elektrody przez bombardowaniejej elektronami i jonami. Ze wzrostem natezenia wzrasta scisle dzialanie wlasciwego pola magne¬ tycznego i odpowiednio, na roboczej powierzchni, zwlasz¬ cza w aktywnych plamkach, przenika prad i strumienie 15 20 25 cieplne, tak, ze doprowadza do podwyzszenia temperatury elektrod i intensyfikuje ich erozje.Wlasciwe strumienie cieplne plynace w kierunku ka-* tody sa na tyle duze, ze moga spowodowac roztopienie powierzchniowej warstwy materialu katody, lub jego wrzenie i rozbryzgiwanie, zanieczyszczajac przez to metal w piecu. W ten sposób eksploatacje plazmowo-lukowych generatorów na wyzszych natezeniach pradu utrudnia ^maly srodek elektrod. Do rozwiazania tych problemów próbowano dojsc róznymi drogami.Znane jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr 3 130 292,, ze dla zabezpieczenia pracy plazmowo-lu¬ kowego generatora na zadanym natezeniu pradu, luk zwieksza plaszczyzne poprzecznego ciecia elektrod, i)ro- porcjonalnie do natezenia pradu luku.Przy wyborze roboczego natezenia pradu dla elektrod ze zwiekszona plaszczyzna poprzecznego ciecia nalezy uw¬ zglednic to, ze gestosc natezenia pradu na elektrodach nie powinna przewyzszac wielkosci krytycznych, zaleznych od wlasnosci emisyjnych materialu elektrody i jej wlasci¬ wosci cieplnych, stanowiacych parametry fizyczne. Jesli gestosc natezenia pradu na elektrodach przewyzsza wielkosci krytyczne, elektrody bardzo szybko ulegaja zniszczeniu.Dodatkowa niedogodnoscia wyzej opisanych plazmowo- lukowych generatorów jest intensywna erozja elektrod, przy wyzszych natezeniach pradu i preznosc dzialania wlasciwego pola magnetycznego luku, doprowadzajacego do szybkiego zwiekszenia gestosci natezenia pradu w ak¬ tywnych plamkach. 115 498115 498 Zmniejszenie natezenia pradu nie wplywa na poprawe parametrów eksploatacyjnych plazmowo-lukówego gene¬ ratora, lub tez przy malych natezeniach pradu luk zarzy sie niepewnie, zwlaszcza przy wykorzystaniu elektrod o duzej srednicy, zas gestosc natezenia pradu w aktywnych plamkach Jest dostatecznie duza.Znany jest sposób wytwarzania plazmy w plazmowo- lukowych generatorach oraz urzadzenie do wytwarzania plazmy w plazmowo-lukowym generatorze z opisu pa¬ tentowego Stanów Zjednoczonych nr 3 147 329, w którym jest wykorzystywany wspomagajacy luk na prad staly. -¦¦lr.^1 .nJ£n£BX SP0^0 charakteryzuje sie tym, ze w strumieniu A i ^P&°£zeSP g*21? iajpierw jest zaplon wspomagajacego luku.Oba luki powoauja zaplon w rejonie elektrod gdzie gaz jest podawany dnoga znana, przy czym ten gaz przemieszcza ;**i^< Sejen ctilblniejszy.J!T *'- _.fft*™*"v *'ffV-' zabezpiecza stabilnosc polozenia slupa podstawowego luku w przestrzeni, jednakze obniza prze¬ wodnosc rejonu przyelektrodowego i narusza stabilnosc przeplywu pradu lukiem w tym rejonie.Przy zwiekszeniu natezenia pradu obserwuje sie niesta¬ cjonarne aktywne planiki. Aby mozna bylo zwiekszyc natezenie pradu podstawowego luku, niezbednym jest zwiekszenie plaszczyzny poprzecznego ciecia elektrod, przy czym slabopunktowy wspomagajacy luk nie sprzyja zamierzonemu zmniejszeniu erozji elektrod.Znane jest urzadzenie do wytwarzania plazmy w plazmo- wo-lukowych generatorach zawierajace chlodzony woda korpus z dysza i wydrazona elektroda z trudnotopliwego materialu, usytuowana w korpusie i majaca centralny przewód.W czasie pracy miedzy wydrazona elektroda i dysza luk zasilany pradem stalym, przeznaczony jest dla stabili¬ zacji podstawowego luku. Gaz zawierajacy plazme jest podawany w szczeline miedzy elektroda drazona i dysza, a takze do centralnego przewodu drazonej elektrody. Taka kombinacja jest przeznaczona dla zmniejszenia erozji elektrod przy zwiekszeniu natezenia pradu do wartosci powyzej 4000 A. Jednakze taka konstrukcja plazmowo- lukówego, generatora nie umozliwia w dostateczny sposób zmniejszenia problemu erozji ^elektrod, chociaz umozliwia w pewnym stopniu stabilizowac ukierunkowanie slupa luku. W konsekwencji tego wspomagajacy luk, zarzacy sie miedzy dysza i elektroda drazona, nagrzewa i jonizuje chlodny gaz w przestrzeni elektrody, zachodzi zjawisko, podwójnego luku, powstaja plamki rta powierzchni dyszy i dlatego ulega intensywnemu zniszczeniu.Zjawisko podwójnego luku, uwidocznione nieuporzadko¬ wanym przemieszczaniem aktywnych plamek na powierz¬ chni elektrody, dyszy i nagrzanego materialu, powoduje niestabilnosc zarzenia podstawowego luku i samorzutnego usytuowania jego slupy we wzdluznej czesci dyszowego przewodu wzdluz jego osi. Chlodny gaz jest podawany do centralnego przewodu drazonej elektrody, obniza przewod¬ nosc w rejonie elektrod i wywoluje niestabilnosc przeplywu natezenia luku w tym obszarze. To doprowadza do wyste¬ powania zwarcia slupa lukowego i aktywnych plamek na powierzchni elektrody i wywolujac podwyzszona erozje.Wieksza ilosc naladowanych czesci, niezbednych dla prze¬ plywu pradu w rejonach przy elektrodzie z powodu wyjscia elektronów z nagrzanej do wysokiej temperatury elektrody, jest równiez przyczyna podwyzszonego zuzycia elektrody.Przedstawione konkrety ograniczaja zakres szerokiego stosowania plazmowo-lukówego generatora takiej konstru¬ kcji.Celem niniejszego wynalazku jest podanie sposobu wytwarzania plazmy w plazmowo-lukowym generatorze oraz zaprojektowanie urzadzenia do realizacji tegojsposobu, zgodnie z którym droga przymusowego wytwarzania 5 naladowania przyelektrodowego obszaru i rozprzestrzenie¬ nie aktywnych plamek w roboczej przestrzeni elektrody jest obnizenie gestosci natezenia pradu i cieplnego strumie¬ nia w roboczej przestrzeni elektrody i jej erozji, a takze wyeliminowanie mozliwosci migracji tej plazmy i erozji io dyszy.Cel ten zostal osiagniety przez podanie sposobu pole¬ gajacego na tym, ze gaz przed podaniem do obszaru przy¬ elektrodowego podstawowego luku nagrzewa sie wspomaga¬ jacym lukiem przy temperaturze dostatecznej dla jego 15 jonizacji, przy czym natezenie pradu wspomagajacego luku jest nie mniejsze niz 0,05 natezenia pradu podstawo¬ wego luku.Taka kolejnosc operacji, a takze takie robocze warunki umozliwiaja wybranie optymalnych parametrów dla wy- 20 twarzania plazmy, w obszarze przyelektrodowym. Taka plazma zabezpiecza przewodnosc przyelektrodowego ob¬ szaru dostateczna dla przewodnictwa pradu podstawowego luku. W rezultacie, zabezpiecza. plaszczyzne poprzecznego ciecia elektrody stalej, staje sie mozliwa regulacja natezenia 25 pradu podstawowego luku w szerokich przedzialach.To, ze gaz najpierw jonizuje sie, a nastepnie podaza do obszaru przyelektrodowego podstawowego luku, zabezpie¬ cza on w tym obszarze takie ilosci naladowanych czastek; które sa niezbedne dla przeplywu w nim pradu podstawo- 30 wego luku i kompensacji przestrzennego naladowania w poblizu roboczej powierzchni elektrody. W rezultacie tego zmniejsza sie przyelektrodowe obnizanie natezenia, a nastepnie i energia, przekazywana na elektrode, przechodzi do rozmieszczenia przyelektrodowego obszaru, to jest 35 unika sie zwarc i migracji aktywnych plam, zmniejsza sie temperatura elektrody i w konsekwencji szybko obniza sie erozja elektrody. Mimo tego, podanie w obszarze przy¬ elektrodowym zjonizowanego gazu stabilizuje podstawowy luk i podwyzsza polozenie slupa plazmowego luku, co '*o zmniejsza erozje dyszy.Cel zostal osiagniety równiez przez zaprojektowanie u- rzadzenia do wytwarzania plazmy w plazmowo-lukbwym generatorze zawierajace chlodzony woda korpus z dysza i elektroda drazona, z metalu trudnotopliwego majaca 45 centralny przewód i zamontowana w korpusie z radialna szczelina, przy czym w centralnym przewodzie drazonej elektrody jest zmontowana rama z radialna szczelina wspomagajaca elektrode z materialu podobnego do materia¬ lu drazonej elektrody, przy czym obie elektrody drazona 50 i wspomagajaca wlaczone sa do obwodu elektrycznego.Taka konstrukcja doprowadza do minimalnej erozji drazonej elektrody i dyszy, a takze umozliwia uzyskanie podstawowego luku o wysokiej stabilnosci. Uzyskuje sie to w rezultacie tego, ze zjonizowany we wspomagajacym \55 luku gaz, przechodzi do obszaru przyelektrodowego pod* stawowego luku, zarzacego sie miedzy eklektroda drazona, i obrabianym materialem, zabezpiecza w niej odpowiednia ilosc naladowanych czastek, które sa konieczne dla przeply¬ wu pradu w podstawowym luku i kompensacji naladowan 60 w poblizu powierzchni drazonej elektrody. W rezultacie zmniejszaja sie przyelektrodowe natezenia, a nastepnie energia, przekazywana drazonej elektrodzie, przechodzi do rozmieszczenia aktywnych plam, obniza sie gestosc natezenia pradu na powierzchni drazonej elektrody, zmniej- «5 sza sie temperatura tej elektrody i nastepnie szybko obniza115 498 5 sie erozja elektrody. Mimo tego, podstawowy luk zarzy sie stabilnie i plazmowy slup charakteryzuje sie stabilnoscia wzdluzna wzdluz osi dyszy przewodu. Przy tym dysza zarówno w procesie uruchomienia plazmowo-lukowego generatora, jak i w czasie pracy jest w zasadzie neutralna, s tak jak wspomagajacy luk zarzy sie miedzy drazona i wspo¬ magajaca elektroda. Dzieki temu chlodny gaz, podawany szczelina miedzy drazona elektroda i-dysza, nie jonizuje wspomagajacego luku, tak, ze praktycznie w pelni wyklucza powstawanie podwójnego luku i zwiazanego z nia intensy- io wnego niszczenia dyszy. W konsekwencji tego srodek dyszy podwyzsza sie wiele razy.Dla uzyskania optymalnej dlugosci wspomagajacego luku i efektywnego nagrzewania podawanego do niego gazu do koniecznej temperatury i stopnia jonizacji, odleglosc 15 miedzy roboczymi koncówkami drazonej elektrody i wspo¬ magajacej elektrody, mierzona wzdluz osi jednej z elek¬ trod, lub wielkosc zaglebienia wspomagajacej elektrody drazonej ma byc równa 0,1 do 0,5 zewnetrznej srednicy - drazonejelektrody. 20 Przy podwyzszeniu natezenia pradu podstawowego luku srednice drazonej elektrody nalezy zwiekszyc. Nate¬ zenie pradu wspomagajacego luku, niezbedne dla uzyskania koniecznej temperatury nagrzewa i jonizuje podawany do niego gaz, po czym zwieksza sie z podwyzszeniem nate- 25 zenia pradu, podstawowy luk.Odpowiednio, zeby gestosc natezenia pradu wspomaga¬ jacego luku na wspomagajacej elektrodzie nie przewyzszala dopuszczalnych wartosci, niezbedne jest zwiekszenie srednicy wspomagajacej elektrody. Dla wspomagajacej 30 elektrody najbardziej korzystna jest srednica nie •mniejsza od 0,1 zewnetrznej srednicy wydrazonej elektrody. Taka elektroda jest maksymalnie kosztowna w ogólnej skali roboczych rezimów plazmowo-lukowego generatora.Dla stabilizacji formowanych przyelektrodowych ob- 35 szarów centralny przewód drazonej elektrody miedzy roboczymi koncówkami drazonej elektrody i wspomagajacej elektrody zaopatruje rozszerzony obszar zawierajacy ,0,1 do 0,2 zewnetrznej srednicy drazonej elektrody od jej ro¬ boczej koncówki i ze srednica górnej powierzchni tej ro- 40 boczej koncówki, stanowiacej 2 do 5 srednic pozostalej czesci centralnego przewodu.Rozszerzony obszar moze miec ksztalt scietego stozka lub cylindra. Taka modyfikacja niniejszej konstrukcji, daje dobre rezultaty dla formowania przyelektrodowej 45 przestrzeni, usytuowania jej w calej objetosci rozszerzonej czesci centralnego przewodu i nastepnie obnizenia gestosci natezenia pradu na powierzchni elektrody.Strefa oderwania gazowego strumienia znajduje s,ie we wnetrzu rozszerzonej czesci w miejscach szybkiej zmiany 50 profilu centralnego przewodu i wewnetrznych wezlów roz¬ szerzonej czesci. Caloksztalt tych zjawisk powoduje zmniej¬ szenie sciagania luku w przyelektrodowe obszary, zapobiega umieszczeniu jego na brzegu koncówki elektrody lub jego wyjsciu na boczna powierzchnie elektrody. 55 Wszystkie te fakty, sprzyjaja obnizeniu erozji elektrody, dobremu formowaniu luku, a"i wykluczeniu mozliwosci podwójnego obrazu lukowego.Przedmiot wynalazku zostal blizej objasniony za pomoca przykladu wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta- go wia plazmowo-lukowy generator, zawierajacy urzadzenie zgodnie z wynalazkiem w przekroju podluznym, fig. 2 — schemat podlaczenia plazmowo-lukowego generatora do zródla energii elektrycznej, zgodnie z wynalazkiem, fig. 3 —wezel elektrodowy, plazmowo-lukowego generatora, zgo- 65 6 dnie z wynalazkiem, fig. 4 — przyklad wykonania wynalaz¬ ku, w którym drazona elektroda ma rozszerzona czesc centralnego przewodu, zgodnie z wynalazkiem, fig. 5 — inny przyklad wykonania urzadzenia zgodnego z wy¬ nalazkiem, w którym drazona elektroda ma rozszerzona . czesc centralnego pjzewodu, zgodnie z wynalazkiem.Przedstawiony na fig. 1 plazmowo-lukowy generator jest przeznaczony tylko dla zilustrowania podstawowej idei wynalazku, zawiera on korpus 1 z dysza 2 i usytuowana w korpusie 1 drazona elektroda 3 lub katoda pracujaca na prad staly, który przede wszystkim jest wykonany t tru- dnotopliwych materialów, takich jak wolfram, tantal, niob, molibden z domieszkami niewielkich ilosci materialów o wlasciwosciach emisyjnych, takich jak tlenki toru i itrium.Elektroda 3 jest zmontowana na elektrodowym uchwycie 4.Dla odprowadzenia zbytecznego ciepla z elektrody 3 w celu zapobiezenia jej roztopieniu, uchwyt elektrodowy jest wykonany z materialu przewodzacego cieplo, ko¬ rzystnie z miedzi. Schladza sie go za pomoca ciala plynnego, korzystnie wody. Cialo plynne4 chlodzace wprowadza sie przez wejsciowy lacznik rurowy 5 w kolowy przewód 6, uksztaltowany w rurke 7 i wewnetrzna scianke .8 elektro¬ dowego uchwytu 4 i odprowadza do kolowego przewodu 9, zawierajacego ochladzajaca rurke 7 i zewnetrzna scianke 10 elektrodowego uchwytu 4 przez odprowadzajacy lacznik 1\.Dysza 2 analogicznie do uchwytu 4 jest chlodzona woda, przechodzaca przez rurowy lacznik 12 w kolowy przewód 13, zawierajaca chlodzaca rurke 14 i wewnetrzna scianke 15 korpusu 1, przechodzacy do dyszy 2 i zewnetrznej scianki 17 korpusu 1, przechodzacej w dysze 2, uprzednio odpro¬ wadzanej przez rurowy lacznik 18.Korpus 1 z dysza 2 jest izolowany elektrycznie od elek¬ trodowego uchwytu 4, utrzymujacego drazona elektrode 3, izolatorami uwidocznionymi na fig. 1 i -zaznaczonymi pozycjami 19.Zgodnie z wynalazkiem w centralnymjprzewodzie 20 drazonej elektrody 3 usytuowana jest wspomagajaca elek¬ troda 21, utrzymywana elektrodowym uchwytem 22 i wy¬ konanym z materialu podobnego do drazonej elektrody 3.Powierzchnie wspomagajacej elektrody 21 i centralnego przewodu 20 stanowia kolowy przewód dla podawania gazu.Chlodzenie wspomagajacej elektrody 21 odbywa sie równiez za pomoca wody, doprowadzanej przez wejsciowy lacznik rurowy 23 do centralnego przewodu 24 schladzanej rurki 25 i oprowadzanej po kolowym przewodzie 26, miedzy schladzana rurka 25 i scianka 27 elektrodowego uchwytu 22 przez odprowadzajacy lacznik rurowy 28.Drazona elektroda 3 i wspomagajaca elektroda 21 jest elektrycznie izolowana jedna od drugiej za pomoca izolato¬ rów zaznaczonych na fig. 1 pozycjami 29.Zgodnie z wynalazkiem drazona elektroda 3 i wspomaga¬ jaca elektroda 21 wlaczone sa w obwód elektrycznego za¬ silania. Na fig. 2 schematycznie przedstawiono plazmowo- lukowy generator Wedlug niniejszego wynalazku wraz ze schematem elektrycznego zasilania tego generatora który utrzymuje zródlo elektrycznej energii, polaczonej z drazona elektroda 3 i wspomagajacej elektrody 21 dla zasilania ich stalym jak i zmiennym pradem. Przy zamykaniu obwody zródla 30 elektrycznej energii, na przyklad 2 pomoca oscylatora 31, miedzy uwidocznionymi elektrodami 3 i 21 zarzy sie wspomagajacy luk. Zasilanie podstawowego luku, utrzymywane miedzy drazona elektroda 3 i obrabianym materialem 32, pochodzi od zródla 33 stalego lub zmiennego pradu.115 498 7 Jak uwidoczniono na fig. 3, elektroda wspomagajaca 21 jest usytuowana w drazonej elektrodzie 3, tak, ze odleglosc d miedzy roboczymi koncówkami 34 i 35 odpowiednio drazonej i wspomagajacej elektrody, mierzona wzdluz osi równa sie 0,1 do 0,5 zewnetrznej srednicy D drazonej elektrody, przy czym wspomagajaca elektroda ma srednice d nie mniejsza od 0,1 zewnetrznej srednicy D drazonej elektrody.Plazmowo-lukowy generator ma przewody dla poda¬ wania nieaktywnego gazu w strefe zarzenia luku, takze jak kolowy przewód 36 i kolowy przewód 37, w którym gaz przesuwa sie przez laczniki rurowe 38 i 39 (fig. 1).Plazmowo-lukowy generator zgodnie z wynalazkiem moze byc wykonany w wielu modyfikacjach, z których kazda ma zalety, sprzyjajace zabezpieczeniu niewysokiej gestosci natezenia pradu na roboczej powierzchni elektrody i usuniecia migracji aktywnych plam.Centralny przewód 20 (fig. 4) drazonej elektrody 3 miedzy jego roboczymi koncówkami 24 i 35 uchwytu elektrodowego elektroda 21 ma rozszerzony obszar na odcinku 1, równy 0,1 do 0,2 zewnetrznej srednicy D dra¬ zonej elektrody 3 od jego roboczej koncówki 34. Srednica Di tego rozprzestrzenionego obszaru przy powierzchni roboczej koncówki 34 stanowi 2 do 5 srednic di centralnego przewodu 20.Rozprzestrzeniony obszar centralnego przewodu 20 moze miec ksztalt cylindra lub scietego stozka (fig. 4 i 5).Opisany plazmowo-lukowy generator, który jest przezna¬ czony dla realizacji sposobu moze byc wykorzystywany dla kapieli i rafinacji metali. Zasilanie takiego generatora moze pochodzic ze zródla stalego lub zmiennego pradu, zaopatrujac generator w odpowiednia energie.W czasie pracy plazmowo-lukowy generator uzyskuje zasilanie ze zródla 30 elektrycznej energii. Przed wlaczeniem luku, w kolowe przewody 36 (fig. 1) i 37 gaz jest podawany przez koncówki 38 i 39. Wlacza sie zródlo 30 elektrycznej energii i oscylator 31 i w taki sposób przeprowadza sie rozruch wspomagajacego luku miedzy drazona elektroda 3 i wspomagajaca elektroda 21. Gaz w kolowym przewodzie 37 obmywa wspomagajaca elektrode 21 i w, centralnym przewodzie 20 wpada w obszar zarzenia wspomagajacego luku i wychodzi z tego centralnego przewodu 20 w przewód z dysza 40. Wielkosc natezenia pradu wspomagajacego luku ustala sie nie mniejsza niz 0,05 od natezenia pradu podstawowego luku. Nagrzany i zjonizowany we wspomaga¬ jacym luku gaz, wychodzi z centralnego przewodu 20 dra¬ zonej elektrody 3 i obrabianego metalu 32, tak, ze wzbudza i podtrzymuje zarzenie podstawowego luku. Najpierw wla¬ cza sie zródlo 30 elektrycznej energii dla zasilania podsta¬ wowego luku, która wzbudza miedzy drazona elektroda 3 i obrabianym metalemjonizacje we wspomagajacym luku gazu.Nie zmieniajac wielkosci natezenia pradu wspomagaja¬ cego luku ponizej 0,05 wzgledem natezenia pradu podstawo¬ wego luku, mozna zwiekszac lub zmniejszac natezenie pradu, regulujac proporcjonalnie jemu natezenie pradu wspomagajacego luku.Nastepujace przyklady doswiadczalnego sprawdzenia sposobu i urzadzenia zgodnie z wynalazkiem ilustruja ich wyzszosc w porównaniu ze stanem techniki.Przyklad I. Plazmowo-lukowy generator, wykonany tak, jak przedstawia fig. 1, byl wykorzystany do nagrzewania i kapieli metali.Wspomagajaca elektroda 21 wykonana z wolframu z domieszka 3% tlenku itrium, majaca sredniego mm, byla wmontowana w wolframowa chlodzona woda drazona 8 elektrode 3 o srednicy centralnego przewodu równej 10 mm.Drazona elektroda 3 ma dlugosc 15 mm i plaszczyzne poprzecznego przekroju 1600 mm2. Powierzchnia czolowa wspomagajacej elektrody 21 jest zaglebiona na 8 mm od 5 przekroju drazonej elektrody 3. Drazona elektroda 3 ze zmontowana w niej wspomagajaca elektroda 21 byla usy¬ tuowana w korpusie 2 generatora, majacego chlodzona woda miedziana dysze o srednicy równej 50 mm.Powierzchnia czolowa drazonej elektrody 3 byla zagie¬ lo biona na 25 mm od przekroju dyszy. Argon przy wydatku 81 /min byl podawany do centralnego przewodu 20 drazonej elektrody 3. Gaz, otaczajac wspomagajaca elektrode, wychodzil z centralnego przewodu, a w tym czasie miedzy drazona elektroda i korpusem z dysza podawano gaz 15 z wydatkiem 120 l/min. Miedzy wspomagajaca elektroda, pracujaca jako katoda i drazona elektroda, pracujaca jako anoda, wzbudzano wspomagajacy luk przy natezeniu pradu stalego wynoszacego 300 Amperów i napiecie 18 Volt.Ten wspomagajacy luk byl przeznaczony dla rozruchowych 20 srodków i zródel naladowanych czastek w przyelektro- dowych obszarach dla podstawowego luku przy natezeniu pradu 3000 Amperów i napieciu 800 Volt, które wprowa¬ dzono miedzy drazona elektroda i roztapiany metal. Przy tym miedziana dysza caly czas byla elektrycznie izolowana 25 od elektrod. Po 3 godzinach luk wygasl. Wykorzystanie elektrody i dyszy nie wykazalo rzeczywistego zuzycia lub erozji elektrod, w tym czasie dysza nie byla narazona na zadne dzialanie rozruchowe.Przyklad II. Plazmowo-lukowy generator, wykonany 30 tak jak przedstawiono na fig. 1, byl wykorzystany do na¬ grzewania i kapieli metalu.Wspomagajaca elektroda wykonana z wolframu z domie¬ szka 3 % tlenku itrium, o srednicy 8 mm, byla zmontowana w wolframowej, woda chlodzonej drazonej elektrodzie 35 o srednicy centralnego przewodu równej 10 mm. Drazona elektroda ma dlugosc 18 mm i plaszczyzne poprzecznego* przekroju 1800 mm2. Powierzchnia czolowa wspomagajacej elektrody byla zaglebiona na 12 mm od przekroju drazonej elektrody. Drazona elektroda byla zmontowana w kor- 40 pusie generatora, majacego chlodzona woda miedziana dy¬ sze o srednicy równej 55 mm.Powierzchnia czolowa drazonej elektrody byla zaglebiona na 30 mm od przekroju dyszy. Argon o wydatku 10 l/min byl podawany do centralnego przewodu drazonej elektrody. 45 Gaz, otaczaja wspomagajaca elektrode, wychodzil z cen¬ tralnego przewodu, a w tym czasje miedzy drazona elektroda i korpusem z dysza byl podawany gaz o wydatku 140 l/min miedzy wspomagajaca elektrode, pracujaca jako katoda i drazona elektroda, pracujaca jako anoda, wzbudzano 50 wspomagajacy luk przy natezeniu pradu 300 Amperów i napieciu 18 Volt. Ten wspomagajacy luk byl przeznaczony rozruchowym srodkom i zródlom naladowanych czastek w przyelektrodowym obszarze dla podstawowego luku przy natezeniu pradu zmiennego 5000 Amperów i na- 55 pieciu 87 Vplt, które wprowadzono miedzy drazona elek¬ troda i roztopiony metal. Miedziana dysza przez caly czas byla elektrycznie izolowana7 od elektrod. Podstawowy luk zarzyl sie w sposób ciagly. Plazmowo-lukowy generator pracowal 50 godzin. Po wylaczeniu plazmowo-lukowego ^o generatora przeprowadzono kontrole wizualna powierzchni elektrod i dyszy. Widocznych naruszen lub erozji elektrod nie zauwazono. Powierzchnia dyszy byla nienaruszona.Przyklad III. Plazmowo-lukowy generator wykonany tak jak w przykladach 1 i 2, byl wykorzystany dla ka- 65 pieli metalu.115 498 9 Wspomagajaca elektroda z wolframu z domieszka 3% tlenku itrium ó srednicy 12 mm, usytuowana w wolframo¬ wej chlodzonej woda drazonej elektrodzie o srednicy cen¬ tralnego przewodu 12 mm. Drazona elektroda ma dlugosc 23 mm i plaszczyzne poprzecznego przekroju 2000 mm2.Powierzchnia czolowa wspomagajacej elektrody byla za¬ glebiona na 25 mm od powierzchni czolowej drazonej elektrody. Drazona elektroda z wmontowana w niej wspo¬ magajaca elektroda byla usytuowana w korpusie generatora, majacego chlodzona woda miedziana dysze o srednicy 62 mm, Powierzchnia czolowa elektrody byla zaglebiona na 40 mm od przekroju dyszy. Argon o wydatku 40 l/min byl podawany do centralnego przewodu drazonej elektrody.Gaz otaczajacy wspomagajaca elektrode, wychodzi z central¬ nego przewodu, a w tym czasie miedzy drazona elektroda i korpusem z dysza byl podawany gaz o wydatku 200 l/min.Miedzy wspomagajaca elektroda i katoda i drazona elektro¬ da lub anoda wzbudzano wspomagajaca luk przy natezeniu pradu stalego 600 Amperów i napieciu 18 Volt. Najpierw zarzyl sie podstawowy luk przy natezeniu pradu zmiennego 6000 Amperów i napieciu 100 Volt. Miedziana dysza caly czas byla elektrycznie izolowana od elektrod. Po 50- godzi¬ nach luk zgaszono. Wykorzystanie elektrod pokazalo nieznaczne podraznienie powierzchni. Powierzchnia dyszy nie miala sladów oddzialywania luku. ' Przyklad IV. Plazmowo-lukowy generator, wykona¬ ny tak, jak przedstawiono na fig. 1, z drazonymi elektrodami przedstawionymi na fig. 4, wykorzystuje sie dla kapieli metalu.Wspomagajaca elektroda wykonana z wolframu z domie¬ szka 3% tlenku itrium,.ma srednice 8 mm, byla usytuo¬ wana w wolframowa chlodzona woda drazona elektrode o srednicy centralnego przewodu równej 10 mm. Drazona elektroda z zewnetrzna srednica 50 nim ma rozszerzony obszar, o dlugosci 30 mm i srednicy 8 mm wzdluz osi. Dra¬ zona elektroda ma dlugosc 18 mm i plaszczyzne przekroju poprzecznego 1800 mm2. Powierzchnia czolowa wspomaga¬ jacej elektrody byla zanurzona na 12 mm od powierzchni czolowej elektrody. Drazona elektroda z Wmontowanym w nia wspomagajaca elektrode byla usytuowana w korpusie generatora majacego chlodzona woda miedziana dysze o srednicy 55 mm. Powierzchnia czolowa drazonej elektrody byla zanurzona na 30 mm od przekroju dyszy. Argon o wydatku 18 l/min byl podawany do centralnego przewodu drazonej elektrody. Gaz, otaczajacy wspomagajaca elektrode, wychodzil z centralnego przewodu. Miedzy drazona elefc- troda i dysza podawano gaz o wydatku 150 l/min. Miedzy wspomagajacymi elektrodami, stanowiacym katode i dra¬ zona elektroda lub anoda wzbudzano wspomagajacy luk przy natezeniu pradu stalego 240 Amperów i napieciu 18 Volt. Najpierw spowodowano zaplon podstawowego luku przy natezeniu pradu zmiennego 4000 Amperów i napiecia 83 Volt. Miedziana dysza caly czas byla izolowana elektrycz¬ nie od elektrod. Po 3 godzinach luk wygasl. Obserwowanie elektrod umozliwilo nieznaczne zniszczenie powierzchni.Dysza nie miala zadnych sladów naruszenia dzialania luku na jej powierzchni.Przyklad V. Plazmowo-lukowy generator, wykonany tak jak przedstawiono na fig. 1, z drazona elektroda przed¬ stawiona na fig. 4 wykorzystano do kapieli metali.Wspomagajaca elektroda wykonana z wolframu z do¬ mieszka 3% tlenku itrium, majaca srednice 6 mm, byla usytuowana w wolframowej chlodzonej woda elektrodzie majaca srednice centralnego przewodu wynoszaca 10 mm.Drazona elektroda o zewnetrznej srednicy 45 mm ma 10 rozszerzony obszar, stanowiacy dlugosc 20 mm i srednice 5 mm wzdluz osi. Drazona elektroda ma dlugosc 15 mm i plaszczyzne przekroju poprzecznego wynoszaca 1600 mm2. Powierzchnia czolowa wspomagajacej elektrody byla 5 zanurzona na glebokosc 8 mm od powierzchni czolowej drazonej elektrody. Drazona elektroda z zmontowana w niej wspomagajaca elektroda byla usytuowana w korpu¬ sie generatora majacym chlodzona woda miedziana dysze o srednicy 50 mm. Powierzchnia czolowa drazonej elektrody 10 byla zanurzona na 25 mm przekroju dyszy. Argon przy wydatku 8 l/min byl podawany do centralnego przewodu drazonej elektrody. Gaz.otaczajacy wspomagajaca elektro¬ de wychodzi z centralnego przewodu. Miedzy drazona elektroda i dysza byl podawany gaz z wydatkiem 120 l/min. 15 Miedzy wspomagajaca elektroda, stanowiaca katode i dra¬ zona elektrode lub anode wzbudzano wspomagajacy luk przy natezeniu pradu stalego 300 Amperów i napieciu 18 Volt. Najpierw zarzono podstawowy luk przy.natezeniu pradu zmiennego 3000 Amperów i napieciu 80 Volt. 20 Miedziana dysza caly czas byla elektrycznie izolowana od elektrod. Po 3 godzinach luk wygasl. Elektrody nieznacz¬ nie zostaly uszkodzone na swojej powierzchni. Dysza nie miala zadnych sladów rozruchowego dzialania luku na swojej powierzchni. 25 Przyklad VI. Plazmowo-lukowy generator, wykonany tak, jak przedstawia fig. 1, z drazona elektroda przedsta¬ wiona na fig. 4, wykorzystano dla*kapieli metalu.Wspomagajaca elektroda z wolframu z domieszka 3% tlenku itrium, majaca srednice 12 mm, byla usytuowana 30 w wolframowej chlodzonej woda drazonej, elektrodzie o srednicy centralnego przewodu wynoszacej 16 mm.Drazona elektroda, z zewnetrzna srednica 60 mm ma rozszerzony obszar, o wymiarach 55 mm i srednicy 11 mm mierzonej wzdluz osi. Drazona elektroda ma dlugosc 35 23 mm i plaszczyzne poprzecznego przekroju wynoszaca , 2000 mm2. Powierzchnia czolowa wspomagajacej elektrody byla zanurzona na 25 mm od powierzchni czolowej elek¬ trody. Drazona elektroda z wmontowana w niej wspomaga¬ jaca elektroda byla usytuowana w korpusie generatora, 40 majacego chlodzona woda miedziana dysze o. srednicy wynoszacej 62 mm. Powierzchnia czolowa drazonej elek¬ trody byla zanurzona na 40 mm od przekroju dyszy. Argon przy wydatku 40 l/min. byl podawany do centralnego przewodu drazonej elektrody. Gaz, otaczajacy wspomaga- 45 jaca elektrode, wychodzil z centralnego przewodu. Miedzy drazona wspomagajaca elektroda, stanowiaca katode i dra¬ zona elektrode lub anode wzbudzano wspomagajacy luk przy natezeniu pradu stalego 300 do 500 Amperów i na¬ pieciu 18 Volt. Najpierw zarzyl sie podstawowy luk przy 50 natezeniu pradu zmiennego 5000 Amperów i napieciu 87 Volt. Miedziana dysza caly czas byla izolowana elektrycz¬ nie od elektrod. Po 3 godzinach luk zgaszono. Eksploatacja elektrod wykazala, ze nieznacznie uszkodzona zostala po¬ wierzchnia. Dysza nie miala zadnych sladów rozruchu 55 luku na swojej powierzchni.Przyklad VII. Plazmowo-lukowy generator, wyko^ nany tak, jak przedstawiono na fig. 1, ale z drazona elektroda przedstawiona na fig. 5, wykorzystano do kapieli metalu.Wspomagajaca elektroda wykonana z wolframu z emitu- 50 jaca domieszka 3% tlenku itrium, majaca srednice 6 mm, byla usytuowana w- wolframowej chlodzonej woda dra¬ zonej elektrodzie o srednicy centralnego przewodu 10 mm.Drazona elektroda o zewnetrznej srednicy 45 mm, ma roz szerzony obszar, stanowiacy 20 mm dlugosci srednic 65 przy powierzchni czolowej i 5 mm dlugosci. Rozszerzon11 obszar stanowil w przekroju poprzecznym kolowy przewód / z uwidocznionymi ukierunkowaniami tak, ze przy kontynu¬ owaniu procesu przedstawiaja one powierzchnie górna przewodnika z katem przy tej górnej powierzchni równym 100°. Drazona elektroda ma dlugosc 15 mm i plaszczyzne przekroju poprzecznego 1600 mm2. Powierzchnia czolowa wspomagajacej elektrody byla zaglebiona 8 mm od po¬ wierzchni czolowej elektrody. Drazona elektroda z wmon¬ towana w niej wspomagajaca elektroda byla usytuowana w korpusie generatora, majacego chlodzona woda miedziana dysze o srednicy 50 mm. Powierzchnia czolowa drazonej elektrody byla zaglebiona na 25 mm od przekroju dyszy.Argon przy wydatku 20 l/min byl podawany do centralnego przewodu drazonej elektrody. Gaz, otaczajacy wspomagaja¬ ca elektrode, wychodzil z centralnego przewodu. Miedzy drazona elektroda i dysza, gaz byl podawany z wydatkiem 1501/min. Miedzy wspomagajaca elektroda, stanowiaca katode i drazona elektroda lub anoda wzbudzano wspoma¬ gajacy luk przy natezeniu pradu stalego 120 do 200 Ampe- rów i napieciu 18 Volt. Najpierw powodowano zaplon podstawowego luku przy natezeniu pradu zmiennego 2000 Amperów i napieciu 78 Volt. Miedziana dysza caly czas byla elektrycznie izolowana od elektrod. Po 3 godzinach zgaszono luk. Wykorzystanie elektrod uwidocznilo nieobec¬ nosc sladów rozruchu lub erozji ich powierzchni. Dysza nie miala równiez oznak erozji.Przyklad VIII. Plazmowo-lukowy generator wyko" nany tak* jak przedstawiono na fig.I,"lecz z drazona elektro da przedstawiona na fig. 5, wykorzystano dla kapieli me-, talu. " ' - Wspomagajaca elektroda wykonana z wolframu z do¬ mieszkami 3 % tlenku itrium, majaca srednice 8 mm, byla usytuowana w wolframowej, chlodzonej woda drazonej elektrodzie o srednicy centralnego przewodu równej 12 mm.Drazona elektroda z zewnetrzna srednica 50 mm ma .rozszerzony obszar usytuowany w odleglosci 30 mm od srednicy powierzchni czolowej i na dlugosci 8 mm. .Roz¬ szerzony obszar byl wykonany w przekroju poprzecznym prostego okraglego przewodu z przedstawionymi ukierun¬ kowaniami tak, ze przy ich uwidocznieniu, przedstawiaja one górna powierzchnie przewodu z katem przy tej górnej powierzchni wynoszacym 140°. Drazona elektroda ma dlugosc 18 mm.i plaszczyzne przekroju poprzecznego 1800 mm2. Powierzchnia czolowa wspomagajacej elektrody byla zaglebiona od powierzchni czolowej na 12 mm drazonej elektrody.Drazona elektroda z wmontowana w niej wspomagajaca elektroda byla usytuowana w korpusie generatora, majacego chlodzona woda miedziana dysze o srednicy 55 mm.Powierzchnia czolowa drazonej elektrody byla zanurzona 30 mm od przekroju dyszy. Argon przy wydatku 25 l/min byt podawany do centralnego przewodu drazonej elektrody.Gaz, otaczajacy wspomagajaca elektrode, wychodzil z centralnego przewodu. Miedzy drazona elektroda i dysza gaz byl podawany z wydatkiem 180 l/min. Miedzy wspoma- - gajaca elektroda, stanowiaca katode i drazona elektroda lub anoda powodowano zaplon wspomagajacego luku przy natezeniu pradu stalego 60 Amperów i napieciu 18 Volt.Najpierw powodowano zaplon podstawowego luku przy "natezeniu pradu zmiennego 1000 Amperów i napieciu 75 Volt. Miedziana dysza caly czas byla elektrycznie izolo¬ wana od elektrod. Po 3 godzinach luk zostal wygaszony; Na elektrodach nie zauwazono sladów rozruchu lub erozji ich powierzchni. Dysza nie wykazala równiez erozji. [5 498 12 Przyklad IX. Plazmowo-lukowy generator,* wyko¬ nany tak, jak przedstawiono na fig. 1 lecz z elektroda drazona, przedstawiona na fig. 5, wykorzystano do kapieli metalu. 5 Wspomagajaca elektroda z wolframu z domieszka 3 % tlenku itrium, majaca srednice 12 mm, byla usytuowana w wolframowej woda chlodzonej drazonej elektrodzie o srednicy centralnego przewodu 16 mm. Drazona elektroda z zewnetrzna srednica 60 mm ma rozszerzony obszar, . 10 obejmujacy 55 mm w srednicy przy powierzchni czolowej i 11 mm dlugosci. Rozszerzony obszar byl wykonany w przekroju prostego kolowego korpusu z zobrazowanymi ukierunkowaniami tak, ze przy ich przedstawieniu przedsta¬ wiaja one górne powierzchnie z katem przy tej górnej 15 powierzchni wynoszacym 160 °. Drazona elektroda ma dlu¬ gosc 23 mm i plaszczyzne przekroju poprzecznego 2000 mm2.Powierzchnia czolowa elektrody byla zaglebiona na 25 mm od powierzchni czolowej r elektrody. Drazona elektroda ze zmontowana w niej wspomagajaca elektroda byla umiesz- 2<) czona w korpusie generatora, majaca chlodzona woda dysze miedziana o srednicy równe] 62 mm. Powierzchnia czolowa, drazonej elektrody byla zaglebiona na 40 mm od przekroju dyszy. Argon przy wydatku 40 l/min byl poda¬ wany do centralnego przewodu dfazonej elektrody. Gaz, ota- 25 czajacy wspomagajaca-,elektrode, wychodzil z centralnego przewodu. Miedzy -drazona elektroda i dysza gaz podawano z wydatkiem 200 l/min. Miedzy wspomagajaca elektroda, stanowiaca katode i drazona elektroda lub anoda powodo¬ wano zaplon wspomagajacego luku przy natezeniu pradu 30 stalego 300 do 600 Amperów i napieciu 18 Volt. Najpierw powodowano zaplon podstawowego luku przy natezeniu pradu zmiennego 6000 Amperów i napieciu 100 Yolt.Miedziana dysza caly czas byla izolowana elektrycznie od elektrod. Po 3 godzinach luk zgaszono. Eksploatowanie 35 elektrod wykazalo nieobecnosc naruszen lub erozji ich po¬ wierzchni. Dysza rówaiez nie miala znaków erozji.Wyzej opisane przyklady pokazuja; ze sposób zgodny z niniejszym wynalazkiem umozliwia zmiane w szerokich przedzialach natezenia plazmowo-lukowego generatora 40 przyjednej i tej samej elektrodzie,przy czym erozja elektrody w porównaniu ze znanymi sposobami zabezpiecza wlasciwa stabilizacje zarzenia luku.Obnizenie erozji elektrody umozliwia znacznie zwieksze¬ nie pewnosci pracy plazmowo-lukowego generatora a takze 45 -zabezpiecza jakosc pracy i wyklucza zanieczyszczenia obrabianych metali.Opisane urzadzenie moze byc wykorzystywane na natezeniach pradu stalego, odwrotnej biegunowosci i na natezeniach pradu zmiennego przy zasilaniu tak wspomaga- 50 jacymjak i podstawowego luku.» *" Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania plazmy w yplazmowo-lukowym generatorze, polegajacy na tym, ze w strumieniu roboczego 55 gazu powoduje sie najpierw zaplon wspomagajacego luku, a potem zaplon luku podstawowego, znamienny tym, ze gaz przed podaniem do obszaru przyelektrodowego podstawowego luku nagrzewa sie wspomagajacym lukiem przy temperaturze dostatecznej dla jego jonizacji, przy czym 60 natezenie pradu wspomagajacego luku jest nie mniejsze niz 0,05 natezenia pradu podstawowego teku. 2. Urzadzenie do wytwarzania plazmy w plazmowo-lu- kowym generatorze zawierajace chlodzony woda korpus z dysza i elektrode drazona z metalu trudnotopliwego, 65 majaca centralny przewód i zamontowana w korpusi115 498 13 z radialna szczelina, znamienne tym, ze w centralnym przewodzie (20) drazonej elektrody (3) jest zmontowana razem ^ radialna szczelina, wspomagajaca elektroda (21) z materialu podobnego do materialu drazonej elektrody, przy czym obie elektrody drazaca (3) i wspomagajaca (21) wlaczone sa do obwodu elektrycznego. 3. Urzadzenie, wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze robocze koncówki (34 i 35) odpowiednio elektrody drazonej (3) i elektrody wspomagajacej (21) sa usytuowane w odle¬ glosci jedna od drugiej wynoszacej od 0,1 do 0,5 zewnetrznej srednicy drazonej elektrody, mierzonej wzdluz osi jednej z elektrod. 4. Urzadzenie, wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze wspomagajaca elektroda (21) ma srednice niemniejsza od 0,1 zewnetrznej srednicy drazonej elektrody (3). 14 5. Urzadzenie, wedlug zastrz. 3, ' znamienne tym, ze centralny przewód (20) drazonej elektrody (3) miedzy roboczymi koncówkami (34 i 35) odpowiedniej drazonej elektrody (3) i elektrody wspomagajacej (21) ma rozsze¬ rzony odcinek rozciagajacy sie na dlugosci równej od 0,1 do £,2 srednicy zewnetrznej elektrody drazonej <3) od jej koncówki roboczej (34), którego srednica przy powierzchni tej koncówki roboczej wynosi od 2 do 5 srednic pozostalej czesci przewodu centralnego (20). 6. Urzadzenie, wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze rozszerzony odcinek przewodu centralnego (20) elektrody drazonej (3) ma ksztalt cylindra. 7. Urzadzenie, wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze odcinek rozszerzony przewodu centralnego (20) elektrody drazonej (3) ma ksztalt stozka scietego.FIGI FIG.3 FIG.2 FIGA FIG. 5 PL PL PL PL PL