SU574100A1 - Plasma generator - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к электротехнике , а более конкретно - к трансформаторным тороидальным генераторам низкотемпературной плазмы, работающим на переменном токе, в том числе, на токе промышленной частоты,, которые . могут быть использованы дл  непрерывного нагрева потока газа в различных высокотемпературных технологических процессах, The invention relates to electrical engineering, and more specifically to transformer toroidal generators of low-temperature plasma operating on alternating current, including current of industrial frequency, which. can be used for continuous heating of the gas flow in various high-temperature technological processes,

Известны устройства дл  получени  плазмы в тороидальных разр дных камерах типа Токамак, Эти устройства импульсного типа не могут обеспечить нагрев потока газа и получение низкотемпературной плазменной струи 1.Plasma generating devices in toroidal discharge chambers of the Tokamak type are known. These pulsed-type devices cannot provide heating of the gas stream and the production of a low-temperature plasma jet 1.

Известно также устройство дл  по .лучени  трансформаторного разр да в тороидальной камере при пониженном давлении, содержащее трансформатор с первичной обмоткой, соединенной с источником переменного тока и замкнутую тороидальную кг1меру в качестве вторичной обмотки 2,It is also known a device for the emission of a transformer discharge in a toroidal chamber under reduced pressure, comprising a transformer with a primary winding connected to an alternating current source and a closed toroidal kiln as the secondary winding 2,

Недостаток этой конструкции заклк чаетс  в том, что она не позвол ет снизить рабочую частоту до промышленной , так как трансформаторный разр д в этом случае перестает быть самосто тельным . Использование электродов The disadvantage of this design lies in the fact that it does not allow to reduce the operating frequency to industrial, as the transformer discharge in this case ceases to be independent. Using electrodes

дл  поддержани  разр да сводит на нет его положительные качества.to maintain the discharge, it negates its positive qualities.

Цель изобретени  - создание конструкции ,, позвол ющей использовать трансфор 1аторный разр д в диапазоне промышленных частот и выше дл  непрерывного плазменного безэлектродного нагрева потока газа.The purpose of the invention is to create a design that allows the use of a transient discharge in the range of industrial frequencies and higher for continuous plasma electrodeless heating of the gas flow.

Цель достигаетс  тем, что трансформатор с тороидальной камерой раз- , мещены в заземленном корпусе, в котором закреплены сообщенные с тороидальной камерой и соответственно с источ-ником газа и реактором входной и выходной штуцера, причем на место соединени  штуцеров с тороидальной камерой надеты внешние электроды, соединенные с высокочастотным источнике, а на тороидсшьной камере и на выходах штуцеров из корпуса размещены дополнительные заземленные электроды.The goal is achieved by the fact that a transformer with a toroidal chamber is placed in a grounded housing in which the inlet and outlet fittings connected to the toroidal chamber and, respectively, with the gas source and reactor are fixed; connected to a high-frequency source, and additional grounded electrodes are placed on the toroidal chamber and at the outlets of the unions from the housing.

На чертеже изображен поперечный разрез трансформаторного генератора Г лазмы,The drawing shows a cross section of a transformer generator G lasma,

Трансформаторный генератор плазмы имеет корпус 1, в который помещен Ш- образный сердечник трансформатора 2, На центральном магнитопроводе 3 сердечника расположена тороидальна  разр дна  камера 4, К тороThe transformer plasma generator has a housing 1, into which an H-shaped transformer core 2 is placed. A toroidal discharge chamber 4 is located on the central core magnetic core 3, A torus

идальной камере присоединены два штуцера 5 и 6, соответственно дл  ввода и вывода плазмообразующего газа В местах соединени  штуцеров с тороидальной камерой смонтированы внешние электроды 7 и 8, которые высокочастным фидером 9 и 10 подключены к колебательной системе высокочастотного генератора 11. На штуцерах установлены дополнительные внешние электроды 12 и 13, а на тороидальной разр дной камере - внешние электроды 14 и 15 На штуцере установлен узел 16 подачи плазмообразующего газа. Низкочастотные обмотки 17 и 18 трансформатора расположены на боковых магнитопроводах. С помощью разв зывающих фильтров (на схеме не показано) обмотки выведены из корпуса 1 генератора плазмы и подключены к источнику переменного напр жени  промышленной частоты (на чертеже не показано).To the ideal chamber two nozzles 5 and 6 are connected, respectively, for the input and output of plasma-forming gas. The external electrodes 7 and 8 are mounted at the junction points of the chokes with the toroidal chamber. 12 and 13, and the external electrodes 14 and 15 are mounted on the toroidal discharge chamber. A plasma gas supply unit 16 is installed at the nozzle. Low-frequency windings 17 and 18 of the transformer are located on the side magnetic conductors. Using dissolving filters (not shown in the diagram), the windings are removed from the housing 1 of the plasma generator and connected to a source of alternating voltage of industrial frequency (not shown in the drawing).

Генератор плазмы работает следующим образом,The plasma generator works as follows

С помощью узла 16 в штуцер вводитс  плазмообразующий газ, например воздух , кислород, азот, водород, гелий, метан, пары воды, пары веществ или их смеси. С помощью ВЧ-генератора 11 на электроды 7 и 8 подают высокое высокочастотное напр жение и известным способом зажигают высокочастотные емкостные (ВЧЕ) разр ды между электродами 8 и, 12, затем - между 7 и 13. После чего при повьш ении мощности ВЧ-генератора самосто тельно загораютс  разр ды между электродами 8 и 14, 14 и 7 7 и 15, 15 и 8. После установлени  кольцевого ВЧЕ-разр да в тороидальной разр дной камере подают низкочастотное напр жение на обмотки 17 и 18. В плазме тороидального ВЧЕ-разр да начинаетс  поглощение низкочастотной энергии. После повышени  электропроводности тороидального разр да напр жение на электродах 7 и 8 снижают до минимального уровн , обеспечивающего стабильное горение трансформаторного разр да. Using assembly 16, plasma-forming gas, such as air, oxygen, nitrogen, hydrogen, helium, methane, water vapor, vapors of substances, or a mixture of them, is introduced into the choke. Using an RF generator 11, high high-frequency voltage is applied to the electrodes 7 and 8 and high-frequency capacitive (RFE) discharges between electrodes 8 and 12 are ignited in a known manner, then between 7 and 13. After that, The discharges between the electrodes 8 and 14, 14 and 7 7 and 15, 15 and 8 light up on their own. Yes, the absorption of low frequency energy begins. After increasing the conductivity of the toroidal discharge, the voltage on the electrodes 7 and 8 is reduced to a minimum level that ensures stable burning of the transformer discharge.

Отсутствие расходуемых электродов позвол ет нагревать в генераторе плазмы трансформаторного типа потоки любых газов, в том числе агрессивных, без ограничени  ресурса. Единична  мощность генератора плазмы не ограничена мощностью источника питани , как это происходит на всех современных генераторах низкотемпературной плазмы. Предлагаема  конструкци  позвол етThe absence of consumable electrodes permits heating of a transformer-type plasma generator of flows of any gases, including aggressive ones, without limiting the resource. The unit power of the plasma generator is not limited by the power of the power source, as is the case with all modern low-temperature plasma generators. The proposed design allows

использовать дл  безэлектродного плазменного нагрева потока газа электроэнергию промышленной частоты.to use electric power of industrial frequency for electrodeless plasma heating of a gas stream.

Claims (2)

1. Лукь нов С.Ю. Гор ча  плазма и управл емый  дерный синтез.Наука, М., 1975, с. 292.1. Lucov S.Yu. Hot plasma and controlled nuclear synthesis. Science, Moscow, 1975, p. 292. 2. Эккерт Г. Получение плазмы с помощью индукционного нагрева газа токами низкой частоты. Ракетна  техника и космонавтика, 1971, № 8, с. 18.2. Eckert G. Plasma production by induction heating of the gas by low-frequency currents. Rocket technology and astronautics, 1971, № 8, p. 18.