RU2343651C1 - Импульсно-периодический плазмотрон - Google Patents
Импульсно-периодический плазмотрон Download PDFInfo
- Publication number
- RU2343651C1 RU2343651C1 RU2007122001/06A RU2007122001A RU2343651C1 RU 2343651 C1 RU2343651 C1 RU 2343651C1 RU 2007122001/06 A RU2007122001/06 A RU 2007122001/06A RU 2007122001 A RU2007122001 A RU 2007122001A RU 2343651 C1 RU2343651 C1 RU 2343651C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- power supply
- plasmatron
- accelerator channel
- periodic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано при разработке источников высокоинтенсивных плазменных потоков для модификации свойств поверхности материалов и покрытий. Импульсно-периодический плазмотрон содержит блок питания и разрядное устройство, включающее последовательно расположенные блок генерации и ввода плазмы и ускорительный канал. Ускорительный канал выполнен в виде коаксиально расположенных электродов анода и катода, цилиндрической или конической формы, которые подключены к блоку питания. Блок питания выполнен в виде импульсно периодического блока питания, а блок генерации и ввода плазмы - в виде установленного в глухом торце ускорительного канала плазмотрона непрерывного действия, выходное отверстие которого соединено с ускорительным каналом расширяющимся соплом. Изобретение направлено на создание плазмотрона с высокой частотой (до 100 Гц) генерации импульсно-плазменных потоков, работающего при нормальном давлении, на обеспечение низкого уровня шума при работе, а следовательно, на обеспечение улучшения условий труда при плазменной модификации свойств материалов и покрытий. 1 ил.
Description
Данное изобретение относится к области физики и техники плазмотронов и ускорителей плазмы и может быть использовано при разработке источников высокоинтенсивных плазменных потоков для модификации свойств поверхности материалов и покрытий.
Известна установка "Рапид-5АВ" (Камруков А.С., Овчинников П.А., Опекан А.Г., Протасов Ю.С.//"Радиационная плазмодинамика". - М.: Энергоатомиздат, 1991, т.1, с.564-566), содержащая плазмодинамическую головку (разрядное устройство) в виде магнитоплазменного компрессора эрозионного типа, установленного в сопловой конфузорной насадке, имеющей патрубки, соединенные с системой подачи газа. Генерация высокоэнтальпийных высокоскоростных плазменных потоков осуществляется в результате кумуляции и ускорения эрозионной плазмы собственным магнитным полем разрядного тока. Установка может работать с частотой до 1 Гц в вакууме и газах нормального давления.
Недостатком данной установки является высокий уровень шума при работе в условиях нормального давления, связанного с образованием ударной волны при периодическом срабатывании магнитоплазменного компрессора.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является описанный в статье Тюрина Ю.Н., Колесниченко О.В., Цыганкова Н.Г. ("Автоматическая сварка", 2001, №1, с.38-44.) импульсно-периодический плазмотрон, содержащий разрядное устройство, которое состоит из блока формирования горючей газовой смеси и инициирования ее детонационного сгорания, в виде детонационной камеры и ускорительный канал в виде коаксиально расположенных электродов анода и катода. При инициировании детонации ионизированные продукты сгорания поступают в межэлектродный зазор ускорительного канала и перемыкают его. Электропроводный слой продуктов сгорания ускоряется в межэлектродном промежутке под действием электродинамических и газодинамических сил, формируя плазменную струю. Устройство работает при нормальном давлении с частотой до 1 Гц.
Недостатком данного устройства является высокий уровень шума, генерируемого при периодическом срабатывании прежде всего детонационной камеры, что вынуждает располагать устройство в специальном звукоизолированном помещении, а также невозможность повышения частоты срабатывания, ограниченной частотой срабатывания детонационной камеры.
Задачей разработки заявляемого устройства является создание импульсно-периодического плазмотрона с высокой частотой (до 100 Гц) генерации импульсных плазменных потоков, работающего при нормальном давлении при низком уровне шума при работе, что обеспечит увеличение скорости обработки и улучшение условий труда при плазменной модификации свойств материалов и покрытий.
Для выполнения поставленной задачи предложен импульсно-периодический плазмотрон, который содержит блок питания и разрядное устройство, включающее последовательно расположенные блок генерации и ввода плазмы и ускорительный канал в виде коаксиально расположенных электродов анода и катода, которые подключены к блоку питания.
Новым, по мнению авторов, является то, что блок питания выполнен в виде импульсно-периодического блока питания, а блок генерации и ввода плазмы - в виде установленного в глухом торце ускорительного канала плазмотрона непрерывного действия, выходное отверстие которого соединено с ускорительным каналом расширяющимся соплом.
Сущность заявляемого устройства поясняется чертежом, на котором представлен общий вид предлагаемого плазмотрона. Импульсно-периодический плазмотрон состоит из блока питания 1, сопла 2, блока генерации и ввода плазмы 5 и ускорительного канала в виде коаксиально расположенных электродов анода 3 и катода 4. Анод и катод выполняются цилиндрической или конической формы. Катод 3 выполнен профилированным с начальным участком, изолированным вставкой 6 из высокотемпературной керамики. Все элементы ускорительного канала выполнены охлаждаемыми. Блок генерации и ввода плазмы 5 выполнен в виде плазматрона, работающего в непрерывном режиме. Элементы сопла выполнены из высокотемпературной керамики и вольфрама.
Импульсно-периодический плазмотрон работает следующим образом.
Плазменная струя непрерывного плазмотрона имеет среднемассовую температуру ~3000-4000 К и скорости 100-500 м/с. При фиксированных параметрах дуги род плазмообразующего газа определяет уровень среднемассовой температуры плазменной струи. Генерируемое импульсно-периодическое напряжение вызывает периодический пробой промежутка в наиболее узком месте и ускорение образующегося плазменного сгустка вдоль оси ускорительного канала. При импульсных напряжениях 3-5 кВ температура плазменного потока достигает 15000-20000 К при скорости истечения ~106 см/с. Функционирование ускорительного канала в условиях пониженной плотности плазмы резко уменьшит шумовые эффекты, а достаточно высокие ее параметры обеспечат симметричность и однородность разряда в ускорительном канале, что улучшит воспроизводимость работы плазмотрона и увеличение полной энергии плазменного потока. Частота генерации высокоэнергетического плазменного потока ограничивается величиной массового расхода рабочего вещества плазмотрона и параметрами блока питания. Существующие импульсно-периодические высоковольтные блоки питания устойчиво работают с частотой до 100 Гц. Таким образом, предлагаемый импульсно-периодический плазмотрон обеспечивает получение импульсных плазменных потоков с частотой до 100 Гц, работает при нормальном давлении, при низком уровне шума при работе, что обеспечит увеличение скорости обработки и улучшение условий труда при плазменной модификации свойств материалов и покрытий.
Литература
1. Камруков А.С., Овчинников П.А., Опекан А.Г., Протасов Ю.С.// "Радиационная плазмодинамика". - М.: Энергоатомиздат, 1991, т.1, с.564-566.
2. Тюрин Ю.Н и др. Автоматическая сварка. ИЭС им. Е.О.Патона НАН Украины, МА "СВАРКА", 2001, №1. - С.38-44.
Claims (1)
- Импульсно-периодический плазмотрон, содержащий блок питания и разрядное устройство, включающее последовательно расположенные блок генерации и ввода плазмы и ускорительный канал в виде коаксиально расположенных электродов анода и катода, цилиндрической или конической формы, которые подключены к блоку питания, отличающийся тем, что блок питания выполнен в виде импульсно-периодического блока питания, а блок генерации и ввода плазмы - в виде установленного в глухом торце ускорительного канала плазмотрона непрерывного действия, выходное отверстие которого соединено с ускорительным каналом расширяющимся соплом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007122001/06A RU2343651C1 (ru) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | Импульсно-периодический плазмотрон |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007122001/06A RU2343651C1 (ru) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | Импульсно-периодический плазмотрон |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2343651C1 true RU2343651C1 (ru) | 2009-01-10 |
Family
ID=40374384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007122001/06A RU2343651C1 (ru) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | Импульсно-периодический плазмотрон |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2343651C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529056C2 (ru) * | 2012-12-14 | 2014-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "НИТ" | Высоковольтный плазмотрон |
RU2579851C2 (ru) * | 2011-11-17 | 2016-04-10 | Хитачи Констракшен Мешинари Ко., Лтд. | Способ плазменно-дуговой сварки и устройство для плазменно-дуговой сварки |
-
2007
- 2007-06-13 RU RU2007122001/06A patent/RU2343651C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТЮРИН Ю.Н. и др. Импульсно-плазменное упрочнение инструмента. Автоматическая сварка, №1, 2001, с.38-44. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579851C2 (ru) * | 2011-11-17 | 2016-04-10 | Хитачи Констракшен Мешинари Ко., Лтд. | Способ плазменно-дуговой сварки и устройство для плазменно-дуговой сварки |
RU2529056C2 (ru) * | 2012-12-14 | 2014-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "НИТ" | Высоковольтный плазмотрон |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8735766B2 (en) | Cathode assembly and method for pulsed plasma generation | |
EP0002623B1 (en) | Electric arc apparatus and method for treating a flow of material by an electric arc | |
EP3006594B1 (en) | Nanocluster production device | |
L Marqués et al. | Multi-electrode plasma torches: motivation for development and current state-of-the-art | |
RU2343651C1 (ru) | Импульсно-периодический плазмотрон | |
Zheng et al. | Acceleration of DDT by non-thermal plasma in a single-trial detonation tube | |
EP2557902B1 (en) | Cathode assembly and method for pulsed plasma generation | |
RU2542354C1 (ru) | Эрозионный импульсный плазменный ускоритель | |
EP2859573B1 (en) | Device for generating plasma and directing an electron beam towards a target | |
CN110700947B (zh) | 不依赖燃烧室外部供气的滑动弧等离子体助燃激励器 | |
RU2554512C1 (ru) | Способ получения тепловой и электрической энергии и устройство для его реализации | |
Erofeev et al. | Conditions for uniform impact of the plasma of a runaway-electron-induced pulsed diffuse discharge on an anode | |
Schanin et al. | Plasma-emitter electron accelerators | |
Bityurin et al. | Analysis of Non-Thermal Plasma Aerodynamics Effects | |
RU2462007C2 (ru) | Способ получения высокоэнергетических импульсно-периодических плазменных потоков в газах атмосферного и повышенного давления | |
RU2754817C1 (ru) | Плазмотрон | |
Wang et al. | Process of AC multichannel gliding arcs discharge in rotational flow | |
CN115478938B (zh) | 一种大面积混合气预处理燃烧控制方法与系统 | |
Anshakov et al. | Laboratory and technological electric-arc plasma generators | |
RU2342811C1 (ru) | Способ и устройство для инициации свч-разряда и генерации высокотемпературной струи плазмы (варианты) | |
Chen et al. | Experimental study on dielectric barrier discharge plasma-assisted combustion for nozzle | |
RU203340U1 (ru) | Управляемый газонаполненный разрядник | |
RO128535A2 (ro) | Sistem de propulsie ionică | |
Gushenets et al. | High current electron sources and accelerators with plasma emitters | |
US20230294065A1 (en) | Method and system for transforming a gas mixture using pulsed plasma |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100614 |