Инженеры из Новосибирска запатентовали конструкцию электродугового плазмотрона, в которой износ расходуемого электрода компенсируется непосредственно во время работы. Стержневой электрод подаётся в рабочую зону по мере расходования, а новые части могут присоединяться к нему без остановки плазмотрона. Разработчики рассчитывают за счёт этого увеличить ресурс непрерывной работы и надёжность установки.
Плазмотрон формирует плазменную струю в общей смесительной камере, а по обе стороны от неё расположены две одинаковые вихревые камеры. В каждой находятся охлаждаемый цилиндрический канал, соленоид для стабилизации дуги, диафрагма и стержневой электрод с механизмом его удержания и подачи. Плазмообразующий газ поступает в камеры по отдельным каналам, после чего плазменные струи объединяются в общей камере и выходят через боковое отверстие.
Ключевое отличие конструкции связано с расходуемыми электродами. Их можно автоматически подавать в рабочую зону по мере эрозии. Кроме того, патент предусматривает наращивание стержня путём скрепления или свинчивания новых частей непосредственно в процессе непрерывной работы плазмотрона.
Для электродуговых плазмотронов ограниченный ресурс электродов является одной из основных проблем. В описании патента отмечается, что отработанные электроды приходится периодически заменять, а такая операция связана с отключением плазмотрона. Эрозия электродов также может менять длину дуги и приводить к пульсациям мощности и температуры плазменной струи.
В патенте заявлено увеличение ресурса непрерывной работы до 1000 часов и более, а также повышение теплового КПД плазмотрона. В приведённом экспериментальном примере установку испытали на стенде при мощности дуги от 55 до 500 кВт. Тепловой КПД составил более 80%, а режим работы был стабильным и непрерывным. При этом документ не сообщает, что ресурс в 1000 часов уже подтверждён испытаниями.
Конструкция рассчитана на работу с различными плазмообразующими газами — окислительными, восстановительными, агрессивными и конденсирующимися средами. В качестве возможных областей применения в патенте указаны металлургия, химическая промышленность, машиностроение, энергетика и экология.
