Студенческий документ № 00113092 из БГТУ «Военмех»

Пользователь пн, 15.01.2018 13:34

ВЧ-плазмотроны основаны на двух типах ВЧ разрядов: индукционном и емкостном. Индукционный - нагревание происходит за счет известного закона электромагнитной индукции, т.е. индукционного нагрева проводящей среды в переменном ВЧ эл-маг поле. Проводящая среда - плазма.

Высокочастотное переменное магнитное поле индуктора d?/dtиндуцирует в плазме кольцевой ток. Безэлектродная кольцевая форма тока определяет чистоту плазмы. Отсутствие электродов создает предпосылки для неограниченного ресурса работы.

Впервые такой разряд был обнаружен в 1884 году Гитторфом - он заметил, что остаточный газ в вакуумной трубке, помещенной в соленоид, начинает светиться при пропускании через соленоид ВЧ тока. Были созданы основные типы разрядных камер ВЧИ-плазмотронов:

кварцевая неохлаждаемая; кварцевая водоохлаждаемая; металлическая разрезная водоохлаждаемая. Разработаны основные способы газовой стабилизации плазменного сгустка в разрядной камере различными потоками: аксиальным несформированным вихревым аксиальным пристеночным по типу горелки Рида.

Были созданы основные способы "зажигания" ВЧИ-плазмотрона при атмосферном давлении: факельным (емкостным) током с помощью вводимого в плазмотрон штыря при атмосферном давлении; на пониженном давлении 10-2торр;

электрической дугой при атмосферном давлении. Первым самым простым методом, позволяющим охладить кварцевую разрядную трубу, в которой существует ВЧИ-плазма, является наружное водяное охлаждение. Наибольшую "опасность" с точки зрения появления трещин на кварце представляют газовые пузыри, образующиеся в воде в термической зоне.

Система охлаждения, состоящая из трех коаксиальных труб, обеспечивает высокую скорость охлаждаемой воды и меньшую вероятность образования газовых пузырей. Долговечность при работе с кварцевыми водоохлаждаемыми камерами обеспечивается, если обратить внимание на следующие факторы:

устранить образование газовых пузырей в воде в термической зоне; уменьшить толщину кварцевой камеры до 2 мм; применить качественный кварц и особый режим его предварительной термической обработки; использовать особые светоотражающие покрытия.

Главным недостатком водоохлаждаемых ВЧИ-плазмотронов является часто непредсказуемое растрескивание кварцевой трубы, происходящее главным образом при изменении режима работы ("зажигание", изменение расхода газа, мощности и т.п.). Поэтому основная конструкция ВЧИ-плазмотронов - это плазмотроны с газовой стабилизацией плазмы.

Сегодня хорошо осмыслены и конструктивно разработаны два основных способа газовой стабилизации ВЧИ-плазмы: аксиальным и вихревым потоком. Стабилизация вихревым газовым потоком в инженерном отношении - это наиболее простой способ стабилизации. Вихревое движение газа по внутренней поверхности разрядной камеры приводит к резкому разделению тяжелого холодного газа, протекающего вдоль стенок, и легкой горячей плазмы, сконцентрированной вблизи оси.Эффект вихревой стабилизации очень близок к аксиальной стабилизации: плазма отжимается от стенок и не имеет с ними непосредственно теплового контакта.

Вторичным и неизбежным эффектом вихревой стабилизации является подсос газа через вихревую воронку внутрь плазмотрона (обратный поток). Величину этого обратного потока можно регулировать некоторым количеством прямоструйной газовой подачи, подаваемой в плазмотрон по отдельному газовому каналу.

Скачать файлы