Исследования режимов работы плазмотрона косвенного действия с вихревой подачей плазмообразующего газа

Abstract

С целью определения области устойчивой работы плазмотрона косвенного действия исследовали поведение дуги в плазмотроне с вихревой подачей плазмообразующего газа при регулировании тока дуги, давления и направления подачи газа. Установлено, что подача газа только через осевой канал катода не может обеспечить устойчивую работу плазмотрона из-за привязки дуги к горизонтальной площадке анода, что приводит к быстрому износу последнего. Подача газа в завихритель, расположенный в межэлектродной области плазмотрона, позволила перемещать анодное пятно дуги с горизонтальной на цилиндрическую поверхность осевого канала сопла и обеспечивать вращение анодного, а при повышении давления - и катодного конца дуги. Получена область устойчивого горения дуги в координатах токДдавление подаваемого газа. Одновременная подача газа через боковой завихритель и центральный осевой канал при встречных направлениях вихревых потоков способствует увеличению области устойчивого горения дуги. Показано, что конфигурация камеры плазмотрона оказывает существенное влияние на стабильность дугового разряда. Дальнейшие исследования в этом направлении позволят определить конструктивные параметры плазмотрона косвенного действия, обеспечивающие его стабильную и эффективную работу.

To determine the region of a steady operation of the indirect-action plasmatron, the arc behavior in plasmatron with a turbulence supply of plasma-forming gas at adjustment of arc current, pressure and direction of gas supply was investigated. It was found that the gas supply only through an axial channel of cathode cannot provide the stable operation of the plasmatron due to arc binding to horizontal area of anode, thus leading to a quick wear of the latter. Gas supply to a turbulator, arranged in the interelectrode region of the plasmatron, allows moving the arc anodic spot from horizontal to cylindrical surface of the nozzle axial channel and providing the rotation of arc anodic end, while at increase in pressure – the rotation of the arc cathode end. Region of stable arc burning in current-pressure of supplied gas coordinates was obtained. Simultaneous supply of gas through a lateral turbulator and central axial channel at opposite directions of turbulence flows promotes the increase in region of a stable arc burning. It is shown that the configuration of the plasmatron chamber influences greatly the stability of the arc discharge. The further investigations in this direction will make it possible to determine the design parameters of the direct-action plasmatron, providing its stable and effective operation.