CZ298370B6 - Zpusob tepelného zpracovávání roztaveného kovu, zarízení a elektroda pro generátor plazmového oblouku - Google Patents

Abstract

Plazmový generátor (50, 70, 80, 126) se usporádá spodním okrajem (4, 27, 34, 46, 78, 90) v nastavené vzdálenosti (W) od povrchu roztaveného kovu (64), elektroda (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) se pripojí k jednomu pólu zdroje (56, 72, 84, 130) elektrického proudu, a protielektroda (15, 28, 42, 54,73, 86, 122) se pripojí ke druhému pólu zdroje (56, 72, 84, 130) elektrického proudu. Poté se zažehne plazmový oblouk (62, 79), kterým se pohybuje neprerušovane po uzavrené dráze v prvním smeru (14) podél pracovního spodního okraje (4, 27, 34, 46, 78, 90) elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) behem tuhnutí roztaveného kovu. Soustava konektoru(13, 23, 37, 45, 53, 93) obsahuje alespon jedno prípojné místo (12), umístené na elektrode (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) dvojdílné struktury. Elektroda (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) je pripojena k jednomu pólu zdroje (56, 72, 84, 130) elektrického proudu prostrednictvím prípojného místa (12).Teleso elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127)má alespon jednu podélne probíhající mezeru (6, 22, 32, 49, 52, 88) s horním rozpetím (7, 91) u horního okraje (3, 24, 33, 89) telesa elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127), se spodním rozpetím (9, 92) u spodního okraje (4, 27, 34, 46, 78, 90) telesa elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127), mezi nimiž je umísteno hlavní rozpetí (8). Každá zmezer (6, 22, 32, 49, 52, 88) rozdeluje stenu (5)telesa elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127)na dva vedle sebe umístené úseky (10, 11; 21; 31;48), z nichž každý má spodní okraj a horní okraj,pricemž v mezere (6, 22, 32, 49, 52, 88) v jednomz úseku (11; 21; 31; 48) je umísteno prípojné místo (12) soustavy konektoru

Description

Způsob tepelného zpracovávání roztaveného kovu, zařízení a elektroda pro generátor plazmového oblouku

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu tepelného zpracovávání roztaveného kovu, při kterém se vytváří plazmový oblouk mezi pracovním spodním okrajem elektrody plazmového generátoru a protielektrodou a roztavený kov se ohřívá prostřednictvím tohoto plazmového oblouku.

Vynález se rovněž týká zařízení pro generátor plazmového oblouku, a to jak přenosového, tak nepřenosového typu, a zejména se týká plazmového zařízení, které vytváří plazmový oblouk, obíhající v uzavřené cestě.

Vynález se dále týká elektrody pro využití u generátoru plazmového oblouku shora uvedeného typu.

Dosavadní stav techniky

Plazmových obloukových generátorů je využíváno pro tepelné zpracování různých předmětů či objektů v celé řadě technologických postupů, například u metalurgických postupů pro tak zvané plazmové přetavování, plazmové odlévání, plazmové čištění a podobně.

Podle jednoho ze svých aspektů se vynález týká způsobu ohřívání obíhajícím plazmovým obloukem tekutého kovu, který se chladí a krystalizuje ve formě, a to za účelem odstraňování typických defektů, kazů a vad, vyskytujících se v odlévacích procesech, jako je vytváření bublin, pórovitost, segregace, vytváření dutin v důsledku smršťování, nestejnorodost chemického složení a krystalické struktury v celém průřezu ingotu a podobně.

Plazmové generátory včetně plazmových obloukových hořáků jsou v technické praxi běžně známé, přičemž celkový popis jejich konstrukce a jejich využití pro různé metalurgické či hutnické účely lze nalézt v celé řadě technických monografií nebo příruček, například v kapitole „Plasma Melting and Casting“ v příručce „Metals Handbook“, deváté vydání, díl 15, Metals Park, Ohio, nebo na stranách 314-315 monografie „Plasma Metallurgy, The Principles“, V. Dembovsky, Elsevier, 1985.

V podstatě lze plazmové generátory rozdělit do dvou skupin:

na ty, u kterých je katoda a anoda nedílnou součástí zařízení, a které jsou známy jako plazmové generátory nepřenášející oblouk nebo nepřenosové plazmové obloukové generátory;

a na ty, které obsahují pouze jednu elektrodu, zatímco příslušnou protielektrodu představuje elektricky vodivý substrát, které jsou známy jako plazmové generátory s přenosnými oblouky nebo přenosové plazmové obloukové generátory.

V patentovém spise GB 1 268 843 je popisován nepřenosový plazmový obloukový generátor, který obsahuje vodou chlazenou katodu a dvě prstencovité anody, jednu pro zapálení a druhou pro pravidelný běžný provoz, připojené ke zdroji elektrického proudu. Hrot katody je ochraňován injektováním inertního plynu, jako je například argon, helium nebo dusík.

V patentovém spise US 5 958 057 je popisován typický přenosový plazmový obloukový generátor pro použití při ohřívání kovu v procesu kontinuálního lití. Tento generátor obsahuje válcový katodový držák, opatřený ústrojím pro vodní chlazení, zapalovací anodu a prstencovitou katodu, která je opatřena vnitřním kanálkem pro injektování inertního ochranného plynu. Elektrický výboj působí mezi katodou a zpracovávaným substrátem, který zde slouží jako anoda.

-1 CZ 298370 B6

Velmi podstatnou nevýhodou těchto konvenčních plazmových generátorů, a to ať už nepřenosového typu, nebo přenosového typu je, že pro jejich řádné fungování je nezbytné injektování ochranného plynu anebo vodní chlazení.

Je-li použito plynového chlazení, používá se tak zvaných plazmových hořáků, které obsahují trysku pro dodávání plazmy. Injektování stlačeného inertního plynu do takového hořáku je spojeno s vytvářením podlouhlého plazmového proudu, tryskajícího vysokou rychlostí z trysky pro dodávání plazmy, což může v případě zpracovávání tuhnoucího odlévaného kovu způsobovat vyvozování místního koncentrovaného tlaku na povrch dosud tuhnoucího kovu, což může během chladnutí vést k vytváření velkých dutin.

Přítomnost chladicí vody je velmi nebezpečná, neboť každá unikající voda, která se dostane do styku s horkým tekutým kovem, může způsobit výbuch.

Rovněž jsou známy plazmové generátory, u kterých je plazmový oblouk ovladatelně rozmísťován vzhledem ke zpracovávanému substrátu buď v otevřeném, například přímém, nebo v uzavřeném, například kruhovém tvaru podél odpovídajícím způsobem vytvarované elektrody. Takového rozmístění oblouku vylučuje přehřívání, zaručuje mnohem jednotnější opracování substrátu a vede ke snížení opotřebení elektrod, čímž se prodlužuje životnost celého ústrojí.

Patentový spis US 5 132 511 například popisuje nepřenosový plazmový hořák, který má dvě souosé válcové elektrody, v osovém směru vzájemně od sebe poněkud vzdálené a opatřené elektromagnetickou cívkou pro otáčení oblouku. Tato elektromagnetická cívka je uspořádána v utěsněné válcové komoře, umístěné mezi oběma elektrodami.

Patentový spis US 5 393 954 popisuje například nepřenosový plazmový hořák, který sestává ze dvou souosých válcových elektrod, z nichž je alespoň jedna obklopena magnetickým polem, které je sdruženo s elektronickými ovládacími prostředky, takže spodek plazmového oblouku je rozmísťován ovládaným a regulovaným způsobem. Je-li plyn vytvářející plazmu injektován do komory, oddělující obě uvedené elektrody, je oblouk zapálen.

Je rovněž známo, že oblouk může být v plazmové generátoru rozmístěn působením ponderomotorické síly, která je známa jako Lorenzova síla. Tato Lorenzova síla vzniká tehdy, kdy se elektrický náboj pohybuje v magnetickém poli a je úměrná magnetické indukci pole, velikosti elektrického náboje, jeho rychlosti, a rovněž závisí na velikosti úhlu mezi vektory magnetické indukce a rychlosti pohybujícího se náboje.

Je známo, že Lorenzova síla je v plazmovém generátoru vytvářena v důsledku vzájemného působení mezi obloukem (který je intenzivním elektrickým nábojem), jeho magnetickým polem, a magnetickým polem, vytvářeným v generátoru elektrickým proudem, proudícími elektrodami. Pokud elektrody vytvářejí tak zvanou dvoukolejnou strukturu, tak Lorenzova síla akceleruje a přemísťuje elektrický oblouk.

Výrazu „dvoukolejná struktura“, který je zde používán ve vztahu k elektrodám v plazmových generátorech, je třeba rozumět tak, že znamená dva rovnoběžné vodivé předměty (takzvané kolejnice), vzájemně od sebe poněkud vzdálené, přičemž každý z nich je připojen k jednomu pólu zdroje elektrického proudu. Je-li mezi elektrodami iniciován elektrický oblouk, pohybuje se podél kolejnic směrem od místa jejich elektrického kontaktu se zdrojem elektrického proudu.

V souladu s terminologií, používanou ve známém stavu techniky, jsou plazmové obloukové generátory, v nichž je obloukový výboj akcelerován ponderomotorickou silou v prostoru mezi dvěma rovnoběžnými elektrodami, někdy nazývány elektromagnetické kolejnicové akcelerátory nebo plazmové akcelerátory s kolejnicovou geometrií.

-2CZ 298370 B6

Jev, při němž Lorenzova síla akceleruje a přemísťuje plazmový oblouk v plazmovém obloukovém generátoru s dvoukolejnou strukturou, je znám jako princip elektromagnetické akcelerace.

Tento princip je v literatuře zmiňován s odkazem na plazmové akcelerátory nebo magnetické hydrodynamické generátory. Jde například o publikaci „Impulse Plasma Accelerators“ od Alexandrova a kol., Charkov, 1983, str. 192, 194, nebo o publikaci „Electroslag Welding and Melting“ autorů J. Kompana a E. Šerbinina, Mašinostrojenie, 1989, str. 191, 192.

Zvláštní specifické využití Lorenzovy síly je popsáno v publikaci „Scaling Laws for Plasma Armatures in Railguns“ od Lindseye D. Tomhilla a kol., Transactions of Plasma Science, díl 21, č. 3, červen 1993, str. 289-290.

Příkladné provedení nepřenosového plazmového obloukového generátoru s magnetickou kolejnicovou akcelerací je popsáno v patentovém spise SU 890 567. U tohoto generátoru jsou elektrody vytvořeny ve formě dvou souosých eliptických trubic, přičemž prostor mezi těmito elektrodami je vyplněn dielektrickým materiálem. Stěny každé z uvedených trubic jsou v osovém směru drážkovány tak, že drážka v jedné trubici leží proti nedrážkované části stěny druhé trubice. Ke každé drážce přiléhá jeden elektrický kontakt, takže tímto způsobem je získána dvoukolejná struktura.

Pro nepřerušené obíhání plazmového oblouku musí tento oblouk být schopen přecházet přes uvedené drážky, a za tímto účelem musí být šířka každé drážky menší, než je tloušťka oblouku. Avšak při přecházení každé drážky přichází oblouk přesně do zóny přiléhajícího elektrického kontaktu, kde je směr jeho dalšího pohybu neurčitý, a v důsledku toho se rychlost, s níž se oblouk pohybuje v blízkosti drážek, snižuje, přičemž je výboj příležitostně dokonce přerušen, což je obvyklá a hlavní nevýhoda tohoto uspořádání.

V patentovém spise SU 847 533 je popisován přenosový plazmový obloukový generátor pro zpracovávání elektricky vodivého substrátu. Tento generátor obsahuje hlavní elektrodu, která je součástí vlastního generátoru, přičemž elektricky vodivý substrát slouží jako protielektroda.

Hlavní elektroda je vytvořena ve formě spirálovitě vinutého dutého podélného tělesa, který má jedno vinutí, jehož částečně přesahující konce jsou od sebe vzájemně úhlově vzdáleny, takže se mezi nimi vytváří mezera. Prstencovitý okraj jednoho konce spirálovitého tělesa je umístěn v blízkosti povrchu substrátu (bližší okraj) a je připojen k pólu zdroje elektrického proudu pomocí přípojných prostředků, které jsou umístěny v blízkosti uvedené mezery.

Spirálovitá konfigurace elektrody splňuje následující rovnici:

Y = K(X)^3/2 kde

Y - představuje stoupání spirály,

K - představuje koeficient úměrnosti, a

X- představuje lineární vzdálenost podél obvodu spirály mezi konektorovými prostředky a koncem spirály.

Splnění shora uvedené rovnice údajně zajišťuje akceleraci oblouku podél spirálovité elektrody.

Avšak použití elektrody, jejíž konfigurace splňuje shora uvedený vztah, je spojeno s celou řadou následujících nedostatků:

(a) výroba spirálovité elektrody z grafitu nebo wolframu nebo z nějakého jiného materiálu, který je běžně využíván pro výrobu elektrod pro plazmové obloukové generátory, je obtížná a nákladná;

-3 CZ 298370 B6 (b) v důsledku exponenciálního nárůstu veličiny Y jako funkce X plazmový proud kolísá, v důsledku čehož potom v praxi je plazmový obloukový generátor podle patentového spisu SU 847 533 schopný spolehlivého provozu bez podpůrných prostředků pouze do velikosti průměru spirály, který není větší, než 6 cm, neboť při větších průměrech může docházet k přerušení plazmového oblouku. K překonání takovýchto přerušení musí být plazmový obloukový výboj v každém cyklu znovu zapálen prostřednictvím vysokonapěťového oscilátoru;

(c) jelikož je plazma akcelerována nejednotně podél bližšího prstencovitého okraje spirálovité elektrody, je elektroda ohřívána nejednotným způsobem, což vyžaduje využívání efektivního a spolehlivého systému vodního chlazení s dalšími příslušnými ústrojími pro efektivní regulaci teploty a tlaku vody.

Veškeré shora uvedené skutečnosti činí takovýto plazmový generátor velmi drahý a nákladný a rovněž způsobují, že je nemožné jeho uplatnění v provozech, kde je použití chladicí vody nežádoucí z důvodů velmi nebezpečných důsledků případného úniku této chladicí vody.

Podstata vynálezu

Jedním z úkolů tohoto vynálezu je vyvinout zdokonalený způsob tepelného zpracování tuhnoucího tekutého kovu ve formách s pomocí obíhajícího plazmového oblouku.

Dalším úkolem tohoto vynálezu je vyvinout jednoduchou a levnou elektrodu pro plazmový obloukový generátor, upravenou pro generování kontinuálně obíhajícího a samostabilizujícího se plazmového oblouku, který nevyžaduje žádné vodní chlazení nebo injektování ochranného plynu, a který alespoň do výkonu okolo 50 kW může být v provozu po přiměřeně dlouhou dobu.

Dalším úkolem tohoto vynálezu je vyvinout plazmový generátor, který je vybaven touto novou elektrodou.

Ještě dalším úkolem tohoto vynálezu je vyvinout přenosový obloukový typ plazmového generátoru, který je zejména vhodný pro tepelné zpracování tuhnoucího tekutého kovu ve formách.

V následujícím popise a v patentových nárocích je výrazů „podélný“ a „podélně“ používáno ve vztahu k plazmové obloukové generátorové elektrodě s trubicovitým tělesem a s dvěma koncovými prstencovitými okraji k popisu jakékoliv dráhy nebo směru podél stěny trubicovitého tělesa, který vede od jednoho prstencovitého okraje ke druhému.

Výrazy „boční“ a „bočně“ vyjadřují směr, protínající podélnou čáru.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu byl tedy vyvinut způsob tepelného zpracovávání roztaveného kovu, při kterém se vytváří plazmový oblouk mezi pracovním spodním okrajem elektrody plazmového generátoru a protielelektrodou a roztavený kov se ohřívá prostřednictvím tohoto plazmového oblouku, přičemž plazmový generátor se uspořádá spodním okrajem v nastavené vzdálenosti od povrchu roztaveného kovu, elektroda se připojí k jednomu pólu zdroje elektrického proudu, a protielektroda se připojí ke druhému pólu zdroje elektrického proudu, načež se zažehne plazmový oblouk, kterým se pohybuje nepřerušovaně po uzavřené dráze v prvním směru podél pracovního spodního okraje elektrody během tuhnutí roztaveného kovu.

U výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu se udržuje konstantní vzdálenost mezi pracovním spodním okrajem elektrody a povrchem roztaveného kovu řízeným klesáním nebo zdviháním elektrody.

-4CZ 298370 B6

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu bylo rovněž vyvinuto zařízení pro generátor plazmového oblouku, obsahující elektrodu a protielektrodu, vytvářející dvojdílnou strukturu pro generování plazmového oblouku a pro zažehnutí plazmového oblouku a zajištění jeho pohybu nepřerušovaně po uzavřené dráze v prvním směru podél pracovního spodního okraje elektrody během tuhnutí roztaveného kovu, přičemž elektroda má těleso s horním okrajem a pracovním spodním okrajem a je opatřena soustavou konektorů, spojených se zdrojem elektrického proudu. Soustava konektorů obsahuje alespoň jedno přípojné místo, umístěné na elektrodě dvojdílné struktury, přičemž elektroda je připojena k jednomu pólu zdroje elektrického proudu prostřednictvím přípojného místa, těleso elektrody má alespoň jednu podélně probíhající mezeru s horním rozpětím u horního okraje tělesa elektrody, se spodním rozpětím u spodního okraje tělesa elektrody, mezi nimiž je umístěno hlavní rozpětí, každá z těchto mezer rozděluje stěnu tělesa elektrody na dva vedle sebe umístěné úseky, z nichž každý má spodní okraj a horní okraj, přičemž v mezeře v jednom z úseků je umístěno přípojné místo soustavy konektorů a na jeho spodním okraji je umístěna přijímací oblast plazmového oblouku, přičemž na spodním okraji dalšího úseku je umístěna vysílací oblast plazmového oblouku, přičemž vysílací oblast a přijímací oblast plazmového oblouku jsou odděleny spodním rozpětím mezery a jsou umístěny na jejich dvou stranách, přičemž průmět přípojného místa soustavy konektorů na spodní okraj tělesa elektrody je vzdálen od přijímací oblasti plazmového oblouku ve druhém směru, který je opačný k prvnímu směru.

Dvojdílná struktura s výhodou obsahuje protielektrodu, vytvořenou z elektricky vodivého materiálu.

Elektroda je s výhodou obklopena válcovým krytem, vzdáleným od elektrody a tvořícím s ní prstencovitou komoru.

Horní konec válcovitého krytu prstencovité komory je s výhodou zakryt těsnicím víkem.

Zapalovací jednotka plazmového oblouku je s výhodou umístěna v prstencovité komoře.

Zapalovací jednotka může být s výhodou uspořádána v blízkosti horního okraje tělesa elektrody.

Elektroda je s výhodou připojena k jednotce pro osový posuv.

V souladu s ještě dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byla rovněž vyvinuta elektroda pro generátor plazmového oblouku pro využití u zařízení podle kteréhokoliv z nároků 3 až 9 pro zažehnutí plazmového oblouku a zajištění jeho pohybu nepřerušovaně po uzavřené dráze v prvním směru podél pracovního spodního okraje elektrody během tuhnutí roztaveného kovu, přičemž elektroda má těleso s horním okrajem a se spodním okrajem a je opatřena soustavou konektorů pro připojení ke zdroji elektrického proudu. Soustava konektorů obsahuje alespoň jedno přípojné místo, umístěné na tělese elektrody, přičemž toto těleso má alespoň jednu podélně probíhající mezeru, která má horní rozpětí u horního okraje tělesa, spodní rozpětí u spodního okraje tělesa, mezi nimiž je umístěno hlavní rozpětí, každá z těchto mezer rozděluje stěnu tělesa elektrody na dva vedle sebe umístěné úseky, z nichž každý má spodní okraj a horní okraj, přičemž v mezeře v jednom z úseků je umístěno přípojné místo soustavy konektorů a na jeho spodním okraji je umístěna přijímací oblast plazmového oblouku, přičemž na spodním okraji dalšího úseku je umístěna vysílací oblast plazmového oblouku, přičemž vysílací oblast a přijímací oblast plazmového oblouku jsou odděleny spodním rozpětím mezery a jsou umístěny na jejich dvou stranách, přičemž průmět přípojného místa soustavy konektorů na spodní okraj tělesa elektrody je vzdálen od přijímací oblasti plazmového oblouku ve druhém směru, který je opačný k prvnímu směru.

Každé spodní rozpětí mezery tělesa s výhodou není širší, než nejmenší průměr skutečného sloupce plazmového oblouku, přičemž vzdálenost mezi průmětem přípojného místa soustavy konektorů na spodní okraj a přijímací oblast plazmového oblouku není menší, než největší průměr spodku skutečného sloupce plazmového oblouku.

-5CZ 298370 B6

Těleso má s výhodou jedinou mezeru, přičemž dva úseky stěny ve vzájemné kombinaci vytvářejí jedinou část tělesa, rozprostírající se od jedné strany mezery ke druhé.

Těleso může mít s výhodou několik mezer, přičemž stěna má několik úseků, z nichž každý se rozprostírá mezi dvěma přilehlými mezerami.

U výhodného provedení má alespoň jedna podélně probíhající mezera horní rozpětí a spodní rozpětí, která nejsou vzájemně vyrovnána.

Alespoň jedna mezera má s výhodou hlavní rozpětí, které obsahuje dvě části, svírající spolu vzájemně tupý úhel.

Alespoň jedna podélně probíhající mezera je s výhodou šikmá.

Přípojné místo je s výhodou umístěno v blízkosti horního okraje tělesa.

Spodní okraj je s výhodou zkosený.

Hlavní rozpětí alespoň jedné mezery obsahuje s výhodou dvě části, svírající spolu tupý úhel, přičemž průmět přípojného místa soustavy konektorů na spodní okraj tělesa je umístěn v tom úseku stěny tělesa, ve kterém je umístěna vysílací oblast plazmového oblouku.

Průmět každého přípojného místa soustavy konektorů na spodní okraj tělesa je s výhodou umístěn mimo uzavřenou dráhu plazmového oblouku.

Průmět každého přípojného místa soustavy konektorů na spodní okraj tělesa může být s výhodou umístěn uvnitř obvodu uzavřené dráhy plazmového oblouku nebo vně obvodu uzavřené dráhy plazmového oblouku.

V oblasti spodního okraje tělesa je s výhodou vytvořeno alespoň spodní rozpětí každé mezery prostřednictvím přesahu mezi částmi přilehlých úseků, obsahujících vysílací oblast a přijímací oblast plazmového oblouku.

Těleso má s výhodou hvězdicovitý mnohostěnný tvar a je sestaveno z množiny stavebnicových komolých trojúhelníkovitých segmentů, z nichž každý představuje úsek stěny tělesa, které se v blízkosti mezer vzájemně překrývají.

Takže podle jednoho z aspektů předmětu tohoto vynálezu byla vyvinuta elektroda pro plazmový obloukový generátor, která ve spojení s příslušnou protielektrodou vytváří dvoukolejnou strukturu, schopnou generovat plazmový obloukový výboj, přemísťovatelný podél uzavřené dráhy v prvním směru, přičemž předmětná elektroda má elektrické přípojné prostředky pro připojení ke zdroji stejnosměrného elektrického proudu a obsahuje v podstatě trubicovité těleso s prvním prstencovitým okrajem, který tvoří součást oblasti prvního prstencovitého okraje, a s druhým pracovním prstencovitým okrajem, který tvoří součást oblasti druhého prstencovitého okraje, a který slouží pro elektrický obloukový výboj, přičemž u této elektrody:

elektrické přípojné prostředky zahrnují alespoň jedno přípojné místo na elektrodě;

trubicovité těleso je opatřeno alespoň jednou podélně se rozprostírající mezerou s mezerovým rozpětím v oblasti prvního prstencovitého okraje, s hlavním mezerovým rozpětím a s mezerovým rozpětím v oblasti druhého prstencovitého okraje, přičemž mezera rozděluje předmětnou elektrodu bočně na dva stěnové úseky, z nichž každý má první a druhou prstencovitou okrajovou část, přičemž jeden ze stěnových úseků nese přípojné místo, které je přidružené k mezeře;

-6CZ 298370 B6 druhá prstencovitá okrajová část jednoho ze stěnových úseků má přenosovou oblast plazmového oblouku, a druhá prstencovitá okrajová část druhého stěnového úseku, nesoucí přípojné místo má přijímací oblast plazmového oblouku, přičemž přenosová oblast a přijímací oblast jsou vzájemně odděleny hranicí v mezerovém rozpětí v oblasti druhého prstencovitého okraje podélně se rozprostírající mezery, takže vytvářejí dvě strany mezerového rozpětí;

k mezeře přidružené přípojné místo je umístěno tak, že jeho průmět do druhé prstencovité okrajové části je bočně posunut z přijímací oblasti plazmového oblouku ve druhém směru, který je opačný k prvnímu směru, přičemž za provozuje v dvoukolejné struktuře vytvářena Lorenzova síla, způsobující, že plazmový oblouk, vytvářející se mezi elektrodou plazmového obloukového generátoru a příslušnou protielektrodou, se nepřerušovaně pohybuje v uzavřené cestě v prvním směru podél druhé prstencovité okrajové oblasti a přes každé z mezerových rozpětí v oblasti druhého prstencovitého okraje.

V podstatě trubicovité těleso plazmové generátorové elektrody podle tohoto vynálezu může být válcovité, hranolovité, mnohostěnové s hvězdicovitým profilem a podobně.

V souladu s jedním provedením předmětu tohoto vynálezu je trubicovité těleso opatřeno pouze jednou jedinou mezerou, přičemž jeho dva stěnové úseky splývají do jediného tělesa, rozprostírajícího se od jedné strany mezery ke druhé. Takže v souladu s tímto provedením má elektroda jedno jediné trubicovité těleso, opatřené mezerou.

V souladu s jiným provedením předmětu tohoto vynálezu je trubicovité těleso opatřeno několika mezerami a několika stěnovými úseky, přičemž každý stěnový úsek leží mezi dvěma mezerami.

Část plazmového oblouku, která je ve styku s oblastí druhého prstencovitého okraje generátorové elektrody, je zde nazývána „spodek“. Při provozu plazmové obloukové generátorové elektrody podle tohoto vynálezu se plazmový obloukový spodek pohybuje v uzavřené dráze podél oblasti druhého prstencovitého okraje.

V souladu s výhodným provedením plazmové obloukové generátorové elektrody podle tohoto vynálezu je každé mezerové rozpětí v oblasti druhého prstencovitého okraje dimenzováno tak, aby v podstatě nebylo širší, než je nejmenší průměr skutečného plazmového obloukového sloupce. Vzdálenost mezi průmětem k mezeře přidruženého přípojného místa do druhé prstencovité okrajové oblasti a přijímací oblasti elektrického oblouku v podstatě není menší, než je největší průměr spodku skutečného plazmového obloukového sloupce.

Zde je nutno poznamenat, že průměr obloukového sloupce a průměr obloukového spodku jsou zjevně stanovitelné hodnoty, které mohou být experimentálně změřeny. Velikost nejmenšího a největšího průměru obloukového sloupce může být navíc vypočítána z velikosti největšího a nejmenšího obloukového proudu, a to s pomocí rovnic, které jsou pro odborníka v dané oblasti techniky zcela běžně známé.

Například v plynném prostředí při atmosférickém tlaku a při obloukovém proudu okolo 300 A dosáhne průměr obloukového sloupce u pevné elektrody zhruba 5 cm, a průměr obloukového spodku se pohybuje obvykle v rozmezí od 3 do 5 mm.

Smysl shora podmínek spočívá v tom, že nejužší možný obloukový sloupec, iniciovaný v daném zařízení, bude schopný přecházet přes příslušné mezery, a že nej širší spodek oblouku nebude přesahovat oblast, ležící pod přípojným místem, při průchodu mezerovým rozpětím v oblasti druhého prstencovitého okraje, ale bude se spíše pohybovat přes přijímací oblast elektrického oblouku, která je bočně vzdálena od přípojného místa shora způsobem, čímž je zajištěn nepřerušovaný pohyb elektrického oblouku.

Přípojná místa jsou s výhodou umístěna v blízkosti oblasti prvního prstencovitého okraje.

-7CZ 298370 B6

Je-li to požadováno, může být oblast druhého prstencovitého okraje elektrody zešikmena, čímž se povrch pro elektrický výboj zvětší a odchýlí se od kolmice směrem k ose trubicovitého tělesa, takže bude umožněno ovládání orientace oblouku.

V souladu s jedním provedením elektrody plazmového obloukového generátoru podle tohoto vynálezu je hlavní mezerové rozpětí alespoň jedné podélně probíhající mezery tvarováno tak, že průmět k mezeře přidruženého přípojného místa do druhé prstencovité okrajové části je umístěn ve stěnovém úseku, který zahrnuje přenosovou oblast elektrického oblouku.

V souladu s jedním provedením předmětu tohoto vynálezu jsou úseky trubicovitého tělesa zkonstruovány tak, že průmět každého k mezeře přidruženého přípojného místa do druhé prstencovité okrajové části je umístěn mimo uzavřenou dráhu.

Je-li to vyžadováno, mohou být stěnové úseky elektrody plazmového obloukového generátoru podle tohoto vynálezu zkonstruovány tak, že alespoň mezerové rozpětí v oblasti druhého prstencovitého okraje každé mezery je vytvořeno s přesahem mezi přiléhajícími částmi stěnového úseku, obsahujícími přenosovou oblast plazmového oblouku a přijímací oblast plazmového oblouku.

U takovéto konfigurace je průřezová oblast elektrody zvětšena až za válcové trubicovité těleso, jehož obvod je definován přípojnými místy prvního prstencovitého okraje. Trubicovité těleso elektrody může například mít hvězdicovitý mnohostěnný tvar, a může sestávat z většího množství modulových tělesových segmentů, které se v blízkosti jejich okrajů částečně překrývají.

Je-li napájena a uvedena do provozu, tak elektroda plazmového generátoru podle tohoto vynálezu, například grafitová elektroda nebo elektroda ze žáruvzdorného kovu, je schopna generovat plazmový obloukový výboj až do výkonu 50 kW, a to bez nutnosti vodního chlazení. Avšak pro elektrody podle tohoto vynálezu, jejichž průřezový rozměr nepřekročí 7 cm, může být vyžadován přerušovaný provoz.

Podle druhého aspektu předmětu tohoto vynálezu bylo vyvinuto plazmové obloukové generátorové ústrojí, vybavené elektrodou shora charakterizovaného typu.

Toto plazmové obloukové generátorové ústrojí může být jak přenosového, tak i nepřenosového typu.

Nepřenosové plazmové obloukové generátorové ústrojí podle tohoto vynálezu může být využito pro plazmové zpracovávání nevodivých substrátů, jako jsou surové materiály pro stavební průmysl, odpady nebo jakékoliv jiné dielektrické materiály.

Podle jednoho provedení předmětu tohoto vynálezu bylo vyvinuto přenosové plazmové obloukové generátorové ústrojí, obsahující elektrodu plazmového obloukového generátoru, určenou ke spolupráci s elektricky vodivým substrátem, sloužícím jako protielektroda, přičemž elektroda plazmového obloukového generátoru a příslušná protielektroda spolu vytvářejí dvoukolejnou strukturu, schopnou generovat plazmový obloukový výboj, přemísťovatelný podél uzavřené dráhy v prvním směru, přičemž předmětná elektroda plazmového obloukového generátoru má elektrické přípojné prostředky pro připojení ke zdroji stejnosměrného elektrického proudu a obsahuje v podstatě trubicovité těleso s prvním prstencovitým okrajem, který tvoří součást oblasti prvního prstencovitého okraje, a s druhým pracovním prstencovitým okrajem, který tvoří součást oblasti druhého prstencovitého okraje, a který slouží pro elektrický obloukový výboj, přičemž u této elektrody:

elektrické přípojné prostředky zahrnují alespoň jedno přípojné místo na elektrodě;

trubicovité těleso je opatřeno alespoň jednou podélné se rozprostírající mezerou s mezerovým rozpětím v oblasti prvního prstencovitého okraje, s hlavním mezerovým rozpětím a s mezerovým

-8CZ 298370 B6 rozpětím v oblasti druhého prstencovitého okraje, přičemž mezera rozděluje předmětnou elektrodu bočně na dva stěnové úseky, z nichž každý má první a druhou prstencovitou okrajovou část, přičemž jeden z stěnových úseků nese přípojné místo, které je přidružené k mezeře;

druhá prstencovitá okrajová část jednoho ze stěnových úseků má přenosovou oblast plazmového oblouku, a druhá prstencovitá okrajová část druhého stěnového úseku, nesoucí přípojné místo má přijímací oblast plazmového oblouku, přičemž přenosová oblast a přijímací oblast jsou vzájemně odděleny hranicí v mezerovém rozpětí v oblasti druhého prstencovitého okraje podélně se rozprostírající mezery, takže vytvářejí dvě strany mezerového rozpětí;

k mezeře přidružené přípojné místo je umístěno tak, že jeho průmět do druhé prstencovité okrajové části je bočně posunut z přijímací oblasti plazmového oblouku ve druhém směru, který je opačný k prvnímu směru, přičemž za provozuje v dvoukolejné struktuře vytvářena Lorenzova síla, způsobující, že plazmový oblouk, vytvářející se mezi elektrodou plazmového obloukového generátoru a příslušnou protielektrodou, se nepřerušovaně pohybuje v uzavřené cestě v prvním směru podél druhé prstencovité okrajové oblasti a přes každé z mezerových rozpětí v oblasti druhého prstencovitého okraje.

V následujícím popise bude elektroda plazmového obloukového generátoru podle tohoto vynálezu, která je součástí plazmového obloukového generátorového ústrojí, nazývána „hlavní elektroda“.

U jednoho provedení pak přenosové plazmové obloukové generátorové ústrojí podle tohoto vynálezu obsahuje válcový kryt, který obklopuje hlavní elektrodu, a kteiý je od této elektrody poněkud vzdálen tak, že s ní vytváří prstencovitou komoru.

Je-li to požadováno, může zde být uspořádáno víko pro utěsnění krytu na konci, blízkém k prvnímu prstencovitému okraji elektrody.

Dále mohou být podle požadavku rovněž uspořádány zapalovací prostředky pro zapálení plazmového obloukového výboje, které mohou být umístěny v prstencovitém prostoru mezi krytem a hlavní elektrodou v blízkosti prvního prstencovitého okraje, přičemž při zapalování je vytvářen pomocný oblouk, který způsobuje zapálení hlavního oblouku.

Zapalovací prostředky mohou obvykle obsahovat první stonkovitou elektrodu, uloženou ve druhé souosé trubicovité elektrodě ve vzájemném prostorovém vztahu, přičemž jak první, tak i druhá elektroda je připojitelná ke dvěma pólům zdroje stejnosměrného elektrického proudu. Dále tyto zapalovací prostředky mohou obsahovat třetí tyčovitou elektrodu, která je uspořádána v podstatě kolmo na druhou trubicovitou elektrodu v její koncové části, přičemž tato třetí elektroda je elektricky připojitelná k vysokonapěťovému oscilátoru. Koncová část druhé trubicovité elektrody je s výhodou opatřena vnitřním výstupkem tak, že se vytváří zúžená mezera mezi první stonkovitou a druhou trubicovitou elektrodou v oblasti, kde je uplatňováno vysoké oscilující napětí prostřednictvím třetí tyčovité elektrody.

Podle jednoho výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu jsou zapalovací prostředky zajištěny ve víku krytu a rozprostírají se v osovém směru do oblasti druhého prstencovitého okraje hlavní elektrody.

V souladu s výhodným provedením přenosového plazmového obloukového generátorového ústrojí podle tohoto vynálezu jsou rovněž uspořádány prostředky pro osové posunování hlavní elektrody, přičemž vzdálenost druhého prstencovitého okraje od povrchu substrátu může být nastavena a optimalizována podle požadavků provozu.

-9CZ 298370 B6

Typickým uplatněním přenosového plazmového obloukového generátorového ústrojí podle tohoto vynálezu je tepelné zpracovávání tekutého kovu během jeho tuhnutí ve vhodné formě, jakou je například ingotová forma.

V souladu s ještě jiným aspektem předmětu tohoto vynálezu byl vyvinut způsob tepelného zpracovávání tuhnoucího tekutého kovu uvnitř formy, zahrnující uspořádání přenosového plazmového obloukového generátorového zařízení, které má hlavní elektrodu pro spolupráci s elektricky vodivým substrátem, sloužícím jako protielektroda, přičemž hlavní elektroda ve spojení s elektricky vodivým substrátem vytváří dvoukolejnou strukturu, schopnou generovat plazmový obloukový výboj, přemísťovatelný podél uzavřené dráhy v prvním směru, přičemž předmětná elektroda má elektrické přípojné prostředky pro připojení ke zdroji stejnosměrného elektrického proudu a obsahuje v podstatě trubicovité těleso s prvním prstencovitým okrajem, který tvoří součást oblasti prvního prstencovitého okraje, a s druhým pracovním prstencovitým okrajem, který tvoří součást oblasti druhého prstencovitého okraje, a který slouží pro elektrický obloukový výboj, přičemž u této elektrody:

elektrické přípojné prostředky zahrnují alespoň jedno přípojné místo na elektrodě;

trubicovité těleso je opatřeno alespoň jednou podélně se rozprostírající mezerou s mezerovým rozpětím v oblasti prvního prstencovitého okraje, s hlavním mezerovým rozpětím a s mezerovým rozpětím v oblasti druhého prstencovitého okraje, přičemž mezera rozděluje předmětnou elektrodu bočně na dva stěnové úseky, z nichž každý má první a druhou prstencovitou okrajovou část, přičemž jeden z stěnových úseků nese přípojné místo, které je přidružené k mezeře;

druhá prstencovitá okrajová část jednoho ze stěnových úseků má přenosovou oblast plazmového oblouku, a druhá prstencovitá okrajová část druhého stěnového úseku, nesoucí přípojné místo má přijímací oblast plazmového oblouku, přičemž přenosová oblast a přijímací oblast jsou vzájemně odděleny hranicí v mezerovém rozpětí v oblasti druhého prstencovitého okraje podélně se rozprostírající mezery, takže vytvářejí dvě strany mezerového rozpětí;

k mezeře přidružené přípojné místo je umístěno tak, že jeho průmět do druhé prstencovité okrajové části je bočně posunut z přijímací oblasti plazmového oblouku ve druhém směru, který je opačný k prvnímu směru;

plazmový generátor se instaluje tak, že druhý prstencovitý okraj leží v blízkosti povrchu tekutého kovu ve vhodně zvolené vzdálenosti, hlavní elektroda se připojí kjednomu pólu zdroje elektrického proudu, a tekutý kov se připojí k druhému pólu tohoto zdroje, zapálí se elektrický oblouk, přičemž za provozuje v dvoukolejné struktuře vytvářena Lorenzova síla, způsobující, že plazmový oblouk, vytvářející se mezi elektrodou plazmového obloukového generátoru a příslušnou protielektrodu, se nepřerušovaně pohybuje v uzavřené cestě v prvním směru podél druhé prstencovité okrajové oblasti a přes každé z mezerových rozpětí v oblasti druhého prstencovitého okraje; zpracování pokračuje až do té doby, do kdy tekutý kov zcela ztuhne.

Řízení režimu chladnutí a tuhnutí tekutého kovu pomocí tepelného zpracovávání prostřednictvím plazmového oblouku v souladu s předmětem tohoto vynálezu výrazně zlepšuje kvalitu ztuhlého kovu.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu bylo zjištěno, že zlepšení je dosahováno v důsledku přemísťování plazmového oblouku podél uzavřené dráhy působením Lorenzovy síly, vyvozované uvnitř nového plazmového generátoru.

Dále bylo rovněž v souladu s předmětem tohoto vynálezu zjištěno, že v důsledku tepelného zpracovávání tekutého kovu dochází k odstranění dosud běžných defektů, vad a kazů, jako je například vytváření bublin, pórovitost, segregace, vytváření dutin v důsledku smršťování materiálu, nestejnorodost chemického složení a krystalické struktury podél průřezu ingotu a podobně. Rovněž bylo zjištěno, že v souladu s předmětem tohoto vynálezu dochází k výraznému snížení množství odpadního kovu.

-10CZ 298370 B6

A ještě dále bylo zjištěno, že v důsledku tepelného zpracovávání tuhnoucího tekutého kovu podle tohoto vynálezu dochází k výraznému zlepšení krystalické struktury tuhnoucího kovu, což je zřejmě důsledkem působení elektromagnetických polí, která vznikají při vytváření Lorenzovy síly.

Přehled obrázků na výkresech

Za účelem lepšího porozumění předmětu tohoto vynálezu budou nyní popsána formou příkladů některá jeho specifická provedení, a to s odkazem na přiložené výkresy, kde:

obr. 1 znázorňuje schematický trojrozměrný axonometrický pohled najedno provedení elektrody plazmového obloukového generátoru podle tohoto vynálezu;

obr. 2A znázorňuje nárysný boční pohled na jiné provedení elektrody podle tohoto vynálezu, kde je rovněž schematicky zobrazena protielektroda;

obr. 2B znázorňuje půdorysný pohled na provedení elektrody, zobrazené na obr. 2A;

obr. 3 znázorňuje schematický trojrozměrný axonometrický pohled na ještě jiné provedení elektrody plazmového obloukového generátoru podle tohoto vynálezu, rovněž společně s protielektrodou;

obr. 4 znázorňuje schematický trojrozměrný axonometrický pohled na ještě jiné provedení elektrody plazmového obloukového generátoru podle tohoto vynálezu;

obr. 5 znázorňuje schematický pohled v řezu na jedno provedení nepřenosového plazmového obloukového generátorového ústrojí podle tohoto vynálezu;

obr. 6 znázorňuje schematický pohled v řezu na jedno provedení přenosového plazmového obloukového generátorového ústrojí podle tohoto vynálezu;

obr. 7A znázorňuje schematický osový pohled v řezu na jiné provedení přenosového plazmového obloukového generátorového ústrojí podle tohoto vynálezu;

obr. 7B znázorňuje podhled neboli pohled zespoda na provedení ústrojí, znázorněné na obr. 7A;

obr. 8 znázorňuje zvětšený pohled v řezu na zapalovací prostředky pro plazmové obloukové generátorové ústrojí podle tohoto vynálezu;

obr. 9 znázorňuje celkový pohled na sestavu zařízení pro uplatňování řízeného chladnutí a tuhnutí tekutého kovu ve formě prostřednictvím plazmového obloukového generátorového ústrojí podle tohoto vynálezu; a obr. 10 znázorňuje ingoty, ztuhlé jednak s pomocí zpracování, a jednak bez pomoci tohoto zpracování, prostřednictvím obíhajícího plazmového oblouku podle tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn axonometrický pohled na jedno provedení elektrody pro vytváření plazmového oblouku podle tohoto vynálezu.

Jak je zde znázorněno, tak elektroda 2 obsahuje trubicovité válcové těleso, které má podélnou osu, první prstencovitý okraj 3, druhý pracovní prstencovitý okraj 4, sloužící pro elektrický obloukový výboj a sestávající ze dvoukolejné struktury, která ze provozu vymezuje uzavřenou cestu pro pohyb elektrického oblouku v důsledku Lorenzovy síly, vytvářené v daném ústrojí.

Boční stěna 5 válcového tělesa elektrody je rozříznuta jedinou průchozí mezerou 6, která se rozprostírá v podstatě v osovém směru, a která má v oblasti prvního prstencovitého okraje 3 mezerové rozpětí 7, dále má hlavní mezerové rozpětí 8, a v oblasti druhého prstencovitého okraje má mezerové rozpětí 8. Jak je na obr. 1 znázorněno, sestává hlavní mezerové rozpětí 8 ze dvou

-11 CZ 298370 B6 částí, které spolu vzájemně svírají tupý úhel. Průchozí mezera 6 rozděluje boční stěnu 5 elektrody na dva úseky 10 a EL

Elektroda 2 má na prvním prstencovitém okraji 3 k mezeře přidružené přípojné místo 12, spojené s přípojkou či konektorem 13, sloužícím pro připojení k pólu zdroje stejnosměrného proudu (neznázoměno). Je však třeba zdůraznit, že přípojné místo 12 nemusí být nutně umístěno na prvním prstencovitém okraji 3, neboť může být umístěno v jakékoliv výšce válcového tělesa elektrody, avšak s výhodou v přiměřené vzdálenosti od druhého pracovního prstencovitého okraje 4 tak, aby nebylo ovlivňováno působením plazmového oblouku a vytvářeného kouře nebo dýmu.

Čárkovanou šipkou je na obr. 1 znázorněn směr pohybu při provozu vytvářeného elektrického oblouku v důsledku Lorenzovy síly, to jest tak zvaný první směr 14. Jak již bylo shora uvedeno, tak pro účely tohoto pohybu představuje elektroda 2 s druhým pracovním prstencovitým okrajem 4 jednu složku požadované dvoukolejné struktury, zatímco protielektroda 15 představuje druhou složku této dvoukolejné struktury.

Mezerové rozpětí 9 v oblasti druhého prstencovitého okraje 4 rozděluje elektrodu 2 na přenosovou oblast 16 elektrického oblouku a na přijímací oblast 17 elektrického oblouku. Přijímací oblast 17 elektrického oblouku se nachází na stejném úseku 11 stěny 5, jako přípojné místo 12.

Jak je z vyobrazení patrno, je u tohoto provedení průchozí mezera 6 tvarována tak, že průmět 19 přípojného místa 12 do druhého pracovního prstencovitého okraje 4 elektrody 2 je umístěn blíže k přenosové oblasti 16 elektrického oblouku a je vyjmut z přijímací oblasti 17 elektrického oblouku ve směru (v tak zvaném druhém směru), který je opačný k prvnímu směru o vzdálenost

L. Tato vzdálenost v podstatě není menší, než je největší průměr spodku sloupce, který vytváří plazmový oblouk.

Je-li oblouk mezi elektrodou 2 a protielektrodou 15 iniciován, vytváří vodivé plazmové těleso, které přemosťuje tyto dvě elektrody. Jelikož tyto dvě elektrody představují dvoukolejnou strukturu, vytváří elektrický proud magnetické pole, které vzájemně působí s proudem oblouku a jeho magnetickým polem, což způsobuje vytváření Lorenzovy síly, která pohání obloukový sloupec podél druhého pracovního prstencovitého okraje 4 ve směru zvnějšku od průmětu 19 přípojného místa 12, to jest ve směru, který je vyznačen čárkovanou šipkou prvního směru 14.

V souladu s tímto vynálezem je nepřerušovaného pohybu plazmového oblouku dosaženo v důsledku skutečnosti, že při každém průchodu mezerovým rozpětím 9 v oblasti druhého prstencovitého okraje směřuje spodek plazmového oblouku směrem dolů (vzhledem k pohybu oblouku ve směru čárkované šipky prvního směru 14) ze zóny elektrického působení přípojného místa 12 to je směrem dolů od průmětu 19.

Na obr. 2A a na obr. 2B jsou znázorněna jiná provedení elektrody podle tohoto vynálezu, která obsahuje pravoúhlé trubicovité těleso 20, sestávající z většího počtu segmentů, vytvářejících elektrodové stěnové úseky 21, které jsou vzájemně odděleny větším množstvím šikmých mezer

22. Horní okraje stěnových úseků 21 vytvářejí první okraj 24 elektrody 20, přičemž spodní okraje pak vytvářejí druhý okraj 27, takže každý z úseků 21 tak má první a druhou okrajovou část.

Každý z elektrodových stěnových úseků 21 je opatřen elektrickým přípojným místem, opatřeným bočně probíhajícími přípojkami neboli konektory 23, a umístěným na horní vnitřní části elektrodových stěnových úseků 21 blíže k prvnímu okraji. Všechny přípojky nebo konektory 23 jsou vzájemně propojeny společnou vodivou deskou 25, která je elektricky připojitelná k pólu zdroje stejnosměrného proudu (neznázoměno) prostřednictvím přípojnice 26 pro přívod elektrického proudu.

V podstatě je umístění každého příslušného konektoru 23 vzhledem k jemu přidružené mezeře 22, a umístění přenosových a přijímacích oblastí elektrického oblouku na dvou stranách . 1? .

mezerového rozpětí v oblasti druhého prstencového okraje, stejně jako umístění průmětu každého přípojného místa na druhé okrajové části obdobné, jako u uspořádání, znázorněno na obr. 1, přestože tvary a počet úseků a mezer může být rozdílný.

Jak lze z vyobrazení seznat, tak průmět každého konektoru 23, přidruženého k jednotlivému elektrodovému stěnovému úseku 21 do roviny, v níž leží druhý okraj 27 elektrody 20, spadá do přiléhajícího elektrodového úseku, který je blíže přenosové oblasti plazmového oblouku.

Na obr. 2A a obr. 2B je schematicky znázorněna protielektroda 28, umístěná pod druhým okrajem 27 elektrody 20. Tato protielektroda 28 je opatřena koncovou svorkou 29 pro připojení k opačnému pólu zdroje stejnosměrného proudu (neznázoměno). Je-li mezi elektrodou 20 a protielektrodou 28 iniciován výboj elektrického oblouku, je vytvářena Lorenzova síla, s jejíž pomocí je plazmový oblouk rozmísťován nepřerušovaně podél druhého pracovního okraje 27 trubicovitého tělesa ve směru čárkované šipky na obr. 2B (první směr).

Na obr. 3 je znázorněno ještě jiné provedení elektrody 30 podle tohoto vynálezu, která má hvězdicovitý tvar, a která obsahuje v podstatě trubicovité těleso, sestávající z většího množství komolých trojúhelníkovitých segmentů, vytvářejících větší množství stěnových úseků 31, vzájemně oddělených osově probíhajícími mezerami 32. V osovém směru se trubicovité těleso elektrody 30 rozprostírá mezi prvním (horním) okrajem 33 a druhým (spodním) pracovním okrajem 34.

Komolé trojúhelníkovité stěnové úseky 31 mají každý první stěnovou část 35, která nese přijímací oblast plazmového oblouku a rovněž elektrický konektor 37, a druhou stěnovou část 36, která nese přenosovou oblast plazmového oblouku. Okraj 38 první stěnové části 35 stěnového úseku 31, který je blíže kjemu přidružené mezeře 32, je zde nazýván bližším okrajem, a opačný protilehlý okraj 39 druhé stěnové oblasti 36 přiléhajícího stěnového úseku 31 je zde nazýván vzdálenějším okrajem 39.

Elektrické přípojné prostředky 37 všech stěnových úseků 31 elektrody 30 jsou připojeny ke společné vodivé desce 40, opatřené přípojnicí 41 pro připojení k pólu zdroje stejnosměrného proudu (neznázoměno). Pod elektrodou 30 je schematicky znázorněna protielektroda 42, opatřená koncovou svorkou 43 pro připojení k opačnému pólu zdroje stejnosměrného proudu (neznázoměno).

Lze zde snadno vidět, že elektrodové stěnové úseky 31 jsou uspořádány takovým způsobem, že průměty elektrických konektorů 37 do druhého spodního pracovního okraje 34 jsou umístěny v rámci obvodu uzavřené cesty obloukového pohybu v prvním směru, znázorněném formou čárkované šipky. A navíc každá první stěnová část 35 stěnového úseku 31 částečně překrývá či přesahuje druhou stěnovou část 36 přiléhajícího elektrodového stěnového úseku 31 s vytvářením uvedených mezer 32. Takže každý bližší okraj 38 s přidruženým elektrickým konektorem 37 je vzdálen od přiléhajícího vzdálenějšího okraje 39 v druhém směru, který je opačný k uvedenému prvnímu směru, o vzdálenost L.

U tohoto specifického provedení je tato vůle rovněž vzdáleností mezi přijímací oblastí elektrického oblouku a průmětem místa elektrických přípojných prostředků 37 do druhého spodního pracovního okraje 34. (Jak bylo definováno, tak přenosová oblast elektrického oblouku a přijímací oblast elektrického oblouku vytvářejí strany každé z mezer 32 v oblasti druhého spodního pracovního okraje 34)· Vzhledem k takovémuto uspořádání pak každá přenosová oblast elektrického oblouku (neznázoměno) přenáší pohybující se obloukový sloupec do přiléhající přijímací oblasti elektrického oblouku přes mezerové rozpětí v oblasti druhého prstencovitého okraje v místě, které je umístěno směrem dolů od přípojného místa konektoru 37, čímž je zajištěn nepřerušovaný pohyb oblouku v uvedeném prvním směru, čárkované šipky.

Na obr. 4 je znázorněno ještě jiné provedení elektrody 44 podle tohoto vynálezu. Obdobně jako u provedení podle obr. 3 jsou mezery umístěny v osovém směru s jejich mezerovým rozpětím v oblasti prvního prstencovitého okraje, hlavní mezerové rozpětí a mezerové rozpětí v oblasti

- 13 CZ 298370 B6 druhého prstencovitého okraje jsou vyrovnána, a rovněž průměty konektorových prostředků do roviny P, ve které leží druhý pracovní okraj 46 elektrody 44, jsou mimo uzavřenou cestu 47 pohybu plazmového oblouku v téže rovině P.

Avšak na rozdíl od provedení elektrody, znázorněného na obr. 3, spadají průměty konektorových prostředků 45 vně obvodu uzavřené cesty 47, a stěnové úseky 48 se v blízkosti mezer 49 vzájemně nepřekrývají. Obdobně jako u provedení podle obr. 3 je každý průmět konektoru 45 do roviny P, v níž leží druhý pracovní okraj 46, vzdálen od přidružené přenosové oblasti elektrického oblouku ve směru opačném ke směru pohybu plazmového oblouku o vzdálenost L, čímž je v provozu zajištěn nepřerušovaný pohyb plazmového oblouku podél uzavřené cesty.

Všechna provedení elektrody, znázorněná na obr. 1 až obr. 4, jsou určena pro vytváření nepřerušovaného cirkulujícího plazmového obloukového výboje v plazmových generátorech. Jak již bylo uvedeno, tak šířka mezerového rozpětí v oblasti druhého prstencovitého okraje by přednostně neměla být větší, než je průměr nejužšího obloukového sloupce, určeného k iniciaci na elektrodě, a vzdálenost L by přednostně neměla být menší, než je nejširší spodek oblouku, generovaného danou elektrodou. Vynálezecká konfigurace elektrody umožňuje její použití pro relativně dlouhé elektrody bez jakéhokoliv vodního chlazení nebo injektování ochranného plynu pro stabilizaci plazmového výboje, a nejméně pro výkony kolem 50 kW.

Na obr. 5 a na obr. 6 jsou znázorněna schematicky a pouze jenom jako příkladná provedení dvě uspořádání plazmového generátorového zařízení podle tohoto vynálezu, a to jednak nepřenosového a jednak přenosového typu.

Na obr. 5 je znázorněno v osovém řezu jedno provedení plazmového generátorového zařízení, které obsahuje hlavní trubicovitou elektrodu 51 podle tohoto vynálezu, opatřenou šikmou průchozí mezerou 52, a opatřenou dále elektrickými přípojnými prostředky 53. Tato hlavní trubicovitá elektroda 51 je soustředně obklopena vodivým válcovým krytem 54, který je opatřen víkem 55. Zde je nutno poznamenat, že toto víko 55 je pouze výběrové.

Hlavní trubicovitá elektroda 51 a její vodivý válcový kryt 54 jsou připojeny ke dvěma opačným pólům zdroje 56 velkého stejnosměrného proudu, a to samo o sobě známým způsobem, kde vodivý válcový kryt 54 slouží v daném zařízení jako protielektroda. Plazmové generátorové zařízení 50 je rovněž opatřeno zapalovacími prostředky 57 pro iniciaci pomocného obloukového výboje.

Tyto zapalovací prostředky 57 obsahují zapalovací elektrodu, napájenou z vysokonapěťového oscilátoru 59 o sobě známým způsobem, a výčnělek 60, upravený na vnitřní stěně vodivého válcového krytu 54 a umístěný blíže k hlavní trubicovité elektrodě 51, které slouží k usnadnění zapálení pomocného oblouku, který se po zapálení pohybuje směrem ke spodní okrajové oblasti hlavní trubicovité elektrody 51.

Svislé uspořádání pomocného oblouku je rovněž způsobováno Lorenzovou silou, která se v tomto jednotlivém případě objevuje v důsledku existence vodivé kolejnicové struktury, obsahující hlavní elektrodu 51 a válcový kryt 54. Hlavní obloukový výboj 62 je ustaven mezi spodní okrajovou oblastí hlavní elektrody 51 a protielektrodou 54 a začíná cirkulovat kolem spodního okraje 63 hlavní trubicovité elektrody 51, čímž provádí tepelné opracování substrátu 64 (například betonové desky).

Na obr. 6 je schematicky znázorněn řez přenosovým plazmovým obloukovým generátorovým zařízením podle tohoto vynálezu.

Hlavní trubicovitá elektroda 71 tohoto zařízení má shora popsanou konfiguraci a je připojena ke kladnému pólu zdroje 72 stejnosměrného proudu, zatímco opačný, to jest záporný pól tohoto zdroje je připojen k elektricky vodivému substrátu 73, který je předmětem opracování, a který

-14CZ 298370 B6 slouží jako protielektroda. Záporný pól zdroje 72 stejnosměrného proudu je rovněž připojen k válcovému krytu 74, který hlavní trubicovitou elektrodu 71 souose obklopuje.

Spodní část vnitřní stěny tohoto válcového krytu 74 je pokryta elektricky izolační vrstvou, která je odolná vůči vysokým teplotám, je například natřena vhodným nátěrem (neznázorněno). Zapalovací elektroda 75 je uspořádána v prstencovitém prostoru, vytvořeném mezi hlavní trubicovitou elektrodu 71 a válcovým kiytem 74. Je-li tato zapalovací elektroda 75 napájena vysokonapěťovým oscilátorem 76, je mezi hlavní elektrodou 71 a zapalovací elektrodou 75 vytvářen pomocný oblouk 77, který je přenášen směrem dolů do spodní okrajové oblasti 78 hlavní elektrody 71.

Spodní okrajová oblast 78 je opatřena úkosem tak, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 6, čímž je dosaženo požadovaného tvaru a orientace hlavního obloukového výboje 79. Zkosená spodní okrajová oblast 78 a natřená stěna válcového krytu 74 způsobují, že hlavní obloukový výboj 79 se klene od spodní okrajové oblasti 78 k povrchu substrátu 73 spíše než k válcovému krytu 74.

Na obr. 7A je schematicky znázorněn řez, a na obr. 7B je schematicky znázorněn půdorys ještě jiného provedení přenosového plazmového obloukového generátorového zařízení 80 podle tohoto vynálezu.

Toto zařízení obsahuje hlavní trubicovitou elektrodu 81 uspořádanou ve válcovém krytu 82, utěsněném seshora víkem 83, které však není nutné. Generátor je připojen na přívodní jednotku 84 stejnosměrného elektrického proudu, zahrnující zdroj velkého proudu a vysokonapěťový oscilátor (neznázorněno), sloužící pro napájení hlavní elektrody a protielektrody, a rovněž pro napájení zapalovacích prostředků 85 předmětného zařízení.

Podélná osa hlavní elektrody 81 je svislá vzhledem k vodorovnému povrchu předmětu, který má být opracováván, a kterým je například kovový obrobek, který zároveň slouží jako protielektroda 86. Válcový kryt 82. ve kterém je uložena hlavní trubicovitá elektroda 81, je uspořádán ve vzdálenosti W od povrchu kovového obrobku za účelem vytvoření pracovního prostoru pro plazmový obloukový výboj.

Hlavní elektroda 81 podle tohoto vynálezu může být vyrobena z grafitu nebo z elektricky vodivého žáruvzdorného materiálu, odolného proti opotřebení. Zapalovací prostředky 85 vyčnívají z víka 83 a jsou uspořádány v prstencovitém prostoru, vytvořeném mezi hlavní elektrodou 81 a válcovým krytem 82.

Na víku 83 je uvolnitelně uspořádán elektricky vodivý konektor 93, který je elektricky připojen k jednomu konci přívodní jednotky 84 elektrického proudu, a svým opačným koncem je připojen k hlavní trubicovité elektrodě 81, které tak dodává elektrickou energii.

Mezera 88, znázorněná na obr. 7A, se rozprostírá od prvního (horního okraje) 89 válcové trubicovité hlavní elektrody 81 směrem dolů ke druhému (spodnímu) pracovnímu okraji 90 a má mezerové rozpětí 91 v oblasti prvního prstencovitého okraje, hlavní mezerové rozpětí a mezerové rozpětí 92 v oblasti druhého prstencovitého okraje. Jak je dále znázorněno na obr. 7A, sestává mezera 88 ze dvou částí, z nichž svislá část je rovnoběžná s tvořící přímkou válcové boční stěny hlavní trubicovité elektrody 81, zatímco šikmá část s ní svírá tupý úhel.

V důsledku této konstrukce mezery 88 pak mezerové rozpětí 91 v oblasti prvního prstencovitého okraje a mezerové rozpětí 92 v oblasti druhého prstencovitého okraje spolu nejsou vzájemně vyrovnány a jsou úhlově umístěny tak, jak je znázorněno na obr. 7B.

Hlavní trubicovitá elektroda 81 obsahuje jeden elektrodový sektor, spojený s elektrickým konektorem 93, uspořádaným ve víku 83 prostřednictvím izolační objímky, a majícím své místo

-15CZ 298370 B6 v prvním (horním) okraji 89 elektrody v těsné blízkosti k mezerovému rozpětí 91 v oblasti prvního prstencovitého okraje.

Průmět konektoru 93 do druhého (spodního) pracovního okraje 91 je umístěn mezi mezerovým rozpětím 92 v oblasti druhého prstencovitého okraje a průmětem mezerového rozpětí 91 v oblasti prvního prstencovitého okraje do druhého (spodního) pracovního okraje 90 ve vzdálenosti L od mezerového rozpětí 92 ve směru opačném, než je směr pohybu plazmového oblouku, znázorněný šipkami na kruhové tečkované čáře 94.

Na obr. 8 je znázorněno jedno provedení zapalovacích prostředků v plazmovém obloukovém generátorovém zařízení podle tohoto vynálezu, například těch, které jsou znázorněny na obr. 7A pod vztahovou značkou 85.

Zapalovací prostředky 85 mohou být uvolnitelně uspořádány ve víku 83 zařízení podle obr. 7A a obr. 7B tak, že leží mezi hlavní elektrodou 81 a boční stěnou válcového krytu 82. Je však rovněž myslitelné i jiné uspořádání a umístění těchto zapalovacích prostředků.

U provedení podle obr. 8 sestávají zapalovací prostředky 85 z první elektrody 95, z druhé elektrody 96 a z třetí elektrody 97, které jsou elektricky připojeny k přívodní jednotce 84 elektrického proudu a zajištěny vysokonapěťovou izolační čapkou 98.

První elektroda 95 je ve tvaru podlouhlého dříku, částečně a souose uloženého ve druhé trubicovité elektrodě 96 v takovém prostorovém uspořádání, že vytváří prstencovitý prostor 99. Třetí elektroda 97 je ve tvaru vodorovné tyče, uspořádané poblíž horního okraje druhé trubicovité elektrody 96, přičemž její vnitřní konec se nalézá v blízkosti první elektrody 95 a 96 a je elektricky připojena k vysokonapěťovému oscilátoru (neznázoměno).

Je výhodné, jestliže je horní oblast druhé trubicovité elektrody 96 opatřena vnitřním výstupkem nebo výčnělkem 100 tak, že se vytváří úzká mezera mezi elektrodami 95 a 96 v oblasti, kde je uplatňováno vysoké napětí.

Zapalovací prostředky 85 jsou s výhodou umístěny tak, že jsou vzdáleny od pracovního prostoru W, takže jejich funkce není v tomto případě nějakým výraznějším způsobem ovlivňována horkou a vysoce erozivní atmosférou, která panuje v pracovním prostoru. V praxi je doporučováno, aby tyto zapalovací prostředky byly vytvořeny ve formě modulu tak, aby byla umožněna jejich rychlá a příhodná údržba, stejně jako jejich záměna.

Plazmové obloukové generátorové zařízení, znázorněné na obr. 7A, obr. 7B a obr. 8, se uvádí do provozu následujícím způsobem.

Elektrický proud je zapnut a pracovní napětí o velikosti přibližně 170 V je přiváděno současně do pracovního prostoru mezi hlavní elektrodu 81 a kovový povrch 86, mezi hlavní elektrodou 81 a válcový kryt 82, stejně jako do prstencovitého prostoru 99 mezi elektrody 95 a 96 zapalovacích prostředků 85. Poté je zapnut vysokonapěťový oscilátor, a to za účelem dodávky oscilujícího vysokého napětí, dostatečného pro vytváření elektrického výboje mezi elektrodou 97 a vnitřním výstupkem či výčnělkem 100, stejně jako výboje mezi vnitřním výstupkem či výčnělkem 100 a elektrodou 95.

Tento obloukový výboj je následován vytvářením pomocného plazmového oblouku v mezeře mezi souose uspořádanými elektrodami 95 a 96. Plazmový oblouk je posouván směrem dolů podél boční stěny hlavní elektrody 81 v důsledku kolejové akcelerace, k níž dochází mezi příslušnými rovnoběžnými povrchy válcového krytu 82 a hlavní elektrody 81, a je tlačen směrem ke druhému (spodnímu) pracovnímu okraji 90 hlavní elektrody 81 rychlostí zhruba 40 m/sec. Celkový čas, který je nutný k provedení zapalovacího kroku, nepřesahuje 0,002 sec.

-16CZ 298370 B6

Poté, co pomocný plazmový oblouk, vytvořený zapalovacím výbojem, dosáhne druhého (spodního) pracovního okraje 90, získá tvar hlavního plazmového obloukového výboje 101 mezi druhým okrajem 90 hlavní elektrody 81 a povrchem 86 kovového obrobku, který má být opracováván, přičemž se tento hlavní plazmový oblouk otáčí v pracovním prostoru W.

Na obr. 9 je schematicky znázorněno, jak může být plazmového generátoru podle tohoto vynálezu využito pro zpracovávání tekutého kovu, tuhnoucího v ingotové formě.

Sestava, znázorněná na obr. 9, zahrnuje ingotovou formu 120, která má spodní licí uspořádání s licím vtokem 121. Tekutý kov 122 je naléván z pánve (neznázoměno) do nálevky 124 licího vtokového systému 121, vstupuje do ingotové formy 120 skrze její dno a naplňuje formu 120 do výšky, regulované snímačem 125. Nad horní částí ingotové formy 120 je uspořádáno plazmové obloukové generátorové zařízení 126 obsahující hlavní elektrodu 127 podle tohoto vynálezu, nesenou vozíkem 128, který má kola 135 uspořádaná na kolejnicích 129, takže je schopen toho, aby byl vratně posunován meziklidovou polohou, která leží mimo prodloužení ingotové formy 120, a pracovní polohou, která leží v prodloužení ingotové formy 120.

Za účelem zvedání a spouštění plazmového obloukového generátorového zařízení 126 jsou uspořádány další prostředky (neznázoměno). Plazmové obloukové generátorové zařízení 126 zahrnuje hlavní zdroj 130 elektrické energie, vysokonapěťový oscilátor 131 a ovládací panel 132 pro ovládání posuvu zařízení 126 do jeho pracovní polohy a z jeho pracovní polohy, stejně tak jako pro ovládání jeho funkcí během pracovního cyklu. Za tímto účelem je ovládací panel 132 vybaven příslušnými vhodnými elektronickými ovládacími prostředky (neznázoměno), umožňujícími provoz manuálním způsobem, nebo provoz v souladu s předem stanoveným programem.

Přípojnice 133 s příslušnými vhodnými elektrickými kabely je uspořádána pro elektrické propojení mezi hlavním zdrojem 130 elektrické energie, vysokonapěťovým oscilátorem 131 přes ovládací panel 132 s plazmovým obloukovým generátorovým zařízením 126, tekutým kovem 122 přes konektor 134 mechanizmus 135 a snímač 125.

V praxi je plazmový generátor 126 uveden do pracovní polohy nad ingotovou formou 120, tekutý kov je nalit do této formy až do příslušné požadované výšky, regulované snímačem 125, přičemž tato výška hladiny stanovuje šířku W pracovního prostoru mezi povrchem tekutého kovu 122 v ingotové formě 120 a druhým (spodním) okrajem hlavní elektrody 127. Šířka W je obvykle udržována v rozmezí od 8 do 10 milimetrů, je-li pracovní napětí v rozmezí od 60 do 80 V. Pro pracovní napětí vyšší, než je 80 V, se šířka W zvyšuje a pro pracovní napětí 170 V činí například 25 mm.

Po požadovaném nastavení šířky W pracovního prostoru je zapnut hlavní zdroj 130 elektrické energie a vysokonapěťový oscilátor 131, čímž je zapálen pomocný obloukový výboj, který je udržován do té doby, dokud nedojde k zapálení hlavního plazmového obloukového výboje, čímž začíná tepelné zpracovávání povrchu tekutého kovu.

Vysokonapěťový oscilátor 131 je obvykle udržován v provozu až do ustavení hlavního obloukového výboje, který je indikován průtokem elektrického proudu, odpovídajícím velikosti elektrické energie, požadované pro určité uplatnění. Například při napětí 170 V může být hlavního obloukového výboje dosaženo s pomocí proudu o intenzitě 300 A, který vytváří výkon elektrické energie o velikosti 50 kW. Výška hlavní elektrody 127 je přibližně 40 až 60 mm pro ingot, který má hmotnost okolo 20 kg.

Trvání hlavního obloukového výboje, to jest doba, nezbytná pro tepelné zpracování, může být ovládáno prostřednictvím vhodného časového spínače (neznázoměno). V praxi by takovýto časový spínač byl vhodný pro kontinuální nebo periodické zapínání zdroje elektrického proudu v průběhu tuhnutí ingotu ve formě.

- 17CZ 298370 B6

Po ukončení tepelného zpracování je plazmové obloukové generátorové zařízení vypnuto a je posunuto směrem ven z pracovní polohy, takže po dalším ochlazení může být ztuhlý ingot uvolněn z ingotové formy.

Zde je nutno zdůraznit, že v důsledku stabilní cirkulace hlavního obloukového výboje, které je dosahováno v souladu s předmětem tohoto vynálezu je možno vykonávat požadované tepelné zpracování i při různých změnách šířky pracovního prostoru. Takže je-li to vyžadováno, může být plazmový generátor opatřen prostředky (neznázoměno) pro svislý vratný pohyb hlavní elektrody 127 v krytu 126, z jehož pomocí je možno nastavovat šířku W pracovního prostoru (viz obr. 7A).

Takovéto svislé posunování může být průběžně ovládáno a regulováno pomocí regulačního snímače 125, monitorujícího hladinu tekutého kovu v ingotové formě, který tak může zajistit snížení hlavní elektrody 127 v souvislosti se smršťováním kovu, čímž dochází k tepelnému zpracování, které vede ke snížení počtu vad a kazů v ingotech, a tím i ke snížení množství odpadového kovu.

Výsledky tepelného zpracovávání podle tohoto vynálezu jsou znázorněny na obr. 10, kde jsou zobrazeny fotografie dvou ingotů a a b z hliníkové slitiny A332.0, přičemž tuhnutí ingotu a probíhalo bez opracování otáčejícím se plazmovým obloukem, zatímco při tuhnutí b bylo využito opracování s pomocí techniky otáčejícího se plazmového oblouku podle tohoto vynálezu. Hmotnost každého ingotu a i b je 7,2 kg.

Konvenční ingot a má ve své horní části bubliny, v důsledku čehož musí být podstatná vrstva ingotu uživatelem odříznuta. Naopak ingot b, který byl během tuhnutí podroben plazmovému obloukovému opracování podle tohoto vynálezu po dobu 50 sec., má hladný horní povrch a nevyžaduje žádného dodatečného opracování, neboť má požadované přesné rozměry.

Claims (24)

1. Způsob tepelného zpracovávání roztaveného kovu, při kterém se vytváří plazmový oblouk mezi pracovním spodním okrajem(4, 27, 34, 46, 78, 90) elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) plazmového generátoru (50, 70, 80, 126) a protielektrodou (15, 28, 42, 54, 73, 86,122) a roztavený kov se ohřívá prostřednictvím tohoto plazmového oblouku, vyznačující se tím, že plazmový generátor (50, 70, 80, 126) se uspořádá spodním okrajem (4, 27, 34, 46, 78, 90) v nastavené vzdálenosti (W) od povrchu roztaveného kovu (64), elektroda (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) se připojí kjednomu pólu zdroje (56, 72, 84,130) elektrického proudu, a protielektroda (15, 28, 42, 54, 73, 86, 122) se připojí ke druhému pólu zdroje (56, 72, 84, 130) elektrického proudu, načež se zažehne plazmový oblouk (62, 79), kterým se pohybuje nepřerušovaně po uzavřené dráze v prvním směru (14) podél pracovního spodního okraje (4, 27, 34, 46, 78, 90) elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) během tuhnutí roztaveného kovu.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se udržuje konstantní vzdálenost (W) mezi pracovním spodním okrajem (4, 27, 34, 46, 78, 90) elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) a povrchem roztaveného kovu (64) řízeným klesáním nebo zdviháním elektrody (2, 20, 30, 44,51,71,81, 127).

3. Zařízení pro generátor plazmového oblouku, obsahující elektrodu (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) a protielektrodu (15, 28, 42, 54, 73, 86, 122), vytvářející dvojdílnou strukturu pro

-18CZ 298370 B6 generování plazmového oblouku a pro zažehnutí plazmového oblouku a zajištění jeho pohybu nepřerušovaně po uzavřené dráze v prvním směru (14) podél pracovního spodního okraje (4, 26, 34, 46, 78, 90) elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) během tuhnutí roztaveného kovu, přičemž elektroda (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) má těleso s horním okrajem (3, 24, 33, 89) a pracovním spodním okrajem (4, 27, 34, 46, 78, 90) a je opatřena soustavou konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93), spojených se zdrojem (56, 72, 84, 130) elektrického proudu, vyznačující se t í m , že soustava konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93) obsahuje alespoň jedno přípojné místo (12), umístěné na elektrodě (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) dvojdílné struktury, přičemž elektroda (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) je připojena kjednomu pólu zdroje (56, 72, 84, 130) elektrického proudu prostřednictvím přípojného místa (12), těleso elektrody (2,20, 30,44, 51,71, 81, 127) má alespoň jednu podélně probíhající mezeru (6, 22, 32, 49, 52, 88) s horním rozpětím (7, 91) u horního okraje (3, 24, 33, 89) tělesa elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127), se spodním rozpětím (9, 92) u spodního okraje (4, 27, 34, 46, 78, 90) tělesa elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127), mezi nimiž je umístěno hlavní rozpětí (8), každá z těchto mezer (6, 22, 32, 49, 52, 88) rozděluje stěnu (5) tělesa elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127), na dva vedle sebe umístěné úseky (10, 11; 21; 31; 48), z nichž každý má spodní okraj a horní okraj, přičemž v mezeře (6, 22, 32, 49, 52, 88) v jednom z úseků (11; 21; 31; 48) je umístěno přípojné místo (12) soustavy konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93) a na jeho spodním okraji je umístěna přijímací oblast (17) plazmového oblouku (62, 79, 101), přičemž na spodním okraji dalšího úseku je umístěna vysílací oblast (16) plazmového oblouku (62, 79, 101), přičemž vysílací oblast (16) a přijímací oblast (17) plazmového oblouku (62, 79, 101) jsou odděleny spodním rozpětím (9, 92) mezery (6, 22, 32, 49, 52, 88) a jsou umístěny na jejich dvou stranách, přičemž průmět přípojného místa (12) soustavy konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93) na spodní okraj (4, 27, 34, 46, 78, 90) tělesa elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) je vzdálen od přijímací oblasti (17) plazmového oblouku (62, 79, 101) ve druhém směru, který je opačný k prvnímu směru (14).

4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že dvojdílná struktura obsahuje protielektrodu (73, 86, 122), vytvořenou z elektricky vodivého materiálu.

5. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že elektroda (51, 71, 81, 127) je obklopena válcovým krytem (74, 82), vzdáleným od elektrody (51, 71, 81, 127) a tvořícím s ní prstencovitou komoru.

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že horní konec válcovitého krytu (74, 82) prstencovité komory je zakryt těsnicím víkem (55, 83).

7. Zařízení podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že zapalovací jednotka (57, 75, 85) plazmového oblouku (62, 79, 101) je umístěna v prstencovité komoře.

8. Zařízení podle nároku 7, v y z n a č u j í c í se t í m , že zapalovací jednotka (57, 75, 85) je uspořádána v blízkosti horního okraje (3, 24, 33, 89) tělesa elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127).

9. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že elektroda (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) je připojena k jednotce pro osový posuv.

10. Elektroda pro generátor plazmového oblouku pro využití u zařízení podle kteréhokoliv z nároků 3 až 9 pro zažehnutí plazmového oblouku a zajištění jeho pohybu nepřerušovaně po uzavřené dráze v prvním směru (14) podél pracovního spodního okraje (4, 27, 34, 46, 78, 90) elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) během tuhnutí roztaveného kovu, přičemž elektroda (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) má těleso s horním okrajem (3, 24, 33, 89) a se spodním okrajem (4, 27, 34, 46, 78, 90) a je opatřena soustavou konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93) pro připojení ke zdroji (56, 72, 84, 130) elektrického proudu, vyznačující se tím, že soustava konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93) obsahuje alespoň jedno přípojné místo (12), umístěné na tělese elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127), přičemž toto těleso má alespoň jednu podélně

-19CZ 298370 B6 probíhající mezeru (6, 22, 32, 49, 52, 88), která má horní rozpětí (7, 91) u horního okraje (3, 24, 33, 89) tělesa, spodní rozpětí (9, 92) u spodního okraje (4, 27, 34, 46, 78, 90) tělesa, mezi nimiž je umístěno hlavní rozpětí (8), každá z těchto mezer (6, 22, 32, 49, 52, 88) rozděluje stěnu (5) tělesa elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) na dva vedle sebe umístěné úseky (10, 11; 21; 31; 48), z nichž každý má spodní okraj a horní okraj, přičemž v mezeře (6, 22, 32, 49, 52, 88) vjednom zúseků (11; 21; 31; 48) je umístěno přípojné místo (12) soustavy konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93) a na jeho spodním okraji je umístěna přijímací oblast (17) plazmového oblouku (62, 79, 101), přičemž na spodním okraji dalšího úseku je umístěna vysílací oblast (16) plazmového oblouku (62, 79, 101), přičemž vysílací oblast (16) a přijímací oblast (17) plazmového oblouku (62, 79, 101) jsou odděleny spodním rozpětím (9, 92) mezery (6, 22, 32, 49, 52, 88) a jsou umístěny na jejich dvou stranách, přičemž průmět přípojného místa (12) soustavy konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93) na spodní okraj (4, 27, 34, 4ž, 78, 90) tělesa elektrody (2, 20, 30, 44, 51, 71, 81, 127) je vzdálen od přijímací oblasti (17) plazmového oblouku (62, 79, 101) ve druhém směru, který je opačný k prvnímu směru (14).

11. Elektroda podle nároku 10, vyznačující se tím, že každé spodní rozpětí (9, 92) mezery (6, 22, 32, 49, 52, 88) tělesa není širší, než nejmenší průměr skutečného sloupce plazmového oblouku (62, 79, 101), přičemž vzdálenost (L) mezi průmětem přípojného místa (12) soustavy konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93) na spodní okraj (4, 27, 34, 46, 78, 90) a přijímací oblast (17) plazmového oblouku (62, 79, 101) není menší, než největší průměr spodku skutečného sloupce plazmového oblouku (62, 79, 101).

12. Elektroda podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že těleso má jedinou mezeru (6, 52, 88), přičemž dva úseky (10, 11) stěny (5) ve vzájemné kombinaci vytvářejí jedinou část tělesa, rozprostírající se od jedné strany mezery (6, 52, 88) ke druhé.

13. Elektroda podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že těleso má několik mezer (22, 32, 49), přičemž stěna má několik úseků (21, 31, 48), z nichž každý se rozprostírá mezi dvěma přilehlými mezerami (22, 32, 49).

14. Elektroda podle nároku 10, vyznačující se tím, že alespoň jedna podélně probíhající mezera (6, 22, 32, 49, 52, 88) má horní rozpětí (7, 91) a spodní rozpětí (9, 92), která nejsou vzájemně vyrovnána.

15. Elektroda podle nároku 14, vyznačující se tím, že alespoň jedna mezera (6, 22, 32, 49, 52, 88) má hlavní rozpětí (8), které obsahuje dvě části, svírající spolu vzájemně tupý úhel.

16. Elektroda podle nároku 14, vyznačující se tím, že alespoň jedna podélně probíhající mezera (6, 22, 32, 49, 52, 88) je šikmá.

17. Elektroda podle nároku 10, vyznačující se tím, že přípojné místo (12) je umístěno v blízkosti horního okraje (3, 24, 33, 89) tělesa.

18. Elektroda podle nároku 10, vyznačující se tím, že spodní okraj (4, 27, 34, 46, 63, 79, 90) je zkosený.

19. Elektroda podle nároku 10, vyznačující se tím, že hlavní rozpětí (8) alespoň jedné mezery (6, 22, 32, 49, 52, 88) obsahuje dvě části, svírající spolu tupý úhel, přičemž průmět přípojného místa (12) soustavy konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93) na spodní okraj (4, 27, 34, 46, 78, 90) tělesa je umístěn vtom úseku (10, 21, 31, 48) stěny (5) tělesa, ve kterém je umístěna vysílací oblast (16) plazmového oblouku (62, 79, 101).

20. Elektroda podle nároku 10, vyznačující se tím, že průmět každého přípojného místa (12) soustavy konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93) na spodní okraj (4, 27, 34, 46, 78, 90) tělesa je umístěn mimo uzavřenou dráhu plazmového oblouku (62, 79, 101).

-20CZ 298370 B6

21. Elektroda podle nároku 10, vyznačující se tím, že průmět každého přípojného místa (12) soustavy konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93) na spodní okraj (4, 27, 34, 76, 78, 90) tělesa je umístěn uvnitř obvodu uzavřené dráhy plazmového oblouku (62, 79, 101).

22. Elektroda podle nároku 10, vyznačující se tím, že průmět každého přípojného místa (12) soustavy konektorů (13, 23, 37, 45, 53, 93) na spodní okraj (4, 27, 34, 46, 78, 90) tělesa je umístěn vně obvodu uzavřené dráhy plazmového oblouku (62, 79, 101).

23. Elektroda podle nároku 10, vyznačující se tím, že v oblasti spodního okraje (4, 27, 34, 46, 78, 90) tělesa je vytvořeno alespoň spodní rozpětí (9, 92) každé mezery (6, 22, 32, 49, 52, 88) prostřednictvím přesahu mezi částmi přilehlých úseků (10, 11; 21,21; 31, 31; 48, 48), obsahujících vysílací oblast (16) a přijímací oblast (17) plazmového oblouku (62, 79, 101).

24. Elektroda podle nároku 10, vyznačující se tím, že těleso má hvězdicovitý mnohostěnný tvar a je sestaveno z množiny stavebnicových komolých trojúhelníkovitých segmentů, z nichž každý představuje úsek (31) stěny tělesa, které se v blízkosti mezer (32) vzájemně překrývají.