DD151248A1 - Schutzvorrichtung fuer plasmatrone hoher leistung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung fuer Plasmatrone hoher Leistung, wie sie in Plasmaschmelzoefen zum Einsatz kommen. Das Ziel der Erfindung ist die Verhinderung von Duesenzerstoerungen und die Aufgabe, stromstarke Nebenboegen zu erkennen und durch geeignete Masznahmen zu begrenzen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dasz in den Spalt zwischen Katode und Duese Fotodetektoren hinter der Austrittsoeffnung der Duese so angeordnet werden, dasz sie aneinander grenzende Bereiche der Austrittsoeffnung ueberblicken und durch die verstaerkt auftretende Lichtstrahlung Schalthandlungen ausgeloest werden.

Description

Schutzvorrichtung für Piasmatrone hoher leistung Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für Piasmatrone hoher Leistung, insbesondere zum Einsatz in Öfen mit heißer Atmosphäre (Plasmaschmelzöfen).

.Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Y/ährend in Pla3matronen zum Schneiden die Katode hinter der Düse angeordnet ist und die Шзе zum Einschnüren der Entladung im Düsenkanal ausgebildet ist, sitzt in Piasmatronen hoher Leistung mit leistungsfreier wassergekühlter Düse, wie sie vorwiegend in Schmelzöfen zum Einsatz kommen, die Katode in der Düse, und der Bogen bildet sich vor der Düse aus· Des weiteren sind bei Piasmatronen hoher Leistungen die auf die Bogenleistung bzw. die auf den Dusenkanalquerschnitt bezogenen spezifischen Gasdurchsätze im Interesse der Gasökonomie und der Ofenkonstruktion um etwa einen Paktor 10 kleiner als bei Piasmatronen kleiner Leistung, beispielsweise zum Schneiden. Demzufolge ist die bogenstabilisierende und bogenisolierende Wirkung (Kaltgasmantel) der Gasströmung außerordentlich gering. Weiterhin werden Piasmatrone hoher Leistung in Öfen mit heißer, d. h. ionisierter. Ofenatmosphäre betrieben. Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Nebenbögen, die über die Düse zum Behandlungsgut brennen, ist sehr groß. Wenn diese Nebenbögen sehr stromstark im Bereich von kA sind, werden die Düsen in der kurzen Zeit von weniger als 0,1 s angeschmolzen bis zum Austritt von V/asser aus dor Визе, so daß die Piasmatrone funktionsunfähig werden.

Die bekannten elektrischen Überwachungseinrichtungen für die Düse an Piasmatronen hoher Leistung versagen, da entweder auf Grund des gering ausgebildeten Kaltgasmantels kein Nebenbogen durch Änderung der elektrischen Parameter erkannt werden kann oder da Nebenbögen kleiner Leistung, die für die Düse ungefährlich sind, nicht von Nebenbögen hoher Leistung unterschieden werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Angabe einer Einrichtung an Piasmatronen hoher Leistung zum Schutz der Piasmatrone vor Düsenzerstörung durch Nebenbögen.

des \Ѵезепэ der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, stromstarke Nebenbögen, die in kurzer Zeit zur Zerstörung der Düse des Piasmatrons hoher Leistung führen, zu erkennen und durch geeignete Maßnahmen in ihrer Wirkung zu begrenzen

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem Spalt zwischen der Düse und der Katode, die als Stiftkatode ausgebildet ist, optische Detektoren (Fotodetektoren) angeordnet sind. Sie befinden sich so weit hinter der Katode, daß ein kleiner Öffnungswinkel zum Überwachen eines Teilbereichs des äußeren Düsenspaltes durch jeden Fotodetektor gewährleistet ist und im Anordnungsbereich des Detektors eine geringe Umgebungstemperatur herrscht. Obwohl der Fotodetektor auf den Hauptbogen sieht, tritt beim Auftreten von Nebenbögen zwischen Katode und Düse eine zusätzliche durch den Potodetektor registrierbare Lichtstrahlung auf. Diese zusätzliche Lichtstrahlung ist abhängig von der Stromstärke des Nebenbogens und wird ab einer Nebenbogenleistung von 10 % der Hauptbogenleistung für weitere Schalthandlungen ausgewertet. Beim Registrieren eines stromstarken Nebenbogens durch einen der Fotodetektoren wird im Leistungskreis in den Regelkreis in bekannter Weise eingegriffen, der die Nebenbögen durch Verminderung der Leistung des Hauptbogens sofort ausschaltet.

Es ist vorteilhaft, wenn aie optischen Detektoren im Zuführungsbereich angeordnet sind und Lichtleitkabel vom Gasführungsspalt bis zu den optischen Detektoren angeordnet sind, welche die !zusätzliche Lichtstrahlung des Nebenbogens zum Detektor übertragen.

Ausführunftsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben werden» In der zugehörigen Zeichnung ist ein Plasmatron im Schnitt dargestellt.

Das Plasmatron hoher Leistung ist in einem Ofen 1 angeordnet. Zwischen der wassergekühlten Halterung 2 der Katode 3 und der wassergekühlten Düse 4 sind Fotodetektoren 5 angeordnet, deren optische Achsen auf den äußeren Düsenspalt 6 gerichtet sind. Beim Auftreten eines Nebenbogens im äußeren Düsenspalt wird durch einen der Potodetektoren 5 ein erhöhtes Signal abgegeben. Dieses elektrische Signal wird in geeigneter Weise durch an sich bekannte Schaltelemente dem Regelkreis zugeführt, der auf die Leistungsquelle entsprechend einwirkt. Mit 7 ist das Schmelzgut und mit 8 der Lichtbogen dargestellt.

Claims (2)

1. Erfindunpiaanspruch

   1. Einrichtung zum Schutz von Piasmatronen hoher Leistung, die aus Stiftkatode und umgebender Düse für die Gasführung bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß im Düsenspalt (6) zwischen der Katode (3) und der Düse (4) hinter der Austrittsöffnung der Düse (4) Potodetektoren (5) so angeordnet sind, daß sie die aneinander angrenzenden Bereiche der Austrittsöffnung überblicken und ihre Signale auf den Regelkreis wirken·
2. 2. Schutzeinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Potodetektoren (5) im Zuführungsbereich angeordnet sind und daß im Plasmatron Lichtleitkabel vom Düsenspalt (6) bis zu den Potodetektoren (5) angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen