Pierwszenstwo: Opublikowano: 5.1.1967 52367 KI. 21 h, 16/60 MKP UKD H 05 b ?A faO ^i^- iri-rsTK-Afc Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr inz. Wojciech Brzozowski, mgr inz. \f-.y:.-u, Michal Mikos, mgr inz. Janusz Niewiadomski *---¦ ^fr'-*v Wlasciciel patentu: Instytut Badan Jadrowych, Warszawa (Polska) Piec plazmowy Przedmiotem wynalazku jest piec plazmowy, oparty na zasadzie poruszajacego sie po okregu kola laminarnego strumienia plazmy, lub laminar- nej kolumny plazmowej luku elektrycznego.Zastosowanie strumienia plazmy o temperaturze rzedu 4.000—10.000°K otwiera zupelnie nowe mo¬ zliwosci w dziedzinie badan materialów zaroodpor¬ nych, o wysokich temperaturach topnienia.Bedacy przedmiotem wynalazku piec plazmowy pracujacy w atmosferze ochronnej, np. w argonie jest piecem laboratoryjnym o stosunkowo niewiel¬ kiej objetosci przestrzeni rzedu 1—2 dcm3, jednak¬ ze na opisanej zasadzie moga byc równiez zbudo¬ wane jednostki wieksze o przeznaczeniu przemy¬ slowym.Znane jest wykorzystanie bezposredniego dziala¬ nia strumienia plazmy do topienia materialów o temperaturach topnienia powyzej 3.000°C. Nie¬ wielkie próbki materialów zaroodpornych umiesz¬ czano w strumieniu plazmy, topiac je lub przepro¬ wadzajac z nimi odpowiednie reakcje chemiczne.Proces nagrzewania materialów utrudniony byl zazwyczaj przez dynamiczne oddzialywanie stru¬ mienia (duza energia kinetyczna strumienia plaz¬ my, wydmuchiwanie stopionego materialu itp.). W niektórych procesach technologicznych techniki ja¬ drowej sposób ten znalazl swoje zastosowanie, np.: przy sferoidyzacji tlenków i weglików uranu, przy syntezie weglika uranu i plutonu itd. Znane sa równiez piece plazmowe, w których palnik plaz- 2 mowy jest zródlem ciepla, w piecach tych palnik plazmowy jest nieruchomy, a strumien plazmy nagrzewa bezposrednio tygiel z materialem, przy czym tygiel ten moze wykonywac ruch obrotowy 5 wokól swej osi. Slaba strona takiego rozwiazania jest to, ze obszar wysokich temperatur jest ogra¬ niczony do obszaru strumienia plazmowego i ma¬ terial nagrzewany poddany jest bezposredniemu oddzialywaniu strumienia plazmy, a wiec samo 10 nagrzewanie materialu jest nierównomierne.Celem wynalazku bylo opracowanie pieca plaz¬ mowego, który bylby pozbawiony wyzej wymie¬ nionych wad i niedogodnosci.Cel ten zostal osiagniety przez mimosrodowe 15 osadzenie palnika plazmowego na obracajacej sie pokrywie pieca, w wyniku czego dokola tygla wi¬ ruje laminarny strumien plazmy zapewniajac ró¬ wnomierne jego nagrzewanie i nie oddzialywujac bezposrednio na wsad znajdujacy sie w tyglu. W 20 piecu tym mozna osiagnac temperatury znacznie przekraczajace 3.000°C.Piec plazmowy wedlug wynalazku pokazano przykladowo na rysunku, na którym fig. 1 przed¬ stawia schematycznie piec plazmowy, fig. 2 widok 25 tego pieca z góry, a fig. 3 odmiane pieca plazmo¬ wego z pierscieniowa anoda.Zródlem ciepla do nagrzewania tygla 7 umiesz¬ czonego w komorze jest laminarny strumien plaz¬ my 2 wyplywajacy z dyszla palnika plazmowego 30 1. Dla uzyskania mozliwie równomiernego pola 5236752367 3 temperatur, palnik plazmowy 1 wykonuje ruch po okregu kola o promieniu R zatoczonym ze srodka tygla 7. Laminarny strumien plazmy 2 przeplywa wzdluz tworzacej walca o promieniu R równomier¬ nie nagrzewajac tygiel 7. Wprawianie palnika pla¬ zmowego, w ruch po okregu zrealizowano przez mimosrodowe umieszczenie go na obracajacej sie pokrywie 4 napedzanej silnikiem 3. Promien R tzn. odleglosc palnika od osi przebiegajacej przez sro¬ dek tygla, mozna regulowac za pomoca mimosrodu 5. Wadzsdla 10 zapobiega obrotowi plazmotronu 1 wokól wlasnej osi. Tygiel 7 umieszczony jest na pionowo przesuwnym wsporniku 12 umozliwiaja¬ cym zmiane odleglosci (H) tygla (7) od pokrywy.Do zmiany odleglosci H sluzy mechanizm 9. Regu¬ lacja temperatury w tyglu 7 odbywac sie moze w czasie trwania procesu nagrzewania w duzym za¬ kresie przez: zmiane mocy doprowadzonej do pal¬ nika plazmowego 1, zmiane odleglosci H tygla 7 od pokrywy, zmiane wielkosci promienia R, oraz przez zmiane predkosci obrotowej pokrywy 4.W odmianie konstrukcyjnej pieca plazmowego przedstawionej, na fig. 3 rysunku* zródlem ciepla jest laminarna kolumna plazmowa luku elektrycz¬ nego 11, jarzacego sie miedzy katoda palnika 1, a chlodzonym pierscieniem 8, umieszczonym na wsporniku 12 tygla 7 stanowiacym anode. Rozwia¬ zanie to daje korzystniejsze warunki pracy i umo¬ zliwia uzyskanie jeszcze wyzszych temperatur w tyglu 7, niz w rozwiazaniu poprzednim. W odmia¬ nie tej palnik plazmowy 1 równiez porusza sie po okregu kola o promieniu R, zakreslonym ze srodka tygla 7 (os pionowa pieca), zas kolumna plazmowa luku elektrycznego 11 wirujac dookola tygla 7 nagrzewa go równomiernie. 10 PL PL