ИМПУЛЬСНЫЙ ПЛАЗМЕННЫЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к машиностроению, предназначена для получения низкотемпературной плазмы и может быть использована для нагрева и обработки поверхностей различных изделий, для обработки непроводящих материалов, и может найти применение в машиностроении для закалки, отжига, поверхностной обработки, напыления и упрочнения изделии.
Известен трехфазный генератор плазмы переменного тока, включающий электродный блок, в корпусе которого закреплены начальные части трех электродов и плазменный инжектор, и сопловой блок, соединенный с электродным блоком таким образом, что их полости образуют единую электроразрядную камеру, при этом на выходе соплового блока установлено сопло для выхода плазмы, а на входе в электродный блок смонтировано кольцо для подачи плазмообразующего газа, отличающийся тем, что рабочие части электродов введены в полость соплового блока, при этом в электродном блоке и в сопловом блоке установлено, по меньшей мере, по одному дополнительному кольцу для подачи плазмообразующего газа [Патент №2225686].
Недостатком этого устройства является использование высокого трехфазного переменного напряжения и больших мощностей, что усложняет управление и измерение энергетических параметров плазмотрона, а также применение сложной конструкции электродов.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи упрощения конструкции, как самого плазмотрона, так и электродов, а также возможность управления выходной мощностью изменением количества единичных импульсов или импульсами с определенной периодичностью.
Поставленная задача решается за счет того, что в импульсном плазменном генераторе, содержащем водоохлаждаемый цилиндрический корпус, два электрода - анод и катод, с соответствующими токоподводящими концами, каналы для подачи плазмообразующего газа, согласно полезной модели, прямолинейные трубчатые электроды расположены параллельно друг другу, причем электроды имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы. Подача газа осуществляется тангенциально, что позволяет потоку газа обжимать дугу и уменьшить тепловую нагрузку на стенки корпуса плазмотрона.
На фигуре а) изображен импульсный плазменный генератор с электродами, каждый электрод выполнен из трубки в заданной прямолинейной форме, причем электроды расположены параллельно друг другу, имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы. На фигуре б) изображен вид сверху на импульсный плазменный генератор. На фигуре в) изображено сечение корпуса импульсного плазменного генератора с каналом для охлаждающей жидкости.
Импульсный плазменный генератор постоянного тока включает водоохлаждаемый корпус 1, состоящий из двух одинаковых частей, с штуцерам 2, 3, 4, 5 предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости, соответственно для каждой из частей корпуса, два электрода 6, 7, каждый выполнен из трубки заданной прямолинейной формы, причем электроды 6, 7 имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы, электроды 6, 7 расположены внутри корпуса 1 так, что они не соприкасаются с корпусом и они параллельны друг другу с патрубками 8, 9, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 6 соответственно и патрубками 10, 11, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 7 соответственно. Электроды 6 и 7 крепятся к корпусу 1 с помощью диэлектрических держателей электродов 12, 13 и 14, 15 соответственно, также держатели электродов 12, 13 и 14, 15 обеспечивают регулирование межэлектродного зазора, поворотом по часовой или против часовой стрелки. Конкретное положение электродов 6 и 7 закрепляется с помощью гаек 16, 17 и 18, 19. Электрический ток к электродам 6 и 7 подается через клеммы 20 и 21, которые крепятся с помощью крепления клеммы 22 и 23, гаек 24 и 25, переходников 26 и 27 к электродам 6 и 7 соответственно. Подключение электродов 6 и 7 к гидросистеме осуществляется с помощью штуцеров 28, 29 и 30, 31 и переходников 32, 33 и 34, 35.
Корпус 1 состоит из двух одинаковых частей которые соединяются при помощи сопла 36 и крышки 37. Через штуцера 38 и 39 осуществляется подача и отвод охлаждающей жидкости для охлаждения сопла. В начальной части корпуса 1 предусмотрены каналы и штуцера 40, 41 для тангенциальной подачи плазмообразующего газа, в конкретном примере воздуха.
Устройство работает следующим образом.
Существует два режима работы импульсного плазменного генератора - единичными импульсами и импульсно периодический, рассмотрим первый из них.
На электроды 6 и 7 подается импульс высокого напряжения от осциллятора, например БПД-083У3, происходит искровой пробой межэлектродного промежутка, электроды 6 и 7 через клеммы 20 и 21 подключают к источнику постоянного тока, например, с выходными характеристиками силы тока 1=60…500А и напряжения U=30…100B, по проводящему каналу образованного искровым разрядом начинает течь большой ток, зажигается электрическая дуга. Далее электрическая дуга, двигаясь по поверхности электродов в поле собственного тока (рельсотронный эффект), нагревает плазмообразующий газ, на концах электродов происходит отрыв дуги с поверхности электродов, далее сжатая плазма дуги вместе с потоком нагретого газа выходит из сопла 36 и попадает на обрабатываемую деталь. Быстрое перемещение точки привязки дуги по электроду под действием электродинамических и газодинамических сил распределяет тепловую нагрузку от привязки по длине электрода что значительно увеличивает ресурс электрода и позволяет использовать относительно легкоплавкие материалы такие как стали и медь.
При импульсно-периодическом режиме работы импульсного плазменного генератора на электроды 6 и 7 от источника высокого напряжения подается серия импульсов напряжения с определенной периодичностью, причем время между импульсами τ не должно быть меньше времени движения дуги по рабочей части электродов, то есть τ≥l/v, где l - длина рабочего участка электродов, v - скорость движения электрической дуги.