Вакуумная газоразрядная установка

(5 ТЕНИЯ Б СПИ кий институт снов, В.С.Лит.Круцинин лаз менно-дугоЭнергоиздат, 55, с, 138-144. РАЗРЯДНАЯ УСТА-ия; вакуумная газо- держит вакуумную точник постоянного тронов, плазмотро-талл в качестве аноженный соосно с ния соленоида, Исда выполнен в виде вами ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Бортничук Н.И. и др. Пвые плавильные печи. М1981, с. 99-100.Труды МЭИ, 1975, вып,(54) ВАКУУМНАЯ ГАЗО НОВКА(57) Сущность изобретен разрядная установка со камеру, управляемый ис тока для питания плазмо ны, переплавляемый ме да, соленоид, располо камерой и источник пита точник питания соленои Изобретение относится к электротехнике, а именно к электротермии и может быть использовано для нагрева металлов в условиях вакуума, в частности в вакуумной злектротехнологии и злектрометаллургии.Целью изобретения является улучшение качества переплавляемого металла и увеличения надежности работы печи путем повышения равномерности распределения мощности по поверхности переплавляемого металла.На фиг, 1 изображен продольный разрез вакуумной газоразрядной установки; на фиг. 2 - поперечный разрез вакуумной газо- разрядной, установки; на фиг. 3 - схема источника переменного тока, а плазмотроны располагают в камере печи центрально-симметрично и под углом к ее оси, Установка может быть снабжена датчиком тока плазмотронов, усилителем, задатчиком тока соленоида, сумматором, причем выход датчика тока соединен с входом усилителя, а выход усилителя и выход задатчика тока соединены с входами сумматора, выход которого соединен с управляющим входом источника питания соленоида. Соленоид может быть включен в разрыв одной из фаз питающей сетки источника питания плазмотронов, источник питания соленоида может быть выполнен в виде трансформатора тока, установленного в одной из фаз питающей сети источника питания плазмотронов. Кроме того, соленоид может быть выполнен секционированным, причем секции соленоида снабжены коммутационными отпайками. 3 з.п, ф-лы, 6 ил. включения секционированного соленоида в разрыв одной из фаз питающей сети источника питания плазмотронов; на фиг. 4 - схема питания секционированного соленоида от трансформатора тока, установленного в одной из фаз питающей сети источника питания плазмотронов; на фиг. 5 - скорости электронов в разрядных столбах и силы, действующие на них в продольном магнитном поле соленоида; на фиг. 6 - траектории анодных пятен и проекции разрядных столбов на поверхность анода при увеличении напряженности магнитного поля.. Вакуумная газоразрядная установка со-держит вакуумную камеру 1 со средстоткачки, плазмотроны 2, установленные на камере 1 с помощью шаровых вакуумных уплотнений с возможностью осевого перемещения 3, установленных на камере 1 электроиэолированно, переплавляемый металл 4 в водоохлаждаемом кристаллизаторе 5, установленном на камере 1 с помощью вакуумных электроизолирующих уплотнений 6, водоохлаждаемый поддон 7, бункер 8 со шнековым механизмом 9 для подачи в кристаллиэатор 5 шихты 10, соленоид 11, установленный соосно с камерой 1, управляемый источник питания плазмотронов 12, минус которого соединен с наружными частями корпусов плазмотронов, а плюс с поддоном 7, управляемый однофазный источник питания переменного тока 13, выход которого соединен с соленоидом 11, звдатчик тока соленоида 14, датчика тока плазмотронов 15, выход которого соединен с усилителем 16, сумматор 17, входы которого соединены с выходами задатчика 14 и усилителя 16, а выход соединен с управляющим входом источнИка питания солеиоида 13,На фиг. 2 показан поперечный разрез вакуумной газоразрядной установки с шестью плазмотронами 2, установленными центрально симметрично, и показаны траектории 19, по которым перемещаются анодные пятна разрядных столбов 18.На фиг, 3 показан секционированный по оси и радиусу соленоид с секциями 20, которые с помощью коммутационной панели 21 соединены последовательно и согласно для включения в фазу "А" питающей сети источника питания плазмотронов 12,На фиг. 4 показан секционированный по оси и радиусу соленоид с секциями 20, которые с помощью коммутационной панели 21 соединены параллельно и согласно для соединения с вторичной обмоткой трансформатора тока 22, установленного,в фазе "А" питающей сети источника питания плазмотронов 12.На фиг, 5 показаны разрядные столбы 18 плаэмотронов 2 в продольном магнитном поле соленоида 11, а также элементарная частица столба разряда 23. Показаны вертикальная и горизонтальная составляющие скорости частицы 23 и электродинамическая сила, действующая на эту частицу. На фиг. 6 показаны проекции разрядных столбов на поверхность анода 24 при различных значениях индукции продольного магнитного поля, а также траектория движения анодного пятна по поверхности анода 25 при увеличении индукции продольного магнитного поля,Работает вакуумная гаэораэрядная установка следующим образом. В камере 1 создают вакуумное разрежение 0,1-10 Па.В полости катодов плазмотронов 2 подают 5 плазмообразующий газ, например, аргон.Одним из известных способов. например, пробоем разрядного промежутка, зажигают разряды 18 между катодами плазмотронов и анодом 4, Производят нагрев и плавление 10 анода, в качестве которого используется подаваемая из бункера 8 шихта 10. Подача шихты осуществляется шнековыМ механизмом 9. Мощность, подводимая к аноду регулируется путем регулировки тока источника 15 питания постоянного тока 12, осуществляющего питание плазмотронов 2. Разрядные столбы 18 находятся в продольном магнитном поле, создаваемом соленоидом 11. Разрядные столбы 18 состоят иэ потока.20 отрицательно заряженных частиц 23, которые движутся вдоль осей плазмотронов 2 по направлению к аноду 7 фиг, 5). Если разложить скорости частиц 23 на вертикальную и горизонтальную составляющие, то для гори зонтальной составляющей скорости можно определить по правилу "левой руки" электродинамические силы, действующие на частицы, причем эти силы лежат в плоскости параллельной аноду 7 и направле ны в противоположнье стороныдляпротивоположных плазмотронов. Вертикальная составляющая скорости при этом определяет время пролета частицы от катода до анода, а произведение горизонталь ной составляющей скорости на индукциюмагнитного доля кривизну траектории частицы в горизонтальной плоскости. На фиг. 6 показаны проекции траекторий частиц 23 на плоскость анода 4, которые представляют 40 собой дуги окружности, радиус кривизныкоторых при постоянной начальной скорости частиц определяется величиной магнитной индукции. Длина этих дуг 24 при постоянной начальной скорости частиц оди накова, что позволяет графически построить траектории анодных пятен 25, задаваясь различными значениями магнитной индукции. При увеличении магнитного поля анодные пятна противоположных плазмотронов 50 движутся в противоположные стороны, Приизменении направления магнитного поля на противоположное анодные пятна также будут двигаться в противоположные стороны. На фиг. 2 показаны траектории анодных 55 пятен 19 в знакопеременном магнитном поле.При увеличении тока разряда столб разряда эа счет собственного магнитного поля становится более "жестким" и для его деформации требуется магнитное поле боль1815813 да изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина аз 164 ВНИИ Составитель Ф. ПресновТехред М.Моргентал Корректор Е. П Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5