Катод плазматрона

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Радченко Александр Адамович Цумарев Юрий Алексеевич Латыпова Елена Юрьевна Старовойтов Александр Михайлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Катод плазматрона, содержащий выполненный в виде полого цилиндра несущий корпус с помещенной внутри него трубкой для подачи охладителя, жестко соединенный с корпусом наконечник и закрепленную в наконечнике катодную вставку из вольфрама или циркония, отличающийся тем, что внутренний канал трубки у конца, обращенного к наконечнику, выполнен с сужением, а наконечник выполнен из двух расположенных концентрично друг другу частей гибкой мембраны с отверстием и размещенного в нем цилиндрического стержня с катодной вставкой, соединенного с мембраной сваркой или пайкой. Изобретение относится к области плазменной обработки материалов, в частности к конструкциям катодов плазматронов. Известен стержневой электрод-катод плазматрона, состоящий из вольфрамового прутка, закрепленного в цанговом зажиме 1. Недостатком этого катода является низкая стойкость, обусловленная недостаточным теплоотводом через вольфрамовый пруток в месте контакта его с цангой. Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является катод плазматрона, содержащий несущий корпус в виде полого цилиндра, трубку для подачи охладителя, помещенную внутри корпуса, наконечник, жестко соединенный с корпусом, и укрепленную в наконечнике катодную вставку из вольфрама или циркония 2. 11255 1 2008.10.30 Недостатком известного катода является малый срок службы при повышенной токовой нагрузке, обусловленный слабым теплообменом между наконечником и охладителем. Задачей изобретения является увеличение срока службы катода плазматрона. Поставленная задача достигается тем, что в катоде плазматрона, содержащем несущий корпус в виде полого цилиндра, трубку для подачи охладителя, помещенную внутри корпуса, наконечник, жестко соединенный с корпусом, и укрепленную в наконечнике катодную вставку из вольфрама или циркония, согласно изобретению, внутренний канал трубки у конца, обращенного к наконечнику, снабжен сужением, а сам наконечник выполнен состоящим из двух частей, расположенных концентрично друг другу гибкой мембраны и цилиндрического стержня с катодной вставкой, который размещен в отверстии мембраны и соединен с ней сваркой или пайкой. Благодаря тому что канал трубки у конца, обращенного к наконечнику, снабжен сужением, а сам наконечник выполнен состоящим из двух частей, расположенных концентрично друг другу гибкой мембраны и цилиндрического стержня с катодной вставкой, который размещен в отверстии мембраны и соединен с ней сваркой или пайкой, поток охладителя вытекает из трубки с большой скоростью и, взаимодействуя с наконечником, приводит его в колебательное движение. Возможность такого движения обусловлена наличием гибкой мембраны, ее деформированием под действием давления вытекающей из трубки струи и образованием сил упругости в упомянутой мембране. Колебательное движение мембраны и связанного с ней наконечника передается потоку охладителя и возбуждает в этом потоке механические колебания. Эти колебания, в свою очередь, способствуют разрушению пограничного слоя у поверхности наконечника, омываемой охладителем, вовлекают частицы пограничного слоя в конвективный теплообмен. Тем самым колебания улучшают условия охлаждения катодной вставки и повышают срок службы катода. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан продольный разрез заявляемого устройства. Заявляемый катод плазматрона состоит из несущего корпуса 1 в виде полого цилиндра,трубки 2 для подачи охладителя, наконечника, жестко соединенного с корпусом 1, и катодной вставки 3. Наконечник состоит из гибкой мембраны 4 и цилиндрического стержня 5,в котором закреплена катодная вставка 3 из вольфрама или циркония. Стержень 5 размещен в отверстии мембраны 4 и соединен с ней сваркой или пайкой. Трубка 2 помещена внутри корпуса 1, и ее внутренний канал у конца, обращенного к наконечнику, снабжен сужением 6. Заявляемое устройство работает следующим образом. Поток охладителя поступает по трубке 2 к сужению 6, где его частицы приобретают большую скорость, и, выходя из канала трубки 2, воздействует на стержень 5. При этом он не только охлаждает стержень 5 вместе с катодной вставкой 3, но и давит на него, деформируя гибкую мембрану 4. При этом возникает восстанавливающая сила, под действием которой мембрана 4 и стержень 5 приводятся в колебательное движение и возбуждают колебания в потоке охладителя. Механические колебания интенсифицируют процесс конвективного теплообмена между охладителем и наконечником за счет воздействия на пограничный слой и частичного разрушения этого слоя. Условия охлаждения катодной вставки улучшаются, и срок службы катода в целом увеличивается. Источники информации 1. Эсибян Э.М. Плазменно-дуговая аппаратура. - Киев Технка, 1971. - С. 80. 2. Эсибян Э.М. Плазменно-дуговая аппаратура. - Киев Технка, 1971. - С. 81. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.