Способ стабилизации плазменной дуги

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсккх

Соцкалистнческнх

Республик ()479583 (6! ) Дополнительное к авт. спид-ву.428646 (22)Заявлено 03.12.73 (2!) 1974267 25 27 с присоединением заявки hh (23) Прморнтет

Опубликовано-15. 11.82. Бюллетень л!т 42

Дата опублкковання описания 29,12.82 (51)М. Кл.

B 23 К 9/16

В 23 К 17/00

Н 05 В 7/00

3Ьвударствсииьй комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК621.791, .755 (088.8) (72) Автор изобретения

М.Г. Фридлянд

Проектный и научно-исследовательский институт Гипроникель" (7l) Заявитель (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗА!1ИИ ПЛАЗМЕННОЙ ДУГИ

По основному авт. св, М. 428646 . известен способ стабилизации плазменной дуги в активной плазмообразующей среде, содержащей углеводороды и контактиI руюшей с эмиттирующей поверхностью катода, при котором в составе плазмообразующей среды поддерживают. определенное соотношение между углеводородами и окислителем, устанавливаемое после выхода дуги на режим стабильного горе1О ния. Применение этого способа обеспечивает практически неограниченную работу плазмотрона без разрушения катода и засаживания сопла.

С ц -"лью исключения разрушения эмит» тирующей поверхности катода введение окислителя и плазмообразующую среду H&- . чинают осуществлять в интервале времени, соответствующем снижению на 10% теплового потока в катод от величины, предшествовавшей данному снижению максимального значения теплового потока в катод, до установившейся величины, преимущественно в начале интервала.

Тепловой поток в катод определяют экспериментально по разности температур на входе и выходе охлаждающей воды в катод и расходу воды. Разность температур, пропорциональную разности термо-ЗДС дифференциальной тер мопары, либо определяют визуально по HoK&BBHHBM милливольт метра, либо записывают на диаграммной бумаге самопишущего милливольтметра, в случае наобходимости усиливая сигнал от термопары.

Исследования показали, что тепловой поток в катод меняется совершенно различно в зависимости от наличия в плазмообразующей среде пиролизующихся соединений, например, углеводородов.

При их отсутствии тепловой поток в катод, достигнув определенной величины после зажигания дуги, при горении в инертных по отношению к катоду газах остается неизменным, а в 8ктивных - медлен;но нарастает .

В присутствии углеводородов тепловой поток в катод, достигнув после зажигакатода, так как уже сфбрмировалась графитовая эммитирующая поверхность, пос- формула изобр етения

Способ стабилизации плазменной дуги по авт. св. N 428646, о т л и ч а юшийся .тем, что, с целью исключеl . ния разрушения эмиттирующей поверхности катода, окислитель в плазмообразую-. щую среду начинают вводить в интервале времени от момента снижения теплового потока в катод на 10% от величины максимального значения до момента установления постоянной величины теплового потока в катод, преимущественно в начале интервала.

Техред Е.Харитончик Корректор Г. Огар

Редактор E. Зубиетова

Заказ 10440/1 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретения и открытий

113О35, Москва, Ж 35, Рвушсквв ввб., к. 1 5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 47 958 ния дуги максимальной валичины, далее вновь начинает снижаться, достигая установившейся величины, при дальнейшем гореник дуги остающейся неизменной..

Анализ результатов исследований свидетельствует о том, что характер изменения теплового потока в катод во времени обусловлен взаимодействием углерода,i выделяющегося при пиролизе углеводородов с рабочей поверхностью катода, и фор-to мированием эмиттирующего графитового слоя. Эмиттирующая поверхность иэ графита формируется после прохождения теплового потока в катод через максимум.

При снижении величины теплового потока 15 в катод на 107 от максимального значения вся рабочая поверхность катода ужепокрыта тонким эмиттирующим слоем. Дальнейшее снижение теплового потока в ка- тод соответствует увеличению размеров щ эмиттирующего слоя, в первую очередь его толщины, а заканчивается при достижении установившейся величины.

Именно в этом временном интервале возможна подача окислителя в плазмооб- 25 разующую среду без опасности разрушения тоянно возобновляемая из газовой фазы.

Подачу окислителя начинают осуществлять зО в начале. указанного интервала времени, когда размеры эмиттирующего слоя,еще не настолько велики, чтобы ухудшить стабильность горения дуги.

Аналогичная картина справедлива и для э> всех плазмообразующих сред, содержащих не только углеводороды, но и йные пиролизующиеся соединения.

Применяя предлагаемый способ, можно легко автоматизировать изменение соста- @ ва плазмообразующей среды, связав термо3 4 пары через систему автоматики с исполнительными механизмами в газовых .магистралях.

Пример.

Плазменную дугу зажигают в плазмоl троне между стержневым катодом и медным анодом еоплом. Сила тока дуги 250 А, в составе плазмообразующей среды пропанобутановая смесь с расходом 200 мл.

Термо-ЗДС записывают на диаграммной бумаге самопишущего милливольтметра Н-37 с усилителем И-37 при скорости перемещения бумаги 5400 мм/ч. Расход воды через катод, определяемый по ротаметру РС-5, составляет 37,0 r/c..

Тепловой поток в катод после зажигания дуги изменяется по вышеуказанному закону. Максимальной величины 1190 Вт тепловой поток в катод достигает через

10 с. Окислитель вводят в плазмообразующую среду после снижения теплового потока в катод на 16%, т.е. на 190 Вт, через 27 с после зажигания дуги. Дуга при этом горит стабильно без разрушения катода.