Загальний вигляд плазмотрону, що проектується зображений на рис. 3.1.
Плазмотрон містить корпус 1, у якому встановлений катод 2, запресований у катодотримачі 3, який виконує ультразвукові коливання. Катод 2, що є частиною катодного вузла, виконується з тугоплавкого металу з високою емісійною здатністю. Катодотримач 3 виготовляється з електро- і теплопровідного матеріалу, наприклад міді, бронзи або латуні.
Катод 2 підключається до негативного полюса джерела електроживлення. Усередині катодотримач 3 виконаний циліндричний осьовий канал для подачі плазмоутворюючого газу. З однієї сторони канал підключений до системи подачі плазмоутворюючого газу, а з іншого боку - через радіальні канали з підвідними каналами утвореними між стінками циліндричного каналу, у якому встановлений катодотримач 3, і рівнобіжними лисками, виконаними на зовнішній поверхні катодотримача.
1 – корпус; 2 – катод; 3 – катодотримач; 4,5 – секції; 6 – анодний вузол; 7, 8, 9, 10, 23, 24 – втулки; 11 – втулка катодного вузла; 12, 14, 15, 16, 17, 18 – канали; 13 – втулка діелектрична; 19 – вставка діелектрична; 20 – втулка ізолююча; 21 – гайка; 22 – шайба фіксуюча; 25, 26, 27 – кільце
Рис. 3.1 – Загальна схема головки плазмотрону
До складу плазмотрону входить також міжелектродна вставка, що складається з двох електроізольованих один від одного секцій 4 і 5, і анодний вузол 6. Стінки осьових отворів, виконаних у секціях 4 і 5 міжелектродної вставки й в анодному вузлі 9, утворять плазмоутворюючий канал.
Катодотримач фіксує катод 2 уздовж осі симетрії плазмоутворюючого каналу, забезпечуючи тим самим осьосеметричність дугового розряду. Крім того, катодотримач 3 встановлюється в порожнині корпуса 1 з мінімальними зазорами з контактуючими деталями катодного вузла для забезпечення теплового контакту з трубопроводами вузла підведення охолодної рідини.
Прохідний канал анодного вузла 6 включає послідовно зєднані конічний і циліндричний ділянки.
Вузол подачі потоку транспортуючого газу з порошком містить трубопровід 10 підведення транспортуючого газу з порошком, що з’єднаний із системою підготовки і подачі робочої суміші. Трубопровід 10 виконується з діелектричного матеріалу і проходить через внутрішній канал втулки 11 катодного вузла. Далі трубопровід 10 зєднаний з каналом 12, утвореним у діелектричній втулці 13. Канал 12 з’єднаний через канал 14, виконаний у першій секції міжелектродної вставки, з кільцевим каналом 15. Далі потік транспортуючого газу з порошком підводиться до каналів 16, що забезпечують тангенціальну подачу потоку транспортуючого газу з порошком у кільцеву проміжну камеру 17.
Виходи кільцевих канавок з’єднаний з кільцевою проміжною камерою 17, що переходить у конусоподібний канал 18, утворений між секціями 4 і 5 міжелектродної вставки. Кути між віссю симетрії плазмоутворюючого каналу й утворюючий конусоподібний канал 18 конічними поверхнями секцій 4 і 5 складають 45 °. Ширина каналу 18 уздовж напрямку потоку може змінюватися від 2 до 1 мм.
Крім перерахованих вище вузлів, агрегатів і деталей, до складу плазмотрону входять наступні: ущільнювальні, ізолюючі і сполучні елементи.
Діелектрична вставка, що ущільнює, 19 установлена між секцією 5 міжелектродної вставки і корпусом анодного вузла і служить для герметизації тракту підведення охолодної рідини й електроізоляції анодного вузла.
Ізолююча втулка 20 служить для електроізоляції першої секції міжелектродної вставки і катодотримача 3. Накидна гайка 21 забезпечує разом з фіксуючою шайбою 22 зєднання анодного вузла з корпусом плазмотрону. За допомогою внутрішньої кільцевої гайки 23 і фіксуючої шайби 24 здійснюється кріплення катодного вузла в порожнині корпуса 1.
Принцип роботи плазмотрону заклечається в наступному.
Перед включенням плазмотрону трубопроводи підключаються до системи прокачування охолодної рідини, канали до системи подачі газу, а катод і анодний вузол до джерела електроживлення.
Електричні зєднання, газові і магістралі підключаються до плазмотрону через загальний електрогідрогазовий роз’єм. При включенні плазмотрону катод 2 підключають за допомогою комутуючих елементів до негативного полюса джерела електроживлення, а анодний вузол - до позитивного полюса джерела. Розрядний струм складає не більш 35 А. Запалювання дугового розряду в плазмоутворюючому каналі, обмеженому стінками секцій міжелектродної вставки, здійснюється після його заповнення плазмоутворюючим газом.
Подача плазмоутворюючого газу здійснюється через систему каналів. Далі плазмоутворюючий газ подається в порожнину, утворену між катодом 2 і внутрішньою поверхнею першої секції міжелектродної вставки. Перетин цієї порожнини значно перевершує сумарний прохідний перетин каналів, що підводять, унаслідок цього знижується осьова швидкість потоку плазмоутворюючого газу і забезпечується ламінарний режим плину плазмоутворюючий газу на вході в розрядний проміжок.
Після запалювання дугового розряду в каналі в задану область початкової ділянки дуги (у прикатодну зону), подається ламінарний потік транспортуючого газу з порошком, призначеним для напилювання. Попереднє змішання транспортуючого газу з порошком виробляється в системі підготовки і подачі робочої суміші, що з’єднаний з трубопроводом 10. Зазначений трубопровід виконується з діелектричного матеріалу з метою електроізоляції тракту подачі транспортуючого газу з порошком від катодного вузла.
Технічні характеристики
1. Питомий тепловий потік - 1,5 - 15 кВт/см
2. Споживана потужність плазматрна - 2 кВт
3. Відстань до поверхні, що нилюється - 40 - 6 мм
4. Кут розхожуваності частинок, що напилються - 3 - 5Е
