На рис. 2.4 представлена конструктивная схема часто приме­няемого коаксиального плазмотрона с магнитной стабилизацией дуго­вого разряда. Плазмотрон состоит из следующих основных узлов: центрального электрода 1, внешнего электрода б, называемого ка­мерой, электродного фланца 4, соленоида 7, смесителя 8, изолятора 3, с помощью которого центральный электрод изолируется от анодного фланца.

Электродный фланец воспринимает незначительную тепловую на­грузку (в основном - от излучения дугового разряда), поэтому его корпус и внутренняя охлаждающая стенка изготавливаются из немаг­нитной стали. В корпусе имеются штуцера 10 для подачи рабо­чего тела.

Для фотографирования дугового разряда и измерения скорости его вращательного движения имеется специальное окно 5, закрытое квар­цевым стеклом.

Проволочка для зажигания дугового разряда крепится в держа­теле 9. Это приспособление позволяет вводить в межэлектродный за­зор проволочку, не прибегая к снятию электродного фланца.

Уплотнение между центральным электродом и изолятором, а также между изолятором и внутренней стенкой электродного фланца осуще­ствляется с помощью резиновых колец. Для подачи охлаждающей воды на электрод надевается коллектор 2. Для прохода воды по окружности наружной стенки хвостовика расположены отверстия.

Разрядная камера изображена на рис. 2.5. Рабочая стенка 3, воспринимающая тепловую нагружу, изготавливается из меди или медных сплавов, имеющих высокую теплопроводность, силовой корпус 2 и фланцы 1 и 4 - из коррозионно-стойкой стали. На внешней стороне рабочей стенки 3 имеются ребра, передающие механическую нагрузку на силовой корпус. Ребра скрепленны с силовым корпусом и образуют жесткую конструкцию.

Камера рассчитана на рабочее давление газа до 15 МПа и давление воды в тракте охлаждения до 20 МПа. Если плазмотрон не предназ­начается для работы с повышенным давлением в разрядной камере, то конструкция может быть упрощена; в частности, не обязательно скрепление ребер с силовым корпусом, так как можно ограничиться давлением воды в тракте охлаждения в 0,8... 1 МПа.

Второй вариант конструкции камеры показан на рис. 2.6. В этой конструкции напорный и сливной коллекторы воды располагаются во фланце 1. Фланец 4 выполняется съемным, что значительно облегчает установку соленоида.

Конструкция смесителя (по выполнению внутренней стенки и тракта охлаждения) аналогична конструкции разрядной камеры. В нем преду­смотрены штуцера для установки термопар в газовый поток. Имеются также тубусы, которые позволяют применять оптические методы для измерения температуры нагретого газа.

В конструкции коаксиального плазмотрона предусматривается воз­можность регулирования взаимного расположения центрального элек­трода и соленоида. При фиксированном положении центрального элек­трода соленоид имеет возможность перемещаться. Это необходимо для создания оптимальных условий взаимодействия тока дугового разряда с магнитным полем соленоида.

Обший вид центрального электрода коаксиального плазмотрона по­казан на рис. 2.7. Он состоит из двух основных частей: рабочей головки и хвостовика. Все детали хвостовика изготовлены из кор­розионно-стойкой стали, рабочая стенка головки электрода - из медного сплава. Толщина рабочей стенки 4...5 мм. Внутри рабочей головки находится вкладыш 1, изготовленный из коррозионно-стойкой стали. Зазор между рабочей стенкой и вкладышем 1,5...2 мм. По мере приближения к центральному отверстию зазор увеличивается при постоянной площади проходного сечения для охлаждающей воды. Вели­чина зазора между задней стенкой 2 и вкладышем фиксируется штиф-

тами 3, запрессованными во вкладыш, а между передней стенкой 4 и вкладышем - проволочками 5. При скорости протока воды в области рабочей головки около 20 м/с и силе тока дугового разряда в не­сколько тысяч ампер электрод может работать длительное время.

Электрод, изображенный на рис. 2.8, предназначен для работы при более высоких давлениях рабочего тела в камере и большей силе тока дугового разряда, поэтому рабочая головка электрода выполнена бо-

лее жесткой. На вкладыше 1 имеются ребра 5. Рабочая стенка 2 посредством ребер 5 скрепляется с вкладышем. Во избежание выпу­чивания рабочей стенки в центральной ее части предусмотрено до­полнительное крепление: в гнездо ввертывается шпилька 3, фикси­руемая от осевых перемещений с помощью гайки, опирающейся на крестообразный пилон 4. Для увеличения проходного сечения водяного тракта в центральной области вставка вкладыша имеет пазы. Суммар­ное время работы центральных электродов при давлении в разрядной камере около 5 МПа составляет несколько десятков часов при токах в несколько тысяч ампер.

Максимальная сила тока, при которой работали электроды описан­ной конструкции, составляла 14800 А. Есть все основания рассчи­тывать, что конструкции подобного типа при давлениях, близких к атмосферному, будут иметь ресурс непрерывной работы в сотни часов.

Конструктивная схема соленоида показана на рис. 2.9. Корпус 1 и фланцы 4 выполнены из немагнитной стали, катушка соленоида - из медной шины сечением 5 х Ю мм. Катушка состоит из семи секций 5, каждая из которых имеет восемь витков 6. Секции соединены между собой последовательно, изолированы друг от друга пластинами 7,

изготовленными из стеклотекстолита, и охлаждаются водой, подава­емой через штуцера 2. Пластины удерживаются от смещения фиксирую­щими штифтами также из изолирующего материала. Витки в секции так­же изолированы друг от друга. Изоляция осуществляется или стекло­текстолитом толщиной 0,5... 1 мм, или термостойкой дакотканью. От корпуса 1 секции изолированы листовым стеклотекстолитом.

Электропитание к катушке соленоида подводится с помощью медных стержней, вставленных в уплотнительные фторопластовые втулки.

На рис. 2.10 представлена модификация центрального электрода коаксиального плазмотрона, отличающаяся введением дополнительного внутреннего соленоида 3, так что ток подводится по центральному стержню, а не по корпусу электрода. Внутренний соленоид состоит из нескольких витков, включенных последовательно в силовую электри­ческую цепь. Магнитное поле внутреннего соленоида согласовано по направлению с полем внешнего соленоида.