PL214170B1 - Sposób i urzadzenie do uruchamiania palników plazmowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do uruchamiania palników plazmowych, przeznaczonych w szczególności do stosowania w kotłach, służących do rozruchu kotła i podtrzymania płomienia.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 176190 układ do zapalania i kontroli płomienia palnika z wykorzystaniem jednej elektrody zapalająco-jonizacyjnej posiadający generator wysokiego napięcia, zasilacz prądu stałego i wzmacniacz operacyjny, charakteryzuje się tym, że uzwojenie wtórne cewki wysokiego napięcia generatora iskry jest połączone z jednej strony z elektrodą zapalająco-jonizacyjną, a z drugiej strony jest zwarte do masy poprzez pierwszy kondensator i dwie diody w układzie antyrównoległym oraz poprzez dwa rezystory połączone szeregowo, z wejściem odwracającym wzmacniacza operacyjnego, przy czym pomiędzy rezystory połączone szeregowo, jest włączony zwierający do masy kondensator, do masy jest również zwarte wejście nieodwracające wzmacniacza operacyjnego. Natomiast wyjście sterujące wzmacniacza operacyjnego jest połączone z jego wejściem odwracającym. Urządzenie zasilane jest z zasilacza prądu stałego napięciem dodatnim względem masy.

Z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr 353752 znane jest urządzenie do plazmowego zapłonu rozpylonych paliw ciekłych zbudowane jest z zasilacza rezonansowego ze zwrotem mocy, którego wyjście połączone jest z elektrodami głównymi. Równolegle do wyjścia zasilacza rezonansowego przyłączony jest szeregowy, rezonansowy obwód pomocniczy składający się z cewki zapłonowej i kondensatora zapłonowego. Pomiędzy cewkę zapłonową i kondensator zapłonowy włączona jest elektroda pomocnicza, która znajduje się między elektrodami głównymi.

Palnik plazmowy znany z polskiego opisu patentowego nr 170145, zawiera dwie albo więcej elektrod rurowych, umieszczonych współosiowo jedna w drugiej, przeznaczonym do obróbki chemicznej substratu reakcji, umieszczono współosiowo w elektrodzie wewnętrznej rurę doprowadzającą dla dostarczania substratu reakcji, która jest chłodzona cieczą, a jej powierzchnia zewnętrzna i dolna wyposażone są w powłokę izolującą termicznie. Ponadto, rura doprowadzająca może być przesuwana w kierunku osiowym dla dopasowania położenia dyszy względem płomienia plazmy. Dolna część rury doprowadzającej, jest wymienialna i wyposażona jest w stożkową zwężkę w postaci dyszy Venturiego. Między rurą doprowadzającą, a elektrodą wewnętrzną oraz między elektrodami wewnętrzną i zewnętrzną, utworzone zostały pierścieniowe przejścia, do których może być doprowadzony gaz tworzący plazmę. Gaz tworzący plazmę może zostać wychłodzony i wziąć udział w chłodzeniu rury doprowadzającej. Rura posiada ściankę wewnętrzną i ściankę zewnętrzną i wyposażona jest w wewnętrzną płytkę działową która kończy się w pewnej odległości nad podstawą rury, tworząc kanał dla chłodziwa.

Inny palnik plazmowy znany jest z polskiego opisu patentowego nr 170153. Palnik ten przeznaczony jest do dostarczania energii, na przykład dla reakcji chemicznych, zawiera przynajmniej trzy elektrody rurowe umieszczone współosiowo jedna wewnątrz drugiej. Elektrody mogą się przesuwać osiowo względem siebie. Są korzystnie odizolowane elektrycznie od siebie i mają połączenia ze źródłem energii elektrycznej. Jeśli używane są trzy elektrody, elektroda środkowa używana jest jako elektroda pomocnicza albo elektroda zapłonowa. Jest ona wówczas sprzężona z jedną z pozostałych elektrod. Odległość od trzeciej elektrody jest dostosowana do napięcia roboczego w taki sposób, że uzyskiwana jest iskra elektryczna po podłączeniu napięcia roboczego. Podczas działania, elektroda pomocnicza jest wysuwana ze strefy plazmy, nie dopuszczając w ten sposób do ciągłego tworzenia się dolnego punktu łuku.

Z książki Żukova M.F., Karpenki E.I., Peregudova V.S. i innych pt. „Plazmennaia bezmazutnąja roztopka kotlov i stabilizacja gorenija pyleugolnogo fakela. Niskotemperaturnaja plazma”, Novosibirsk, Nauka, 1995 r. znany jest sposób i urządzenie do uruchamiania plazmotronów dużej mocy stosowanych w plazmowych palnikach pyłowych. Sposób polega na spowodowaniu wysokonapięciowego wyładowania iskrowego między elektrodami plazmotronu dużej częstotliwości celem inicjacji luku elektrycznego i generacji plazmy w plazmotronie. Urządzenie do wytworzenia wyładowania iskrowego inicjującego działanie plazmotronu wykorzystuje iskrowy generator oscylacji wysokiego napięcia, o dużej częstotliwości, którego indukcyjność jest włączona w obwód zasilania plazmotronu.

Istota sposobu, według wynalazku, polega na tym, że wyładowanie plazmowe dużej mocy w układzie palnika plazmowego inicjuje się wyładowaniem iskrowym pomiędzy elektrodami układu generacji iskry, połączonymi z uzwojeniem wtórnym transformatora wysokonapięciowego.

Istota urządzenia, według wynalazku, polega na tym, że pomiędzy katodą i anodą plazmotronu dużej mocy, są usytuowane elektrody układu generacji iskry. Elektrody układu generacji iskry połąPL214 170 Β1 czone są z uzwojeniem wtórnym transformatora wysokonapięciowego, natomiast uzwojenie pierwotne transformatora wysokonapięciowego jest połączone z układem zasilania, ponadto układ generacji iskry elektryczny nie jest połączony galwanicznie z obwodem plazmotronu dużej mocy. Elektrody pomocnicze, korzystnie, osadzone są w elemencie izolacyjnym oddzielającym katodę od anody.

Podstawową zaletą nowego sposobu inicjacji wyładowania plazmowego plazmotronu dużej mocy z użyciem wyładowania iskrowego małej mocy, jest ograniczenie emisji zakłóceń elektromagnetycznych w otoczeniu plazmotronu do poziomu dopuszczalnego dla działania układów automatyki bloku energetycznego. Dodatkową zaletą jest prosta budowa układu, wpływająca na zwiększenie niezawodności działania i bezawaryjności urządzania.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, który przedstawia schemat blokowy urządzenia do uruchamiania palników plazmowych.

Przykład 1

Sposób uruchamiania palników plazmowych polega na tym, że między elektrodami układu palnika plazmowego: katodą K i anodą Ą, wyładowanie plazmowe dużej mocy, inicjuje się wyładowaniem iskrowym małej mocy wygenerowanego przy użyciu elektrod E układu generacji iskry, przy czym elektrody E układu generacji iskry, połączonymi z uzwojeniem wtórnym T₂ transformatora wysokonapięciowego T.

Przykład 2

Urządzenie do uruchamiania palników plazmowych stanowi urządzenie do bezzakłóceniowego uruchamiania plazmowych palników pyłowych. W urządzeniu tym pomiędzy katodą K i anodą Ą plazmotronu dużej mocy P, są usytuowane elektrody E wysokonapięciowego układu generacji iskry małej mocy, który jest układem inicjacji plazmy dla plazmotronu dużej mocy P. Obwód elektryczny plazmotronu dużej mocy P nie jest połączony galwanicznie z obwodem elektrycznym układu generacji iskry, a elektrody pomocnicze E osadzone sąw elemencie izolacyjnym j oddzielającym katodę K od anody A.

Elektrody E wysokonapięciowego układu generacji iskry połączone są z uzwojeniem wtórnym T₂ transformatora wysokonapięciowego T, natomiast uzwojenie pierwotne L transformatora T jest połączone z układem zasilania. W tym wykonaniu układ zasilania stanowi sieć elektryczna o napięciu zmiennym U_7łS. Do załączania i odłączania zasilania układu generacji iskry w obwód uzwojenia pierwotnego TJ transformatora T jest włączony przełącznik Ł.

Działanie urządzenia, według wynalazku, polega na tym, że wyładowanie plazmowe dużej mocy pomiędzy katodą K i anodą Ą plazmotronu P inicjuje się za pomocą wyładowania iskrowego, uzyskanego pomiędzy elektrodami E na skutek działania wysokiego napięcia uzyskanego dzięki zastosowaniu transformatora wysokonapięciowego. Po zamknięciu przełącznika Ł uzwojenie pierwotne TJ zostaje zasilone napięciem zmiennym IJ_ZAS. Na zaciskach uzwojenia wtórnego T₂ transformatora T powstaje wysokie napięcie, co powoduje powstanie pomocniczego wyładowania iskrowego małej mocy między elektrodami E. Wyładowanie pomocnicze zapala plazmę i inicjuje pracę plazmotronu P dużej mocy. Po zadziałaniu plazmotronu dużej mocy P układ generacji iskry może zostać wyłączony.

Claims (3)

1. Sposób uruchamiania palników plazmowych polegający na tym, że między elektrodami plazmotronu inicjuje się plazmę, znamienny tym, że wyładowanie plazmowe dużej mocy w układzie palnika plazmowego inicjuje się wyładowaniem iskrowym pomiędzy elektrodami (E) układu generacji iskry, połączonymi z uzwojeniem wtórnym (T₂) transformatora wysokonapięciowego (T).

2. Urządzenie do uruchamiania palników plazmowych, znamienne tym, że pomiędzy katodą (K) i anodą (Ą) plazmotronu dużej mocy (P), są usytuowane elektrody (E) układu generacji iskry, przy czym elektrody (E) układu generacji iskry połączone są z uzwojeniem wtórnym (Tg) transformatora wysokonapięciowego (T), natomiast uzwojenie pierwotne (TJ) transformatora wysokonapięciowego (T) jest połączone z układem zasilania, ponadto układ generacji iskry nie jest połączony galwanicznie z obwodem plazmotronu dużej mocy (P).

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że elektrody pomocnicze (E) osadzone sąw elemencie izolacyjnym (I) oddzielającym katodę (K) od anody (Ą).