Pierwszenstwo: Opublikowano: 25.XI.1969 58630 KI. 21 g, 61/00 MKP H 05 h s tJKO Twórca wynalazku: mgr inz. Boguslaw Lewandowski ¦-» & L: O TE K A f Wlasciciel patentu: Instytut Badan Jadrowych, Warszawa (Polska)) j Sposób zaplonu plazmotronu indukcyjnego oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób zaplonu plazmotronu indukcyjnego oraz urzadzenie do sto¬ sowania tego sposobu.Znane dotychczas sposoby zaplonu iplazimotro- nów indukcyjnych polegaja miedzy innymi na wykorzystaniu do tego celu plazmy wytworzo¬ nej przez pomocnicze zródlo, na zastosowaniu transformatora Tesli lub^wreszcie na wywolaniu samozaplonu plazmotronu przez obnizenie cisnienia w jego komorze roboczej do wartosci rzedu kilku torów. W praktyce wymienione sposoby nie zna¬ lazly jednak szerszego zastosowania na skutek niedogodnosci, spowodowanych koniecznoscia uzy¬ cia kosztownej aparatury pomocniczej, wystepo¬ waniem niebezpieczenstwa uszkodzenia komory plazmotronu, albo jak w ostatnim przypadku wy¬ maganiami próznoszczelnosci w odniesieniu do konstrukcji plazmotronu.Z tych wzgledów powszechnie stosowany jest sposób zaplonu wykorzystujacy zjawisko termicz¬ nej jonizacji gazu, przy czym jako gaz zaplono¬ wy stosowany jest argon, charakteryzujacy sie niskim potencjalem jonizacji. Sposób ten polega na wprowadzeniu do komory roboczej plazmo¬ tronu indukcyjnego grafitowego lub wolframo¬ wego preta i nagrzaniu go w polu elektromagne¬ tycznym, wytwarzanym przez wzbudnik, do wy¬ sokiej temperatury. Argon, który oplywa roz¬ grzany pret ulega jonizacji termicznej, a w jej 10 15 20 25 wyniku nastepuje przebicie elektryczne gazu i powstanie wyladowania plazmowego.Jednakze i ten ostatni sposób zaplonu wyka¬ zuje kilka zasadniczych niedogodnosci. Przede wszystkim, aby zaplon mógl nastapic, niezbedne jest bardzo znaczne zmniejszenie natezenia prze¬ plywu argonu w stosunku do przeplywu nomi¬ nalnego.Równoczesnie wymagane sa przy zaplonie wy¬ sokie wartosci amperozwojów wzbudnika, co wy¬ nika z jednej strony z koniecznosci intensywne¬ go nagrzewania preta, a z .drugiej — z koniecz¬ nosci wytworzenia dostatecznie silnego pola dla przebicia elektrycznego gazu. W rezultacie moc poczatkowa tworzacej sie plazmy jest duza, co przy oslabionym wirze gazowym, spowodowanym malym wydatkiem gazu, stwarza realne niebez¬ pieczenstwo uszkodzenia komory roboczej plazmo¬ tronu, której scianki wykonane sa z kwarcu. Do¬ datkowa niedogodnoscia tego sposobu jest wpro¬ wadzenie zanieczyszczen komory przez rozgrzany do wysokiej temperatury pret grafitowy lub z innego materialu, przy czym zanieczyszczenia te sa tym wieksze, im dluzszy jest czas potrzebny do uzyskania zaplonu.Celem wynalazku jest usuniecie wad, jakie wystepuja przy stosowaniu omówionego wyzej sposobu zaplonu.Cel ten osiagniety zostal dzieki temu, ze elek¬ trode zaplonowa wprowadzana podobnie jak w 5863058630 3 znanym sposobie do komory roboczej plazmotro- nu od strony wylotu komory i nagrzewana in¬ dukcyjnie do wysokiej temperatury, podlacza sie do zródla napiecia wielkiej czestotliwosci, przez co wytwarza sie miedzy elektroda i wzbudnikiem pole elektryczne wielkiej czestotliwosci o zagesz¬ czeniu linii pola wystepujacym w poblizu czubka elektrody.Wedlug wynalazku elektroda zaplonowa w po¬ staci preta z materialu bedacego przewodnikiem lub pólprzewodnikiem elektrycznym, umocowa¬ nego w rekojesci izolacyjnej, jest podlaczona do zródla napiecia wielkiej czestotliwosci, przy czym jako zródlo napiecia sluzy generator za¬ silajacy wzbudnik. W najprostszym przypadku jako zacisk przylaczeniowy elektrody moze byc wykorzystany nieuziemiony zacisk przylaczenio¬ wy wzbudnika. Dla ograniczenia pradu, plyna¬ cego przez elektrode, niekiedy podlacza sie ja nie wprost, ale poprzez szeregowo wlaczony kon¬ densator o odpowiednio dobranej pojemnosci.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania pokazanym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia konstrukcje elektrody zaplonowej w przekroju podluznym, fig. 2 sche¬ mat podlaczenia elektrody do generatora wiel- Tciej" czestotliwosci, a fig. 3 schemat ukladu ste¬ rujacego przeplywem gazu przez plazmotron.Elektroda zaplonowa 3, wykonana jest np. z pre¬ ta wolframowego posiadajacego stozkowe zakon¬ czenie. Pret ten jest umocowany w tulei metalo¬ wej 5, do której wlutowany jest przewód pra¬ dowy 7 kabla wysokonapieciowego 8. Rekojesc 6, wykonana z materialu, bedacego .dobrym izola¬ torem elektrycznym ma za zadanie odizolowanie obslugujacego od elementów znajdujacych sie ipod napieciem wzgledem ziemi.Korzystnie jest jesli elektroda zaplonowa 3 jest wyposazona w oslone, zapobiegajaca podsy- saniu powietrza z otoczenia do komcry robo¬ czej 1 podczas zaplonu. Role ta spelnia w oma¬ wianym przykladzie plytka 4, wykonana z ma¬ terialu odpornego na wysoka temperature i be¬ dacego jednoczesnie izolatorem elektrycznym.Plytka 4 spelnia równiez dodatkowa role, pole¬ gajaca na oslonieciu reki obslugujacego od stru¬ mienia plazmy w momencie, kiedy obslugujacy wycofuje elektrode 3 z komory roboczej 1, po uzyskaniu zaplonu.Dla dokonania zaplonu, elektrode 3 podlacza sie kablem 8 do tego z dwóch zacisków wyjscio¬ wych generatora 9, sluzacego do podlaczenia wzlbudnika 2, który znajduje isie pod napieciem wzgledem ziemi. Nastepnie wprowadza sie elek¬ trode 3 do komory roboczej 1 plazmotronu 10, przy czym wskazane jest aby stozkowe zakon¬ czenie elektrody zaplonowej znalazlo sie na wy¬ sokosci lub nieco ponizej górnego zwoju wzbud¬ nika 2, polaczonego z uziemionym zaciskiem wyj¬ sciowym generatora 9. Po nastawieniu wyma¬ ganego przy zaplonie, ale zmniejszonego w sto¬ sunku do nominalnego, natezenia przeplywu ar¬ gonu w przewodzie doprowadzajacym gaz 11 do komory roboczej 1, wlacza sie generator zasila¬ jacy 9 i stopniowo podnosi napiecie wzbudnika 2 15 do wartosci, przy 'której nastapi zaplon. W tym momencie wycofuje sie energicznym ruchem elek¬ trode zaplonowa 3 z komory roboczej 1 i usta¬ wia przeplyw gazu na wartosc nominalna. 5 Na fig. 3 rysunku przedstawiony jest schemat urzadzenia do stosowania sposobu wedlug wy¬ nalazku, w którym po zaplonie nastepuje auto¬ matycznie zwiekszenie natezenia przeplywu gazu przez plazmotron 10 do wartosci nominalnej.W tym celu do instalacji zasilania gazu wpro¬ wadzono dodatkowy pojemnik gazu 15 i elek¬ tromagnetyczny zawór gazowy 14, sterowany za posrednictwem przekaznika 13 pradem anodo¬ wym Ia generatora 9. Poczatkowy, zmniejszony w stosunku do nominalnego przeplyw argonu uzyskuje sie z pojemnika gazu 12. W momencie zaplonu nastepuje wzrost pradu anodowego Ia generatora 9, co powoduje zadzialanie przekaz¬ nika elektromagnetycznego 13 i zamkniecie sty- 20 ku w obwodzie zasilania cewki elektromagnetycz¬ nego zaworu gazowego 14. Zawór 14 ulega ot¬ warciu i z pojemnika 15 doprowadzona zostaje do plazmotronu 10 dodatkowa ilosc gazu po¬ trzebna do osiagniecia przeplywu nominalnego. 25 Do nastawiania natezenia przeplywu argonu pod¬ czas zaplonu oraz natezenia nominalnego, sluza reduktory gazowe 16 i 17 oraz rotametr 18.Wynalazek pozwala na uzyskiwanie zaplonu przy amperozwojach wzbudnika, zmniejszonych o co najmniej 30% w stosiunlku do wartosci, jaka jest potrzebna do zaplonu sposobem konwencjo¬ nalnym. Moc poczatkowa plazmy ulega odpowied¬ nio obnizeniu o ok. 50%. Niebezpieczenstwo usz¬ kodzenia komory roboczej podczas zaplonu ulega 35 w tych warunkach znacznemu zmniejszeniu, a dzieki urzadzeniu z ukladem pozwalajacym na bezzwloczne zwiekszenie natezenia przeplywu ga¬ zu po zaplonie, co uzyskano przez wlaczenie w obwód anodowy generatora zasilajacego wzbud- 40 nik, przekaznika sterujacego zasilaniem cewki elektromagnetycznego zaworu gazowego — zosta¬ je zredukowane do praktycznego minimum. Po¬ niewaz jednoczesnie ulega skróceniu czas zaplo¬ nu, elektroda nie nagrzewa sie do zbyt wysokiej 45 temperatury i zanieczyszczenia komory roboczej materialem elektrody sa niedostrzegalne. PL