Tocha de plasma - Plasma torch

Um cortador de tocha de plasma

Um maçarico de plasma (também conhecido como um plasma a arco , arma de plasma , cortador de plasma , ou plasmatron ) é um dispositivo para a geração de um fluxo dirigido de plasma .

O jacto de plasma pode ser utilizado para aplicações que incluem corte com plasma , o plasma a arco de soldadura , pulverização de plasma , e gaseificação de plasma para a eliminação de resíduos.

Tipos de tochas de plasma térmicas

Plasmas térmicos são gerados em tochas de plasma por corrente contínua (DC), corrente alternada (AC), radiofrequência (RF) e outras descargas. Tochas DC são as mais comumente usadas e pesquisadas, porque quando comparadas com AC: "há menos geração de cintilação e ruído, uma operação mais estável, melhor controle, um mínimo de dois eletrodos, menor consumo de eletrodo, desgaste refratário [calor] ligeiramente menor e menor consumo de energia ".

Tochas de plasma térmico DC, arco não transferido, com base em cátodo quente

Representação em corte transversal de uma tocha de plasma DC não transferida.  Mostrando o cátodo pontiagudo e o ânodo anular.  As entradas e saídas do sistema de refrigeração líquida são rotuladas, observe que a temperatura do arco pode ser de até 15.000 ° C.  O arco de plasma é desenhado apenas para fins ilustrativos.  Sem escala.

Em uma tocha DC, o arco elétrico é formado entre os eletrodos (que podem ser feitos de cobre, tungstênio , grafite , prata etc.), e o plasma térmico é formado a partir da entrada contínua de gás portador / de trabalho, projetando-se para fora como um jato / chama de plasma (como pode ser visto na imagem ao lado). Em tochas DC, o gás transportador pode ser, por exemplo, oxigênio, nitrogênio, argônio, hélio, ar ou hidrogênio; e embora denominado como tal, não tem que ser um gás (portanto, melhor denominado um fluido de transporte).

Por exemplo, uma tocha de plasma de pesquisa no Instituto de Física do Plasma (IPP) em Praga, República Tcheca, funciona com um vórtice de H 2 O (bem como uma pequena adição de argônio para acender o arco) e produz uma alta temperatura / chama de plasma de velocidade. Na verdade, os primeiros estudos de estabilização de arco empregaram um vórtice de água. No geral, os materiais do eletrodo e os fluidos de transporte devem ser combinados especificamente para evitar corrosão ou oxidação excessiva do eletrodo (e contaminação dos materiais a serem tratados), enquanto mantém amplo poder e função.

Além disso, a taxa de fluxo do gás portador pode ser aumentada para promover um jato de plasma maior e mais projetado, desde que a corrente do arco seja suficientemente aumentada; e vice versa.

A chama de plasma de uma tocha de plasma real tem alguns centímetros de comprimento no máximo; deve ser distinguido das fictícias armas de plasma de longo alcance .

Transferido vs. não transferido

Existem dois tipos de tochas CC: não transferidas e transferidas. Em tochas CC não transferidas, os eletrodos estão dentro do corpo / alojamento da própria tocha (criando o arco lá). Considerando que em uma tocha transferida, um eletrodo está fora (e geralmente é o material condutor a ser tratado), permitindo que o arco se forme fora da tocha em uma distância maior.

Um benefício das tochas DC transferidas é que o arco de plasma é formado fora do corpo resfriado a água, evitando a perda de calor - como é o caso das tochas não transferidas, onde sua eficiência elétrica para térmica pode ser tão baixa quanto 50%, mas a própria água quente pode ser utilizada. Além disso, as tochas DC transferidas podem ser usadas em uma configuração de tocha dupla, onde uma tocha é catódica e a outra anódica , que tem o benefício anterior de um sistema de tocha única transferida regular, mas permite seu uso com materiais não condutores , como não há necessidade de formar o outro eletrodo. No entanto, esses tipos de configurações são raros, pois a maioria dos materiais não condutores comuns não exige a capacidade de corte precisa de uma tocha de plasma. Além disso, a descarga gerada por esta configuração de fonte de plasma particular é caracterizada por uma forma complexa e dinâmica de fluidos que requer uma descrição 3D para ser prevista, tornando o desempenho instável. Os eletrodos das tochas não transferidas são maiores, pois sofrem mais desgaste pelo arco plasma.

A qualidade do plasma produzido é função da densidade (pressão), temperatura e potência da tocha (quanto maior, melhor). Com relação à eficiência da tocha em si - isso pode variar entre os fabricantes e a tecnologia da tocha; embora, por exemplo, Leal-Quirós relata que para as tochas Westinghouse Plasma Corp. “uma eficiência térmica de 90% é facilmente possível; a eficiência representa a porcentagem da potência do arco que sai da tocha e entra no processo ”.

Veja também

Referências