Opublikowano: 30.XIL1969 59043 KI. 21 g, 61/00 MKP UKD H05h ffjO Twórca wynalazku: mgr inz. Boguslaw Lewandowski Wlasciciel patentu: Instytut Badan Jadrowych, Warszawa (Polskaj Plazmotron indukcyjny Przedmiotem wynalazku jest plazmotron induk¬ cyjny wielkiej czestotliwosci, zwany w skrócie plazmotronem indukcyjnym. Plazmotron indukcyj¬ ny jest nowoczesnym urzadzeniem przeznaczonym do obróbki cieplnej materialów w plazmie gazo¬ wej o temperaturze 5000^1Q000oC i znajduje za¬ stosowanie w procesach z zakresu metalurgii i syn¬ tezy chemicznej.Zasadniczym i jednoczesnie szczególnie trudnym problemem, wystepujacym w konstrukcji plazmo¬ tronu indukcyjnego jest ochrona termiczna jego komory roboczej. Aby uniknac efektu ekranowa¬ nia pola elektromagnetycznego, wytwarzanego przez wzbudnik, komora musi byc wykonana z materialu, nieprzewodzacego elektrycznie i najczes¬ ciej wykonywana jest z kwarcu.Utrzymanie temperatury scianki kwarcowej po¬ nizej temperatury niszczacej, wymaga oddzielenia najgoretszej strefy wyladowania plazmowego od scianek komory, co w znanych konstrukcjach plaz- matronów indukcyjnych uzyskuje sie przez zasto¬ sowanie wirowego przeplywu gazu w komorze ro¬ boczej. Dodatkowa poprawe warunków pracy ko¬ mory otrzymuje sie stosujac chlodzenie sztuczne jej scianek, przy czym jako medium chlodzace uzy¬ wane sa gaz lub woda.Znane plazmotrony indukcyjne wykazuja jednak niedogodnosci, które wynikaja z zastosowanych w nich rozwiazaniach konstrukcyjnych, majacych na celu wytworzenie wiru gazowego w komorze robo- 20 25 30 czej plazmotronu. W znanych konstrukcjach wiro¬ wy przeplyw gazu uzyskuje sie przez wykonanie w glowicy plazmotronu jednego lub kilku kana¬ lików, wprowadzajacych gaz stycznie do obwodu wewnetrznego rury kwarcowej, stanowiacej ko¬ more robocza. Innym stosowanym rozwiazaniem jest osadzenie w glowicy jednej lub kilku rurek metalowych, zakonczonych dyszkami lub wprowa¬ dzenie poprzez glowice do komory roboczej plaz¬ motronu rurowego kolektora gazu, zakonczonego podobnym ukladem dyszek; w obu przypadkach dyszki doprowadzaja gaz i sa ukierunkowane w ten sposób, ze zapewniaja powstanie wiru gazo¬ wego w komorze roboczej.Wada omówionych wyzej systemów sa ograni¬ czone mozliwosci regulacji parametrów przeplywo¬ wych plazmotronu co spowodowane jest stala ilos¬ cia i stalym przekrojem kanalików lu'b dyszek, doprowadzajacych gaz. Brak latwej regulacji jest szczególnie niekorzystny w przypadkach, kiedy uzytkowanie plazmotronu wymaga stosowania róz¬ nych gazów i róznych natezen przeplywu gazu.Powazna niedogodnoscia jest równiez znaczne skomplikowanie budowy glowicy plazmotronu, ja¬ kie ma miejsce w przypadku, kiedy system zawi- rowywacza gazu polega na wprowadzeniu do ko¬ mory gazowej ukladu dyszek.Celem wynalazku jest zbudowanie takiego plaz¬ motronu indukcyjnego, który bylby pozbawiony wyzej wymienionych niedogodnosci. Cel ten osiag- 59043\ 3 nieto przez opracowanie plazmotronu, w którym jego komora gazowa wyposazona jest w pierscie¬ niowa wkladke osadzona w glowicy i dociskana odejmowana plytka, przy czym .pomiedzy glowica, odejmowana plytka i pierscieniowa wkladka utwo¬ rzony zostaje w ten sposób kolektor dla dopro¬ wadzanego gazai roboczego, laczacy sie z komora gazowa poprzez kanaliki wkladki. Pierscieniowa, wkladka, o której mowa wyzej stanowi tzw. za- wirowywacz gazu i jest elementem wymiennym, posiadajacym zmienna ilosc i zmienny przekrój kanalików, doprowadzajacych gaz do komory ga¬ zowej plazmotronu.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podluzny plazmotronu, fig, 2 — widok z góry plazmotronu z wykrojami w plaszczyznie A^A, a fig. 3 i 4 - odpowiednio przekrój poprzeczny i widok z góry pierscieniowej wkladki, stanowiacej zawirowywacz gazu.Plazmotron sklada sie z trzech zasadniczych czes¬ ci: metalowej glowicy 6, komory kwarcowej sta¬ nowiacej komore robocza 2 i wzbudnika 1, dola¬ czonego do zacisków generatora zasilajacego, wiel¬ kiej czestotliwosci.Gaz roboczy doprowadzany jest koncówka 11 do kolektora gazu 9, skad kanalikami 21 w pier¬ scieniowej wkladce 8 jest wprowadzany do krót¬ kiej komory gazowej 18 a nastepnie do komory roboczej 2. Gaz jest wprowadzany stycznie do ob¬ wodu scianki komory w plaszczyznie prostopadlej do osi plazmotronu. Powierzchnie górna i dolna stozkowa wkladki 8 sa uszczelnione przez docisnie¬ cie do dotartych .powierzchni glowicy 6 i plytki do¬ ciskowej 10. Kolektor gazu jest uszczelniony za po¬ moca uszczelki gumowej 17.Woda do chlodzenia glowicy 6 i komory robo¬ czej 2 jest doprowadzana koncówka 12 do pozio¬ mego kanalu 16 w glowicy, skad koncówka 14 i elastycznym polaczeniem 13 jest wprowadzana do wewnetrznego plaszcza komory kwarcowej 2.Omywajac komore woda przeplywa nastepnie do plaszcza zewnetrznego, skad elastycznym polaczeniem 3 i koncówka 5 dostaje sie do drugiego poziomego kanalu 7 w glowicy, z którego jest odprowadzana na zewnatrz koncówka 20. Ko¬ mora robocza 2 jest umocowana i uszczelniona 5904& 4 w glowicy 6 za pomoca uszczelki azbestowej 15, dociskanej nakretka 4. Sproszkowany material poddawany obróbce cieplnej w plazmie/ doprowa- ~ -dzany jest metalowa Jkopilara 19, chlodzona woda. 5 Konstrukcje wkladki 8, spelniajacej role za- wirówywacza gazu przedstawiaja fig. 3 i fig. 4.Stanowi J4 pierscien metalowy z wytfrezowanymi kanalikami 21, wprowadzajacymi gaz stycznie do obwodu wewnetrznej powierzchni walcowej 10 pierscienia.Dla uruchomienia plazmotronu nalezy dokonac lego zaplonu, co wymaga uprzedniego wlaczenia obiegu wody chlodzacej, doprowadzenia gazu do komory roboczej, oraz wlaczenia napiecia na 15 wzbudnik. Operacje zaplonu przeprowadza sie na argonie uzywajac do tego celu pomocniczej elek¬ trody zaplonowej, wprowadzanej na krótki prze¬ ciag czasu, potrzebny do. wywolania zaplonu, do komory roboczej. Normalna prace plazmotronu 20 osiaga sie nastepnie przez dobranie odpowiedniego przeplywu gazu oraz mocy zasilajacej plazmotron.Poza argonem, plazmotron moze pracowac rów¬ niez przy zasilaniu innymi gazami roboczymi jak np. azotem, tlenem luib wodorem. W warunkach 25 eksploatacji umozliwia to dokonanie wyboru naj¬ korzystniejszej atmosfery ochronnej dla zamierzo¬ nego procesu obróbki cieplnej. Latwosc doboru optymalnych warunków przeplywowych zapewnia konstrukcja glowicy i zastosowanego zawirowy- 30 wacza gazu. PL