Плазмовий катод

Винахід відноситься до галузі електротехніки, тобто до електродугових генераторів низькотемпературної плазми (плазмотронів) та може бути використаний в металургії, плазмохімії та аеродинамічних дослідженнях. Найбільш близьким за технічною суттю є плазмовий катод, який містить послідовно встановлені додатковий анод та порожнистий циліндричний катод [див. Дандарон Г.-Н.Б., Тимошевский А.Н. Проблемы создания сильноточных катодов для электроплазменных устройств // Генерация потоков электродуговой плазмы. Новосибирск: Ин-т теплофизики. -1987. -С.251] - прототип. Недоліками відомого плазмового катода є застосування захисного газу (аргону) з масовою витратою до 1,5×10-3кг/с для захисту катоду, ви готовленого з вольфраму, від окислювального впливу основного плазмоутворюючого газу (повітря), невисока стабільність горіння допоміжної дуги, дороговізна та складність виготовлення. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення плазмового катода шляхом того, що додатковий анод виготовлений порожнистим циліндричним та відокремлений від порожнистого циліндричного катода, виготовленого з міді, міжелектродною вставкою, завдяки чому збільшується стійкість опорної катодної дуги та з'являється можливість заміни аргону повітрям. Поставлена задача досягається тим, що в плазмовому катоді, який містить послідовно встановлені додатковий анод та порожнистий циліндричний катод, згідно з винаходом, додатковий анод виконано порожнистим циліндричним та відокремлено від порожнистого циліндричного катоду, виготовленого з міді, електронейтральною міжелектродною вставкою, причому відношення діаметрів розрядних каналів циліндричного катода та міжелектродної вставки дорівнює d 1 £ к £ 15, , dв відношення діаметрів розрядних каналів додаткового анода та міжелектродної вставки дорівнює d д.а 1£ £ 2, dв а відношення довжини міжелектродної вставки до довжини циліндричного катода знаходиться в межах l 1 £ в £ 3, lк де: dк - діаметр розрядного каналу циліндричного катода; dв - діаметр розрядного каналу міжелектродної вставки; d d.a - діаметр розрядного каналу додаткового аноду; lв - довжина розрядного каналу міжелектродної вставки; Ік - довжина розрядного каналу циліндричного катода. Застосування міжелектродної вставки, що розташована між додатковим анодом та порожнистим циліндричним катодом, дозволяє збільшити стійкість горіння опорної катодної дуги. Виконання порожнистого циліндричного катоду з міді дозволяє виключити застосування аргону та замінити його повітрям. Особливістю запропонованого плазмового катода є те, що він може працювати з плазмотроном осьової схеми будь-якої потужності, при цьому діаметр dk розрядного каналу циліндричного катоду визначається з урахуванням діаметра da розрядного каналу основного анода та масовою витратою робочого газу G таким співвідношенням: dк £ cda G-0, 05, 0,05 -0,05 с . де c = 0,45 кг Зазначені межи відношення геометричних розмірів розрядних каналів циліндричного катода, міжелектродної вставки та додаткового анода обрані на підставі експериментальних даних. При відношенні діаметрів розрядних dк dк 15 , каналів катода та міжелектродної вставки dв спостерігається зрив опорної катодної дуги, а при dв спостерігається зниження ефективності стабілізації опорної катодної дуги внаслідок її радіальних коливань. При d д.а