DE1589312C

DE1589312C - Injection burner for generating high-intensity ultraviolet radiation

Info

Publication number: DE1589312C
Authority: DE
Inventors: Winfried Dipl.-Phys. 6000 Frankfurt. HOll.1-12 Völker
Original assignee: Original Hanau Quarzlampen GmbH
Current assignee: Original Hanau Quarzlampen GmbH
Publication date: 1971-11-04

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einspritzbrenner in kleiner Baueinheit mit einer Einspritzvorrichtung zur Erzeugung eines Bogenplasmas zwischen zwei Elektroden und zur Erzeugung einer intensitätsstarken Ultraviolettstrahlung.The present invention relates to an injection burner in a small package with an injection device to generate an arc plasma between two electrodes and to generate a high-intensity one Ultraviolet radiation.

Auf verschiedenen Anwendungsgebieten, wie der Photolyse, der Photosynthese und in der extraterrestrischen Forschung tritt das Problem auf, eine ausreichend gute Simulation der extraterrestrischen Sonnenstrahlung im Laborversuch zu erreichen. Besondere Bedeutung hat die Nachbildung der solaren Strahlung beim Studium vieler photochemischer Prozesse in der Biologie, bei denen die Sonnenstrahlung bedeutende Beiträge zu den Reaktionsmechanismen der Prozesse leistet. Eine der wichtigsten Bedingungen bei der Planung und Vorbereitung von Flügen und Experimenten im Weltraum ist die Erprobung der Einzelteile und des gesamten Flugkörpers unter simulierten Verhältnissen im Laborversuch.In various fields of application, such as photolysis, photosynthesis and in extraterrestrial Research occurs when the problem is a sufficiently good simulation of the extraterrestrial To achieve solar radiation in laboratory tests. The imitation of the solar ones is of particular importance Radiation when studying many photochemical processes in biology involving solar radiation makes significant contributions to the reaction mechanisms of the processes. One of the most important conditions when planning and preparing flights and experiments in space is testing of the individual parts and the entire missile under simulated conditions in a laboratory test.

Die Simulation des Spektrums im ultravioletten und im Vakuum-Ultraviolett-Bereich ist bedeutend schwieriger realisierbar als im sichtbaren Teil des Spektrums.The simulation of the spectrum in the ultraviolet and vacuum-ultraviolet regions is important more difficult to achieve than in the visible part of the spectrum.

Bei bisher üblichen Lichtquellen zur Simulation der extraterrestrischen Solaremission werden geschlossene Bogenlampen unter Anwendung der Xenon-Entladung benutzt, deren Spektren bis auf die Emissionsbanden um 800 nm mit der Sonnenstrahlung gut übereinstimmen. Die Emissionsbanden um 800 nm des Xenonspektrums werden durch einen Aufdampfspiegel, Filter und andere optische Einrichtungen unterdrückt. Um eine hohe Strahlungsleistung zu erhalten, ist es notwendig, Lichtquellen mit starkem Strahlungsfluß und hoher Strahlungsdichte im Bogenplasma zu verwenden. Bei einer elektrischen Eingangsleistung von 7,5 kW erreichen nur 1,275 kW Strahlungsleistung den Bestrahlungsraum, während die restliche Energie zur Kühlung des Aufdampfspiegels und der optischen Einrichtungen aufgebraucht wird.In the case of the light sources used to date for simulating extraterrestrial solar emissions, closed Arc lamps using the xenon discharge are used, the spectra of which are down to the Emission bands around 800 nm coincide well with solar radiation. The emission bands around 800 nm of the xenon spectrum are shown through a vapor deposition mirror, filters and other optical devices suppressed. In order to obtain a high radiation output, it is necessary to have light sources to be used with strong radiation flux and high radiation density in arc plasma. With an electric Input power of 7.5 kW only reaches 1.275 kW radiation power in the irradiation room, while the rest of the energy is used up for cooling the vapor deposition mirror and the optical devices will.

Es sind auch Verfahren für den Betrieb von Hochdruck-Entladungslampen in Projektionssystemen bekannt, bei denen ein Lichtbogen zusammen mit einem inerten Gasstrom durch einen die Entladung einengenden Durchgang eingeleitet wird, wobei zusätzlich ein unter Druck stehendes inertes Gas wie Xenon oder Krypton durch den Entladungsraum des eingeengten Lichtbogens stetig hindurchgeführt wird.There are also methods for operating high pressure discharge lamps known in projection systems in which an electric arc together with an inert gas flow through a constricting the discharge Passage is initiated, with an additional pressurized inert gas such as xenon or krypton is continuously passed through the discharge space of the narrowed arc.

Bei Entladungslampen für hohe Strahlungsdichten im Lichtbogen ist es bekannt, zur Stabilisierung des Lichtbogens Gas tangential zu der Lichtbogenachse einzublasen, wobei Gaswirbel entstehen, die die Stabilisierung des Lichtbogens unterstützen. Derartige Entladungslampen werden als spektroskopische Ultraviolett-Quellen zum Laserpumpen für die Nachrichtenübermittlung und zur Erzeugung der Strahlung von schwarzen Körpern eingesetzt.In discharge lamps for high radiation densities in the arc, it is known to stabilize the Blowing arc gas tangential to the arc axis, creating gas eddies which the Support arc stabilization. Such discharge lamps are called spectroscopic Ultraviolet sources used in laser pumping for communication and generation of Blackbody radiation used.

Nach anderen bekannten Methoden wird die Wasserstoff- oder Quecksilber-Entladung in Hochleistungslampen zur Erzeugung eines sonnenähnlichen Spektrums im ultravioletten Bereich herangezogen. According to other known methods, the hydrogen or mercury discharge in high-power lamps used to generate a sun-like spectrum in the ultraviolet range.

Des weiteren ist es bekannt, Plasmabrenner mit Stickstoff oder Argon zu betreiben, um eine sonnenähnliclie Strahlung zu erhalten, die jedoch ebenso wie die der Xenon-Entladung sehr intensitätsschwach ist. Die Hnergieverlustc in geschlossenen Bogenlampen sind erheblich, da der größte Teil der elektrischen Eingangsleistung zur Kühlung der optischen Einrichtungen verwendet wird und somit für die Ausgangsstrahlung nicht zur Verfügung steht.It is also known to operate plasma torches with nitrogen or argon in order to achieve a sun-like temperature To receive radiation, which, however, like that of the xenon discharge, has a very low intensity is. Loss of energy in closed arc lamps are significant as most of the electrical Input power is used to cool the optical devices and thus for the output radiation is not available.

Bei Plasmabrennern, die mit Argon oder Stickstoff betrieben werden, wird nur eine Strahlung im langwelligen Bereich des Spektrums erhalten. Eine Erhöhung der Strahlungsleistung wird durch vergrößerte elektrische Eingangsleistung erhalten, die einen höheren Strahlungsfluß und eine höhere Strah-With plasma torches that are operated with argon or nitrogen, only radiation is emitted in the longwave part of the spectrum. An increase in the radiation output is increased by receive electrical input power, which has a higher radiation flux and a higher radiation

ίο lungsdichte zwischen den Elektroden bewirkt. Die höhere Eingangsleistung bedingt eine verstärkte Kühlung der Elektroden, um deren Zerstörung zu vefhindern. ίο causes lungs density between the electrodes. the higher input power requires increased cooling of the electrodes in order to prevent their destruction.

Diese Nachteile und Schwierigkeiten werden durch die vorliegende Erfindung vermieden. Der erfindungsgemäße Einspritzbrenner ist dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Metall durch eine Einspritzelektrode in einen Entladungsraum eines Lampengehäuses unter Druck injiziert wird, wodurch eine Dichterhöhung im Kern des Bogenplasmas zwischen der Einspritzelektrode und einer hohlen Elektrode gegenüber dem restlichen Innenraum des Lampengehäuses auftritt.These disadvantages and difficulties are avoided by the present invention. The inventive Injection burner is characterized in that a liquid metal through an injection electrode is injected into a discharge space of a lamp housing under pressure, whereby an increase in density in the core of the arc plasma between the injection electrode and a hollow electrode opposite occurs in the rest of the interior of the lamp housing.

Hiermit wird eine Lichtquelle geschaffen, die bei kleiner Bauweise eine höhere Eingangsleistung als bisher bekannte Lichtquellen zuläßt, des weiteren eine wesentliche Erhöhung des Strahlungsflusses und der Strahlungsdichte im Plasma und eine große Intensitätssteigerung der Ausgangsstrahlung im Ultraviolett-Bereich liefert.This creates a light source that has a higher input power than previously known light sources allows, furthermore, a substantial increase in the radiation flux and the Radiation density in the plasma and a large increase in the intensity of the output radiation in the ultraviolet range supplies.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Einspritzelektrode aus einer Fassung, auf der eine Wolframspitze aufsitzt, in der eine enge lange Kapillarbohrung vorgesehen ist, die mit einer Schutzvertiefung in den Entladungsraum mündet. Die Kapillarbohrung weist die größtmögliche Länge und den kleinsten Querschnitt auf, die technisch realisierbar sind. Die Temperatur des Quecksilbers beim Eintritt in den Entladungsraum ist um so höher und der injizierte Quecksilberstrom um so stabiler, je länger die Kapillarbohrung ist. Mit Abnehmen der Querschnittsfläche der Kapillarbohrung steigt einerseits die Austrittsgeschwindigkeit des Quecksilbers und fließt andererseits weniger Quecksilber vor dem Zünden oder bei abgeschaltetem Bogen in den Entladungsraum. Die Schutzvertiefung verhindert das Zuschmelzen der Kapillarbohrung und erhöht infolge der Flächenvergrößerung die Anzahl der aus der heißen Elektrodenoberfläche emittierten Elektronen.In a preferred embodiment of the invention, the injection electrode consists of a socket, on which a tungsten tip rests, in which a narrow long capillary bore is provided, which with a protective recess opens into the discharge space. The capillary bore has the largest possible Length and the smallest cross-section that are technically feasible. The temperature of the mercury when entering the discharge space, the higher and the injected mercury flow the longer the capillary bore, the more stable it is. With a decrease in the cross-sectional area of the capillary bore On the one hand, the exit velocity of the mercury increases and, on the other hand, less mercury flows before ignition or with the arc switched off into the discharge space. The protective recess prevents the capillary bore from melting shut and increases the number due to the increase in area of the electrons emitted from the hot electrode surface.

Das Innere des Lampengehäuses ist vorteilhafterweise kugelförmig ausgebildet und zur Erzielung einer Lichtreflexion und Energierückfuhr in das Plasma zwischen der Einspritzelektrode und der hohlen Elektrode hochglanzpoliert. Die hohle Elektrode und die Einspritzelektrode sind vorzugsweise wassergekühlt, und die letztere ist durch die Abgabe von Verdampfungsenergie an das injizierte flüssige Metall zusätzlich gekühlt. Die Innenfläche des Lampengehäuses ist vorteilhafterweise mit einer Amalgame bildenden Schicht überzogen.The interior of the lamp housing is advantageously spherical and to achieve a light reflection and energy return into the plasma between the injection electrode and the highly polished hollow electrode. The hollow electrode and the injection electrode are preferred water cooled, and the latter is due to the release of evaporation energy to the injected liquid Metal additionally cooled. The inner surface of the lamp housing is advantageously covered with an amalgam the forming layer.

Bei Überlastung der Elektroden kann Wolfram abdampfen, das die hochglanzpolierte Innenfläche des Lampengehiiuses belegt und zu einer Verschlechterung der Reflexion führt. Um dies zu vermeiden, ist die Innenfläche des Lampengehäuses mit einer Amalgame bildenden Schicht überzogen, so daß auf Grund der Amalgambildung ein gleichmäßiger Überzug ent-If the electrodes are overloaded, tungsten can evaporate and affect the highly polished inner surface of the Lamp housing occupied and leads to a deterioration in the reflection. To avoid this is the inner surface of the lamp housing covered with an amalgam-forming layer, so that due the amalgam formation results in a uniform coating

steht, der durch die Oberflächenspannung eine glatte und gut spiegelnde Oberfläche bildet, wodurch die Reflexion ins Plasmazentrum verbessert wird und eventuell abgedampftes und neuerlich kondensiertes Wolfram abrutscht.which, due to the surface tension, has a smooth and forms a well reflective surface, whereby the reflection into the plasma center is improved and Any evaporated and newly condensed tungsten slips off.

Vorzügsweise sind Zacken am unteren Ende eines Rohres, das sich innerhalb der hohlen Elektrode befindet und zur Zufuhr von Kühlflüssigkeit dient, angeordnet. Dadurch wird eine möglichst große Turbu-Preferably there are spikes on the lower end of a tube that is inside the hollow electrode and serves to supply cooling liquid, arranged. As a result, the greatest possible turbulence

Bei einer weiteren Ausführungsform sind der Behälter und das Außengehäuse als eine Baueinheit aus Kunststoff ausgeführt.In a further embodiment, the container and the outer housing are made as one structural unit Made of plastic.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigtFurther details and advantages of the invention emerge from the following description of a graphically illustrated embodiment. It shows

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Einspritzbrenner,1 shows a section through an injection burner,

F i g. 2 eine Schnittbild-Darstellung von einer Ausführungsform der Einspritzelektrode,F i g. 2 shows a sectional view of an embodiment of the injection electrode,

Fig. 3 eine Schnittbild-Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Einspritzelektrode und3 shows a sectional view of a further one Embodiment of the injection electrode and

F i g. 4 einen Schnitt durch den EinspritzbrennerF i g. 4 shows a section through the injection burner

fläche hinterläßt, die durch das Verdampfen nach dem Zünden einen Schmutzbelag bilden. Die Kanäle sind mit einem geschlossenen Kühlkreislauf in Verbindung und dienen zur Kühlung und Spülung des Quarzfensters.Leaves area that forms a layer of dirt due to evaporation after ignition. The channels are connected to a closed cooling circuit and are used for cooling and rinsing the Quartz window.

Vorteilhafterweise erfolgt durch die Wärmeableitung des Lampengehäuses und des verwendeten Kühlmittels eine Kühlung der Innenfläche des Lampengehäuses derart, daß die Wand des Lampenlenz des Kühlmittels und somit gute Wärmeableitung io gehäuses durch die Kondensation der Metalldämpfe von der Hohlelektrode weg erreicht. druckentlastet ist.Advantageously, the heat dissipation of the lamp housing and the used Coolant a cooling of the inner surface of the lamp housing in such a way that the wall of the lamp drain of the coolant and thus good heat dissipation io housing through the condensation of the metal vapors away from the hollow electrode. is relieved of pressure.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Lampengehäuse von einem Außengehäuse umgeben, das zur Gänze mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Als Kühlmittel werden Wasser, öle oder organische Flüssigkeiten verwendet.In a preferred embodiment, the lamp housing is surrounded by an outer housing, which is completely filled with coolant. The coolant used is water, oils or organic Liquids used.

Durch einen Stutzen wird Wasser in ein Wasserrohr, das die Fassung der Einspritzelektrode umgibt, injiziert und fließt die Fassung hoch, wodurch die Verbindungsstellen der Fassung und der Wolframspitze und die Wolframspitze selbst gekühlt werden. Vorzugsweise sind querschnittsgleiche Isolierdichtungen im Boden eines Behälters bzw. einer Deckplatte des Außengehäuses angeordnet, die dieThrough a nozzle, water is drawn into a water pipe that surrounds the socket of the injection electrode, injects and flows up the socket, creating the junctions of the socket and the tungsten tip and the tungsten tip itself can be cooled. Preferably, insulating seals with the same cross-section are used arranged in the bottom of a container or a cover plate of the outer housing, which the

Einführung der Einspritzelektrode in das Lampen- 35 und einer abgewandelten Ausführungsform gehäuse von oben als auch von unten ermöglichen. Fensteransatzes.Introduction of the injection electrode into the lamp 35 and a modified embodiment enable housing from above as well as from below. Window approach.

Bei Anordnung der Einspritzelektrode von unten Das durch eine Eintrittsöffnung 24 in eine Einher wird eine Druckregulierung des injizierten Queck- spritzelektrode 10, die aus ,einer Fassung 20. einer Silbers erreicht, da bei einem Druckanstieg in der Wolframspitze 18 und einem umgebenden Wasser-Kapillarbohrung der Siedepunkt des Quecksilbers 30 rohr 56 besteht, injizierte flüssige Metall wird beim steigt und ein Zurückweichen des Flüssigkeitsspiegels Durchsetzen einer Kapillarbohrung 12 der Wolframverursacht, so daß weniger Quecksilber im Elek- spitze 18 beschleunigt und in einen Entladungsraum trodenkopf verdampft und somit der Druckanstieg 54 des Einspritzbrenners gefördert. Die Wolfrrrnwieder rückgängig gemacht wird. spitze 18 der Einspritzelektrode 10 weist die Kapillar-When the injection electrode is arranged from below, Das through an inlet opening 24 into a hand a pressure regulation of the injected mercury electrode 10, which consists of, a socket 20. a Silver achieved because of a pressure increase in the tungsten tip 18 and a surrounding water capillary bore The boiling point of the mercury 30 tube 56 consists of injected liquid metal when rises and a regression of the liquid level penetrates a capillary bore 12 of the tungsten, so that less mercury accelerates in the elec- tric tip 18 and into a discharge space Trodenkopf evaporates and thus promoted the pressure increase 54 of the injection burner. The tungsten again is reversed. tip 18 of the injection electrode 10 has the capillary

Ist die Einspritzelektrode oben angeordnet, so 35 bohrung 12 auf, die mit einer Schutzvertiefung 14 in kann die Temperatur der Elektrode konstant gehalten den Entladungsraum 54 mündet. Das injizierte flüswerden. An der Übergangsstelle zwischen der Kapil- sige Metall, vorzugsweise Quecksilber, bewirkt eine larbohrung und der Schutzvertiefung verläuft die Dichterhöhung des Bogenplasmas zwischen der Ein-Grenzflache zwischen flüssigem und gasförmigem spritzelektrode 10 und einer hohlen Elektrode 42 des Aggregatzustand des Quecksilbers. Ein Temperatur- 40 Einspritzbrenners.If the injection electrode is arranged on top, then hole 12, which is provided with a protective recess 14 in If the temperature of the electrode can be kept constant, the discharge space 54 opens. The injected fluids. At the transition point between the capillary metal, preferably mercury, causes a larbohrung and the protective recess, the increase in density of the arc plasma runs between the one-boundary surface between liquid and gaseous spray electrode 10 and a hollow electrode 42 of the Physical state of mercury. A temperature 40 injection burner.

anstieg bewirkt eine erhöhte Bildung von Queck- Die Durchführung der Einspritzelektrode 10 undincrease causes an increased formation of mercury The implementation of the injection electrode 10 and

silberdampfblasen innerhalb des in der Fassung der des Wasserrohres 56 durch den Boden eines aus Iso-Einspritzelektrode befindlichen Quecksilbers. Die liermaterial bestehenden Behälters 32 erfolgt mit Dampfblasen werden beim Emporsteigen in der Fas- einer Isolierdichtung 22. Durch einen Stutzen 26 wird sung gekühlt und geben rasch ihren Wärmeinhalt an 45 Wasser in das Wasserrohr 56 injiziert und fließt die die wassergekühlte Wolframspitze ab, so daß die Fassung 20 der Einspritzelektrode 10 hoch, um die Wandtemperatur der Kapillarbolirung wieder auf den Verbindungsstellen zwischen der Fassung 20 und der ursprünglichen Wert zurückgeführt wird. Wolframspitze 18 und die Wolframspitze 18 zu küh-Silver vapor bubbles inside the socket of the water pipe 56 through the bottom of an iso-injection electrode located mercury. The existing container 32 is made with liermaterial When climbing up in the facade, vapor bubbles form an insulating seal 22 solution cooled and quickly give their heat content to 45 water is injected into the water pipe 56 and flows the water-cooled tungsten tip from so that the socket 20 of the injection electrode 10 high to the Wall temperature of the Kapillarbolirung again on the connection points between the socket 20 and the original value is returned. Tungsten tip 18 and the tungsten tip 18 too cool-

Vorteilhafterweise ist ein Spalt von etwa 0,1 mm len. Das aus dem Wasserrohr 56 austretende Kühl-Breite zwischen einem Isolator und der Innenfläche 5° wasser wird durch einen bogenförmig ausgebildeten des Lampengehäuses angeordnet, der das Entweichen Isolator 30 in den aus Isoliermaterial bestehenden der Quecksilberdämpfe und des im Entladungsraum Behälter 32 abgelenkt. Der bogenförmig ausgebildete kondensierten Quecksilbers in einen Behälter zu- Isolator 30 verhindert das Eindringen von Kiihlläßt. wasser in den Entladungsraum 54, eine chemischeA gap of about 0.1 mm is advantageous. The cooling width emerging from the water pipe 56 between an insulator and the inner surface 5 ° water is formed by an arcuate of the lamp housing arranged, the escape insulator 30 in the consisting of insulating material of the mercury vapors and the container 32 in the discharge space. The arched one condensed mercury into a container. Insulator 30 prevents the ingress of coolants. water in the discharge space 54, a chemical

Das Außengehäuse liegt vorzugsweise auf einer 55 Reaktion des Wassers mii dem heißen Elektroden-Isolatorplatte auf und ist mit dem Behälter durch material und somit eine Zerstörung der Elektroden, einen Ring trennbar verbunden. Ein Spalt 60 zwischen der Innenfläche eines Lampen-The outer housing preferably rests on a reaction of the water with the hot electrode insulator plate on and is with the container by material and thus a destruction of the electrodes, separated by a ring. A gap 60 between the inner surface of a lamp

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein gehäuses 38 und dem Isolator 30 ermöglicht den Aus-Fensteransatz an der Öffnung des Lampengehäuses tritt des kondensierten Metalls und der Metalldämpfe vorgesehen, der elektrisch isoliert durch das Außen- 60 aus dem Entladungsrauin 54 in den Behälter 32. Der gehäuse geführt ist. Zwei Kanäle sind vorteilhafter- Behälter 32, in dessen Inneres ständig Wasser injiweise an der Innenseite eines Quarzfensters vor- ziert wird, ist über ein Zulaulrohr 28 und ein Ablauf-In a preferred embodiment, a housing 38 and the insulator 30 allows the out-window approach at the opening of the lamp housing is provided for condensed metal and metal vapors, which is electrically insulated through the exterior 60 from the discharge area 54 into the container 32. The housing is led. Two channels are more advantageous- container 32, inside of which water is constantly injected in front of the inside of a quartz window, is via an inlet pipe 28 and a drain

gesehen. Durch diese Konstruktion wird die Verschmutzung des Quarzfensters durch flüssiges Quecksilber vermieden. Bei Inbetriebnahme des Umwälzsystems besteht die Möglichkeit, daß Quecksilber gegen das Quarzfenster spritzt und nach dem Abtropfen noch kleinste Kügelchen auf der Fenster-seen. This design prevents the quartz window from being contaminated by liquid mercury avoided. When the circulation system is started up, there is a possibility that mercury splashes against the quartz window and after dripping off even the smallest balls on the window

rohr 62 an einen Kühlkreislauf angeschlossen. Das Metall fällt in Tröpfchen mit einem Durchmesser von 1 bis 2 mm aus dem Entladungsrauin 54 in das Kühlwasser und wird zusammen mit den im Behälter kondensierten Metalldämpl'eii über den Kühlkreislauf in einen Abscheider gefördert, von dem aus estube 62 connected to a cooling circuit. The metal falls in droplets with a diameter of 1 to 2 mm from the discharge roughness 54 into the cooling water and is used together with the in the container condensed Metalldämpl'eii via the cooling circuit conveyed into a separator, from which it

IOIO

durch Pumpen neuerlich in die Einspritzelektrode 10 injiziert wird (in F i g. 1 sind der Kühlkreislauf, Abscheider und Pumpen nicht dargestellt).is injected again into the injection electrode 10 by pumping (in FIG. 1 the cooling circuit, separators and pumps not shown).

Eine Klemme 16 ist an der Einspritzelektrode 10 in Höhe des Stutzens 26 angeordnet und wird mit dem Pol der zwischen den Elektroden angelegten Gleichspannung verbunden.A terminal 16 is arranged on the injection electrode 10 at the level of the connector 26 and is with connected to the pole of the DC voltage applied between the electrodes.

Der Behälter 32 ist durch eine Isolatorplatte 52 von einem Außengehäuse 48 des Einspritzbrenners getrennt. Im Mittelpunkt der Isolatorplatte 52 ist eine Öffnung angebracht, durch die die Einspritzelektrode 10 in das Innere des Lampengehäuses 38 ragt, das mit einem Hohlsockel auf der Isolatorplatte 52 aufgesetzt ist. Der hochglanzpolierte Innenraum des Lampengehäuses 38 ist kugelförmig ausgebildet und bewirkt eine Reflexion der Strahlung in das Plasma zwischen den beiden Elektroden.The canister 32 is secured by an insulator plate 52 from an outer housing 48 of the injection torch separated. In the center of the insulator plate 52 there is an opening through which the injection electrode 10 protrudes into the interior of the lamp housing 38, which is placed on the insulator plate 52 with a hollow base is. The highly polished interior of the lamp housing 38 is spherical and causes the radiation to be reflected in the plasma between the two electrodes.

Eine zylinderförmige, hohle Elektrode 42 ist mit einer abgerundeten Kappe abgeschlossen und von oben in das Lampengehäuse 38 eingeführt. Durch ein ao Rohr 44 mit konisch zusammenlaufender Spitze wird Kühlmittel auf die Innenseite der hohlen Elektrode 42 geleitet. Die innere Kühlung verhindert ein Abdampfen des Elektrodenmaterials an der dem Lichtbogen zugewandten Seite der hohlen Elektrode42. as Das Rohr 44 ist am unteren Rande mit Zacken versehen (nicht dargestellt in Fig. 1), die hohe Turbulenz des Elektrodenkühlmittels zur Vergrößerung des Wärmeaustausches mit der hohlen Elektrode 42 bewirken. Das Lampengehäuse 38 ist an einer Seite mit einem Fensteransatz versehen, in dem ein Quarzfenster 46 eingesetzt ist, das von einem Verschlußring 64, der mit einem Gewinde am Lampengehäuse 38 im Eingriff steht, in seiner Lage gehalten wird. Das Quarzfenster 46 wird auf der dem Bogen zugewandten Seite intensiv bestrahlt und erwärmt, um die Kondensation von Metalldämpfen zu verhindern.A cylindrical, hollow electrode 42 is closed with a rounded cap and of inserted into the lamp housing 38 at the top. Through an ao tube 44 with a conical tip Coolant is directed to the inside of the hollow electrode 42. The internal cooling prevents evaporation of the electrode material on the side of the hollow electrode42 facing the arc. as The tube 44 is provided with serrations on the lower edge (not shown in Fig. 1), the high turbulence of the electrode coolant to increase the heat exchange with the hollow electrode 42. The lamp housing 38 is provided on one side with a window attachment in which a quartz window 46 is inserted, which is supported by a locking ring 64, which is threaded on the lamp housing 38 is engaged, is held in its position. The quartz window 46 is on the sheet facing The side is intensively irradiated and heated to prevent condensation of metal vapors.

Ein Abflußrohr 40 ist an einem Außengehäuse 48 des Einspritzbrenners angeordnet und besorgt den Abtransport des aus dem Rohr 44 ausströmenden Elektrodenkühlmittels, das den gesamten Innenraum des Außengehäuses 48 erfüllt. Die dem Innenraum des Außengeliäuses 48 zugewandte Seite des Quarzfensters 46 ist ständig wassergekühlt.A drain pipe 40 is disposed on an outer housing 48 of the injection burner and worried the Removal of the electrode coolant flowing out of the tube 44, which encompasses the entire interior of the outer housing 48 met. The side of the quartz window facing the interior of the outer gel housing 48 46 is constantly water-cooled.

Im Sockel des Lampengehäuses 38 ist eine Klemme 36 angebracht, die in Verbindung mit einem isoliert durch das Außengehäuse 48 geführten Anschlußstück 34 steht, das mit dem anderen elektrischen Pol der zwischen den Elektroden angelegten Gleichspannung verbunden ist.In the base of the lamp housing 38, a clamp 36 is attached, which insulates in conjunction with a through the outer housing 48 out connector 34 is connected to the other electrical pole of the DC voltage applied between the electrodes is connected.

Das Außengehäuse 48 aus nichtrostendem Stahl umgibt zur Gänze das Lampengehäuse 38 und liegt auf der Isolatorplatte 52 auf. Ein Ring 66 mit zwei voneinander abgesetzten Innengewinden ist mit dem Außengehäiise48 und dem Behälter 32 in Eingriff und stellt eine lösbare Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen her.The outer housing 48 made of stainless steel completely surrounds the lamp housing 38 and lies on the insulator plate 52. A ring 66 with two offset internal threads is with the Outer housing 48 and container 32 in engagement and creates a detachable connection between these two components.

In der dem Quarzfenster 46 zugewandten Seite des Außengehäuses 48 ist ein weiteres Quarzl'enster 50 in einem Rohransatz als Abschlußscheibe eingelassen. Durch die auf Grund der Konstruktion vorgegebenen Distanz zwischen den Quarzfenstern 46 und 50 ist es gegebenenfalls möglich, die Strahlung eines unerwünschten Wellenlängcnbereiches in der Kiihlinittelschicht zu absorbieren. Hin Verschlußring 64 ist mit «5 einem Gewinde am Rohransatz in Eingriff und fixiert das Qiiarzfenstcr 50 in seiner Lage.In the side of the outer housing 48 facing the quartz window 46 there is a further quartz window 50 in embedded in a pipe socket as a cover plate. By the given due to the construction Distance between the quartz windows 46 and 50, it may be possible to avoid the radiation of an undesired Wavelength range in the coolant layer to absorb. Hin locking ring 64 is marked with «5 a thread on the pipe socket and fixes the Qiiarzfenstcr 50 in its position.

Das Rohr 44 ist mit einer Isolicrdicliiiinii 22 durch eine Deckplatte 58 des Außengehäuses 48 geführt. Das Außengehäuse 48 und die Deckplatte 58 sind vorzugsweise auf Erdpotential gelegt.The tube 44 is through with an Isolicrdicliiiinii 22 a cover plate 58 of the outer housing 48 is guided. The outer housing 48 and the cover plate 58 are preferably placed on earth potential.

In F i g. 2 ist eine andere Ausführungsform der Einspritzelektrode dargestellt, die vorzugsweise von oben in das Lampengehäuse eingebracht wird. Es handelt sich hierbei um eine Elektrode, die besonders hoch wärmebelastet werden kann, da die Wolframspitze stets von Kühlwasser umgeben ist.In Fig. FIG. 2 shows another embodiment of the injection electrode, which is preferably shown in FIG is introduced into the lamp housing at the top. This is an electrode that is special can be highly heat stressed because the tungsten tip is always surrounded by cooling water.

In F i g. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Einspritzelektrode dargestellt, bei der ebenfalls die Kapillarbohrung wie in den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 hinter einer Schutzvertiefung angeordnet ist. Die Einspritzelektrode besteht aus thermischIn Fig. 3 shows a further embodiment of the injection electrode in which the Capillary bore as in the embodiments according to FIGS. 1 and 2 arranged behind a protective recess is. The injection electrode consists of thermal

hochfesten Loten, die keine Amalgame mit Quecksilber bilden.high-strength solders that do not form amalgams with mercury.

F i g. 4 zeigt eine andere Ausführungsform des Lampengehäuses mit einem Fensteransatz für das Quarzfenster.F i g. 4 shows another embodiment of the lamp housing with a window attachment for the Quartz window.

ao Ein Fensteransatz 68 ist an die Öffnung eines Lampengehäuses 38 angeschraubt, so daß ein Quarzfenster 50 weiter entfernt vom Lichtbogen, der zwischen einer Einspritzelektrode 18 und einer hohlen Elektrode 42 auftritt, zu liegen kommt.ao A window extension 68 is screwed to the opening of a lamp housing 38, so that a quartz window 50 further away from the arc between an injection electrode 18 and a hollow one Electrode 42 occurs, comes to rest.

as Der Fensteransatz 68 ist elektrisch isoliert durch das in der F i g. 4 nicht dargestellte Außengehäuse des Einspritzbrenners geführt. Bei Inbetriebnahme des Umwälzsystems besteht die Möglichkeit, daß flüssiges Metall gegen das Quarzfenster 50 spritzt und nach dem Abtropfen noch kleinste Kügelchen auf der Fensterfläche hinterläßt, die durch das Verdampfen nach dem Zünden einen Schmutzbelag bilden. Durch die Verwendung des Fensteransatzes 68 wird die Verschmutzung des Quarzfensters 50 zum größten Teil vermieden. Zwei Kanäle 70 sind mit dem geschlossenen Kühlkreislauf in Verbindung und dienen zur Spülung und Kühlung des Quarzfensters 50, da das durch sie injizierte Kühlmittel einen vorhandenen Schmutzbelag vom Quarzfenster 50 abspült.The window extension 68 is electrically isolated by that in FIG. 4 not shown outer housing of the injection burner out. When commissioning of the circulation system there is the possibility that liquid metal splashes against the quartz window 50 and leaves even the smallest globules on the window surface after it has dripped off, caused by evaporation form a layer of dirt after ignition. By using the window extension 68, the pollution of the quartz window 50 largely avoided. Two channels 70 are with the closed one Cooling circuit in connection and serve to flush and cool the quartz window 50, as the coolant injected by them rinses an existing dirt deposit from the quartz window 50.

3535

Claims

Patent claims:

1. Injection burner in a small structural unit with an injection device for generating a Arc plasma between two electrodes to generate high-intensity ultraviolet radiation, characterized in that a liquid metal passes through an injection electrode (10) is injected into a discharge space (54) of a lamp housing (38) under pressure, whereby an increase in density in the core of the arc plasma between the injection electrode (10) and a hollow electrode (42) occurs opposite the remaining interior of the lamp housing (38).

2. Injection burner according to claim 1, characterized in that the injection electrode (10) consists of a socket (20) on which a tungsten tip (18) rests, in which a narrow long Capillary bore (12) is provided with a protective recess (14) in the discharge space (54) flows out.

3. Injection burner according to claims 1 and 2, characterized in that the interior of the lamp housing (38) is spherical and polished to a high gloss to achieve a Light reflection and energy return into the plasma between the injection electrode (10) and the hollow electrode (42).

4. lünsprii / burner according to claims 1

to 3, characterized in that the hollow electrode (42) and the injection electrode (10) are water-cooled and the latter by releasing evaporation energy to the injected liquid metal is additionally cooled.

5. Injection burner according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that that the inner surface of the lamp housing (38) is coated with an amalgam-forming layer is. ίο

6. Injection burner according to claims 1 to 5, characterized in that prongs are arranged at the lower end of a tube (44) which is located within the hollow electrode (42) and serves to supply cooling liquid.

7. Injection burner according to claims 1 to 6, characterized in that the lamp housing (38) is surrounded by an outer housing (48) which is completely filled with cooling liquid is filling.

8. Injection burner according to claims 1 to 7, characterized in that the same cross-section Insulating seals (22) in the bottom of a container (32) or a cover plate (58) of the Outer housing (48) are arranged, which the introduction of the injection electrode (10) in the lamp housing (38) from above as well as from below.

9. Injection burner according to claims 1 to 8, characterized in that a gap (60) of about 0.1 mm width between an insulator

(30) and the inner surface of the lamp housing (38) is arranged, the escape of the Metal vapors and the metal condensed in the discharge space (54) in the container (32).

10. Injection burner according to claims 1 to 9, characterized in that the outer housing '(48) rests on an insulator plate (52) and is separably connected to the container (32) by a ring (66).

11. Injection burner according to claims 1 to 10, characterized in that a window extension (68) is provided at the opening of the lamp housing (38), which is electrically isolated by the outer housing (48) is guided.

12. Injection burner according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that that two channels (70) are provided on the inside of a quartz window (50).

13. Injection burner according to claims 1 to 12, characterized in that the heat dissipation the lamp housing (38) and the coolant used a corresponding cooling the inner surface of the lamp housing (38) cause the wall of the lamp housing (38) is depressurized by the condensation of the metal vapors. ·

; I4. Injection burner according to one or more of Claims 1 to 13, characterized in that that the container (32) and the outer housing (48) consist of a plastic unit are executed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

109 645/139109 645/139