Przedmiotem wynalazku jest lukowy generator plazmy. Generatory wedlug wy¬ nalazku sa przeznaczone do stosowania przy cie¬ ciu metali i napylaniu róznych powierzchni ma¬ terialami trudnotopliwymi, ale moga byc równiez wykorzystywane wszedzie tam, gdzie prowadzi sie procesy chemiczne, wymagajace wysokich tempe¬ ratur. Istota dzialania generatorów plazmy polega na tym, ze do przestrzeni, w której doprowadzo¬ no do wyladowania w postaci luku elektrycznego, wprowadza sie gaz roboczy, który pod wplywem wysokiej temperatury luku elektrycznego zamie¬ nia sie w strumien plazmy.Najczesciej jako gazu roboczego uzywa sie ar¬ gonu, azotu, tlenu, powietrza i wodoru. Strumien plazmy wyplywajacy z generatora jest zródlem wysoce skoncentrowanej i wysoce ontalpowej energii i dlatego w strumieniu plazmy prowadzi sie najbardziej energochlonne procesy, takie jak endotermiczne reakcje chemiczne, topienie i su- blimoiwanie substancji trudnotopliwych itp.Stan techniki. Znane lukowe generatory plazmy skladaja sie z obudowy, w której osadzone sa dwie zasadnicze czesci, a mianowicie katoda, w niektórych rozwiazaniach niocowatna przesuwnie w izolatorze, i anoda w postaci dyszy, w niektó¬ rych rozwiazaniach wymienna. Z uwagi na bar¬ dzo wysokie temperatury i gestosci pradu, elek¬ trody musza byc intensywnie chlodzone. Aby dzia¬ lanie erozyjne luku elektrycznego zniwelowac, 15 20 25 30 rozklada sie jego dzialanie na jak najwieksza po¬ wierzchnie, stosujac tak zwana stabilizacje przez nadawanie strumieniowi gazu roboczego ruchu wi¬ rowego, wzglednie — zwlaszcza przy wytwarza¬ niu plazmy wodorowej — zewnetrznym polem magnetycznym.Znany jest fakt, ze kazdy rodzaj gazu robocze¬ go wymaga wlasciwej konstrukcji i doboru ma¬ terialu elektrod, intensywnosci chlodzenia i zródla zasilania. Wiadomo, ze uzytkujac jako gazy robo¬ cze gazy atomowe, nalezy stosowac luk elektry¬ czny krótki, czemu odpowiadaja anody krótkie, a uzytkujac gazy molekularne — luk elektryczny dlugi, a w konsekwencji anody dlugie. Dla zapew¬ nienia doboru dla róznych gazów róznych, opty¬ malnych warunków gazodynamicznych, w niektó¬ rych rozwiazaniach stosowane sa anody wymien¬ ne o róznych proporcjach poszczególnych wymia¬ rów.Niedogodnosc stosowania znanych lukowych ge¬ neratorów plazmy wynika z nie dosc intensyw¬ nego chlodzenia katody, zwlaszcza jej koncówki, a takze z niewlasciwych warunków gazodynami¬ cznych.W znanych generatorach plazmy katoda sklada sie z korpusu metalowego, zwlaszcza miedzianego, zakonczonego wkladka z materialu trudnotopliwe- go, zwlaszcza wolframu. Korpus katody posiada wewnatrz uklad chlodzenia, skladajacy sie z dwóch wspólosiowo osadzonych rur, z których wewnetrz- 117 985117 985 3 na jest doprowadzeniem czynnika chlodzacego, a zewnetrzna odprowadzeniem tego czynnika. JaJk wykazuje praktyka, ten znany system chlodzenia katody generatorów plazmy nie zawsze pozwala na wystarczajace schlodzenie katody.Istota wynalazku. Istota wynalazku polega na zmianie konstrukcji katody i anody, pozwalajacej na zwiekszenie intensywnosci chlodzenia konców¬ ki katody, a takze na okresleniu proporcji wy¬ miarów koncówki katody do wymiarów dyszy a- nody. Jak wyikazaly badania i próby kanal dyszy anody, którego srednica najblizsza katody powin¬ na byc wieksza niz dwie srednice koncówki ka¬ tody, powinien miec dwie czesci, a mianowicie: nie 'dluzsze niz dwie trzecie dlugosci kanalu prze¬ wezenie w ksztalcie stozka scietego, zwezajacego sie w miare oddalania sie od katody, a nastepnie uskok i dalej czesc wylotowa, w ksztalcie walca Ó srednicy wiekszej niz wylot przewezenia, lub stozka scietego, rozszerzajacego sie w miare odda¬ lania sie od katody.Stwierdzono równiez, ze nastepnym waznym czynnikiem dla stworzenia w generatorze opty¬ malnych warunków gazodynamicznych, odmien¬ nych dla kazdego konkretnego przypadku, jest po¬ lozenie katody w stosunku do anody, a wiec jak gleboko wpuszczona jest koncówka katody do le¬ ja wlotowego anody. Mozliwosc wpuszczania kon¬ cówki katody do leja wlotowego anody pociaga za soba koniecznosc zwiekszenia intensywnosci chlo¬ dzenia katody, zwlaszcza jej koncówki.Lukowy generator plazmy wedlug wynalazku, skladajacy sie z obudowy, na zewnatrz której jest nawiniety selenoid, i z chlodzonych przeplywem czynnika chlodzacego elektrod: katody mocowa¬ nej przesuwnie w izolatorze i wymiennej anody w postaci dyszy o róznych katach wewnetrznych tworzacej leja wlotowego, charakteryzuje sie tym, ze rura doprowadzajaca czynnik chlodzacy do kon¬ cówki katody jest zakonczona rurka z nacieciami, a minimalna odleglosc katody od anody jest co najmniej równa srednicy wkladki katody. Sredni¬ ca kanalu dyszy anody generatora wedlug wyna¬ lazku, najblizsza katody, jest nie mniejsza niz dwie srednice wkladki katody, a kanal dyszy ma dwie czesci: nie dluzsze niz dwie trzecie dlugosci tego kanalu przewezenie w ksztalcie stozka scie¬ tego, zwezajace sie w miare oddalania sie od ka¬ tody, a nastepnie uskok i dalej czesc wylotowa w ksztalcie walca lub stozka scietego, rozszerza¬ jacego sie w miare oddalania sie od katody.Zaleta lukowego generatora plazmy wedlug wy¬ nalazku jest znaczne przedluzenie zywotnosci ano¬ dy przez umozliwienie stwarzania — mimo sto¬ sowania róznych gazów roboczych — dla kazdego konkretnego przypadku takich warunków gazo¬ dynamicznych, które zapobiegaja przylgnieciu plamki anodowej do jakiegos miejsca w kanale dyszy anody, a takze przedluzanie zywotnosci ka¬ tody przez znaczne zwiekszenie intensywnosci chlodzenia. Generator wedlug wynalazku zapew¬ nia uzyskiwanie stabilnej pracy z wysoka spraw¬ noscia przemiany energii luku elektrycznego w energie termiczna i kinetyczna wyplywajacego z dyszy anody strumienia plazmy gazu roboczego.Objasnienie rysunku. Praktyczny przyklad wy¬ korzystania wynalazku jest pokazany na rysunku przedstawiajacym przekrój poosiowy przez gene¬ rator. 6 Przyklad. Lukowy generator plazmy wodo¬ rowej sklada sie z obudowy 1 w ksztalcie rury cylindrycznej, na zewnatrz której jest nawiniety selenoid 2 wytwarzajacy pole magnetyczne. Z jed¬ nej strony obudowa 1 zamknieta jest izolatorem 3, io w którego osi osadzona jest przesuwnie poosiowo miedziana katoda 4 zakonczona wkladka 5 wol¬ framowa. Wewnatrz korpusu 6 katody 4 zamoco¬ wana jest rura 7 doprowadzajaca wode chlodzaca, zakonczona rurka 8 z nacieciami 9 oraz sztucer 15 10 zewnetrzny. Generator posiada dziewiec wy¬ miennych anod 11 w postaci dyszy, które w za-^ leznosci od potrzeby wsuwa sie do obudowy 1 i mocuje nakretka 12. Anody 11 róznia sie miedzy soba katem wewnetrznym tworzacej leja wloto- 20 wego, który wynosi kolejno 90°, 105° i dalej co 15° az do 210°, przy czym dlugosc kanalu dyszy anody 11 zwieksza sie odpowiednio, az przeszlo dwukrotnie przy katach 180° i wiekszych.Srednica wlotowa kanalów dyszy anody 11 sa 25 2,5 razy wieksze od srednicy wkladki 5 wolfra¬ mowej. Polozenie katody 4 ustala sie w zalezno¬ sci od polozenia wlotu kanalu dyszy anody 11 tak, aby minimalna odleglosc katody 4 od anody 11 byla równa 0,9 srednicy wkladki 3 wolframo- 30 wej katody 4. Kanaly dyszy anody 11 posiadaja do polowy dlugosci przewezenia 13, które stano¬ wia tworzace stozków scietych o malym kacie zbieznosci, a których srednice zmniejszaja sie w miare oddalania sie od katody 4, a nastepnie po- M siadaja uskok 14 i czesc wylotowa 15, która sta¬ nowi tworzaca stozka scietego o malym kacie wierzcholkowym i o srednicy zwiekszajacej sie w miare oddalania sie od katody 4.Woda chlodzaca jest wprowadzana do katody 4 40 króccem 16, a wyplywa króccem 17, natomiast do anody wplywa króccem 1$, a wyplywa króccem 19.Zastrzezenie patentowe 45 Lukowy generator plazmy, skladajacy sie z o- budowy, na zewnatrz której nawiniety jest sele¬ noid i z chlodzonych przeplywem czynnika chlo¬ dzacego elektrod: katody mocowanej przesuwnie w izolatorze i wymiennej anody w postaci dyszy 50 o róznych katach wewnetrznych tworzacej leja wlotowego, znamienny tym, ze rura (7) doprowa¬ dzajaca do koncówki katody (4) czynnik chlodzacy jest zakonczona rurka (8) z nacieciami (9), przy czym minimalna odleglosc katody (4) od anody 55 (11) jest co najmniej równa srednicy wkladki (5) katody (4), a kanal dyszy anody (11), którego srednica najblizsza katody (4) jest nie mniejsza niz dwie srednice wkladki (5) katody (4), ma dwie czesci: nie dluzsze niz dwie trzecie dlugosci ka- 60 nalu przewezenie (13) w ksztalcie stozka scietego, zwezajacego sie w miare oddalania sie od katody (4), a nastepnie uskok (14) i dalej czesc wlotowa (15) w ksztalcie walca lub stozka scietego, roz¬ szerzajacego sie w miare oddalania sie od katody 65 (4).117 985 4 -17 3 A 49 2 5 M »voda - PL