DE2007126A1

DE2007126A1 - Brenner fur einen Plasmabogengenera tor

Info

Publication number: DE2007126A1
Application number: DE19702007126
Authority: DE
Inventors: David John Miller Linder Derek Giles Leslie John Hill Joseph Kenneth London P Dobbs
Original assignee: British Railways Board, London
Priority date: 1969-02-20
Filing date: 1970-02-17
Publication date: 1971-02-04
Also published as: AT297172B; FR2035653A5; AU1107270A; US3628079A; CH513566A; NL7001669A

Description

C VS V r 1 *~ v* Deutsche BANK AG. NORNBERG N«.«11*4

British Railways Board, 222, Marylebone Road, London, N.W.I

England

"Brenner für einen Plasmabogengenerator"

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Die Erfindung Detrifft einen Brenner für einen Plasmabogen- λ benerator, insbesondere verwendbar zur Verbesserung der ^

Haftung zwischen Eisenbahnschiene und Rad bei Schienenfahrzeugen, indem entweder nur die Eisenbahnschienen oder die Eisenbahnschienen und Räder gereinigt werden.

Die Charakteristik eines GleJastrom-Plasmabogengenerators oder -brenners, bei welchem eine Kathode koaxial in einer zylindrischen Anode angeordnet ist, hängt sehr empfindlich davon ab, mit welcher Genauigkeit die beiden Elektroden koaxial zueinander angeordnet sind.

Selbst wenn die Kathode sehr genau in der Anode zentriert ist, können die starken Erschütterungen und Vibrationen, denen |

ein auf einer Lokomotive oder einem anderen Fahrzeug zur Schienenreinigung angebrachter Plasmabrenner unterliegt Verlagerungen von Kathode und Anode zueinander zur Folge haben, die nachteilig den Betrieb des Brenners und schließlich seine Lebensdauer beeinflussen. Zur Erläuterung eines solchen bei einer Versetzung auftretenden Effektes kann folgendes Beispiel dienen: Wenn im konventionellen Betrieb eines Plasmabrenners bei einem Strom von 25Ο Ampere und einem Durchsatz von 501/min. eines Gases, bestehend aus 90 % Argon und 10 % Wasserstoff,

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Gatprlch· *m P»rnipr»ch»r haben kaln· r'ichliverblndllcft· Wirkung.

die normale Betriebsspannung 45 Volt beträgt, hat eine Versetzung der Kathode, beispielsweise infolge einer Erschütterung aus ihrer zentralen Position um etwa 0,25 nun (l/l00 Zoll) einen Abfall der Spannung auf einen Wert von ungefähr 15 Volt zur Folge.

Ein Vibrieren der Kathode und ihre Verlagerung kann durch eine starre Konstruktion und/oder durch Einfügen von isolierenden Abstandshaltern die die Kathode halten, auf ein Minimum gesenkt werden. Derartige Maßnahmen machen das erforderliche genaue Justieren der Kathode in Bezug auf die Anode nicht überflüssig, die in konventioneller Weise mit einer Mikrometerschraube erfolgen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu vermeiden und die Herstellung und den Zusammenbau von Plasmabrennern zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Plasmagenerator einen Brenner aufweist, bei dem ein Abstandshalter aus feuerbeständigem Material in dem Anodenteil angeordnet ist, der eine zentrale Öffnung mit eingepaßter Kathode und

Öffnungen einen konzentrischen Ring von mit an der Außenseite gelegenen/ zur gleichmäßig verteilten Zufuhr des Plasmagases in die Bodenkammer des Brenners aufweist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand eines AusfUhrungsbeispieles gemäß der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen schematischen axialen Schnitt durch die Kathode-Anoden-Anordnung eines Plasjnabogenbrenners und

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie II-II nach Fig. 1.

In der Zeichnung ist die Kathode des Brenners mit 1 und ein Teil des Anodenteils mit 2 bezeichnet. Zwischen ihnen ist ein scheiben-

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förmiger Abstandshalter J5 aus feuerbeständigem bzw. schwer schmelzbarem Material, beispielsweise aus Asbest oder keramischem Material angeordnet. Er weist einen Flansch H- auf, mit dem er auf einer ringförmigen Schulter in dem Anodenteil 2 ruht. Ein Ansatz bzw. nabenförmiges Teil 6 des Abstandshalters ist in den oberen Teil der Bogenkammer 7 eingepaßt und zwar unterhalb der Schulter. Der Abstandshalter 5 weist axial durchgehende auf einem konzentrischen Ring angeordnete Bohrungen 8 und eine axial durchgehende runde Öffnung 9 zur Aufnahme der Kathode 1 auf, deren freies Ende sich genau oberhalb der öffnung 10 des Brenners befindet. Der Ring auf dem die Bohrungen 8 angeordnet sind, liegt ungefähr in der Mitte des ringförmigen Raumes zwischen der Kathode1 und der Wandung der Kammer 7 in dem Anodenteil.

Die öffnung 9, in der die Kathode 1 gasdicht angeordnet ist, hat nur die Aufgabe, das Einsetzen und Ausrichten der Kathode mit minimalem Aufwand zu ermöglichen. Die Anzahl, Größe und genaue Anordnung der an der Außenseite befindlichen Bohrungen 8 kann entsprechend den jeweiligen Erfordernissen geändert werden. Eine typische und gebräuchliche Anordnung ist in der Zeichnung gezeigt, gemäß der acht Bohrungen im gleichen Abstand um die Bohrung 9 angeordnet sind. Die Abmessungen bzw. der Durchmesser der Bohrungen 8 ist sehr wichtig. Eine zu schmale oder zu brejte Bohrung führt zu einer Verminderung der stabilisierenden Eigenschaften, und zwar hinsichtlich ihrer Punktion bei der gleichmäßigen Gasverteilung. |

Zur Erläuterung mag folgendes Beispiel dienen: Bei einer Kathode mit einem Durchmesser von ungefähr 6 mm (1/4 Inch) und einer Bogenkammer 7 mit einem Durchmesser von ungefähr 15 mm (6/8 Inch) sind acht ringförmig angeordnete Bohrungen 8 von jeweils ungefähr 1,5 mm (l/l6 Inch) Durchmesser, die untereinander im gleichen Abstand auf einem Kreis von einem Durchmesser von ungefähr 10,5 mm (7/16 Inch) angebracht sind, eine geeignete Anordnung.

Ohne einen erfindungsgemäß ausgebildeten Abstandshalter 3, seinen auf einem Ring angeordneten Bohrungen 8 zur Gasverteilung würde

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der Ringraum zwischen der Kathode 1 und der Anode 2 den einzigen Strömungswiderstand bilden. Dieser Hingraum allein hätte eine gleichmäßige Oasverteilung und "stabile" Kennlinien des Bogens nur dann zur Folge, wenn die Kathode genau koaxial angeordnet wäre. Infolge des erfindungsgemäßen Abstandshalters J> jedoch bietet jede Öffnung 6 einen konstanten Strömungswiderstand unabhängig von einer evtl. kleinen Abweichung der Kathode von ihrer exakt koaxialen Anordnung zu der Anode. Auf diese Weise wird eine gleichförmige Oaszufuhr zum Bogen gewährleistet, die reproduzierbare und stabile Kennlinien des Bogens zur Folge hat. Infolge der erfindungsgemäßen Mittel list eine genaue Elektrodenanordnung im Brenner nicht mehr erforderlich, der Brenner ist in weiten Orenzen unempfindlich gegen Vibrationen und Stöße. Wird z.B. ein erfindungsgemäßer Brenner unter den gleichen elektrischen Bedingungen und Strömungsverhältnissen betrieben, wie sie eingangs für einen konventionellen Brenner angegeben wurden, so stellt sich eine Arbeitsspannung von 45 Volt + 5 Volt ein, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die Kathode sehr genau einzupassen oder für eine genaue Symmetrie ihrer Spitze zu sorgen.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Brenners ist also im wesentlichen unabhängig von Verlagerungen infolge mechanischer Erschütterungen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin, daß schließlich der Brenner nicht in unerwünschter Weise mit zueinander verschobenen Elektroden arbeitet, so daß seine Lebensdauer wesentlich verlängert wird.

- AneprHohe-

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Claims

Ansprüche

lWBrenner für einen Plasmabogengenerator,dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem schwer schmelzbaren Material bestehender Abstandshalter (3) im Inneren des Anodenteils (2) angeordnet ist, daß der Abstandshalter eine zentrale Bohrung (9), in die eine Kathode (l) eingesetzt ist, und einen konzentrischen Ring von perlpheren Bohrungen (8) zur gleichmäßigen Zufuhr des Gases für das Plasma in eine Bogenkammer (7) des Brenners, aufweist.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter scheibenförmig ausgebildet ist und einen konzentrischen Ring axial durchgehender und im gleichen Abstand zueinander angeordneter Bohrungen aufweist.
3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (5) mit einem Plansch (4) auf einer ringförmigen Schulter (5) in dem Anodenteil (2) ruht .und mit einem Ansatz bzw. nabenförmigen Teil (6) in die Bogenkammer (7) des Brenners eingepaßt ist.
4. Brenner nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring von Bohrungen (8) in dem Abstandshalter

(3) im wesentlichen in der Mitte des ringförmigen Raumes |

zwischen der Kathode (l) und der Innenwandung der Bogenkammer (7) angeordnet ist.

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