DE2112888B2 - Hochfrequenz-induktionsplasmabrenner und verfahren zur herstellung - Google Patents

Description

3. Hochfrequenz-Induktionsplasmabrenner bau dieser Vorrichtung ist jedoch relativ kompliziert, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weshalb die Vorrichtung äußerst störanfällig ist.

die Hochfrequenzspule (4) aus mindestens zwei 20 Auch der durch die deutsche Auslegeschrift

parallelen und nebeneinanderliegenden Zweigen 1 264 640 bekannt gewordene Plasmabrenner, der

besteht. ebenfalls eine doppelwandige Rohrkonstruktion auf-

4. Hochfrequenz-Induktionsplasmabrenner weist, in deren Zwischenraum das Kühlmittel strömt, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kann bezüglich Einfachheit und Wirksamkeit des die Brennkammerwand (1.) mit einem wendelför- 25 Wärmeüberganges an das Kühlmittel nicht befriedimigen Kanal (6) versehen ist. gen.

5. Hochfreqiienz-Tnduktinnsnlasrnabrenner Fin weiterer Nachte?! bekannter Vorrichtunger! nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Art besteht darin, daß die Hochfrequenzspule die Oberfläche des Kanals (6) metallisiert ist. außerhalb des äußeren Rohres angeordnet ist, wo-

6. Hochfrequenz-Induktionsplasmabrenner 30 durch der radiale Abstand zwischen dem Plasma und nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spule relativ groß ist. Dies bedeutet einen relativ als Kühlmittel flüssiges Metall vorgesehen ist, geringen Kopplungsfaktor zwischen der Hochfrewelches selbst den elektrischen Leiter für die quenzspule als Primärwicklung und der als Sekun-Hochfrequenzspule (4) darstellt. därwicklung eines Transformators wirkenden kon-

7. Hochfrequenz-Induktionsplasmabrenner 35 zentrischen Strombahn an der äußeren Grenzfläche nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß des Plasmas.

als Kühlmittel eine Natrium-Kalzium-Legierung Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen

vorgesehen ist, deren Schmelzpunkt etwa Hochfrequeriz-Induktionsplasmabrenner zu beschrei- -11⁰C und deren Siedepunkt etwa +794° C ben, welcher einfach im Aufbau und in der Herstelbeträgt. 4° lung und sicher im Betrieb ist, welcher einen höheren

8. Verfahren zur Herstellung eines Hochfre- Kopplungsfaktor aufweist als bekannte Brenner diequenz-Induktionsplasmabrenners nach An- ser Art, und welcher einen wesentlich besseren Wirspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein wen- kungsgrad des Wärmeüberganges an das Kühlmittel delförmiges Metallrohr (7) in eine der Brennkam- aufweist als bekannte Brenner dieser Art. Diese Aufmer entsprechende Form eingegeben wird und 45 gäbe wird für einen eingangs zitierten Hochfredaß die Zwischenräume mit einer hoch wärmefe- quenz-Induktionsplasmabrenner erfindungsgemäß sten keramischen Isoliermasse ausgefüllt werden. dadurch gelöst, daß die Wicklungen der Hochfrequenzspule entweder in wendelförmigen Ausnehmungen der äußeren Oberfläche oder in der Wand

50 des Brennkammerrohres, welches aus dielektrischem

Material bt»lehl, angeordnet sind.

Durch diese einfache Maßnahme werden die vielfachen Dichtungsprobleme umgangen, welche insbe-

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Induk- sondere zu den Schwierigkeiten bei der Vorrichtung tionsplasmabrenner mit einer rohrförmigen Hochfre- 55 gemäß der deutschen Auslegeschrift 1811501 gequenzspule, die ein eine Brennkammer einschließen- führt haben. Ferner wird ein wesentlich besserer des Brennkammerrohr umschlingt und durch die ein Kopplungsfaktor zwischen der Spule und dem Kühlmittel hindurchfließt, sowie ein Verfahren zur Plasma erzielt, wodurch bei sonst gleichen Voraus-Herstellung eines solchen Brenners. Setzungen die Leistungsfähigkeit des Brenners we-

Werden Hochfrequenz-Induktionsplasmabrenner 60 sentlich verbessert werden konnte. Schließlich wird mit relativ hohen Leistungen betrieben, kann das dadurch ein wesentlich verbesserter Wärmeübergang Problem der Kühlung erhebliche Schwierigkeiten be- an das Kühlmittel erreicht, so daß der Kühlmittelreiten. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, in- kreislauf kleiner dimensioniert werden kann als bisnerhalb eines äußeren Rohres ein zweites, stärker her. Dabei kann das Bauvolumen, insbesondere der hitzebeständiges Rohr, beispielsweise aus Quarzglas 65 Durchmesser, des Induktionsplasmabrenners sowie oder Siliziumdioxyd, vorzusehen und im Zwischen- sein Gewicht wesentlich reduziert werden, da die raum ein Kühlmittel strömen zu lassen. Bei einer großvolumige Kühlkammer, weiche bisher den Brenderartigen Konstruktion treten jedoch erhebliche ner umgab, fortfällt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung mit der metallisierten Oberfläche innerhalb der weneines Hochfrequenz-Induktionsplasmabienner ist da- delfönnigen Ausnehmung 3 verlötet, um den Wärdurch gekennzeichnet, daß das wendeiförmige Me- msübergang zu verbessern, und um die Metallschicht taUrohr in eine der Brennkammer entsprechende auf das gleiche elektrische Potential zu bringen wie Form eingegeben wird und daß die Zwischenräume 5 die Spule. Der Innenraum 5 der rohrförmigen Hochmit einer hoch wärmefesten keramischen Isolier- frequenzspule 4 dient dem Durchfluß des Kühlmitraasse ausgefüllt werden. Dadurch ergibt sicn eine tels, als welches z. B. Wasser verwendet wird,
einfache Möglichkeit zur Fabrikation eines solchen Zur Zu- und Ableitung des Kühlmittels sind die in

Brenners, wobei die äußeren Abmessungen wegen der Figur nicht dargestellten Enden der Hochfreder vorgegebenen Form besonders gut eingehalten io quenzspule4 über geeignete Isolierstücke an eine werden können. Kühlrnittelquelle, bzw. Kühhnittelsenke angeschlos-

In besonders vorteilhafter Weise ist es möglich, als sen.

Kühlmittel flüssiges Metall vorzusehen, welches Wird als Kühlmittel ein elektrisch leitendes Me-

selbst den elektrischen Leiter für die Hochfrequenz- dium, beispielsweise Wasser, verwendet, ist es besonspule darstellt. Dadurch erübrigt sich die Aufnahme 15 ders vorteilhaft, die Hochfrequenzspule 4 wie in eines separaten Rohres in die Brennkpmmerwand, Fig. 1 angedeutet als Doppelwicklung (Bifilarwickwenn diese selbst mit einem wendeiförmigen Kanal lung) auszuführen. Dadurch ergeben sich besonders versehen ist. einfache und unkomplizierte Anschlußmöglichkeiten

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der für die Spule, da beide Spulenenden an der AnErfindung an Hand von Zeichnungen näher beschric- 20 schlußstelle gleichen Potential aufweisen,
ben. Es zeigt Das in F i g. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel be-

F i g. 1 die teilweise geschnittene Darstellung eines steht aus einem Rohr 1, dessen Wandung mit einem ersten Ausführungsbeispiels, wendeiförmigen, geschlossenen Kanal 6 versehen ist.

F i g. 2 die teilweise geschnittene Darstellung eines Die Oberflächen dieses Kanals können metallisiert zweiten Ausführungsbeispiels, 25 sein, so daß der Kanal als Hochfrequenzspule dient,

F i g. 3 die teilweise geschnittene Darstellung eines nachdem entsprechende elektrische Anschlüsse herdritten Ausführungsbeispiels. gestellt worden sind. Der wendeiförmige Kanal 6

Gemäß F i g. 1 umfaßt der Hochfrequenz-Induk- wird vorzugsweise von einem flüssigen Kühlmittel tionsplasmabrenner eine beispielsweise rohrförmige durchsetzt.

Brennkammerwand 1, welche beispielsweise aus ke- 30 Auf die Oberflächenmetallisierung r"es Kanals 6 ramischem Material besteht. In dem Innenraum 2 kann jedoch verzichtet werden, wenn gemäß einem wird durch nicht dargestellte Vorrichtungen ein Gas bevorzugten Ausführungsbeispici als Kühlmittel für eingeleitet und durch ebenfalls nicht dargestellte Mit- die in F i g. 2 gezeigte Anordnung ein flüssiges Metall tel zum Zünden gebracht. benützt wird, welches gleichzeitig den elektrischen

Die äußere Oberfläche der Brennkammerwand 1 35 Leiter für die Hochfrequenzspule darstellt. Als solweist eine wendeiförmige Ausnehmung 3 auf, welche ches kann beispielsweise eine Natrium-Kalzium-Lezur Aufnahme einer mehrwindigen Hochfrequenz- gierung verwendet werden, welche einen Schmelzspule 4 ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Ober- punkt von —11 ° C und einen Siedepunkt von fläche der wendeiförmigen Ausnehmung3 metalli- +794 C aufweist. Selbstverständlich können auch siert, um eine gute Wärmeleitung zwischen dem 40 andere geeignete flüssige oder gasförmige Kühlmittel Rohrl und der Hochfrequenzspule 4 herzustellen. verwendet werden.

Ferner nimmt die Metallschicht das elektrische Po- Gemäß einem weiteren, in Fig.3 gezeigten Aus-

tential der Spule an, wodurch möglichst stetige Po- führungsbeispiel ist als Hochfrequenzspule eine rohrtentialflächen erhalten werden, so daß dit elektrische förmige Metallwendel 7 in die Brennkammerwand Feldverteilung zwischen der Spule und dem Plasma 45 eingebettet. Die Einbettung geschieht durch Einfülkeine lokalen Maxima aufweist, welche zu uner- len einer zunächst formbaren, im ausgehärteten Zuwünschten und unvorhersehbaren Spannungsüber- stand hoch wärmefesten Isoliermasse. Vorzugsweise schlagen führen könnten. besteht diese Isoliermasse an«: keramischem Material.

Die Hochfrequenzspule 4 besteht aus einem Rohr Die Herstellung kann in einer entsprechenden Form guter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit. Im 50 vorgenommen werden, wodurch sich eine besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Spule sichere, einfache und kostensparende Serienfabrikaaus Kupferrohr. Vorzugsweise sind die Kupferrohre tion durchführen läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

ι 2 Probleme bezüglich der Dichtung auf, da sich wegen Patentansprüche: des starken Temperaturgefälles beide Rohre ver schieden stark ausdehnen. Es wurde daher versucht,

1. Hochfrequenz-Induktionsplasmabrenner mit Vc/rrichtungen zu schaffen, welche die nachteiligen einer rohrförmigen Hochfrequenzspule, die ein S Wirkungen dieser Temperaturunterschiede beseitigen eine Brennkammer einschließendes Brenn- sollten.

kamnicrrohr umschlingt und durch die ein Kühl- So ist aus der deutschen Auslsgeschnft 1 811501

mittel hindurchfließt, dadurch gekenn- ein Plasmastrahlgenerator bekannt, welcher aus

zeichnet, daß die Wicklungen der Hochfre- einem einseitig offenen inneren Rohr aus dielektriquenzspule (4) entweder in wendelförmigen Aus- io schem Material besteht, in dem das zu ionisierende

nehmungen der äußeren Oberfläche oder in der Gas strömt. Ferner ist ein dieses mit radialem Ab-

Wand des Brennkammerrohres (1), welches aus stand konzentrisch umgebendes äußeres Rohr vorge-

dielektrischem Material besteht, angeordnet sind. sehen, das mit dem inneren Rohr eine Kammer ein-

2. Hochfrequenz-Induktioixsplasmabrenner schließt, in welcher ein Kühlmittel strömt. Zwischen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 15 den beiden Rohren sind elastische Federeinrichtundie wendelförmigen Ausnehmungen (3) metalli- gen vorgesehen, die axiale Längenänderungen des insiert sind. neren Rohres relativ zum äußeren zulassen. Der Auf-