DD299812A7 - Verfahren zur lagestabilisierung von lichtboegen in plasmaschmelzanordnungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lagestabilisierung von Lichtboegen in Plasmaschmelzanordnungen. Das erfindungsgemaesze Verfahren zur Lagestabilisierung von Lichtboegen in Plasmaschmelzanordnungen kann zum Beispiel bei geschlossenen zylindrischen Plasmaschmelzgefaeszen fuer die Kieselglasherstellung angewendet werden. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Lagestabilisierung von Lichtboegen in Plasmaschmelzanordnungen, bei welchem der Kontakt des Lichtbogens mit der Lichtbogendurchfuehrung und ein unzulaessiger Stromflusz durch Anlagenteile verhindert wird. Dadurch soll eine qualitaetsgerechte Schmelze und die Anlagensicherheit der Schmelzeinrichtung erreicht werden. Geloest wird die Aufgabe dadurch, dasz zwischen den Elektroden und den zugehoerigen Lichtbogendurchfuehrungen jeweils eine hochfrequente Wechselspannung ueber je einen UEbertrager angelegt wird. Weiterhin wird das Integral des Primaerstroms nach Verstaerkung und Gleichrichtung fuer jeden der beiden UEbertrager gebildet und je einem zugehoerigen Komparator aufgeschaltet sowie bei UEberschreitung der Referenzspannung der Komparatoren der Bogenstrom reduziert. Figur{Schmelzeinrichtung; Kieselglasherstellung; Plasmaschmelzanordnung; Plasmaschmelzgefaesz; Lichtbogen; Lichtbogendurchfuehrung; Elektrode; Wechselspannung, hochfrequent; Bogenstrom}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lagestabilisierung von Lichtbögen in Plasmaschmelzanordnungen. Sie ist besonders zur Stabilisierung von Lichtbögen in geschlossenen, zylindrischen Plasmaschmolzgefäßen für die Kieselglasherstellung geeignet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die bekannte Plasmaschmelzanordnung (DD-PS 237064) zur Herstellung von Kie:3lglas enthält ein praktisch geschlossenes, zylindrisches Schmelzgefäß, welches mit Wasser gekühlt wird. Die Stirnseiten des Schmebgefäßes sind durch metallische, wassergekühlte Lichtbogendurchfülirungen verschlossen. Öffnungen in den Lichtbogendurchfühmngen dienen dem Lichtbogeneintritt und der Zu- und Abfuhr des Brenngases während der Schmelze sowie dem Einfüllen des Schmelzgutes vor der eigentlichen Schmelze.

Der Lichtbogen besitzt hohes elektrisches Potential gegenüber dem wassergekühlten Schmelzgefift. Die Lichtbognndurchführungen sind elektrisch isoliert gogenüber der übrigen Schmelzanordnung aufgebaut und sind nicht in deren Arbeitsstromkreis einbezogen.

Nachteilig an der bekannten Schmelzanordnung ist, daß sie keine technische Lösung zur Stabilisierung des Lichtbogens in der Achse der Lichtbogendurchführung und des Schmelzgefäßes offenbart, durch welche der Kontakt des Lichtbogens mit der Lichtbogendurchführung und riarnit der unzulässige Stromfluß durch die Anlagenteile des Schmelzgefäßes verhindert wird.

Infolgedessen besteht bei der uekannten Schmelzanordnung keine Voraussetzung für eine qualitätsgerechte Schmelze bzw. für den Schutz der Schmelzanlage vor thermischer Zerstörung.

Des weiteren ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Plasmalichtbogens bekannt (DE-OS 3544605), bei dem Hochspannungsimpulse zur Aufrechterhaltung des Plasmalichtbogens und dessen Stabilisierung der sogenannten

2. Lichtbogenspannung zwischen Elektrode und Werkstück überlagert werden. Diese Zusatzspannung liegt somit an den den Hauptstrom führenden Elektroden an.

Aus der Beschreibung und insbesondere aus den angegebenen Spannungswerten von über 2 kV geht hervor, daß diese hochfrequente Anteile enthaltene Spannung die Aufgabe hat, den bei großen Distanzen zwischen Elektrode und Werkstück leicht erlöschenden Lichtbogen neu zu zünden bzw. dessen Wiederzündung zu erleichtern.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Lagestabilisierung von Lichtbögen in Plasmaschmelzanordnungen, welches eine qualitätsgerechte Schmelze und den Schutz der Schmelzeinrichtung sichert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Lagestabilisierung von Lichtbögen in Plasmaschmelzanordnungen zu entwickeln, bei welchem der Lichtbogen in der Achse des Schmelzgefäßes in der Weise stabilisiert wird, daß Kontakte mit den Lichtbogendurchführungen und der unzulässige Stromfluß durch Anlagenteile verhindert werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen den Elektroden und den dazugehörigen Lichtbogendurchführungen jeweils eine hochfrequente Wechselspannung über je einen Übertrager angelegt wird. Weiterhin wird das Integral des Primärstromes nach Verstärkung und Gleichrichtung für jeden der beiden Übertrager gebildet und je einem zugehörigen Komparator aufgeschaltet und bei Überschreitung der Referenzspannung der Komparatoren der Bogenstrom reduziert. Damit ist die Hochfrequenzspannung bei der vorliegenden Erfindung zwischen einer Hauptstromelektrode und einer im Normalbetriebsfall nicht stromführenden Elektrode- angeschaltet.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Schaltungsanordnung zu dessen Durchführung haben den Vorteil, die Stabilisierung des Lichtbogens in der Achse des Schmelzgefäßos zu sichern, damit die qualitätsgerechte Schmelze zu ermöglichen und aie thermische Zerstörung der Schmelzanordnung zu verhindern.

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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Die zugehörige Zeichnung zeigt die schematische Darstellung eines Schmelzgefäßes mit der Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das zylindrische Schmelzgefäß 1 ist an seinen Stirnseiten durch die Lichtbogendurchführungen 2 a und 2 b verschlossen. Durch deren Öffnungen wird das Schmelzgut eingefüllt. Sie dienen gleichzeitig der Gaszuleitung und -ableitung und dem Eintritt des Lichtbogens in das Schmelzgefäß 1. Der Lichtbogen brennt zwischen den Elektroden 3a und 3b, die an die Gleichstromquelle 4 angeschlossen sind. Die Elektroden 3a und 3b bzw. die Lichtbogendurchführungen 2a und 2 b sind jeweils über die Kondensatoren 5a und 5b mit der Sekundärseite des Übertragers 6 verbunden dessen Primärseite über den Widerstand 7 auf den Hochfrequenzgenerator 8 geschaltet ist. Die Spannung über dem Widerstand 7 ist auf den Verstärker 9 und den Gleichrichter 10 geschaltet, dessen Ausgang über den Integrator 11 auf den Komparator 12 g iführt ist. Der Ausgang des Komparator 12 ist mit der Gleichstromquelle 4 verbunden.

Die in dur Fig. dargestellten Induktivitäten bezeichnen die Leistungsinduktivitäten 13a und 13b zwischen Übertrager 6 und der Elektrode 3e sowie der Lichtbogendurchführung 2a. Sie befinden sich bei der Frequenz des Hochfrequenzgenerators 8 mit den Kondensatoren 5a und 5b in Resonanz.

Die in der Fig. dargestellte Schaltungsanordnung ist in gleicher Weise an der Elektrode 3 b und der Lichtbogendurchführung 2b eingesetzt. Sie ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einmal dargestellt.

Mit Hilfe des Hochfrequenzgenerators 8 wird eine hochfrequente Wechselspannung, ζ. B. mit der Frequenz von 5OkHz durch den Übertrager 6 und die Kondensatoren 5a und 5b zwischen Lichtbogendurchführung 2a und Elektrode 3 a angelegt. Der Spannungsabfall über dem Widerstand 7 wird im Verstärker 9 verstärkt, im Gleichrichter 10 gleichgerichtet und dem Integrator 11 aufgeschaltet.

Brennt der Lichtbogen stabil in der Achse dos Schmelzgefäßes 1, so stellt sich infolge einer nur geringen Ionisation des Brenngases zwischen Elektrode 3a und Lichtbogendurchführung 2a am Widerstand 7 ein geringer, nahezu konstanter Spannungsabfall ein. Bei der DeStabilisierung des Bogens, die durch Annäherung an die Durchführung charakterisiert ist, nimmt die Spannung am Widerstand 7 einen ansteigenden Verlaufen.

Bei Überschreitung der Schaltschwelle des Komparator 12 durch das Integra! der verstärkten und gleichgerichteten Spannung am Widerstand 7 wird der Bogenstrom soweit reduziert, daß der Lichtbogen die vorgegebene Lage in der Achse des Schmelzgefäßes 1 wiedereinnimmt.

Claims (1)

1. Verfahren zur Lagestabilisierung von Lichtbögen in Plasmaschmelzanordnungen, insbesondere mit geschlossenen und mit Lichtbogendurchführungen und dazugehöriger Elektroden versehenen Schmelzgefäßen unter Verwendung hochfrequenter Wechselspannungen, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Elektrode (3a) und der Lichtbogendurchführurig (2a) sowie der Elektrode (3b) und der Lichtbogendurchführung (2 b) jeweils die hochfrequente Wechselspannung über je einen Übertrager (6) angelegt wird, das Integral des Primärstromes nach Verstärkung und Gleichrichtung für jeden der beiden Übertrager (6) gebildet und je einem zugehörigen Komparator (12) aufgeschaltet und bei Überschreitung der Referenzspannung der Komparatoren (12)derBogenstrom reduziert wird.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung