AT267477B - Verfahren zum Aufspritzen, Dissoziieren und zur Durchführung chemischer Reaktionen - Google Patents

Description

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  Verfahren zum Aufspritzen, Dissoziieren und zur Durchführung chemischer Reaktionen 
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   :Das Prinzip des vorliegenden Verfahrens besteht nun darin, dass gemäss einem älteren, jedoch nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag an Stelle einer Düse zur Formgebung der Plasmaflamme eine zusätzliche Ladungsträgerquelle verwendet wird, welche durch Einbringen von Ladungsträgern in das Plasma den quasineutralen Zustand desselben aufhebt. Die Formgebung (Fokussierung) des Plasma- strahls oder der Plasmaflamme kann nun durch Variierung der drei Einflussgrössen a) Stromstärke des Lichtbogens b) Menge des zugeführten Gases c) Art des zugeführten Gases erfolgen. 



   Diese an sich sehr komplexen Verhältnisse können in schematisch vereinfachter Weise durch die bekannte Wechselwirkung zwischen elektrischen Ladungen und Feldkräften dargestellt werden. Der Grund für die Einschnürung des Plasmastrahls sind Kraftkomponenten, die auf die Ionen senkrecht zu deren
Strömungsrichtung einwirken. Da die Grösse der inneren Feldkräfte bekanntlich von der Stromstärke des
Lichtbogens und die durch die Feldkräfte bewirkte Ablenkung der Ionen von deren Masse und ihrer elek- trischen Ladung abhängt, ergibt sich daraus, dass der Durchmesser des austretenden Plasmastrahls in ein- facher und reproduzierbarer Weise durch Änderung der Stromstärke des Lichtbogens sowie der Art und
Menge des durchströmenden plasmabildenden Gases geregelt werden kann.

   Eine derartige Beeinflussung des Plasmas durch das elektromagnetische Feld des Lichtbogens ist nur möglich, wenn, wie im Falle der Erfindung, der quasineutrale Zustand des Plasmas beseitigt ist. Es wird also hiedurch erstmals die Voraussetzung dafür geschaffen, den Querschnitt des austretenden Plasmastrahls ohne Zuhilfenahme materieller Düsen reproduzierbar zu regeln. Eine gewisse Einschnürung des Lichtbogens durch sein eigenes Magnetfeld war bisher nur bei den sogenannten offenen Plasmabrennern zu beobachten, in welchen nur eine Elektrode vorhanden ist und das zu bearbeitende Werkstück selbst als Gegenelektrode dient. Da es hiebei jedoch zu unerwünschten Beeinflussungen des Werkstückes durch starke örtliche Erhitzungen kommt (Bildung von Aufschmelzkratem usw.), ist an die Verwendung offener Brenner im Falle der Erfindung nicht gedacht. 



   Vorzugsweise kann eine der beiden Elektroden des Plasmaerzeugers als Ladungsträgerquelle dienen. 



  Diese Elektrode, die vorzugsweise aus thoriertem Wolfram besteht, wird durch den elektrischen Lichtbogen erhitzt und emittiert zusätzlich Elektronen, die nicht durch Raumladungen kompensiert werden und die vom austretenden Plasma mitgeführt werden. 



   Dieses Verfahren ist ausserordentlich einfach und daher auch sehr billig und kann mittels Gleichstrom oder Wechselstrom durchgeführt werden. Im letzteren Falle ergibt sich zusätzlich der Vorteil des Fortfallens der für den Gleichstrombetrieb notwendigen Gleichrichteranlage und damit eine weitere Verbilligung. Erwähnt sei auch, dass die bei den bisher   üblichen Plasmabrennern notwendigen kostspieligen Düsen   eine relativ kurze Lebensdauer haben, so dass die Möglichkeit, auf solche Düsen verzichten zu können, auch eine erhebliche Kostensenkung zur Folge hat. Auch ist von Vorteil, dass nach dem erfindungsgemässen Verfahren die Energie ganz genau auf die zu bearbeitende Fläche konzentriert und eine Beeinflussung des angrenzenden Gefüges weitgehend vermieden werden kann. 



   Als weiteres Verfahren, welches sich in einem mit Hilfe eines düsenlosen Plasmabrenners erzeugten Plasmastrahl vorteilhaft durchführen lässt, sei das Dissoziieren von Verbindungen mit hoher Bindungsenergie genannt. Ferner sind aus der Hochtemperaturchemie eine Reihe von Reaktionen, z. B. die 
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 können. Dabei dient das Plasma entweder lediglich als Energiequelle oder es nimmt selbst an der Reaktion teil. Ein typisches Beispiel ist auch die Herstellung von Azetylen aus Methan im Argon- oder Wasserstoffplasma. 



   Auch hiefür ist das erfindungsgemässe Verfahren infolge seiner Billigkeit und einfachen Handhabung besonders gut geeignet. 



   Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Aufspritzen, Dissoziieren und zur Durchführung chemischer Reaktionen mittels eines Plasmastrahls, und die Erfindung besteht darin, dass das plasmabildende Gas durch einen elektrischen   Gleichstrom-oder Wechselstromlichtbogen   geführt wird und dass mittels mindestens einer zusätzlichen Ladungsträgerquelle der quasineutrale Zustand des im Lichtbogen gebildeten Plasmas beseitigt wird, so dass die Form des Plasmastrahls sowie die durch ihn zugeführte 
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 a) Stromstärke des Lichtbogens b) Menge des zugeführten Gases c) Art des zugeführten Gases   verändert   werden kann. 

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   Ausserdem wird es möglich, bei Durchführung kontinuierlicher Behandlungen die Form des Plasmastrahls in Anpassung an die jeweilige Form der Oberfläche auch während der Behandlung derselben zu ver- ändern. 



   Bei Verwendung von Wechselstrom bestehen die gleichen   Regelungsmöglichkeiten   wie bei Gleichstrombetrieb, jedoch ergibt sich der Vorteil einer zusätzlichen Vereinfachung zufolge des Wegfallens der für den Gleichstrombetrieb notwendigen Gleichrichteranlage. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zum Aufspritzen, Dissoziieren und zur Durchführung chemischer Reaktionen mittels eines Plasmastrahls, dadurch gekennzeichnet, dass das plasmabildende Gas, vorzugsweise Argon, durch einen elektrischen   Gleichstrom-oder Wechselstromlichtbogen   geführt wird und dass mittels mindestens einer zusätzlichen Ladungsträgerquelle, vorzugsweise einer Elektrode aus thoriertem Wolfram, der quasineutrale Zustand des im Lichtbogen gebildeten Plasmas beseitigt wird. 

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Claims (1)

1. 2. VerfahrennachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Plasmastrahles, dessen quasineutraler Zustand beseitigt ist sowie die durch ihn zugeführte Energiemenge durch Variierung der drei Einflussgrössen a) Stromstärke des Lichtbogens b) Menge des zugeführten Gases c) Art des zugeführten Gases düsenlos verändert wird. **WARNUNG** Ende CLMS Feld Kannt Anfang DESC uberlappen**.