Плазмотро́н () — техническое устройство, в котором при протекании электрического тока через разрядный промежуток образуется плазма, используемая для обработки материалов или как источник света и тепла.
История создания
Первые плазмотроны появились в середине XX века в связи с появлением материалов, устойчивых в условиях высоких температур и расширением производства тугоплавких металлов. Другой причиной появления плазмотронов, явилась потребность в источниках тепла большой мощности. Замечательными особенностями плазмотрона как инструмента современной технологии являются:
Получение сверхвысоких температур (до , в среднем получают —), недостижимых при сжигании химического топлива. Компактность и надёжность. Лёгкое регулирование мощности, лёгкий пуск и остановка рабочего режима плазмотрона.
Типы применяемых плазмотронов Электродуговые:
С прямой дугой. С косвенной дугой. С электролитическим электродом (электродами). С вращающейся дугой. С вращающимися электродами.
Высокочастотные:
Индукционные Ёмкостные
Комбинированные:
Работают при совместном действии токов высоких частот (ТВЧ) и при горении дугового разряда, в том числе с сжатием разряда магнитным полем.
Области использования плазмотронов сварка и резка металлов и тугоплавких материалов нанесение ионно-плазменных защитных покрытий на различные материалы (см. Плазменное напыление) нанесение керамических термобарьерных, электроизоляционных покрытий на металлы (см. Плазменное напыление) подогрев металла в ковшах при мартеновском производстве получение нанодисперсных порошков металлов и их соединений для металлургии термическое обезвреживание высокотоксичных органических отходов Синтез химических соединений (например синтез оксидов азота и др., см. Плазмохимия) Накачка мощных газовых лазеров. Плазменная проходка крепких горных пород. Безмазутная растопка пылеугольных котлов электростанций. Расплавление и рафинирование (очистка) металлов при плазменно-дуговом переплаве.
Особенности применяемых материалов в конструкции
Дуговые плазмотроны
Плазменная горелка дугового плазмотрона имеет по меньшей мере один анод и один катод, к которым подключают источник питания постоянного тока. Для охлаждения используют каналы, омываемые обычно водой.
Высокочастотные плазмотроны
Высокочастотные плазмотроны являются безэлектродными и используют индуктивную или ёмкостную связь с источником мощности. Поскольку для прохождения высокочастотной мощности сквозь стенки разрядной камеры, последняя должна быть выполнена из непроводящих материалов, в качестве таковых, как правило используется кварцевое стекло или керамика. Поскольку для поддержания безэлектродного разряда не требуется электрического контакта плазмы с электродами, применяют газодинамическую изоляцию стенок от плазменной струи, что позволяет избежать их чрезмерного нагрева и ограничиться воздушным охлаждением.
Применение таких химически устойчивых материалов позволяет использовать в качестве рабочего тела воздух, кислород, пары воды, аргон, азот и другие газы.
СВЧ плазмотроны Плазмотроны данного типа основаны на сверхвысокочастотном разряде, как правило в резонаторе, сквозь который продувается плазмообразующий газ.
Литература
Ю. П. Конюшная. Открытия советских учёных. — Ч. 1. — М.: Изд-во МГУ, 1988.
Примечания
См. также Плазменный двигатель Межзвёздный прямоточный двигатель Бассарда
Ссылки Плазмотроны для резки (плазменные резаки)
Категория:Физика плазмы Категория:Технологии машиностроения Категория:Упрочнение поверхностей