NO854927L - Fremgangsmaate og innretning for dannelse av en plasmabue. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår frembringelse av en plasmabue av den art som omfatter en anordning med en elektrode og en innretning til å lede en plasmadannende gass langs og omkring elektroden og deretter gjennom en aksiell innsnevret passasje i en dyse. Denne type anordning innebærer at man enten benytter en kjolevæske, hvilket nødvendiggjør ledninger som er spesielt anordnet for dette formål, eller at man benytter den plasmadannende gass selv, men i dette tilfelle er det på-

krevet å ha et forbruk av gass som er betydelig større enn det som er nødvendig for dannelsen av den egentlige plasmabue, og følgelig avledes en del av den strøm av plasmadannende gass som tilføres anordningen, for å la denne unnslippe til den frie luft omkring og i avstand fra den egentlige plasmabue.

Oppfinnelsen har til formål å forenkle avkjølingen av en plasmabue ved å anvende en spesiell kjølegass, som likeledes er egnet til å danne plasmabuen.

Dette resultat blir oppnådd ved at avkjølingen tilveie-bringes ved fordampning av en gass som tilføres i væskeform,

i det vesentlige på høyde med elektroden. Ifølge en foretrukket utførelsesform er gassen nitrogenoksyd som lagres under trykk ved omgivelsestemperatur, og fordampningen av denne skjer etter ekspansjon. Med den samme gass kombineres derved en spesielt fordelaktig dobbelteffekt, nemlig dannelsen av plasmabuen, ettersom nitrogenoksyd består av elementer som er vesentlige for dannelse av en slik plasmabue på den ene side, og på den annen side opptrer denne under trykk i væskeform ved omgivelsestemperatur, slik at ganske enkelt dens ekspansjon bevirker en sterk kjøle-effekt som er fullstendig tilstrekkelig til å av-kjøle metalldelene i nærheten av plasmabuen og mer spesielt i den varmeste sone av elektroden. I dette øyemed er arrange-mentet fortrinnsvis slik at ekspansjonen av nitrogenoksyd skjer i umiddelbar nærhet av elektroden.

Oppfinnelsen vedrører videre en innretning for dannelse

av en plasmabue, særlig en skjærebrenner av den art som omfatter et brennerlegeme med en elektrode og en dyse med en innsnevret passasje for dannelse av en plasmabue og en tilførsels-ledning for en plasmadannende gass som munner ut i dysen, og ifølge oppfinnelsen omfatter den nevnte tilførselsledning en del med en ekspansjonsåpning for den plasmadannende gass. For-

trinnsvis er delen med ekspansjonsåpningen plassert umiddelbart oppstrøms for elektroden.

I en foretrukket utførelse av innretningen ifølge oppfinnelsen omfatter denne en ventil anbragt i tilførselsledningen for den plasmadannende gass oppstrøms for delen med ekspansjonsåpningen, og fortrinnsvis er denne ventil fjernstyrt, f.eks. en magnetventil som virker mot en lukke- eller returanordning f.eks. en fjær eller et fluidum som forøvrig kan være den plasmadannende gass.

Oppfinnelsen skal nå beskrives under henvisning til tegningen hvis eneste figur er et aksielt snitt gjennom en innretning for dannelse av en plasmabue.

Som det fremgår av tegningen omfatter innretningen i det indre av en hylse 1 en hoveddel 2 som har et hulrom 3 for å opp-ta en elektrodebærer 4 som ender i et elektrodehode 5, i hvilket det er anbragt en innsats 6 av zirkonium som danner den egentlige elektrode.

Elektrodebæreren selv er uthulet slik at det dannes et parti av en oppstrøms passasje 8 og et parti av en nedstrøms passasje 9 med større tverrsnitt.

Den oppstrøms passasje 8 munner ved sin oppstrømsende ut

i en utvidet konisk form mot omgivelsene og er beregnet til å tjene som sete 10 for et ventillegeme 11 i en ventil 12 hvis sylindriske legeme 13 glir i en sylindrisk uttagning 14 som tjener til understøttelse av en elektromagnetisk spole eller vikling 15. Ventilen 12 er utsatt for påvirkning fra en lukke-fjær 16. Energiseringsviklingen 15 for ventilen 12 holdes i brennerlegemet 1 ved hjelp av to holderdeler 20 og 21 med skuldre 22 henholdsvis 23.

Delen 20 avsluttes ved sin oppstrøms ende i en tilkoblings-stuss 25 på hvilket det er montert en ledning 60 for tilførsel av nitrogenoksyd under trykk og i væskeform.

Det sylindriske legeme 13 i ventilen 12 har et hult parti

26 som kommuniserer med det indre av stussen 25 og har sideveis åpninger 27 gjennom hvilke den plasmadannende gass i væskeform kan strømme inn i et kammer 2 8 beliggende direkte oppstrøms for ventillegemet 11.

I det indre av elektrodepassasjen 9 er det gjenget inn en del 29 forsynt med en aksiell passasje 30 som står i direkte forbindelse med passasjen 8 ved sin oppstrømsende og har ved sin nedstrømsende 31, som trer inn i et rom 32 i elektrodehodet 5, en ekspansjonsåpning 33 (f.eks. en passasje på 0,05 mm til 0,2 mm og fortrinnsvis av størrelsesorden 0,1 mm over en lengde på noen mm) plassert i liten avstand fra bunnen av elektrode-rommet eller kammeret 32, det hele anordnet slik at den kalde gass som dannes etter ekspansjonsåpningen 33 avkjøler elektroden og unnslipper rundt omkretsen gjennom en ringformet passasje 34 mellom delen 29 og elektrodehodet 5 til et kammer 35 beliggende mellom hylsen 1 og elektrodebæreren 4 gjennom én eller flere sideveis åpninger 36. Dette kammer 3 5 kommuniserer på den ene side gjennom et ringformet mellomrom 38 med en ringformet sone 39 tildannet mellom elektrodehodet 5 og en dyse 40 forsynt med en innsnevret aksiell passasje 41 for dannelse av plasmabuen, og på den annen side gjennom ett eller flere hull 42 som munner ut i fri luft omkring dysen.

Elektroden 6 er forbundet med en elektrisk spenningskilde ved hjelp av elektrodehodet 5, elektrodebæreren 4 og en leder 43 som er forbundet med styreviklingen 15 for magnetventilen 12, hvis annen ende er forbundet med strømkilden gjennom en leder 44, slik at viklingen 15 for magnetventilen 12 gjennomflytes av plasmabuestrømmen.

Under operasjon vil nitrogenoksyd i væskeform og under trykk bli innført gjennom ledningen 60, stussen 25, det indre av magnetventilen 12, kammeret 28 og - hvis magnetventilen gjennomflytes av den strøm som danner en bue, dvs. hvis magnetventilen er i tilbaketrukket stilling med ventillegemet 11 hevet fra sitt sete 10 - føres væskeformig nitrogenoksyd som hele tiden er under trykk, gjennom passasjen 8, deretter hulrommet 30 før innføring gjennom ekspansjonsåpningen 33 inn i ekspan-sjonskammeret 32 hvor den fordamper og bevirker avkjøling. Deretter unnslipper nitrogenoksydet i gassform gjennom den ring-formede passasje 34 koaksialt omkring og i det indre av delen 29, trenger inn i kammeret 3 5 gjennom åpningen 3 6 og deretter kammeret 39 som mater passasjen 41 for dannelse av plasmabuen.

Det bemerkes at ekspansjonsåpningen 33 er tildannet ved enden av en del 29 som selv er montert ved gjenging slik at den kommer i anlegg mot en skulder 45 på elektrodebæreren 4, slik at det mellom en utvendig vegg beliggende oppstrøms for gjenge-partiet 46 fremkommer et ringformet mellomrom 47 mellom denne og elektrodebæreren 4, som gjennom en passasje 48 kommuniserer med kammeret 35. Under en unormal oppvarmning som skjer på høyde med elektrodebæreren 4 har dette arrangement den virkning at det som følge av forskjell i varmeutvidelse fremkommer en fjernelse av delen 29 fra sitt sete 45 og en betydelig strøm av gass direkte til kammeret 3 5 gjennom passasjen 48 (dvs. uten å begrenses av ekspansjonsåpningen 33) og derfra mot omgivelsene gjennom den innsnevrede passasje 41 og de sideveis utslippshull 42. Dette virker til å avstedkomme en hurtig gassutskilling når nitrogenoksydet på unormal måte opptrer i gasstilstand opp-strøms for ekspansjonsåpningen, enten etter en forlenget stans i driften eller etter at en tom gassflaske er utskiftet med en full flaske, hvilket så hurtig som mulig gjenetablerer den korrekte tilførsel av nitrogenoksyd i væskeform, eller eventuelt for å sikre rask deteksjon av et trykkfall som skyldes at det begynner å gå tomt for væskefase i nitrogenoksydflasken, hvilket gjør det mulig å bevirke en stans i operasjonen på meget kort tid.

Det bemerkes videre at dysen 40 er montert fritt glidende for å komme i kortslutningskontakt med elektrodehodet 5, slik

at det kan skje en tenning av plasmabuen. Denne forskyvning av dysen 40 bevirker med fordel gjennom en glidestang 50 at ventillegemet 11 heves fra sitt sete 10 og dermed samtidig ankomst av nitrogenoksyd.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for dannelse av en plasmabue, av den art som omfatter en innretning med en elektrode (4, 5, 6) og en anordning (60, 25, 12, 28, 8, 46, 39) for å lede en plasmadannende gass langs og omkring elektroden til en aksiell innsnevret passasje (41) i en dyse (40), og avkjøling av innretningen, særlig av elektroden, karakterisert ved at avkjølingen bevirkes ved fordampning (ved 32) i det vesentlige på høyde med elektroden (5, 6), av den nevnte gass som tilføres i væskeform.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at gassen er nitrogenoksyd som lagres under trykk og ved omgivelsestemperatur, og at fordampningen av denne skjer etter ekspansjon.(ved 33).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at i det minste en vesentlig del av nitrogenoksydet som tilføres, blir ført til en aksiell passasje i dysen (40) for å danne plasmabuen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at ekspansjonen (ved 33) av nitrogenoksyd skjer i nærheten av elektroden (5, 6).

5. Innretning for dannelse av en plasmabue, særlig en skjærebrenner, av den art som omfatter et brenner legeme med en elekt: trode (5, 6) og en dyse (40) for dannelse av en plasmabue, og en tilførselsledning (25, 12, 28, 8, 46, 39) for plasmadannende gass som munner ut i dysen (40), karakterisert ved at tilførselsledningen omfatter en del (29) med en ekspansjonsåpning (33) for den plasmadannende gass i væskeform.

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at delen (29) med ekspansjonsåpning (33) er plassert i umiddelbar nærhet av elektroden (5, 6).

7. Innretning ifølge krav 6, karakterisert ved at elektroden (5, 6) har et parti i form av et hulrom eller kammer (32) som er åpent i en retning motsatt av ret-ningen av dysen (40) og at delen (29) med ekspansjonsåpning (33) trer inn i det nevnte kammer (32).

8. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at den omfatter en ventil (12) anbragt i tilførsels-ledningen for den plasmadannende gass oppstrøms for delen (29) med ekspansjonsåpning (33).

9. Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved at delen (29) med ekspansjonsåpning (33) utgjør en seksjon av en ledning som ved omkretsen (ved 46) og med radiell avstand er forbundet med et ringformet elektrodelegeme (4) som har et sete (45) mot hvilket delen (29) med ekspansjonsåpning (33) støter an, hvilket ringformet elektrodelegeme (4) har en forbindelsespassasje (48) mot det indre av dysen (40).

10. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at ekspansjonsåpningen (33) har en diameter på fra 0,05 mm til 0,2 mm og fortrinnsvis av størrelsesorden 0,1 mm over en lengde på noen mm.