JPH06501127A - アーク伝播用プラズマ生成器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 アーク伝播用プラズマ生成器 技術分野 本発明は、中心の電極および同心的なノズル端部を備えるアーク伝播用プラズマ 生成器であって、環状通路からプラズマガスを供給することが可能な環状間隙を 電極とノズル端部との間に備え、外壁、中央壁、内壁を備えた同心的なプラズマ 生成器外被を有し、ノズル端部とプラズマ生成器外被との間の端面側に環状通路 を備え、その内壁が、部分的に２つの部分を電気的に絶縁する管状絶縁装置を形 成しているアーク伝播用プラズマ生成器に関する。

背景技術 特に交流および直流によってプラズマ生成器を作動する場合における主な問題点 は、主アークと並列に生成する寄生アークの発生であり、特に、これは、下部ノ ズル外被言い換えるとプラズマ生成器外被の下縁およびノズル端面倒言い換える とプラズマ生成基端面倒の外側の電流の流れの中に限られる。寄生アークはアー クコラムの安定性に影響するだけでなく、プラズマ生成器またはこのプラズマ生 成器と共に作動する装置の効率および経済性を著しく阻害し、その結果、一般に プラズマ生成器を完全に破壊するようにさえなる。

ドイツ連邦共和国特許第３３２８７７７号公報に記載されているように、寄生ア ークを防止するため、ノズル内側における電極とノズルの間の環状通路に電気絶 縁被覆を設けることが知られている。しかしながら、この対策は、絶縁被覆の外 部に寄生アークを生じる場合があるため、部分的な保護作用を行うに過ぎない。

寄生アークを抑制する別の対策が、ドイツ連邦共和国特許第３４３５６８０号公 報から知られている。この場合は、水冷却ノズルの内壁部分の端面壁部に隣接す る一部が、分離したそれぞれ該当する２つの壁部によって、全体の横断面を貫通 する絶縁部分を介して、端面壁部の外壁部に隣接する部分から電気的に絶縁され 、一方の絶縁部がノズルの端面壁部に設けられている。しかしながら、極めて高 温の炉雰囲気の場合、ノズルの端面壁に適した絶縁材料を取り付けるには極めて 高額の費用を必要とする。

上述の概念の別の実施形態においては、ノズルの端面に設けられる絶縁体が端面 側の溝に設けられている。

そのようなプラズマ生成器も実施されている。端面側の溝は、一方の側ではノズ ル支持体言い換えるとノズル端部の外壁によって形成され、他方の側ではプラズ マ生成器外被によって形成され、その場合、プラズマ生成器外被はその端面側に プラズマ生成器軸線の方へ向いたフランジを有し、このフランジが、後方にある 絶縁体に対しである程度の加熱保護の役割を果たす。

しかしながら、このプラズマ生成器が、導電粒子たとえば金属の埃または製錬所 の埃を有する雰囲気の中で作動する場合、冷却された絶縁体に導電性の埃が付着 し、したがって、電気的な短絡がノズル支持体からプラズマ生成器外被に形成さ れ、寄生アークがプラズマ生成器外被の外部端面倒の縁部へ流れる場合がある。

技術的課題 本発明の基本的な目的は、特に交流で作動した場合における寄生アークが発生す る危険を、従来以上に、換言すれば、一層大きな成果が得られるように、抑止す ることである。

発明の開示 この目的は、プラズマガス用の環状通路と端面部の環状通路との間に、周囲にわ たって均等に分散した通路を設けることによって達成される。この通路を通して プラズマガスの一部が分岐され、端面部の環状通路に導かれる。この通路を通っ て流れるガスが、端面部の環状通路の開口部または流出部を冷却する０発生した 僅かな導電性の蒸気または埃が通路に入ることが防止される。さらに、逆方向の プラズマアーク寄生部が防止され、環状通路に侵入する溶融くずおよび噴霧が排 除され、冷却される。さらに、環状通路を通って流れるガス冷却作用によって、 開口部の近くにある上層部または被覆の寿命が長くなる。全体的に、プラズマ生 成器の使用寿命が長（なる。

本発明の有利な実施態様が、請求の範囲の従属項に記載されている。管状の絶縁 装置を通路に通すことによって、ちょうど対応する箇所における導電性の蒸気ま たは埃の付着が防止される。

管状の絶縁装置は２つのリングからなる。そのうちの１つは冷却回路の方に同き 、これによって支持され、他方のリングは、圧力密の絶縁材料からなる冒頭に述 べたリングを熱的衡撃、高い温度勾配および汚れから保護する、高い耐熱性の絶 縁材料（セラミックス）からなっている。

高い耐熱性材料からなるリングは、特に、軸方向および半径方向の遊び間隙を備 えて支承されている０作動を起こさせる振動励起によって、このリングが回転す ることができ、その結果、電気的短絡によって導電性の埃の付着が防止される。

好ましくは、前面側の環状通路が、プラズマ生成器軸線に対して同心的に円錐状 に細（なる開口部を備え、前面側の通路を形成する前面側におけるノズル外部の 内径は、環状通路の円錐移行部の前の管状絶縁体の外径より小さい、環状通路の この有効な構成によって、絶縁装置に対する熱放射を防止する特別な保護が得ら れる。

端面部の環状通路を形成するノズル外部の内壁は、ノズル内部に滑りばめされた フランジを有している。

ノズル外部が縦方向に伸びた場合に生じるフランジとノズル内側部分との間の相 対運動によって、同様に汚れからなる電気的な短絡が抑止される。

前面側環状通路の全体の内面または外面を絶縁材料にするか、または絶縁材料か らなる被覆層で被覆することができる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図である。

発明の最良の実施形態 本発明の実施例が、図に縦断面図で示されており、次に一層詳細に説明する。

プラズマ生成器は截頭円錐状の被覆部端面または終端面２を備えた中央電極ｌを 有し、この端面のまわりに、内壁部４、端面部５および外壁部６を有するノズル 支持体またはノズル端部３が同軸に設けられている。

内壁部４は僅かに円錐状をなした壁部７を有し、その側線は電極１の截頭円錐形 端面２の側線とほぼ平行に延びている。端面壁部５と外壁部６との間に、急峻な 円錐形の移行部８がある。開口部において、タングステンからなる摩耗保護リン グ９がノズル支持体３にねじ込まれている。端面壁部５の端面が、アークの方向 に見て、電極１の平らに形成された端面１０から突出している。

ノズル支持体３の内壁部４は、補強された高性能合成樹脂からなる絶縁環状帯１ １と、外部ねしによって分解可能に固定されている。環状体１１は、ねじ対を介 してノズル内側部分１２七結合され、さらに、このノズル内側部分１２は、ねじ 対を介してバーナ外被内管１３に螺着されている。したがって、ノズル支持体３ の軸方向の位置は、環状体１１、ノズル内側部分１２および内管１３によって定 められる。

バーナ゛外被内管１３の上端部が管継手（図示せず）と結合され、これによって 中央管１４およびバーナ外被１６の外管１５が保持される。

内管１３および電極１が、プラズマガスの環状通路１７を形成し、この通路が、 電極ｌとノズル支持体３との間の環状通路部１９に通じている。このために絶縁 環状体１１はバーナ軸線２０と平行に延びる通路２１を備えている。

その下端部において、ノズル内側部分１２は、外側へ開いた開口部を有し、これ は耐熱衝撃性および高い耐熱性材料（セラミックス）からなる絶縁リング２２、 および加圧水密材料（セラミックス）からなる下部絶縁リング２４を有している 。高い耐熱性の絶縁リング２２は一周する開口部２３を通路１７側に有し、絶縁 リング２２が固定されずに回転することができるように軸方向および半径方向に 遊び間隙を備えて組み立てられている。ノズル内側部分１２の一部とノズル支持 体３の外壁６は共通の外面を形成している。加圧水密の絶縁リング２４は、ノズ ル内側部分１２からノズル支持体３の外壁６の内側まで達している。

絶縁リング２２およびノズル支持体３の共通の外面より若干大きな円筒外面を有 する金属環状体２５が、ノズル内側部分１２のまわりに設けられている。

中央管１４の下端部は、ノズル内側部分１２と圧力密に結合され、直径が環状体 ２５の外面の直径より大きい円筒形の外側部分面を備える。

外側のノズル外被２７と、内側壁部２８とからなるノズル外側部分２６が、外管 １５に螺着されている。

内壁２８はフランジ２９を介して環状体２５に圧力密に滑りばめされている。フ ランジ２９はバーナ軸線２０の方へ向いた環状の突起３０を有し、この突起３０ はノズル内側部分１２および絶縁リング２２の共通の外面を滑ることができる。

さらに、フランジ２９には、ノズル外側部分２６の中央壁または方向変換壁３２ がスペーサ３１を介して保持されている。中央壁３２はバーナ外被中央管１４の 下部円筒フランジに圧力密に滑りばめされている。

ノズル支持体３の外壁６と、高い耐熱性の絶縁リング２２と、フランジ２９と、 ノズル外部２６の内壁２８とは、後側端部が閉じ前側が開いた環状通路３３を形 成している。ノズル支持体３の傾斜した壁部８、および内壁２８の円錐状の部分 ３４によって、環状通路３３は前方へ、プラズマバーナの軸線２０の方へ向いた 円錐移行部になっている。

冷却媒体回路用の方向変換部３５が、ノズル内側部分１２に固定されている。

冷却媒体は、バーナ外被内管１３とバーナ外被中央管１４とからなる環状通路３ ６を通り、均等に周囲に分散した通路部分３７．３８に流れ、この通路部分３７ ．３８はバーナ外被中央管１４の下部、およびノズル内部１２を貫通している。

その後、さらに、ノズル支持体３の内壁部４と方向変換部３５とからなる環状通 路を通って流れ、上に向かって方向変換部３５とノズル内側部分の中間に達し、 ノズル内側部分１２および環状体２５を通る通路部分３９．４０を通ってノズル 外側部分２６に入る。ノズル外側部分２６において、まず内壁２８と方向変換壁 ３２との間を流れ、方向変換壁３２によって方向変換され、方向変換壁３２と外 壁２７とからなる環状通路を通して流れ、さらに、中央管１４と外管１５とから なる環状通路４１を通して出口に戻される。ノズル外側部分２６およびノズル支 持体３を有するバーナ外被１６は、共通の冷却媒体回路を有している。

通路部分３７ないし４０は、それぞれ全周にわたって均等に分布された半径方向 の切断面に延びている。

これと異なるそれぞれ他の半径方向の切断面において、ノズル内側部分１２を通 って、それぞれ１つの通路部分または穴４３が貫通しており、これらは主環状通 路１７から絶縁リング２２の囲繞する開口部２３に通じている。さらに、穴また は通路部分４４を有する高い耐熱性の絶縁リング２２が通され、これが、その囲 繞する開口部２３からその外面したがって端面側の環状通路３３に通じている。

したがりて、全体的に、主ガス通路または空圧導通路が主ガス通路１７から端面 側の環状通路３３に通じている。

国際調査報告 国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、　ＳＥ）、０Ａ（ ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、〜ｆＲ，ＳＮ、 ＴＤ、ＴＧ）、ＡＵ、ＢＢ、ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、ＦＩ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ 、　ＫＲ。

ＬＫ、ＭＣ，ＭＧ、ＭＷ、Ｎｏ、ＲＯ，ＳＤ、ＳＥ、ＳＵ、　ＵＳ （７２）発明者　トマラ、ゲーブハルトドイツ連邦共和国、デー　４３００　エ ラセン１、ヴオルトベルクローデ　１３

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．中心の電機および同心的なノズル端部を備えるアーク伝播用プラズマ生成器 であって、環状通路からプラズマガスを供給することが可能な環状間隙を電極と ノズル端部との間に備え、外壁、中央壁、内壁を備えた同心的なプラズマ生成器 外被を有し、ノズル端部とプラズマ生成器外被との間の端面側に環状通路を備え 、その内壁が、部分的に２つの部分を電気的に絶縁する管状絶縁装置を形成して いるアーク伝播用プラズマ生成器において、 プラズマガス用の環状通路（１７）と端面側の環状通路（３３）との間に、周囲 にわたって均等に分散した通路（４３，４４）があることを特徴とするアーク伝 播用プラズマ生成器。
2. ２．通路（４３，４４）が、管状の絶縁装置（２２，２４）を通して端面側の通 路（３３）に通じることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載のアーク伝播用 プラズマ生成器。
3. ３．環状の絶縁装置（２２，２４）が、冷却回路によって囲まれ圧力密の絶縁材 料からなるリング（２４）と、端面側の環状通路（３３）の壁の一部を形成し高 い耐熱性の材料からなるリング（２２）とからなり、通路（４３，４４）が高い 耐熱性のリング（２２）を通して端面側通路（３３）に通じることを特徴とする 、請求の範囲第２項に記載のアーク伝播用プラズマ生成器。
4. ４．端面側の環状通路（３３）の壁の一部を形成し高い耐熱性る材料からなるリ ング（２２）が、軸方向および半径方向に遊び間隙をおいて支えられることを特 徴とする、請求の範囲第３項に記載のアーク伝播用プラズマ生成器。
5. ５．端面側の環状通路（２１）が、プラズマ生成器軸線（２０）の方へ収斂可能 な開口部を有し、端面側における端面側通路（３３）を形成するノズル外部（２ ６，２８，３４）の内径が、管状絶縁装置（２２，２４）の外径より小さいこと を特徴とする、請求の範囲第２項ないし第４項のいずれかに記載のアーク伝播用 プラズマ生成器。
6. ６．端面側の環状通路（３３）を形成するノズル外部（２６）の内壁（２８）が 、ノズル内部（１２，２５）に滑りばめされたフランジ（２９）を有することを 特徴とする、請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載のアーク伝播用プ ラズマ生成器。
7. ７．端面側の環状通路（３３）の内面および／または外面が、絶縁材料からなる か、または絶縁材料からなる被覆層を有することを特徴とする、請求の範囲第１ 項ないし第６項のいずれかに記載のアーク伝播用プラズマ生成器。