RU132295U1 - Жидкостной плазмотрон - Google Patents

Abstract

Жидкостной плазмотрон, содержащий сопло для подачи жидкости, со вставленным в него заостренным на конце стержневым электродом, коаксиально расположенным в корпусе устройства, имеющего зазор для подачи жидкости, выходной электрод со сквозным каналом для создания электрического поля со стороны выходного отверстия канала сопла, отличающийся тем, что конец стержневого электрода находится внутри сопла на расстоянии, не превышающем двух диаметров выходного отверстия сопла, а диаметр сквозного канала выходного электрода не превышает диаметра отверстия выходного канала сопла.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к технике электрических разрядов в жидкостях, в частности к устройствам генерации плазменных потоков, и может быть использована в плазменных технологиях, атомизаторах вещества, плазмохимических реакторах (Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник - 2-е издание, перераб. и доп. М., Машиностроение, 1982. См. стр.390-393).

Известно устройство для генерации плазмы - плазмотрон (Бадьянов Б.Н., Давыдов В.А. Сварочные процессы в электронной технике. М. ВШ. 1988), содержащий заостренный катод, анод-сопло, позволяющий получать высокотемпературный плазменный поток при атмосферном давлении.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для генерации плазменного потока (патент Российской Федерации №2285358 МПК H05H 1/00 H05H 1/24), содержащее сопло со вставленным заостренным на конце электродом, имеющее приспособление для присоединения с источником плазмообразующего вещества, выходной электрод для создания электрического поля со стороны выходного конца сопла.

Однако это устройство имеет недостатки, заключающиеся в том, что в данной конструкции невозможно осуществление зажигания разряда с использованием жидких плазмообразующих сред для получения плазменной струи.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в получении плазмы с жидким плазмообразующим веществом.

Авторам неизвестно, чтобы поставленная цель достигалась при атмосферном давлении и малой мощности, вкладываемой в разряд.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в отличие от известного устройства для генерации плазменного потока, содержащего сопло со вставленным заостренным на конце стержневым электродом, имеющего приспособление для присоединения с источником плазмообразующего вещества, конец стержневого электрода находится внутри сопла на расстоянии не превышающего двух диаметров выходного отверстия сопла, а диаметр сквозного канала выходного электрода не превышает диаметра отверстия выходного канала сопла.

Решение поставленной задачи становится возможным на основе явления, связанного с тем, что при выполнении указанных условий происходит образование плотной плазмы на конце заостренного электрода внутри канала сопла, которая расширяется в направлении движения потока плазмы, проникающего за пределы выходного электрода в атмосферный воздух на расстояние 50-70 миллиметров при поперечном размере потока 5-6 миллиметров.

Проведенный сопоставительный анализ аналога, прототипа и заявленного устройства выявил следующие общие признаки:

- металлический корпус прибора со сквозным выходным каналом;

- сопло для подачи плазмообразующего вещества;

- заостренный на конце стержневой электрод.

Проведенный анализ выявил следующие отличительные признаки:

- конец стержневого электрода находится внутри сопла на расстоянии не превышающего двух диаметров выходного отверстия сопла;

- диаметр сквозного канала выходного электрода не превышает диаметра отверстия выходного канала сопла;

Данные отличительные признаки составляют критерий “технический результат”, так как благодаря им удается осуществить разряд с высокой плотностью электрического тока, который обеспечивает высокую температуру выходящего плазменного потока. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 представлено устройство жидкостного плазмотрона, на Фиг.2 - схема подачи жидкого плазмообразующего вещества и схема электропитания, на Фиг.3 - вольтамперная характеристика разряда. Устройство состоит из выходного электрода 1, сопла 2, заостренного на конце стержневого электрода 3, введенного в канал 4 и патрубка 5 для подачи жидкого плазмообразующего вещества, конец стержневого электрода находится внутри сопла на расстоянии, не превышающем двух диаметров выходного отверстия канала сопла, а диаметр сквозного канала выходного электрода не превышает диаметра отверстия выходного канала сопла (Фиг.1).

Устройство работает следующим образом.

Устройство подключают к системе подачи жидкого плазмообразующего вещества 5, 6, и источнику постоянного напряжения 7 через балластное сопротивление R. При расходе жидкости 50-70 мл/час на электроды устройства (стержневой электрод-анод 3 и выходной электрод-катод 1) подают напряжение, достаточное для пробоя межэлектродного промежутка. На выходе сопла 2 зажигается разряд, происходит образование плотной плазмы на конце заостренного электрода-анода внутри канала сопла, которая расширяется в направлении движения потока в виде плазменного образования 8, проникающего за пределы выходного электрода в атмосферный воздух на расстояние 50-70 миллиметров при поперечном размере потока 5-6 миллиметров. Из устройства подачи 6 жидкость поступает в область образования плотной плазмы; количество подаваемой жидкости определяется потоком 50-70 мл/час (Фиг.2).

Пример. Выходной электрод-катод-корпус плазмотрона 1 выполнен из меди. Диаметр выходного отверстия 2 миллиметра. Стержневой электрод-анод 3 выполнен из нихромовой проволоки диаметром 1.5 миллиметров, заострен на конце, введен в канал 4 сопла 2. Диаметр канала сопла 2 миллиметра. Конец заостренного электрода находился внутри на расстоянии 2.5 миллиметра от выходного отверстия канала сопла. Из системы подачи жидкости 6 подалась плазмообразующая жидкость - вода (при расходе 60 мл/час). На электроды (стержневой электрод-анод 3 и выходной электрод-катод 1) подавали постоянное напряжение. Между электродами зажигался разряд, плазма которого проникала через отверстие в выходном электроде за пределы выходного электрода в атмосферный воздух.

На Фиг.3 приведена вольтамперная характеристика разряда. При токе разряда 500 мА, напряжении на электродах 300 В, мощности разряда 150 Вт и расходе воды 60 мл/час длина плазменного потока составила 60 миллиметров при диаметре потока 5 миллиметров. Температура плазменного потока на расстоянии 1 см от выходного электрода - 1600°C.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использования заявленной полезной модели следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, предназначено для использования в плазменных технологиях, атомизаторах вещества, плазмохимических реакторах, в технике электрических разрядов в газах;

- для заявленной полезной модели в том виде, как она охарактеризована в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность ее осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого технического результата. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованию “промышленная применимость” по действующему законодательству.

Claims (1)

1. Жидкостной плазмотрон, содержащий сопло для подачи жидкости, со вставленным в него заостренным на конце стержневым электродом, коаксиально расположенным в корпусе устройства, имеющего зазор для подачи жидкости, выходной электрод со сквозным каналом для создания электрического поля со стороны выходного отверстия канала сопла, отличающийся тем, что конец стержневого электрода находится внутри сопла на расстоянии, не превышающем двух диаметров выходного отверстия сопла, а диаметр сквозного канала выходного электрода не превышает диаметра отверстия выходного канала сопла.

   

Images