Спосіб отримання плазмового струменя з продуктів горіння воднево-кисневого полум’я

Реферат: Спосіб отримання плазмового струменя з продуктів горіння воднево-кисневого полум'я включає іонізацію, обтиснення дуги плазмоутворюючим середовищем з отриманням плазмового струменя. Як плазмоутворюючий газ використовують продукти горіння полум'я, отриманого при спаленні воднево-кисневої суміші, яку отримують електролізно-водяним генератором в співвідношенні, %: водень 66-67 кисень 33-34. UA 110786 U (12) UA 110786 U UA 110786 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель, яка заявляється, належить до конструкцій плазмової техніки і може бути використана в різноманітних галузях промисловості, зокрема теплоенергетичній, металургійній, машинобудівній, а також газотермічних процесах, таких як зварювання, напилення, різання, гартування та інші. Відомі способи генерації плазми шляхом подачі газу (аргон, повітря, азот, гелій, водень та їх суміші) в зону електроіскрового розряду, який виникає між катодом і анодом. Проходячи через зону розряду, газ нагрівається, іонізується і витікає у вигляді плазмового струменя, через отвори між катодом і анодом (В.М. Корж Газотермічна обробка матеріалів: навчальний посібник / В.М. Корж - К.: Екотехнологія, 2005 р. - 195 с.). На цьому принципі працюють всі електродугові плазмотрони непрямої дії (Жуков М.Ф. Электродуговые нагреватели газа (плазмотроны) / Жуков М.Ф., Смоляков В.Я., Урюков Б.А. М.: Наука, 1973. - 232 с.). До плазмоутворюючих середовищ висувається ряд вимог, одним з яких є низька собівартість та високі тепло-фізичні властивості плазмового струменя. Відомий спосіб і електродуговий плазмотрон для газотермічних процесів обробки матеріалів з використанням як плазмоутворюючої суміші сухого пару, який отримують при випаровуванні та сепарації води, яка надходить на охолодження вузлів плазмотрона (патент РФ № 2055449, МПК Н05Н 1/00; Н05Н 1/24. Способ получения плазмы; опубл. 27.02.1996). Плазмотрон містить електродну систему, по якій дистильована вода проходить по сорочкам охолодження катодного, анодного вузла, надходить в парогенератор, де нагрівається до температури 105-130 °C і в вигляді двофазної суміші подається в сепаратор, де розділяється на газоподібну та рідку фазу, при цьому рідка фаза води вертається знову в парогенератор, а газоподібна - надходить в дуговий канал плазмотрона, де при прикладанні електричного потенціалу вона іонізується і на виході з сопла плазмотрона утворює плазмовий струмінь. При горінні дуги в плазмотроні утворюється кисень та водень, які в процесі рекомбінації утворюють воду, що забезпечує екологічність отримання плазмового струменя даним способом. До недоліків способу можна віднести: - низьку мобільність плазмової установки, за рахунок збільшення габаритних розмірів плазмотрона, так як в корпусі плазмотрона знаходиться парогенератор і сепаратор для отримання плазмоутворюючої суміші (сухого пару); - значний час нагрівання води і виходу на заданий технологічний режим роботи плазмотрона; - К.К.Д. таких систем відносно низький, тому що не повністю дисоціюються молекули води. Найбільш близьким до корисної моделі, яка заявляється, є патент РФ № 2134841, МПК F23Q 5/00. Способ сжигания жидкого, преимущественно водоугольного топлива и устройство для его осуществления; опубл. 20.08.1999. Спосіб спалювання рідкого, переважно, водовугільного палива, що включає подачу і розпилювання палива, розпал і стабілізацію його горіння з використанням потоку термічної плазми, яку генерують електродуговим нагрівачем газу, при цьому потік термічної плазми формують всередині струменя розпиленого рідкого палива, співвісно з нею, а з зовнішнього боку струменя організовують потік гарячого повітря або суміші повітря і гарячих газів, які переважно рециркулють із зони горіння. Недоліком відомого способу є: - складність підготовки водовугільної суміші та отримання дрібнодисперсного його розпилу в плазмовий струмінь; - невисокий ресурс роботи електродів; - шкідливість процесу за рахунок використання плазмоутворюючого газу повітря і утворення двоокису азоту; - висока напруга іонізації. В основу корисної моделі поставлено задачу отримання високоефективного плазмового струменя, з використанням не дефіцитних речовин або газів та підвищення технологічних можливостей газотермічних процесів при обробці матеріалів за рахунок того, що як плазмоутворюючий газ використовують продукти горіння полум'я, отриманого при спаленні воднево-кисневої суміші. Поставлена задача вирішується тим, що даний спосіб включає іонізацію, обтиснення дуги плазмоутворюючим середовищем з отриманням плазмового струменя. Новим є те, що як плазмоутворюючий газ використовують продукти горіння полум'я, отриманого при спаленні воднево-кисневої суміші, яка виробляється електролізно-водяним генератором в співвідношенні, %: водень 66-67 1 UA 110786 U 5 10 15 20 кисень 33-34. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображена установка для отримання плазмового струменя. Установка містить: плазмотрон 1, який складається з водоохолодженої анодної частини 2, міжелектродної вставки 3 та водоохолодженого термоемісійного катода 4, водоохолоджувальної приймаючої камери 5, газового безінжекторного пальника 6, електролізно-водневого генератора (ЕВГ) 7, джерела живлення допоміжної дуги імпульсної дії осцилятора 8, джерела живлення основної дуги 9. Спосіб отримання плазмового струменя з продуктів горіння воднево-кисневої суміші реалізується наступним чином: воднево-кисневу суміш, яка виробляється ЕВГ 7, подають в газовий безінжекторний пальник 6, за допомогою якого відбувається спалювання даної суміші в приймаючій камері 5. Внаслідок цього продукти горіння надходять в середину плазмотрона 1, як плазмоутворююче середовище. Між катодом 4 та міжелектродною вставкою 3, за допомогою осцилятора 7, прикладають високовольтний та високочастотний потенціал, створюючи допоміжну дугу. Після утворення зони з високою електропровідністю дуга перекидається на сопло-анод 2 та утворює основну дугу, при цьому осцилятор 7, який живить допоміжну дугу, вимикається. Основна дуга, яка існує вже без допоміжної - нагріває та іонізує плазмоутворюючу суміш, утворюючи на виході з водоохолоджувального сопла-анода плазмовий струмінь. До переваг застосування способу, що заявляється, можна віднести: - відсутність потреби в витратах на балонне та транспортне господарство; - низька напруга іонізації продуктів плазми