Плазмотрон

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Плазменная горелка

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[править | править вики-текст]

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 надежность.
  • Легкое регулирование мощности, легкий пуск и остановка рабочего режима плазмотрона.

Типы применяемых плазмотронов[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

  • 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[править | править вики-текст]

Дуговые плазмотроны[править | править вики-текст]

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.

Устройство плазмотрона с продольной стабилизацией дуги

Высокочастотные плазмотроны[править | править вики-текст]

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.

Устройство промышленного высокочастотного индукционного плазмотрона

Применение таких химически устойчивых материалов позволяет использовать в качестве рабочего тела воздух, кислород, пары воды, аргон, азот и другие газы.

СВЧ плазмотроны[править | править вики-текст]

Плазмотроны данного типа основаны на сверхвысокочастотном разряде, как правило в резонаторе, сквозь который продувается плазмообразующий газ.

Литература[править | править вики-текст]

Ю. П. Конюшная. Открытия советских ученых. — Ч. 1. — М.: Изд-во МГУ, 1988.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]