Opublikowano: 15.Y.1965 49407 KI. 21 h, 30/02 MKP UKD "«*o ^ernowegoj Wspóltwórcy wynalazku: doc. dr inz. Wojciech Brzozowski, mgr inz. Ja¬ nusz Reda Wlasciciel patentu: Instytut Badan Jadrowych, Swierk (Polska) Plazmotron azotowy Plazmotrony azotowe, dzieki zmacanej pojemnosci cieplnej azotu, stanowia generatory plazmy o du¬ zej mocy. W zaleznosci od sposobu ich pracy: z lu¬ kiem wewnetrznym — nierozdzielonyin, albo z lu¬ kiem zewnetrznym — rozdzielonym osiaga sie w nich temperature rzedu 10.000 lub 20.000°C. Slu¬ za one glójwriie do celów metalurgicznych, do cie¬ cia metali, natryskiwania szczególnie trudmotopli- wymi proszkami oraz do analizy i syntezy che¬ micznej.Nowoczesne plazmotrony pracuja na zasadzie wirowego przeplywu gazu, co umozliwia osiagnie¬ cie wiekszej stabilnosci strumienia plazmy niz dawiniej stosowanych pttazmotronach o przeplywie osiowym. Znane plazmotrony charakteryzuja sie skomplikowana budowa i posiadaja zwylkle wbudo¬ wana miedzy anode i katode wkladke ceramiczna z wykonanymi w niej kanalikami zawirowujacymi gaz. Trudno jest zamontowac te wkladki szczelnie, ponadto wystepuja w mich czesto pejkniecia na sku¬ tek zachodzacych gwaltownych zmian temperatury.Katoda znanych plazmotronów sklada sie z kor¬ pusu, zwykle miedzianego, którego zakonczenie etanowi oprawke wkladki wolframowej. Katoda ta jest chlodzona wewnatrz woda, przy czym osa¬ dzenie jej zakonczenia na ceramicznej wkladce uniemozliiwia dodatkowe chlodzenie doprowadzo¬ nym gazem oprawki z wkladka wolframowa. Wy¬ wiera to ujemny wlplyw na czas zuzyicia katody.Kanaly zawirowujace gaz znajdujace sie we wklad- 10 15 20 30 ce ceramicznej posiadaja stosunkowo znaczny prze¬ krój, co powoduje zwiejkszenie natezenia przeplywu gazu i trudnosci w osiagniejciu wysokiej tempera¬ tury plazmy. iPoza tym kanaly zawirowujace o przekroju owalnym lub okraglym uniemozliwiaja uzyskanie róiwnomiernego przeplywu Wirowego gazu i równo¬ miernego rozkladu cisnienia, co w nastepstwie po¬ woduje szkodliwy zaplon plazmotronu w miejscach o zmniejszonym cisnieniu, wystepujacych nie w osi katody.Plazmotron wedlug wynalazku nie posiada wy¬ zej wymienionych wad, jest prosty w konstrukcji i malo narazony na zuzycie. Ruch wirowy wtlacza¬ nego azotu osiagniety zostal dziejki zastosowaniu metalowej szczelinowej dylszy gazowej zamontowa¬ nej stycznie do komory gazowej plazmotronu. Sta¬ nowiaca zakonczenie dyszy prostokatna szczelina wytwarza pozioma wstege azotu usytuowana w plaszczyznie prostopadlej do osi przeplywu ga¬ zu, dizieki czemu uzyskuje sie ojpltyimalme warunki aerodynamiczne przejplyjwiu o maksimum podcis¬ nienia wzdluz osi wkladki wolframowej.Zapewnia to prawidlowy zaplon pilazmotronu ze srodka wkladki wolframowej. Metalowa dysza i wykonana w niej szczelina posiada rozmiary mniejsze niz jest to mozliwe w przypadku dyszy z tworzyiwa ceramicznego, dzieki czemu osiaga sie w niej zmniejszone natezenie przeplywu i w na- 4940749407 3 stepstwie tego wyzsza temperature plazmy przy niezmienionych parametrach elektrycznych. Osiag¬ niete zmniejszenie naitezenia przeplywu umozliwia równiez zastosowanie tej samej dyszy plazmotronu do pracy z lukiem zarówno wewnetrznym jak i zew¬ netrznym.Konstrukcje plazmo'tronu i sposób jego dzialania obrazuje rysunek, na którym fig. 1 przedstawia plazmdtron w przekroju podluznymi, fig. 2 — w przekroju poprzecznym wzdluz linii A—A na fig. 1. Fig. 3 — przedstawia dysze gazowa w kie¬ runku D w widoku od czola, a fig. 4 — polaczenie wodne w korpusie dys:zy w przekroju wzdluz linii C—B na fig. 2.S — przedstawia zasilacz pradu stalego, R — opór elektryczny, M — anode zewnetrzna, Zi i Z2 — zwory. Przy pracy plazmotronu z lukiem wewnetrz¬ nym zwora Zi znajduje sie w polozeniu poziomym, a zwora Z2 jest odemknieta. Przy pracy z lukiem zewnetrznym zwora Zi znajduje sie w polozeniu pionowym, a zwora Z2 jest zamknieta.Azot doprowadzony jest do plazmotronu rurka 1, która doplywa do zamontowanej na w7ysokosci za¬ okraglenia oprawki 5 katody gaziowej dyszy 2, 'za¬ konczonej prostokatna szczelina 2' usytuowanej stycznie do obwodu sciany gazowej komory 3, przy czym dluzsze boki itej szczeliny, usytuowane sa prostopadle do osi przeplyjwu gazu. W komorze 3 znajduje 'sie wolframowa wkladka 4 wlutowana w miedziana oprawke 5. Styczne doprowadzenie azotu pod cisnieniem 6—7 atim powoduje wytwo¬ rzenie sie przeplywu wirowego w przestrzeni mie¬ dzy stozkowym zakonczeniem komory 3 i znajdu¬ jacej sie w niej zaokraglona, stozkowa oprawka 5.Woda ohlodzaca doprowadzona jest przewodem 6, wewnatrz którego znajduje sie kabel elektryczny 7.Przewód 6 zakonczony jest koncówka gwintowana 8, w która wlutowany jest kabel 7. Koncówka 8 przewodu 6 wkrecona jest w korpus katody 9 za¬ konczony rurka 10 doprowadzajaca wode do wne¬ trza oprawki 5. Korpus 9 katody wraz z przewo¬ dem 6 polaczony jest z gniazdem 11 katody za po¬ moca nakretki 12. Woda po (wyjsciu z oprawki 5 przeplywa poprzez przekladke 13 izolacyjna do korpusu 14 dyszy glównej (anody). Woda przeply¬ wajaca przez korpus omywa glówna dysze 15 plaz- 5 motironu, po czym wplywa do rurki 16, a nastep¬ nie przez gwintowana koncówlke 17 do przewodu 18 odprowadzajacego wode na zewnatrz.Wewnatrz przewodu znajduje sie kabel elektrycz¬ ny 19 wlutowany do koncówiki 17. iGlóIwna dysza io plazmoitronu docisnieta jest do korpusu nakretka 20 i uszczelniona dwiema uszczelkami gumowymi 21. Zespól katody uszczelniony jest dwiema uszczel¬ kami 22.Korpus 14 glównej dyszy oddzielony jest od 15 gniazda 11 katody przekladka 13. Rurka 1 dopro¬ wadzajaca azot oraz przewód wodny 16 przechodza przez plytke 23, w która oklejone sa trzy rurki 24, 25 i 26. Izolacyjna Wkladka 13 oslonieta jest wklejona w 'nia plytka mosiezna niklowana 27, 20 która zabezpiecza ja przed promieniowaniem luku elektrycznego.Plazmotron wyposazony jest iw obudowe, która sklada sie z oslony 28 korpusu glównego dyszy, stozkowego pierscienia 29, oslony przewodów zasi- 25 lajacych 30 i wklejonej wewnatrz obudowy wklad¬ ki izolacyjnej 31. 30 PL PL