DE102022131435A1 - Device for generating a plasma flame, plasma generation device, high-temperature processing plant and corresponding operating method - Google Patents

Device for generating a plasma flame, plasma generation device, high-temperature processing plant and corresponding operating method Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10, 10a, 10b) zur Erzeugung mindestens einer Plasmaflamme (12), eine Plasmaerzeugungseinrichtung (100) umfassend mehrere Vorrichtungen (10, 10a, 10b), eine Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26) zum Schmelzen eines Materials (28) mittels Schmelzwärme und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung (10, 10a, 10b), einer solchen Plasmaerzeugungseinrichtung (100) oder einer solchen Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26) .The invention relates to a device (10, 10a, 10b) for generating at least one plasma flame (12), a plasma generation device (100) comprising a plurality of devices (10, 10a, 10b), a high-temperature process plant, in particular a melting plant (26) for melting a material (28) by means of melting heat and a method for operating such a device (10, 10a, 10b), such a plasma generation device (100) or such a high-temperature process plant, in particular a melting plant (26).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung mindestens einer Plasmaflamme mit Merkmalen des Anspruchs 1, eine Plasmaerzeugungseinrichtung mit Merkmalen des Anspruchs 6, eine Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, mit Merkmalen des Anspruchs 11 und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung, einer solchen Plasmaerzeugungseinrichtung oder einer solchen Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, mit Merkmalen des Anspruchs 13.The invention relates to a device for generating at least one plasma flame with features of claim 1, a plasma generation device with features of claim 6, a high-temperature process plant, in particular a melting plant, with features of claim 11 and a method for operating such a device, such a plasma generation device or such a high-temperature process plant, in particular a melting plant, with features of claim 13.

Mit Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, ist hier eine Anlage gemeint, die Wärmeleistung von mindestens 100 kW, insbesondere mindestens 500 kW, besonders bevorzugt mindestens 2 MW in einer Plasmaflamme erzeugen kann. Das ist insbesondere für solche Anlagen interessant, die konventionelle Gasbrenner mit einer vergleichbaren Heizleistung im Zuge der Reduzierung des CO2-Ausstoßes ersetzen können sollen.High-temperature process plant, in particular melting plant, is understood here to mean a plant that can generate a heat output of at least 100 kW, in particular at least 500 kW, particularly preferably at least 2 MW in a plasma flame. This is particularly interesting for plants that are intended to be able to replace conventional gas burners with a comparable heating output in the course of reducing CO2 emissions.

Plasmabrenner sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei wird ein Lichtbogen aus einem ionisierten Gas, dem sogenannten Plasma, erzeugt. Das Plasma kann dabei eine Temperatur von ca. 30.000 °C aufweisen. Zur Erzeugung des Plasmas muss dieses zunächst gezündet, also das Gas ionisiert, werden. Um das Plasma aufrecht zu erhalten, also das Gas im ionisierten Zustand zu halten, muss dauerhaft Energie (bzw. Leistung) in den Plasmabrenner eingespeist werden.Plasma torches are well known in the art. They generate an arc from an ionized gas, known as plasma. The plasma can have a temperature of around 30,000 °C. To generate the plasma, it must first be ignited, i.e. the gas must be ionized. In order to maintain the plasma, i.e. to keep the gas in an ionized state, energy (or power) must be continuously fed into the plasma torch.

US 2003/0080097 A1 offenbart einen Plasmabrenner mit zwei Energiequellen, die den Plasmabrenner induktiv mit Energie versorgen. Dabei wird die erste Energiequelle genutzt, um das Plasma im Plasmabrenner zu zünden. Die zweite Energiequelle wird genutzt, um das Plasma im Betrieb des Plasmabrenners aufrechtzuerhalten. US 2003/0080097 A1 discloses a plasma torch with two energy sources that inductively supply the plasma torch with energy. The first energy source is used to ignite the plasma in the plasma torch. The second energy source is used to maintain the plasma during operation of the plasma torch.

Nachteilig dabei ist, dass die in das Plasma eingespeiste Leistung nicht ausreichend für eine Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, der oben genannten Art ist.The disadvantage here is that the power fed into the plasma is not sufficient for a high-temperature process plant, in particular a melting plant, of the type mentioned above.

Aufgabe der folgenden Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Erzeugung mindestens einer Plasmaflamme, eine Plasmaerzeugungseinrichtung, eine Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage zum Schmelzen eines Materials mittels Schmelzwärme und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung, einer solchen Plasmaerzeugungseinrichtung oder einer solchen Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, bereitzustellen, wobei die eingespeiste Leistung in einem Bereich von 100 Kilowatt bis 100 Megawatt liegt.The object of the following invention is to provide a device for generating at least one plasma flame, a plasma generation device, a high-temperature process plant, in particular a melting plant for melting a material by means of melting heat, and a method for operating such a device, such a plasma generation device or such a high-temperature process plant, in particular a melting plant, wherein the fed-in power is in a range from 100 kilowatts to 100 megawatts.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Erzeugung mindestens einer Plasmaflamme mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Vorrichtung kann als ein Plasmabrenner ausgebildet sein. Die Vorrichtung umfasst eine Prozessgaszufuhr zur Zuführung eines Prozessgases in die Vorrichtung und mindestens einen Plasmaerzeugungsraum zur Erzeugung mindestens eines Plasmas durch ein Ionisieren des Prozessgases. Der Plasmaerzeugungsraum kann als eine Plasmaerzeugungskammer ausgebildet sein. Die Vorrichtung ist derart eingerichtet, dass das Plasma beim Verlassen der Vorrichtung die Plasmaflamme erzeugt.This object is achieved by a device for generating at least one plasma flame with the features of claim 1. The device can be designed as a plasma burner. The device comprises a process gas supply for supplying a process gas into the device and at least one plasma generation space for generating at least one plasma by ionizing the process gas. The plasma generation space can be designed as a plasma generation chamber. The device is set up in such a way that the plasma generates the plasma flame when it leaves the device.

Die Vorrichtung umfasst eine erste Energieversorgung zur Versorgung der Vorrichtung mit Energie.The device comprises a first power supply for supplying the device with power.

Mit Energieversorgung ist in dieser Offenbarung allgemein eine elektrische Energieversorgung gemeint. Sie weist üblicherweise eine Leistungsumwandlervorrichtung auf, die ausgelegt ist, die ihr gelieferte Leistung, insbesondere die ihr von einem Leistungsversorgungsnetz gelieferte elektrische Leistung in eine für den zu versorgenden Prozess geeignete elektrische Leistung umzuwandeln und zur Versorgung bereit zu stellen. Eine Energieversorgung im Sinne dieser Offenbarung kann weitere Komponenten aufweisen, um die gelieferte elektrische Leistung möglichst geeignet dem Prozess zur Verfügung stellen zu können.In this disclosure, energy supply generally means an electrical energy supply. It usually has a power converter device that is designed to convert the power supplied to it, in particular the electrical power supplied to it by a power supply network, into electrical power suitable for the process to be supplied and to make it available for supply. An energy supply in the sense of this disclosure can have further components in order to be able to make the electrical power supplied available to the process as suitably as possible.

Die erste Energieversorgung ist zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum ausgebildet. Die erste Energieversorgung umfasst mindestens eine erste Leistungsversorgungseinheit.The first energy supply is designed to inductively feed energy into the plasma generation chamber. The first energy supply comprises at least one first power supply unit.

Mit Leistungsversorgungseinheit ist in dieser Offenbarung allgemein eine elektrische Leistungsversorgungseinheit gemeint. Sie weist üblicherweise eine oben bereits genannte Leistungsumwandlervorrichtung auf, die ausgelegt ist, die ihr gelieferte Leistung, insbesondere die ihr von einem Leistungsversorgungsnetz gelieferte elektrische Leistung in eine für den zu versorgenden Prozess geeignete elektrische Leistung umzuwandeln und zur Versorgung bereit zu stellen. Eine Leistungsversorgungseinheit im Sinne dieser Offenbarung kann weitere Komponenten aufweisen, z.B. eine Steuerung, Filter, Abschirmungen und/oder Komponenten zur Vermeidung von Personenschäden auf Grund von Hitze, Strahlung oder elektrischem Strom.In this disclosure, a power supply unit generally means an electrical power supply unit. It usually has a power converter device as already mentioned above, which is designed to convert the power supplied to it, in particular the electrical power supplied to it by a power supply network, into electrical power suitable for the process to be supplied and to make it available for supply. A power supply unit in the sense of this disclosure can have further components, e.g. a controller, filters, shields and/or components for preventing personal injury due to heat, radiation or electrical current.

Die erste Leistungsversorgungseinheit ist zur Erzeugung einer alternierenden Stromstärke und/oder Spannung innerhalb eines ersten Frequenzbereichs eingerichtet. Der erste Frequenzbereich liegt in einem Bereich von 1 Kilohertz (kHz) bis 10 Megahertz (MHz). Der erste Frequenzbereich kann bevorzugt in einem Bereich von 10 kHz bis 1 MHz, besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 kHz bis 600 kHz liegen.The first power supply unit is designed to generate an alternating current and/or voltage within a first frequency range The first frequency range is in a range from 1 kilohertz (kHz) to 10 megahertz (MHz). The first frequency range can preferably be in a range from 10 kHz to 1 MHz, particularly preferably in a range from 10 kHz to 600 kHz.

Die Vorrichtung umfasst eine zweite Energieversorgung zur Versorgung der Vorrichtung mit Energie. Die zweite Energieversorgung ist zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum ausgebildet. Die zweite Energieversorgung umfasst eine zweite Leistungsversorgungseinheit. Die zweite Leistungsversorgungseinheit ist zur Erzeugung einer alternierenden Stromstärke und/oder Spannung innerhalb eines zweiten Frequenzbereichs eingerichtet. Der zweite Frequenzbereich liegt in einem Bereich von 1 MHz bis 500 Gigahertz (GHz). Der zweite Frequenzbereich kann bevorzugt in einem Bereich von 1 MHz bis 10 GHz liegen.The device comprises a second energy supply for supplying the device with energy. The second energy supply is designed for inductively feeding energy into the plasma generation chamber. The second energy supply comprises a second power supply unit. The second power supply unit is designed to generate an alternating current and/or voltage within a second frequency range. The second frequency range is in a range from 1 MHz to 500 gigahertz (GHz). The second frequency range can preferably be in a range from 1 MHz to 10 GHz.

Die zweite Leistungsversorgungseinheit kann so ausgelegt sein, dass sie bei einer Frequenz betrieben wird, die größer ist als die Frequenz der ersten Leistungsversorgungseinheit, insbesondere um mindestens den Faktor 10 größer ist.The second power supply unit can be designed to operate at a frequency that is higher than the frequency of the first power supply unit, in particular at least a factor of 10 higher.

Eine mittels der ersten Energieversorgung und mittels der zweiten Energieversorgung in den Plasmaerzeugungsraum induktiv eingespeiste Leistung liegt in einem Bereich von 100 Kilowatt bis 100 Megawatt. Die mittels der ersten und der zweiten Energieversorgung in den Plasmaerzeugungsraum induktiv eingespeiste Leistung kann in einem Bereich von 100 Kilowatt bis 10 Megawatt, insbesondere in einem Bereich von 100 Kilowatt bis 1 Megawatt, liegen.A power inductively fed into the plasma generation chamber by means of the first energy supply and by means of the second energy supply lies in a range from 100 kilowatts to 100 megawatts. The power inductively fed into the plasma generation chamber by means of the first and second energy supplies can lie in a range from 100 kilowatts to 10 megawatts, in particular in a range from 100 kilowatts to 1 megawatt.

Die Vorrichtung kann mehrere erste und mehrere zweite Leistungsversorgungseinheiten umfassen. Die erste Leistungsversorgungseinheit kann als eine Strom- und/oder Spannungsquelle ausgebildet sein. Die zweite Leistungsversorgungseinheit kann ebenfalls als eine Strom- und/oder Spannungsquelle ausgebildet sein.The device can comprise a plurality of first and a plurality of second power supply units. The first power supply unit can be designed as a current and/or voltage source. The second power supply unit can also be designed as a current and/or voltage source.

Damit kann eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Plasmaflamme mit einer sehr hohen eingespeisten Leistung bereitgestellt werden.This makes it possible to provide a device for generating a plasma flame with a very high input power.

Gemäß einer Weiterbildung kann die erste Energieversorgung mindestens eine Induktionsspule zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum umfassen. Die zweite Energieversorgung kann derart eingerichtet sein, dass die mittels der zweiten Energieversorgung erzeugte Energie zumindest teilweise, insbesondere vollständig, mittels der Induktionsspule der ersten Energieversorgung in den Plasmaerzeugungsraum eingespeist werden kann. Die erste Energieversorgung kann mehrere Induktionsspulen zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum umfassen. Hierdurch kann auf eine separate Induktionsspule für die zweite Energieversorgung verzichtet werden. Damit können Bauteile der Vorrichtung eingespart und so die Komplexität der Vorrichtung reduziert werden.According to a further development, the first energy supply can comprise at least one induction coil for inductively feeding energy into the plasma generation chamber. The second energy supply can be set up in such a way that the energy generated by the second energy supply can be fed at least partially, in particular completely, into the plasma generation chamber by means of the induction coil of the first energy supply. The first energy supply can comprise several induction coils for inductively feeding energy into the plasma generation chamber. This means that a separate induction coil for the second energy supply can be dispensed with. This means that components of the device can be saved and the complexity of the device can be reduced.

Gemäß einer Weiterbildung kann die erste Energieversorgung mindestens eine Induktionsspule zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum umfassen. Die zweite Energieversorgung kann mindestens eine weitere Induktionsspule zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum umfassen. Die erste Energieversorgung kann mehrere Induktionsspulen und die zweite Energieversorgung kann mehrere weitere Induktionsspulen zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum umfassen. Damit kann die Einspeisung von Energie der ersten und der zweiten Energieversorgung über separate Induktionsspulen umgesetzt werden. Hierdurch kann eine sichere und stabile Einspeisung der Energie über die jeweilige Induktionsspule ohne gegebenenfalls störende Interferenzeffekte umgesetzt werden.According to a further development, the first energy supply can comprise at least one induction coil for inductively feeding energy into the plasma generation chamber. The second energy supply can comprise at least one further induction coil for inductively feeding energy into the plasma generation chamber. The first energy supply can comprise several induction coils and the second energy supply can comprise several further induction coils for inductively feeding energy into the plasma generation chamber. The energy supply of the first and second energy supplies can thus be implemented via separate induction coils. This enables a safe and stable energy supply via the respective induction coil to be implemented without any potentially disruptive interference effects.

Gemäß einer Weiterbildung kann die Vorrichtung mindestens einen Magneten zur Erzeugung von magnetischen Inhomogenitäten innerhalb des Plasmaerzeugungsraumes umfassen. Der Magnet kann um den Plasmaerzeugungsraum angeordnet sein. Der Magnet kann zwischen der Prozessgaszufuhr und der Induktionsspule der ersten Energieversorgung bzw. der weiteren Induktionsspule der zweiten Energieversorgung angeordnet sein. Die Vorrichtung kann mehrere Magneten zur Erzeugung von magnetischen Inhomogenitäten innerhalb des Plasmaerzeugungsraumes umfassen. Hierdurch kann die induktive Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum energetisch begünstigt werden. Insbesondere kann das Zünden und/oder das Wiederzünden von Plasma energetisch begünstigt werden. Mit anderen Worten, die zum Zünden und/oder Wiederzünden des Plasmas benötigte Energie kann mittels der magnetischen Inhomogenitäten reduziert werden. Ebenso ist es denkbar, dass die zum Betrieb der Vorrichtung benötigte Energie bzw. Leistung aufgrund der magnetischen Inhomogenitäten reduziert werden kann.According to a further development, the device can comprise at least one magnet for generating magnetic inhomogeneities within the plasma generation space. The magnet can be arranged around the plasma generation space. The magnet can be arranged between the process gas supply and the induction coil of the first energy supply or the further induction coil of the second energy supply. The device can comprise several magnets for generating magnetic inhomogeneities within the plasma generation space. This can energetically promote the inductive feed of energy into the plasma generation space. In particular, the ignition and/or re-ignition of plasma can be energetically promoted. In other words, the energy required to ignite and/or re-ignite the plasma can be reduced by means of the magnetic inhomogeneities. It is also conceivable that the energy or power required to operate the device can be reduced due to the magnetic inhomogeneities.

Vorliegend ist mit einer magnetischen Inhomogenität eine Bündelung des magnetischen Feldes bzw. ein Erzeugen von lokalen Magnetfeldmaxima bzw. Magnetfeldminima (ungleichmäßiger Verlauf von Magnetfeldlinien) gemeint.In this case, magnetic inhomogeneity means a bundling of the magnetic field or a generation of local magnetic field maxima or minima (uneven course of magnetic field lines).

Vorliegend ist mit „Zünden“ das erstmalige Zünden eines „kalten Plasmas“ bzw. das erstmalige Ionisieren eines zu ionisierenden Gases gemeint. Entsprechend ist mit „Wiederzünden“ ein erneutes Zünden eines „vorgewärmten Plasmas“ gemeint. Mit anderen Worten, beim Wiederzünden wird ein bereits zuvor gezündetes Plasma erneut gezündet bzw. ein bereits zuvor ionisiertes Gas erneut ionisiert. Dabei ist die zum Wiederzünden benötigte Leistung geringer als die Leistung, die zum erstmaligen Zünden des Plasmas benötigt wird.In this case, “ignition” means the initial ignition of a “cold plasma” or the initial ionization of a gas to be ionized. Accordingly, "re-ignition" means the renewed ignition of a "preheated plasma". In other words, during re-ignition, a previously ignited plasma is re-ignited or a previously ionized gas is re-ionized. The power required for re-ignition is lower than the power required to ignite the plasma for the first time.

Gemäß einer Weiterbildung kann die Vorrichtung mindestens eine Düse zum Ausleiten des Plasmas aus der Vorrichtung aufweisen. Die Düse kann zum Formen und Ausrichten der Plasmaflamme, die durch das aus der Vorrichtung ausgeleitete Plasma erzeugt wird, in eine Abstrahlrichtung eingerichtet sein. Die Düse kann derart eingerichtet sein, dass die Abstrahlrichtung, in die die Plasmaflamme ausgerichtet wird, mittels der Düse variiert bzw. eingestellt werden kann. Die Düse kann hierzu beweglich ausgebildet sein. Hierdurch können die Abstrahlrichtung der Plasmaflamme und damit die Richtung der abgegebenen Hitze durch die Plasmaflamme gezielt gesteuert werden.According to a further development, the device can have at least one nozzle for discharging the plasma from the device. The nozzle can be designed to shape and align the plasma flame, which is generated by the plasma discharged from the device, in a radiation direction. The nozzle can be designed in such a way that the radiation direction in which the plasma flame is directed can be varied or adjusted by means of the nozzle. The nozzle can be designed to be movable for this purpose. This allows the radiation direction of the plasma flame and thus the direction of the heat emitted by the plasma flame to be controlled in a targeted manner.

Die obige Aufgabe wird weiter durch eine Plasmaerzeugungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Die Plasmaerzeugungseinrichtung umfasst mehrere Vorrichtungen gemäß obigen Ausführungen. Die Plasmaerzeugungsräume der mehreren Vorrichtungen sind in einem Array angeordnet. Die Plasmaflammen der mehreren Vorrichtungen können eine gemeinsame Plasmaflamme erzeugen. Hierdurch kann die Wärmeentwicklung in den jeweiligen Plasmaerzeugungsräumen und/oder den jeweiligen Induktionsspulen untereinander auf mehrere aufgeteilt werden. Mit anderen Worten, die Wärmeentwicklung in den jeweiligen einzelnen Plasmaerzeugungsräumen und/oder den jeweiligen Induktionsspulen kann reduziert werden. Hinsichtlich der weiteren damit erzielbaren Vorteile wird auf die diesbezüglichen Ausführungen zur Vorrichtung verwiesen. Zur weiteren Ausgestaltung der Plasmaerzeugungseinrichtung können die im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschriebenen und/oder die nachfolgend noch erläuterten Maßnahmen dienen.The above object is further achieved by a plasma generation device with the features of claim 6. The plasma generation device comprises several devices according to the above statements. The plasma generation chambers of the several devices are arranged in an array. The plasma flames of the several devices can generate a common plasma flame. As a result, the heat development in the respective plasma generation chambers and/or the respective induction coils can be divided among several. In other words, the heat development in the respective individual plasma generation chambers and/or the respective induction coils can be reduced. With regard to the further advantages that can be achieved with this, reference is made to the relevant statements on the device. The measures described in connection with the device and/or those explained below can be used to further configure the plasma generation device.

Gemäß einer Weiterbildung können die Plasmaerzeugungsräume in einer Wabenstruktur angeordnet sein. So kann bspw. ein erster Plasmaerzeugungsraum mittig und sechs weitere Plasmaerzeugungsräume um den ersten Plasmaerzeugungsraum herum angeordnet sein (analog zu einer Bienenwabe). Hierdurch kann eine besonders stabile Struktur bzw. ein besonders stabiles Array von Plasmaerzeugungsräumen umgesetzt, sowie die einzelnen Plasmaflammen gezielt ausgerichtet werden.According to a further development, the plasma generation chambers can be arranged in a honeycomb structure. For example, a first plasma generation chamber can be arranged in the middle and six further plasma generation chambers can be arranged around the first plasma generation chamber (analogous to a honeycomb). This makes it possible to implement a particularly stable structure or a particularly stable array of plasma generation chambers and to align the individual plasma flames in a targeted manner.

Gemäß einer Weiterbildung können die Plasmaerzeugungsräume derart angeordnet sein, dass die Plasmaflammen einen Zyklon entstehen lassen. So können Partikel aufgrund der Zentrifugalkraft weg von den Plasmaflammen befördert werden. Zudem können die Plasmaflammen zielgerichtet ausgerichtet werden. Das kann durch die Anordnung der Plasmaerzeugungsräume erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können auch zusätzliche elektrische und/oder magnetische Felder eingesetzt werden, um einen Zyklon aus den Plasmaflammen entstehen zu lassen und/oder die Plasmaflammen zielgerichtet auszurichten.According to a further development, the plasma generation chambers can be arranged in such a way that the plasma flames create a cyclone. In this way, particles can be transported away from the plasma flames due to centrifugal force. In addition, the plasma flames can be directed in a targeted manner. This can be achieved by arranging the plasma generation chambers. Alternatively or additionally, additional electrical and/or magnetic fields can be used to create a cyclone from the plasma flames and/or to direct the plasma flames in a targeted manner.

Gemäß einer Weiterbildung können die Induktionsspulen und/oder die weiteren Induktionsspulen von zumindest zwei, insbesondere allen, Vorrichtungen miteinander elektrisch und/oder magnetisch gekoppelt sein. Hierdurch kann ein besonders stabiles und flexibles Gesamtsystem bzw. eine besonders stabile und flexibel einsetzbare Plasmaerzeugungseinrichtung bereitgestellt werden.According to a further development, the induction coils and/or the further induction coils of at least two, in particular all, devices can be electrically and/or magnetically coupled to one another. This makes it possible to provide a particularly stable and flexible overall system or a particularly stable and flexibly usable plasma generation device.

Gemäß einer Weiterbildung können die Vorrichtungen derart miteinander gekoppelt sein, dass ein Leistungsverlust an einer Vorrichtung durch eine Leistungserhöhung an mindestens einer anderen Vorrichtung ausgeglichen werden kann. Hierdurch kann ein besonders stabiler Betrieb der Plasmaerzeugungseinrichtung gewährleistet werden.According to a further development, the devices can be coupled to one another in such a way that a loss of power in one device can be compensated by an increase in power in at least one other device. This can ensure particularly stable operation of the plasma generation device.

Die obige Aufgabe wird weiter durch eine Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage zum Schmelzen eines Materials mittels Schmelzwärme mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage kann zum Schmelzen von Glas, Halbleitermaterial oder eines Metalls, insbesondere zum Schmelzen von Aluminium, eingerichtet sein. Die Hochtemperaturprozessanlage kann auch zum Brennen von Zement verwendet werden. Die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, umfasst mindestens eine Vorrichtung gemäß obigen Ausführungen oder eine Plasmaerzeugungseinrichtung gemäß obigen Ausführungen. Die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, ist derart eingerichtet, dass die Hitze, insbesondere Schmelzwärme, zumindest teilweise insbesondere vollständig, mittels der Vorrichtung oder der Plasmaerzeugungseinrichtung erzeugt wird. Damit kann die Vorrichtung und/oder die Plasmaerzeugungseinrichtung als Heizquelle der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, eingesetzt werden und die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, effizient betrieben werden. Hinsichtlich der weiteren damit erzielbaren Vorteile wird auf die diesbezüglichen Ausführungen zur Vorrichtung bzw. zur Plasmaerzeugungseinrichtung verwiesen. Zur weiteren Ausgestaltung der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, können die im Zusammenhang mit der Vorrichtung bzw. mit der Plasmaerzeugungseinrichtung beschriebenen und/oder die nachfolgend noch erläuterten Maßnahmen dienen.The above object is further achieved by a high-temperature process plant, in particular a melting plant for melting a material by means of melting heat, with the features of claim 11. The high-temperature process plant, in particular a melting plant, can be set up for melting glass, semiconductor material or a metal, in particular for melting aluminum. The high-temperature process plant can also be used for burning cement. The high-temperature process plant, in particular a melting plant, comprises at least one device according to the above statements or a plasma generation device according to the above statements. The high-temperature process plant, in particular a melting plant, is set up in such a way that the heat, in particular a melting heat, is generated at least partially, in particular completely, by means of the device or the plasma generation device. The device and/or the plasma generation device can thus be used as a heat source for the high-temperature process plant, in particular a melting plant, and the high-temperature process plant, in particular a melting plant, can be operated efficiently. With regard to the further advantages that can be achieved with this, reference is made to the relevant statements on the device or the plasma generation device. For further design of the high-temperature process plant, in particular a melting plant, the Plasma generation device described and/or the measures explained below.

Gemäß einer Weiterbildung kann die Hochtemperaturprozessanlage einen Brennraum, insbesondere die Schmelzanlage einen Schmelzraum, umfassen. In dem Brennraum, insbesondere Schmelzraum kann das zu bearbeitende oder zu schmelzende Material angeordnet sein. Das zu schmelzende Material kann Glas, Metall, insbesondere Aluminium, sein. Das zu bearbeitende Material kann z.B. auch Zement sein. Die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, kann derart ausgebildet sein, dass die mittels der Vorrichtung oder mittels der Plasmaerzeugungseinrichtung erzeugte Plasmaflamme oder Plasmaflammen zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in den Brennraum, insbesondere Schmelzraum, eingeleitet werden können. Hierdurch kann der Brennraum, insbesondere Schmelzraum der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, mittels der Vorrichtung bzw. mittelr des durch die Vorrichtung(en) erzeugten Plasmaflamme(n) effizient geheizt werden.According to a further development, the high-temperature process plant can comprise a combustion chamber, in particular the melting plant can comprise a melting chamber. The material to be processed or melted can be arranged in the combustion chamber, in particular the melting chamber. The material to be melted can be glass, metal, in particular aluminum. The material to be processed can also be cement, for example. The high-temperature process plant, in particular the melting plant, can be designed in such a way that the plasma flame or plasma flames generated by means of the device or by means of the plasma generation device can be introduced at least partially, in particular completely, into the combustion chamber, in particular the melting chamber. As a result, the combustion chamber, in particular the melting chamber of the high-temperature process plant, in particular the melting plant, can be efficiently heated by means of the device or by means of the plasma flame(s) generated by the device(s).

Die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, kann eine Gasabfuhr zum Abführen von Abgasen, insbesondere aus dem Brennraum, insbesondere Schmelzraum, umfassen. Damit können die während des Betriebs der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, entstehenden Abgase sicher abgeführt werden. Die Gasabfuhr kann eine Abzugshaube umfassen. Damit können die während des Betriebs der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, entstehenden Abgase effizient gesammelt, der Gasabfuhr zugeführt und aus der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, insbesondere aus dem Brennraum, oder Schmelzraum, abgeführt werden.The high-temperature process plant, in particular the melting plant, can comprise a gas discharge for discharging exhaust gases, in particular from the combustion chamber, in particular the melting chamber. This allows the exhaust gases generated during operation of the high-temperature process plant, in particular the melting plant, to be safely discharged. The gas discharge can comprise an exhaust hood. This allows the exhaust gases generated during operation of the high-temperature process plant, in particular the melting plant, to be efficiently collected, fed to the gas discharge and discharged from the high-temperature process plant, in particular the melting plant, in particular from the combustion chamber or melting chamber.

Die obige Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung gemäß obigen Ausführungen, eine Plasmaerzeugungseinrichtung gemäß obigen Ausführungen oder einer Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, gemäß obigen Ausführungen mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Das Verfahren umfasst die Schritte:

  • Bereitstellen der Vorrichtung, der Plasmaerzeugungseinrichtung oder der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage.
The above object is further achieved by a method for operating a device according to the above statements, a plasma generation device according to the above statements or a high-temperature process plant, in particular a melting plant, according to the above statements with the features of claim 13. The method comprises the steps:
  • Providing the device, the plasma generation device or the high-temperature processing plant, in particular the melting plant.

Erzeugen der Plasmaflamme oder der Plasmaflammen mittels der Vorrichtung oder der Vorrichtungen.Generating the plasma flame or flames by means of the device or devices.

Zum Erzeugen der Plasmaflamme oder der Plasmaflammen versorgen die erste und die zweite Energieversorgung die jeweilige Vorrichtung mit Energie.To generate the plasma flame or flames, the first and second power supplies supply energy to the respective device.

Betreiben der Vorrichtung, der Plasmaerzeugungseinrichtung oder der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage.Operating the device, the plasma generation device or the high-temperature processing plant, in particular the melting plant.

Während des Betriebs der Vorrichtung, der Plasmaerzeugungseinrichtung oder der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage wird die jeweilige Vorrichtung

  1. i) mittels der ersten Energieversorgung oder
  2. ii) mittels der ersten und der zweiten Energieversorgung mit Energie versorgt.
During operation of the device, the plasma generation device or the high-temperature processing plant, in particular the melting plant, the respective device
  1. (i) by means of the first energy supply or
  2. ii) supplied with energy by means of the first and second energy supplies.

Hinsichtlich der damit erzielbaren Vorteile wird auf die diesbezüglichen Ausführungen zur Vorrichtung, zur Plasmaerzeugungseinrichtung oder zur Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, verwiesen. Zur weiteren Ausgestaltung des Verfahrens können die im Zusammenhang mit der Vorrichtung, der Plasmaerzeugungseinrichtung oder der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, beschriebenen und/oder die nachfolgend noch erläuterten Maßnahmen dienen.With regard to the advantages that can be achieved, reference is made to the relevant statements on the device, the plasma generation device or the high-temperature process plant, in particular the melting plant. The measures described in connection with the device, the plasma generation device or the high-temperature process plant, in particular the melting plant, and/or those explained below can be used to further develop the method.

Gemäß einer Weiterbildung kann die jeweilige erste und/oder zweite Leistungsversorgungseinheit kontinuierlich betrieben werden. Mit anderen Worten, die jeweilige erste und/oder zweite Leistungsversorgungseinheit kann im cw-Betrieb (continuous-wave-Betrieb) betrieben werden. Hierdurch lässt sich ein besonders stabiler Betrieb, insbesondere der jeweiligen Leistungsversorgungseinheit, umsetzen.According to a further development, the respective first and/or second power supply unit can be operated continuously. In other words, the respective first and/or second power supply unit can be operated in cw operation (continuous wave operation). This enables particularly stable operation, in particular of the respective power supply unit, to be implemented.

Gemäß einer Weiterbildung kann die jeweilige erste und/oder zweite Leistungsversorgungseinheit gepulst betrieben werden. Hierdurch lässt sich ein besonders effizienter Betrieb, insbesondere der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit, umsetzen.According to a further development, the respective first and/or second power supply unit can be operated in a pulsed manner. This enables particularly efficient operation, in particular of the respective second power supply unit, to be implemented.

Gemäß einer Weiterbildung können die mittels des gepulsten Betriebs der jeweiligen ersten und/oder zweiten Leistungsversorgungseinheit erzeugten Pulse oder Pulspakete mit Nulldurchgängen der alternierenden Stromstärke und/oder Spannung der jeweiligen anderen Leistungsversorgungseinheit korrespondieren. Hierdurch lässt sich der Betrieb der jeweiligen Vorrichtung besonders effizient gestalten.According to a further development, the pulses or pulse packets generated by means of the pulsed operation of the respective first and/or second power supply unit can correspond to zero crossings of the alternating current intensity and/or voltage of the respective other power supply unit. This allows the operation of the respective device to be designed to be particularly efficient.

Vorliegend ist mit einem Nulldurchgang der Zeitpunkt gemeint, in dem die alternierende Stromstärke und/oder Spannung der jeweiligen anderen Leistungsversorgungseinheit einen Amplitudenwert von nahe Null, insbesondere von Null, aufweist. Mit anderen Worten, bei einem Nulldurchgang weist die Stromstärke und/oder die Spannung der jeweiligen anderen Leistungsversorgungseinheit den Wert Null (bzw. einen Wert nahe Null) auf. Damit ist auch die im Nulldurchgang (bzw. zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs) eingespeiste Leistung minimal (bzw. kann ebenfalls Null betragen). Die gepulst eingespeiste Leistung der jeweiligen gepulsten ersten oder zweiten Leistungsversorgungseinheit kann den Leistungsabfall im Nulldurchgang der jeweiligen anderen Leistungsversorgungseinheit ausgleichen. Hierdurch kann verhindert werden, dass das Plasma im Nulldurchgang der jeweiligen anderen Leistungsversorgungseinheit ausgeht. Mit anderen Worten, hierdurch kann das Plasma, auch im Nulldurchgang (zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs) der jeweiligen ersten oder zweiten Leistungsversorgungseinheit, aufrechterhalten werden.In the present case, a zero crossing is the point in time at which the alternating current and/or voltage of the respective other power supply unit has an amplitude value close to zero, in particular zero. In other words, at a zero crossing, the current and/or the voltage of the respective other power supply unit has the value zero (or a value close to zero). This means that the power fed in at the zero crossing (or at the time of the zero crossing) is also minimal (or can also be zero). The pulsed power fed in by the respective pulsed first or second power supply unit can compensate for the power drop at the zero crossing of the respective other power supply unit. This can prevent the plasma from going out at the zero crossing of the respective other power supply unit. In other words, this can maintain the plasma even at the zero crossing (at the time of the zero crossing) of the respective first or second power supply unit.

Gemäß einer Weiterbildung kann das Verfahren den Schritt umfassen:

  • Variieren der mittels der jeweiligen ersten und der zweiten Energieversorgung eingespeisten Leistung durch ein Einstellen der mittels der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit erzeugten Stromstärke und/oder Spannung. Hierdurch kann die eingespeiste (Gesamt-)Leistung mittels der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit gesteuert und eingestellt werden. Auf ein separates Einstellen der eingespeisten Leistung der ersten Energieversorgung und den damit zusammenhängenden Bauteilen kann verzichtet werden. Hierdurch kann die Komplexität der jeweiligen Vorrichtung reduziert werden.
According to a further development, the method may include the step:
  • Varying the power fed in by means of the respective first and second energy supplies by adjusting the current and/or voltage generated by the respective second power supply unit. This allows the (total) power fed in to be controlled and adjusted by means of the respective second power supply unit. There is no need to separately adjust the power fed in by the first energy supply and the associated components. This allows the complexity of the respective device to be reduced.

Gemäß einer Weiterbildung kann das Verfahren den Schritt umfassen:

  • Variieren der mittels der jeweiligen ersten Energieversorgung eingespeisten Leistung durch ein Einstellen der mittels der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit erzeugten Stromstärke und/oder Spannung. Durch ein Einstellen der mittels der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit erzeugten Stromstärke und/oder Spannung kann eine Einkoppelimpendanz der jeweiligen ersten Energieversorgung variiert werden. Hierdurch kann das Einspeisen der Leistung mittels der ersten Energieversorgung gesteuert und gezielt eingestellt werden.
According to a further development, the method may include the step:
  • Varying the power fed in by means of the respective first energy supply by adjusting the current and/or voltage generated by means of the respective second power supply unit. By adjusting the current and/or voltage generated by means of the respective second power supply unit, a coupling impedance of the respective first energy supply can be varied. In this way, the feeding in of the power by means of the first energy supply can be controlled and specifically adjusted.

Gemäß einer Weiterbildung kann das Verfahren die Schritte umfassen:

  • Betreiben mehrerer Vorrichtungen.
According to a further development, the procedure may include the following steps:
  • Operating multiple devices.

Einstellen der jeweils in die jeweilige Vorrichtung eingespeisten Leistung durch ein Variieren einer Frequenz, einer Frequenzamplitude und/oder einer Frequenzphase der von der ersten und/oder der zweiten Leistungsversorgungseinheit erzeugten Stromstärke und/oder Spannung einer Vorrichtung gegenüber einer Frequenz, einer Frequenzamplitude und/oder einer Frequenzphase der von der ersten und/oder von der zweiten Leistungsversorgungseinheit erzeugten Stromstärke und/oder Spannung mindestens einer anderen Vorrichtung. Mit anderen Worten, die Differenz zwischen der Frequenz, der Frequenzamplitude und/oder der Frequenzphase der ersten und/oder der zweiten Leistungsversorgungseinheit mindestens zweier Vorrichtungen kann eingestellt bzw. variiert werden.Adjusting the power fed into the respective device by varying a frequency, a frequency amplitude and/or a frequency phase of the current and/or voltage of a device generated by the first and/or the second power supply unit compared to a frequency, a frequency amplitude and/or a frequency phase of the current and/or voltage generated by the first and/or the second power supply unit of at least one other device. In other words, the difference between the frequency, the frequency amplitude and/or the frequency phase of the first and/or the second power supply unit of at least two devices can be adjusted or varied.

Hierdurch lässt sich die eingespeiste Leistung mehrerer Vorrichtungen flexibel und zielgerichtet anpassen.This allows the power fed into several devices to be adjusted flexibly and in a targeted manner.

Gemäß einer Weiterbildung kann das Verfahren die Schritte umfassen:

  • Betreiben mehrerer Vorrichtungen.
According to a further development, the procedure may include the following steps:
  • Operating multiple devices.

Ausgleichen eines Leistungsverlustes bei einer Vorrichtung durch eine Leistungserhöhung bei mindestens einer anderen Vorrichtung.Compensating for a loss in performance of one device by increasing the performance of at least one other device.

Hierdurch kann ein besonders stabiler Betrieb der mehreren Vorrichtungen umgesetzt werden.This enables particularly stable operation of the multiple devices to be achieved.

Gemäß einer Weiterbildung kann das Verfahren die Schritte umfassen:

  • Betreiben mehrerer Vorrichtungen.
According to a further development, the procedure may include the following steps:
  • Operating multiple devices.

Einspeisen einer jeweils gleichen Leistung in die jeweiligen Vorrichtungen.Feeding the same power into each device.

Hierdurch kann mit einfachen Mitteln ein möglichst stabiler Betrieb der mehreren Vorrichtungen umgesetzt werden.This makes it possible to achieve the most stable operation possible for several devices using simple means.

Gemäß einer Weiterbildung kann das Verfahren die Schritte umfassen:

  • Betreiben mehrerer Vorrichtungen.
According to a further development, the procedure may include the following steps:
  • Operating multiple devices.

Einspeisen einer jeweils unterschiedlichen Leistung in mindestens zwei, insbesondere in alle, Vorrichtungen, um eine Leistungsdifferenz zwischen den jeweiligen Vorrichtungen und so ein, insbesondere asymmetrisches, Leistungsprofil zu erzeugen. Durch ein gezieltes Verstimmen der eingespeisten Leistungen in den jeweiligen Vorrichtungen kann bspw. ein gezieltes, ungleich verteiltes Leistungsprofil über die Vorrichtungen hinweg erzeugt werden. Das kann nützlich sein, um bspw. die Plasmaflamme(n) innen (im Kern der Plasmaflamme(n)) mit mehr oder weniger Leistung zu versorgen, als im äußeren Bereich (Außenradius) der Plasmaflamme(n). Ebenso ist auch eine beliebig andere gezielte Asymmetrie des Leistungsprofils denkbar.Feeding a different power into at least two, in particular into all, devices in order to create a power difference between the respective devices and thus a power profile, in particular an asymmetrical one. By deliberately detuning the power fed into the respective devices, for example, a targeted, unevenly distributed power profile can be generated across the devices. This can be useful, for example, to supply the plasma flame(s) inside (in the core of the plasma flame(s)) with more or less power than in the outer area (outer radius) of the plasma flame(s). Any other targeted asymmetry of the power profile is also conceivable.

Gemäß einer Weiterbildung kann das Verfahren den Schritt umfassen:

  • Zeitliches Variieren des Leistungsprofils.
According to a further development, the method may include the step:
  • Varying the performance profile over time.

Hierdurch kann das Leistungsprofil bzw. die Asymmetrie des Leistungsprofils zeitabhängig an die Gegebenheiten angepasst werden. Damit kann das Verfahren flexibler eingesetzt werden.This allows the performance profile or the asymmetry of the performance profile to be adapted to the circumstances over time. This allows the process to be used more flexibly.

Gemäß einer Weiterbildung kann das Verfahren die Schritte umfassen:

  • Betreiben der Vorrichtung, der Plasmaerzeugungseinrichtung oder der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage.
According to a further development, the procedure may include the following steps:
  • Operating the device, the plasma generation device or the high-temperature processing plant, in particular the melting plant.

Ausrichten der jeweiligen Plasmaflamme in die Abstrahlrichtung.Aligning the respective plasma flame in the radiation direction.

Variieren der Abstrahlrichtung, in die die jeweilige Plasmaflamme ausgerichtet ist, während des Betriebs der Vorrichtung, der Plasmaerzeugungseinrichtung oder der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage. Hierdurch kann ein (permanenter) Richtungs-sweep der Plasmaflame(n) umgesetzt werden. Damit kann die Plasmaflamme (bzw. die Plasmaflammen) gezielt gleichmäßig über eine Oberfläche des zu schmelzenden Materials (bzw. der Schmelze) „pinseln“, um bspw. lokale Hotspots zu vermeiden und das zu schmelzende Material gleichmäßig(er) zu erwärmen.Varying the direction of radiation in which the respective plasma flame is directed during operation of the device, the plasma generation device or the high-temperature process plant, in particular the melting plant. This enables a (permanent) directional sweep of the plasma flame(s) to be implemented. This allows the plasma flame(s) to "brush" evenly over a surface of the material to be melted (or the melt) in a targeted manner, for example to avoid local hotspots and to heat the material to be melted more evenly.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Plasmaflamme gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine schematische Darstellung der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, mit der Vorrichtung zur Erzeugung der Plasmaflamme gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 3 eine schematische Darstellung der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage, mit einer Plasmaerzeugungseinrichtung und
  • 4 verschiedene Beispiele von alternierender Spannungsstärke einer ersten bzw. zweiten Leistungsversorgungseinheit.
Further features, details and advantages of the invention emerge from the wording of the claims and from the following description of embodiments with reference to the drawings. They show:
  • 1 a schematic representation of a high-temperature process plant, in particular a melting plant, with a device for generating a plasma flame according to a first embodiment;
  • 2 a schematic representation of the high-temperature process plant, in particular melting plant, with the device for generating the plasma flame according to a second embodiment;
  • 3 a schematic representation of the high-temperature process plant, in particular melting plant, with a plasma generation device and
  • 4 various examples of alternating voltage levels of a first and second power supply unit.

In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren tragen sich entsprechende Bauteile und Elemente gleiche Bezugszeichen.In the following description and in the figures, corresponding components and elements have the same reference symbols.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26 mit einer Vorrichtung 10 zur Erzeugung mindestens einer Plasmaflamme 12 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 10 ist vorliegend in Form eines Plasmabrenners ausgebildet. 1 shows a schematic representation of a high-temperature process plant, in particular a melting plant 26 with a device 10 for generating at least one plasma flame 12 according to a first embodiment. The device 10 is in the form of a plasma burner.

Die Vorrichtung 10 umfasst eine Prozessgaszufuhr 14 zur Zuführung eines Prozessgases in die Vorrichtung 10 und einen Plasmaerzeugungsraum 16 zur Erzeugung eines Plasmas 11 durch ein Ionisieren des Prozessgases. Der Plasmaerzeugungsraum 16 ist vorliegend in Form einer Plasmaerzeugungskammer ausgebildet. Die Vorrichtung 10 ist vorliegend derart eingerichtet, dass das Plasma 11 beim Verlassen der Vorrichtung 10 die Plasmaflamme 12 erzeugt.The device 10 comprises a process gas supply 14 for supplying a process gas into the device 10 and a plasma generation chamber 16 for generating a plasma 11 by ionizing the process gas. The plasma generation chamber 16 is in the form of a plasma generation chamber. The device 10 is set up in such a way that the plasma 11 generates the plasma flame 12 when it leaves the device 10.

Die Vorrichtung 10 umfasst weiter eine erste Energieversorgung 18 zur Versorgung der Vorrichtung 10 mit Energie. Die erste Energieversorgung 18 ist zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum 16 ausgebildet. Die erste Energieversorgung 18 umfasst eine erste Leistungsversorgungseinheit 20. Die erste Leistungsversorgungseinheit 20 ist vorliegend als eine Strom- und/oder Spannungsquelle ausgebildet. Die erste Leistungsversorgungseinheit 20 ist zur Erzeugung einer alternierenden Stromstärke und/oder Spannung innerhalb eines ersten Frequenzbereichs eingerichtet. Der erste Frequenzbereich liegt vorliegend in einem Bereich von 1 kHz bis 10 MHz. Der erste Frequenzbereich kann bevorzugt in einem Bereich von 10 kHz bis 1 MHz, besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 kHz bis 600 kHz, liegen.The device 10 further comprises a first energy supply 18 for supplying the device 10 with energy. The first energy supply 18 is designed for inductively feeding energy into the plasma generation chamber 16. The first energy supply 18 comprises a first power supply unit 20. The first power supply unit 20 is designed as a current and/or voltage source. The first power supply unit 20 is set up to generate an alternating current and/or voltage within a first frequency range. The first frequency range is in a range from 1 kHz to 10 MHz. The first frequency range can preferably be in a range from 10 kHz to 1 MHz, particularly preferably in a range from 10 kHz to 600 kHz.

Die Vorrichtung 10 umfasst weiter eine zweite Energieversorgung 22 zur Versorgung der Vorrichtung 10 mit Energie. Die zweite Energieversorgung 22 ist zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum 16 ausgebildet. Die zweite Energieversorgung 22 umfasst eine zweite Leistungsversorgungseinheit 24. Die zweite Leistungsversorgungseinheit 24 ist vorliegend als eine Strom- und/oder Spannungsquelle ausgebildet. Die zweite Leistungsversorgungseinheit 24 ist zur Erzeugung einer alternierenden Stromstärke und/oder Spannung innerhalb eines zweiten Frequenzbereichs eingerichtet. Der zweite Frequenzbereich liegt in einem Bereich von 1 MHz bis 500 GHz. Der zweite Frequenzbereich kann in einem Bereich von 1 MHz bis 10 GHz liegen.The device 10 further comprises a second energy supply 22 for supplying the device 10 with energy. The second energy supply 22 is designed for inductively feeding energy into the plasma generation chamber 16. The second energy supply 22 comprises a second power supply unit 24. The second power supply unit 24 is designed here as a current and/or voltage source. The second power supply unit 24 is set up to generate an alternating current and/or voltage within a second frequency range. The second frequency range is in a range from 1 MHz to 500 GHz. The second frequency range can be in a range from 1 MHz to 10 GHz.

Die mittels der ersten und der zweiten Energieversorgung 18, 22 in den Plasmaerzeugungsraum 16 induktiv eingespeiste Leistung liegt in einem Bereich von 100 Kilowatt bis 100 Megawatt. Die eingespeiste Leistung kann in einem Bereich von 100 Kilowatt bis 10 Megawatt liegen. Ebenso denkbar ist es, dass die eingespeiste Leistung in einem Bereich von 100 Kilowatt bis 1 Megawatt liegen kann.The power fed inductively into the plasma generation chamber 16 by means of the first and second energy supply 18, 22 is in a range from 100 kilowatts to 100 megawatts. The fed-in power can be in a range from 100 kilowatts to 10 megawatts. Likewise It is conceivable that the power fed in could be in a range from 100 kilowatts to 1 megawatt.

Die erste Energieversorgung 18 weist eine Induktionsspule 23 zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum 16 auf. Die zweite Energieversorgung 22 ist vorliegend derart eingerichtet, dass die mittels der zweiten Energieversorgung 22 erzeugte Energie vollständig mittels der Induktionsspule 23 der ersten Energieversorgung 18 in den Plasmaerzeugungsraum 16 eingespeist werden kann.The first energy supply 18 has an induction coil 23 for inductively feeding energy into the plasma generation chamber 16. The second energy supply 22 is set up in such a way that the energy generated by the second energy supply 22 can be fed entirely into the plasma generation chamber 16 by means of the induction coil 23 of the first energy supply 18.

Die Vorrichtung 10 umfasst vorliegend einen Magneten 27 zur Erzeugung von magnetischen Inhomogenitäten innerhalb des Plasmaerzeugungsraumes 16. Der Magnet 27 ist um den Plasmaerzeugungsraum 16 angeordnet. Mittels der erzeugten magnetischen Inhomogenitäten kann insbesondere die zum Zünden und/oder Wiederzünden benötigte Energie bzw. Leistung reduziert werden. Ebenso ist es denkbar, dass die zum Betrieb der Vorrichtung 10 benötigte Energie bzw. Leistung aufgrund der mittels des Magneten 27 erzeugten magnetischen Inhomogenitäten reduziert werden kann.In the present case, the device 10 comprises a magnet 27 for generating magnetic inhomogeneities within the plasma generation chamber 16. The magnet 27 is arranged around the plasma generation chamber 16. By means of the magnetic inhomogeneities generated, the energy or power required for ignition and/or re-ignition can be reduced. It is also conceivable that the energy or power required to operate the device 10 can be reduced due to the magnetic inhomogeneities generated by means of the magnet 27.

Die Vorrichtung 10 umfasst vorliegend eine Düse 31 zum Ausleiten des Plasmas 11 aus der Vorrichtung 10. Mittels der Düse 31 kann die Plasmaflamme 12 geformt und ausgerichtet werden. Die Plasmaflamme 12 kann mittels der Düse 31 in eine Abstrahlrichtung 36 ausgerichtet werden. Die Düse 31 kann derart eingerichtet sein, dass die Abstrahlrichtung 36 der Plasmaflamme 12 mittels der Düse 31 variiert bzw. eingestellt werden kann. Hierzu kann die Düse 31 beweglich ausgebildet sein.The device 10 comprises a nozzle 31 for discharging the plasma 11 from the device 10. The plasma flame 12 can be shaped and aligned by means of the nozzle 31. The plasma flame 12 can be aligned in a radiation direction 36 by means of the nozzle 31. The nozzle 31 can be set up in such a way that the radiation direction 36 of the plasma flame 12 can be varied or adjusted by means of the nozzle 31. For this purpose, the nozzle 31 can be designed to be movable.

Die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26, ist zum Bearbeiten, insbesondere Brennen oder Schmelzen eines Materials 28 mittels Hitze oder Schmelzwärme eingerichtet. Die Hitze oder Schmelzwärme wird vorliegend mittels der Vorrichtung 10 erzeugt. Die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26 weist einen Brennraum, insbesondere Schmelzraum 30 auf, in welchem das zu brennende bzw. schmelzende Material 28 angeordnet ist. Die mittels der Vorrichtung 10 erzeugte Plasmaflamme 12 wird vorliegend in den Brennraum, insbesondere Schmelzraum 30, eingeleitet. So kann der Brennraum, insbesondere Schmelzraum 30, mittels der von der Vorrichtung 10 erzeugten Plasmaflamme 12 aufgeheizt werden. Mit anderen Worten, die Plasmaflamme 12 dient als Heizquelle für den Brennraum, insbesondere Schmelzraum 30 der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26.The high-temperature process plant, in particular melting plant 26, is designed to process, in particular burn or melt a material 28 by means of heat or melting heat. The heat or melting heat is generated in the present case by means of the device 10. The high-temperature process plant, in particular melting plant 26, has a combustion chamber, in particular melting chamber 30, in which the material 28 to be burned or melted is arranged. The plasma flame 12 generated by means of the device 10 is introduced into the combustion chamber, in particular melting chamber 30. The combustion chamber, in particular melting chamber 30, can thus be heated by means of the plasma flame 12 generated by the device 10. In other words, the plasma flame 12 serves as a heat source for the combustion chamber, in particular melting chamber 30 of the high-temperature process plant, in particular melting plant 26.

Die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26 umfasst vorliegend eine Gasabfuhr 35 zum Abführen von Abgasen aus dem Brennraum, insbesondere Schmelzraum 30. Die Gasabfuhr 35 umfasst eine Abzugshaube 37. So können die während des Betriebs der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26, entstehenden Abgase mittels der Abzugshaube 37 gesammelt, der Gasabfuhr 35 zugeführt und mittels der Gasabfuhr 35 aus dem Brennraum, insbesondere Schmelzraum 30 abgeleitet werden.The high-temperature process plant, in particular melting plant 26, in the present case comprises a gas discharge 35 for discharging exhaust gases from the combustion chamber, in particular melting chamber 30. The gas discharge 35 comprises an exhaust hood 37. The exhaust gases generated during operation of the high-temperature process plant, in particular melting plant 26, can thus be collected by means of the exhaust hood 37, fed to the gas discharge 35 and discharged from the combustion chamber, in particular melting chamber 30, by means of the gas discharge 35.

2 zeigt eine schematische Darstellung der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26, mit der Vorrichtung 10 zur Erzeugung der Plasmaflamme 12 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch Folgendes:

  • Die erste Energieversorgung 18 umfasst vorliegend eine Induktionsspule 23 zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum 16. Die zweite Energieversorgung 22 umfasst eine weitere Induktionsspule 25 zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum 16. Mit anderen Worten, die jeweils mittels der ersten und der zweiten Energieversorgung 18, 22 erzeugte Energie wird jeweils über die Induktionsspule 23 und die weitere Induktionsspule 25 in den Plasmaerzeugungsraum 16 eingespeist. Die Induktionsspule 23 und die weitere Induktionsspule 25 sind vorliegend separat ausgebildet und insbesondere beabstandet zueinander angeordnet.
2 shows a schematic representation of the high-temperature process plant, in particular melting plant 26, with the device 10 for generating the plasma flame 12 according to a second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in the following:
  • The first energy supply 18 comprises an induction coil 23 for inductively feeding energy into the plasma generation chamber 16. The second energy supply 22 comprises a further induction coil 25 for inductively feeding energy into the plasma generation chamber 16. In other words, the energy generated by the first and second energy supplies 18, 22 is fed into the plasma generation chamber 16 via the induction coil 23 and the further induction coil 25. The induction coil 23 and the further induction coil 25 are designed separately and are arranged at a distance from one another.

3 zeigt eine schematische Darstellung der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26, mit einer Plasmaerzeugungseinrichtung 100. Die Plasmaerzeugungseinrichtung 100 umfasst vorliegend eine erste Vorrichtung 10a und eine zweite Vorrichtung 10b. Die erste Vorrichtung 10a und die zweite Vorrichtung 10b sind jeweils analog (insbesondere identisch) zur Vorrichtung 10 gemäß dem in 1 gezeigten (ersten) Ausführungsbeispiel ausgebildet. 3 shows a schematic representation of the high-temperature process plant, in particular melting plant 26, with a plasma generation device 100. The plasma generation device 100 comprises a first device 10a and a second device 10b. The first device 10a and the second device 10b are each analogous (in particular identical) to the device 10 according to the in 1 shown (first) embodiment.

Die beiden Vorrichtungen 10a, 10b sind vorliegend derart angeordnet, dass deren Plasmaerzeugungsräume 16 in einem Array angeordnet sind. Aufgrund der Anordnung der beiden Vorrichtungen 10a, 10b bzw. deren Plasmaerzeugungsräumen 16 erzeugen die Plasmaflammen 12 der beiden Vorrichtungen 10a, 10b vorliegend eine gemeinsame Plasmaflamme 29.The two devices 10a, 10b are arranged in such a way that their plasma generation spaces 16 are arranged in an array. Due to the arrangement of the two devices 10a, 10b or their plasma generation spaces 16, the plasma flames 12 of the two devices 10a, 10b generate a common plasma flame 29.

Die beiden Vorrichtungen 10a, 10b bzw. deren Plasmaerzeugungsräume 16 sind vorliegend derart angeordnet, dass die Plasmaflammen 12 (bzw. die gemeinsame Plasmaflamme 29) einen Zyklon entstehen lassen.The two devices 10a, 10b or their plasma generation spaces 16 are arranged in such a way that the plasma flames 12 (or the common plasma flame 29) create a cyclone.

Die beiden Vorrichtungen 10a, 10b der Plasmaerzeugungseinrichtung 100 sind vorliegend derart miteinander gekoppelt, dass ein Leistungsverlust an der ersten Vorrichtung 10a durch eine Leistungserhöhung an der zweiten Vorrichtung 10b, und umgekehrt, ausgeglichen werden kann.The two devices 10a, 10b of the plasma generation device 100 are coupled to one another in such a way that a loss of power at the first device 10a can be compensated by an increase in power at the second device 10b, and vice versa.

Hierfür sind vorliegend die Induktionsspulen 23 der beiden Vorrichtungen 10a, 10b miteinander elektrisch und magnetisch gekoppelt.For this purpose, the induction coils 23 of the two devices 10a, 10b are electrically and magnetically coupled to one another.

Die Schmelzwärme der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26, wird vorliegend mittels der Plasmaerzeugungseinrichtung 100 erzeugt. Die mittels der Plasmaerzeugungseinrichtung 100 bzw. den beiden Vorrichtungen 10a, 10b erzeugten Plasmaflammen 12 (bzw. die gemeinsame Plasmaflamme 29) werden vorliegend in den Brennraum, insbesondere Schmelzraum 30, der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26, eingeleitet. So kann der Brennraum, insbesondere Schmelzraum 30 mittels der von der Plasmaerzeugungseinrichtung 100 bzw. den beiden Vorrichtungen 10a, 10b erzeugten Plasmaflammen 12 (bzw. mittels der gemeinsamen Plasmaflamme 29) aufgeheizt werden. Mit anderen Worten, die Plasmaflammen 12 (bzw. die gemeinsame Plasmaflamme 29) dienen als Heizquelle für den Brennraum, insbesondere Schmelzraum 30, der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26.The melting heat of the high-temperature process plant, in particular melting plant 26, is generated in the present case by means of the plasma generation device 100. The plasma flames 12 (or the common plasma flame 29) generated by means of the plasma generation device 100 or the two devices 10a, 10b are introduced into the combustion chamber, in particular melting chamber 30, of the high-temperature process plant, in particular melting plant 26. The combustion chamber, in particular melting chamber 30, can thus be heated by means of the plasma flames 12 (or the common plasma flame 29) generated by the plasma generation device 100 or the two devices 10a, 10b. In other words, the plasma flames 12 (or the common plasma flame 29) serve as a heat source for the combustion chamber, in particular melting chamber 30, of the high-temperature process plant, in particular melting plant 26.

Es ist denkbar, dass die Plasmaerzeugungseinrichtung 100 eine Vielzahl von Vorrichtungen 10, 10a, 10b aufweist, deren Plasmaerzeugungsräume 16 in einer Wabenstruktur angeordnet sein können.It is conceivable that the plasma generation device 100 has a plurality of devices 10, 10a, 10b, whose plasma generation spaces 16 can be arranged in a honeycomb structure.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung 10, 10a, 10b, der Plasmaerzeugungseinrichtung 100 bzw. der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26 beschrieben:

  • Zunächst wird die Vorrichtung 10, 10a, 10b, die Plasmaerzeugungseinrichtung 100 bzw. die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26, bereitgestellt. Mittels der Vorrichtung(en) 10, 10a, 10b wird eine Plasmaflamme 12, 29 erzeugt.
In the following, a method for operating the device 10, 10a, 10b, the plasma generation device 100 or the high-temperature process plant, in particular the melting plant 26, is described:
  • First, the device 10, 10a, 10b, the plasma generation device 100 or the high-temperature process plant, in particular melting plant 26, is provided. A plasma flame 12, 29 is generated by means of the device(s) 10, 10a, 10b.

Zum Erzeugen der Plasmaflamme(n) 12, 29 versorgt die erste und die zweite Energieversorgung 18, 22 die jeweilige Vorrichtung 10, 10a, 10b mit Energie.To generate the plasma flame(s) 12, 29, the first and second energy supplies 18, 22 supply the respective device 10, 10a, 10b with energy.

Als nächstes werden die Vorrichtung 10, 10a, 10b, die Plasmaerzeugungseinrichtung 100 bzw. die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26, betrieben. Während des Betriebs der Vorrichtung 10, 10a, 10b, der Plasmaerzeugungseinrichtung 100 bzw. der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26 wird die jeweilige Vorrichtung 10, 10a, 10b mittels der ersten Energieversorgung 18 mit Energie versorgt. Alternativ kann während des Betriebs der Vorrichtung 10, 10a, 10b, der Plasmaerzeugungseinrichtung 100 bzw. der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26 die jeweilige Vorrichtung 10, 10a, 10b mittels der ersten und der zweiten Energieversorgung 18, 22 mit Energie versorgt werden.Next, the device 10, 10a, 10b, the plasma generation device 100 or the high-temperature process plant, in particular melting plant 26, are operated. During operation of the device 10, 10a, 10b, the plasma generation device 100 or the high-temperature process plant, in particular melting plant 26, the respective device 10, 10a, 10b is supplied with energy by means of the first energy supply 18. Alternatively, during operation of the device 10, 10a, 10b, the plasma generation device 100 or the high-temperature process plant, in particular melting plant 26, the respective device 10, 10a, 10b can be supplied with energy by means of the first and second energy supplies 18, 22.

Die jeweilige mittels der ersten und der zweiten Energieversorgung 18, 22 eingespeiste Leistung kann vorliegend durch ein Einstellen der mittels der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit 24 erzeugten Stromstärke und/oder Spannung variiert werden.The respective power fed in by means of the first and second energy supplies 18, 22 can be varied in the present case by adjusting the current intensity and/or voltage generated by means of the respective second power supply unit 24.

Zudem kann vorliegend die mittels der jeweiligen ersten Energieversorgung 18 eingespeiste Leistung durch ein Einstellen der mittels der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit 24 erzeugten Stromstärke und/oder Spannung variiert werden. Dabei kann durch ein Einstellen der mittels der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit 24 erzeugten Stromstärke und/oder Spannung eine Einkoppelimpendanz der jeweiligen ersten Energieversorgung 18 variiert werden.In addition, the power fed in by means of the respective first energy supply 18 can be varied by adjusting the current and/or voltage generated by means of the respective second power supply unit 24. In this case, a coupling impedance of the respective first energy supply 18 can be varied by adjusting the current and/or voltage generated by means of the respective second power supply unit 24.

Beim Verfahren können mehrere Vorrichtungen 10, 10a, 10b betrieben werden. Die jeweils in die jeweilige Vorrichtung 10, 10a, 10b eingespeiste Leistung kann durch ein Variieren einer Frequenz, einer Frequenzamplitude und/oder einer Frequenzphase der von der ersten und/oder von der zweiten Leistungsversorgungseinheit 20, 24 erzeugten Stromstärke und/oder Spannung einer Vorrichtung 10, 10a, 10b gegenüber einer Frequenz, einer Frequenzamplitude und/oder einer Frequenzphase der von der ersten und/oder von der zweiten Leistungsversorgungseinheit 20, 24 erzeugten Stromstärke und/oder Spannung mindestens einer anderen Vorrichtung 10, 10a, 10b eingestellt werden. Mit anderen Worten, die Differenz zwischen der Frequenz, der Frequenzamplitude und/oder der Frequenzphase der ersten und/oder der zweiten Leistungsversorgungseinheit 20, 24 mindestens zweier Vorrichtungen 10, 10a, 10b kann eingestellt bzw. variiert werden.In the method, several devices 10, 10a, 10b can be operated. The power fed into the respective device 10, 10a, 10b can be adjusted by varying a frequency, a frequency amplitude and/or a frequency phase of the current and/or voltage of a device 10, 10a, 10b generated by the first and/or second power supply unit 20, 24 compared to a frequency, a frequency amplitude and/or a frequency phase of the current and/or voltage of at least one other device 10, 10a, 10b generated by the first and/or second power supply unit 20, 24. In other words, the difference between the frequency, the frequency amplitude and/or the frequency phase of the first and/or second power supply unit 20, 24 of at least two devices 10, 10a, 10b can be adjusted or varied.

Beim Betrieb mehrerer Vorrichtungen 10, 10a, 10b kann ein Leistungsverlust bei einer Vorrichtung 10, 10a, 10b durch eine Leistungserhöhung bei mindestens einer anderen Vorrichtung 10, 10a, 10b ausgeglichen werden.When operating multiple devices 10, 10a, 10b, a loss of power in one device 10, 10a, 10b can be compensated by an increase in power in at least one other device 10, 10a, 10b.

Beim Betrieb mehrerer Vorrichtungen 10, 10a, 10b können jeweils gleiche Leistungen in mindestens zwei, insbesondere in alle, Vorrichtungen 10, 10a, 10b eingespeist werden. Ebenso ist es denkbar, dass unterschiedliche Leistungen in mindestens zwei, insbesondere in alle, Vorrichtungen 10, 10a, 10b eingespeist werden können. Damit kann ein gewünschtes Leistungsprofil über die Vorrichtungen 10, 10a, 10b hinweg erzeugt werden. Das Leistungsprofil kann dabei zeitlich variiert werden.When operating several devices 10, 10a, 10b, the same power can be fed into at least two, in particular into all, devices 10, 10a, 10b. It is also possible It is conceivable that different powers can be fed into at least two, in particular into all, devices 10, 10a, 10b. This allows a desired power profile to be generated across the devices 10, 10a, 10b. The power profile can be varied over time.

Beim Betrieb der Vorrichtung 10, 10a, 10b, der Plasmaerzeugungseinrichtung 100 oder der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26 kann die jeweilige Plasmaflamme 12, 29 in die Abstrahlrichtung 36 ausgerichtet werden. Die Abstrahlrichtung 36 kann zudem während des Betriebs der Vorrichtung 10, 10a, 10b, der Plasmaerzeugungseinrichtung 100 oder der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage 26 (über die Zeit hinweg) variiert werden.During operation of the device 10, 10a, 10b, the plasma generation device 100 or the high-temperature process plant, in particular the melting plant 26, the respective plasma flame 12, 29 can be aligned in the radiation direction 36. The radiation direction 36 can also be varied (over time) during operation of the device 10, 10a, 10b, the plasma generation device 100 or the high-temperature process plant, in particular the melting plant 26.

Die jeweilige zweite Leistungsversorgungseinheit 24 kann kontinuierlich betrieben werden. Ebenso ist es denkbar, dass die jeweilige zweite Leistungsversorgungseinheit 24 gepulst betrieben werden kann.The respective second power supply unit 24 can be operated continuously. It is also conceivable that the respective second power supply unit 24 can be operated in a pulsed manner.

Die mittels des gepulsten Betriebs der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit 24 erzeugten Pulse 32 oder Pulspakete 34 können mit Nulldurchgängen 38 der alternierenden Stromstärke und/oder Spannung der jeweiligen ersten Leistungsversorgungseinheit 20 korrespondieren. 4 zeigt verschiedene Beispiele von alternierender Spannung der ersten bzw. der zweiten Leistungsversorgungseinheit 20, 24.The pulses 32 or pulse packets 34 generated by means of the pulsed operation of the respective second power supply unit 24 can correspond to zero crossings 38 of the alternating current and/or voltage of the respective first power supply unit 20. 4 shows various examples of alternating voltage of the first and second power supply units 20, 24.

In 4 sind Beispiele für alternierende Spannung dargestellt. Es ist jeweils die Spannung bzw. deren Stärke U auf der y-Achse (Ordinate) über der Zeit t auf der x-Achse (Abszisse) aufgetragen.In 4 Examples of alternating voltage are shown. The voltage or its strength U is plotted on the y-axis (ordinate) over time t on the x-axis (abscissa).

In 4 oben, ist eine alternierende Spannung 33, die mittels der ersten Leistungsversorgungseinheit 20 erzeugt wird, dargestellt. Es sind zudem Pulse 32 bzw. Pulspakete 34 der im gepulsten Betrieb betriebenen zweiten Leistungsversorgungseinheit 24 dargestellt. Dabei korrespondieren die Pulse 32 bzw. die Pulspakete 34 der zweiten Leistungsversorgungseinheit 24 mit den Nulldurchgängen 38 der alternierenden Spannung 33 der ersten Leistungsversorgungseinheit 20. Mit anderen Worten, die Pulse 32 bzw. die Pulspakete 34 der zweiten Leistungsversorgungseinheit 24 werden dann erzeugt, wenn die Spannung 33 nahe dem Nulldurchgang 38 ist bzw. ca. Null beträgt.In 4 above, an alternating voltage 33 is shown, which is generated by means of the first power supply unit 20. Pulses 32 or pulse packets 34 of the second power supply unit 24 operated in pulsed mode are also shown. The pulses 32 or the pulse packets 34 of the second power supply unit 24 correspond to the zero crossings 38 of the alternating voltage 33 of the first power supply unit 20. In other words, the pulses 32 or the pulse packets 34 of the second power supply unit 24 are generated when the voltage 33 is close to the zero crossing 38 or is approximately zero.

Bei den Pulsen 32 kann es sich um Rechteckpulse, wie in 4 oben oder in 4 unten rechts dargestellt, handeln. Ein einzelner Puls 32 kann ebenso aus einem alternierenden Abschnitt einer mittels der zweiten Leistungsversorgungseinheit 24 erzeugten Spannung 40 bestehen, wie in 4 Mitte und in 4 unten links dargestellt.The pulses 32 can be rectangular pulses, as in 4 above or in 4 shown at the bottom right. A single pulse 32 may also consist of an alternating section of a voltage 40 generated by the second power supply unit 24, as in 4 Middle and in 4 shown below left.

Ein Pulspaket 34 kann mehrere einzelne Pulse 32 umfassen (siehe 4 unten), wobei jeder dieser einzelnen Pulse 32 bspw. als ein Rechteckpuls (siehe 4 unten rechts) oder ein alternierender Abschnitt (siehe 4 unten links) einer mittels der zweiten Leistungsversorgungseinheit 24 erzeugten Spannung 40 sein kann.A pulse packet 34 may comprise several individual pulses 32 (see 4 below), where each of these individual pulses 32 can be generated, for example, as a rectangular pulse (see 4 bottom right) or an alternating section (see 4 bottom left) of a voltage 40 generated by the second power supply unit 24.

Die Darstellung der Pulse für die jeweiligen Leistungsversorgungseinheiten 20, 24 ist beispielhaft gewählt. Es können auch die jeweilige andere oder beide Leistungsversorgungseinheiten 20, 24 gepulst betrieben werden, mit jeweils unterschiedlichen synchronisierten oder asynchronen Pulszeiten oder Pulspaketzeiten.The representation of the pulses for the respective power supply units 20, 24 is selected as an example. The other or both power supply units 20, 24 can also be operated in a pulsed manner, each with different synchronized or asynchronous pulse times or pulse packet times.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2003/0080097 A1 [0004]US 2003/0080097 A1 [0004]

Claims (24)

Vorrichtung (10, 10a, 10b) zur Erzeugung mindestens einer Plasmaflamme (12), insbesondere ein Plasmabrenner, umfassend: - mindestens eine Prozessgaszufuhr (14) zur Zuführung eines Prozessgases in die Vorrichtung (10, 10a, 10b), - mindestens einen Plasmaerzeugungsraum (16), insbesondere eine Plasmaerzeugungskammer, zur Erzeugung mindestens eines Plasmas (11) durch ein Ionisieren des Prozessgases, wobei die Vorrichtung (10, 10a, 10b) derart eingerichtet ist, dass das Plasma (11) beim Verlassen der Vorrichtung (10, 10a, 10b) die Plasmaflamme (12) erzeugt, - eine erste Energieversorgung (18) zur Versorgung der Vorrichtung (10, 10a, 10b) mit Energie, wobei die erste Energieversorgung (18) zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum (16) ausgebildet ist, wobei die erste Energieversorgung (18) mindestens eine erste Leistungsversorgungseinheit (20) umfasst, wobei die erste Leistungsversorgungseinheit (20) zur Erzeugung einer alternierenden Stromstärke und/oder Spannung innerhalb eines ersten Frequenzbereichs eingerichtet ist, wobei der erste Frequenzbereich in einem Bereich von 1 Kilohertz bis 10 Megahertz, insbesondere in einem Bereich von 10 Kilohertz bis 1 Megahertz, liegt, - eine zweite Energieversorgung (22) zur Versorgung der Vorrichtung (10, 10a, 10b) mit Energie, wobei die zweite Energieversorgung (22) zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum (16) ausgebildet ist, wobei die zweite Energieversorgung (22) eine zweite Leistungsversorgungseinheit (24) umfasst, wobei die zweite Leistungsversorgungseinheit (24) zur Erzeugung einer alternierenden Stromstärke und/oder Spannung innerhalb eines zweiten Frequenzbereichs eingerichtet ist, wobei der zweite Frequenzbereich in einem Bereich von 1 Megahertz bis 500 Gigahertz, insbesondere in einem Bereich von 1 Megahertz bis 10 Gigahertz, liegt, - wobei eine mittels der ersten Energieversorgung (18) und mittels der zweiten Energieversorgung (22) in den Plasmaerzeugungsraum (16) induktiv eingespeiste Leistung in einem Bereich von 100 Kilowatt bis 100 Megawatt, insbesondere in einem Bereich von 100 Kilowatt bis 10 Megawatt, insbesondere in einem Bereich von 100 Kilowatt bis 1 Megawatt, liegt.Device (10, 10a, 10b) for generating at least one plasma flame (12), in particular a plasma burner, comprising: - at least one process gas supply (14) for supplying a process gas into the device (10, 10a, 10b), - at least one plasma generation space (16), in particular a plasma generation chamber, for generating at least one plasma (11) by ionizing the process gas, wherein the device (10, 10a, 10b) is set up in such a way that the plasma (11) generates the plasma flame (12) when it leaves the device (10, 10a, 10b), - a first energy supply (18) for supplying the device (10, 10a, 10b) with energy, wherein the first energy supply (18) is designed for inductively feeding energy into the plasma generation space (16), wherein the first energy supply (18) has at least one first power supply unit (20) comprises, wherein the first power supply unit (20) is designed to generate an alternating current and/or voltage within a first frequency range, wherein the first frequency range is in a range from 1 kilohertz to 10 megahertz, in particular in a range from 10 kilohertz to 1 megahertz, - a second energy supply (22) for supplying the device (10, 10a, 10b) with energy, wherein the second energy supply (22) is designed to inductively feed energy into the plasma generation chamber (16), wherein the second energy supply (22) comprises a second power supply unit (24), wherein the second power supply unit (24) is designed to generate an alternating current and/or voltage within a second frequency range, wherein the second frequency range is in a range from 1 megahertz to 500 gigahertz, in particular in a range from 1 megahertz to 10 gigahertz, - wherein a voltage generated by means of the first energy supply (18) and by means of the the power inductively fed into the plasma generation chamber (16) by the second energy supply (22) is in a range from 100 kilowatts to 100 megawatts, in particular in a range from 100 kilowatts to 10 megawatts, in particular in a range from 100 kilowatts to 1 megawatt. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energieversorgung (18) mindestens eine Induktionsspule (23) zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum (16) umfasst, wobei die zweite Energieversorgung (22) derart eingerichtet ist, dass die mittels der zweiten Energieversorgung (22) erzeugte Energie zumindest teilweise, insbesondere vollständig, mittels der Induktionsspule (23) der ersten Energieversorgung (18) in den Plasmaerzeugungsraum (16) eingespeist werden kann.Device according to Claim 1 , characterized in that the first energy supply (18) comprises at least one induction coil (23) for inductively feeding energy into the plasma generation chamber (16), wherein the second energy supply (22) is set up such that the energy generated by means of the second energy supply (22) can be fed at least partially, in particular completely, into the plasma generation chamber (16) by means of the induction coil (23) of the first energy supply (18). Vorrichtung (10, 10a, 10b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energieversorgung (18) mindestens eine Induktionsspule (23) zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum (16) umfasst, wobei die zweite Energieversorgung (22) mindestens eine weitere Induktionsspule (25) zur induktiven Einspeisung von Energie in den Plasmaerzeugungsraum (16) umfasst.Device (10, 10a, 10b) according to Claim 1 , characterized in that the first energy supply (18) comprises at least one induction coil (23) for inductively feeding energy into the plasma generation chamber (16), wherein the second energy supply (22) comprises at least one further induction coil (25) for inductively feeding energy into the plasma generation chamber (16). Vorrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10, 10a, 10b) mindestens einen Magneten (27) zur Erzeugung von magnetischen Inhomogenitäten innerhalb des Plasmaerzeugungsraumes (16) umfasst, wobei der Magnet (27) um den Plasmaerzeugungsraum (16) angeordnet ist.Device (10, 10a, 10b) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (10, 10a, 10b) comprises at least one magnet (27) for generating magnetic inhomogeneities within the plasma generation space (16), wherein the magnet (27) is arranged around the plasma generation space (16). Vorrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10, 10a, 10b) mindestens eine Düse (31) zum Ausleiten des Plasmas (11) aus der Vorrichtung (10, 10a, 10b), und insbesondere zum Formen und Ausrichten der Plasmaflamme (12) in eine Abstrahlrichtung (36), aufweist, insbesondere wobei die Düse (31) derart eingerichtet ist, dass die Abstrahlrichtung (36), in die die Plasmaflamme (12) ausgerichtet wird, mittels der Düse (31) variiert werden kann.Device (10, 10a, 10b) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (10, 10a, 10b) has at least one nozzle (31) for discharging the plasma (11) from the device (10, 10a, 10b), and in particular for shaping and aligning the plasma flame (12) in a radiation direction (36), in particular wherein the nozzle (31) is designed such that the radiation direction (36) in which the plasma flame (12) is aligned can be varied by means of the nozzle (31). Plasmaerzeugungseinrichtung (100) umfassend mehrere Vorrichtungen (10, 10a, 10b) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Plasmaerzeugungsräume (16) der mehreren Vorrichtungen (10, 10a, 10b) in einem Array angeordnet sind, insbesondere wobei die Plasmaflammen (12) der mehreren Vorrichtungen (10, 10a, 10b) eine gemeinsame Plasmaflamme (29) erzeugen.Plasma generation device (100) comprising a plurality of devices (10, 10a, 10b) according to one of the preceding claims, wherein the plasma generation spaces (16) of the plurality of devices (10, 10a, 10b) are arranged in an array, in particular wherein the plasma flames (12) of the plurality of devices (10, 10a, 10b) generate a common plasma flame (29). Plasmaerzeugungseinrichtung (100) nach dem voranstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaerzeugungsräume (16) in einer Wabenstruktur angeordnet sind.Plasma generation device (100) according to the preceding claim, characterized in that the plasma generation spaces (16) are arranged in a honeycomb structure. Plasmaerzeugungseinrichtung (100) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaerzeugungsräume (16) derart angeordnet sind, dass die Plasmaflammen (12) einen Zyklon entstehen lassen.Plasma generating device (100) according to Claim 6 or 7 , characterized in that the plasma generation spaces (16) are arranged such that the plasma flames (12) create a cyclone. Plasmaerzeugungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspulen (23) und/oder die weiteren Induktionsspulen (25) von zumindest zwei, insbesondere allen, Vorrichtungen (10, 10a, 10b) miteinander elektrisch und/oder magnetisch gekoppelt sind.Plasma generating device (100) according to one of the Claims 6 until 8th , characterized in that the induction coils (23) and/or the further induction coils (25) of at least two, in particular all, devices (10, 10a, 10b) are electrically and/or magnetically coupled to each other. Plasmaerzeugungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (10, 10a, 10b) derart miteinander gekoppelt sind, dass ein Leistungsverlust an einer Vorrichtung (10, 10a, 10b) durch eine Leistungserhöhung an mindestens einer anderen Vorrichtung (10, 10a, 10b) ausgeglichen werden kann.Plasma generating device (100) according to one of the Claims 6 until 9 , characterized in that the devices (10, 10a, 10b) are coupled to one another in such a way that a loss of power at one device (10, 10a, 10b) can be compensated by an increase in power at at least one other device (10, 10a, 10b). Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26) zum Schmelzen eines Materials (28) mittels Schmelzwärme, insbesondere eines Metalls, vorzugsweise Aluminium, umfassend mindestens eine Vorrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder eine Plasmaerzeugungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26), derart eingerichtet ist, dass die Hitze, insbesondere Schmelzwärme, zumindest teilweise, insbesondere vollständig, mittels der Vorrichtung (10, 10a, 10b) oder der Plasmaerzeugungseinrichtung (100) erzeugt wird.High-temperature processing plant, in particular melting plant (26) for melting a material (28) by means of melting heat, in particular a metal, preferably aluminium, comprising at least one device (10, 10a, 10b) according to one of the Claims 1 until 5 or a plasma generating device (100) according to one of the Claims 6 until 10 , wherein the high-temperature process plant, in particular melting plant (26), is set up such that the heat, in particular heat of fusion, is generated at least partially, in particular completely, by means of the device (10, 10a, 10b) or the plasma generation device (100). Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26), nach dem voranstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26), einen Brennraum, insbesondere Schmelzraum (30), umfasst, in welchem das zu bearbeitende, insbesondere zu schmelzende Material (28), insbesondere Metall, vorzugsweise Aluminium, angeordnet ist oder angeordnet werden kann, wobei die Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26), derart eingerichtet ist, dass die mittels der Vorrichtung (10, 10a, 10b) oder mittels der Plasmaerzeugungseinrichtung (100) erzeugte Plasmaflamme (12, 29) oder Plasmaflammen (12, 29) zumindest teilweise in den Brennraum, insbesondere Schmelzraum (30) eingeleitet werden können.High-temperature process plant, in particular melting plant (26), according to the preceding claim, characterized in that the high-temperature process plant, in particular melting plant (26), comprises a combustion chamber, in particular melting chamber (30), in which the material (28) to be processed, in particular to be melted, in particular metal, preferably aluminum, is arranged or can be arranged, wherein the high-temperature process plant, in particular melting plant (26), is set up in such a way that the plasma flame (12, 29) or plasma flames (12, 29) generated by means of the device (10, 10a, 10b) or by means of the plasma generation device (100) can be at least partially introduced into the combustion chamber, in particular melting chamber (30). Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, einer Plasmaerzeugungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 10 oder einer Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26) nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch die Schritte: - Bereitstellen der Vorrichtung (10, 10a, 10b), der Plasmaerzeugungseinrichtung (100) oder der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26), - Erzeugen der Plasmaflamme (12, 29) oder der Plasmaflammen (12, 29) mittels der Vorrichtung (10, 10a, 10b) oder der Vorrichtungen (10, 10a, 10b), - wobei zum Erzeugen der Plasmaflamme (12, 29) oder der Plasmaflammen (12, 29) die erste und die zweite Energieversorgung (18, 22) die jeweilige Vorrichtung (10, 10a, 10b) mit Energie versorgen, - Betreiben der Vorrichtung (10, 10a, 10b), der Plasmaerzeugungseinrichtung (100) oder der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26), - wobei während des Betriebs der Vorrichtung (10, 10a, 10b), der Plasmaerzeugungseinrichtung (100) oder Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26), die jeweilige Vorrichtung (10, 10a, 10b) i) mittels der ersten Energieversorgung (18) oder ii) mittels der ersten und der zweiten Energieversorgung (18, 22) mit Energie versorgt wird.Method for operating a device (10, 10a, 10b) according to one of the Claims 1 until 5 , a plasma generating device (100) according to one of the Claims 6 until 10 or a high-temperature processing plant, in particular a melting plant (26) according to Claim 11 or 12 , characterized by the steps: - providing the device (10, 10a, 10b), the plasma generation device (100) or the high-temperature process plant, in particular melting plant (26), - generating the plasma flame (12, 29) or the plasma flames (12, 29) by means of the device (10, 10a, 10b) or the devices (10, 10a, 10b), - wherein for generating the plasma flame (12, 29) or the plasma flames (12, 29), the first and the second energy supply (18, 22) supply the respective device (10, 10a, 10b) with energy, - operating the device (10, 10a, 10b), the plasma generation device (100) or the high-temperature process plant, in particular melting plant (26), - wherein during operation of the device (10, 10a, 10b), the plasma generation device (100) or high-temperature process plant, in particular melting plant (26), the respective device (10, 10a, 10b) is supplied with energy i) by means of the first energy supply (18) or ii) by means of the first and the second energy supply (18, 22). Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige zweite Leistungsversorgungseinheit (24) kontinuierlich betrieben wird.Procedure according to Claim 13 , characterized in that the respective second power supply unit (24) is operated continuously. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige zweite Leistungsversorgungseinheit (24) gepulst betrieben wird.Procedure according to Claim 13 , characterized in that the respective second power supply unit (24) is operated in a pulsed manner. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des gepulsten Betriebs der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit (24) erzeugten Pulse (32) oder Pulspakete (34) mit Nulldurchgängen der alternierenden Stromstärke und/oder Spannung der jeweiligen ersten Leistungsversorgungseinheit (20) korrespondieren.Procedure according to Claim 15 , characterized in that the pulses (32) or pulse packets (34) generated by means of the pulsed operation of the respective second power supply unit (24) correspond to zero crossings of the alternating current intensity and/or voltage of the respective first power supply unit (20). Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch den Schritt: - Variieren der mittels der jeweiligen ersten und der zweiten Energieversorgung (18, 22) eingespeisten Leistung durch ein Einstellen der mittels der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit (24) erzeugten Stromstärke und/oder Spannung.Method according to one of the Claims 13 until 16 , characterized by the step: - varying the power fed in by means of the respective first and second energy supplies (18, 22) by adjusting the current intensity and/or voltage generated by means of the respective second power supply unit (24). Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch den Schritt: - Variieren der mittels der jeweiligen ersten Energieversorgung (18) eingespeisten Leistung durch ein Einstellen der mittels der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit (24) erzeugten Stromstärke und/oder Spannung, wobei durch ein Einstellen der mittels der jeweiligen zweiten Leistungsversorgungseinheit (24) erzeugten Stromstärke und/oder Spannung eine Einkoppelimpendanz der jeweiligen ersten Energieversorgung (18) variiert werden kann.Method according to one of the Claims 13 until 16 , characterized by the step: - varying the power fed in by means of the respective first energy supply (18) by adjusting the current intensity and/or voltage generated by means of the respective second power supply unit (24), wherein a coupling impedance of the respective first energy supply (18) can be varied by adjusting the current intensity and/or voltage generated by means of the respective second power supply unit (24). Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 13 bis 18, gekennzeichnet durch die Schritte: - Betreiben mehrerer Vorrichtungen (10, 10a, 10b), - Einstellen der jeweils in die jeweilige Vorrichtung (10, 10a, 10b) eingespeisten Leistung durch ein Variieren einer Frequenz, einer Frequenzamplitude und/oder einer Frequenzphase der von der ersten und/oder von der zweiten Leistungsversorgungseinheit (20, 24) erzeugten Stromstärke und/oder Spannung einer Vorrichtung (10, 10a, 10b) gegenüber einer Frequenz, einer Frequenzamplitude und/oder einer Frequenzphase der von der ersten und/oder von der zweiten Leistungsversorgungseinheit (20, 24) erzeugten Stromstärke und/oder Spannung mindestens einer anderen Vorrichtung (10, 10a, 10b).Method according to one of the preceding Claims 13 until 18 , characterized by the steps: - operating several devices (10, 10a, 10b), - Adjusting the power fed into the respective device (10, 10a, 10b) by varying a frequency, a frequency amplitude and/or a frequency phase of the current and/or voltage of a device (10, 10a, 10b) generated by the first and/or second power supply unit (20, 24) compared to a frequency, a frequency amplitude and/or a frequency phase of the current and/or voltage of at least one other device (10, 10a, 10b) generated by the first and/or second power supply unit (20, 24). Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, gekennzeichnet durch die Schritte: - Betreiben mehrerer Vorrichtungen (10, 10a, 10b), - Ausgleichen eines Leistungsverlustes bei einer Vorrichtung (10, 10a, 10b) durch eine Leistungserhöhung bei mindestens einer anderen Vorrichtung (10, 10a, 10b).Method according to one of the Claims 13 until 19 , characterized by the steps: - operating a plurality of devices (10, 10a, 10b), - compensating for a power loss in one device (10, 10a, 10b) by increasing the power in at least one other device (10, 10a, 10b). Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, gekennzeichnet durch die Schritte: - Betreiben mehrerer Vorrichtungen (10, 10a, 10b), - Einspeisen einer jeweils gleichen Leistung in die jeweiligen Vorrichtungen (10, 10a, 10b).Method according to one of the Claims 13 until 20 , characterized by the steps: - operating a plurality of devices (10, 10a, 10b), - feeding an equal power into the respective devices (10, 10a, 10b). Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, gekennzeichnet durch die Schritte: - Betreiben mehrerer Vorrichtungen (10, 10a, 10b), - Einspeisen einer jeweils unterschiedlichen Leistung in mindestens zwei, insbesondere in alle, Vorrichtungen (10, 10a, 10b), um eine Leistungsdifferenz zwischen den jeweiligen Vorrichtungen (10, 10a, 10b) und so ein Leistungsprofil zu erzeugen.Method according to one of the Claims 13 until 20 , characterized by the steps: - operating a plurality of devices (10, 10a, 10b), - feeding a different power into at least two, in particular into all, devices (10, 10a, 10b) in order to generate a power difference between the respective devices (10, 10a, 10b) and thus a power profile. Verfahren nach dem voranstehenden Anspruch, gekennzeichnet durch den Schritt: - Zeitliches Variieren des Leistungsprofils.Method according to the preceding claim, characterized by the step: - varying the performance profile over time. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 23, gekennzeichnet durch die Schritte: - Betreiben der Vorrichtung (10, 10a, 10b), der Plasmaerzeugungseinrichtung (100) oder der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26) - Ausrichten der jeweiligen Plasmaflamme (12, 29) in eine Abstrahlrichtung (36), - Variieren der Abstrahlrichtung (36), in die die jeweilige Plasmaflamme (12, 29) ausgerichtet ist, während des Betriebs der Vorrichtung (10, 10a, 10b), der Plasmaerzeugungseinrichtung (100) oder der Hochtemperaturprozessanlage, insbesondere Schmelzanlage (26) .Method according to one of the Claims 13 until 23 , characterized by the steps: - operating the device (10, 10a, 10b), the plasma generation device (100) or the high-temperature process plant, in particular the melting plant (26) - aligning the respective plasma flame (12, 29) in a radiation direction (36), - varying the radiation direction (36) in which the respective plasma flame (12, 29) is aligned during operation of the device (10, 10a, 10b), the plasma generation device (100) or the high-temperature process plant, in particular the melting plant (26).
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