ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки.

Пароводяной плазмотрон содержит корпус, установленный в нем электрододержатель с электродом, сопло, закрепленное на корпусе с зазором относительно электрода, образующим камеру формирования дуги, систему охлаждения в виде каналов и пат­рубков в корпусе, патрубка подачи воды. с регулирующим уст­ройством, а также устройство парообразования.

Устройство парообразования выполнено в виде парогенера­тора с закрепленным на нерабочем торце плазмотрона стаканом с трубкой, имеющей ребра на наружной поверхности, и установ­ленной в стакане с зазором относительно него, и с нагреватель­ным элементом, закрепленным на стакане. Полость трубки соеди­нена с камерой формирования дуги и полостью стакана, а полость стакана соединена с системой охлаждения. Нагревательный эле­мент снабжен источником питания с регулятором напряжения. На камере формирования дуги установлен датчик температуры, свя­занный с регулятором напряжения.

Выполнение устройства парообразования в виде парогенератора позволило получить плазмообразующее тело в виде осу­шенного пара, в котором исключено наличие капелек воды в ка­мере формирования дуги при всех уровнях мощности плазмотро­на при гарантии охлаждения теплонагруженных узлов, и обеспе­чить тем самым оптимальные условия работы плазмотрона, уве­личить его мощность и стабильность в работе.

В данной конструкции интенсивность охлаждения плазмо­трона, мощность плазменной дуги, количество плазмообразующего газа и степень осушенности рабочего тела в виде водяного пара не зависят жестко друг от друга, что позволяет варьировать мощ­ностью плазмотрона, обеспечивать необходимые условия его ра­боты при изменении технологических параметров.

Выполнение парогенератора в виде стакана связывает в единую последовательную цепь независящие друг от друга элементы, включающие систему охлаждения плазмотрона с регулятором подачи воды, парогенератор и камеру формирования дуги.

По этой цепи протекает рабочее тело сначала в виде жидко­сти (вода), затем в виде двухфазной смеси и в виде осушенного пара, в котором исключено наличие капелек воды в камере форми­рования дуги. Этим достигается использование энергии от охлаж­дения теплонагруженных узлов плазмотрона на плазмообразование рабочего тела, снижение тем самым потерь энергии, повыше­ние мощности плазменной дуги и ее стабильности, что обеспечи­вает возможность регулирования мощности плазменной дуги в процессе работы плазмотрона.

Отсутствие капелек воды в камере формирования дуги ис­ключает потери, связанные вскрытой теплотой парообразования, что ведет к увеличению температуры плазменной дуги при одном и том же потреблении энергии и в конечном итоге к увеличению мощности плазмотрона. Осушенность рабочего газа позволяет обеспечить стабильность в работе плазмотрона при всех уровнях мощности независимо от ее величины, в том числе и в процессе запуска плазмотрона в работу.

Последовательное соединение в системе охлаждения пароге­нератора и камеры формирования дуги позволяет использовать полностью всю энергию, в том числе и энергию, идущую на на­грев деталей плазмотрона от воздействия плазменной дуги, и энергию на поддержание осушенности газа, на плазмообразование рабочего тела, что повышает КПД работы плазмотрона и тем самым его мощность. Интенсивный теплоотвод от теплонагру­женных деталей плазмотрона позволяет повысить нагрузку на них, то есть увеличить температуру плазмы и тем самым увели­чить мощность плазмотрона. Кроме того. увеличивается безотказ­ность, стабильность в работе плазмотрона из-за повышения дол­говечности теплонагруженных деталей (сопло, электрод).

Конструкция плазмотрона позволяет варьировать расходом и давлением рабочего тела независимо от жестко заданных конст­руктивных особенностей камеры формирования дуги, за счет это­го можно увеличить динамический напор плазменной дуги, что эквивалентно увеличению мощности плазмотрона, так как увели­чивается прорезающая способность плазмотрона. Кроме того, варьирование расходом и давлением рабочего тела позволяет сильнее обжимать плазменный шнур дуги (за счет более ин­тенсивного завихрения), что ведет к увеличению плотности мощ­ности плазменной струи и также увеличивает ее прорезающую способность.

Варьирование мощностью плазмотрона как за счет регулиро­вания расхода воды, так и за счет режима работы парогенератора, позволяет выбрать оптимальный режим работы плазмотрона, по­высить его КПД. при различных технологических требованиях, обеспечить при этом стабильность его работы за счет отсутствия капелек воды в камере формирования дуги при изменении мощ­ности плазмотрона, повышение стойкости и надежности в работе теплонагруженных деталей за счет оптимального температурного режима работы их при изменении мощности плазмотрона.