5. - Сурет. Секцияланған пн-6 электрод аралық қосымшасы бар плазмотрон

Мұндай плазматрондарда доғаның баған диаметрі шектеулі болғандықтан,доғалық разрядтың ұлғайтылған ВАХ – ын алуға болады.

Көлденең – желпімелі доғалық плазматрондарда және доғалық разрядтың коаксиалды түрде орналасқан электродтың басқару мінездемесі,доғалық разрядтағы тоқ өткішгіш баған,қозғалатын осьтік магнит өрісін жасап шығарады.

Плазматронның магнит тұрақтылық доғасының сұлбасы 8.6–суретте көрсетілген.

1)Орталық электрод ;2)сыртқы электрод ;3)соленоид ;4)доғаның тіреуі ;5)плазма ағысы ;6)газ жеткізу ;7)изолятор

8.6 – сурет.Доғаның магнит тұрақтысы бар плазматрон сұлбасы

(1) және (2) электрод арасында электрік доға(4) қызады.Магнит өрісі соленоидта(3) пайда болады.Газ электродтар арасынан өтеді және электрлік доға мен электродтар арасындағы саңылауда қарқынды қызады және шүмек(сопло) арқылы жоғары температуралы сорғалап ағу түрінде шығады.Мұндай плазматрондарда доғаның кеңістік күйі үш фактормен анықталады:орталық электродтың геометриялық орны,аэродинамикалық күштер және магнит өрісінің пішіні.Доға магнитті катушканың осьі ортасына жақын жерде ұстап тұрады және ағын шоғыры әрекетімен оның ағыс жағына қарай тозады(сносится).Доғаның айналу жылдамдығы разряд тоғы мен магнит өрісі кернеулігіне пропорционал.

Баяу балқитын материалдан орталық электродты дайындау кезінде плазматронның КДП – сы 0,52 – 0,76 құрайды және артықшылығы цилиндрлі электродтың шығынына байланысты болады.

Сақиналы электроды бар плазматрон(8.7–сурет)доғалық разряд бағанының көлденең – салқындату жүйесіне қарайды.Тороидальды электроды бар плазматрон сұлбасы 8.7 – суретте көрсетілген.

1)Қыздырылған газдың ағыны ;2)шүмектің шығысы ;3)соленоидтар ;4)камераның корпусы ;5)доғаның тұтану механизмі ;6)тороидальды электродтар; 7)экран

8.7 – сурет.Тороидальды электроды бар плазматрон сұлбасы

Плазма кейпіндегі газ плазматронның(4) ішкі корпусында және электродтардың(6) параллель сақина арасындағы кеңістікте қозғалатын доғалық разряд арқылы үйіледі(накачивается).Бұл плазманың сорғалап ағу(1)түрінде шүмек(3) арқылы шығады.

Электродтар айналасында орналасқан соленоидтар(3) магнит өрісінің индукция векторы,доғаның тоғына перпендикуляр болатындай етіп,саңылауда магнит өрісін тудырады.

Жоғары ішкі камералы қысым кезінде конструкция үлкен тоқтарда жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

Айнымалы бірфазалы тоқ кезінде жұмыс істейтін плазматрондар қаралғандармен ұқсас.

Плазмалық технологияда үш бірфазалық комбинацияны ұсынатын үш фазалы плазматрондар қолданысқа енді.

Конструктивті ерекшелігі бойынша бір және көп камералы үшфазалы плазматрондар болып бөлінеді.Біркамералы плазматрондар кезінде,барлық үш доға бір көлемде қызады.Доғалық разрядтың тұрақтылығы,тоқтың қарама – қарсы алмасуы кезінде жоғары эмиссиялық қабілеттілігін сақтайтын баяу балқитын электродпен қолданумен қамтамасыз етеді.

Стерженьді электроды бар үшфазалы біркамералы плазматрон 8.8 – суретте көрсетілген.

8.8 – сурет.Цилиндрлі стерженьді электроды бар үшфазалы плазматрон

Газды үрлеу бойымен камераны бойлай созатын электродтар арасында үшфазалық электродтық доға жанады.Камерадағы газдың тангенциал берілісі электрлік доғаның тұрақтылығын және плазматронның қабырға қорғанысын жалғамасыз әсер етуге мүмкіндік береді.Айнымалы тоқтың барлық плазматрондарында ВАХ құламалысы бар.Практикада қаралғандардан басқа,айнымалы және тұрақты тоқ бірмезгілде қолданылатын қорек көзі үшін, сонымен қатар,өнеркәсіптің айнымалы тоғы және жоғары жиілікі қорек көзі үшін де плазматрондар қолдануын таптық.

Плазмотрондағы қуатты реттеу қорек тізбегіндегі кедергіні (реттелетін дроссельдер) қорек көзінің кернеуі мен доғаның нөкерлік қуаты арқылы өзгертуімен жүзеге асады.

Плазмотрондардың энергетикалық және вольт-амперлік сипаттамасы өзара байланысқан бірнеше параметрлерге тәуелді. Сонымен қатар, олар сызықтық емес, сондықтан оларды теориялық түрде зерттеу өте қиын, кейде тіпті мүмкін емес. Сол үшін плазмотрондар, әдетте, мақсатты тағайындалу бойынша жасап шығарылады.

Жоғары жиілікті плазмотрондарды (8.9-сурет) индукциялы, сыйымдылықты, факелді, аса жоғары жиілікті (АЖЖ) деп бөледі.

Жоғары вольтті плазмотрондар электромагнитті катушка-индуктор (4) немесе жоғары энергия көзіне қосылған электродтар (6),(8), разрядты камера 3, қыздырылатын газ енгізілімінің тізбегінен тұрады.

Жоғары жиілікті индукциялы плазмотронда газ, (8.9,а–сурет) өткізгіш ортаның 6,3 кГц-тен 20 МГц аралығындағы жиіліктегі индуктордың айнымалы электромагнитті өрісіндегі индукциялы қыздыру кезіндегідей, құйынды токпен қыздырылады.

Ж оғары жиілікті плазмотрондардың сызбасы 8.9 – суретте көрсетілген.

8.9 – сурет.Жоғары жиілікті плазматронның сұлбасы

Процесс басында өткізгіш ортаның түзілуі үшін индуктор аймағында бөтен көз (мысалы, доғалық разряд) көмегімен жоғары температуралы өткізгіш газ облысы пайда болады. Бұл процесті жану деп атайды. Жанудан кейін камерада өзін-өзі қолдайтын электродсыз разряд пайда болады 2. Құйынды токтың плазмаға ену тереңдігі (δ, см) мына формуламен анықталады: , мұндағы ρ – плазманың меншікті кедергісі; f – жиілік, Гц; µ - магнит өтімділік; плазма үшін µ=1. 15 000 К кезінде аргонның, азоттың және сутегінің меншікті кедергісі сәкесінше 0,01, 0,025, және 0,1 Ом∙см-ге тең.

Разрядты камера арқылы газды үрлеу арқылы оның шығыс бөлігінен температурасы (7,5÷15,0)∙10³ К температурадағы және жылдамдығы 10 – 60 м/с болатын плазма ағынын алады.

Жоғары жиілікті сыйымдылықты плазмотрон (8.9,б–сурет) арасында жоғары жиілікті электрлік өріс пайда болатын жоғары вольтті 6 және жерге тұйықталған 8 электродтардан тұрады. Газдағы электрондар энергияны жоғары жиілікті электр өрісінен алады және соқтығысу кезінде газ температурасын арттыра отырып бейтарап бөлшектері энергиямен алмасады.

Жоғары жиілікті факелді плазмотронда (8.9,в –сурет ) атмосфералы қысымға жақын болғанда факелді разряд формасы шырақ жалыны түрінде болады. Факелді разряд жиілігі 10 мГц және одан жоғары жиіліктегі электр өрісіндегі қисықтық беті үлкен (жүздерде және т.б.) электродтарды мейлінше жеңіл пайда болады.

Аса жоғары жиілікті плазмотрондар(8.9,г – сурет) үлкен жұмыс қорына (тетіктердің ауыстырылуынсыз 2 – 3 ай), хлор, оттегі және т.б. сияқты агрессивті газдардың таза плазмаларын, яғни электродтардың заттармен ластануынсыз алу мүмкіндіктері арқасында химиялық және металлургиялық өнеркәсіпте кеңінен қолдану болашағы бар. Алайда, әзірге олар доғарық плазмотрондарға қарағанда төмен энергетикалық ПӘК пен күрделі қорек көзіне ие.