Из Википедии, бесплатной энциклопедии
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 создается 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 сделаны из меди, вольфрама , графита , серебра и т.д.), а тепловая плазма образуется из непрерывного ввода несущей / рабочего газа, выступающие наружу в качестве 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, его лучше назвать жидкостью-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 составляет самое большее несколько дюймов; его следует отличать от вымышленного плазменного оружия большой дальности .

Переданные и непереданные [ править ]

Есть два типа горелок постоянного тока: непереключаемые и переносные. В горелках постоянного тока без передачи 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 вне 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 постоянного тока, где их электрическая-тепловая эффективность может составлять всего 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 установки встречаются редко, поскольку для большинства распространенных непроводящих материалов не требуется точная режущая способность плазменного резака. Кроме того, разряд, генерируемый этой конкретной конфигурацией источника плазмы, характеризуется сложной формой и гидродинамикой, что требует трехмерного описания для предсказания, что делает работу 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]

  • Крупный план плазменного резака 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; Чизмен, CR; Deegan, D .; Wise, M .; Боккаччини, АР (2009). «Тепловая плазменная 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 водой / газом". 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 .