RU2355135C1 - Method of arc discharge creation in plasmatron - Google Patents
Method of arc discharge creation in plasmatron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2355135C1 RU2355135C1 RU2007133620/06A RU2007133620A RU2355135C1 RU 2355135 C1 RU2355135 C1 RU 2355135C1 RU 2007133620/06 A RU2007133620/06 A RU 2007133620/06A RU 2007133620 A RU2007133620 A RU 2007133620A RU 2355135 C1 RU2355135 C1 RU 2355135C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arc
- neutrode
- length
- plasmatron
- neutrodes
- Prior art date
Links
Landscapes
- Discharge Heating (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам формирования и стабилизации дугового разряда в плазмотроне косвенного действия.The invention relates to electrical engineering, in particular to methods for the formation and stabilization of an arc discharge in an indirect plasma torch.
Известны различные способы повышения устойчивости горения дугового разряда, общим для них является внешнее воздействие на электрическую дугу (введение в электрическую цепь балластных сопротивлений, обжатие дуг газом, жидкостью, стенками разрядной камеры).There are various ways to increase the stability of burning an arc discharge, common to them is the external effect on an electric arc (introduction of ballast resistances into an electric circuit, compression of arcs by gas, liquid, walls of the discharge chamber).
Известен способ формирования электродугового разряда в плазмотроне, при котором подают в газовую камеру по ее оси поток плазмообразующего газа, подают в камеру жидкостной стабилизации тангенциальный поток жидкости, возбуждают в газовой камере вспомогательный разряд и, используя его, зажигают рабочую дугу, согласно изобретению, до подачи потока жидкости подают поток плазмообразующего газа, закрученного относительно оси газовой камеры, и после зажигания рабочей дуги подачу газа прекращают, а давление жидкости увеличивают (Патент России №2115269, кл. Н05В 7/18, заявл. 20.02.91, опубл. 10.07.1998).There is a method of forming an electric arc discharge in a plasma torch, in which a plasma-forming gas stream is fed into the gas chamber along its axis, a tangential liquid flow is supplied to the liquid stabilization chamber, an auxiliary discharge is excited in the gas chamber and, using it, the working arc is ignited, according to the invention, before being fed a liquid stream is supplied with a plasma-forming gas stream swirling about the axis of the gas chamber, and after ignition of the working arc, the gas supply is stopped and the liquid pressure is increased (Russian Patent No. 2115269, class Н05В 7/18, decl. 02.20.91, publ. 07.10.1998).
Однако предлагаемый способ не позволяет протягивать дугу через длинные межэлектродные вставки и обеспечивать ее стабильное горение.However, the proposed method does not allow to stretch the arc through long interelectrode inserts and ensure its stable burning.
Устойчивое горение длинной высоковольтной дуги достигается в плазмотронах с секционированной межэлектродной вставкой (МЭВ), состоящей из набора коротких (l/d<2) секций, где l - длина секции; d - диаметр секции, и распределенной подачей плазмообразующего газа, причем с увеличением числа секций МЭВ энтальпия потока на выходе возрастает, а увеличение подачи плазмообразующего газа приводит к росту кпд плазмотрона (Жуков М.Ф., Аньшаков А.С. и др. Электродуговые генераторы с межэлектродными вставками. Новосибирск: Наука, 1981, 223 с.).Stable burning of a long high-voltage arc is achieved in plasmatrons with a sectioned interelectrode insert (MEM), consisting of a set of short (l / d <2) sections, where l is the length of the section; d is the diameter of the section, and the distributed supply of plasma-forming gas, and with an increase in the number of sections of MEA, the flow enthalpy at the outlet increases, and an increase in the supply of plasma-forming gas leads to an increase in the efficiency of the plasma torch (Zhukov MF, Anshakov A.S. et al. Electric arc generators with interelectrode inserts. Novosibirsk: Nauka, 1981, 223 pp.).
Однако при большом числе секций МЭВ усугубляются трудности, связанные с уплотнением межсекционных поверхностей, поджигом дуги и распределением газожидкостных потоков, возрастает турбулентность потока, дуга горит нестабильно.However, with a large number of MEM sections, difficulties associated with compaction of intersection surfaces, ignition of the arc, and distribution of gas-liquid flows are aggravated, flow turbulence increases, and the arc burns unstably.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) принят способ стабилизации дугового разряда в плазмотроне с секционированными межэлектродными вставками (МЭВ), при котором соотношение геометрических размеров вставок выбирают из условия l/d>15, где l - длина межэлектродной вставки; d - диаметр вставки. На обдув дуги через тангенциальные отверстия по длине секции подают примерно 50-60% плазмообразующего газа, а остальное количество распределяли между потоками, вводимыми тангенциально через зазоры между пусковой секцией МЭВ и между МЭВ и анодной вставкой. При этом расход защитного газа на обдув катода сравнительно невелик. При запуске плазмотрона использовали регулируемое балластное сопротивление, величина которого равна или больше, чем сопротивление электрической дуги. Вспомогательная дуга между катодом и пусковой секцией инициировалась высокочастотным осциллятором и легко переносилась на анод при указанной величине балластного сопротивления и соотношении газовых потоков. После запуска плазмотрона балластное сопротивление отключали (Генераторы низкотемпературной плазмы. Тезисы докладов XI Всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы. Часть 1., Академия наук СССР. Сибирское отделение - Новосибирск, 1989, с.82-83).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) adopted method of stabilization of the arc discharge in a plasma torch with sectioned interelectrode inserts (MEW), in which the ratio of the geometric dimensions of the inserts is chosen from the condition l / d> 15, where l is the length of the interelectrode insert; d is the diameter of the insert. Approximately 50-60% of the plasma-forming gas is fed through the tangential openings along the section along the arc along the length of the section, and the remaining amount is distributed between the flows introduced tangentially through the gaps between the starting section of the MEA and between the MEA and the anode insert. In this case, the shielding gas consumption for blowing the cathode is relatively small. When starting the plasma torch, an adjustable ballast resistance was used, the value of which is equal to or greater than the resistance of the electric arc. The auxiliary arc between the cathode and the starting section was initiated by a high-frequency oscillator and was easily transferred to the anode at the indicated value of ballast resistance and gas flow ratio. After starting the plasma torch, the ballast resistance was turned off (Low-temperature plasma generators. Abstracts of the XI All-Union Conference on low-temperature plasma generators. Part 1., USSR Academy of Sciences. Siberian Branch - Novosibirsk, 1989, p. 82-83).
Существенным недостатком указанного способа является ограничение мощности дуги и температуры нагреваемого газа вследствие «явления шунтирования» - пробоя газового промежутка между столбом дуги и стенкой электрода. Чтобы получить высокий уровень напряжения на дуге, необходимо увеличивать длину дуги (до нескольких метров), что приводит к снижению коэффициента полезного действия из-за значительных потерь тепла за счет излучения и громоздкости конструкции плазмотрона. Другим существенным недостатком является отсутствие связи между диаметром МЭВ и напряжением холостого хода. Если диаметр МЭВ (нейтродов) выполнить сколь угодно большим, то плазмотрон, безусловно, будет запускаться, и дуга будет гореть достаточно стабильно. Однако стоит только начать использовать такой способ формирования дугового разряда в плазмотроне для реализации какой-нибудь технологии, как стабильность горения дуги резко снижается и плазмотрон выходит из строя. Это обусловлено тем, что при больших диаметрах каналов все внешние возмущения начинают проникать в разрядную камеру и дестабилизировать разряд. Поэтому дугу в плазмотроне необходимо формировать в канале с минимально возможным диаметром.A significant drawback of this method is the limitation of the arc power and the temperature of the heated gas due to the “bypass phenomenon” - breakdown of the gas gap between the arc column and the electrode wall. To obtain a high level of voltage on the arc, it is necessary to increase the length of the arc (up to several meters), which leads to a decrease in the efficiency due to significant heat losses due to radiation and cumbersome construction of the plasma torch. Another significant drawback is the lack of connection between the diameter of the MEA and the open circuit voltage. If the diameter of the MEW (neutrodes) is arbitrarily large, then the plasma torch will certainly start, and the arc will burn quite stably. However, one has only to start using such a method of forming an arc discharge in a plasmatron for the implementation of any technology, as the stability of arc burning decreases sharply and the plasmatron fails. This is due to the fact that, at large channel diameters, all external perturbations begin to penetrate the discharge chamber and destabilize the discharge. Therefore, the arc in the plasmatron must be formed in the channel with the smallest possible diameter.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа формирования дугового разряда в плазмотроне путем повышения отношения Uxx и радиуса нейтрода в соответствии с заданным напряжением холостого хода, позволяющим улучшать тепловые параметры плазменной струи и энергетические характеристики плазмотрона и за счет этого улучшить стабильность горения дуги, обеспечить надежную и экономическую работу плазмотрона в технологическом агрегате.The basis of the invention is the task of improving the method of forming an arc discharge in a plasma torch by increasing the ratio U xx and the radius of the neutrode in accordance with a given open circuit voltage, which allows to improve the thermal parameters of the plasma jet and the energy characteristics of the plasma torch and thereby improve the stability of arc burning, to ensure reliable and economic operation of the plasma torch in the technological unit.
Поставленная задача решается тем, что в способе формирования дугового разряда в плазмотроне, включающем распределенную подачу рабочего тела (газа) по длине отдельных трубчатых вставок (нейтродов) с осевой и тангенциальной составляющей скорости и заданными расходами, возбуждение вспомогательного разряда и зажигание рабочей дуги, согласно изобретению устанавливают заданное значение напряжения холостого хода (Uxx) источника электропитания, принимают оптимальное количество нейтродов в зависимости от величины напряжения холостого хода, задают длину первого нейтрода по потоку газа в границах длины ламинарного участка дуги, а длину каждого последующего нейтрода принимают в 1,3-2,2 раза меньше длины предыдущего, выбирают пороговое значение отношения напряжения холостого хода к радиусу нейтродов:The problem is solved in that in the method of forming an arc discharge in a plasma torch, comprising a distributed supply of a working fluid (gas) along the length of individual tubular inserts (neutrodes) with an axial and tangential velocity component and given costs, excitation of an auxiliary discharge and ignition of the working arc, according to the invention adjusted setpoint circuit voltage (U xx) power source neytrodov take optimum amount depending on the value of open-circuit voltage, adayut neytroda length of the first gas flow within the boundaries of the arc length of the laminar portion, and the length of each subsequent neytroda take in 1,3-2,2 times smaller than the previous one selected threshold voltage idling relationship to the radius neytrodov:
при Uxx до 600 В пороговое значение составляет (70-80)·10-3 В/м;at U xx up to 600 V, the threshold value is (70-80) · 10 -3 V / m;
при Uxx до 1500 В пороговое значение составляет (100-115)·10-3 В/м;at U xx up to 1500 V, the threshold value is (100-115) · 10 -3 V / m;
при Uxx до 5000 В пороговое значение составляет (200-220)·10-3 В/м,at U xx up to 5000 V, the threshold value is (200-220) · 10 -3 V / m,
и по установленным граничным значениям определяют радиус нейтродов для принятой величины напряжения холостого хода и после установки рабочих расходов газа и тока дуги запускают плазмотрон, а плазмотрон с одним нейтродом формируют при величине напряжения холостого хода до 600 В, с двумя нейтродами - до 1500 В, с четырьмя нейтродами - до 5000 В.and the neutron radius is determined from the established boundary values for the adopted value of the open circuit voltage, and after setting the working gas flow rate and the arc current, the plasmatron is started, and a plasmatron with one neutrode is formed when the open circuit voltage is up to 600 V, with two neutrons up to 1500 V, s four neutrodes - up to 5000 V.
Поскольку дуговой разряд на начальном участке имеет ламинарный режим горения, то длина первого по потоку газа трубчатого нейтрода, примыкающего к закрытому электроду, находится в границах ламинарного участка дуги.Since the arc discharge in the initial section has a laminar combustion mode, the length of the first gas-flow tubular neutrode adjacent to the closed electrode is within the laminar section of the arc.
При высокой температуре плазмы газы увеличиваются в объеме, поэтому каждая последующая секция межэлектродных вставок короче предыдущей, что обеспечивает равномерное обжатие плазменного потока и охлаждение секций. При соблюдении условия, что длина последующего трубчатого нейтрода в 1,3-2,2 раза меньше предыдущего, двойное дугообразование в плазмотроне отсутствует, повышается устойчивость дуги. Длина последующего трубчатого нейтрода не может быть меньше граничной величины 1,3, поскольку снижается напряжение горения разряда, что приводит к уменьшению срока службы электродов и ухудшению энергетических параметров плазмотрона. При превышении величины верхней границы независимо от величины расхода газа, при незначительном увеличении тока дугового разряда происходит двойное дугообразование, что приводит к снижению срока службы электродов и кпд плазмотрона.At a high plasma temperature, gases increase in volume, so each subsequent section of the interelectrode inserts is shorter than the previous one, which ensures uniform compression of the plasma stream and cooling of the sections. Subject to the condition that the length of the subsequent tubular neutrode is 1.3-2.2 times less than the previous one, there is no double arcing in the plasmatron, and the stability of the arc increases. The length of the subsequent tubular neutrode cannot be less than the boundary value of 1.3, since the discharge burning voltage decreases, which leads to a decrease in the life of the electrodes and the deterioration of the energy parameters of the plasma torch. When the upper limit value is exceeded, regardless of the gas flow rate, with a slight increase in the arc discharge current, double arcing occurs, which leads to a decrease in the service life of the electrodes and plasma torch efficiency.
Экспериментальным путем были определены оптимальные режимы проведения операций способа и параметры, характеризующие конструктивное выполнение плазмотрона: диаметр разрядного канала, количество межэлектродных вставок, которые удовлетворяют проведению способа и определяются мощностью плазмотрона и величиной напряжения холостого хода.Experimentally, the optimal operating modes of the method and the parameters characterizing the constructive execution of the plasma torch were determined: the diameter of the discharge channel, the number of interelectrode inserts that satisfy the method and are determined by the power of the plasma torch and the open circuit voltage.
Предложенное соотношение геометрических параметров элементов и режимных характеристик определяет энергетические и технологические параметры электрической дуги, устойчивость и стабильность работы плазмотрона, при взаимодействии ее с газовым потоком и стенками нейтрода в соответствии с заданным напряжением холостого хода.The proposed ratio of the geometric parameters of the elements and operating characteristics determines the energy and technological parameters of the electric arc, the stability and stability of the plasma torch, when it interacts with the gas stream and the walls of the neutrode in accordance with the specified open-circuit voltage.
При этом установлено, что чем больше значение Uxx, тем больше количество нейтродов необходимо установить для повышения дифференциального сопротивления дуги. Так, при Uxx<600 В устанавливается один нейтрод, при Uxx до 1500 В - два нейтрода, для Uxx до 5000 В - четыре нейтрода. Такой рост количества нейтродов с увеличением напряжения холостого хода обусловлен возрастанием потенциала по длине дуги. Необходимое и достаточное количество нейтродов при заданной величине напряжения холостого хода уменьшает габариты плазмотрона и обеспечивает стабильное горение дуги.It was found that the larger the value of U xx , the greater the number of neutrodes must be set to increase the differential resistance of the arc. So, at U xx <600 V, one neutrode is installed, at U xx up to 1500 V - two neutrons, for U xx up to 5000 V - four neutrons. Such an increase in the number of neutrodes with an increase in open circuit voltage is due to an increase in potential along the length of the arc. The necessary and sufficient number of neutrons at a given value of open circuit voltage reduces the dimensions of the plasma torch and ensures stable arc burning.
На основании результатов испытаний разработана модель плазмотрона с улучшенными эксплуатационными характеристиками.Based on the test results, a plasma torch model with improved operational characteristics was developed.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
При установленной величине напряжения холостого хода рассчитывают общую длину нейтродов и отдельных трубчатых секций нейтродов. Внутренний диаметр одинаковый для всех секций.With the set value of the open circuit voltage, the total length of the neutrodes and individual tubular sections of the neutrodes are calculated. The inner diameter is the same for all sections.
В соответствии с номиналами вторичных напряжений выпускаемых промышленностью трансформаторов выпрямленное напряжение холостого хода (Uxx) от трансформатора переменного напряжения 380 В дает напряжение 580-600 В, для напряжения 660 В дает напряжение 1500-1600 В, для напряжения 2500 В - 4500-5000 В. В зависимости от величины напряжения холостого хода принимают количество нейтродов в плазмотроне. Так, при напряжении Uxx до 600 В устанавливают один нейтрод, при Uxx до 1500 В - два нейтрода и при Uxx до 5000 В - четыре нейтрода. Задают длину первого нейтрода по потоку газа в границах принятой величины ламинарного участка дуги, а длину каждого последующего нейтрода принимают в 1,3-2,2 раза меньше длины предыдущего. На основании результатов испытаний в качестве исходного физического параметра выбирают пороговое значение отношения напряжения холостого хода к радиусу нейтродов:In accordance with the secondary voltage ratings of transformers manufactured by the industry, the rectified open circuit voltage (U xx ) from an alternating voltage transformer 380 V gives a voltage of 580-600 V, for a voltage of 660 V gives a voltage of 1500-1600 V, for a voltage of 2500 V - 4500-5000 V Depending on the value of the open circuit voltage, the number of neutrons in the plasmatron is accepted. So, with a voltage of U xx up to 600 V, one neutrode is installed, with U xx up to 1500 V - two neutrons and with U xx up to 5000 V - four neutrodes. The length of the first neutrode according to the gas flow is set within the boundaries of the accepted value of the laminar portion of the arc, and the length of each subsequent neutrode is taken 1.3-2.2 times less than the length of the previous one. Based on the test results, the threshold value of the ratio of the open circuit voltage to the radius of the neutrodes is selected as the initial physical parameter:
при Uxx до 600 В пороговое значение составляет (70-80)·10-3 В/м;at U xx up to 600 V, the threshold value is (70-80) · 10 -3 V / m;
при Uxx до 1500 В - (100-115)·10-3 В/м;at U xx up to 1500 V - (100-115) · 10 -3 V / m;
при Uxx до 5000 В - (200-220)·10-3 В/м,at U xx up to 5000 V - (200-220) · 10 -3 V / m,
по установленным граничным значениям определяют радиус нейтродов для принятой величины напряжения холостого хода и после установки рабочих расходов газа и тока возбуждают дугу с помощью вспомогательного разряда и запускают плазмотрон.according to the established boundary values, the radius of the neutrodes is determined for the accepted value of the open circuit voltage and after setting the working gas and current flows, an arc is excited using an auxiliary discharge and the plasmatron is launched.
Взаимодействие электрической дуги с газовым потоком и стенками канала плазмотрона протекает следующим образом.The interaction of the electric arc with the gas stream and the walls of the plasma torch channel proceeds as follows.
На начальном участке дуга постепенно расширяется до тех пор, пока не встретится с холодным пограничным слоем, образующимся на стенке канала. После встречи холодного пристеночного слоя с дугой, последняя начинает подвергаться турбулентным возмущениям. На этом участке растет напряженность электрического поля. Газовый поток выдувает дугу из межэлектродного промежутка и вытягивает ее вдоль оси. Для увеличения теплоотвода от стенок канала опорные пятна дуги перемещают с большой скоростью по поверхности канала газодинамическим воздействием, а сами нейтроды интенсивно охлаждают.In the initial section, the arc gradually expands until it encounters a cold boundary layer formed on the channel wall. After the cold parietal layer meets the arc, the latter begins to undergo turbulent disturbances. In this area, the electric field increases. The gas stream blows the arc from the interelectrode gap and draws it along the axis. To increase the heat removal from the channel walls, the supporting spots of the arc are moved at high speed along the channel surface by gas-dynamic action, and the neutrons themselves are intensively cooled.
В предлагаемом способе, благодаря экспериментально установленным пороговым значениям отношения величины Uxx к радиусу нейтродов, подтверждается возможность улучшить пространственную стабилизацию дуги, реализовать истечение плазменной струи при давлениях существенно превышающих атмосферное.In the proposed method, thanks to the experimentally established threshold values of the ratio of the value of U xx to the radius of the neutrons, the possibility of improving the spatial stabilization of the arc, to realize the outflow of a plasma jet at pressures significantly higher than atmospheric, is confirmed.
Практическая реализация предложенного способа состоит в том, что полученные пороговые значения позволяют определить радиус канала плазмотрона в зависимости от величины напряжения холостого хода, при которых обеспечивается потребная электрическая прочность зазора между стенкой канала и высокотемпературной электропроводной зоной, а также способствует повышению точности и воспроизводимости узлов при изготовлении плазмотронов.The practical implementation of the proposed method consists in the fact that the obtained threshold values make it possible to determine the radius of the plasma torch channel depending on the open circuit voltage at which the required electric strength of the gap between the channel wall and the high-temperature electrically conductive zone is ensured, and also improves the accuracy and reproducibility of the nodes in the manufacture plasmatrons.
Изготовлен рабочий плазмотрон потребляемой мощностью 2 МВт, в котором выполнены заявляемые условия.A working plasmatron with a power consumption of 2 MW was manufactured, in which the claimed conditions are fulfilled.
Напряжение холостого хода источника электропитания составило 5000 В, при рабочем напряжении 4000 В. Поскольку в начальный момент времени дуга не проходит через все нейтроды и напряжение холостого хода подключено ко всем нейтродам, то оно составило 5000 В. Исходя из экспериментальных данных длина ламинарного участка дуги отнесенная к Uxx составляет 
Для вытягивания дуги через длинные нейтроды в начальный момент ее формирования, а также для обеспечения стабильного горения длинных дуг в трубчатых нейтродах с малой амплитудой пульсаций тока и напряжения без риска двойного дугообразования необходимо создание определенных условий. В качестве исходного физического параметра выбрано пороговое значение отношения величины напряжения холостого хода к радиусу нейтродов, который получен экспериментально (радиус нейтродов во всех секциях одинаковый). В результате испытаний установлено, что только при определенном соотношении напряжения холостого хода к радиусу канала дуга протягивается через длинный нейтрод с соответствующим числом секций и устойчиво горит в канале. Приняли числовое значение отношения величины напряжения холостого хода к радиусу, которое составило 263·10-3 В/м. По следам шунтирования дуги в канале нейтродов и по полученным осциллограммам распределения тока и напряжения по нейтродам и аноду плазмотрона определили, что дуга шунтируется только в первом нейтроде с редким перемещением на начальный участок второго нейтрода. Приняли числовое значение отношения 250·10-3 В/м. Дуга устойчиво протягивается через первый нейтрод и стабильно горит во втором нейтроде. Затем установили 232·10-3 В/м, при этом дуга протягивается через первый, второй и третий нейтроды и стабильно горит в четвертом. И только при значении 210·10-3 В/м дуга при запуске протянулась через все четыре нейтрода, зашунтировалась на аноде и стабильно горела по всей длине разрядной камеры плазмотрона при токе 600 А и напряжении около 3000 В, при этом изменение расхода газа от 100 до 200 г/с не оказывает влияние на протягивание дуги.To extend the arc through long neutrons at the initial moment of its formation, as well as to ensure stable burning of long arcs in tubular neutrons with a small amplitude of ripple current and voltage without the risk of double arcing, certain conditions must be created. As the initial physical parameter, the threshold value of the ratio of the open circuit voltage to the radius of the neutrodes, which was obtained experimentally (the radius of the neutrodes in all sections is the same), was chosen. As a result of the tests, it was found that only with a certain ratio of the open circuit voltage to the channel radius does the arc extend through a long neutrode with an appropriate number of sections and burn steadily in the channel. The numerical value of the ratio of the open circuit voltage to the radius, which was 263 · 10 -3 V / m, was adopted. From the traces of the arc bypass in the neutrode channel and from the obtained oscillograms of the distribution of current and voltage across the neutrons and the plasma torch anode, it was determined that the arc is bypassed only in the first neutrode with a rare movement to the initial portion of the second neutrode. The numerical value of the ratio 250 · 10 -3 V / m was adopted. The arc stably extends through the first neutrode and stably burns in the second neutrode. Then they set 232 · 10 -3 V / m, while the arc extends through the first, second and third neutrons and stably burns in the fourth. And only at a value of 210 · 10 -3 V / m, the arc at start-up stretched through all four neutrodes, shunted at the anode and burned stably along the entire length of the discharge chamber of the plasma torch at a current of 600 A and a voltage of about 3000 V, with a change in gas flow from 100 up to 200 g / s does not affect arc pulling.
Данный цикл расчета повторялся многократно до установления стационарного режима при Uxx=600 В и Uxx=1500 В. В процессе расчета граничные значения задавались следующим образом. При Uxx=600B пороговое значение отношения напряжения холостого хода к радиусу нейтрода принято (70-80)·10-3 В/м. При этом значении Uxx плазмотрон формируют с одним нейтродом. Исходя из длины ламинарного участка дуги для Uxx=600 В длина нейтрода равна 80·10-3 м. Исходя из порогового значения отношения Uxx к радиусу нейтрода, которое принято (70-80)·10-3 В/м, радиус нейтрода будет в пределах (7,5-8,5)·10-3 В/м.This calculation cycle was repeated many times until a stationary mode was established at U xx = 600 V and U xx = 1500 V. In the calculation process, the boundary values were set as follows. At U xx = 600 V, the threshold value of the ratio of the open circuit voltage to the radius of the neutrode is adopted (70-80) · 10 -3 V / m. With this value of U xx, the plasmatron is formed with one neutrode. Based on the length of the laminar portion of the arc for U xx = 600 V, the length of the neutrode is 80 · 10 -3 m. Based on the threshold value of the ratio U xx to the radius of the neutrode, which is accepted (70-80) · 10 -3 V / m, the radius of the neutrode will be in the range (7.5-8.5) · 10 -3 V / m.
При Uxx до 1500 В используются два нейтрода, соответственно длина первого нейтрода 0,25 м, а второго - (0,1-0,15) м. Принимая пороговое значение отношения напряжения холостого хода к радиусу нейтрода равным (100-115)·10-3 В/м, определяем радиус нейтродов, который составляет (13-15)·10-3 м.At U xx up to 1500 V, two neutrodes are used, respectively, the length of the first neutrode is 0.25 m, and the second is (0.1-0.15) m. Assuming the threshold value of the ratio of open circuit voltage to the radius of the neutrode to be (100-115) · 10 -3 V / m, we determine the radius of the neutrodes, which is (13-15) · 10 -3 m.
Проведенные испытания плазмотронов, изготовленных в соответствии с формулой изобретения способа формирования дугового разряда, показали, что они обеспечивают заданную длительность непрерывного процесса работы в металлическом расплаве плазменной плавильной печи при повышенном рабочем давлении в реакционной зоне.The tests of plasmatrons manufactured in accordance with the claims of the method of forming an arc discharge showed that they provide a given duration of a continuous process in a metal melt of a plasma melting furnace at an increased working pressure in the reaction zone.
Claims (2)
при Uxx до 600 В пороговое значение составляет (70-80)·10-3 В/м;
при Uxx до 1500 В пороговое значение составляет (100-115)·10-3 В/м;
при Uxx до 5000 В пороговое значение составляет (200-220)·10-3 В/м,
и по установленным граничным значениям определяют радиус нейтродов для принятой величины напряжения холостого хода и после установки рабочих расходов газа и тока дуги запускают плазмотрон.1. A method of forming an arc discharge in a plasma torch, including a distributed supply of a working fluid (gas) along the length of individual tubular inserts (neutrons) with an axial and tangential velocity component and predetermined costs, excitation of an auxiliary discharge and ignition of the working arc, characterized in that the set value is set open circuit voltage (U xx ) of the power supply, take the optimal number of neutrons depending on the value of open circuit voltage, set the length of the first neutrode downstream gas within the boundaries of the length of the laminar portion of the arc, and the length of each subsequent neutrode is taken 1.3-2.2 times less than the length of the previous one, the threshold value of the ratio of the open circuit voltage to the radius of the neutrodes is selected:
at U xx up to 600 V, the threshold value is (70-80) · 10 -3 V / m;
at U xx up to 1500 V, the threshold value is (100-115) · 10 -3 V / m;
at U xx up to 5000 V, the threshold value is (200-220) · 10 -3 V / m,
and according to the established boundary values, the radius of the neutrodes is determined for the adopted value of the open circuit voltage, and after setting the working gas flow and arc current, the plasmatron is started.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200700323A UA86982C2 (en) | 2007-01-15 | 2007-01-15 | Method for forming of arc discharde in a plasmatron |
| UAA200700323 | 2007-01-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2355135C1 true RU2355135C1 (en) | 2009-05-10 |
Family
ID=41020144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007133620/06A RU2355135C1 (en) | 2007-01-15 | 2007-09-07 | Method of arc discharge creation in plasmatron |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2355135C1 (en) |
| UA (1) | UA86982C2 (en) |
-
2007
- 2007-01-15 UA UAA200700323A patent/UA86982C2/en unknown
- 2007-09-07 RU RU2007133620/06A patent/RU2355135C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA86982C2 (en) | 2009-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1195077B1 (en) | Anode electrode for plasmatron structure | |
| US8783196B2 (en) | AC plasma ejection gun, the method for supplying power to it and pulverized coal burner | |
| US5418430A (en) | Plasma generator with field-enhancing electrodes | |
| KR101041026B1 (en) | Hollow type plasma torch, Combusition apparatus plasma/gas bunner and method of melting using the appratus | |
| CN103079329A (en) | High-pressure plasma ignition device | |
| US10308509B2 (en) | Ozone generator | |
| RU2355135C1 (en) | Method of arc discharge creation in plasmatron | |
| RU2577332C1 (en) | Three-phase electric arc plasma generator and method for start-up thereof | |
| TWI581671B (en) | Plasma torch device | |
| Anshakov et al. | Electric-arc steam plasma generator | |
| JP2013122215A (en) | Apparatus and method for ignition | |
| EA020329B1 (en) | Plasma furnace | |
| RU2353485C1 (en) | Plasma torch (versions) | |
| Anshakov et al. | Investigation of thermal plasma generator of technological function | |
| RU2529056C2 (en) | High-voltage plasmatron | |
| RU2387107C1 (en) | Electric arc plasmatron | |
| Rutberg et al. | High-voltage plasma generators of alternating current with rod electrodes stationary operating on oxidizing media | |
| RU130180U1 (en) | HIGH VOLTAGE PLASMOTRON | |
| RU2506724C1 (en) | Electric-arc plasmatron with water stabilisation of electric-arc | |
| CN107893994A (en) | A kind of double medium gas plasma burners of twin cathode | |
| Isakaev et al. | Effect of the opening angle of the gas-discharge path on the power efficiency of a plasmatron | |
| RU2787915C1 (en) | Device for high-temperature plasma blast heating | |
| RU2233563C2 (en) | Inductor-type high-frequency plasma generator | |
| RU140498U1 (en) | POWDER SPRAY PLASMATRON | |
| Liao et al. | Application of plasma discharges to the ignition of a jet diffusion flame |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110908 |