RU111734U1 - Плавильный плазмотрон - Google Patents

Плавильный плазмотрон Download PDF

Info

Publication number
RU111734U1
RU111734U1 RU2011126158/07U RU2011126158U RU111734U1 RU 111734 U1 RU111734 U1 RU 111734U1 RU 2011126158/07 U RU2011126158/07 U RU 2011126158/07U RU 2011126158 U RU2011126158 U RU 2011126158U RU 111734 U1 RU111734 U1 RU 111734U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
cathode
diameter
length
plasma torch
Prior art date
Application number
RU2011126158/07U
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Степанович Аньшаков
Эрих Кондратьевич Урбах
Андрей Эрихович Урбах
Михаил Георгиевич Кузьмин
Владимир Семенович Чередниченко
Original Assignee
Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН)
ОАО "Сибэлектротерм"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН), ОАО "Сибэлектротерм" filed Critical Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН)
Priority to RU2011126158/07U priority Critical patent/RU111734U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU111734U1 publication Critical patent/RU111734U1/ru

Links

Landscapes

  • Discharge Heating (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

1. Электродуговой плазмотрон для нагрева воздуха, азота, гелия и других газов, содержащий установленные вдоль продольной оси изолированные друг от друга медные стаканообразный анод и катод переменного сечения, отличающийся тем, что анод выполнен в виде ступенчато сужающегося цилиндра в направлении потока газа с соотношениями геометрических размеров: d3/d2=1,5-1,8, d2/d1=1,13-1,17; 4,8<L3/d3<6,5; L2/d2=1,2-1,6; L2/d2=1,2-1,6, где d1 - диаметр цилиндрического канала катода; d2 и L2 - диаметр и длина зауженной части анода соответственно; d3 и L3 - диаметр и длина расширенной части анода соответственно. ! 2. Электродуговой плазмотрон по п.1, отличающийся тем, что катод переменного сечения длиной L1 с углом конфузора α=5-15 град, имеет соотношение L1/d1=1,5-2 в плавильном режиме и L1/d1=2,5-4 в струйном режиме работы плазмотрона.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для нагрева газов до высоких температур с помощью электрической дуги и может использоваться в плазмохимических, металлургических процессах, в частности для выплавки ферросплавов, уничтожения бытовых и техногенных отходов, а также в исследовательских целях.
Известны плазмотроны для резки металлов [Ю.Я.Киселев, Плазменно-воздушная резка металлов с использованием медных электродов, Издат. «ШТИИНЦА», Кишинев, 1977, стр.12-16], в которых в качестве преобразователя электрической энергии в тепловую используют электрическую дугу. Несмотря на конструктивное разнообразие режущих плазмотронов, они имеют несколько характерных конструктивных узлов: полый внутренний электрод, узел формирования и подачи воздуха в разрядную камеру, удлиненный сопловой электрод-анод, узел охлаждения, изоляционную систему и корпус.
Указанные плазмотроны при работе в плавильном режиме имеют небольшую мощность 10-50 кВт. Сопловой электрод имеет большую длину и, следовательно, обладает большой металлоемкостью. Ресурс работы электрода-анода зависит от случайных колебаний длины дуги и расхода газа.
Известен плавильный плазмотрон [Патент США №4549065, 22.10.1985, МПК Н05Н 1/28; Н05Н 1/34; Н05Н 1/26; В23К 9/00], содержащий торцевой стаканообразный электрод-анод, формирующее сопло-катод и одну вихревую камеру для закрутки подаваемого в плазмотрон газа. Сопло служит для поджига дугового разряда с последующим переходом катодного участка дуги на электропроводный расплав (подовый электрод - катод).
Длительная работа плазмотрона достигается за счет быстрого перемещения анодного пятна по внутренней поверхности электрода, как в окружном направлении, так и в осевом. Движение осуществляется за счет воздействия вращающегося потока на радиальный участок дуги.
Существенным недостатком плазмотрона является следующее. С ростом величины расхода газа или уменьшением тока зона привязки дуги смещается глубоко внутрь анода. При этом дуговое анодное пятно привязывается к донышку электрода, что приводит к его очень быстрому прогоранию с попаданием большого количества воды в плазмотрон и на расплав, что недопустимо. Поэтому аноды имеют большую длину, обладают большой металлоемкостью и ресурс работы электрода зависит от случайных колебаний длины дуги.
Задачей заявляемого изобретения является существенное повышение ресурса работы плазмотрона, в 2-3 раза за счет увеличения ресурса работы анода и снижение металлоемкости анода путем изменения его геометрии.
Для решения указанной задачи стаканообразный анод выполняют в виде ступенчато сужающегося цилиндра в направлении потока газа с соотношениями геометрических размеров: d3/d2=1,5-1,8, d2/d1=1,13-1,17; 4,8<L3/d3<6,5; L2/d2=1,2-1,6,
где d1 - диаметр цилиндрического канала катода;
d2 и L2 - диаметр и длина зауженной части анода;
d3 и L3 - диаметр и длина расширенной части анода.
Катод переменного сечения длиной L1 с углом конфузора α=5-15 град. имеет соотношение L1/d1=1,5-2 в плавильном режиме и L1/d1=2,5-4 в струйном режиме работы плазмотрона.
На фиг.1 схематично представлен общий вид плазмотрона. Плазмотрон состоит из ступенчато сужающегося стаканообразного электрода - анода 1, завихрительного аппарата 2 и катода 3 переменного сечения. А, В - зоны выработки электродов.
Работа плазмотрона начинается с подачи плазмообразующего газа через завихрительный аппарат 2 и поджига электрической дуги. Так как диаметр d1 цилиндрического канала катода меньше диаметра d2 зауженной части анода, то основная часть вихревого потока газа поступает сначала в анод. За уступом происходит срыв вращающегося потока и примыкание горячего газа к стенке выступа анода диаметром d3. Дуга горит на анод в ограниченной, но достаточно протяженной зоне А, фиг.1, что обеспечивает его высокий ресурс и исключает привязку дуги к внутреннему торцу (донышку) электрода практически при любом расходе плазмообразующего газа.
Во время проплавления шихты или другого вида сырья плазмотрон работает в струйном режиме. Радиальный участок дуги замыкается на диффузорную часть вспомогательного катода (показано пунктиром в зоне В). После достижения токопроводящей зоны на расплав (подовый электрод - катод) дуговой разряд с помощью коммутации электрической цепи переходит на основной электрод - катод (расплав, точка С) и плазмотрон работает в плавильном режиме.
Оптимальные соотношения геометрических размеров стаканообразного электрода, при которых обеспечивается надежная работа плазмотрона: d3/d2=1,5-1,8, d2/d1=1,13-1,17; 4,8<L3/d3<6,5; L2/d2=1,2-1,6.
Пример.
На опытно-промышленной плазменной электропечи по выплавке ферросплавов работают три струйно-плавильных плазмотрона с единичной мощностью 400-520 кВт. Плазмообразующий газ - азот, ток дуги - 650-700 А. Применение стаканообразного ступенчатого анода позволило исключить горение дуги на задний торец электрода и значительно увеличить ресурс его работы (до 1000 часов и более).
Профилированная конструкция выходного электрода-катода обеспечивает, во-первых, расширенную зону горения дуги на конусной поверхности электрода (в струйном режиме работы плазмотрона) и, во-вторых, исключает каскадное горение дуги на катод-вставку в плавильном режиме работы плазмотрона.

Claims (2)

1. Электродуговой плазмотрон для нагрева воздуха, азота, гелия и других газов, содержащий установленные вдоль продольной оси изолированные друг от друга медные стаканообразный анод и катод переменного сечения, отличающийся тем, что анод выполнен в виде ступенчато сужающегося цилиндра в направлении потока газа с соотношениями геометрических размеров: d3/d2=1,5-1,8, d2/d1=1,13-1,17; 4,8<L3/d3<6,5; L2/d2=1,2-1,6; L2/d2=1,2-1,6, где d1 - диаметр цилиндрического канала катода; d2 и L2 - диаметр и длина зауженной части анода соответственно; d3 и L3 - диаметр и длина расширенной части анода соответственно.
2. Электродуговой плазмотрон по п.1, отличающийся тем, что катод переменного сечения длиной L1 с углом конфузора α=5-15 град, имеет соотношение L1/d1=1,5-2 в плавильном режиме и L1/d1=2,5-4 в струйном режиме работы плазмотрона.
Figure 00000001
RU2011126158/07U 2011-06-24 2011-06-24 Плавильный плазмотрон RU111734U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011126158/07U RU111734U1 (ru) 2011-06-24 2011-06-24 Плавильный плазмотрон

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011126158/07U RU111734U1 (ru) 2011-06-24 2011-06-24 Плавильный плазмотрон

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU111734U1 true RU111734U1 (ru) 2011-12-20

Family

ID=45404868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011126158/07U RU111734U1 (ru) 2011-06-24 2011-06-24 Плавильный плазмотрон

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU111734U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112351570A (zh) * 2020-10-19 2021-02-09 江苏天楹等离子体科技有限公司 一种新型直流等离子体发生器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112351570A (zh) * 2020-10-19 2021-02-09 江苏天楹等离子体科技有限公司 一种新型直流等离子体发生器
WO2022082887A1 (zh) * 2020-10-19 2022-04-28 江苏天楹等离子体科技有限公司 一种新型直流等离子体发生器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2260155C2 (ru) Составной катод и устройство для плазменного поджига, в котором используется составной катод
CN211240241U (zh) 一种基于双电极结构的大功率等离子体炬装置
KR101041026B1 (ko) 공동형 플라즈마 토치, 플라즈마/가스 혼합형 연소장치 및이를 이용한 용융방법
HU215324B (hu) Plazmaégő, elsősorban kémiai folyamatok energiaellátására
US20180049303A1 (en) Plasma torch with structure capable of performing reversed polarity/straight polarity operation
CN100585279C (zh) 一种煤粉点燃装置和点燃方法
CN103493601A (zh) 等离子体焰炬
US20100300335A1 (en) AC Plasma Ejection Gun, the Method for Supplying Power to it and Pulverized Coal Burner
JP2023060181A (ja) 高エネルギー効率、高出力のプラズマトーチ
CN111457364B (zh) 一种基于磁约束的火焰约束强化装置及方法、应用
RU111734U1 (ru) Плавильный плазмотрон
JPS6340299A (ja) 非移行式プラズマト−チの電極構造
CN201904965U (zh) 电弧等离子体发生器
US9192041B2 (en) Plasma torch nozzle
CN112996211A (zh) 一种应用于危废处理的直流电弧等离子体炬
RU2464748C2 (ru) Плазмотрон струйно-плавильный
CN109104808B (zh) 一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置
CN210274654U (zh) 一种无阴极等离子发生器
CN108980922B (zh) 一种微波等离子火炉装置
CN207720494U (zh) 风冷式非转移弧等离子枪
Anshakov et al. Investigation of thermal plasma generator of technological function
CN112996210A (zh) 一种多电弧通道等离子体炬
RU2524173C1 (ru) Плавильный плазмотрон
CN110072324A (zh) 一种无阴极等离子发生器
RU45888U1 (ru) Плазматрон

Legal Events

Date Code Title Description
QA1K Utility model open for licensing

Effective date: 20170713

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200625