Плазменная горелка
Плазмотрон плазменная (также известный как дуга , плазменная пушка , плазменный резак или плазмотрон ) — устройство для генерации направленного потока плазмы . [1] [2] [3]
Плазменная струя может использоваться для таких применений, как плазменная резка , плазменная дуговая сварка , плазменное напыление и плазменная газификация для утилизации отходов. [4]
Типы
[ редактировать ]Термическая плазма генерируется в плазмотронах постоянным током (DC), переменным током (AC), радиочастотными (ВЧ) и другими разрядами. Горелки постоянного тока наиболее часто используются и исследуются, поскольку по сравнению с переменным током: «меньше мерцания и шума, более стабильная работа, лучший контроль, минимум два электрода, меньший расход электродов, немного меньший износ огнеупорных материалов. и меньшее энергопотребление». [5]
Переведенные и неперенесенные
[ редактировать ]Существует два типа горелок постоянного тока: непереносные и переносные. В непереносных горелках постоянного тока электроды находятся внутри корпуса/корпуса самой горелки (создавая там дугу). В то время как в перемещаемой горелке один электрод находится снаружи (обычно это проводящий материал, подлежащий обработке), что позволяет дуге образовываться за пределами горелки на большем расстоянии.
Преимущество горелок постоянного тока с переносом тока заключается в том, что плазменная дуга формируется вне корпуса с водяным охлаждением, предотвращая потери тепла, как в случае с горелками без переноса, где их электрический КПД может составлять всего 50 %. но горячую воду можно использовать и саму. [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 раннее преимущество обычной системы с одной горелкой с переносом, но позволяет использовать их с непроводящими материалами, например нет необходимости формировать другой электрод. [5] Однако установки такого типа встречаются редко, поскольку большинство распространенных непроводящих материалов не требуют точной резки плазменной горелкой. Кроме того, разряд, генерируемый этой конкретной конфигурацией источника плазмы, характеризуется сложной формой и гидродинамикой, которая требует трехмерного описания для прогнозирования, что делает работу нестабильной. Электроды непереносимых горелок больше, поскольку они больше изнашиваются плазменной дугой.
Качество получаемой плазмы зависит от плотности (давления), температуры и мощности горелки (чем больше, тем лучше). Что касается эффективности самой горелки, она может варьироваться в зависимости от производителя и технологии горелки; хотя, например, Леал-Кирос сообщает, что для горелок Westinghouse Plasma Corp. «легко возможен тепловой КПД 90%; эффективность представляет собой процент мощности дуги, которая выходит из горелки и поступает в процесс». [7]
Термические плазменные горелки постоянного тока, непереносная дуга, горячий катод
[ редактировать ]
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 в результате постоянного поступления носителя/рабочего газа, выступая наружу в виде плазменная струя/пламя (как видно на соседнем изображении). В горелках постоянного тока газом-носителем может быть, например, кислород, азот, аргон, гелий, воздух или водород; [5] и хотя его называют таковым, он не обязательно должен быть газом (поэтому его лучше называть жидкостью-носителем).
Например, исследовательская плазменная горелка в Институте физики плазмы (IPP) в Праге, Чехия, работает с вихрем H 2 O (а также с небольшой добавкой аргона для зажигания дуги) и создает высокую температуру. скоростное плазменное пламя. [6] Фактически, в ранних исследованиях стабилизации дуги использовался водяной вихрь. [8] В целом, материалы электродов и жидкости-носители должны быть специально подобраны, чтобы избежать чрезмерной коррозии или окисления электродов (и загрязнения обрабатываемых материалов), сохраняя при этом достаточную мощность и функциональность.
Кроме того, скорость потока газа-носителя можно увеличить, чтобы создать более крупную и выступающую плазменную струю, при условии, что ток дуги достаточно увеличен; и наоборот.
Плазменное пламя настоящей плазменной горелки имеет длину не более нескольких дюймов; его следует отличать от вымышленного плазменного оружия большой дальности .
Галерея
[ редактировать ]-
Крупный план Hypertherm HyPerformance. резки металла плазменной горелкой -
Прототип системы STEP-NC с приводом плазменной горелки и ESAB ЧПУ для резки и фаски полудюймовой стальной пластины. Лазерная маркировка передней и задней части пластины производилась и на более ранних операциях. -
Секторная ИСП-МС горелка -
Секторная ИСП-МС горелка
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джеффус, Ларри Ф. (2002). Сварка: принципы и применение . Cengage Обучение. п. 180. ИСБН 978-1-4018-1046-7 .
- ^ Салаткевич, Ю. (2017). «Система безопасности и интеллектуального управления применением плазмотрона» . Журнал KONES Powertrain and Transport . 24 (247–252): 6. doi : 10.5604/01.3001.0010.2942 (неактивен 31 января 2024 г.).
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на январь 2024 г. ( ссылка ) - ^ «Восстановление энергии из отходов печатных плат в плазменном реакторе плазматрон» . Польский журнал экологических исследований . 23 (1): 277–281.
- ^ Салаткевич, Ю. (2014). «Восстановление энергии из отходов печатных плат в плазменном реакторе плазматрона» (PDF) . Польский журнал экологических исследований . 23 (1): 5.
- ^ Перейти обратно: а б с Гомес, Э.; Рани, Д.А.; Чизмэн, ЧР; Диган, Д.; Уайз, М.; Боккаччини, Арканзас (2009). «Термоплазменная технология переработки отходов: критический обзор». Журнал опасных материалов . 161 (2–3): 614–626. дои : 10.1016/j.jhazmat.2008.04.017 . ПМИД 18499345 . S2CID 206069219 .
- ^ Перейти обратно: а б Грабовский, Милан; Копецкий В.; Сембер, В.; Кавка, Т.; Чумак, О.; Конрад, М. (август 2006 г.). «Свойства гибридной водо-газовой плазменной горелки постоянного тока». Транзакции IEEE по науке о плазме . 34 (4): 1566–1575. Бибкод : 2006ITPS...34.1566H . дои : 10.1109/TPS.2006.878365 . S2CID 36444561 .
- ^ Леаль-Кирос, Эдберто (2004). «Плазменная переработка твердых бытовых отходов» . Бразильский физический журнал . 34 (4Б): 1587. Бибкод : 2004BrJPh..34.1587L . дои : 10.1590/S0103-97332004000800015 .
- ^ Кавка, Т; Чумак, О.; Весна, В.; Грабовский, М. (июль 2007 г.). «Процессы в дуге Гердиена, генерируемой гибридной газоводяной горелкой». 28-я МКПИГ .