CH690408A5 - Plasmabrenner für übertragenen Lichtbogen. - Google Patents

Plasmabrenner für übertragenen Lichtbogen. Download PDF

Info

Publication number
CH690408A5
CH690408A5 CH00471/96A CH47196A CH690408A5 CH 690408 A5 CH690408 A5 CH 690408A5 CH 00471/96 A CH00471/96 A CH 00471/96A CH 47196 A CH47196 A CH 47196A CH 690408 A5 CH690408 A5 CH 690408A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
gas
electrode
torch
pct
plasma torch
Prior art date
Application number
CH00471/96A
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Dr Hoffelner
Original Assignee
Mgc Plasma Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mgc Plasma Ag filed Critical Mgc Plasma Ag
Priority to CH00471/96A priority Critical patent/CH690408A5/de
Priority to US08/981,945 priority patent/US6002096A/en
Priority to EP97904327A priority patent/EP0823192B1/de
Priority to DE59702375T priority patent/DE59702375D1/de
Priority to PCT/CH1997/000065 priority patent/WO1997031509A1/de
Priority to AT97904327T priority patent/ATE196587T1/de
Publication of CH690408A5 publication Critical patent/CH690408A5/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3431—Coaxial cylindrical electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3468—Vortex generators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3478—Geometrical details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

LO <
00
o o o> co
Ü
SCHWEIZERISCHE EIDGENOSSENSCHAFT
EIDGENÖSSISCHES INSTITUT FÜR GEISTIGES EIGENTUM
Erfindungspatent für die Schweiz und Liechtenstein
Schweizerisch-liechtensteinischer Patentschutzvertrag vom 22. Dezember 1978
PATENTSCHRIFT AB
© CH 690 408 A5
Int. CI.
7.
H 05 H H 05 H
001/34 001/26
Gesuchsnummer:
00471/96
Inhaber:
MGC-Plasma AG, Hofackerstrasse 24, 4132 Muttenz (CH)
@ Anmeldungsdatum: 23.02.1996
@ Patenterteilt: 31.08.2000
® Patentschrift veröffentlicht: 31.08.2000
@ Erfinder:
Dr. Wolfgang Hoffeiner, Buacherstrasse 10,
5452 Oberrohrdorf (CH)
Patrie Van der Haegen, Liestalerstrasse 7,
4133 Pratteln (CH)
Alex Zeman, 39, rue des Vosges,
F-68110 lllzach (FR)
Plasmabrenner für übertragenen Lichtbogen.
@ Plasmabrenner mit übertragenem Lichtbogen für Gleichstrom mit Gaszuführung durch mindestens zwei parallel übereinander angeordnete Öffnungsreihen. Zur guten Verwirbelung des Brennergases ist einem Teil der Off-nungsreihen eine Prallwand zugeordnet. Durch oszillierende Gasdruckänderung wird der Ansatzpunkt des Lichtbogens auch in axialer Richtung kontinuierlich verschoben. Eine zusätzliche Gaszuführung ist so angeordnet, dass Gase direkt in den Plasmastrahl eingeführt werden können.
CH 690 408 A5
1
CH 690 408 A5
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Plasmabrenner für Gleichstrom mit übertragenem Lichtbogen, einer Einrichtung zum wirbeiförmigen Zuführen des Plasmagases, einer thermischen Isolation auf der Aus-senseite des Brenners und gleichem Potential zwischen Brennerdüse und metallischem Aussenge-häuse des Brenners.
Plasmabrenner werden verwirklicht, indem ein Lichtbogen auf einem Trägergas stabilisiert wird. Die einfachste Form, um dies durchzuführen, ist die Verwendung einer Graphitelektrode mit achsialer Bohrung, durch die das Trägergas in den Lichtbogen, der sich zwischen Elektrode und Schmelzgut ausbildet, eingeblasen wird. Neben diesen Graphitbrennern gibt es auch gekühlte metallische Brenner. Sie lassen sich in Brenner mit nicht übertragenem Lichtbogen (indirekte Brenner) und in Brenner mit übertragenem Lichtbogen (direkte Brenner) einteilen. Bei indirekten Brennern sind Elektrode und Gegenelektrode im Brenner integriert. Bei direkten Brennern ist eine Elektrode im Brenner angeordnet und die Gegenelektrode stellt das zu behandelnde Gut dar. Die Einbringung des Brennergases erfolgt entweder achsial, wobei eine stabförmige Elektrode umspült wird, oder tangential in einen Spalt, der unterhalb einer gekühlten Hohlelektrode liegt. In dieser Hohlelektrode bildet sich spiralförmig ein Gaswirbel aus. Der Fusspunkt des Lichtbogens wird dadurch über die innere Elektrodenoberfläche bewegt, wodurch es zu möglichst gleichmässigem Elektrodenabtrag kommt. Die bekannten Ausführungen sind sehr störanfällig und neigen zur Bildung von stehenden Lichtbögen. Dies führt zu schneller Zerstörung der Elektrode und zu Brennerausfall. Ebenso entstehen sehr hohe thermische Verluste. Bei manchen Ausführungen wird die Rotation des Lichtbogens durch magnetische Hilfsfelder unterstützt. Diese Brenner gibt es in indirekter Ausführung (z.B. Union Carbide/Linde, Westinghouse) oder in direkter Ausführung (z.B. Plasma Energy Corp., Retech).
Bei direkten Gaswirbel-Plasmabrennern ist der Abstand zwischen Elektrode und Gegenelektrode bei technischer Anwendung im Allgemeinen nicht konstant, da das zu behandelnde Gut die Gegenelektrode darstellt. Dies gilt besonders für Abfallbehandlung, wo das zu behandelnde Gut ungleich-massig verteilt ist. Durch Gasentwicklung, Staubentwicklung oder Ausbildung von leitenden Schichten durch Staubablagerungen oder Kondensation auf Brennerteilen kommt es zu zusätzlichen Schwierigkeiten im Betrieb. Es kommt zu Störungen im Gaswirbel, wodurch lokal starker Abtrag der Elektrode deren Lebensdauer herabsetzt. Leitfähige Schichten führen zu parasitären Strömen, die zu Nebenbögen führen, die den Brenner schädigen. Nach zufälligem Erlöschen des Brenners im Betrieb (z.B. bei Kontakt mit grösserem nicht leitenden Beschickungsmaterial) kann es durch die lokale Saugwirkung des Gaswirbels zum Einsaugen von Staub in den Brenner kommen, was zu Verschmutzung und mangelhafter Brennergasversorgung führt, wodurch ein Weiterbetrieb unmöglich wird und der Brenner zerstört werden kann.
Der erfindungsgemässe Plasmabrenner beseitigt die Nachteile der bekannten Ausführungen. Fig. 1 zeigt eine Funktionsskizze einer erfindungsgemäs-sen Ausführung. Er besteht aus einer Brennerhalte-rung (1) mit thermischer Isolation (2), Aussengehäu-se (3), mit thermischer Isolation (4), mit Hohlelektrode (5) und Nase (6). Zwischen Elektrode und Nase ist ein rotationssymmetrischer Ring mit zwei oder mehreren Lochreihen als Gaswirbelerzeuger (7) eingesetzt, durch welchen das Gas (9) tangential eingeblasen wird. Die Düsen sind gleichsinnig angeordnet. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Gasring (7). Die Düsen (10) sind so angeordnet, dass sie die oberen Reihen die Prallwand tangential anströmen. Dadurch wird, im Gegensatz zu bekannten Brennern dieses Typs, der Gaswirbel in zwei Teile zerlegt. Ein Teil bildet sich in der Hohlelektrode aus, während der andere Teil in der Nase stabilisiert wird. Daraus resultiert eine sehr stabile Wirbelkonfiguration. Während bei direkten Brennern üblicher Ausführung Abstandsschwankungen zwischen Nase und zu behandelndem Gut die Wirbelausbildung stören und somit zu lokal erhöhter Elektrodenerosion führen, bleibt die Wirbelausbildung mit dem mehrreihigen Gaswirbelerzeuger davon unbeeinträchtigt. Dadurch ist ein homogener Abtrag der Hohlelektrode sichergestellt. Diese erfinderischen Massnahmen bewirken eine Lebensdauerverlängerung der Elektrode um einen Faktor von mindestens 10. Die Lage des Abtrags in achsialer Richtung ist durch die Gasgeschwindigkeit einstellbar. Um die Abtragsfläche auch in achsialer Richtung möglichst breit zu halten, wird das Brennergas mit einem um einen konstanten Druck variablen Wechseldruck eingeblasen. Amplituden und Frequenzen sind entsprechend Gaswirbelerzeuger und Brennerspannung programmierbar. Durch die Düse (8) kann bei Bedarf ebenfalls Gas eingeblasen werden. Dadurch kann bei Ausfall des Lichtbogens sehr rasch eine aus dem Brenner heraus gerichtete Strömung erhalten werden, die eine Verschmutzung verhindert. Brenneraussengehäuse und Nase werden auf gleiches Potential gelegt. Kriechströme zwischen Nase und Brenneraussengehäuse werden dadurch verhindert und damit schädliche Überschläge. Um leitende Niederschläge auf der metallischen Oberfläche des gekühlten Brenneraussengehäuses und somit Überschläge zwischen Brenneraussengehäuse und Brennerhalterung zu verhindern, werden Brenneraussengehäuse und Brennerhalterung mit einer thermisch isolierenden Schutzschicht versehen. Der Brenner ist mit einem üblichen Zündmechanismus ausgerüstet.

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Plasmabrenner für übertragenen Lichtbogen mit wirbeiförmiger Gaszuführung dadurch gekenn-zeicht, dass der Gaswirbelerzeuger aus einem zylindrischen Körper mit mindestens zwei übereinander angeordneten Lochreihen und einer den oberen Lochreihen zugeordneten Prallwand besteht.
    2. Plasmabrenner gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Brennernase und Brenneraussengehäuse auf gleichem Potential liegen.
    I
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    2
    CH 690 408 A5
    3. Plasmabrenner gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Aussenseite des Brenneraussengehäuses eine wärmebeständige thermische Isolation aufgebracht ist.
    4. Plasmabrenner gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Brenner Zusatzdüsen so angebracht sind, dass eine achsiale Gaszuführung möglich ist.
    5. Plasmabrenner gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck des Plasmagases so gesteuert wird, dass der Gaswirbel in achsialer Richtung oszilliert.
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    3
CH00471/96A 1996-02-23 1996-02-23 Plasmabrenner für übertragenen Lichtbogen. CH690408A5 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH00471/96A CH690408A5 (de) 1996-02-23 1996-02-23 Plasmabrenner für übertragenen Lichtbogen.
US08/981,945 US6002096A (en) 1996-02-23 1997-02-21 Plasma torch with a single electrode producing a transferred arc
EP97904327A EP0823192B1 (de) 1996-02-23 1997-02-21 Plasmabrenner für übertragenen lichtbogen
DE59702375T DE59702375D1 (de) 1996-02-23 1997-02-21 Plasmabrenner für übertragenen lichtbogen
PCT/CH1997/000065 WO1997031509A1 (de) 1996-02-23 1997-02-21 Plasmabrenner für übertragenen lichtbogen
AT97904327T ATE196587T1 (de) 1996-02-23 1997-02-21 Plasmabrenner für übertragenen lichtbogen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH00471/96A CH690408A5 (de) 1996-02-23 1996-02-23 Plasmabrenner für übertragenen Lichtbogen.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH690408A5 true CH690408A5 (de) 2000-08-31

Family

ID=4187765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH00471/96A CH690408A5 (de) 1996-02-23 1996-02-23 Plasmabrenner für übertragenen Lichtbogen.

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6002096A (de)
EP (1) EP0823192B1 (de)
AT (1) ATE196587T1 (de)
CH (1) CH690408A5 (de)
DE (1) DE59702375D1 (de)
WO (1) WO1997031509A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6915964B2 (en) * 2001-04-24 2005-07-12 Innovative Technology, Inc. System and process for solid-state deposition and consolidation of high velocity powder particles using thermal plastic deformation
EP2707098A4 (de) 2011-05-13 2014-05-07 Thomas J Sheperak Plasmagerichtetes elektronenstrahl-wundbehandlungssystem sowie vorrichtung damit und verfahren dafür

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1484528A1 (ru) * 1986-12-16 1989-06-07 Предприятие П/Я А-3605 Способ обработки деталей и устройство дл его осуществлени
FR2614750B1 (fr) * 1987-04-29 1991-10-04 Aerospatiale Electrode tubulaire pour torche a plasma et torche a plasma pourvue de telles electrodes
CA1323670C (en) * 1988-05-17 1993-10-26 Subramania Ramakrishnan Electric arc reactor
US5262616A (en) * 1989-11-08 1993-11-16 Societe Nationale Industrielle Et Aerospatiale Plasma torch for noncooled injection of plasmagene gas
FR2654293B1 (fr) * 1989-11-08 1996-05-24 Aerospatiale Torche a plasma a injection non refroidie de gaz plasmagene.
EP0526560B1 (de) * 1990-04-24 1997-01-29 Hypertherm, Inc. Wirbelring und flusssteuerungsverfahren eines plasmalichtbogenbrenners
FR2669847B1 (fr) * 1990-11-29 1995-11-24 Trafimet Trafilerie Metalliche Chalumeau coupeur a plasma, dans lequel le declenchement de l'amorcage est realise a l'aide d'un contact.
US5317126A (en) * 1992-01-14 1994-05-31 Hypertherm, Inc. Nozzle and method of operation for a plasma arc torch
CA2084281C (fr) * 1992-12-01 1999-07-06 Roberto Nunes Szente Torche a plasma pour deposition avec injection centrale
US5374802A (en) * 1992-12-31 1994-12-20 Osram Sylvania Inc. Vortex arc generator and method of controlling the length of the arc
FR2734445B1 (fr) * 1995-05-19 1997-07-18 Aerospatiale Torche a plasma d'arc a courant continu, particulierement destinee a l'obtention d'un corps chimique par decomposition d'un gaz plasmagene

Also Published As

Publication number Publication date
WO1997031509A1 (de) 1997-08-28
US6002096A (en) 1999-12-14
EP0823192B1 (de) 2000-09-20
EP0823192A1 (de) 1998-02-11
ATE196587T1 (de) 2000-10-15
DE59702375D1 (de) 2000-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100203836B1 (ko) 개선된 노즐조립체를 갖는 플라스마 아크 토오치 및 노즐조립체
DE68929313T2 (de) Düsenschutz für Plasmalichtbogenschweissbrenner
US3004137A (en) Method and apparatus for the production of high gas temperatures
US5756959A (en) Coolant tube for use in a liquid-cooled electrode disposed in a plasma arc torch
DE69120968T2 (de) Gasgekühlte kathode für einen plasmabrenner
US5908566A (en) Modified plasma torch design for introducing sample air into inductively coupled plasma
EP1797747B1 (de) Plasmabrenner
DE69016313T2 (de) Plasmareaktor zur Hochtemperaturbehandlung von Materialien.
DE1109285B (de) Lichtbogenplasmabrenner mit einschnuerender Duese und Vorzugselektroden
DE4300942A1 (de)
DE2633510C3 (de) Plasmatron
JPH08339893A (ja) 直流アークプラズマトーチ
DE60206162T2 (de) Plasmabrenner
DE4239822C2 (de) Lichtbogenplasma-Brenner zum Unterwasserbrennschneiden
DE1764340A1 (de) Plasmabrenner
DE68907102T2 (de) Plasmabrenner.
WO1992001360A1 (de) Plasmabrenner für übertragenen lichtbogen
DE19963904C2 (de) Plasmabrenner und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls
US7126080B1 (en) Plasma gas distributor with integral metering and flow passageways
US4580031A (en) Plasma burner and method of operation
AU651302B2 (en) Arc plasma torch having tapered-bore electrode
CH690408A5 (de) Plasmabrenner für übertragenen Lichtbogen.
JPS63250097A (ja) プラズマト−チ
DE1075765B (de) Lichtbogenbrenner mit nicht abschmelzender Elektrode und gasumhülltem, eingeschnürtem Lichtbogen
DE19608554C1 (de) Plasmabrenner für das Plasma-Schutzgas-Lichtbogen-Schweißen mit einer nicht abschmelzenden, wassergekühlten Elektrode

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased