Техническое описание и принцип работы

Портативный плазменный аппарат «Plazarium SP20 » рис. 3 является генератором низкотемпературной плазмы, полученной путём нагрева до температуры ионизации паров рабочей жидкости, заливаемой в горелку перед проведением работ. Аппарат рассчитан на непрерывную работу (коэффициент рабочего цикла ПВ=100%). Аппарат состоит из плазменной горелки и блока питания.

Рис. 3. Общий вид аппарата для плазменной обработки материалов Plazarium SP20: 1 – Источник питания S-20; 2 – Горелка плазмотрон Т-20.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АППАРАТА

Источник питания S-20

Принцип действия и устройство плазменной горелки

Общая характеристика

Горелка PLAZARIUM Т-20 относится к классу плазменных горелок, использующих пар жидкости в качестве плазмообразующей среды (Steam Plasma Torch).

Функционально роль пара рабочей жидкости сводится к охлаждению наиболее нагруженных частей горелки (сопла и катода), стабилизации столба дугового разряда и выдуванию дуги из сопла.

Система подачи пара работает по «открытой схеме», то есть пар из резервуара самотеком по каналам охлаждения попадает в разрядную камеру и выбрасывается в атмосферу через сопло.

В горелке применена «вытеснительная самогенерирующая» система подачи, в которой избыточное давление в резервуаре создается парами рабочей жидкости, находящейся в резервуаре.

Для организации взаимодействия потока пара с дугой горелка выполнена по коаксиальной схеме с газодинамической стабилизацией дуги и сжатием дуги цилиндрическим соплом. Стабилизация дуги, то есть центрирование дуги относительно оси центрального отверстия сопла, обеспечивается за счет соосности катода и сопла и спирального закручивания потока пара с помощью тангенциальной его подачи в разрядную камеру.

Принцип действия горелки

Запас рабочей жидкости размещен в резервуаре, присоединенном к корпусу горелки. Резервуар горелки заполнен капиллярно-пористым материалом, служащим для транспортировки рабочей жидкости при помощи капиллярного эффекта к поверхности нагревателя.

Горелка готова к эксплуатации, если резервуар заполнен рабочей жидкостью и герметично закрыт пробкой. Горелка заправляется рабочей жидкостью до тех пор, пока капля жидкости не появится из сопла горелки.

Источник питания имеет отрицательный потенциал на катоде и положительный потенциал на сопле.

При включенном источнике питания коротким замыканием возбуждают электрическую дугу. Энергия плазмы дугового разряда нагревает сопло и нагреватель, за счет стока тепла от сопла горелки, до температуры более 100 °С, при этом начинается процесс парообразования из рабочей жидкости, расположенной вблизи сопла и заполняющей каналы системы охлаждения горелки. Одновременно внутри резервуара повышается температура нагревательного элемента и создается избыточное давление 0,02-0,1 МПа, которое подает пар рабочей жидкости в разрядную камеру. Низкотемпературная плазма вырабатывается из рабочей жидкости благодаря процессам парообразования, диссоциации, ионизации.

После короткой подготовительной фазы продолжительностью 1-3 минуты устанавливается рабочий тепловой режим горелки. При этом температура ядра плазменной струи (рабочая жидкость — дистиллированная вода, режим номинальных параметров) вблизи среза сопла достигает 6000 - 8000 К. Ядро плазменной струи окружено более холодным газом.

При обработке материалов плазменной струей обрабатываемая деталь не включается в электрическую цепь дуги. Благодаря этому можно обрабатывать как электропроводные материалы (металлы), так и неэлектропроводные материалы (стекло, керамика, металлы с защитным слоем и др.).

Устройство горелки

Устройство горелки поясняется изображением горелки на рис.4.

Рис. 4. 1- Сопло, 2 - Корпус головки горелки, 3 - Прокладка уплотнительная 28x22x2, 4 – Завихритель, 5 - Вставка катода, 6 – Катод, 7 – Электрододержатель, 8 - Гнездо для прокладки уплотнительной (поз.З), 9 - Штуцер корпуса резервуара, 10 – Подвес, 11 - Горловина заливная, 12 – Пробка, 13 - Кольцо уплотнительное, 14 - Гайка ходовая, 15 - Кожух пластмассовый, 16 – Кабель, 17 - Насадка капиллярно-пористая, 18 – Нагреватель, 19 - Изолятор трубчатый, 20 - Кнопка «PUSH» механизма осевого перемещения катода, 21 - Пломба гарантийная

Функционирование горелки

Через заливную горловину подают жидкое рабочее тело, пропитывая влаговпитывающий материал в резервуаре и заполняя им каналы, сообщающие резервуар с разрядной камерой, до появления капли жидкого рабочего тела из сквозного отверстия сопла. Патрубок закрывают пробкой. Включают источник питания и подают напряжение на катод относительно сопла. Нажатием кнопки запуска горелки сообщают возвратно-поступательное перемещение катоду и кратковременно приближают торец катода к соплу вплоть до положения взаимного контакта, затем отпускают кнопку запуска горелки, и возвратная пружина отводит катод от сопла в исходное положение, создавая зазор, позволяющий жидкому рабочему телу протекать через сквозное отверстие сопла. При разрыве электрического контакта катода и сопла между ними возбуждается электрическая дуга. Энергия, выделяемая на сопле, при протекании электрического тока через дугу, разогревает его, и тепло через нагреватель передается жидкому рабочему телу. Жидкое рабочее тело превращается в пар, используемый в качестве плазмообразующей среды, создавая избыточное давление, под действием которого пар проходит по каналам, сообщающим резервуар с разрядной камерой, сжимает столб электрической дуги и выходит через сквозное отверстие сопла с образованием плазменной струи. Влаговпитывающий материал обеспечивает равномерную подпитку жидким рабочим телом нагревателя и, соответственно, равномерное во времени испарение жидкого рабочего тела. Оптимальный зазор между катодом и соплом выставляют путем вращения регулировочной (ходовой) гайки

Плазменная горелка Т-20

Подготовка к пуску АППАРАТА

Перед началом работы необходимо убедиться в исправном состоянии частей АППАРАТА. Необходимо убедиться, что никто не будет поврежден при запуске АППАРАТА !

Порядок работы АППАРАТА

1. Подготовка горелки к включению и запуску

1.1. Установите гайку ходовую механизма перемещения катода в положение, обеспечивающее свободный ход пусковой кнопки «PUSH» 3-5 мм, для чего выполните следующие операции:

■ Заверните гайку ходовую до упора, без усилия, при этом кнопка «PUSH» не должна продавливаться (катод упирается в сопло).

■ Отверните гайку ходовую на 2-3 оборота против часовой стрелки.

■ Нажмите кнопку «PUSH» и убедитесь в наличии свободного хода кнопки.

1.2. Соедините вилку кабеля горелки с розеткой «TORCH» источника питания. Сочленение вилки и розетки после взаимной ориентации производится приложением осевого усилия от руки к кабельной части, поворотом байонетной обоймы по часовой стрелке с нажимом на байонетную обойму в направлении сочленения. Полное сочленение определяется по характерному щелчку в конце сочленения.

1.3. Заправьте горелку рабочей жидкостью. Для этого:

■ Открутите пробку заливной горловины, проверьте наличие уплотнительного резинового кольца на пробке, положите пробку на видное место.

■ Заправьте рабочую жидкость в резервуар горелки до появления капли из сопла. Для упрощения данной операции используйте переходник и специальную пластиковую бутылочку из комплекта поставки.

■ Закрутите пробку плотно, но без чрезмерного усилия, чтобы не повредить уплотнительное кольцо.

■ После заправки наклоните горелку соплом вниз и дождитесь слива остатков несвязанной рабочей жидкости, протрите пластмассовый кожух и головку горелки насухо.