RU98116307A - Электрод для плазменного генератора, генератор, включающий упомянутый электрод, и способ обработки твердеющего жидкого металла - Google Patents

Claims (24)

1. Электрод плазменного дугового генератора (2, 20, 30, 44), который совместно с противоположным электродом (15, 28, 42, 54, 73, 86, 122) обеспечивает двухрельсовую структуру, способную генерировать разряд плазменной дуги, способной перемещаться вдоль замкнутого контура в первом направлении (14), электрод, который имеет электрические средства (13,23,37,45, 53, 93) соединения для соединения с источником постоянного тока электропитания (56, 72, 84) и включает в основном трубчатое тело с первым краем (3, 24 33, 89), образующим часть области первого края, и вторым, рабочим краем (4, 27, 34, 46, 63, 78, 90), образующим часть области второго края и служащим для разряда электрической дуги, электрод, в котором: (i) указанные электрические средства соединения включают по крайней мере одно место (12) соединения на электроде; (ii) указанное трубчатое тело имеет по крайней мере один продольно протягивающийся зазор (6, 22, 32, 49, 52, 88) с зазорным пространством (7, 91) области первого края, главным зазорным пространством (8) и зазорным пространством (9, 92) области второго края, зазоры, каждый из которых разделяется поперечно между двумя секторами (10 и 11; 21 и 21; 31 и 31; 48 и 48) стенки, где каждый имеет первую и вторую краевую части, причем один из указанных секторов стенки (11,21,31, 48) содержит место соединения, связанное с зазором; (iii) вторая краевая часть одного из указанных секторов стенки имеет передающую зону (16, 36) плазменной дуги, и вторая краевая часть другого сектора стенки, содержащая указанное место соединения, имеет принимающую зону (17, 35) плазменной дуги, плазменной дуги, передающая и принимающая зоны которой разделяются и граничат на зазорном пространстве области второго края указанного продольно протягивающегося зазора, образуя, таким образом, две стороны указанного зазорного пространства; (iv) указанное связанное с зазором место соединения располагается так, чтобы его проекция на вторую краевую часть поперечно смещалась от указанной принимающей зоны плазменной дуги во втором направлении, которое является противоположным указанному первому направлению, посредством которого во время работы в указанной двухрельсовой структуре генерируется сила Лоренца, заставляя образовываться плазменную дугу между указанным электродом генератора плазменной дуги и противоположным электродом для непрерываемого движения в замкнутом контуре в указанном первом направлении вдоль указанной области второго края и поперек каждого из указанных зазорных пространств области второго края.

2. Электрод по п. 1, где каждое зазорное пространство (9, 92) области второго края изготавливается с таким размером, что оно было существенно не шире, чем наименьший диаметр фактического столба плазменной дуги; и расстояние (L) между указанной проекцией места соединения, связанного с зазором на участке второго края и указанной принимающей зоной электрической дуги, является существенно не меньшим, чем наибольший диаметр опоры фактического столба плазменной дуги.

3. Электрод по п. 1 или 2, где указанное трубчатое тело электрода (2, 51, 71, 81) плазменной дуги имеет один единичный зазор (6, 52, 88) и указанные два сектора стенки сливаются в единое тело, протягивающееся от одной стороны зазора до другой.

4. Электрод по п. 1 или 2, где указанное трубчатое тело имеет несколько зазоров (22, 32, 49) и несколько секторов (21, 31, 48) стенки, причем каждый сектор стенки протягивается между двумя зазорами.

5. Электрод по любому из пп. 1-4, где в указанном по крайней мере одном продольно протягивающемся зазоре (6, 22, 52, 88), указанные зазорные пространства (7 и 9, 91 и 92) области первого и второго края не располагаются на одной линии.

6. Электрод по п. 5, где указанное главное зазорное пространство (8,52, 88) имеет две части, составляющие между собой тупой угол.

7. Электрод по п. 5, где указанный по крайней мере один продольно протягивающийся зазор (22) является наклонным.

8. Электрод по любому из пп. 1-7, где каждое место соединения, связанное с зазором, располагается в или вблизи области первого края (3, 24, 33, 89).

9. Электрод по любому из пп. 1-8, где указанная область второго края (4, 27, 34, 46, 63, 78, 90) является скошенной.

10. Электрод по любому из предыдущих пунктов, где главному пространству указанного по крайней мере одного продольно протягивающегося зазора (6, 22, 52, 88) придается такая форма, чтобы проекция указанного связанного с зазором места соединения на участок второго края находилась в том секторе стенки, который вмещает передающую зону (16, 87) электрической дуги.

11. Электрод по любому из предыдущих пунктов, где секторы (31, 48) указанного в основном трубчатого тела конструируются так, чтобы проекция каждого связанного с зазором места соединения на участок второго края находилась на некотором расстоянии от указанного замкнутого контура.

12. Электрод по п. 11, где секторы (31) указанного в основном трубчатого тела конструируются так, чтобы проекция каждого связанного с зазором места соединения на участок второго края находилась внутри периметра указанного замкнутого контура.

13. Электрод по п. 11, где секторы (48) указанного в основном трубчатого тела конструируются так, чтобы проекция каждого связанного с зазором места соединения на участок второго края находилась с внешней стороны периметра указанного замкнутого контура.

14. Электрод по любому из пп. 1, 4 и 8-13, где секторы (31) стенки электрода плазменного дугового генератора согласно изобретению конструируются так, чтобы по крайней мере пространство области второго края каждого зазора формировалось с перекрытием между примыкающими участками секторов стенки, включающих указанные передающую (36) и принимающую (35) зоны плазменной дуги.

15. Электрод по любому из пп. 1, 4 и 8-13, где указанное трубчатое тело (30) имеет звездообразную многогранную форму и собирается из множества модульных усеченно-треугольных сегментов (31), каждый из которых образует сектор стенки и частично перекрывается вблизи зазоров.

16. Устройство (50, 70, 80, 126) плазменного дугового генератора, включающего электрод по любому из пп. 1-15.

17. Устройство генератора (70, 80, 126) с перемещаемой плазменной дугой по п. 16, где указанный электрод (71, 81, 127) плазменного дугового генератора способен взаимодействовать с электропроводящей основой (73, 86, 122), служащей в качестве противоположного электрода и образующей совместно с указанным электродом плазменного дугового генератора двухрельсовую структуру.

18. Устройство по п. 17, включающее цилиндрический кожух (74, 82), который окружает указанный электрод, генерирующий плазменную дугу, и располагается относительно него так, чтобы образовать с ним кольцевую камеру.

19. Устройство по п. 18, включающее крышку (83), которая изолирует кожух от торца, являющегося ближним к первому краю электрода.

20. Устройство по п. 18 или 19, включающее средства (75, 85) зажигания, которые монтируются внутри кольцевого пространства между указанным электродом и кожухом.

21. Устройство по п. 20, где указанные средства зажигания монтируются вблизи указанного первого края.

22. Устройство по любому из пп. 16-21, включающее средства (132) для аксиального перемещения электрода, генерирующего плазменную дугу.

23. Способ тепловой обработки твердеющего жидкого металла внутри формы, включающий обеспечение устройства (70, 80, 126) генератора с перемещаемой плазменной дугой, имеющего главный электрод (2, 20, 30, 44, 71, 81, 127) для взаимодействия с электропроводящей основой (73, 86, 122), служащей в качестве противоположного электрода, главный электрод, который совместно с указанной электропроводящей основой обеспечивает двухрельсовую структуру, способную генерировать разряд плазменной дуги способной перемещаться вдоль замкнутого контура в первом направлении (14), главный электрод, который имеет электрические средства (13, 23, 37, 45, 93) соединения для соединения с источником постоянного тока электропитания (56, 72, 84, 130) и включает в основном трубчатое тело с первым краем (3, 24, 33, 89), образующим часть области первого края, и вторым, рабочим краем (4, 27, 34, 46, 78, 90), образующим часть области второго края и служащим для разряда электрической дуги, электрод, в котором: (i) указанные электрические средства соединения включают по крайней мере одно место (12) соединения на электроде; (ii) указанное трубчатое тело имеет по крайней мере один продольно протягивающийся зазор (6, 22, 32, 49, 52, 88) с зазорным пространством (7, 91) области первого края, главным зазорным пространством (8) и зазорным пространством (9, 92) области второго края, зазоры, каждый из которых разделяется поперечно между двумя секторами (10 и 11; 21 и 21; 31 и 31; 48 и 48) стенки, где каждый имеет первую и вторую краевую части, причем один из указанных секторов стенки (11, 21, 31, 48) содержит место соединения связанное с зазором; (iii) вторая краевая часть одного из указанных секторов стенки имеет передающую зону (16, 36) плазменной дуги, и вторая краевая часть другого сектора стенки, содержащая указанное место соединения, имеет принимающую зону (17, 35) плазменной дуги, плазменной дуги, передающая и принимающая зоны которой разделяются и граничат на зазорном пространстве области второго края указанного продольно протягивающегося зазора, образуя, таким образом, две стороны указанного зазорного пространства; (iv) указанное связанное с зазором место соединения располагается так, чтобы его проекция на вторую краевую часть поперечно смещалась от указанной принимающей зоны плазменной дуги во втором направлении, которое является противоположным указанному первому направлению, установку указанного плазменного генератора так, чтобы указанный второй край являлся ближайшим к поверхности жидкого металла (122) на приемлемо выбранном расстоянии от него, соединение указанного главного электрода с одним полем электропитания (130) и жидкого металла с другим его полем, зажигание электрической дуги, посредством которой, во время работы, в двухрельсовой структуре, включающей указанный главный электрод и указанный противоположный электрод, генерируется сила Лоренца, которая заставляет плазменную дугу, возникшую между указанным главным электродом и противоположным электродом, непрерываемо перемещаться в замкнутом контуре в указанном первом направлении вдоль указанной области второго края и поперек каждого из указанных зазорных пространств области второго края; и продолжение обработки до тех пор, пока жидкий металл не достигнет затвердевания.

24. Способ по п. 23, включающий опускание указанного электрода (127), генерирующего плазменную дугу с тем, чтобы поддерживать постоянное расстояние между указанным вторым краем и поверхностью металла (122) внутри формы.