Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Plasma arc )
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Плазменная дуга» перенаправляется сюда. Об электрическом явлении см. Электрическая дуга .
Плазменный резак

Плазменная горелка (также известная как плазменная дуга , плазменная пушка , плазменный резак , или плазматрон ) представляет собой устройство для генерации направленного потока плазмы . [1] [2] [3]

Плазменная струя может использоваться для таких применений, как плазменная резка , плазменная сварка , плазменное напыление и плазменная газификация для удаления отходов. [4]

Типы тепловых плазмотронов [ править ]

Тепловая плазма генерируется в плазмотронах постоянным током (DC), переменным током (AC), радиочастотным (RF) и другими разрядами. Горелки постоянного тока являются наиболее часто используемыми и исследуемыми, потому что по сравнению с переменным током: «меньше мерцание и шум, более стабильная работа, лучший контроль, минимум два электрода, меньший расход электродов, немного меньший износ огнеупоров [тепла]. и более низкое энергопотребление ». [5]

Термоплазменные горелки постоянного тока, непереносимая дуга, на основе горячего катода [ править ]

Поперечное сечение плазменной горелки постоянного тока без передачи. Показаны заостренный катод и кольцевой анод. Входы и выходы системы водяного охлаждения промаркированы, обратите внимание, что температура дуги может достигать 15 000 ° C. Плазменная дуга изображена только для иллюстрации. Не в масштабе.

В горелке постоянного тока электрическая дуга образуется между электродами (которые могут быть изготовлены из меди, вольфрама , графита , серебра и т. Д.), А тепловая плазма образуется за счет постоянного поступления газа-носителя / рабочего газа, выступающего наружу в виде плазменная струя / пламя (как видно на изображении рядом). В горелках постоянного тока газ-носитель может быть, например, кислородом, азотом, аргоном, гелием, воздухом или водородом; [5], и хотя он называется таковым, он не обязательно должен быть газом (таким образом, лучше назвать его текучей средой-носителем).

Например, исследовательская плазменная горелка в Институте физики плазмы (IPP) в Праге, Чешская Республика, работает с водоворотом H 2 O (а также с небольшой добавкой аргона для зажигания дуги) и обеспечивает высокую температуру / скорость плазменного пламени. [6] Фактически, в ранних исследованиях стабилизации дуги использовался водяной вихрь. [7] В целом, материалы электродов и жидкости-носители должны быть специально подобраны, чтобы избежать чрезмерной коррозии или окисления электродов (и загрязнения обрабатываемых материалов) при сохранении достаточной мощности и функциональности.

Кроме того, расход газа-носителя может быть увеличен для обеспечения большей, более выступающей плазменной струи при условии, что ток дуги достаточно увеличен; наоборот.

Плазменное пламя настоящего плазменного факела имеет длину не более нескольких дюймов; его следует отличать от вымышленного плазменного оружия дальнего действия .

Передано или не передано [ править ]

Есть два типа горелок постоянного тока: непереключаемые и переносные. В горелках постоянного тока без передачи электродов электроды находятся внутри корпуса / корпуса самой горелки (создавая там дугу). В то время как в перенесенной горелке один электрод находится снаружи (и обычно является проводящим материалом, подлежащим обработке), что позволяет дуге формироваться за пределами горелки на большем расстоянии.

Преимущество горелок постоянного тока с переносом тока состоит в том, что плазменная дуга образуется вне корпуса с водяным охлаждением, что предотвращает потерю тепла - как в случае с горелками без передачи тепла, у которых их электрическая-тепловая эффективность может достигать 50% но можно использовать и горячую воду. [6] Кроме того, горелки постоянного тока с переносом можно использовать в установке с двумя горелками, где одна горелка является катодной, а другая - анодной , что имеет более ранние преимущества обычной системы с одной горелкой с переносом, но позволяет использовать их с непроводящими токами. материалы, так как нет необходимости формировать другой электрод. [5]Однако такие типы установок встречаются редко, поскольку для большинства распространенных непроводящих материалов не требуется точная режущая способность плазменного резака. Кроме того, разряд, создаваемый этой конкретной конфигурацией источника плазмы, характеризуется сложной формой и гидродинамикой, что требует трехмерного описания для предсказания, что делает производительность нестабильной. Электроды горелок без переноса больше, потому что они больше изнашиваются плазменной дугой.

Качество производимой плазмы зависит от плотности (давления), температуры и мощности горелки (чем больше, тем лучше). Что касается эффективности самого резака - он может варьироваться в зависимости от производителя и технологии резака; хотя, например, Leal-Quirós сообщает, что для горелок Westinghouse Plasma Corp. «легко возможен тепловой КПД 90%; КПД представляет собой процент мощности дуги, которая выходит из резака и входит в технологический процесс ». [8]

  • Крупным планом плазменный резак Hypertherm HyPerformance для резки металла

  • Прототип системы STEP-NC с приводом плазменного резака с ЧПУ ESAB для резки и снятия фаски с полудюймовой стальной пластины. Лазерная маркировка передней и задней части пластины также выполнялась в более ранних операциях.

  • Секторный полевой резак ICP-MS

  • Секторный полевой резак ICP-MS

См. Также [ править ]

  • Плазма (физика)
  • Список статей по приложениям плазмы (физики)
  • Источник плазмы

Ссылки [ править ]

  1. ^ Джеффус, Ларри Ф. (2002). Сварка: принципы и применение . Cengage Learning. п. 180. ISBN 978-1-4018-1046-7.
  2. ^ Szałatkiewicz, J. (2017). «Безопасность и интеллектуальная система управления плазмотроном» . Журнал KONES Powertrain and Transport . 24 (247–252): 6. doi : 10.5604 / 01.3001.0010.2942 (неактивен 2021-01-11).CS1 maint: DOI inactive as of January 2021 (link)
  3. ^ http://www.pjoes.com/Energy-Recovery-from-Waste-of-Printed-Circuit-r-nBoards-in-Plasmatron-Plasma-Reactor,89193,0,2.html
  4. ^ Szałatkiewicz, J. (2014). «Восстановление энергии из отходов печатных плат в плазменном реакторе плазмотрона» (PDF) . Польский журнал экологических исследований . 23 (1): 5.
  5. ^ a b c Gomez, E .; Рани, DA; Cheeseman, CR; Deegan, D .; Мудрый, М .; Боккаччини, АР (2009). «Термоплазменная технология обработки отходов: критический обзор». Журнал опасных материалов . 161 (2–3): 614–626. DOI : 10.1016 / j.jhazmat.2008.04.017 . PMID 18499345 . 
  6. ^ a b Грабовский, Милан; Копецкий, В .; Sember, V .; Кавка, Т .; Чумак, О .; Конрад, М. (август 2006 г.). «Свойства гибридной плазменной горелки постоянного тока с дугой вода / газ». IEEE Transactions по науке о плазме . 34 (4): 1566–1575. Bibcode : 2006ITPS ... 34.1566H . DOI : 10.1109 / TPS.2006.878365 . S2CID 36444561 . 
  7. ^ Кавка, Т; Чумак, О .; Sember, V .; Грабовский, М. (июль 2007 г.). «Процессы в дуге Гердиена, генерируемые гибридной газо-водяной горелкой». 28-й ICPIG .
  8. ^ Лил-Куирос, Edbertho (2004). «Плазменная переработка твердых бытовых отходов». Бразильский журнал физики . 34 (4B): 1587. Bibcode : 2004BrJPh..34.1587L . DOI : 10.1590 / S0103-97332004000800015 .