186126. lajstromszámú szabadalom • Védett felületű plazmagenerátor
1 186126 2 Zr02 + AI2O3 + Si02 összetételű plazmaszórt réteg nagymértékben gátolja. Tapasztalataink szerint ha a mágneses indukció nem nagyobb, mint 0,015 T (ez a plazmagenerátorok külső felületén általában fennáll) és az ívtalppont pályáján a fémfelületen megfelelő összetételű plazmaszórt réteggel találkozik, a talppont (megolvasztva maga előtt a kerámia réteget) kúszó mozgással tud csak előrehaladni, és csökken a fémalkatrész felületi megolvadásának, sérülésének mélysége. Fenti adatok mellett az előrehaladás sebessége kisebb mint 2 mm/s. A találmány szerint a plazmagenerátorokban alkalmazott plazmaszórt bevonatok tehát egyrészt a felületek hőállóságának javításával, másrészt az ívkisülés mozgásának korlátozásával fejtik ki védő hatásukat. Célszerű a jobb felületi tapadás érdekében a kerámia bevonat alatt plazmaszórt alapréteget (pl. Ni, Ni- Al, NiCr, Cr, stb.) kiképezni. Célszerű továbbá a hőlökésállóság javítására olyan kombinált bevonat alkalmazása, melynél a kerámia bevonat két rétegből áll és közöttük plazmaszórt fémréteg helyezkedik el, amely a kerámiarétegnél jobb hővezetőképessége és kisebb ridegsége folytán kiegyenlíti a hődilatációs feszültséget. A találmány szerinti plazmagenerátor egy példakénti kiviteli alakját az 1. és 2. ábrán szemléltetjük. Az ábrákon csak a működés bemutatásához szükséges legfontosabb szerkezeti elemeket tüntettük fel. Az 1. ábrán felületi hőkezelésre alkalmazott belsőíves, önmagában ismert felépítésű plazmagenerátor szerepel. 2 fúvókatartóban 4 fúvókát 6 menetes gyűrű rögzíti. A 4 fúvóka hűtését 8 csőcsonkon 10 nyíllal jelzett módon bevezetett hűtővíz biztosítja. A felmelegedett hűtővíz elvezetérésre 12 csőcsonk szolgál 14 nyílnak megfelelő értelemben. A 4 fúvóka és a 2 fúvókatartó közötti tömítés 16 és 18 gumigyűrűk feladata. A 2 fúvókatartóhoz 20 szigetelő gázelosztógyűrű csatlakozik, emögött pedig hűtött 22 katódtartó helyezkedik el. A plazmagáz bevezetése 24 csőcsonkon át történik 26 nyíllal jelzett értelemben. A plazmagáz 28 furatokon tangenciálisan jut a plazmagenerátor 30 katódterébe. A példa szerint a bevezetett gáz perdülete 32 nyíl szerint jobb csavarnak megfelelő mozgást biztosít 34 fúvóka csatornában áramló gázoknak. A 22 katódtartó hűtővíz ellátása 36 csőcsonkon történik 38 nyílnak megfelelően, a hűtővíz elvezetésére pedig 40 csőcsonk szolgál 42 nyíl értelmében. A 22 katódtartóban 44 katód helyezkedik el, menetes kiképzése révén tengelyirányú pozíciója állítható. 46 és 48 jelölésnek megfelelően a plazmagenerátor egyenáramú 50 ívkisüléssel működik, a 2 fúvókatartó és a 4 fúvóka pozitív, a 22 katódtartó és a 44 katód negatív polaritású. Az 50 ívkisülés 52 plazmasugarat (plazmafáklyát) fűti. Az 50 ívkisülés 54 anódtalppontja a bevezetett gáz perdületének megfelelően körpályán mozog a 4 fúvóka plazmacsatornájának belső 56 felületén. A felhevített plazma 58 nyíl szerint lép ki a 34 fúvóka csatornából és merőlegesen, 60 munkadarab hőkezelésre szánt felületére áramlik. Az áramló plazma egy része 62 nyíllal jelzett módon úgy szenved irányváltozást, hogy jelentős hőmennyiséget szállít a 4 fúvóka, a 6 menetes gyűrű és a 2 fúvókatartó szabadon álló homlokfelületére. A 62 nyíl szerinti áramlás emellett a 60 munkadarabból esetlegesen leváló anyagrészecskéket is az említett felületre sodorja. Bizonyos üzemeltetési paraméterek mellett — pl. nagy gázmennyiség adagolás esetén — az 54 anódtalppont kiléphet a fúvóka jól hűtött belső 56 felületéről ezekre a felületekre. A találmány szerint a szóbanforgó alkatrészek nagy hőtermelésnek és esetleges íveróziós hatásnak kitett külső felületeinek védelmére 64 plazmaszórt réteget alkalmazunk. A 2. ábrán az ismertetett plazmagenerátor egy részletén látható a találmány szerinti védőrétegek alkalmazása. A rajz példaként három rétegű 64 plazmaszórt bevonatot mutat be. 66 kerámia (pl. A12Ó3) alaprétegen 68 kiegyenlítő közbenső fémréteg (pl. Ni) helyezkedik el, efölött pedig a külső, kerámiából (pl. AI2O3 + SÍO2 + ZrCh) készített 70 védőréteg. A találmány szerinti plazmaszórt rétegeket 80 kW teljesítményű, levegő üzemű belsőíves hőkezelő plazmagenerátorokon alkalmazva a fúvóka élettartam 30%-os növekedését tapasztaltuk, a fúvókatartón és a rögzítőgyűrűn pedig akkor sem tapasztaltunk termikus túlterheléstől, íveróziótól származó sérüléseket, ha a munkadarab—plazmagenerátor távolságot a fúvóka átmérő méretéig (22 mm) csökkentettük. Külsőíves plazmagenerátorokkal ugyancsak jó eredményeket értünk el. 60 kW névleges teljesítményű Ar + H2 üzemű plazmaégők fúvóka sapkáján Ni alaprétegen Zr02 bevonatot alakítottunk ki. A bevonat nélküli fúvókasapkák elhasználódása fémfelfreccsenés és nem megfelelő fúvóka-—munkadarab távolság miatt 1—2 db műszakonként. A találmány szerinti védőbevonat alkalmazásával 4—5-szörös élettartamot értünk el. Megemlítjük, hogy a plazmaszórt sapkák tisztántartása is egyszerűbb lett, a bevonaton kicsi a ráfreccsenő ömledék tapadóképessége. A sapka anyagánál (Sr) rosszabb hővezetőségű védőréteg következtében a hűtővíz melegedése is csökkent. Szabadalmi igénypontok 1. Villamos kisüléssel működő plazmagenerátor hűtött fúvókával (4), fúvókatartóval (2) és fúvókát a fúvókatartóban rögzítő szerkezeti elemmel, azzal jellemezve, hogy a fúvókának és/vagy a fúvókatartónak és/vagy a rögzítőelemnek a fúvókából kilépő plazmanyaláb (52) áramlási irányával szemben tekintett külső felületei a kilépő nyílás legfeljebb 80 mm sugarú környezetében íveróziónak ellenálló plazmaszórt védőbevonattal (64) vannak ellátva. 2. Az 1. igénypont szerinti plazmagenerátor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a plazmaszórt védőbevonat (64) alumíniumoxid (A12Oj), cirkóniumoxid (Zr02) és szilíciumoxid (Si02) keverékéből áll. 3. Az 1. igénypont szerinti plazmagenerátor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a plazmaszórt védőbevonat (64) olyan többrétegű bevonat, melynél két kerámiaréteg között fémréteg (68) van kialakítva. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2 db ábra
