DE102007041329B4 - Plasmabrenner mit axialer Pulvereindüsung - Google Patents
Plasmabrenner mit axialer Pulvereindüsung Download PDFInfo
- Publication number
- DE102007041329B4 DE102007041329B4 DE102007041329.9A DE102007041329A DE102007041329B4 DE 102007041329 B4 DE102007041329 B4 DE 102007041329B4 DE 102007041329 A DE102007041329 A DE 102007041329A DE 102007041329 B4 DE102007041329 B4 DE 102007041329B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- anode
- plasma torch
- powder injection
- arc
- outer anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/42—Plasma torches using an arc with provisions for introducing materials into the plasma, e.g. powder, liquid
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Plasmabrenner (1) mit axialer Pulvereindüsung und mit mindestens zwei getrennten Kathoden (8) und Ringanoden (5, 9), die als Innen- (5) und Außenanode (9) ausgebildet sind, wobei konzentrisch um einen Pulvereindüsungskanal die Innenanode (5) angeordnet ist, wobei der zentrischen Innenanode (5) die weitere, diese auf Abstand umgebende Außenanode (9) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- (5) und Außenanode (9) miteinander in Verbindung stehen und mit derselben Stromquelle (10) verbunden sind und so jeder Lichtbogen (11) auf die Innen- (5) und Außenanode (9) in zwei Teillichtbögen (11a, 11b) pro Kathode (8) aufgespreizt wird.
Description
- Die Erfindung richtet sich auf einen Plasmabrenner mit axialer Pulvereindüsung und mit mindestens zwei getrennten Kathoden und einer konzentrisch um den Pulvereindüsungskanal angeordneten Ringanode, wie er beispielsweise in der
DE-10 2006 044 906 (nicht vorveröffentlicht) beschrieben ist. - Aus der
US 5 538 765 A ist eine Plasmabeschichtungsvorrichtung mit einer Kathode und einer diese umgebende Anode offenbart. Auch in derDE 10 2005 018 926 A1 und demDE 299 19 142 U1 ist eine ähnliche Anordnung gezeigt. - Plasmabrenner etwas anderer Bauweise sind beispielsweise aus der
DE 691 22 890 T2 , derDE 695 05 417 T2 oder derEP 0 368 547 B1 (=US 4 982 067 A ) oder derWO 90/15516 A1 - Die Brenner der zuletzt genannten Bauarten weisen einen vergleichsweise unbefriedigenden Wirkungsgrad auf, da eine sehr hohe Energieabgabe an das notwendige Kühlwasser erfolgt. Bei einer eingespeisten elektrischen Leistung von beispielsweise 120 kW ist die Leistungsfähigkeit besonders in Bezug auf die Verarbeitung hochschmelzender Werkstoffe unzureichend. Das an das Kühlwasser abgeführte Wasser kann bis zu 65 der elektrischen Leistung betragen. Da der Wirkungsgrad entscheidend ist für die erforderliche Länge der Plasmakanäle, erfolgt eine erhebliche Energieabgabe an das Kühlwasser, was u. a. auch bewirkt, dass das Plasma selbst abgekühlt wird.
- Darüber hinaus befindet sich der Lichtbogen weit stromaufwärts des Pulvereindüsungspunktes, so dass die Abkühlung des Plasmas durch die Rekombination der Ionen über die Länge der Plasmakanäle im Konvergenzbereich erheblich ist. Das bedeutet, dass die Pulverpartikel in einen relativ kalten Bereich der Plasmaströmungen eingedüst werden. Dies ist aber nur erwünscht, wenn es sich um Pulverwerkstoffe handelt, die empfindlich gegenüber thermisch ausgelöster metallurgischer Strukturänderungen sind. Werden hochschmelzende Pulver verarbeitet, weist diese bekannte Anordnung große Nachteile auf.
- Hier setzt die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, u. a. den Wirkungsgrad eines solchen Brenners erheblich zu steigern und eine Materialablösung der Elektroden so weit wie möglich zu minimieren.
- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass zur wenigstens zeitweisen Aufteilung des Lichtbogens in zwei Teillichtbögen pro Kathode der zentrischen Ringanode eine weitere, diese auf Abstand umgebende Ringanode zugeordnet ist.
- Durch die Aufspreizung eines jeden Lichtbogens auf zwei Anoden wird erreicht, dass die Leistung etwa hälftig aufgeteilt werden kann, so dass sich die Belastung des Anodenmateriales erheblich verringert. Dies führt gleichzeitig zu einer äußerst kompakten Bauweise und damit zur Verhinderung der weiter oben beschriebenen Nachteile durch Leistungsabgabe an das Kühlwasser.
- Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. So kann es zweckmäßig sein, jedem Lichtbogenkanal eine zusätzliche Zündanode zuzuordnen.
- Je nach Einsatzart des erfindungsgemäßen Plasmabrenners kann es zweckmäßig sein, in der Aufspaltung des jeweiligen Lichtbogens einen Wechsel vorzunehmen, so dass die Erfindung auch eine den Ringanoden zugeordnete Steuerung vorsieht zum taktweisen Zu- und Wegschalten beispielsweise der zweiten Ringanode.
- Um eine thermische Belastung der Anoden steuern zu können, sieht die Erfindung auch vor, dass die zentrische und/oder die diese umgebende Ringanode mit wenigstens einem von einem Kühlmedium beaufschlagten Kühlkanal versehen ist.
- Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der inneren Anode und/oder der äußeren Anode je eine Zuführdüse od. dgl. für ein Spülgas zugeordnet ist.
- Bei diesem Spülgas kann es sich beispielsweise um Argon handeln, das durch separate Kanäle zur Ausbildung einer stabilen Grenzschichtströmung über die Sammelanoden geführt wird. Der Lichtbogenfußpunkt vergrößert sich damit und die partielle Belastung des Anodenmateriales wird reduziert.
- Während Stickstoff und Wasserstoff den Lichtbogen einschnüren, bewirkt Argon eine Vergrößerung des anodenseiten Lichtbogenfusspunktes und eine Verringerung der partiellen Belastung der Elektrode. Die Verwendung von Stickstoff-/Wasserstoff-/Gasgemischen ist für die Verarbeitung hochschmelzender Werkstoffe wesentlich. Durch die Argonspülung erniedrigt sich die Elektrodenbelastung.
- Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in
-
1 einen vereinfachten Querschnitt durch einen Teil eines Plasmabrenners, -
2 einen Schnitt etwa gemäß Linie II-II in1 , -
3 ein Detail des Schnittes gemäß2 sowie in -
4 ein etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Plasmabrenners in der Darstellungsweise gemäß1 . - Der allgemein mit
1 bezeichnete Plasmabrenner weist eine beispielsweise wassergekühlte Plasmadüse2 auf, in die ein Führungsrohr3 , welches von einem Spülgasringraum4 umgeben ist, hineinragt einschließlich der diese Elemente auf Abstand umgebenden Innenanode5 . Die Innenanode5 wird, was nicht näher dargestellt ist, von einem ggf. wiederum wassergekühlten Brennerkörper6 umgeben, der im dargestellten Beispiel der1 und2 drei Plasmakanäle7 aufweist, die je mit einer Kathode8 ausgerüstet sind. - Etwa im Mündungsbereich der Innenanode
5 in den Innenraum der Plasmadüse2 ist auf Abstand die Innenanode5 von einer zusätzlichen Außenanode9 umgeben, wobei die Innenanode5 und die Kathode8 mit einer Stromquelle10 verbunden sind. Die Außenanode9 steht ebenfalls in Verbindung mit der Innenanode5 und mit dieser Stromquelle10 , wie dies in1 angedeutet ist. - Ein Teil des jeweiligen Plasmakanales
7 kann bedarfsweise als Zündanode7a fungieren. Die Zündanode7a ist elektrisch ebenfalls mit der Stromquelle10 verbunden. Die Steuerungen und Schaltungen der Anoden und Kathoden sind hier nicht näher dargestellt. - In
1 ist noch die Ausbildung eines geteilten Lichtbogens, dort allgemein mit11 bezeichnet, dargestellt, wobei ein Fußpunkt des Lichtbogens11 in Berührung mit der Innenanode5 das Bezugszeichen11a trägt, der Fußpunkt des zweiten Lichtbogenteiles mit der Außenanode9 trägt das Bezugszeichen11b . Die Innenanode5 ist noch von einem Isolierelement12 umgeben, das in1 nur angedeutet ist. In gleicher Weise besteht eine Isolierung13 zwischen Zündanode7a und Außenanode9 und eine Isolierung14 zwischen Außenanode9 und Plasmadüse2 . - In
2 ist die Gestaltung der Plasmakanäle7 vereinfacht wiedergegeben. Diese weisen je eine Führungsnut15 für den Lichtbogenbereich zur Außenanode und eine Führungsnut16 für den Lichtbogenbereich zur Innenanode auf. - Zur Erläuterung einiger geometrischer Daten gibt die
3 einen der Plasmakanäle7 wieder, wobei die Angaben in Bezug auf die hier lediglich als Kreis dargestellte Außenanode9 einerseits und Innenanode5 andererseits wiedergegeben sind. Die geometrischen Angaben sind hier mit Kleinbuchstaben bezeichnet:
Der kleinste Abstand des Plasmabrenners7 zur Innenanode trägt den Buchstaben ”a”, ”b” bezeichnet den gleichen Abstand des Kanales ohne das Maß der Lichtbogenführungsnut16 , ”c” bedeutet der kleinste Abstand zur Außenanode9 , ”d” den Normalabstand zur Außenanode9 . Mit ”e” ist der Übergangsradius der Lichtbogenführungsnut Plasmakanal/Außenanode bezeichnet, ”f” bezeichnet den Übergangsradius Lichtbogenführungsnut/Plasmakanal/Innenanode. - In
4 sind die Teile, soweit sie mit denen der1 übereinstimmen, gleich bezeichnet. - Zusätzlich sind hier Spülgasleitungen bzw. Ringräume zur Zudosierung von Spülgas vorgesehen, wobei das Spülgas aus einer nicht näher dargestellten Quelle über eine Leitung
17 zugeführt wird. Die angedeuteten Regeleinrichtungen zur Dosierung des Spülgases tragen die Bezugsziffern18 und19 und sind nur symbolisch dargestellt. Die die Innenanode außen umgebende Spülgaszufuhr trägt das Bezugszeichen20 , die die Außenanode im Innenring beeinflussende Spülgaszufuhr trägt das Bezugszeichen21 . Erkennbar ist es möglich, mit den Spülgas-Gasen über die Zuführleitung20 bzw.21 den jeweiligen Lichtbogenteil des sich aufspreizenden Lichtbogens zu fokussieren. - Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen.
Claims (5)
- Plasmabrenner (
1 ) mit axialer Pulvereindüsung und mit mindestens zwei getrennten Kathoden (8 ) und Ringanoden (5 ,9 ), die als Innen- (5 ) und Außenanode (9 ) ausgebildet sind, wobei konzentrisch um einen Pulvereindüsungskanal die Innenanode (5 ) angeordnet ist, wobei der zentrischen Innenanode (5 ) die weitere, diese auf Abstand umgebende Außenanode (9 ) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- (5 ) und Außenanode (9 ) miteinander in Verbindung stehen und mit derselben Stromquelle (10 ) verbunden sind und so jeder Lichtbogen (11 ) auf die Innen- (5 ) und Außenanode (9 ) in zwei Teillichtbögen (11a ,11b ) pro Kathode (8 ) aufgespreizt wird. - Plasmabrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben den beiden Ringanoden (
5 ,9 ) im jeweiligen Lichtbogenkanal eine zusätzliche Zündanode (7a ) angeordnet ist. - Plasmabrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Ringanoden (
5 ,9 ) eine Steuerung zugeordnet ist zum taktweisen Zu- und Wegschalten der Innenanode (9 ). - Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenanode (
5 ) und/oder der Außenanode (9 ) je eine Zuführdüse (20 ,21 ) für ein Spülgas zugeordnet ist. - Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrische Innenanode (
5 ) und/oder die umgebende Außenanode (9 ) mit wenigstens einem von einem Kühlmedium beaufschlagten Kühlkanal versehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007041329.9A DE102007041329B4 (de) | 2007-08-31 | 2007-08-31 | Plasmabrenner mit axialer Pulvereindüsung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007041329.9A DE102007041329B4 (de) | 2007-08-31 | 2007-08-31 | Plasmabrenner mit axialer Pulvereindüsung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007041329A1 DE102007041329A1 (de) | 2009-03-05 |
DE102007041329B4 true DE102007041329B4 (de) | 2016-06-30 |
Family
ID=40299008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007041329.9A Expired - Fee Related DE102007041329B4 (de) | 2007-08-31 | 2007-08-31 | Plasmabrenner mit axialer Pulvereindüsung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102007041329B4 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109253021A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-22 | 大连民族大学 | 具有组合阳极结构的双放电模式等离子体点火器 |
DE102019105163B3 (de) * | 2019-02-28 | 2020-08-13 | Noble Powder GmbH | Plasmadüse und Plasmavorrichtung |
DE102022126660A1 (de) | 2022-10-13 | 2024-04-18 | Graforce Gmbh | Plasmaelektrodenanordnung und Plasmalysevorrichtung |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990015516A1 (fr) * | 1989-06-08 | 1990-12-13 | Suennen Jean | Procede et dispositif d'obtention de hautes temperatures |
US5538765A (en) * | 1992-05-07 | 1996-07-23 | Fujitsu Ltd. | DC plasma jet CVD method for producing diamond |
EP0368547B1 (de) * | 1988-11-04 | 1996-08-28 | Daniel Richard Marantz | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma |
DE69122890T2 (de) * | 1990-06-26 | 1997-02-20 | University Of British Columbia, Vancouver, British Columbia | Plasmafackel |
DE69505417T2 (de) * | 1994-12-05 | 1999-03-25 | Univ British Columbia | Konvergente vorrichtung für plasmajet |
DE29919142U1 (de) * | 1999-10-30 | 2001-03-08 | Agrodyn Hochspannungstechnik G | Plasmadüse |
DE102005018926A1 (de) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Plasma Treat Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung einer Oberfläche eines Werkstückes |
DE102006044906A1 (de) * | 2006-09-22 | 2008-04-17 | Thermico Gmbh & Co. Kg | Plasmabrenner |
-
2007
- 2007-08-31 DE DE102007041329.9A patent/DE102007041329B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0368547B1 (de) * | 1988-11-04 | 1996-08-28 | Daniel Richard Marantz | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma |
WO1990015516A1 (fr) * | 1989-06-08 | 1990-12-13 | Suennen Jean | Procede et dispositif d'obtention de hautes temperatures |
DE69122890T2 (de) * | 1990-06-26 | 1997-02-20 | University Of British Columbia, Vancouver, British Columbia | Plasmafackel |
US5538765A (en) * | 1992-05-07 | 1996-07-23 | Fujitsu Ltd. | DC plasma jet CVD method for producing diamond |
DE69505417T2 (de) * | 1994-12-05 | 1999-03-25 | Univ British Columbia | Konvergente vorrichtung für plasmajet |
DE29919142U1 (de) * | 1999-10-30 | 2001-03-08 | Agrodyn Hochspannungstechnik G | Plasmadüse |
DE102005018926A1 (de) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Plasma Treat Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung einer Oberfläche eines Werkstückes |
DE102006044906A1 (de) * | 2006-09-22 | 2008-04-17 | Thermico Gmbh & Co. Kg | Plasmabrenner |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102007041329A1 (de) | 2009-03-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1797747B1 (de) | Plasmabrenner | |
DE2164270C3 (de) | Plasmastrahlgenerator | |
DE102011088433A1 (de) | Verfahren und Plasmalichtbogenbrennersystem zum Markieren und Schneiden von Werkstücken mit dem selben Satz an Hilfsstoffen | |
DE112006001797B4 (de) | Plasmagasverteiler mit integrierten Dosier- und Strömungsdurchgängen | |
DE2306022A1 (de) | Plasmabrenner mit achsialzufuhr des stabilisierenden gases | |
EP2804450A2 (de) | Ein- oder mehrteiliges Isolierteil für einen Plasmabrenner, insbesondere einen Plasmaschneidbrenner, sowie Anordnungen und Plasmabrenner mit demselben | |
DE102006044906A1 (de) | Plasmabrenner | |
EP0017201B1 (de) | Gleichstrom-Plasmabrenner | |
DE3241476A1 (de) | Verfahren zur einleitung von ionisierbarem gas in ein plasma eines lichtbogenbrenners und plasmabrenner zur durchfuehrung des verfahrens | |
EP2457681B1 (de) | Brenner für das Wolfram-Inertgas-Schweißen sowie Elektrode zur Verwendung bei einem solchen Brenner | |
DE102007041329B4 (de) | Plasmabrenner mit axialer Pulvereindüsung | |
EP2667689B1 (de) | Elektrode für Plasmaschneidbrenner sowie deren Verwendung | |
DE3328777C2 (de) | ||
DE102011011207A1 (de) | Brenner zum gleichmäßigen Erwärmen eines langen Ofens | |
DE2633510A1 (de) | Plasmatron | |
DE4432924C2 (de) | Verfahren zum Schmelzen von Metallschrott und elektrischer Lichtbogenofen zur Durchführung des Verfahrens | |
DE2643369C2 (de) | Entladevorrichtung | |
DE1264641B (de) | Lichtbogen-Plasmabrenner | |
WO1997016947A1 (de) | Plasmabrenner | |
DE19953928B4 (de) | Plasmaerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von thermischen Lichtbogenplasmen | |
DE10327911B4 (de) | Plasma-MIG/MAG-Schweißbrenner | |
DE10044764A1 (de) | Vorrichtung zum Plasmaschweißen und/oder Plasmaschneiden | |
DE1440541B2 (de) | Elektrisches plasmageraet zum erhitzen, schneiden und schweissen eines werkstuecks | |
DE1515218C (de) | Elektrischer Lichtbogenbrenner | |
DE7703542U1 (de) | Aufbau mit mehreren Schweißbrennern |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20140731 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |