Способ стабилизации плазменной дуги

(22) Заявлено 03.12.73 (2) 1974267/25-27с присоединением заявки ЭЬ(51)М. Кл.В 23 К 9/16В 23 К 17/00Н 05 В 7/00 Говударствсииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗА 1 ИИ ПЛАЗМЕННОЙ ДУГИ 1По основному авт. св, Мт 428646 .известен способ стабилизации плазменной дуги в активной плазмообразуюшей среде, содержащей углеводороды и контактируюшей с эмиттирующей поверхностью катода, при котором в составе плазмообразующей среды поддерживают определенное соотношение между углеводородами и окислителем, устанавливаемое после выхода дуги на режим стабильного горе 1 О ния. Применение этого способа обеспечивает практически неограниченную работу плазмотрона без разрушеяия катода и засаживания сопла.С целью исключения разрушения эмитф тирующей поверхности катода введение окислителя и плазмообразующую среду начинают осуществлять в интервале времени, соответствующем снижению на 10% теплового потока в катод от величины, предшествовавшей данному снижению максимального значения теплового потока в катод, до установившейся величины, преимущественно в начале интервала. Тепловой поток в катод определяютэкспериментально по разности температурна входе и выходе охлаждающей воды вкатод и расходу воды. Разность температур, пропорциональную разности термо-ЗДСдифференциальной тер мопары, либо определяют визуально по показаниям милливольтметра, либо записывают на диаграммной бумаге самопишущего милливольтметра, в случае наобходимости усиливая сигнал от термопары.Исследования показали, что тепловой поток в катод меняется совершенно различно в зависимости от наличия в плазмообразующей среде пиролизующихся соединений, например, углеводородов.При их отсутствии тепловой поток в катод, достигнув определенной величины после зажигания дуги, при горении в инертных по отношению к катоду газах остается неизменным, а в 8 ктивных - медлен;но нарастает .В присутствии углеводородов тепловой поток в катод, достигнув после зажига3 4пары через систему автоматики с исполнительными механизмами в газовых .магист катода, так как уже сфбрмировалась графитовая эммитирующая поверхность, пос- формула изобр етения Способ стабилизации плазменной дуги по авт. св. Ж 428646, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью исключек.ния разрушения эмиттирующей поверхности катода, окислитель в плазмообразую-.щую среду начинают вводить в интервале времени от момента снижения теплового потока в катод на 10% от величины максимального значения до момента установления постоянной величины теплового потока в катод, преимущественно в начале интервала. Техред Е,Харитончик Корректор Г. Огар Редактор Е. Зубиетова Заказ 10440/1 Тираж 1153 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретения и открытий 1 в 3033, Москва, Ж, Рвушсквв ввб., д. 4/Бфилиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 47958 ния дуги максимальной валичины, далее вновь начинает снижаться, достигая установившейся величины, при дальнейшем горении дуги остающейся неизменнойАнализ результатов исследований свидетельствует о том, что характер изменения теплового потока в катод во времени обусловлен взаимодействием углерода, выделяющегося при пиролизе углеводородов с рабочей поверхностью катода, и формированием эмиттирующего графитового слоя. Эмиттируклцая поверхность из графита формируется после прохождения теплового потока в катод через максимум, При снижении величины теплового потока 15 в катод на 1070 от максимального значения вся рабочая поверхность катода ужепокрыта тонким эмиттирующим слоем. Дальнейшее снижение теплового потока в ка-тод соответствует увеличению размеров щ эмиттирующего слоя, в первую очередь его толщины, а заканчивается при достижении установившейся величины.Именно в этом временном интервале возможна подача окислителя в плазмооб разующую среду без опасности разрушения тоянно возобновляемая из газовой фазы.Подачу окислителя начинают осуществлять зО в начале. указанного интервала времени, когда размеры эмиттирующего слоя,еще не настолько велики, чтобы ухудшить стабильность горения дуги.Аналогичная картина справедлива и для э всех плазмообразующих сред, содержащих не только углеводороды, но и йные пиролизующиеся соединения.Применяя предлагаемый способ, можно легко автоматизировать изменение соста ва плазмообразующей среды, связав терморалях.Пример.Плазменную дугу зажигают в плазмотроне между стержневым катодом и медным анодом еоплом. Сила тока дуги 250 А, в составе плазмообразующей среды пропанобутановая смесь с расходом 200 мл.Термо-ЗДС записывают на диаграммной бумаге самопишущего милливольтметра Нс усилителем Ипри скорости перемещения бумаги 5400 мм/ч. Расход воды через катод, определяемый по ротаметру РС, составляет 37,0 г/сТепловой поток в катод после зажигания дуги изменяется по вышеуказанному закону. Максимальной величины 1190 Вт тепловой поток в катод достигает через 10 с. Окислитель вводят в плазмообразующую среду после снижения теплового потока в катод на 16%в т.е. на 190 Вт, через 27 с после зажигания дуги. Дуга при этом горит стабильно без разрушения катода.