RU2464748C2 - Плазмотрон струйно-плавильный - Google Patents
Плазмотрон струйно-плавильный Download PDFInfo
- Publication number
- RU2464748C2 RU2464748C2 RU2010152144/07A RU2010152144A RU2464748C2 RU 2464748 C2 RU2464748 C2 RU 2464748C2 RU 2010152144/07 A RU2010152144/07 A RU 2010152144/07A RU 2010152144 A RU2010152144 A RU 2010152144A RU 2464748 C2 RU2464748 C2 RU 2464748C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- cathode
- plasmatron
- diameter
- plasma torch
- Prior art date
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
Abstract
Изобретение 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. Электродуговой плазмотрон содержит установленные вдоль продольной оси изолированные друг от друга медные стаканообразный анод и катод переменного сечения, причем 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, катод переменного сечения с углом конфузора α=5-15° имеет соотношение L1/d1=1,5-2 в плавильном режиме и L1/d1=2,5-4 в струйном режиме работы плазмотрона. Техническим результатом является повышение ресурса работы плазмотрона и снижение металлоемкости анода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение 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 H05H 1/28; H05H 1/34; H05H 1/26; B23K 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 с углом конфузора α=5-15° имеет отношение длины к диаметру 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, где d1 - диаметр цилиндрического канала катода; d2 и L2 - диаметр и длина зауженной части анода; d3 и L3 - диаметр и длина расширенной части анода.
2. Электродуговой плазмотрон по п.1, отличающийся тем, что катод переменного сечения с углом конфузора α=5-15°, имеет отношение длины к диаметру L1/d1=1,5-2 в плавильном режиме и L1/d1=2,5-4 в струйном режиме работы плазмотрона.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010152144/07A RU2464748C2 (ru) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Плазмотрон струйно-плавильный |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010152144/07A RU2464748C2 (ru) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Плазмотрон струйно-плавильный |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010152144A RU2010152144A (ru) | 2012-06-27 |
RU2464748C2 true RU2464748C2 (ru) | 2012-10-20 |
Family
ID=46681548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010152144/07A RU2464748C2 (ru) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Плазмотрон струйно-плавильный |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2464748C2 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU792614A1 (ru) * | 1979-02-05 | 1980-12-30 | Институт теплофизики СО АН СССР | Электродуговой подогреватель газа |
SU927440A1 (ru) * | 1980-05-28 | 1982-05-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср | Электрод к устройствам дл плазменной обработки |
CN101207965A (zh) * | 2007-07-31 | 2008-06-25 | 烟台龙源电力技术有限公司 | 等离子体发生器及延长等离子体发生器阴极寿命的方法 |
-
2010
- 2010-12-20 RU RU2010152144/07A patent/RU2464748C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU792614A1 (ru) * | 1979-02-05 | 1980-12-30 | Институт теплофизики СО АН СССР | Электродуговой подогреватель газа |
SU927440A1 (ru) * | 1980-05-28 | 1982-05-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср | Электрод к устройствам дл плазменной обработки |
CN101207965A (zh) * | 2007-07-31 | 2008-06-25 | 烟台龙源电力技术有限公司 | 等离子体发生器及延长等离子体发生器阴极寿命的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010152144A (ru) | 2012-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2260155C2 (ru) | Составной катод и устройство для плазменного поджига, в котором используется составной катод | |
CN101784154B (zh) | 电弧等离子体发生器的阳极以及电弧等离子体发生器 | |
JP7271489B2 (ja) | 高エネルギー効率、高出力のプラズマトーチ | |
KR101041026B1 (ko) | 공동형 플라즈마 토치, 플라즈마/가스 혼합형 연소장치 및이를 이용한 용융방법 | |
HU215324B (hu) | Plazmaégő, elsősorban kémiai folyamatok energiaellátására | |
CN103493601A (zh) | 等离子体焰炬 | |
US8783196B2 (en) | AC plasma ejection gun, the method for supplying power to it and pulverized coal burner | |
CS218814B1 (en) | Method of generating the plasma in the plasma electric arc generator and device for executing the same | |
Makarov et al. | Electromagnetism and the arc efficiency of electric arc steel melting furnaces | |
RU111734U1 (ru) | Плавильный плазмотрон | |
RU2464748C2 (ru) | Плазмотрон струйно-плавильный | |
KR101930451B1 (ko) | 다단 스월 구조체를 갖는 플라즈마 발생부 및 상기 플라즈마 발생부를 갖는 폐가스 처리 장치 | |
CN109104808B (zh) | 一种长使用寿命的新型微波等离子体激发装置 | |
Anshakov et al. | Investigation of thermal plasma generator of technological function | |
CN210274654U (zh) | 一种无阴极等离子发生器 | |
CN112996210A (zh) | 一种多电弧通道等离子体炬 | |
CN112996211A (zh) | 一种应用于危废处理的直流电弧等离子体炬 | |
RU2524173C1 (ru) | Плавильный плазмотрон | |
SU792614A1 (ru) | Электродуговой подогреватель газа | |
JP5091801B2 (ja) | 複合トーチ型プラズマ発生装置 | |
RU45888U1 (ru) | Плазматрон | |
RU2387107C1 (ru) | Электродуговой плазмотрон | |
RU2518171C2 (ru) | Электродуговой нагреватель водяного пара | |
CN217274255U (zh) | 点火装置和点火枪 | |
CN216017230U (zh) | 热等离子体喷枪 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201221 |