Електродуговий плазмотрон

1. Електродуговий плазмотрон, що містить діелектричний корпус, у якому встановлені порожнистий мідний електрод, сопло й водоохолоджувальний соленоїд, з'єднаний зі струмопроводом і електродом через клему-вставку, канали підведення води й газу, при цьому електрод і сопло закріплені в діелектричному корпусі за допомогою циліндричного кожуха з конічним звуженням і осьовим отвором у нижній його частині, а в торці мідного електрода встановлений торцевий завихрювач, виконаний у вигляді втулки, який відрізняється тим, що між порожнистим мідним електродом і соплом установлений кільцевий ізолятор, до C2 2 (19) 1 3 82584 женням і осьовим отвором у нижній його частині, з розташованою між електродом і соплом діелектричною ущільнювальною прокладкою, з виконаними в конусній частині сопла тангенціальними отворами, у торці електрода герметично закріплена втулка, на поверхні якої виконані різьбові канавки, що з'єднують через герметичну діелектричну вставку канал подачі газу із внутрішньою порожниною електрода, при цьому в зазорі між соплом і кожухом установлена циліндрична втулка, у якій виконана порожнина, що з'єднує колектор подачі газу з кільцевою щілиною, утвореною поверхнею сопла й поверхнею конічного звуженого кожуха [Патент України №68449, кл. 7 Н05В7/22, В23К9/16. Заявл. 18.03.2002. Опубл. Бюл. №8, 2004]. Існуючий в прототипі електричний зв'язок соленоїда з електродом, при однаковому намотуванні соленоїда, здійснювався в одній точці, що приводило до прогару порожнистого катода через порушення топографії магнітного поля в місці пайки, що знижує стійкість плазмотрона й, отже, надійність роботи. В основу винаходу поставлено завдання вдосконалення електродугового плазмотрона, у якому шляхом модифікації конструкції основних вузлів, збільшується стійкість сопла й порожнистого електрода, забезпечується стабільність геометричних і енергетичних параметрів плазмової дуги, збільшується інтенсивність теплознімання з теплонавантажених вузлів і за рахунок цього забезпечується підвищення ресурсу роботи плазмотрона і його надійність. Поставлене завдання вирішується тим, що в електродуговому плазмотроні, що містить діелектричний корпус, у якому встановлені порожнистий мідний електрод, сопло й водоохолоджувальний соленоїд, пов'язаний з струмопроводом і електродом через клему-вставку, канали підведення води й газу, при цьому електрод і сопло закріплені в діелектричному корпусі за допомогою циліндричного кожуха з конічним звуженням і осьовим отвором у нижній його частині, а в торці мідного електрода встановлений торцевий завихрювач, виконаний у вигляді втулки, відповідно до винаходу, між порожнистим мідним електродом і соплом установлений кільцевий ізолятор, до якого герметично примикають основний завихрювач, виконаний у вигляді кільця з тангенціальними отворами, і кільцевий водяний колектор, причому основний і торцевий завихрювачі зв'язані через золотники перерозподілу витрати газу з каналом подачі газу, а соленоїд розташований усередині сталевої циліндричної гільзи, один торець якої примикає до клеми-вставки, установленої в зоні стику порожнистого мідного електрода й кільцевого водяного колектора, при цьому клема-вставка виконана з наскрізними отворами, що з'єднують кільцевий водяний колектор з порожниною, утвореною стінками електрода й циліндричної гільзи, причому осі суміжних наскрізних отворів розташовані під кутом 60-70° одна до одної в проекції на площину, що проходить через поздовжню вісь плазмотрона, а інший торець гільзи примикає до діелектричного корпуса, при цьому соленоїд виконаний з декіль 4 кох паралельних витків мідного ізольованого проводу однакового перетину, ви хідні кінці соленоїда, кожний окремо, припаяні рівномірно по кругу до клеми-вставки, а в торцевому завихрювачі виконані наскрізні тангенціальні отвори, що з'єднують канал подачі газу з порожниною електрода. Перерозподіл витрати газу за допомогою золотників дозволяє настроїти режим горіння дуги із прив'язкою усередині порожнини електрода. Збільшення витрати газу через торцевий завихрювач пересуває прив'язку дуги до ви хідного перетину порожнистого електрода. Зменшення витрати пересуває прив'язку до торцевого завихрювача. Ресурс порожнистого мідного електрода залежить від місця прив'язки дуги. Переміщення місця прив'язки дуги по внутрішній поверхні електрода уздовж його осі дозволяє збільшити ресурс роботи цього електрода й усього плазмотрона. Припаювання рівномірно по окружності клемивставки окремих проводів соленоїда дозволяє вирівняти топографію магнітного поля усередині порожнини порожнистого мідного електрода, ліквідува ти локальну внутрішню прив'язку дуги, розподіливши цю прив'язку по всій внутрішній поверхні електрода, що дозволяє збільшити ресурс роботи плазмотрона. Розташування соленоїда усередині сталевої циліндричної гільзи дозволяє сформувати потік рідини, що охолоджує соленоїд і порожнистий мідний електрод, підсилити магнітне поле усередині електрода, а, отже, збільшити швидкість обертання дуги й ресурс електрода. Подача води через наскрізні отвори в клемівставці збільшує тепловіддачу від стінки електрода в зоні шунтування дуги, оскільки максимальний тепловий потік зі стінки знімається в зоні гальмування струменя. Виконання наскрізних отворів у клемі-вставці таким чином, що кут між осями суміжних отворів у проекції на площину, що проходить через поздовжню вісь плазмотрона, становить a=60-70° , при однаковій кількості отворів, збільшує поверхню контакту електрода з охолоджувальною рідиною й дозволяє охопити активним охолодженням максимальну площу електрода. При значенні кута a