NO124099B - - Google Patents

Description

Katode for plasmabrennere.

Oppfinnelsen angår en katode for plasmabrennere, og har spesiell tilknytning til den varme som oppstår under arbeidet med plasmabrenneren. Varmen gjør seg mest gjeldende i elektronenes ut-gangspunkt og har sin opprinnelse i elektronenes utgangsarbeide. Katodematerialet smelter omkring emisjonspunktet der det oppstår

en smeltedråpe fra hvilken elektronene stråles ut. Varmen som oppstår under arbeidet må føres vekk fra katoden. Til dette bruk blir et vjolframinnlegg fra hvilket elektronene stråler ut, bygget inn i et hus som i alminnelighet er fremstilt av kobber, og som blir kjølt med vann innvendig.

De tidligere løsninger av kjølesystemet består i at man fører vann gjennom husets indre gjennom en rett rørledning, idet huset har form av en sylinder med en innvendig kjegle for derved å få en større varmeoverføringsflate. Wolframinnlegget er blitt fremstilt i form av en sylinder resp.kjegle med større eller mindre diameter. Ved dette system ble kjølingen av katoden lite til-fredsstillende. Varmestrømmen som spredte seg fra emisjonspunktet til varmeoverføringsplaten møtte på veien en tverrsnittsforminskelse, som ble dannet av dype innsnitt i kjøleflaten ved kjeglens berø-ringskant med sylinderen. Styrken på varmestrømmen som på dette punkt ble opptatt av vannet, var meget stor og katodens totale ytel-se ble mindre.

Andre punkter på kjøleflaten var mye mindre belastet og kjøleflaten på den sylindriske del ble ikke tilstrekkelig utnyttet. I tillegg til dette oppnådde varmeovergangstallet mellom husets overflate og vannet sin minimalverdi på dette varmeste punkt, hvor-ved den tillatelige varmestrømstørrelse ble betraktelig forminsket.

Når allikevel den kritiske varmestrømstørrelse ble over-skredet , befant kjøleflaten seg i ("f lashing") dampfilm-tilstand, der kjøleflaten ble adskilt fra vannet med et dampsjikt.

På grunn av dette steg plutselig overflatetemperaturen opp til 1000°C og høyere, slik at kobber som var i berøring med wolframinnlegget smeltet og katoden brant igjennom.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebrin-ge en katode for plasmabrennere, der de ovennevnte ulemper elimine-res, og ved hjelp av hvilken det muliggjøres en fordobling av ytel-sen ved endret ytre dimensjon. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en katode for plasmabrennere som omfatter et sylindrisk metall-legeme med avrundet fremende, med et innlegg av tungtsmeltelig metall i spissen av den avrundede fremende og der legemet har en aksial boring som ender i liten avstand fra innlegget og der det er anbrakt et rør koaksialt i boringen i avstand fra veggen i boringen, slik at det dannes en kanal for kjølevæske som ledes inn i røret, og det karakteristiske ved oppfinnelsen består i at kanalen har en avbøyning i nærheten av innlegget og et ringformet parti mellom røret og veggen i boringen bak avbøyningen, og at kanalens tverrsnittareal ved ombøyningen er mindre enn tverrsnittet i det ringformede parti. Et annet trekk ved oppfinnelsen består i at boringen er sylindrisk, én konisk endevegg med bakoverpekende avbøy-ning og en bakover divergerende konisk overgangssone mellom nevnte endevegg og den sylindriske vegg, og at ombøyningen utgjøres av et hjørne mellom endeveggen og overgangssonen. Røret har en sylindrisk stamme som ender fremover i et avsmalnende hode som omgis med klaring av nevnte overgangssone. Gjennomløpet i røret er innsnev-ret ved området for det nevnte hode.

Et ytterligere trekk består i at innlegget har en bakover divergerende periferisk overflate og en konisk fordypning i den bakre flate slik at det dannes en sirkulær kant mellom den bakre flate og periferien hvilken kant ligger nær inntil ombøynings-punktet, og at radien på den nevnte kant er større enn radien ved ombøyningen.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere ved hjelp av tegningen som viser et utførelseseksempel på oppfinnelsen. Det tungtsmeltende innlegg 11 er smeltet inn i et sylindrisk hus

12. Den bakre ende av innlegget 11 er utformet med en konisk fordypning 14 som møter den innover konvergerende vegg 6 på innlegget i en ringformet kant 13. Huset 12 kan være av kobber og innlegget av wolfram. Innlegget 11 har en spiss 1 ved den fremre ende og denne spiss representerer punktet for elektronsmisjon når elektro-den er energisert. Legemet 12 er utformet med en sentral boring som har en sylindrisk periferi 3°g en innover divergerende konisk overgangssone 4 og en bakover pekende konisk endevegg 5>idet de to koniske flater 4 og 5 møtes i en ringformet skjæring 2. Et rør for innføring av kjølevann (pilen A) har en sylindrisk stamme 9 som er omgitt av veggen 3 i boringen i legemet 12, og er avsmalnende fremover til et hode lo som ligger overfor overføringssonen 4* Enden av rørhodet lo definerer sammen med skjæringsstedet mellom de koniske flatene 4 og 5 en trang vinkelformet passasje 7 hvis tverrsnittsareal er mindre enn tverrsnittsarealet på den sirkulære kanal 8 gjennom hvilken vannet føres ut. Radien r til skjæringsstedet mellom flaten 4 og flaten 5 er mindre enn radien R på vinkelkanten 13, slik at wolfram-legemet 11 rekker utenfor den trange passasjen 7 til den del av legemet 12 som er intensivt kjølet av den turbulente strømning som oppstår i den divergerende kanaldel mellom veggen 4°g hodet lo.

En katode av denne art kan drives med omtrent dobbelt effekt i forhold til de tidligere kjente katoder med samme ytre diameter.

Claims (5)

1. Katode for plasmabrennere omfattende et sylindrisk metall-legeme med avrundet fremende med et innlegg av tungtsmeltelig metall i spissen av den avrundede fremende, hvilket sylindrisk metall-legeme har en aksial boring som ender i liten avstand fra innlegget og i hvilken boring det koaksialt er anbrakt et rør i avstand fra veggen i boringen, slik at det dannes en kanal for kjølevæske som ledes inn gjennom røret, karakterisert ved at kanalen har en avbøyning (7) i nærheten av innlegget( 11) og et ringformet parti (8) mellom rørveggen (9) og veggen (3) i boringen bakenfor avbøyningen (7), og at kanalens tverrsnittsareal ved av-bøyningspunktet er mindre enn tverrsnittsarealet i det ringformede parti (8).

2. Katode ifølge krav 1, karakterisert ved at boringen har en sylindrisk del, en konisk endevegg med bakover pekende spiss og en bakover divergerende konisk overføringssone mellom endeveggen (5) og den sylindriske del (3), og at ombøynin-gen er beliggende ved skjæringslinjen mellom endeveggen og veggen i overføringssonen.

3. Katode ifølge krav 2, karakterisert ved at røret har en sylindrisk stamme (9) som går over i et avsmalnende hode (lo) som med en klaring er omgitt av nevnte overførings-sone.

4. Katode ifølge krav 3>karakterisert ved at rørets gjennomløp er strupt ved området for nevnte hode (lo).

5. Katode ifølge krav 2, karakterisert ved at innlegget har en bakover divergerende periferisk overflate og at den bakre flate (14) utgjøres av en konisk fordypning, hvilke to flater møter hverandre i en ringformet kant nær inntil skjærin-gen mellom flatene (4 og 5) i det sylindriske legeme, og at radien R ut til kanten er større enn radien r ut til skjæringslinjen.