DE2121757B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Zünden eines elektrischen Lichtbogens zwischen zwei Elektroden - Google Patents

Description

12. Vorrichtung nach Anspruch 11. dadurch in.kennzeichnet, daß das isolierende Bauteil (501 aus Polvtetrafluorätlnlen besteht.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zünden eines elektrischen Lichtbogens zwischen zwei Elektroden. die in Abstand von- und im wesentlichen koaxial zueinander innerhalb einer Kammer angeordnet sind, deren Längsachse im wesentlichen koaxial zu den Elektrodenachsen liegt und in die ein Gas unter Ausbildung eines sich um die Kammerlängsachse bewe-

senden Wirbelstromes eingeführt wird, wobei zum Einleiten des Zündvorganges eine Stange bis zu einer Miltclbohrung der einen Elektrode vorgeschoben und dann nach Anlegen einer Spannung und Ausbildung eines Lichtbogens zwischen der einen Elektrode und

der Stange unter Ausziehen des Lichtbogens auf die gewünschte Arbeitslänge zurückbewegt wird.

Elektrische Lichtbögen hoher Intensität eignen sich als Licht- und Wärmequellen. Es ist dabei bekannt (USA.-Patentschrift 3 364 3X7). den Lichtbogen mi<tels eines Gaswirbcls einzuschnüren, der in die Lichtbogenkammer eingeleitet wird. Das Gas bewegt sich spiralförmig nach innen entlang der Mittelachse der Kammer und erzeugt einen Niederdruckbereich, wodurch der Lichtbogen eingegrenzt und konzentriert wird, so daß die Intensität des Lichtbogens ansteigt. Ein wirbelnder Ciasstrom dieser Art eignet sich sowohl für kurze als auch für lange Lichtbögen. Die Länge des Lichtbogens ergibt sich aus dem gegenseitigen Abstand der Elektroden. Wenn dieser Abstand größer als ungefähr 25 mm ist, wird ein im vorliegenden Zusammenhang als langer Lichtbogen bezeichneter Bogen ausgebildet. In einem solchen lalle werden die herkömmlichen Liehtbogcnzündverfahren, beispielsweise (.lic Hochfrequenzzündung (USA.-Patentschrift 3 292 02S). für die Praxis unbrauchbar. Um z. B. eine Strecke von 25 mm zwischen zwei Hohlelektroden in einer Argonatmosphäre zu durchschlagen, ist eine Spannung von ungefähr 40 kV erforderlich, ein Wert, der mindestens einige Größenordnungen über dem Wert liegt, der benötigt wird, nachdem der Lichtbogen einmal gezündet ist. Bei Verwendung einer HochfrequenzspaniHinj.'. ist außerdem keine Gewähr dafür gciiehen. daß die Zündung an ilen vorbestimmten Elek-

irodenendstellen erfolgt.

VtIfahren der eingangs genannten Art kommen dagegen mit relativ niedriger Spannung aus. Hs ist hei einem solchen Verfahren bekannt, die Stange als Kathodcnhalter auszubilden, in dessen der Anode zügekehrtes Ende eine von einem Messingring umgebene stiftförmige Kathode eingesetzt ist, und zwecks Zünden des Lichtbogens die Kathodenanordnung als Ganzes in Richtung auf die Anode zu verschieben, bis der Messingring mit der Stirnfläche der Anode in Kontakt kommt und die über den Messingring vorstehende Spitze des Kathodenstiftes in die Anodenhohuing hineinragt, worauf die Kathode unter Auszieher, des Lichtbogens mittels einer Rückstellfeder zurückbewegt wird.

Bei einem ähnlichen bekannten Verfahren (USA.-Patentschrift 3 106 632) wird eine zugespitzte stabförmige Kathode, deren Durchmesser großer als der Durchmesser der ihr zugekehrten Mittelhohruiig der Anorde ist, der Anode genähert, bis der l.ichtbo- aa gen gebildet wird, worauf die Kathode in die normale Arbeitsstellung zurückgestellt wird.

Entsprechend einem weiteren bekannten Verfahren (Soviel Journal of Optical Technology. Band Vi. 1469 Nr. 3, Seiten 405 bis 407) wird zum Zünden des Lichtbogens mittels eines außerhalb der Kammer sitzenden Stellmagneten eine Hilfselektrode durch die Mittelbohrung der Anode hindurch der nicht durchbohrten Kathode genähert.

Bei den drei letztgenannten Verfahren besteht die Gefahr, daß der mit der Anode in Kontakt kommen Je Teil der Kathode bzw. die Hilfselektrodenspitze festschweißt oder daß der Kontakt immer an einer eng lokalisierten Stelle der Elektroden erfolg! und dadurch die Elektroden ungleichmäßig angefressen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens gccig cte Vorrichtung zu schaffen, die ein Festschweißen der Elektroden und ein lokalisiertes Einfressen des Lichtbogens verhindern.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stange zum Zünden durch eine Mittelbohrung der anderen Elektrode hindurch bis in die Mittclbohrung der einen Elektrode hineingeführt und mittels des Gaswirbels zu einer Präzessionsbewegung um ihre Achse veranlaßt wird, im Verlaute derer für einen ständigen Drehkontakt zwischen der Stange und den Innenflächen der Bohrungen beider Elektroden gesorgt wird. Bei diesem Verfahren wechselt die Stelle des Stromüberganges von der stromführenden Stange auf die Elektroden ständig. Ein Festschweißen der Stange an den Elektroden läßt sich dadurch mit Sicherheit verhindern. Gleichzeitig ist dafür gesorgt. daß sich beim Zünden die Wännebelastung der Elektroden und der Stange ringsum verteilt. Infolgedessen neigt der Lichtbogen nicht dazu, sich an einer bestimmten Stelle einzufrcssen, was einen vorzeitigen Ausfall der Vorrichtung zur Folge hätte.

Zweckmäßig wird die Stange von der Kathode zur Anode vorbewegt, d.h. bildet die eine Elektrode die Anode, während die andere Elektrode die Kathode ist.

Eine besonders einfache Betätigung der Ziindstange wird erreicht, w;nn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine mit einem Kolben verbundene Staune verwendet und Tias hinter dem Kolben /weeks Aul bau eines Gasdruckes eingeleitet wird, der die Stange durch die Bohrungen der Elektroden hindiirclureiht.

Vorzugsweise wird der Ciasdruck hinter dem Kolben aufrechterhalten, während das Gas unter Ausbildung des Wirheistromes in die Kammer eingeleitet wird. Dadurch wird verhindert, daß die Zündstange vorzeitig in die Ausgangsstellung zurückkehrt. Anschließend wird der Gasdruck hinter dem Kolben abgebaut und an der Stange eine Druckdifferenz ausgebildet, die ausreicht, um nach Ausbildung des Lichtbogens für ein automatisches Zurückziehen der Stange aus der Kammer zu sorgen.

Eine zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens bestimmte Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Bohrung der anderen Elektrode in Verbindung stehende Kolbenkammer vorgesehen und das überstehende Ende der Stange mit einer pneumatischen Einrichtung gekoppelt ist. mittels derer in der einen Stellung einer zugeordneten Steueranordnung das ireie Ende der Stange bis in die Bohrung der einen Elektrode hinein vorbewegbar sowie in einer anderen Stellung de·" Steueranordnung das freie Stangeneiide in die Kolhenkammer zurjckl'ührbar ist.

Der Aufbau der Vorrichtung wird besonders einfach, wenn zur Speisung der der Verstellung der Stange dienenden pneumatischen Einrichtung und /ur .Ausbildung des Gaswirhels eine gemeinsame Edelgasquelle vorgesehen ist, zu der das Gas zurückleitbar ist.

Als (jas eignet sich insbesondere Argon. Krypton und oder Xenon. Die Zündstange besteht vorzugsweise aus Wolfram mit l'.'r Thoriumzusatz und ist an dem den Elektroden zugekehrten Ende zugespitzt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Stange einen Kolben mit einem isolierenden Bauteil auf. das auf dem von den Elektroden abgekehrten Ende der Stange sitzt und zwecks Abdichtung mit Vorspannung gegen die zylindrische Innenfläche der Kolbenkammer gehalten ist. Dieses Bauteil besteht zweckmäßigerweise aus I'olytetrafluoräthylen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In ilen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen entlang der Linie A-A abgebrochenen Längsschnitt einer zwei Hohlelektroden aufweisenden Strahlungsquelle mit einer Lichtbogenzündeinrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 ein sckemafisches Slrömungsdiagranim. das die bei tier erfindungsgemüßen Lichtbogenzüiidung a! laufenden Arbeitsvorgänge erkennen läßt, und

Fig. 3 ein schematischcs elektrisches Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung, die für die vorgesehene Taktsteuerung sorgt.

Die in Figur 1 veranschaulichte Strahlungsquelle 10 weist zwei eirunder im wesentlichen entsprechende Verteiler 12. 13 auf, zwischen denen ein langgestreckter mhrfünnigei" Mantel 16 abgestützt ist. der eine gasdichte Kammer 18 bildet. Der Mantel 16 ist von einem äußeren rohrförmigen Mantel 19 umfaßt, der koaxial zu und radial in Abstand von dem Mantel 16 liegt. Die Mantel 16 und 19 bestehen aus einem lichtdurchlässigen Werkstoff, beispielsweise Quarz.

Eine Elektrode 20 ist an ihrem einen Ende mit dem Verteiler 14 lösbar verbunden und ragt mit ihrem anderen Ende in die Kammer 18 hinein. In ähnlicher Weise ist eine Elektrode 22 ;mi einen Γ-Ί11Ι1· mit /Imn

Verteiler 12 lösbar verbunden, während ilas widere linde der Elektrode in die Kammer 18 hineinragt. Heiile Elektroden sind im wesentlichen zylindrisch aufgebaut und haben eine Mittclhohrung. Diese Mittelbolirungen liegen koaxial /ucinander und /.iir Längsachse der Kammer 18. Der Abstand /wischen ilen Elektroden liegt fest: er kann im Rahmen der vorliegenden Firfindung einen beliebigen vorbestimmten Wert haben. Die Vorteile der Erfindung treten jedoch insbesondere dann in Erscheinung, wenn der Elektrodenabstand mindestens 25 mm beträgt.

Die Verteiler 12 und 14 sind, wie in l-'igur 1 veranschaulicht, mit Kanälen zur Zu- und Ableitung eines Kühlmctliums, beispielsweise Wasser, verschen. Zusätzliche Kanäle sind vorhanden, um ein das in einem geschlossenen Kreislauf durch die Strahlungsquelle 10 hindurchzufiihren. Das Gas hat mehrere Funktionen, lis kühlt insbesondere den Quarzmantel. schnürt den Lichtbogen nach seiner Zündung ein und liefert in der im folgenden beschriebenen Weise die pneumatische Energie für die Zündeinrichtung. Die Taktsteuerung der Ciasströmung ist in Verbindung mit Fig. 2 näher beschrieben.

Die Lichtbogenzündeinrichtung 30 weist ein Gehäuse 32 mit einem zylindrischen Hohlkörper 34 auf. der eine Kolbcnkammer 35 begrenzt. Innerhalb der Kammer 35 sind ein Kolben 36 und eine Ziindstange 38 angeordnet. Das Gehäuse 32 ist mit dem Gehäuse des Verteilers 14 fest vcrschiraubt, wobei der Hohlkörper 34 mit der Längsachse der Kammer 18 koaxial ausgerichtet nach außen aus dem Verteiler 14 herausragt. Der Flanschabschluß 40 am hinteren Ende des zylindrischen Hohlkörpers 34 bildet mit seiner Innenfläche 42 den äußeren Kolbenanschlag. Ein Schaft 44 des Verteilers 14 reicht in die Mündungsöffnung des Hohlkörpers 34 hinein und bildet den vorderen Kolbenanschlag. Der Schaft 44 weist eine Mittelbohrung 45 auf. mittels der die Zündstange 38 geführt wird. Wenn sich der Kolben 36 in der voll zurückgezogenen Stellung befindet, liegt die Spitze 46 der Ziindstange 38 in der Bohrung 45 des Schafts 44.

Der Kolben 36 weist eine leitende Hülse 48 auf. die auf dem hinteren Ende der Zündstange 38 sitzt. Auf die Hülse 48 ist ein äußeres nichtleitendes Bauteil 50 aufgeschraubt, das beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen besteht. Das Bauteil 50 liegt mit ausreichender Vorspannung an der Innenfläche des Hohlkörpers 34 an, um als Dichtung zu wirken. Die miteinander in Eingriff kommenden Oberflächen von Kolben 36 und Schaft 44 sind abgeschrägt, um den Kolben 36 in kontrollierbarer Weise abzubremsen. Das Gehäuse 32 der Lichtbogenzündeinrichtung 30 weist einen Kanal 52 auf, von dem aus Gas in die Kammer 35 über Öffnungen 54 eingeleitet werden kann, die am äußeren Ende des Hohlkörpers 34 angeordnet sind. Das eingeführte Gas ist auf den Raum hinter dem Kolben 36 beschränkt. Wenn ein ausreichender Druck aufgebaut ist, bewegt sich der Kolben 36 in Richtung auf die Kammer 18, so daß die Ziindstange 38 durch die Bohrung 60 der Elektrode 20 hindurch bewegt wird, die Kammer 18 in axialer Richtung durchläuft und in die Bohrung 62 der Elektrode 22 eintritt, bis der Kolben 36 durch den Schaft 44 angehalten wird. Die Länge der Zündstange 38 ist durch den Abstand zwischen den Elektroden 20 und 22 bestimmt. Die Spitze 46 der Zündstange 38 reicht vorzugsweise nur ein kurzes Stück in die Bohrung 62 der Elektrode 22 hinein.

Line nicht veranschaulichte Stromquelle ist mit zwei Anschlußklemmen 68. 70 verbunden, wobei die negative Seite der Stromquelle so angeschlossen ist.

daß die Elektrode 20 zur Kathode wird. Vorzugsweise bildet die Ziindstange 38 bei der Ausbildung eines Lichtbogens zwischen den Elektroden eine Verlängerung der Kathode. Hei einer solchen Ausbildung wurde für eine verläßliche Zündung gesorgt, ohne daß

ίο von der Ziindstange 38 Spritzer ausgingen.

Die die Kathode bildende Elektrode 20 kann im wesentlichen aus Wolfram bestehen. Sie kann aber auch einen leitenden äußeren Körper, beispielsweise aus Kupfer, aufweisen, der an dem der Lichtbogcnkammer 18 benachbarten Ende eine Inncnschicht aus Wolfram oder thoriertcni Wolfram besitzt. Die als Anode wirkende Elektrode 22 kann aus einem beliebigen leitenden Werkstoff, beispielsweise Kupfer, bestehen. Die Ziindstange 38 besteht vorzugsweise

ao aus einem verhältnismäßig gut leitenden Werkstoff, beispielsweise Wolfram oder 2°/< thoriertem Wolfram. Der Durchmesser der Ziindstange 38 ist kleiner als der Durchmesser der Bohrungen der Elektroden 20 und 22.

ti Urn eine mögliche Verschmutzung der Kammer 18 sviihrep'i der Zündung zu vermeiden und für eine optimale Verläßlichkeit des Zündvorganges zu sorgen, sollte der Zündvorgang in der Abfolge ausgeführt werden, die im folgenden an Hand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert ist.

Entsprechend Fig. 2 gibt eine Gasquelle 78 unter Druck stehendes Gas an die Strahlungsquelle 10 und die Zündeinrichtung 30 ab. Es kann ein beliebiges Edelgas benutzt werden, beispielsweise Argon, Kryp-

ton oder Xenon. Die Richtung des Gasstromes wird durch mehrere herkömmliche, elektrisch betätigte Steuerventile SVi, SVl, SV3. SV4, SVS und SVd vorgegeben. Bei dem Steuerventil 5Kl handelt es sich um ein herkömmliches Dreiwegeventil mit zwei gesonderten Strömungswegen, von denen der eine eine Zuleitung 84 mit einer Leitung 86 verbindet, während der andere für eine Verbindung zwischen der Leitung

86 und einer Ablaßleitung 87 sorgt. Für eine weitere Steuerung der Gasströmung wird durch Drosselöffnungen 80 und 82 gesorgt. Der Rückweg für das Gas ist in Fig. 2 in gestrichelten Linien angedeutet, während vorliegend eine geschlossene Rückleitung zur Gasquelle veranschaulicht ist. kann das antretende Gas grundsätzlich auch unmittelbar in die Atmosphäre abgelassen werden.

Zu Beginn eines Lichtbogenzündzyklus befindet sich die Zündstange 38 in Ruhe und nimmt die voll zurückgezogene Stellung ein, in der der Kolben 36 gegen den äußeren Anschlag 42 anliegt. Die Stromzufuhr zu den Elektroden ist abgesperrt; sämtliche Steuerventile sind geschlossen. Die aus Kolben und Zündstange bestehende Anordnung wird dann betätigt, indem das Dreiwege-Steuerventil 5Fl an Spannung gelegt und dadurch die Zuleitung 84 mit der Leitung 86 verbunden wird. Die Ablaßverbindung zur Leitung

87 wird abgesperrt. Gas strömt nunmehr von der Gasquelle 78 aus über die Zuleitung 84 und durch die Drosseiöffnung SO hindurch in die Leitung 86 und gelangt von dort in die Zündeinrichtung 30. Wie im ein-

«j zelnen aus Fig. 1 hervorgeht, tritt das Gas in die Zündeinrichtung 30 über den Kanal 52 ein und gelangt von dort über die öffnungen 54 am hinteren Ende der Anordnung in den hinter dem Kolben

nit liest.

se
es
e-

liegenden Teil der Kummer 35. Der Kolben 36 und die damit verbundene Zündstange 38 werden von dem (ias mitgenowimen. bis der Kolben von dem Schaft 44 angehalten wird, wobei die Spitze 46 der Zündstange 38 innerhalb der Bohrung 62 der Anode 22 liegt. Die Drossclöffnung 80 beschrankt die Durchflui'i-nenge des in die Kammer 35 einströmenden Gases. wodurch die Kolbcngeschwindigkeit vorgegeben wird. Nachdem der Kolben 36seinen Hub in Richtung auf ilen Schaft 44 beendet hat, wird das Steuerventil SVl geöffnet, wodurch die Drossclöffnung 80 umgangen wird. Daher wird für den maximalen Förderdruck hinter dem Kolben 36gesorgt; der Kolben wird auf diese Weise fest an Ort und Stelle gehalten. Das Steuerventil SVi wird dann geöffnet, so daß Gas von der Gasquelle 78 aus in die Strahlungsquelle 10 einströmen kann. Das Gas gelangt in die Lichtbogenkammer 18 des Brenners 10 über Offnungen, die am Umfang der Elektrode 20 verteilt angeordnet sind. Das Gas bewegt sich von der Elektrode 20 aus wendelförmig nach innen, und zwar in einer Weise ahnlich einem Tornado. Der Aufbau des Wirbelstromes wird durch die Drosselöffnung 82 gesteuert. Ein langsamer Aufbau des Wirbelstromcs ist erwünscht, um eine Beschädigung der Zündstangc zu vermeiden. Das Gas tritt über die Mittelbohrung beider Elektroden 20, 22 aus und gelangt über zwei herkömmliche Wärmeaustauscher 90, 92 in die Leitung 94. Von der Leitung 94 ms gelangt das Gas über ein Druckcntlastungsventil 96 zur Gasquelle 78 zurück. Das Druckentlastungsventil 9f> hat die wichtige Aufgabe, den abfließenden Ciasstrom zu beschränken und dadurch einen ausreichenden Riickdruck an der Zündeinrichtung 30 und dem Kolben 36 aufzubauen, der es erlaubt, die Zündstange 38 in der im folgenden diskutierten Weise rasch zurückzuziehen.

Nach einer weiteren kurzen Verzögerung werden die Steuerventile SV4\ind SV'5 geöffnet. Das Steuerventil .SI '4 erlaubt die Ausbildung des vollen Wirbelstromes in der Lichtbogenkammer 18. Mittels eines Druckentlastungsventils 98, das in Reihe mit dem Steuerventil SVS liegt, wird der Abgabedruck an der Elektrode 20 und damit in der Kammer 18 geregelt, indem eine vorgegebene Menge an Gas von der Leitung 99 abgezogen wird. Durch Aufrechterhaltung eines verringerten Kammerdruckes wird die erforderliche Zündspannung kleinstmöglich gehalten. Eine Spannung in der Größenordnung von 1000 V erwies sich als ausreichend, um beispielsweise einen 102 mm langen Lichtbogen zu zünden.

Nunmehr wird die Stromzufuhr zu den Elektroden eingeschaltet. Zwischen dem spitz zulaufenden Ende der Zündstange 38 und einer innerhalb der Bohrung 62 der Anode 22 liegenden Stelle wird sofort ein Lichtbogen ausgebildet. Das wirbelnde Gas bewirkt eine Drehung der Zündstange um ihre Mittelachse und hat zur Folge, daß die Zündstange eine Präzessions- oder Taumelbewegung ausführt und dabei mit den Bohrungen beider Elektroden ständig in Drehkontakt kommt. Das wirbelnde Gas wird in die Strahlungsquelle eingeleitet, bevor die Stromversorgung eingeschaltet wird. A.ndernfHÜs könnte es dazu kommen, daß die Spitze der Zündstange an der Bohrung 62 der Anode festschweißt. Außerdem würde der Lichtbogen nicht in der gewünschten Weise in der Längsachse der Strahlungsquelle 10 gehalten. Ferner wäre es schwierig, den Lichtbogen an einem Einfressen in die Umfangsfläche der Zündstange an der Kontaktstelle mit der Kathodenfläche 60 zu hindern

Wenn die Stromzufuhr eingeschaltet wird, wire auch das Dreiwegesteuerventil SV\ erneut betätigt wodurch die Gaszufuhr zur Leitung 86 abgesperrt um

die Austrittsöffnung geöffnet wird, um die Leitung 8f| mit der Ablaßleitung 87 zu verbinden. Der hinter den Kolben 36 herrschende Druck wird nunmehr über dic| Leitung 87 abgelassen; das austretende Gas wird zi: der Gasquelle 78 zurückgeführt. Das Druckentla-

jo stungsventil 96 beschränkt die aus den Elektrodenbohrungen austretende Gasmenge, um einen Rückdruck an der Zündeinrichtung 30 und dem Kolber 36aufzubauen. Der Ciasstrom durch die Zündeinrich tung 30 hindurch verläuft parallel zu dem Gasstrom der über das Druckentlastungsvcntil 96 geführt ist Nachdem der Druck in der Kammer 35 der Zündeinrichtung 30 abgebaut ist. wird die Zündstangc gezwungen, in ihre ursprüngliche Ruhestellung zurückzukehren, in der der Kolben 36 an dem Anschlag 42

»o anliegt. Während sich die Zündstange zurückbewegt nimmt sie den Lichtbogen mit, bis dieser auf die Bohrung 60 der Kathode 20 überspringt. Auch hier spielt der Wirbelstrom in der Lichtbogenkammer 18 während des Zündvorganges eine wichtige Rolle. Der

»5 Gaswirbel schnürt nicht nur den Lichtbogen ein; er verhindert vielmehr auch, daß der Lichtbogen aus der Bohrung 62 der Anode herausgezogen wird. Ohne Wirbelstrom würde der verlängerte Lichtbogen der Weg geringsten Widerstandes suchen, der an dem anodenseitigcn Ende von der Spitze 46 der Zündstangc 38 zur Spitze der Anode 22 führen würde. Der Lichtbogen bliebe also nicht innerhalb der Bohrung 62 der Anode, wie dies erwünscht ist.

Nachdem der Kolben 36 in die ursprüngliche Aus-

gangsstellung zurückgekehrt ist, wird das Steuervcnti SVi) betätigt. Bei offenem Steuerventil SVd wird da: Druckentlastungsventil 96 umgangen, wodurch der Druckabfall an der Zündeinrichtung 30 und den; Kolben 36 auf den Wert verringert wird, der an den Wärmeaustauschern 90 und 92 auftritt und der im Rahmen der vorliegenden Erfindung vernachlässigt werden kann. Sodann wird das Steuerventil SVS geschlossen, wodurch der Abgabedruck auf seinen Höchstwert gebracht wird: der V/irbelstrom und der Druck in der Lichtbogenkammer 18 erreichen ihre Höchstwerte.

Die Magnetsteucrventile SVl bis SVd können in der oben beschriebenen Folge mittels beliebiger herkömmlicher Taktsteuerungen automatisch betätigt

So werden. Eine vereinfachte Taktschaltung, die es erlaubt, die Steuerventile nacheinander zu betätigen, ist in Fig. 3 veranschaulicht. Die Schaltung weist eine Reihe herkömmlicher Zeitverzögerungsrelais auf, von denen jedes mechanisch derart voreingestellt ist, daß

% seine Kontakte eine vorbestimmte Zeitspanne nach Erregung des Relais schalten. Wie veranschaulicht, ist eine Wechselstromquelle 100 mit einem Zeitverzögerungsrelais TD_n (das Zeitverzögerungsrelais n) verbunden, das nach beispielsweise 10 Sekunden den Ar-

U beitskontakt TD_n (Kontakt η des Zeitverzögerungsrelais n) schließt, wodurch das Magnetventil SV_r (Magnetventil r.) unter Strom kommt. Die Wechselstromquelle 100 steht gleichzeitig mit mehreren ähnlichen paarweise angeordneten Parallelzweigen in Ver-

«I bindung, wobei der eine Zweig jedes Paares ein Zeitverzögerungsrelais und damit in Reihe geschaltet einen Kontakt des Zeitverzögerungsrelais des vorhergehenden Parallelzweiges enthält, während in dem

anderen Zweig des Paares ein Magnetsteuerventil in Reihe mit einem Zeitver/.ögerungsrelaiskontakt ties diesem Zweig zugeordneten Zeitver/ögerungsrelais liegt. Dies ergibt sieh deutlich aus Fig. ^. in der das /weile Parallel/wugpaur symbolisch eine Folge derartiger Zweigpaare darstellt. In dem einen Zweig jedes Zweigpaares liegt ein Zeitver/ögerungsrelais ID_n, , in Reihe mit einem Zeitver/ögcrungsrclaiskontakt Tf)C_n. während im anderen Zweig ein Steucrmagnetvcntil SV_n , , in Reihe mit einem Zeitver/.ögerungsrelaiskontakt TDC_n , _Λ liegt, wobei // aufeinanderfolgende Zahlen darstellt und A für eine spatere Stufe steht. Wie ersichtlich, kann die Wirkung jedes Magnetventils, beispielsweise des Magnetventils SV₁₁. /ti einem späteren Zeitpunkt innerhalb der Folge mittels eines Ruhekontaktes aufgehoben werden, beispielsweise mittels des Ruhekontaktes Tl)C_n, ^ des Zeitver/ögerungsrelais ID_n^ _Λ.

Die Zeitspanne, die/wischen jeder Stufe der Zündfolge verstreichen muß, ist nicht kritisch. Die Zeitspanne /wischen den einzelnen Stufen, für die eine gegenseitige Zeitverzögerung angegeben wurde, liegt im allgemeinen in tier Größenordnung von 4 bis 15 Sekunden.

Obwohl vorstehend jede der vorzugsweise vorgesehenen Stufen des Zündvorganges im ein/einen beschrieben wurde, versteht es sich, daß nicht sämtliche Stufen zwangsweise vorhanden sein müssen. Beispielsweise sind /war der allmähliche Aufbau des Wibelstromes und der allmähliche Aufbau des Kolbendrucks erwünscht: diese Stufen stellen jedoch keine

ίο Zwangsmerkmale tier Erfindung dar. Außerdem wirtl der Druck innerhalb der Lichtbogenkammer während tier Zündung zwar vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise geregelt. Während hei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ein geschlossener Gaskreislaul vorgesehen ist. kann das abströmende (las, falls erwünscht, auch unmittelbar in die Atmosphäre abgelassen werden. Auch kann eine gesonderte Gasquelle für die Zündeinrichtung vorgesehen sein. Für einen einwandfreien Zündvor-

so gang ist es jetloch erwünscht, den Gaswirbel in die Kummer einzuleiten, bevor die Stromzufuhr /u den Elektroden eingeschaltet wirtl.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfuhren zum Zünden eines elektrischen Lichtbogens zwischen zwei Elektroden, die in Abstand von - und im wesentlichen koaxial zueinander innerhalb einer Kammer angeordnet sind, deren Längsachse im wesentlichen koaxial zu den F.lektrodenachsen liegt und in die ein Gas unter Ausbildung eines sich um die Kammerlangsachse bewegenden Wirbelstromes eingeführt wird, wobei zum Einleiten des Zündvorganges eine Stange bis zu einer Mittelbohrung der einen Elektrode vorgeschoben und dann nach Anlegen einer Spannung und Ausbildung eines Lichtbogens zwischen der einen Elektrode und der Stange unter Ausziehen des Lichtbogens auf die gewünschte Arbeitsliinge zurückbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange zum Zünden durch eine Mittelbohrung der anderen Elektrode hinti inch his in d?e Mittelbohrung der einen Elektrode hineingeführt und mittels des Ciaswirbels zu einer Priizessionsbewegung um ihre Achse veranlaßt wird, im Verlaufe derer für einen stiindiuen Drehkontakt zwischen der Stange und den Innenfiächen der Bohrungen beider Elektroden gesorgt w i rd.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode die Anode und die andere Elektrode die Kathode bildet.

.i. Verfahre · nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem Kolben verbundene Stange verwei.det in.A Gas hinter dem Kolben zwecks Aufbau tines Gasdruckes eingeleitet wird, der die Stange durch die Bohrung der Elektroden hi η durch treibt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ciasdruck hinter dem Kolben aufrechterhalten wird, während Gas unter Ausbildung des Wirbelstromes in die Kammer eingeleitet wird.

5. Verfahren nach ,Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Ciasdruck hinter dem Kolben abgebaut und an der Stange eine Druckdifferenz ausgebildet wird, die ausreicht, um nach Ausbildung des Lichtbogens für ein automatisches Zurückziehen der Stange aus der Kammer zu sorgen.

h. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Bohrung (45) der anderen Elektrode (20) in Verbindung stehende Kolbenkammer (35) vorgesehen und das überstehende Ende der Stange (38) mit einer pneumatischen Einrichtung (36. 52. 54, 78. KO. «4, 86, 87. %) gekoppelt ist. mittels der in der einen Stellung einer zugeordneten Steueranordnung .SI⁷I das freie Ende der Stange bis in die Bohrung (62) der einen Elektrode (22) hinein vorbewegbar sowie in einer anderen Stellung der Steueranordnung das freie Stangenende in die Kolbenkammer zurückführbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch (1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der der Verstellung tier Stange (38) dienenden pneumatischen Einrichtung (36. 52. 54. 78. 80. 84. 86. 87. 96) und zur Ausbildung des Gaswirbels eine gemeinsame Edelgasquelle (78) vorgesehen ist. zu der das

Gas zuiuckleilbar ist.

,S. Vorrichtung nach Anspruch η oder 7, dadurch gekennzeichnet, daü das zurückgeführte Gas Argon, Krypton und oder Xenon ist.

^l). Vorrichtung nach einem der Ansprüche fi bis N. dadurch gekennzeichnet, dall die Stange (38) aus Wolfram mit 2'Ί Thoriumzusatz besteht.

III. Vorrichtung nach einem der Ansprüche U bis °. dadurch gekennzeichnet, daß das den Elektroden (20, 22) zugekehrte Ende der Stange (38) zugespitzt ist.

\ I. Vorrichtung nach einem der Ansprüche (1 his K), dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (38) einen Kolben i36) mit einem isolierten Bauteil (50) aufweist, das auf dem von den Elektroden (20, 22) abgekehrten Ende der Stange sitzt und /weeks Abdichtung mit Vorspannung gegen die zylindrische Innenfläche der Kolhenkammer (35) iiehalten ist.