Плазмотрон
Плазмотро́н — техническое устройство, в котором при протекании электрического тока через разрядный промежуток образуется плазма, используемая для обработки материалов или как источник света и тепла. Буквально, плазмотрон означает — генератор плазмы.
История создания
 | Проверить информацию. |
Первые плазмотроны появились в середине 20-го века в связи с появлением устойчивых в условиях высоких температур материалов и расширением производства тугоплавких металлов. Другой причиной появления плазмотронов явилась элементарная потребность в источниках тепла большой мощности. Замечательными особенностями плазмотрона как инструмента современной технологии являются:
- Получение сверхвысоких температур (до 150 000 °C, в среднем получают 10 000-30 000 °C), недостижимых при сжигании химического топлива.
- Компактность и надёжность.
- Лёгкое регулирование мощности, лёгкий пуск и остановка рабочего режима плазмотрона.
Типы применяемых плазмотронов
Электродуговые:
- С прямой дугой.
- С косвенной дугой.
- С электролитическим электродом (электродами).
- С вращающейся дугой.
- С вращающимися электродами.
Высокочастотные:
- Индукционные
- Ёмкостные
Комбинированные:
Работают при совместном действии токов высоких частот (ТВЧ) и при горении дугового разряда, в том числе с сжатием разряда магнитным полем.
Области использования плазмотронов
- сварка и резка металлов и тугоплавких материалов
- нанесение ионно-плазменных защитных покрытий на различные материалы (см. Плазменное напыление)
- нанесение керамических термобарьерных, электроизоляционных покрытий на металлы (см. Плазменное напыление)
- подогрев металла в ковшах при мартеновском производстве
- получение нанодисперсных порошков металлов и их соединений для металлургии
- двигатели космических аппаратов
- термическое обезвреживание высокотоксичных органических отходов
- Синтез химических соединений (например синтез оксидов азота и др., см. Плазмохимия)
- Накачка мощных газовых лазеров.
- Плазменная проходка крепких горных пород.
- Безмазутная растопка пылеугольных котлов электростанций.
- Расплавление и рафинирование (очистка) металлов при плазменно-дуговом переплаве.
Особенности применяемых материалов в конструкции
Дуговые плазмотроны
Плазменная горелка дугового плазмотрона имеет по меньшей мере один анод и один катод, к которым подключают источник питания постоянного тока. Для охлаждения используют каналы, омываемые обычно водой.
Высокочастотные плазмотроны
Высокочастотные плазмотроны являются безэлектродными и используют индуктивную или ёмкостную связь с источником мощности. Поскольку для прохождения высокочастотной мощности сквозь стенки разрядной камеры, последняя должна быть выполнена из непроводящих материалов, в качестве таковых, как правило используется кварцевое стекло или керамика. Поскольку для поддержания безэлектродного разряда не требуется электрического контакта плазмы с электродами, применяют газодинамическую изоляцию стенок от плазменной струи, что позволяет избежать их чрезмерного нагрева и ограничиться воздушным охлаждением.
Применение таких химически устойчивых материалов позволяет использовать в качестве рабочего тела воздух, кислород, пары воды, аргон, азот и другие газы.
СВЧ плазмотроны
Плазмотроны данного типа основаны на сверхвысокочастотном разряде, как правило в резонаторе, сквозь который продувается плазмообразующий газ.
Литература
- Жуков М.Ф. Электродуговые нагреватели газа (плазмотроны). — М.: Наука, 1973. — 232 с.
Ю. П. Конюшная. Открытия советских учёных. — Ч. 1. — М.: Изд-во МГУ, 1988.
- Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. — М.: Высш. шк., 1988. — 255 с. — ISBN 5-06-001480-0.
- Виноградов М.И., Маишев Ю.П. Вакуумные процессы и оборудование ионно - и электронно-лучевой технологии. — М.: Машиностроение, 1989. — 56 с. — ISBN 5-217-00726-5.
Примечания
Ссылки
 | Для улучшения этой статьи желательно:
|