ПЛАЗМАТРОН ВОДНО-ПЛЕНОЧНОГО ВНУТРЕННЕГО ОХЛАЖДЕНИЯ
PLASMATRON WITH WATER-FILM INNER COOLING

Изобретение относится к устройствам для создания струи плазмы температурой свыше 30000 К и может быть использовано преимущественно для быстрой резки любого металла в условиях завода, в полевых условиях, в условиях побережья или морских шельфов под водой.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является дуговой плазматрон Авдеевых, содержащий неподвижный стержневой электрод, электродную камеру с тангенциальными отверстиями, в которой размещен рабочий конец стержневого электрода, холодильную камеру с отверстием для подвода воды и с отверстием для отвода воды (см. пат. РФ №2212773, фиг.1), принятый за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного дугового плазматрона Авдеевых, принятого за прототип, относится то, что охлаждение и управление плазмой осуществляется недостаточно эффективно и из-за конструктивных особенностей электродной камеры создается большое аэродинамическое сопротивление.
Сущность изобретения заключается в повышении эффективности управления плазмой и охлаждения плазмотрона при использовании вододисперсного охлаждения, улучшении аэродинамических характеристик устройства.
Технический результат - повышение эффективности охлаждения плазмотрона, увеличение срока его службы, снижение гидравлических потерь.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что плазматрон водно-пленочного внутреннего охлаждения содержит неподвижный стержневой электрод, электродную камеру с тангенциальными отверстиями, в которой размещен рабочий конец неподвижного стержневого электрода, холодильную камеру с отверстием для подвода воды и с отверстием для отвода воды, особенность заключается в том, что он снабжен соединенным с электродной камерой сопловым газовым каналом, наружная и внутренняя стенки которого представляют собой канал водно-дисперсного охлаждения, сообщающийся с одной стороны с кольцевым коллектором, а с другой стороны с сопловым газовым каналом через кольцевую направляющую.
Плазматрон водно-пленочного внутреннего охлаждения по п.2 отличается от плазмотрона по п.1 тем, что конструкция электродной камеры обтекаемой формы с низким аэродинамическим сопротивлением.
На чертежах представлено:
на фиг.1 - прототип плазмотрона;
на фиг.2 - предлагаемый плазмотрон водно-пленочного внутреннего охлаждения.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
Плазматрон водно-пленочного внутреннего охлаждения содержит неподвижный стержневой электрод 1, электродную камеру 2 с тангенциальными отверстиями 3, в которой размещен рабочий конец стержневого электрода 1, холодильную камеру 4 с отверстием 5 для подвода воды и с отверстием 6 для отвода воды, сопловой газовый канал 7, наружная 8 и внутренняя 9 стенки которого представляют собой канал 10 водно-дисперсного охлаждения, сообщающийся с одной стороны с кольцевым коллектором 11, а с другой стороны с сопловым газовым каналом 7 через кольцевую направляющую 12.
Неподвижный стержневой электрод 1, электродная камера 2, холодильная камера 4, сопловая газовая камера 7, канал 10 водно-дисперсного охлаждения соосно закреплены в корпусе плазматрона. К кольцевому коллектору 11 подключается устройство для подачи воды. Вывод для подключения стержневого электрода 1 к источнику электропитания, источник инертного или восстановительного газа и штуцер для его подключения к электродной камере 2, источник электропитания, корпус плазматрона, источники воды на чертеже не показаны.
Работа предлагаемого плазматрона водно-пленочного внутреннего охлаждения осуществляется следующим образом.
Неподвижный стержневой электрод 1, расположенный внутри электродной камеры 2 с тангенциальными отверстиями 3 для подачи инертного или восстановительного газа, подключается к источнику электропитания. Охлаждение неподвижного стержневого электрода 1 осуществляется в холодильной камере 4 водой, поступающей через отверстие 5 для подвода воды и удаляемой через отверстие 6 для отвода воды. В электродной камере 2 устанавливается вихревой поток инертного или восстановительного газа, служащий для стабилизации дуги и направляемый из электродной камеры 2 в сопловой газовый канал 7. Наружная стенка 8 и внутренняя стенка 9 соплового газового канала 7 образуют канал 10 водно-дисперсного охлаждения. Сопловой газовый канал 7 используется для стабилизации плазмы за счет впрыска водно-дисперсной смеси из канала 10 водно-дисперсного охлаждения, поступающей в канал 10 водно-дисперсного охлаждения через кольцевой коллектор 11. Управление потоком водно-дисперсной смеси, поступающей в сопловой газовый канал 7, осуществляется посредством кольцевой направляющей 12.
Частицы дисперсной фазы водно-дисперсной смеси создают защитную пленку внутри соплового газового канала 7, вблизи стенки 9, защищая ее от теплового излучения плазмы. При этом происходит перераспределение поля давления среды, что ведет к стабилизации плазмы.
Таким образом, осуществляется эффективное охлаждение плазмотрона, управление плазмой.
Плазматрон водно-пленочного внутреннего охлаждения по п.2 отличается от плазмотрона по п.1 тем, что конструкция электродной камеры обтекаемой формы с низким аэродинамическим сопротивлением. Это позволяет снизить потери давления в устройстве.