Для получения высокотемпературных потоков необходимо, во-пер­вых, поднять температуру в дуге, что достигается путем зажа­тия дуги стенками канала, и во-вторых, уменьшить путь, проходи­мый газом от дуги до рабочей зоны. Последнее заставляет в неко­торых случаях отказаться от смесительных камер, что приводит к некоторой неравномерности параметров в струе, выходящей из плаз* мотрона.

Рассмотрим схемы некоторых высокотемпературных плазмотронов подробнее.

Чтобы избавиться от основных недостатков вихревого плазмотрона обычной схемы (см. рис. 1.1), был создан "Тандем” - плазмотрон, схема которого представлена на рис. 1.13. Он составлен из двух вихревых камер, объединенных общей смесительной камерой. Элек­трическая дуга горит вдоль всего канала и замыкается на два ци­линдрических электрода. Приэлектродные "ножки” дуги перемещаются под действием магнитного поля, что обеспечивает хорошую стойкость электродов. Воздух подается по тангенциально расположенным от­верстиям в изоляторе. Закрутка воздуха обеспечивает стабилизацию дуги на оси канала. Изоляторы утоплены в специальные карманы и не подвергаются нагреву от прямого излучения дуги. Боковой выход го­рячего газа из смесительной камеры обеспечивает равномерность па­раметров в выходном сечении сопла.

Для увеличения вкладываемой мощности между электродами и сме­сительной камерой установлены сходящиеся профилированные каналы (конфузоры). В рассматриваемом плазмотроне конфузорные каналы сплошные, поэтому такой плазмотрон будем называть "Тандем” со сплошными конфузорами.

Уіри малых значениях тока дуга протягивается через весь ка­нал (два конфузора и смесительная камера). При достижении неко­торого критического значения силы тока дуга начинает замыкаться на стенки конфузора. Начиная с этого значения тока, каждый канал работает независимо, как обычный вихревой плазмотрон; при уве­личении тока уменьшается длина дуги, а вкладываемая мощность растет незначительно. Замыкание электрической дуги на конфузоры легко обнаруживается по следам на их поверхностях и зависит не

только от силы тока, но также от расхода и диаметра узкого сече­ния d.

Для повышения температуры газа необходимо исключить возможность замыкания дуги на стенки конфузоров. С этой целью был разработан плазмотрон ’’Тандем” с секционированными каналами, схема которого представлена на рис. 1.14.

Каждый канал состоит из 8 медных охлаждаемых шайб, изолиро­ванных друг от друга. Толщина каждой шайбы равна 10 мм. Набранный из шайб конфузорный канал имел профиль, обеспечивающий прибли­зительное постоянство радиальной составляющей скорости вдоль ка­нала на любом заданном радиусе, т. е. выполнение условия

ру/г = const.

Профиль канала выражается следующим образом: z - zQ = (2npot/rG)~l(l/r2Q - Ur2),

где f - минимальный радиус канала.

Задавая значение pojr и минимальный радиус г, можно рассчи­тать искомый профиль. Постоянство радиальной составляющей скорости вдоль канала обеспечило приблизительное постоянство напряженности электрического поля, т. е. равномерное выделение мощности и по­стоянство параметров дуги по ее длине.

Толщина, а следовательно, и количество шайб на заданной дли­не определяют максимальную силу тока, при которой не происходит пробоя по шайбам. Создать простую конструкцию хорошо охлаждаемых шайб толщиной менее 10 мм затруднительно. Тем не менее в этом направлении имеются определенные резервы получения более высокой температуры.