DE2134932A1

DE2134932A1 - Lichtbogen-hochdruckplasmabrenner

Info

Publication number: DE2134932A1
Application number: DE19712134932
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Gebel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-07-13
Filing date: 1971-07-13
Publication date: 1973-01-25
Also published as: DE2134932B2; DE2134932C3

Description

Lichtbogen-Hochdruckplasmabrenner Zusatz zum Patent . . . . . (Anmeldung P 19 33 306.3;VPA 68/ 1620) Gegenstand des Hauptpatentes (Patentanmeldung P 19 33 306.3) ist ein Betriebsverfahren für einen Lichtbogen-Hochdruckplasmabrenner. Der Plasmabrenner besteht aus einer druckfesten Lichtbogenkammer, die mit einer Plasma-Ausströmdüse versehen ist. Die Kammer enthält Kühlkanäle in den hitzebelasteten Bauteilen, die in einem geschlossenen Kühlkreislauf liegen. Der Kühlmitteldruck wird synchron zum Betriebsdruck in der Lichtbogenkammer gehalten.
Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent besteht darin, daß die Lichtbogenkammer über eine Leitung mit einem Drucktransmitter des Kühlkreislaufs in druckübertragender Wirkverbindung steht. Dann ist während des Betriebes in jedem Augenblick der Druck auf die Oberfläche des Kühlmittels in dem als Drucktransmitter dienenden Druckausgleichsgefäß wenigstens etwa gleich dem Brennerdruck in der Lichtbogenkammer. In dieser Anordnung müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, die verhindern, daß Verunreinigungen aus dem Brenner-Innenraum in das Kühlmittel gelangen. Diese Forderung erfüllen beispielsweise Filter in der Druckübertragungsleitung.
Eine weitere Anordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß die Leitung ein Ubertragungssystem mit einem Druckkolben enthält. Der Druckkolben ist in der Leitung beweglich und überträgt während des Betriebes den Druck der Lichtbogenkammer auf die Oberfläche des Kühlmittels. Der Aufbau eines solchen Kolbensystems ist aber verhältnismäßig kompliziert.
Die Erfindung geht nun aus von der Erkenntnis, daß die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent wesentlich verbessert werden kann, wenn eine direkte Verbindung zwischen dem Brenner-Innenraum und dem Kühlkreislauf fehlt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Regler für den Kühlmitteldruck vorgesehen ist, dem der Druck in der Lichtbogenkammer als Sollwert und der Druck im Kühlkreislauf als Istwert vorgegeben ist und dem ein auf den Kühlmitteldruck wirkendes Stellglied zugeordnet ist. In dieser Anordnung fehlt eine direkte Leitungsverbindung vom Brenner-Innenraum zum Druckausgleichsgefäß des Kühlkreislaufs. Die druckübertragende Wirkverbindung übernimmt der Druckregler, der in jedem Augenblick den Druck auf das Kühlmittel wenigstens annähernd gleich und vorzugsweise etwas höher hält als den Druck im Brenner-Innenraum. Eine synchrone Druckführung in der Verbindungsleitung entfällt; die Zeitkonstante des Kühlkreislaufs wird somit entsprechend vermindert. Durch die völlige Trennung von Brenner-Innenraum und Kühlmittel können auch keine Verunreinigungen auf das Kühlmittel übertragen werden.
Ein Ausführungsbeispiel eines Hochdruck-Plasmabrenners nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht. Entsprechend der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Fig.2 des Hauptpatentes ist in der Figur der Plasmabrenner mit 41, eine Druckleitung mit 7, ein Ausgleichsbehälter des Kühlsystems mit 8, eine Kühlmittel-Leitungsverbindung unterhalb des Ausgleichsgefäßes mit 9, eine weitere Kühlmittelleitung mit 44 bezeichnet, die eine Umwälzpumpe 45 enthält. Ein Sicherheitsüberdruckventil~am Ausgleichsgefäß 8 ist mit 42 und ein Niveauwächter am Ausgleichsgefäß 8 ist mit 43 bezeichnet. Zwischen einer Verteilerleitung 46 und einer Sammelleitung 47 befinden sich die einzelnen Kühlstrecken, die jeweils ein Ventil 54, einen Mengenmesser 55, einen Temperaturmesser 56 enthalten. Die Sammelleitung 47 enthält ebenfalls einen Temperaturmesser 61.
Die Rücklaufleitung 62 enthält einen W;irmetauscher 57 mit einem Kreislauf 58 und einer Umwälzpumpe 45. Ferner enthält die Rückleitung 62 noch einen weiteren Wärmetauscher 59 mit einer Frischwasserleitung 60, deren Wasserumlauf von einem Thermoelement 61 gesteuert wird.
Die druckübertragende Wirkverbindung zwischen dem Brenner 41 und dem Ausgleichsgefäß 8 stellt ein Regler 70 her, der ein elektrischer, pneumatischer oder auch ein hydraulischer Regler sein kann. Ist als Regler 70 ein elektrischer Regler vorgesehen, so wird diesem Regler 70 der Druck so llwert von einem mit dem Kammerinnenraum verbundenen Druckgeber 72 vorgegeben, der als Meßwertumformer dient und den Brennerdruck in eine elektrische Größe umformt. Dem Regler 70 wird ferner über einen ähnlich wirkenden Meßwertumformer 74, der dem Kühlkreislauf zugeordnet ist, der Druck des Kühlmittels als Druckistwert vorgegeben. Der Regler 70 wirkt auf ein Stellglied 76, das beispielsweise ein Regelventil sein kann und in einer Leitungsverbindung zwischen dem Kühlkreislauf, vorzugsweise der Kühlmitteloberfläche des Ausgleichsgefäß 8, und einem Gasbehälter 78 angeordnet sein kann. Als Gasbehälter dient im allgemeinen eine Gasflasche, die über ein Handventil 80 sowie einen Druckminderer 82 und das Regelventil 76 mit dem Gasvolumen des Druckausgleichsgefäßes 8 verbunden ist. Die Druckmittel-Zuführungsleitung kann zweckmäßig noch ein Sicherheitsventil 84 enthalten.
Der Regler 70 regelt über das Regelventil 76 die Druckmittel--Zuführung so, daß der Druck auf das Kühlmittel im Kühlkreislauf während des Betriebes immer wenigstens annähernd gleich und vorzugsweise etwas oberhalb des Druckes im Brennerinnenraum gehalten wird.
Im allgemeinen wird es genügen, wenn der Regler 70 auf gleichem Druck ohne wesentliche Druckdifferenz regelt, weil .schon durch den Druckabfall in der Kühlmittelleitung, insbesondere durch die Umwälzpumpe 45, eine geringe Druckdifferenz zwischen dem Druck des Kühlmittels in den Kühlmittelleitungen zwischen der Verteilerleitung 46 und der Sammelleitung 47 und dem Druck auf die Kühlmitteloberfläche im Ausgleichsgefäß 8 hergestellt wird.
Falls als Regler 70 ein pneumatischer Regler vorgesehen ist, so können diesem Regler der Druck im Brennerinnenraum als Sollwert und der Druck oberhalb des Kühlmittels im Ausgleichsgefäß 8 als Istwert direkt, vorzugsweise über einen Druckwandle-r direkt vorgegeben werden. Die im Ausfuhrungsbeispiel dargestellten Meßwertumformer 72 und 74 können dann entfallen.
Anstelle der dargestellten Gaszuführung mit den Geräten 76, 78, 80, 82 ist auch jede andere Art von Gaszuführung für den Regelkreis nach der Erfindung geeignet, die den erforderlichen Druck auf das Kühlmittel herstellen kann.
4 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche 1. Lichtbogen-Hochdruckplasmabrenner, bestehend aus einer druckfesten Lichtbogenkammer, die mit einer Plasmaausströmdüse versehen ist, mit Kühlkanälen in den hitzebelasteten Bauteilen, die in einem geschlossenen K5hlkreislauf liegen und dessen Kühlmitteldruck synchron zum Betriebsdruck in der Lichtbogenkammer gehalten wird, nach Patent . . . . . (Anmeldung P 19 33 306.3; VPA 68/1620), dadurch gekennzeichnet, daß ein Regler (70) für den Kühlmitteldruck vorgesehen ist, dem der Druck in der Lichtbogenkammer (41) als Sollwert und der Druck im Kühlkreislauf als Istwert vorgegeben ist und dem ein auf den Kühlmitteldruck wirkendes Stellglied (76) zugeordnet ist.
2. Lichtbogen-Hochdruckplasmabrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied (76) ein Regelventil vorgesehen ist, das in einer mit dem Druckausgleichsgefäß (8) des Kühlkreislaufs verbundenen zusätzlichen Druckmittelzuführungsleitung angeordnet ist.
3. Lichtbogen-Hochdruckplasmabrenner nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Regler ein elektrischer Druckregler (70) vorgesehen ist, dem der Sollwert und der Istwert des Druckes jeweils von einem Meßwert-Umformer (72 bzw. 74) vorgegeben sind.
4. Lichtbogen-Hochdruckplasmabrenner mit einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein pneumatischer Regler vorgesehen ist, dem der Drucksollwert und der Druckistwert direkt vorgegeben sind.

Leerseite