Способ нагрева объектов

1 %336 11. а

О П "И-И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

6296И

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) - аявлено 20.01.77 (21) 2443693(18-25 с присоединением эаявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.10.78. Бюллетень № 39 (45) Дата опубликования описания!2.09.78 (51) М. Кл.

Н 05 В 7/18

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 533.99 (088.8) (72) Автор иэобретения

H. Ф. Лазарев (71) Заявитель (54) СПОСОБ НАГРЕВА ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к плазменной технологии и может бьпЪ использовано в устройствах для нагрева, плавления, испарения и сварки различных веществ.

Известны способы местного нагрева объектов в газовом разряде, в которых использует- 5 ся особенность газового разряда образовывать пучок ускоренных электронов. Энергия электронов в пучке определяется приложенным между катодом и нагреваемым объектом напряжением (1). 1О

Недостаток известных способов заключается в том, что образование пучка ускоренных электронов в разряде достигается в высоковольтных разрядах (от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч вольт) . 11роцесс нагрева веществ при таком способе сопровождается рентгеновским излучением. Эти недостатки усложняют обслуживание и обуславливают большие габариты нагревательных устройств.

Ближайшим техническим решением является способ местного нагрева объектов путем помещения нагреваемого объекта в газовый разряд (2).

По этому способу нагреваемое вещество вводится в газовый разряд, использующий эффект полого катода.

Этому способу присущи недостатки, связанные с низкой удельной мощностью разряда при низковольтной или высокие рабочие напряжения при высоковольтных модах разряда.

Цель изобретения — локализация места нагрева и п вышение температуры в зоне нагрева.

Это достигается тем, что объект помещают в газовый разряд с принудительным контрагированием с помощью диафрагмы на расстоянии от диафрагмы не более длины свободного пробега электронов в области контрагирования разряда.

Как известно, в газовом разряде с принудительным контрагированием с помощью диафрагмы с отверстием, помещенной в разряд между катодом и анодом, в области разряда вблизи диафрагмы со стороны анода возникает плазма, обогащенная электронами, с энергией значительно превышающей энергию электронов, содержащихся в других частях газового разряда. Обогащение части плазмы электронами с

62965 2

Формула изобретения

Составитель В. Ооухов

Техред К, Гаврои Корректор П, Макаревич

Редактор Н. Разумова

Заказ 6083)48 Тираж 950 Подпи снос

HHHHBH Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изооретений и открытий

1r303S, Москва, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5

Филиал BrrB Патент, р. Ужмрод, ул. Проекшая, 4 энергией большей, чем энергия электронов в других частях газового разряда, происходит за счет ускорения электронов в двойном электрическом слое, образующемся в плоскости отверстия. Следствием двойного электрического слоя являются светящиеся стратные образования, а также светящееся плазменное образование, возникающее у принудителыгого сужения канала газового разряда.

Та часть плазмы, в которой энерг11я элект- 1р ронов может достигать 50 эВ, распространяется на расстояние от границы двойного электрического слоя в плоскости диафрагмы по направлению движения электронов не более среднего свободного пути электрона в газе, уско- 15 ренного в двойном электрическом слое. Значение энергии электронов в этой части плазмы определяе ся величиной падения электрического потенциала в двойном электрическом слое, которая, в свою очередь, зависит от давления га- 2Q за и силы тока разряда. Помещение в зту часть плазмы газового разряда: различных объектов обеспечивает их локальный нагрев до высоких температур с высокой эффективностью.

Предложенный способ BBTpcBG Вегцеств был 2S проверен в газовом разряде с принудительным контрагированием канала разряда. При этом сила тока разряда составлял це более 2 А, напряжение на разряде не более 100 В (использовался подогревный оксидный катод), давление га- 30 за (технический гепий) и. пределах 5 10

9 ° 10 мм рт. cI. Сужение капала разряда достигалось с помощью диафрагмы с отверстием.

Диаметр отверстия в диафрагме 2 мм и длина канала отверстия 0,5 мм. При этом произведе- 35 но прожигание отверстий в листовом вольфраУ ме толщиной 005 мм и листовом молибдене толщиной 0,1 мм, плавление вольфрамовой проволоки диаметром 1 мм, сварка пластин из нержавеютцей стали толщиной 02 мм, плавле- 40 ние и испарение бора, кварца и стекла.

11агрсванис веществ rraG»rorrasrocr у сужения разряда с вводной стороны. При этом в других частях газового разряда заметного на. грсвания веществ не набл1одалось.

В предложенном способа энергия электронов, нагревающих ве1цество, составляет несколько десятков вольт и в связи с этим он без. опасен с точки зрения радиационного излучения, а низкое напряжение, прнкладываемое к разряду, позволяет зна 1ительно уменьшить габариты устройств и упростить их обслуживание.

Использование участка плазмы, обогащенной электронами с наивысшим значением энергии, в газовом разряде для нагрева веществ позволяет повысить эффективность нагрева по сравнению с существуюця1ми способами нагрева и имеет ряд йреимуществ перед ними, которые позволяют конструирование экономичных нагревательних устройств для плавления, пайки, сварочных аппаратов и широкого круга

/ „ других тепловых устройств.

Способ нагрева объектов путем помещения нагреваемого объекта в газовый разряд, отличающийся тем, что, с целью локализации места нагрева и повышения температуры в зоне нагрева, объект помешают в газовый разряд с принудительным контрагированием с помощью диафрагмы на расстоянии от диафрагмы не более длины свободного пробега электронов в области контрагирования разряда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Зражевский В. A. Автоматическая сварка, т. 91, Р 7, 1964, с. 25-27.

2. Патент Великобритании N 1355343, кл. Н 1 О, 1970.