Плазмотрон для нанесения покрытий

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПЛАЗМОТРОН ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Страх Николай Федорович Богданов Юрий Сергеевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Плазмотрон для нанесения покрытий, содержащий расположенные соосно катод в прикатодном корпусе, анод в прианодном корпусе, между которыми установлен диэлектрический корпус, завихритель, штуцер для подачи плазмообразующего газа, токоподводящие штуцеры для подвода и отвода хладоагента, трубку охлаждения, одним концом установленную в катоде, а другим - в прикатодном корпусе, уплотнительные элементы,отличающийся тем, что он содержит крышку глухую, установленную в торце прикатодного корпуса, кольцо с внутренней цилиндрической поверхностью ступенчатой формы,имеющее резьбу на ступени большего диаметра для соединения с прианодным корпусом,и сквозное перпендикулярное к оси отверстие для подачи напыляемых материалов, трубка охлаждения имеет пазы для подачи хладоагента и буртик, обеспечивающий разделение потоков хладоагента, токоподводящие штуцеры для подвода и отвода хладоагента установлены в отверстиях прикатодного и прианодного корпусов, причем для подвода хладоагента - в прикатодном корпусе, а для отвода - в прианодном корпусе, штуцер для подачи плазмообразующего газа установлен в диэлектрическом корпусе, в котором выполнен сквозной канал для прохождения хладоагента, совмещенный с каналами в прикатодном и прианодном корпусах, завихритель выполнен в форме шайбы с внутренними кольцевыми канавками и расположен за штуцером для подачи плазмообразующего газа.(56) 1. Патент РБ 2363, МПК В 23 К 10/00, Н 05 Н 1/48, опубл. 2005.12.30. 2. Патент РБ 4757, МПК Н 05 Н 1/24, опубл. 2008.10.30. Полезная модель относится к области плазменной техники, в частности к оборудованию для нанесения покрытий. Найдет применение в технологиях напыления как порошковых материалов, так и материалов в виде проволоки. Известна конструкция электродугового плазмотрона, содержащего корпус, размещенную в нем гидрогазо-распределительную вставку из электроизоляционного материала с каналами для прохождения газа и охлаждающей воды, трубчатый глухой электрод, сопло и коаксиальный с электродом соленоид, электрическую изоляцию и вихревую камеру,расположенную в осевом зазоре между электродом и соплом, а также уплотнения из синтетических материалов. На обоих концах сопла выполнены опорные фланцы, причем стык между корпусом и наружным фланцем уплотнен прокладкой из пластичного тепло- и электропроводящего материала, например алюминия, а между фланцами сопла помещена разъемная распорная втулка, состоящая из двух половин и воспринимающая осевое усилие затяжки уплотнений 1. Недостатками известной конструкции являются сложность конструкционного исполнения, а также высокая материалоемкость. Известна конструкция электродугового плазмотрона, выбранная в качестве прототипа,состоящего из катода и анода, стержневого электронно-эмиссионного элемента, установленного в катоде и служащего источником электронов, и камеры завихрения, выполненной металлической, которая образована прикатодной частью и прианодной частью. Камера завихрения установленная между катодом и анодом, служит для подвода плазмообразующего газа. Внутри камеры завихрения расположен завихритель, служащий для завихрения плазмообразующего газа, а снаружи к камере завихрения присоединен штуцер для подачи плазмообразующего газа. Кроме того, катод содержит корпусную рубашку охлаждения, выполненную из диэлектрического материала, токонесущую вставку, установленную в корпусной рубашке, металлические штуцеры для подвода и отвода хладоагента, а также уплотнительные элементы, расположенные в местах соединения корпусной рубашки с токонесущей вставкой и служащие для герметизации плазмотрона по охлаждающему воздуху. Анод содержит корпусную рубашку охлаждения, металлические штуцеры для подвода и отвода хладоагента, токонесущую вставку, выполненную цилиндрической в виде сопла в зоне камеры завихрения выполнена диффузорно-конфузорной. Анод содержит также уплотнительные элементы, расположенные в местах соединения корпусной рубашки с токонесущей вставкой и служащие для герметизации плазмотрона по охлаждающему воздуху 2. Недостатком известной конструкции является большое количество комплектующих деталей, которые имеют сложную форму, что увеличивает трудоемкость изготовления и усложняет операции по замене элементов. Для замены стержневого электронноэмиссионного элемента необходимо разобрать катод, а для замены сопла - анод. Кроме того, система охлаждения включает четыре штуцера и корпусные рубашки, что усложняет конструкцию плазмотрона, а также повышает материалоемкость. Задачей полезной модели является упрощение конструкции плазмотрона и уменьшение материалоемкости при сохранении эксплуатационных характеристик. Поставленная задача достигается тем, что плазмотрон для нанесения покрытий содержит катод в прикатодном корпусе, анод в прианодном корпусе, диэлектрический корпус,завихритель, штуцер для подачи плазмообразующего газа, токоподводящие штуцеры для подвода и отвода хладоагента, трубку охлаждения, уплотнительные элементы. В отличие от известного он содержит крышку глухую, установленную в торце прикатодного корпуса, кольцо с внутренней цилиндрической поверхностью ступенчатой формы, имеющее резьбу на ступени большего диаметра для соединения с прианодным корпусом, и сквозное 2 62792010.06.30 перпендикулярное к оси отверстие. Трубка охлаждения имеет пазы для подачи хладоагента и буртик. Токоподводящие штуцеры для подвода и отвода хладоагента установлены в отверстиях прикатодного и прианодного корпусов, причем для подвода хладоагента - в прикатодном корпусе, а для отвода - в прианодном корпусе. Штуцер для подачи плазмообразующего газа установлен в диэлектрическом корпусе, в котором выполнен сквозной канал для прохождения хладоагента, совмещенный с каналами в прикатодном и прианодном корпусах. Завихритель выполнен в форме шайбы с внутренними кольцевыми канавками и расположен за штуцером для подачи плазмообразующего газа. Отличительными признаками заявляемой полезной модели являются новые элементы, а именно крышка глухая и кольцо с внутренней цилиндрической поверхностью ступенчатой формы форма выполнения трубки охлаждения, завихрителя взаиморасположение токоподводящих штуцеров для подвода и отвода хладоагента,штуцера для подачи плазмообразующего газа и др. Указанные отличия позволяют обеспечить уменьшение числа штуцеров за счет упрощения системы охлаждения катода и анода, что упрощает конструкцию плазмотрона и уменьшает его материалоемкость при сохранении эксплуатационных характеристик. Например, выполнение кольца с отверстием позволяет осуществлять подачу напыляемых материалов. Трубка охлаждения с пазами для подачи хладоагента и буртика обеспечивает разделение потоков хладоагента, который сначала охлаждает катод, а затем по каналу в диэлектрическом корпусе попадает в корпус прианодный и охлаждает анод. Кроме того,для замены катода и анода необходимо снятие только кольца. Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена схема общего вида предлагаемого плазмотрона. Полезная модель содержит расположенные соосно катод 1 в прикатодном корпусе 2 и анод 3 в прианодном корпусе 4, между которыми установлен диэлектрический корпус 5. Внутри прикатодного корпуса 4 расположена трубка охлаждения 6, служащая для разделения потоков хладоагента, которая закреплена крышкой глухой 7. Кроме того, прикатодный корпус 2 содержит токоподводящий штуцер 8 для подвода хладоагента. Снаружи к прианодному корпусу 4 присоединено кольцо 9, служащее для подачи напыляемых материалов. Внутри диэлектрического корпуса 5 расположен завихритель 10, служащий для завихрения плазмообразующего газа, а снаружи к диэлектрическому корпусу 5 присоединен штуцер 11 для подачи плазмообразующего газа. Кроме того, прианодный корпус 4 содержит токоподводящий штуцер 12 для отвода хладоагента. Для герметизации элементов плазмотрона служат уплотнительные элементы 13 в прикатодном корпусе 2 и прианодном корпусе 4. Работает плазмотрон следующим образом. Через штуцер 11 подают сжатый воздух,который проходит через завихритель 10 и создает вихревой поток внутри разрядной камеры. Между катодом 1 и анодом 3 прикладывают напряжение холостого хода. С помощью устройства поджига (на чертеже не показано) пробивают межэлектродный промежуток(зазор катод-анод), после чего загорается дуга, которая выдувается плазмообразующим газом в разрядную камеру. Через отверстие кольца 9 подают напыляемый материал в плазменную дугу за срез анода 3. Для охлаждения катода 1 по токоподводящему штуцеру 8 для подвода хладоагента подводят воду через трубку охлаждения 6. Затем вода по каналу диэлектрического корпуса 5 попадает в прианодный корпус 4, охлаждает анод 3 и отводится по токоподводящему штуцеру 12 для отвода хладоагента. Использование заявляемой полезной модели позволит упростить конструкцию плазмотрона и уменьшить материалоемкость при сохранении эксплуатационных характеристик. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3