RU2577332C1 - Three-phase electric arc plasma generator and method for start-up thereof - Google Patents
Three-phase electric arc plasma generator and method for start-up thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577332C1 RU2577332C1 RU2014150679/07A RU2014150679A RU2577332C1 RU 2577332 C1 RU2577332 C1 RU 2577332C1 RU 2014150679/07 A RU2014150679/07 A RU 2014150679/07A RU 2014150679 A RU2014150679 A RU 2014150679A RU 2577332 C1 RU2577332 C1 RU 2577332C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arc
- gas
- chamber
- plasma torch
- electrode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемая группа изобретений относится к области электрофизики, а именно к устройствам для нагрева газов с получением низкотемпературной плазмы (плазмотронов) и способам их запуска. Предлагаемый трехфазный плазмотрон предназначен для нагревания газов до высоких температур в дуговых разрядах, которые, будучи подключены к трем фазам высоковольтной сети переменного тока, замыкаются между собой, образуя, таким образом, соединение электрических нагрузок в звезду. В качестве рабочего тела плазмотрона могут использоваться как чистые газы (азот, аргон, гелий, углекислый газ и др.), так и смеси газов - в частности, воздух. Плазмотрон может использоваться в различных высокотемпературных технологических процессах, которые требуют больших расходов газа и, соответственно, больших мощностей нагрева. Также сферой возможного использования являются технологии, которые требуют таких температур, которые не могут быть получены в омических нагревателях газа или при сжигании различного рода топлив. Кроме того, плазмотрон способен обеспечивать большие тепловые потоки, которые необходимы при испытании теплозащитных материалов, в частности, в аэрокосмической отрасли.The proposed group of inventions relates to the field of electrophysics, namely, devices for heating gases to obtain low-temperature plasma (plasmatrons) and methods for starting them. The proposed three-phase plasmatron is designed to heat gases to high temperatures in arc discharges, which, being connected to the three phases of the high-voltage alternating current network, are closed together, thus forming a connection of electrical loads to the star. As the working fluid of the plasma torch, pure gases (nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, etc.) and gas mixtures, in particular, air, can be used. The plasma torch can be used in various high-temperature technological processes that require large gas flow rates and, accordingly, large heating capacities. Also, the scope of possible use are technologies that require such temperatures that cannot be obtained in ohmic gas heaters or when burning various kinds of fuels. In addition, the plasma torch is able to provide large heat fluxes, which are necessary when testing heat-shielding materials, in particular, in the aerospace industry.
Известен принцип работы и конструктивное исполнение трехфазного плазмотрона переменного тока, они описаны, в частности, в книге «Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет/А.С. Коротеев, М.В. Миронов, Ю.С. Свирчук. - М.: Машиностроение, 1993» (с. 35-39, 59-60) - прототип. Известный плазмотрон содержит три дуговые камеры и одну общую смесительную камеру. Каждая дуговая камера включает электрод - цилиндрический участок и сужающийся участок - конфузор. Электрод и конфузор соединены через основной узел ввода газа, одновременно являющийся изолятором, в котором имеются сопла для тангенциального подвода рабочего газа. Кроме того, основной узел ввода газа выполнен таким образом, что через него в дуговую камеру может проходить электрод для поджигания дуговых разрядов от независимого высоковольтного источника. На электродах установлены магнитные катушки для вращения ножки дугового разряда по внутренней поверхности электрода. Дуговые камеры присоединены к смесительной камере, а с другой стороны закрыты фланцем (затыльником), который соединен с электродом через второй изолятор, одновременно являющийся дополнительным узлом ввода газа. Дополнительный узел ввода газа также снабжен соплами для тангенциального подвода рабочего газа. К смесительной камере по оси, перпендикулярной осям дуговых камер, с одной стороны присоединено выходное сопло, а с другой стороны - заглушка, в которой имеется отверстие для измерения давления в камере (заборник давления). Электроды, конфузоры, смесительная камера, выходное сопло, заборник давления независимо подключены к системе водяного охлаждения.The principle of operation and design of a three-phase plasmatron of alternating current is known, they are described, in particular, in the book “Plasmatrons: structures, characteristics, calculation / A.S. Koroteev, M.V. Mironov, Yu.S. Svirchuk. - M .: Engineering, 1993 "(p. 35-39, 59-60) - prototype. Known plasmatron contains three arc chambers and one common mixing chamber. Each arc chamber includes an electrode - a cylindrical section and a tapering section - a confuser. The electrode and the confuser are connected through the main gas inlet assembly, which at the same time is an insulator in which there are nozzles for the tangential supply of working gas. In addition, the main gas injection unit is designed so that an electrode can pass through it into the arc chamber to ignite the arc discharges from an independent high-voltage source. Magnetic coils are installed on the electrodes to rotate the legs of the arc discharge along the inner surface of the electrode. Arc chambers are connected to the mixing chamber, and on the other hand are closed by a flange (butt plate), which is connected to the electrode through a second insulator, which at the same time is an additional gas inlet unit. An additional gas inlet unit is also provided with nozzles for the tangential supply of working gas. An outlet nozzle is attached to the mixing chamber along an axis perpendicular to the axes of the arc chambers, and a plug is connected on the one hand, in which there is a hole for measuring pressure in the chamber (pressure intake). Electrodes, confusers, mixing chamber, output nozzle, pressure intake are independently connected to the water cooling system.
Из указанного источника известен также способ запуска плазмотрона, который заключается в следующем: сначала включают охлаждение независимо каждого теплонапряженного узла (электродов, конфузоров, смесительной камеры, выходного сопла) и подачу рабочего газа. Затем на электроды подают напряжение и одновременно в каждой дуговой камере от специального источника поджигают вспомогательный высокочастотный маломощный разряд между конфузором и игольчатым вольфрамовым электродом, вводимый через основной узел подачи газа. Высокочастотный разряд замыкает промежуток электрод - конфузор, и под действием приложенного высоковольтного напряжения происходит пробой этого промежутка с образованием дугового разряда (дуги).A method for starting a plasma torch is also known from the indicated source, which consists in the following: first, cooling of each heat-stressed unit (electrodes, confusers, mixing chamber, and outlet nozzle) is independently switched on and the working gas is supplied. Then voltage is applied to the electrodes, and simultaneously in each arc chamber from a special source, an auxiliary high-frequency low-power discharge is ignited between the confuser and the needle tungsten electrode introduced through the main gas supply unit. A high-frequency discharge closes the gap between the electrode and the confuser, and under the action of the applied high-voltage voltage, this gap breaks down to form an arc discharge (arc).
Известная конструкция трехфазного плазмотрона переменного тока имеет ряд недостатков:The known design of a three-phase plasmatron of alternating current has several disadvantages:
1) большое количество шлангов водяного охлаждения, находящихся под различными потенциалами, снижает удобство эксплуатации плазмотрона и надежность его работы, поскольку возрастает риск электрических пробоев;1) a large number of water cooling hoses under various potentials reduces the convenience of operation of the plasma torch and its reliability, since the risk of electrical breakdowns increases;
2) требуется дополнительный высоковольтный источник для зажигания дуг плазмотрона; вспомогательный электрод, через который идет зажигание, является ненадежным элементом конструкции, так как он подгорает;2) an additional high-voltage source is required to ignite the plasma torch arcs; the auxiliary electrode through which the ignition goes is an unreliable structural element, since it burns out;
3) изолятор, который одновременно является завихрителем для ввода газа, имеет прочность ниже металлических узлов плазмотрона и не позволяет плазмотрону работать при больших давлениях в камере;3) the insulator, which is also a swirl for introducing gas, has a strength lower than the metal nodes of the plasma torch and does not allow the plasma torch to operate at high pressures in the chamber;
4) плазмотрон не позволяет достаточно точно и в широких пределах регулировать температуру газа на выходе: например, при увеличении расхода газа при том же токе разряда возрастает дуговая мощность и температура меняется незначительно.4) the plasma torch does not allow sufficiently precisely and within wide limits to regulate the temperature of the gas at the outlet: for example, when the gas flow increases at the same discharge current, the arc power increases and the temperature changes slightly.
Кроме указанных недостатков, весьма критичным является способ герметичного соединения отдельных узлов плазмотрона. Распространенное в известных конструкциях применение стягивающих шпилек приводит, при наличии термодеформаций, к необратимому изменению размеров зажатых между шпильками деталей. Особенно опасно это для смесительной камеры, так как делает ее непригодной для использования и может привести к серьезным авариям.In addition to these drawbacks, the method of hermetically connecting individual plasma torch assemblies is very critical. Common in known designs, the use of tightening pins leads, in the presence of thermal deformations, to an irreversible change in the size of the parts sandwiched between the pins. This is especially dangerous for the mixing chamber, as it makes it unsuitable for use and can lead to serious accidents.
Технической задачей, решение которой обеспечивает предлагаемая группа изобретений, заключается в обеспечении удобства эксплуатации с возможностью регулирования выходных параметров газа в широких пределах.The technical problem, the solution of which is provided by the proposed group of inventions, is to ensure ease of use with the ability to control the output parameters of the gas over a wide range.
Технический результат предлагаемой группы изобретений заключается в повышении надежности работы плазмотрона.The technical result of the proposed group of inventions is to increase the reliability of the plasma torch.
Для решения указанной технической задачи и обеспечения технического результата предлагается трехфазный электродуговой плазмотрон, включающий три дуговые камеры, каждая из которых содержит охлаждаемый электрод, конфузор, основной и дополнительный узлы ввода газа с тангенциальными соплами (завихрители), при этом электроды подключены к трем различным фазам сети переменного тока. На каждом охлаждаемом электроде установлена электромагнитная катушка в виде соленоида, дуговые камеры герметично соединены с общей смесительной камерой, имеющей выходное сопло, центральная продольная ось которого перпендикулярна центральным продольным осям дуговых камер. Основные и дополнительные узлы ввода газа (завихрители) выполнены металлическими. В каждой дуговой камере основной узел ввода газа соединен с охлаждаемым электродом через изолятор, на стороне основного узла ввода газа, обращенной внутрь дуговой камеры, выполнен выступ, причем расстояние между выступом и торцом электрода выбрано так, что фазное напряжение питающей сети при включении плазмотрона достаточно для пробоя газа внутри дуговой камеры.To solve this technical problem and ensure a technical result, a three-phase arc plasma torch is proposed, including three arc chambers, each of which contains a cooled electrode, a confuser, a primary and secondary gas injection units with tangential nozzles (swirlers), while the electrodes are connected to three different phases of the network alternating current. An electromagnetic coil in the form of a solenoid is installed on each cooled electrode, the arc chambers are hermetically connected to a common mixing chamber having an outlet nozzle, the central longitudinal axis of which is perpendicular to the central longitudinal axes of the arc chambers. The main and additional gas injection units (swirlers) are made of metal. In each arc chamber, the main gas inlet assembly is connected to the cooled electrode through an insulator, a protrusion is made on the side of the main gas inlet assembly facing the inside of the arc chamber, and the distance between the protrusion and the electrode end is selected so that the phase voltage of the supply network when the plasma torch is turned on is sufficient for gas breakdown inside the arc chamber.
Конфузоры, смесительная камера и ее выходное сопло могут иметь общий контур охлаждения, образованный последовательно соединенными каналами охлаждения и подключенный к входному и выходному коллекторам хладагента, причем все элементы данного контура заземлены. Электроды могут быть снабжены каналами охлаждения, соединенными с коллекторами хладагента независимо с помощью электроизоляционных трубопроводов.The confusers, the mixing chamber and its output nozzle may have a common cooling circuit formed by series-connected cooling channels and connected to the inlet and outlet collectors of the refrigerant, and all elements of this circuit are grounded. The electrodes may be provided with cooling channels connected to the refrigerant manifolds independently using electrical insulating pipelines.
Диаметры сопел основного узла подачи газа могут быть выбраны так, что вводимый через него расход газа составляет 70-90% от суммарного расхода газа, подаваемого в дуговую камеру.The diameters of the nozzles of the main gas supply unit can be selected so that the gas flow rate introduced through it is 70-90% of the total gas flow rate supplied to the arc chamber.
Плазмотрон может иметь дополнительную камеру, выполненную с возможностью установки за соплом смесительной камеры. Причем дополнительная камера снабжена выходным соплом и технологическими отверстиями для подачи газа.The plasma torch may have an additional chamber configured to be installed behind the nozzle of the mixing chamber. Moreover, the additional chamber is equipped with an outlet nozzle and technological holes for supplying gas.
Смесительная камера может быть выполнена в виде полого цилиндра из единой металлической заготовки, в которой выполнены каналы охлаждения. На торцевых поверхностях смесительной камеры могут быть независимо закреплены уплотнительные элементы для герметизации газовой полости и полости хладагента смесительной камеры.The mixing chamber can be made in the form of a hollow cylinder from a single metal billet in which cooling channels are made. On the end surfaces of the mixing chamber, sealing elements can be independently mounted to seal the gas cavity and the refrigerant cavity of the mixing chamber.
Каждый электрод может быть снабжен рубашкой охлаждения, содержащей силовой фланец со стороны, обращенной к смесительной камере, при этом дуговые камеры соединены со смесительной камерой с помощью шпилек с резьбой, вставляемых в отверстия в указанных силовых фланцах через электроизоляционные втулки.Each electrode can be equipped with a cooling jacket containing a power flange on the side facing the mixing chamber, while the arc chambers are connected to the mixing chamber using threaded rods inserted into holes in said power flanges through electrical insulating sleeves.
Предложен также способ запуска указанного выше трехфазного электродугового плазмотрона, при котором включают охлаждение, подают расход газа в дуговые камеры и подают фазное напряжение, зажигают дуговые разряды. При этом после включения охлаждения в дуговые камеры плазмотрона сначала подают предварительный расход газа, при котором подаваемое фазное напряжение достаточно для пробоя газа между выступом основного узла ввода газа и торцом электрода. А после зажигания дуговых разрядов подают номинальный расход газа в дуговые камеры.A method is also proposed for starting the above three-phase electric arc plasma torch, in which cooling is turned on, gas flow is supplied to the arc chambers and phase voltage is applied, arc discharges are ignited. In this case, after turning on the cooling, the preliminary gas flow rate is first supplied to the arc chambers of the plasma torch, at which the supplied phase voltage is sufficient for gas breakdown between the protrusion of the main gas inlet unit and the electrode end. And after ignition of the arc discharges, the nominal gas flow rate is supplied to the arc chambers.
В предлагаемой конструкции плазмотрона отсутствует блок высоковольтного зажигания, горение дуговых разрядов начинается непосредственно при подаче предварительного расхода газа и фазного напряжения. Разделение функций завихрителя и изолятора и выполнение завихрителя из металла повышает прочность плазмотрона и позволяет надежно работать при высоких давлениях. Кроме того, металлический завихритель устойчив к радиационным тепловым потокам, которые увеличиваются при росте давления в плазмотроне.In the proposed design of the plasma torch, there is no high-voltage ignition unit, the burning of arc discharges begins directly when a preliminary gas flow rate and phase voltage are applied. The separation of the functions of the swirl and insulator and the performance of the swirl made of metal increases the strength of the plasma torch and allows reliable operation at high pressures. In addition, the metal swirl is resistant to radiation heat fluxes, which increase with increasing pressure in the plasmatron.
Предлагаемый способ запуска плазмотрона также обеспечивает надежность его работы, поскольку при его осуществлении не требуется дополнительный высоковольтный источник для зажигания дуг плазмотрона, цепь зажигания которого ненадежна - в ней, в частности, подгорает электрод, возможны нежелательные шунтирования высокого напряжения.The proposed method of starting the plasma torch also ensures the reliability of its operation, since its implementation does not require an additional high-voltage source for igniting the arcs of the plasma torch, the ignition circuit of which is unreliable - in it, in particular, the electrode burns out, undesirable high voltage shunts are possible.
Измененная конструкция системы охлаждения плазмотрона, в которой хладагент последовательно проходит конфузоры, сопло, смесительную камеру и заборник давления позволяет резко сократить количество шлангов системы охлаждения и отделить в пространстве высоковольтные зоны от узлов с потенциалом земли.The modified design of the plasma torch cooling system, in which the refrigerant passes through the confusers, nozzle, mixing chamber and pressure intake in series, allows drastically reducing the number of cooling system hoses and separating high-voltage zones from nodes with ground potential in space.
Подача основной массы газа (70-90%) в основной завихритель, расположенный между электродом и конфузором, позволяет получать более длинные дуги, тем самым увеличивается мощность нагрева газа.The supply of the bulk of the gas (70-90%) to the main swirl, located between the electrode and the confuser, allows you to get longer arcs, thereby increasing the heating power of the gas.
В предлагаемой конструкции плазмотрона использовано независимое друг от друга закрепление различных узлов на смесительной камере. Это позволяет обеспечивать герметичность конструкции при термодеформациях камеры, а также избежать появления пластических деформаций.In the proposed design of the plasma torch, independent fastening of various nodes on the mixing chamber is used. This allows to ensure the tightness of the structure during thermal deformations of the chamber, as well as to avoid the appearance of plastic deformations.
Оснащение плазмотрона дополнительной камерой, которая установлена за выходным соплом основной смесительной камеры, позволяет осуществлять балластирование расхода газа, идущего через дуговые разряды, дополнительным расходом холодного газа. Это позволяет точно и в широких пределах регулировать параметры газового потока на выходе. Кроме того, дополнительная камера может использоваться для испытаний в ней материалов и решения различных технологических задач, что расширяет функциональные возможности плазмотрона. Дополнительная камера имеет собственную систему охлаждения, что позволяет измерять тепловые потоки в стенке данной камеры.Equipping the plasma torch with an additional chamber, which is installed behind the outlet nozzle of the main mixing chamber, allows ballasting the flow rate of gas passing through the arc discharges with an additional flow rate of cold gas. This allows you to accurately and widely control the parameters of the gas stream at the outlet. In addition, an additional chamber can be used to test materials in it and solve various technological problems, which expands the functionality of the plasma torch. The additional chamber has its own cooling system, which allows you to measure heat fluxes in the wall of this chamber.
На фигуре показана одна из трех симметрично расположенных дуговых камер плазмотрона. Дуговая камера состоит из электрода 1 (цилиндрический участок) и конфузора 2 (сужающийся участок). Дуговые камеры соединены со смесительной камерой 3. На смесительную камеру установлено сопло 4, которое служит для вывода нагретого газа. Для вращения ножек дуговых разрядов магнитным полем на электродах установлены магнитные катушки 5. Электроды отделены от конфузоров и смесительной камеры изоляторами 6. Для подачи газа в дуговые камеры в них имеются основной 7 и дополнительный 8 узлы ввода газа (завихрители), в которые вставлены тангенциально расположенные сопла 9. На обращенной внутрь дуговой камеры стороне основного узла ввода газа 7 выполнен выступ 10, благодаря которому обеспечивается зажигание дуговых разрядов напряжением подключенных к электродам фаз электрической сети.The figure shows one of the three symmetrically located arc chambers of the plasma torch. The arc chamber consists of an electrode 1 (cylindrical section) and a confuser 2 (tapering section). The arc chambers are connected to the
Для охлаждения узлов плазмотрона в конструкции организован последовательный контур охлаждения 11, которым соединены конфузоры 2, смесительная камера 3, ее сопло 4 и фланец 12, к которому подключен канал измерения давления. К электродам 1 охлаждение подключено независимо через электроизоляционные шланги 13. На фланец 14 сопла 4 смесительной камеры установлена дополнительная охлаждаемая камера 15, которая снабжена собственным выходным соплом 16 и технологическими отверстиями 17, которые могут быть использованы для подачи дополнительного газа. Сопло 4 смесительной камеры и фланец 12 с каналом измерения давления закреплены на камере независимо с помощью крепежа 18. Для независимого крепления электродов 1 к камере рубашка охлаждения каждого из них снабжена силовым фланцем 19, в котором имеются отверстия с электроизоляционными втулками.To cool the plasma torch assemblies in the design, a
Плазмотрон работает следующим образом.The plasma torch works as follows.
Сначала задают необходимые для работы плазмотрона давления охлаждающей воды и рабочего газа на входе плазмотрона, что обеспечивается с помощью редукторов внешней пневмогидравлической схемы. Для рабочего газа необходимо задать два уровня давлений, которые будут включаться последовательно при запуске плазмотрона: сначала включается давление, соответствующее режиму зажигания электрических дуг (предварительный режим), а затем - давление, соответствующее номинальному режиму работы (он определяется задачей, для которой плазмотрон используется). После включения расходов воды и рабочего газа на предварительном режиме производят включение трехфазного высокого напряжения. Фазы высоковольтной сети соединены с электродами плазмотрона через электродные катушки. Происходит пробой газа между выступом, выполненным на основном узле ввода газа, и торцом электрода, возникает дуговой разряд. Так как подача газа осуществляется через тангенциально расположенные сопла (с закруткой потока), дуговой разряд центрируется по оси дуговой камеры, то есть происходит вихревая стабилизация дугового разряда. При наличии всех трех дуговых токов система управления плазмотроном выдает команду на включение номинального расхода газа. При этом поднимается давление в камере плазмотрона, растут напряжения на дуговых разрядах и дуговые мощности. Плазмотрон переходит на номинальный режим работы, который не меняется далее до выключения плазмотрона.First, the pressure of the cooling water and the working gas at the inlet of the plasma torch necessary for the operation of the plasma torch is set, which is ensured by means of gearboxes of an external pneumohydraulic circuit. For working gas, it is necessary to set two pressure levels that will turn on sequentially when the plasma torch starts: first the pressure corresponding to the ignition mode of the electric arcs (preliminary mode) is turned on, and then the pressure corresponding to the nominal operating mode (it is determined by the task for which the plasma torch is used) . After turning on the flow of water and working gas in the preliminary mode, the inclusion of a three-phase high voltage. The phases of the high-voltage network are connected to the electrodes of the plasma torch through electrode coils. There is a breakdown of gas between the protrusion made on the main node of the gas input, and the end of the electrode, an arc discharge occurs. Since gas is supplied through tangentially located nozzles (with swirling flow), the arc discharge is centered along the axis of the arc chamber, i.e., vortex stabilization of the arc discharge occurs. In the presence of all three arc currents, the plasma torch control system issues a command to turn on the nominal gas flow. In this case, the pressure in the chamber of the plasma torch rises, the voltage on the arc discharges and the arc power increase. The plasma torch switches to the nominal operating mode, which does not change further until the plasma torch is turned off.
Для точного регулирования температуры газа на выходе, за соплом смесительной камеры может быть установлена дополнительная камера, в которую подают холодный газ с таким расходом, чтобы средняя энтальпия выходящего потока соответствовала требуемой температуре.To precisely control the temperature of the gas at the outlet, an additional chamber can be installed behind the nozzle of the mixing chamber, into which cold gas is supplied at a rate such that the average enthalpy of the outlet stream corresponds to the required temperature.
Далее приведен пример реализуемых параметров предлагаемого плазмотрона при питании от трехфазной сети напряжением 10 кВ и использовании воздуха в качестве рабочего газа. Расход газа на режиме запуска плазмотрона (предварительный режим) составляет 30-50 г/с. При таком расходе газа оптимальное расстояние между торцевой поверхностью электрода и выступом на обращенной внутрь дуговой камеры поверхности узла ввода газа составляет 2-2,5 мм. Действующее значение напряжения пробоя газа при этом находится в диапазоне 4-6 кВ, что меньше фазного напряжения при отсутствии тока, но превышает рабочее напряжение на дуговом разряде.The following is an example of the implemented parameters of the proposed plasma torch when powered from a three-phase network with a voltage of 10 kV and using air as a working gas. The gas flow rate at the start-up mode of the plasma torch (preliminary mode) is 30-50 g / s. With this gas flow rate, the optimal distance between the end surface of the electrode and the protrusion on the surface of the gas inlet assembly facing the inward arc chamber is 2-2.5 mm. The actual value of the gas breakdown voltage in this case is in the range of 4-6 kV, which is less than the phase voltage in the absence of current, but exceeds the operating voltage at the arc discharge.
При установленном выходном сопле (это сменный узел) диаметром 14 мм и дуговых токах 380 А плазмотрон развивает дуговую мощность примерно 4 МВт на номинальном расходе воздуха 450 г/с. При этом обеспечиваются следующие параметры газа в камере: давление - 4,5 МПа, температура - 4000 K. С этим же выходным соплом при номинальном расходе воздуха 700 г/с можно получить давление в камере 7 МПа.With an output nozzle installed (this is a replaceable unit) with a diameter of 14 mm and arc currents of 380 A, the plasma torch develops an arc power of approximately 4 MW at a nominal air flow rate of 450 g / s. At the same time, the following gas parameters in the chamber are provided: pressure - 4.5 MPa, temperature - 4000 K. With the same output nozzle, at a nominal air flow rate of 700 g / s, it is possible to obtain a pressure in the chamber of 7 MPa.
При установке выходного сопла диаметром 20 мм и увеличении номинального расхода воздуха до 840 г/с, а дуговых токов до 530 А, предлагаемый плазмотрон развивает дуговую мощность примерно 6 МВт, обеспечивая температуру газа 3500 K при давлении 4 МПа.When installing an output nozzle with a diameter of 20 mm and increasing the nominal air flow rate to 840 g / s, and arc currents to 530 A, the proposed plasmatron develops an arc power of about 6 MW, providing a gas temperature of 3500 K at a pressure of 4 MPa.
Эффективность использования дуговой мощности для нагрева газа в конструкции предлагаемого плазмотрона составляет около 0,8, остальное тепло отводится в систему охлаждения.The efficiency of using arc power for heating gas in the design of the proposed plasma torch is about 0.8, the rest of the heat is transferred to the cooling system.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014150679/07A RU2577332C1 (en) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | Three-phase electric arc plasma generator and method for start-up thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014150679/07A RU2577332C1 (en) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | Three-phase electric arc plasma generator and method for start-up thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2577332C1 true RU2577332C1 (en) | 2016-03-20 |
Family
ID=55647791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014150679/07A RU2577332C1 (en) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | Three-phase electric arc plasma generator and method for start-up thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2577332C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680318C1 (en) * | 2018-08-31 | 2019-02-19 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Трипл-Сп" | Ac high-voltage electric arc plasma torch cooling system and the ac high-voltage electric arc plasma torch with cooling system (embodiments) |
| RU202987U1 (en) * | 2020-11-06 | 2021-03-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» | AC THREE-PHASE PLASMA TORCH |
| RU2765466C1 (en) * | 2021-04-06 | 2022-01-31 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" | Method for producing hydrogen and acetylene and installation for implementation thereof |
| RU2775363C1 (en) * | 2021-10-06 | 2022-06-30 | Общество с ограниченной ответственностью «Трипл-СП» | Ac electric arc plasma torch |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU67909U1 (en) * | 2007-05-22 | 2007-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Полигон-ЛТД" | PLASMOTRON |
| RU2340125C2 (en) * | 2006-07-10 | 2008-11-27 | Анатолий Тимофеевич Неклеса | Electroarc plasmatron |
| US7671297B2 (en) * | 2003-11-20 | 2010-03-02 | Ethicon, Inc. | Method and apparatus for laser drilling workpieces |
-
2014
- 2014-12-16 RU RU2014150679/07A patent/RU2577332C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7671297B2 (en) * | 2003-11-20 | 2010-03-02 | Ethicon, Inc. | Method and apparatus for laser drilling workpieces |
| RU2340125C2 (en) * | 2006-07-10 | 2008-11-27 | Анатолий Тимофеевич Неклеса | Electroarc plasmatron |
| RU67909U1 (en) * | 2007-05-22 | 2007-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Полигон-ЛТД" | PLASMOTRON |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А.С. Коротеев, Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет, Москва, Машиностроение, 1993, c.20-23. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680318C1 (en) * | 2018-08-31 | 2019-02-19 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Трипл-Сп" | Ac high-voltage electric arc plasma torch cooling system and the ac high-voltage electric arc plasma torch with cooling system (embodiments) |
| WO2020046174A1 (en) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Трипл-Сп" | Alternating current high-voltage arc plasma generator with cooling system |
| RU202987U1 (en) * | 2020-11-06 | 2021-03-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» | AC THREE-PHASE PLASMA TORCH |
| RU2765466C1 (en) * | 2021-04-06 | 2022-01-31 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" | Method for producing hydrogen and acetylene and installation for implementation thereof |
| RU2775363C1 (en) * | 2021-10-06 | 2022-06-30 | Общество с ограниченной ответственностью «Трипл-СП» | Ac electric arc plasma torch |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7411353B1 (en) | Alternating current multi-phase plasma gas generator with annular electrodes | |
| CN100591189C (en) | Alternating-current plasma gun and its fire-lighting device | |
| CN103391678A (en) | Plasma torch of non-transferred and hollow type | |
| US11116069B2 (en) | High power DC non transferred steam plasma torch system | |
| RU2340125C2 (en) | Electroarc plasmatron | |
| RU2577332C1 (en) | Three-phase electric arc plasma generator and method for start-up thereof | |
| US8783196B2 (en) | AC plasma ejection gun, the method for supplying power to it and pulverized coal burner | |
| CN103925116A (en) | Sliding arc ignition device | |
| PL136948B1 (en) | Method of igniting a flammable gas mixture and system therefor | |
| CN103079329A (en) | High-pressure plasma ignition device | |
| RU2680318C1 (en) | Ac high-voltage electric arc plasma torch cooling system and the ac high-voltage electric arc plasma torch with cooling system (embodiments) | |
| CN107949140A (en) | A kind of spring arc striking type plasma burner | |
| CN104602429A (en) | Warm plasma generator | |
| CN107490025A (en) | Gas kitchen ranges | |
| RU2578197C1 (en) | Three-phase electric arc plasmatron | |
| Kalra et al. | Electrical discharges in the reverse vortex flow–tornado discharges | |
| Blackburn | Ignition of pulverized coal with arc heated air | |
| JP2013122215A (en) | Apparatus and method for ignition | |
| CN107592721A (en) | Aqueous medium non transferred arc plasma torch | |
| RU2210700C2 (en) | Method of plasma ignition of pulverized coal fuel | |
| CN207720495U (en) | A kind of spring arc striking type plasma burner | |
| US7135653B2 (en) | Multi-phase alternating current plasma generator | |
| CN107893994A (en) | A kind of double medium gas plasma burners of twin cathode | |
| CN218455224U (en) | Plasma composite burner and ceramic kiln | |
| Safronov et al. | Operation of high-voltage plasma torches with rod electrodes |