Лекция № 10 Тема: Плазма в сельском хозяйстве

Способ плазменной поверхностной обработки, при котором в качестве плазмообразующего газа используется гелий, гелий подают в зону горения электрической дуги в плазмообразующем канале раздельно, а именно его расхода – по аксиальным каналам вдоль оси вольфрамового электрода и 50 %- касательно к поверхности газовой камеры плазмообразующего сопла. Гелий подают в зону горения дуги касательно к поверхности газовой камеры сопла под углом 20-30 град. К оси вольфрамового электрода и одновременно под углом гр90 град. К поверхности газовой камеры сопла.

Плазмотрон, состоящий из катодного узла с неплавящимся вольфрамовым электродом и каналами подачи плазмообразующего газа в зону горения электрической дуги, анодного узла со сменным плазмообразующим соплом, которое имеет газовую камеру и плазмообразующий канал, причем каналы одновременной подачи плазмообразующего газа в газовую камеру и плазмообразующий канал выполнены с суммарной площадью поперечных сечений этих каналов равной, или большей до 1,5 раза, площади поперечного сечения плазмообразующего канала сопла. Каналы одновременной подачи плазмообразующего газа в плазмообразующий канал выполнены как вдоль оси электрода, так и под углами к оси электрода и касательно цилиндрической поверхности газовой камеры сопла, причем угол наклона газовых каналов к оси электродов составляет 20-30 градусов, а угол наклона к цилиндрической поверхности газовой камеры сопла равен 10 градусов. Плазмообразующее сопло имеет сменные насадки, обеспечивающие равномерное и стабильное облучение обрабатываемой поверхности.

В результате исследований применения плазмы в сельском хозяйстве была поставлена задача - предпосевная обработка зерновых культур. Задачей является получение максимально чистой гелиевой плазмы, окислительного разрушения вольфрамового электрода и плазмообразующего сопла при очень малом расходе плазмообразующего газа, а также увеличение максимально возможной площади равномерного и стабилизированного облучения и повышение производительности.

Поставленная задача решается следующим образом. Газ гелий подают в газовую камеру плазмообразующего сопла не только аксиально вдоль оси вольфрамового электрода, но и одновременно с этим, по другим дополнительным газовым каналам, выполненным в катодном узле, которые наклонены к оси электрода под углом 20- 30º и к цилиндрической поверхности газовой камеры сопла под углом 10-20º. При этом, сумма площадей поперечных сечений всех газовых каналов составляет не менее 0,5- 0,75 площади поперечного сечения плазмообразующего канала сопла, а равна или больше до 1,5 раза площади поперечного сечения плазмообразующего канала сопла.

Такое увеличение суммарной площади поперечного сечения каналов подачи гелия в газовую камеру с обуславливает также выполнение в катодном узле дополнительных газовых каналов с оптимальными углами наклона к оси электрода и касательно к цилиндрической поверхности газовой камеры позволяет полностью устранить разряжение в газовой камере сопла, обеспечивает стабильное ламинарное истечение газа к плазмообразующему каналу сопла и горение электрической дуги по всей окружности плазмообразующего канала. Последнее, очень важно, т.к. при горении электрической дуги не по всей окружности плазмообрающего канала, а «в бок», также происходит подсос воздуха, окисление электрода и сопла или разрушение.

Параболоидная наружная поверхность плазмообразующего сопла и специальная сменная насадка формируют поток излучения рекомбинации ионов гелиевой плазмы, что обеспечивает равномерное, стабильное облучение семян на максимально большой площади.

Предлагаемое решение позволяет получить максимально чистую гелиевую плазму при очень малом расходе плазмообразующего газа гелия, избавиться от окисления и разрушения вольфрамового электрода и плазмообразующего сопла, добиться стабильного и равномерного облучения семян на максимально большой площади, что увеличивает производительность предпосевного облучения семян на максимально большой площади, что увеличивает производительность предпосевного облучения зерна с 50 кг в смену до 5 тонн позволяет облучать одним баллоном гелия не 50 кг семян, а 12 тонн и обеспечивает повышение урожая в среднем 1,5- 2 раза.

Устройство работает следующим образом: после подачи в плазмотрон охлаждающей воды и плазмообразующего газа гелия осциллятором пробивают и ионизируют газовый промежуток между концом вольфрамового электрода и цилиндрической поверхностью плазмообразующего конца сопла. Одновременно этим на электрод и сопло подают напряжение от силового источника питания электрической дуги, дугу первоначально зажигают на меньшем токе и повышенным, по сравнению с рабочим, расходом плазмообразующего газа. Это необходимо для того, чтобы при включении дуги избежать всплеска в кононическим электрода, его подогрева и образования в плазмообразующем канале анодного пятна по всей его окружности. После этого автоматически плазмотрон выводят на рабочий режим: силу тока повышают до оптимальной рабочей величины, а расход плазмообразующего газа наоборот уменьшают до оптимального рабочего.