Plasmatrón
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Una antorcha de plasma es un dispositivo técnico en el que, cuando fluye una corriente eléctrica a través de un espacio de descarga, se forma plasma , que se utiliza para procesar materiales o como fuente de luz y calor. Literalmente, una antorcha de plasma significa un generador de plasma (productor).
Historial de creación
Las primeras antorchas de plasma aparecieron a mediados del siglo XX en relación con la aparición de materiales resistentes a las altas temperaturas y la expansión de la producción de metales refractarios. Otro motivo de la aparición de las antorchas de plasma fue la necesidad elemental de fuentes de calor de alta potencia. Las características notables de la antorcha de plasma como instrumento de tecnología moderna son:
- Obtención de temperaturas altísimas (hasta 150.000 °C, de media se obtienen 10.000-30.000 °C), inalcanzables quemando combustibles químicos.
- Compacidad y fiabilidad.
- Fácil control de potencia, fácil inicio y parada del modo de funcionamiento de la antorcha de plasma.
Tipos de antorchas de plasma utilizadas
Arco:
- Con un arco recto .
- Con un arco indirecto.
- Con electrodo(s) electrolítico(s).
- Con arco giratorio.
- Con electrodos rotativos.
Alta frecuencia:
Conjunto:
Trabajan con la acción combinada de corrientes de alta frecuencia (HFC) y durante la quema de una descarga de arco , incluso con compresión de la descarga por un campo magnético.
Áreas de uso de las antorchas de plasma
- soldadura y corte de metales y materiales refractarios
- deposición de recubrimientos protectores de plasma iónico sobre diversos materiales (ver Pulverización de plasma )
- aplicación de barrera térmica cerámica , recubrimientos eléctricamente aislantes sobre metales (ver Proyección de plasma )
- calentamiento de metales en cucharas durante la producción en horno abierto
- obtención de polvos nanodispersos de metales y sus compuestos para metalurgia
- motores de naves espaciales
- tratamiento térmico de residuos orgánicos altamente tóxicos
- Síntesis de compuestos químicos (por ejemplo, la síntesis de óxidos de nitrógeno , etc., ver Química del plasma )
- Bombeo de láseres de gas de alta potencia .
- Penetración de plasma en rocas duras.
- Encendido sin aceite de calderas de carbón pulverizado de centrales eléctricas.
- Fusión y refinación (purificación) de metales durante la refundición por arco de plasma.
Características de los materiales utilizados en la construcción
Antorchas de plasma de arco
La antorcha de plasma de una antorcha de plasma de arco tiene al menos un ánodo y un cátodo , a los que se conecta una fuente de alimentación de CC. Para el enfriamiento, se utilizan canales, generalmente lavados con agua.
Antorchas de plasma de alta frecuencia
Las antorchas de plasma de alta frecuencia no tienen electrodos y usan acoplamiento inductivo o capacitivo con una fuente de energía. Ya que para el paso de la energía de alta frecuencia a través de las paredes de la cámara de descarga, ésta debe estar construida con materiales no conductores, por lo que, por regla general, se utiliza vidrio de cuarzo o cerámica . Dado que no es necesario el contacto eléctrico del plasma con los electrodos para mantener una descarga sin electrodos, se utiliza un aislamiento gasodinámico de las paredes del chorro de plasma, lo que permite evitar su calentamiento excesivo y limitarse a la refrigeración por aire.
El uso de tales materiales químicamente estables hace posible el uso de aire , oxígeno , vapor de agua , argón , nitrógeno y otros gases
como medio de trabajo .
Antorchas de plasma de microondas
Los plasmatrones de este tipo se basan en una descarga de microondas , generalmente en un resonador a través del cual se sopla un gas de plasma.
Literatura
- Zhukov M. F. Calentadores de gas de arco eléctrico (plasmatrones). - M. : Nauka, 1973. - 232 p.
- Yu. P. Konyushnaya. Descubrimientos de científicos soviéticos. - Parte 1. - M .: Editorial de la Universidad Estatal de Moscú, 1988.
- Popov VF, Gorin Yu. N. Procesos e instalaciones de tecnología de iones de electrones. - M. : Superior. escuela, 1988. - 255 p. — ISBN 5-06-001480-0 .
- Vinogradov M.I., Maishev Yu.P. Procesos de vacío y equipos para tecnología de haz de iones y electrones. - M. : Mashinostroenie, 1989. - 56 p. - ISBN 5-217-00726-5 .
Notas
Véase también
Enlaces