ПЛАЗМОТРОН УГЛОВОЙ

Полезная модель относится к плазменной технике и может быть использована для рассечения, коагуляции, деструкции, испарения и абляции мягких тканей потоком плазмы.
Известно устройство для резки биотканей и коагуляции сосудов по кромке разреза, включающее катодный узел с каналами для подачи плазмообразующего газа в зону прохождения электрической дуги, вольфрамовый электрод, анодный узел, имеющий камеру горения дуги и канал формирования плазменной струи, при этом устройство содержит набор сменных плазмообразующих насадок с наружным диаметром 6-12 мм и длиной 50-250 мм, причем в плазмообразующей насадке каждому диапазону силы тока дуги соответствуют размеры диаметра и длины камеры горения дуги, а длина канала формирования струи равна длине камеры горения дуги, причем диаметр канала формирования составляет 0,5-0,6 диаметра камеры горения дуги (см. опубликованную заявку RU №2002120379, 20.02.2002).
Однако данное устройство имеет сравнительно сложную конструкция, что сужает область его использования.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является плазмотрон, содержащий анодный и катодный узлы, при этом анодный узел выполнен со снабженными перегородками каналами охлаждения, плазмообразующим каналом и каналом формирования плазменной струи, а катодный узел выполнен с кольцевым каналом для подачи плазмообразующего газа и установленным в последнем вольфрамовым электродом, зафиксированным относительно плазмообразующего канала и канала формирования плазменной струи анодного узла, соосно последним, отделенного от катодного узла выполненным в виде трубки изолятором, образующим с вольфрамовым электродом кольцевой канал для подачи плазмообразующего газа (см. патент RU №2234881, 27.08.2004).
Данный плазмотрон имеет небольшие габариты. Однако недостаточная в ряде случаев фокусировка потока плазмы в зоне резания ограничивает его режущие свойства.
Техническая проблема, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является усовершенствование плазмотрона с высокой мощностью рекомбинационного излучения плазмы, низкой выходной тепловой мощностью и максимальной термической стойкостью элементов конструкции плазмотрона за счет соответствующей геометрии анодного узла.
Технический результат заключается в обеспечении повышенной фокусировки потока плазмы, что увеличивает плотность ее энергии и способствует повышению ресурса анодного узла и плазмотрона в целом.
Проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что плазмотрон угловой содержит анодный и катодный узлы, при этом анодный узел выполнен с разделенными перегородками каналами охлаждения, плазмообразующим каналом и каналом формирования плазменной струи, а катодный узел выполнен с кольцевым каналом для подачи плазмообразующего газа и установленным в последнем вольфрамовым электродом, зафиксированным относительно плазмообразующего канала и канала формирования плазменной струи анодного узла соосно с последним, отделенного от катодного узла выполненным в виде трубки изолятором, образующим с вольфрамовым электродом кольцевой канал для подачи плазмообразующего газа, причем канал формирования плазменной струи наклонен к оси корпуса под углом 45°, его входной диаметр лежит в пределах 0,95-1,0 мм при его отношении к длине, составляющим 0,24-0,26, диаметр канала формирования плазменной струи лежит в пределах 2,1-2,2 мм при его отношении к длине, составляющим 0,75-0,78, при этом длина плазмообразующего канала составляет 1,4-1,5 от длины канала формирования плазменной струи.
На чертеже представлен продольный разрез плазмотрона.
Плазмотрон угловой содержит анодный 1 и катодный 2 узлы. Анодный узел 1 выполнен с разделенными перегородками 3 каналами 4 охлаждения, плазмообразующим каналом 5 и каналом 6 формирования плазменной струи. Катодный узел 2 выполнен с кольцевым каналом 7 для подачи плазмообразующего газа и установленным в последнем вольфрамовым электродом 8, зафиксированным относительно плазмообразующего канала 5 и канала 6 формирования плазменной струи анодного узла 1, соосно последним, отделенного от катодного узла 2 выполненным в виде трубки изолятором 9, образующим с вольфрамовым электродом 8 кольцевой канал 7 для подачи плазмообразующего газа. Анодный узел 1 включает трубчатый корпус 10 с конической головкой 11, коаксиально охватывающий трубчатый корпус 10 кожух 12 и перепускную втулку 13 с выполненными в ней перепускными каналами (не показаны), причем кожух 12, герметично соединен с перепускной втулкой 13 с образованием кольцевой полости 14, охватывающей трубчатый корпус 10. Плазмообразующий канал 5 и канал 6 формирования плазменной струи выполнены в головке 11 трубчатого корпуса 10. Канал 6 формирования плазменной струи наклонен к оси корпуса 10 под углом 40-50°. Головка 11 выполнена конической с углублением 15 в зоне выполнения канала 6 формирования плазменной струи и буртом 16 с конической наружной боковой поверхностью и коаксиально охватывающим головку 11 с буртом 16 коническим участком 17 кожуха 12, герметично соединенным с буртом 16 головки 11 и перепускной втулкой 13 с образованием конической полости 18. Каналы 4 охлаждения выполнены спиральными в кольцевой полости 14 и образованы выполненными спиральными и размещенными в кольцевой полости 14 перегородками 3, причем каналы 4 охлаждения сообщены с конической полостью 18 головки 11 трубчатого корпуса 10 через перепускные каналы перепускной втулки 13.
В ходе проведенных исследований было установлено, что целесообразно выполнять канал 6 формирования плазменной струи наклоненным к оси корпуса 10 под углом 40-50°. Это связано с тем, что при проведении лапароскопических операций плазматроном с прямым каналом 6 формирования плазменной струи не удается в полной мере использовать возможности плазматрона, поскольку невозможно подвести струю плазмы к оперируемому органу внутри тела оперируемого. При выполнении наклона канала 6 формирования плазменной струи как более 50°, так и менее 40° возможности проведения операции резко ухудшаются, что связано с тем, что либо преобладает горизонтальное направление плазменной струи (при угле более 50°) при вертикальном расположении трубчатого корпуса 10 и тело оперируемого не позволяет повернуть трубчатый корпус таким образом, чтобы направить плазменную струю вертикально, либо (при угле менее 40°) тело оперируемого не позволяет или сильно затрудняет располагать трубчатый корпус таким образом, чтобы направить плазменную струю близко к горизонтальному направлению. Канал формирования плазменной струи наклонен к оси корпуса под углом 45°, его входной диаметр лежит в пределах 0,95-1,0 мм при его отношении к длине, составляющим 0,24-0,26, диаметр канала формирования плазменной струи лежит в пределах 2,1-2,2 мм при его отношении к длине, составляющим 0,75-0,78, при этом длина плазмообразующего канала составляет 1,4-1,5 от длины канала формирования плазменной струи. Предлагаемая геометрия анодного узла установлена в ходе многочисленных испытаний для обеспечения требуемой фокусировки потока плазмы.
Плазмотрон работает следующим образом.
2
2
После подачи охлаждающей воды и плазмообразующего газа (аргон или гелий) осциллятором пробивают и ионизируют газовый промежуток между вольфрамовым электродом 8 и поверхностью головки 11 анодного узла 1. Одновременно с этим на вольфрамовый электрод 8 и головку 11 трубчатого корпуса 10 анодного узла 1 подают напряжение от силового источника питания электрической дуги. Дугу первоначально зажигают на меньшем токе и меньшем расходе газа (сила тока дуги 30 А, а давление подачи плазмообразующего газа 0,2 кг/см). Это позволяет избежать выплеска вольфрама с конца электрода, его прогрева и образования в плазмообразующем канале 5 анода анодного пятна по всей окружности камеры горения дуги. После этого плазмотрон выводится автоматически на рабочий режим с силой тока 60 А и расходом плазмообразующего газа при давлении в газовой сети 0,2 кг/см. Затем устанавливают режим с необходимыми для определенного вида операции режущими и коагулирующими свойствами плазменной струи.
При необходимости изменяют силу тока дуги и расход плазмообразующего газа. При этом при увеличении силы тока и расхода газа увеличиваются режущие и коагулирующие свойства плазменной струи, и наоборот, при уменьшении силы тока и расхода плазмообразующего газа уменьшаются длина струи, ее температура, а следовательно, и режущие, и коагулирующие свойства.
Полезная модель может быть использована при проведении различного рода режущих или рассекающих операций.