DE1765169B1 - Plasmagenerator mit magnetischer fokussierung und mit einlass von zusaetzlichem gas - Google Patents
Plasmagenerator mit magnetischer fokussierung und mit einlass von zusaetzlichem gasInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Plasma- lagen, hauptsächlich wenn sie für chemische Reaktio-
generator mit magnetischer Fokussierung und mit nen eingesetzt werden, mit verhältnismäßig geringem
Einlaß von zusätzlichem Gas in eine außerhalb der Wirkungsgrad. Die Anordnung der Elektroden nach
Düse befindliche Zone, wobei sowohl eine Spule, verschiedenen Achsen, die nicht mit jener der Düse
durch welche der gesamte Düsenstrom fließt, als auch 5 übereinstimmen können, bedingt eine begrenzte von
ein in der Zone des Plasmabogens angeordneter ma- der Düse hervorgerufene Drosselung, so daß sich
gnetischer Kern verwendet werden. Dieser Plasma- auch ein geringer Konzentrationsgrad des auf diese
generator erzeugt unter Verwendung eines magneti- Weise erzielten thermischen Plasmas ergibt,
sehen Feldes und eines außerhalb einer Düse ein- Solche Generatoren können nicht für Schweißungelassenen
Wirbelluftstrahls einen sich innerhalb und io gen, Auftragsschweißungen oder Metallisierungen
außerhalb des Generators drehenden, konzentrierten verwendet werden und sind für besondere Zwecke,
Plasmalichtbogen, welcher sowohl für das Schneiden für gewisse chemische Reaktionen bestimmt, wobei
von Metallen als auch für Schweißungen, Auftrags- sie durch einen geringen Wirkungsgrad und durch
schweißungen, Metallisierungen, chemische Reak- einen raschen Verschleiß der Elektroden gekenntionen
bei Gleichstrom oder Wechselstromspeisung 15 zeichnet sind.
eingesetzt werden kann, wobei als ionisierendes Mittel Aufgabe der Erfindung ist es, einen Plasmagenera-Druckluft,
Stickstoff oder andere Gasgemische ver- tor der eingangs genannten Art zu schaffen, welche
wendet werden. eine erhöhte Stabilisierung des Plasmabogens sowie Es sind zahlreiche Typen von Plasmageneratoren einen konzentrierteren, d.h. feineren Plasmabogen
für das Schneiden von Metallen, für Auftragsschwei- 20 aufweist.
ßungen oder für Metallisierungen verwendeten Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-Plasmageneratoren
bekannt, mit oder ohne über- löst, daß zur Erzeugung einer Drehbewegung des tragenen Lichtbogen. Diese Generatoren weisen den Plasmabogens eine zweite Spule und ein zweiter ma-Nachteil
auf, daß in Anordnungen mit übertragenem gnetischer Kern vorgesehen sind. Bogen sauerstofffreie Gase verwendet werden müssen 25 Insbesondere wird infolge der Einwirkung eines
oder daß gleichzeitig auch ein inertes Gas, wie z. B. von zwei Wicklungen und einigen magnetischen Ker-Argon,
als Kathodenschutz erforderlich ist. Aus die- nen erzeugten magnetischen Feldes und infolge der
sem Grund sind die bekannten Verfahren für das in eine außerhalb der Düse befindliche Zone erfolgen-Schneiden
von Metallen, für Auftragsschweißungen den Einspritzung eines Wirbelluftstrahles die Ver-
oder für Metallisierungen weniger wirtschaftlich und 30 wendung der Luft als Ionisierungsgas ermöglicht,
erfordern, infolge der geringen Konzentration des wobei eine hohe Konzentration des Plasmabogens
Plasmabogens, vor allem beim Schneiden von Metal- erzielt wird, welcher Plasmabogen gleichzeitig auch
len, einen höheren Verbrauch elektrischer Energie in eine sowohl im Inneren als auch im Äußeren der
und weisen einen geringeren Wirkungsgrad und eine Düse stattfindende Drehung versetzt wird,
geringere Leistungsfähigkeit auf. 35 Gleichzeitig mit der Einspritzung eines Luftstrahles
Durch die USA.-Patentschrift 3 102 946 ist ferner in eine außerhalb der Düse befindliche Zone können
ein Plasmagenerator mit magnetischer Fokussierung auch andere Gase in jedwedem Verhältnis zwecks
und mit Einlaß von zusätzlichem Gas bekannt, wobei Erhöhung des Wärmeinhalts (der Enthalpie) in die
letzteres in den Düsenraum eingeführt werden soll, Zone des Plasmabogens eingeführt werden, wodurch
also nicht in eine außerhalb der Düse befindliche 40 die Leistungsfähigkeit des Verfahrens erheblich erZone
im Sinne der Erfindung. Auch die USA.-Patent- höht, der Energieverbrauch herabgesetzt wird und
schrift 2 944 140 zeigt einen Plasmagenerator mit die Verwendung von Luft an Stelle anderer Gase die
magnetischer Fokussierung. Darüber hinaus sind all- wirtschaftliche Wirksamkeit des Verfahrens erhöht,
gemein Plasmageneratoren mit magnetischer Fokus- Der erfindungsgemäße Generator kann in einer
sierung bekannt, bei welchen das magnetische Feld 45 Variante auch mit Wechselstrom gespeist werden
von Spulen erzeugt wird, die entweder auf dem Gene- unter Verwendung einer einzigen Elektrode und einer
ratorgehäuse über der Brennkammer oder am Aus- oder zwei voneinander isolierten Düsen, die auf der
gang der Düse angeordnet sind. Diese Geräte weisen geometrischen Achse des Generators angeordnet sind
den Nachteil auf, daß infolge der Streuung des ma- und an je eine Phase des Drehstromsystems angnetischen
Flusses und da keine Feldverdichter (Feld- 50 geschlossen sind, wobei auch Sauerstoff enthaltende
konzentratoren) vorgesehen sind, nur ein geringer Gasgemische verwendet werden können, ohne einen
Fokussierungswirkungsgrad erzielt wird und daß, in- Elektrodenverschleiß zu bewirken; infolge der Drefolge
der Anordnung der Spule am Ausgang der Düse, hung des Plasmabogens und des unmittelbar in die
kein Elektrodenschutz besteht. Plasmabogenzone nach der ersten Düse eingeführten
Es sind ebenfalls mit Einphasen-Wechselstrom ge- 55 zusätzlichen Wirbelstromgases arbeitet der Generator
speiste Plasmageneratoren bekannt, deren Nachteil in mit einem hohen Wirkungsgrad,
der Unbeständigkeit des elektrischen Lichtbogens be- Im nachstehenden werden als Beispiele für die
steht, aus welchem Grund im Lichtbogenkreis der Verwirklichung der Erfindung und unter Bezugnahme
ständige Einsatz eines Hochfrequenzschwingers mit auf die Zeichnungen zwei Varianten für Gleichstrom-Hochspannungsimpulsen
erforderlich ist. Diese Gene- 60 oder für Wechselstromspeisung beschrieben. Es zeigt
ratoren belasten das Verteilnetz in asymmetrischer Fig. 1 einen Querschnitt durch den Plasma-Weise
und können nicht als Geräte mit übertragenen generator,
Bogen verwendet werden. F i g. 2 eine Seitenansicht aus Richtung C,
Bogen verwendet werden. F i g. 2 eine Seitenansicht aus Richtung C,
Die Drehstromplasmageneratoren erfordern die Fig. 3 einen Schnitt entlang ^4-vl,
Verwendung von zwei oder drei Elektroden, aus wel- 65 F i g. 4 einen Schnitt entlang B-B,
ehern Grund das verwendete Gas sauerstofffrei sein F i g. 5 einen Schnitt entlang D-D,
muß und das erzielte Plasma nur einen geringen Ioni- F i g. 6 ein Betriebsschema für Wechselstrom-
sierungsgrad aufweist. Ferner arbeiten solche An- speisung.
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Der erfindungsgemäße Generator erzeugt zwischen bei den klassischen Plasmageneratoren üblich ist, die
einer Wolframelektrode 1 und einer Düse 2, die aus diesem Grund eine größere Gasdurchflußmenge
gegenseitig durch einen keramischen Isolator 3 und benötigen.
einen Textolitisolator 4 elektrisch isoliert sind, einen Die Wechselwirkung zwischen den zwei magnetielektrischen
Lichtbogen. Die Luft (oder jedwedes 5 sehen Feldern und den elektrischen Teilchen der
andere Gasgemisch) Qp wird durch einen Stutzen 5 Lichtbogenzone bewirkt nicht nur die obenerwähnte
in eine Ausgleichkammer 6 eingeführt. Konzentrierung des elektrischen Lichtbogens, son-
Unter Verwendung schraubenförmiger, im oberen dem sie verursacht ferner, daß der elektrische Licht-Teil
eines Elektrodenhalters Ta vorgesehener Kanäle bogen seine Lage in der geometrischen Achse des
6 a wird das Gas in eine Dreh-Wirbelbewegung ver- io Generators beibehält, und zwar sowohl innerhalb
setzt, deren Geschwindigkeit um so größer ist, je klei- als auch außerhalb der Düse, nachdem der Strahl
ner der Durchmesser des unteren Kegels des Elek- schon die Düse verlassen hat, was in wesentlicher
trodenhalters ist. Weise zum Eindringen des Strahls in das zu bearbei-
Nach einem Höchstwert der Geschwindigkeit, der tende Metall beiträgt, ohne daß zu diesem Zwecke
am unteren Ende im Raum zwischen dem kerami- 15 noch mechanische Maßnahmen für die Zentrierung
sehen Isolator 3 und dem Kegel des Elektrodenhalters der Elektrode oder für die Zentrierung der Düse
7 b erreicht wird, folgt eine adiabatische Entspannung in bezug auf die Generatorachse erforderlich
in der Zone der Düse 2. Infolge der Drehung einer- wären.
seits der Luft und vor allem auch des Lichtbogens, Die Elektrode 1 wird in gründlicher Weise sowohl
dessen Drehung durch das von einer Spule 8 erzeugte 20 von dem eine Wirbelbewegung ausführenden Gas
magnetische Feld bewirkt wird, wobei über dieses von als auch von dem Kühlwasser gekühlt, wobei das
einem Kern 9 konzentrierte Feld ein zweites von den Kühlwasser in den Elektrodenhalter 7 α durch einen
Windungen 10 und einem Kern 11 erzeugtes Feld Stutzen 14 eingeführt und durch einen anderen Stut-
überlagert ist, wird in der Zone der Elektrode ein zen 15 wieder entfernt wird (Fig. 3). Durch den glei-
hohes Vakuum erzeugt, welches einen Oxidations- 25 chen Stutzen 15 wird auch der Generator über ein
schutz der Elektrode bewirkt. in die Wasserröhre 17 eingeführtes Kabel 16 mit elek-
Infolge der Drehung des Plasmabogens und des frischer Energie gespeist (Fig.5). Infolge der kegeli-Plasmastrahls
sowie unter der Einwirkung des kräfti- gen Ausbildung des unteren Teiles des Elektrodengen
magnetischen Feldes, der in der äußeren Zone halters Ib (F i g. 1) wird die Wolframelektrode bis
von den Windungen 10, durch welche der Gesamt- 30 zum Stand des Kathodenflecks gekühlt und ist auf
strom der Düse fließt, erzeugt wird, entsteht auch diese Weise auch gegen die Oxydierung geschützt,
außerhalb der Düse ein Unterdruck. In diesen Unter- Da demgemäß die Oxydationswirkung nur geringdruckkegel
wird durch einen Stutzen 12 ein Luftstrahl fügig ist und da einerseits im Arbeitsgas (als welches
oder ein Strahl eines jedweden anderen Gasgemisches auch Luft verwendet werden kann) ein Unterdruck
(Metangas, Wasserstoff usw.) eingespritzt, wobei in- 35 besteht und andererseits eine gründliche Kühlung des
folge der Einwirkung der in der Düse 2 im Raum Elektrodenhalters stattfindet, ist der erfindungszwischen
der Düse und einem Kupferring 13 vor- gemäße Generator mit schraubenförmigen, zwischen
gesehenen schraubenförmigen Kanäle α der Luft- den Isolatoren 3 und 4 und einem Teil 18 der Düse
bzw. Gasstrahl in eine wirbelnde Bewegung versetzt vorgesehenen Kanälen b für die Entfernung eines
wird. Durch die Überlagerung der Einwirkungen 40 Teiles der Gasmenge Qp versehen,
einerseits des kräftigen amagnetischen Feldes der Das aus dem Entladungsraum von einem Ejektor Brennkammer, welches Feld von den Windungen 10 19 abgesaugte Gas QE wird, bevor es für die Ionisieerzeugt und von dem Kern 11 konzentriert wird, und rung eingesetzt wird, wieder durch den Stutzen 12 in andererseits des Wirbelluftstrahles (bzw. Wirbelgas- den unteren Teil eingeführt, zusammen mit der aus Strahles) wird der elektrische Lichtbogen in wesent- 45 dem Außenraum eingeführten Luft Qs (oder dem licher Weise zwischen der Elektrode 1 und dem zu entsprechenden Gasgemisch), und trägt auf diese bearbeitenden Werkstück P konzentriert. Weise sowohl zu einer zusätzlichen Kühlung der
einerseits des kräftigen amagnetischen Feldes der Das aus dem Entladungsraum von einem Ejektor Brennkammer, welches Feld von den Windungen 10 19 abgesaugte Gas QE wird, bevor es für die Ionisieerzeugt und von dem Kern 11 konzentriert wird, und rung eingesetzt wird, wieder durch den Stutzen 12 in andererseits des Wirbelluftstrahles (bzw. Wirbelgas- den unteren Teil eingeführt, zusammen mit der aus Strahles) wird der elektrische Lichtbogen in wesent- 45 dem Außenraum eingeführten Luft Qs (oder dem licher Weise zwischen der Elektrode 1 und dem zu entsprechenden Gasgemisch), und trägt auf diese bearbeitenden Werkstück P konzentriert. Weise sowohl zu einer zusätzlichen Kühlung der
Ferner bewirkt die äußerst hohe Drehgeschwindig- Düse 2 bei als auch zur Konzentration des Lichtkeit
des elektrischen Lichtbogens und des Plasma- bogens außerhalb der Düse, ferner zur Drehbewegung
Strahles, welche auch die neutralen Gasteilchen in den 50 des Lichtbogens und schließlich zur Erhöhung der
gesamten Raum der elektrischen Entladung mitreißt, Enthalpie des Plasmas nach deren Austritt aus der
eine Erhöhung des Vakuums in der Elektrodenzone, Düse.
wodurch ein Oxidationsschutz der Elektrode erzielt Durch den Stutzen 19 α des Ejektors 19 wird Gaswird,
gemisch (oder Luft) unter Druck Qs eingeführt, wel-
Die wechselseitige Einwirkung der einerseits von 55 eher eine Depression in der Kammer des Ejektors 19
den Windungen des unteren Generatorteils erzeugten erschafft. Die Kammer des Ejektors, welche nach der
elektromagnetischen Kräfte, andererseits der von der Depression mit den Kanälen b anstoßend ist, saugt
Wirbelbewegung der äußeren Luft hervorgerufenen einen Teil der durch den Stutzen 5 eingeführten Gasmechanischen Kräfte bewirkt, daß der elektrische menge Qp auf. Das aufgesaugte Gas QE dringt aus
Lichtbogen auch außerhalb der Düse seine Dreh- 60 der Kammer des Ejektors 19 in den Stutzen 12 ein,
bewegung beibehält und in der geometrischen Achse wo es sich mit dem Gasgemisch (oder der Luft) Qs
des Generators verbleibt. vermischt. Infolge des kegelförmigen Innenraumes
Diese Drehbewegung des Lichtbogens bewirkt fer- des Stutzens 19 α wird die Geschwindigkeit des Gasner,
daß die Teilchen der äußeren Zonen des Licht- gemisches (oder der Luft) Qs vergrößert, und desbogens
über eine hohe kinetische Energie verfügen, 65 wegen bildet sich in der Kammer des Ejektors 19
was eine wesentliche Beseitigung des erschmolzenen eine Depression. Das Gasgemisch, welches aus Gas
Metalls aus der Trennzone bewirkt, ohne zu diesem QE und dem Gasgemisch (oder Luft) Qs resultiert,
Zweck einen axialen Gasstrahl einzusetzen, wie dies wird durch den Stutzen 12 in den zwischen der
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Düse 2 und dem Kupferring 13 befindlichen Ka- Der erfindungsgemäße Generator ermöglicht das
nälen α eingeführt. Zünden und den stabilen Bestand eines elektrischen
Die Düse wird in unmittelbarer Weise von dem Lichtbogens c zwischen einer Elektrode 29 und einer
durch die Stutzen 20 und 21 fließenden Wasser ge- Düse 30 (F i g. 6), ferner eines elektrischen Lichtkühlt
(F i g. 4). 5 bogens d zwischen der Elektrode 29 und der Düse 31 Für die Versorgung mit elektrischer Energie ist und schließlich eines Lichtbogens e zwischen den
das Kabel 22 (F i g. 1) vorgesehen, ferner das Zwi- Düsen 30 und 31, wobei die erwähnten Lichtbogen
schenstück 23 α und die nichtisolierten Kupferband- in der Reihenfolge der Phasen auftreten und ein
Windungen der in Reihe geschalteten Spulenwick- gleicher Sinn der Lichtbogenströme durch die Polung
10. Die Windungen der Spule 10 werden ver- io tentiale der Elektroden bzw. der zwei Düsen bemittels
der Schraube 23 b mit dem Teil 18 der Düse stimmt wird. Infolge der Drehung der Lichtbogen
verbunden. und der großen Geschwindigkeit der Gasströmung Für die Abdichtung der Düse sind die Dichtungen findet eine ständige Änderung des Düsenanodenflecks
24 und 25 vorgesehen, welche durch den Kern 11 statt, während die Lage des Kathodenflecks auf der
durch Verschraubung gegen den Körper 18 fest- 15 Elektrode 29 unverändert beibehalten wird und die
gezogen werden. Elektronenemission bewirkt, wobei, solange das Po-Für die Abdichtung zwischen den zwei Teilen des tential der Elektrode negativer als jenes der zwei
Elektrodenhalters 7 a, 7 b sind Gummidichtungen 26 Düsen ist, auch eine Beschleunigung der Elektronen
und 27 vorgesehen, welche mit der Schraubenmutter in der ionisierten Zone der beiden Lichtbogen c
28 angezogen werden. Da die Abnutzung der Elek- ao und d stattfindet und folglich auch der Bestand der
trode äußerst geringfügig ist, sind keinerlei diesbezüg- entsprechenden Ströme ermöglicht wird,
liehe Vorschubvorrichtungen erforderlich. Da eine Die ausgiebige Kühlung der zwei Düsen, die auch
kalibrierte Elektrode verwendet wird, kann diese in durch die Drehung der zwei Lichtbogen begünstigt
der gewünschten Lage nur durch Druckklemmung in ist, verhindert eine Beschädigung der Düsen,
dem zu diesem Zweck im unteren Teil des Elektro- 35 Die Einwirkungen der elektromagnetischen Dredenhalters
vorgesehenen Sitz beibehalten werden. hung sowie jener des in der Elektrodenzone und der
Falls der Plasmagenerator für Schweißverbmdun- Zone der ersten Düse erzeugten Vakuums sind ähngen
oder für Auftragsschweißungen bestimmt ist, wird lieh jener der bei dem Beispiel der ersten Variante
an Stelle der Elektrode ein Schweißdraht verwendet, angeführten.
der von außen in eine Vorschubbewegung versetzt 30 Auf Grund dieser Überlegungen ist ersichtlich, daß
wird. im zweiten Beispiel der Verwirklichung der Erfin-Dies wird durch die von den zwei magnetischen dung die Düsen 30 und 31 nacheinander als Katho-Feldern
bewirkte elektromagnetische Zentrierung des den arbeiten können, ohne dabei Beschädigungen zu
Lichtbogens und des Plasmastrahles ermöglicht. erleiden, und derart einen ständigen, stabilen Bestand
Der Wirkungsgrad der Schweißarbeiten oder der 35 der Lichtbogen ermöglichen. Da durch die in Reihe
Auftragsschweißungen wird auch durch die Drehung geschaltete Spule 32 bzw. 33 der Strom der entspredes
oberen Teiles des Lichtbogens in der Kathoden- chenden Düse fließt, ändert sich gleichzeitig mit der
zone wesentlich erhöht, wobei die obenerwähnte Richtung des Stromes auch die Richtung des magne-Drehung,
als Auswirkung des Feldes der in Reihe tischen Feldes, so daß die Wechselwirkung zwischen
geschalteten Spule, im entgegengesetzten Sinne jener 40 magnetischem Feld und elektrischem Lichtbogen die
innerhalb der Düse vor sich gehenden Drehung er- Beibehaltung des gleichen Drehsinnes des Lichtfolgt.
' bogens bewirkt.
Diese zwei im entgegengesetzten Sinne vor sich Der den zwei Beispielen für die Verwirklichung
gehenden Drehungen, einerseits des Lichtbogens der Erfindung entsprechende Generator weist fol-
innerhalb der Düse und des Plasmastrahles außer- 45 gende Vorteile auf:
halb der Düse, und auch jene des Gases innerhalb Infolge der Konzentrierung des Lichtbogens und
und außerhalb der Düse bewirken einen Wärme- dessen innerhalb und außerhalb der Düse stattfindenaustausch
sehr hohen Wirkungsgrades, was dazu bei- den Drehung in einem der Gasströmung entgegenträgt,
daß die gesamte eingeführte Gasmenge ioni- gesetztem Sinne wird ein sehr hoher Wirkungsgrad
siert wird. 50 und eine sehr große Leistungsfähigkeit des Genera-
Bei der Verwendung des Generators für Metalli- tors erzielt.
sierungen wird das Metall- oder das keramische Pul- Infolge der Drehung des Lichtbogens und des Gasver
gleichzeitig mit dem Arbeitsgas durch den Stut- Strahles und infolge des dadurch in der Kathodenzen
12 eingeführt. In diesem Fall werden die auf der zone erzeugten Vakuums durch die teilweise EntAußenwand
der Düse 2 angeordneten Kanäle nach 55 fernung einer Gasmenge in der Höhe der Elektrode,
den Erzeugenden des Kegels ausgerichtet. In allen ohne daß diese Gasmenge durch den Düsenkanal
Fällen kann der Generator mit oder ohne übertra- strömt, kann der Generator als Arbeitsgas Luft oder
genen Bogen arbeiten. Gasgemische mit hohem Sauerstoffgehalt verwenden, Infolge der äußerst großen Drehgeschwindigkeit ohne träge Gase für den Kathodenschutz zu erfordes
Gases und der durch die außerhalb der Düse 60 dem, wobei die Wiedergewinnung des Arbeitsgases
stattfindenden Drehung des Plasmastrahles und des durch dessen Wiedereinführung in die außerhalb der
elektrischen Lichtbogens bewirkte Kühlung der Düse befindliche Entladungszone zur Wirtschaftlich-Düse
2 kann der erfindungsgemäße Generator auch keit des Schneid-, Schweiß- oder Metallisierungsvorin
Wechselstrom-Ein- und Mehrphasensystemen ver- gangs beiträgt.
wendet werden. Im nachstehenden wird nun ein zwei- 65 Durch die Verwendung einer Gasmenge für die
tes Beispiel für die Verwirklichung der Erfindung Kühlung der Elektrode und durch das zur gleichen
beschrieben, für den Fall einer Wechselstrom-Spei- Zeit erzeugte hohe Vakuum in der Kathodenzone
sung. sowie durch die Wiederverwendung der gleichen
Gasmenge außerhalb der Düse, wo die gleiche Kühlung und der gleiche Unterdruck bewirkt wird, kann
der Kühlwasserbedarf teilweise herabgesetzt oder es kann gänzlich darauf verzichtet werden.
Die Einführung von Gasgemengen außerhalb der Düse, in jedwedem Verhältnis, zur Erhöhung der
Enthalpie des Plasmabogens bzw. durch die Abgabe der gespeicherten Energie in die Schneid-, Schweißoder
Metallisierungszone ermöglicht außer einer Erhöhung des Wirkungsgrades auch ein viel besseres
Eindringen in das Grundmetall bzw. ermöglicht beim Schneiden von Metallen die Verwendung des Generators
für das Schneiden von Blechen größerer Dicke.
Durch die Einführung von Gasgemischen in eine außerhalb der Düse befindliche Zone und durch
die vermittels einer in Reihe geschaltenen Spule bewirkte elektromagnetische Drehung des außerhalb
der Düse befindlichen Lichtbogens werden ein Unterdruck erzeugt und eine intensive örtliche Kühlung
der Düse erzielt, und es wird ferner eine ausgeprägte Konzentration des Lichtbogens herbeigeführt.
Durch die Verwendung der in Reihe geschalteten Spule wird bei der Verwendung der Anordnung mit
übertragenen Bogen die Möglichkeit der Bildung eines sekundären Bogens zwischen Düse und Platte
vollkommen ausgeschlossen.
Der Generator kann auch mit Ein- oder Zweiphasen- oder mit Drehstrom betrieben werden.
Der Generator kann bei Verwendung des jeweils entsprechenden Gasgemisches, ohne jede Konstruktionsänderung,
sowohl für Schweißungen als auch für Metallisierungen oder für Auftragsschweißungen
verwendet werden.
Claims (6)
1. Plasmagenerator mit magnetischer Fokussierung und mit Einlaß von zusätzlichem Gas in
eine außerhalb der Düse befindliche Zone, wobei sowohl eine Spule, durch welche der gesamte Düsenstrom
fließt, als auch ein in der Zone des Plasmabogens angeordneter magnetischer Kern
verwendet werden, dadurchgekennzeich-
' net, daß zur Erzeugung einer Drehbewegung des Plasmabogens eine zweite Spule (8) und ein
zweiter magnetischer Kern (9) vorgesehen sind.
2. Plasmagenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen so geschaltet sind,
daß die Drehung des außerhalb der Düse (2) befindlichen Lichtbogens und des Gasstrahles im
entgegengesetzten Sinn zu derjenigen des außerhalb der Düse eingeführten Gases erfolgt, welches
durch schraubenförmige oder gerade Kanäle, die auf der Seitenfläche der Düse und eines
Kupfer- bzw. Spannringes (13) vorgesehen sind, eingeführt wird, so daß durch die Drehung ein
Unterdruck in der die Düse umgebenden Zone auftritt.
3. Plasmagenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kühlung
und die Erzeugung eines Vakuums in der Umgebung der Elektrode (1) die teilweise Entfernung
der Gasmengen (Qp) infolge des Aufsaugens eines Teiles dieses Gases (QE) durch den Ejektor (19)
benutzt wird; das aufgesaugte Gas (QE) mit dem Gasgemisch (oder Luft) (Qs), welches unter
Druck im Ejektor durch den Stutzen (19 α) eingeführt ist, in den Stutzen (12) eingemischt ist
und deswegen eine Depression in der Kammer des Ejektors erscheint; durch den Stutzen (12)
das resultierte Gasgemisch vom Ejektor (19) in dem Raum mit schraubenförmigen Kanälen (a)
zwischen der Düse (2) und dem Kupferring (13) eingeführt wird, und dadurch in der Umgebung
der Düse (2) eine zusätzliche Kühlung und ein Vakuum und Konzentration des Lichtbogens in
der Zone zwischen der Frontalfläche der Düse (2) und dem Kupferring (13) erscheinen und die zwischen
den Isolatoren (3) und dem magnetischen Kern (9) bzw. den Isolatoren (4) und Teil (18)
der Düse (2) vorgesehenen schraubenförmigen Kanäle (b) eine teilweise Entfernung der Gasmengen
(Qp) gestatten.
4. Plasmagenerator nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Speisung mit
Drehstrom zwei Düsen (30,31) an zwei Phasen (S, T) angeschlossen sind, während an die dritte
Phase (R) die Elektrode (29) angeschlossen ist.
5. Plasmagenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung chemischer
Reaktionen bei sehr hohen Temperaturen bei einer Drehstromspeisung das Reaktionsgas in den
Raum zwischen den Düsen (30,31) eingeführt wird.
6. Plasmagenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei
der Verwendung für Metallisierungen das Metallpulver zusammen mit dem Gasgemenge durch
einen Ejektor (19) eingeführt wird, während für die Verwendung für Schweißungen und Auftragsschweißungen
der entsprechende Draht in den Kanal des Elektrodenhalters (7 a, 7 b) an Stelle
der Elektrode (29) eingeführt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
COPY 109 535/127
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|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |