УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ЭЛЕКТРОДОВ И СОЗДАНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ДУГОВОГО РАЗРЯДА С ПОДЖИГОМ ОТ ТОНКОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПРОВОЛОЧКИ
DEVICE FOR HEATING OF ELECTRODES AND CREATION OF SELF-SUSTAINED ARC DISCHARGE WITH IGNITION FROM THIN METAL WIRE

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности, к исследованию процессов в плазме и в газоразрядных приборах, между анодом и катодом в которых при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение. Возникающий ток плавит и испаряет тонкую проволочку, которая размещается между электродами, контактируя с ними. Расстояние между электродами выбирается таким, при котором разряд без проволоки не возникает. Между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка. Сами же электроды помещаются в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток и служат источником тепла при сгорании металла электродов в воздухе.
Технический результат изобретения - разработка способа нагрева электродов и зажигания самостоятельного дугового разряда с поджигом от тонкой металлической проволочки.
Известно устройство для нагрева электродов и создания дугового разряда при подаче напряжения между неподвижными друг относительно друга электродами за счет взрыва тонкой проволочки, расположенной между ними [1].
Это устройство не позволяет нагревать электроды и получать самостоятельный дуговой разряд.
Известно устройство для нагрева катода и зажигания дугового разряда за счет начального плотного соприкосновения перемещающихся друг относительно друга электродов с последующим их разведением.
Это устройство не позволяет нагревать катод и зажигать дуговой разряд в разрядном промежутке между неподвижными электродами [2].
Техническая задача, решаемая в предложенном изобретении, заключается в разработке устройства для нагрева электродов и создания самостоятельного дугового разряда при плавлении и испарении проволочки внутри разрядного промежутка при помещении электродов в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток, позволяющего получать тепло при сгорании металла электродов в воздухе.
Поставленная задача достигается тем, что между анодом и катодом при фиксированном расстоянии между ними плавится и испаряется тонкая металлическая проволочка. При этом происходит разогрев электродов и зажигается самостоятельный дуговой разряд в случае, когда электроды помещаются в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток и служат источником тепла при сгорании металла электродов в воздухе.
Данное устройство впервые дает возможность нагреть электроды и зажечь самостоятельный дуговой разряд в промежутке с расстоянием между электродами, при котором без проволочки и без камеры с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток он самопроизвольно не зажигается.
Сущность устройства заключается в следующем. Тонкая металлическая проволочка помещается между электродами, контактируя с ними. При этом расстояние между электродами выбирается таким, при котором дуга самопроизвольно не образуется. На электроды подается напряжение от источника. Возникающий электрический ток плавит и испаряет проволочку. Между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка. В том случае, если электроды помещаются в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток, происходящее окисление металла в замкнутом пространстве производит дополнительный разогрев электродов и между ними возникает самостоятельный дуговой разряд, причем пары металла для поддержания разряда поступают из самих раскаленных электродов. Происходит разогрев электродов и между электродами возникает самостоятельный дуговой разряд.
Схема устройства показана на чертеже. Между электродами 1 натянута проволочка 2, контактирующая с электродами, электроды помещаются внутри камеры 3, через которую самотоком проходит поток воздуха. К электродам прикладывается напряжение от источника. Использовался источник постоянного напряжения величиной 240 В, а также источник переменного напряжения с частотой 50 Гц и максимальным напряжением 380 В. Применялись различные металлические электроды (Cu, Ni, Fe, латунь, нержавеющая сталь и другие). Брались проволочки разных металлов и сплавов (Cu, Ni, Fe, нихром, ковар и другие). Толщина проволочек менялась в интервале 0,07-0,15 мм, их длина менялась от 10 до 30 мм.
При подаче напряжения между анодом и катодом с натянутой между ними проволочкой происходит нагрев электродов, и возникает самостоятельный дуговой разряд в атмосфере в случае, если электроды помещаются в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока воздуха через разрядный промежуток и служат источником тепла при сгорании металла электродов в воздухе.
-2
4
В отсутствие проволочки между электродами разряд не возникает из-за высокого напряжения пробоя. Так, при атмосферном давлении в воздухе при расстоянии между электродами 10 м пробой происходит при напряжении 3,1·10 В [3]. В присутствии проволочки, но в отсутствие камеры с отверстиями для подсоса и обеспечения протока воздуха через разрядный промежуток между электродами возникает кратковременный несамостоятельный разряд [1].
Таким образом, в предложенном устройстве впервые дано решение нагрева электродов и создания самостоятельного дугового разряда при плавлении и испарении проволочки в разрядном промежутке в том случае, если электроды помещаются в камере с отверстиями для подсоса и обеспечения протока газа через разрядный промежуток и служит источником тепла при сгорании металла электродов в воздухе. Устройство может быть использовано в технике, например, в сварочном производстве.
Устройство просто в осуществлении и эффективно. Его можно применять в технике и в научных исследованиях.
Источники информации
1. Р.Н.Кузьмин, Н.А.Мискинова, Б.Н.Швилкин. Заявка на изобретение №2008112377 (имеется положительное решение о выдаче патента).
2. Теория сварочных процессов, редактор В.В.Фролов. М.: «Высшая школа», 1988.
3. Радиофизическая электроника, редактор Н.А.Капцов. Издательство МГУ, 1960, с.497.