DE3222691A1

DE3222691A1 - Arc heating apparatus

Info

Publication number: DE3222691A1
Application number: DE19823222691
Authority: DE
Inventors: Charles Bernard Irwin Pa. Wolf
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1981-06-17
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1983-01-05
Also published as: JPS584290A; CA1181455A; AU8318982A; FR2508268B1; FR2508268A1; SE454556B; BE893538A; SE8203686L

Description

LichtbogenheizgerätArc heater

Die Erfindung betrifft ein Lichtbogenheizgerät für einen hohen Gasdurchsatz mit einer Lichtbogenkammer, in welcher erste und zweite in axialer Richtung hintereinander angeordnete und einen Spalt bildende Elektroden vorgesehen sind. Ein derartiges Lichtbogenheizgerät soll bei guten Selbststarteigenschaften den hohen Gasdurchsatz zulassen, ohne daß das Speisegas mit hohem Druck zugeführt werden muß und ohne daß die Wirbelbewegung des zugeführten Gases beeinträchtigt wird.The invention relates to an arc heater for a high gas throughput with an arc chamber, in which first and second electrodes arranged one behind the other in the axial direction and forming a gap are provided. Such an arc heater is said to have high gas throughput with good self-starting properties allow without the feed gas having to be supplied at high pressure and without the vortex movement of the supplied gas is impaired.

Es gibt viele industrielle Prozesse, bei welchen große Gasvolumen oder Gasplasmaströme auf hohe Temperaturen aufzuheizen sind. Hierzu ist es bekannt, Bogenheizgeräte zu benutzen, wie aus den US-PS k 214· 736 und 3 705 975 hervorgeht. Von besonderer Wichtigkeit bei Lichtbogenheizgeräten ist die Dimensionierung des Spaltes zwischen den Elektroden, durch welchen das Speisegas zugeführt wird. Im allgemeinen ist es wünschenswert, daß das Gas durch den Spalt mit hoher Geschwindigkeit eingeleitet werden kann, wobei, wenn ein besonders stabiler effizienter Betrieb erforderlich ist, das Gas tangential zugeführt werden soll, um eine Wirbelbewegung in der Lichtbogenkammer zu gewährleisten. Wenn der Spalt für zufriedenstellende Anforderungen bezüglich des elektrischen Durchbruchs dimensioniert wird, ergibtThere are many industrial processes in which large gas volumes or gas plasma flows have to be heated to high temperatures. To this end, it is known to use arc heaters, such as from the US-PS k seen 214 · 736 and 3,705,975. The dimensioning of the gap between the electrodes through which the feed gas is supplied is of particular importance with arc heaters. In general, it is desirable that the gas can be introduced through the gap at high speed and, if particularly stable, efficient operation is required, the gas should be supplied tangentially to ensure vortex movement in the arc chamber. If the gap is dimensioned for satisfactory electrical breakdown requirements, results

WS321P-2486 sich dieWS321P-2486 the

sich die Möglichkeit, daß er für die Zuführung des Speisegases bei dem vorhandenen Versorgungsdruck zu klein ist. Versorgungsquellen mit höherem Gasdruck erfordern jedoch sehr aufwendige Komponenten, insbesondere Kompressoren. Außerdem wird bei einem hohen Gasdurchsatz durch einen schmalen Spalt die gewünschte Tangentialkomponente der Strömungsgeschwindigkeit im Spalt verringert, was den Betrieb des Lichtbogenheizgerätes beeinträchtigt. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, ein Lichtbogenheizgerät zu schaffen, welches einen hohen Gasdurchsatz zuläßt, ohne daß die Speisegasquelle einen erhöhten Druck braucht oder die Verwirbelung des Gases beeinträchtigt wird. Dabei sollen insbesondere, wenn eine Vergrößerung des Spaltes stattfindet, die Starteigenschaften eines schmalen Spaltes erhalten bleiben. Schließlich soll es möglich sein, die Spaltabmessung für die Zündung des Lichtbogenheizgerätes an unterschiedliche Speisegase mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften anpassen zu können. Dies soll möglich sein, ohne daß es notwendig ist, die Dicke der Isolierplatten zwischen den Elektroden auszuwechseln. Diese Aufgabe wird für das eingangs genannte Lichtbogenheizgerät erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich zwischen der ersten und zweiten Elektrode Zündelemente befinden, welche einen Lichtbogen zwischen den ersten und zweiten Elektroden auslösen.the possibility that he is responsible for the supply of the feed gas at the existing supply pressure is small. However, supply sources with higher gas pressure require very expensive components, in particular Compressors. In addition, when there is a high gas throughput, the required gap is created through a narrow gap Tangential component of the flow velocity in the gap decreases, which reduces the operation of the arc heater impaired. For this reason, it is desirable to provide an arc heater which allows a high gas throughput without the feed gas source requires an increased pressure or the turbulence of the gas is impaired. In particular, if there is an enlargement of the gap, the starting properties of a narrow gap are obtained stay. Finally, it should be possible to change the dimension of the gap for the ignition of the arc heater on different feed gases with different electrical To be able to adjust properties. This should be possible without it being necessary to adjust the thickness of the insulating plates replace between the electrodes. This task is performed for the arc heater mentioned at the beginning solved according to the invention in that ignition elements are located between the first and second electrodes, which initiate an arc between the first and second electrodes.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.Further refinements of the invention are the subject matter of further claims.

Bei einem nach den Merkmalen der Erfindung aufgebauten Lichtbogenheizgerät sind im wesentlichen zylindrische Elektroden in axialer Richtung nebeneinander angeordnet,In a constructed according to the features of the invention Arc heating devices are essentially cylindrical electrodes arranged next to one another in the axial direction,

WS321P-2486 wobei zwischenWS321P-2486 where between

wobei zwischen den Elektroden ein Spalt entsteht, durch welchen das Speisegas zugeführt werden kann. In diesen Spalt ragen eines oder mehrere Zündelemente, die derart angeordnet sind, daß sich ein Zündabstand zwischen dem Zündelement und einer der beiden Elektroden ergibt, der das Auslösen eines Lichtbogens begünstigt. Dabei kann es zweckmäßig sein, das Zündelement von einer separaten Stromversorgungsquelle aus anzusteuern, um einen Lichtbogen zwischen dem Zündelement und der zugeordneten Elektrode auszulösen, der dann auf beide Elektroden überspringt und ein Erhitzen des in die Lichtbogenkammer durch den Spalt eingeleiteten Speisegases in gewünschter Weise möglich macht.whereby a gap is created between the electrodes through which the feed gas can be supplied. In these Gap protrude one or more ignition elements, which are arranged such that there is an ignition distance between the ignition element and one of the two electrodes, which favors the triggering of an arc. Included it may be useful to control the ignition element from a separate power supply source in order to trigger an arc between the ignition element and the associated electrode, which then affects both electrodes skips and a heating of the feed gas introduced into the arc chamber through the gap in makes possible in the desired way.

Die Erfindung mit ihren Vorteilen und Merkmalen wird anhand von auf die Zeichnung bezugnehmenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen The invention with its advantages and features will be explained in more detail with the aid of exemplary embodiments referring to the drawing. Show it

Fig. 1 vertikalen Schnitt durch ein Lichtbogenheizgerät, aus der die Anordnung der Elektroden hervorgeht;1 shows a vertical section through an arc heater, from which the arrangement of the electrodes can be seen;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt A der Fig. 1;FIG. 2 shows an enlarged detail A from FIG. 1; FIG.

Fig. 3 eine Draufsicht auf die untere Elektrode längs der Linie III-III der Fig. 2;FIG. 3 shows a plan view of the lower electrode along the line III-III of FIG. 2;

Fig. 4· einen Schnitt durch den Elektrodenrand;4 shows a section through the edge of the electrode;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Elektrodenrand gemäß Fig. 4;FIG. 5 shows a plan view of the electrode edge according to FIG. 4;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Elektrodenrands gemäß den Fig. 4- und 5; 6 is a perspective view of the electrode edge according to FIGS. 4 and 5;

WS321P-2486 Fig. 7WS321P-2486 Fig. 7

Fig. 7 den Ausschnitt A gemäß Fig. 1 mit einem am Rand der Elektrode befestigten Zündfinger;7 shows the detail A according to FIG. 1 with an ignition finger attached to the edge of the electrode;

Fig. 8 eine Darstellung des Ausschnitts A gemäß Fig. 1 mit einem zentrisch angeordneten Zündfinger;FIG. 8 shows an illustration of the section A according to FIG. 1 with a centrally arranged ignition finger;

Fig. 9 eine Darstellung des Ausschnitts A gemäß Fig. 1 mit einem an eine separate Spannungsversorgung angeschlossenen Zündfinger. 9 shows a representation of the section A according to FIG. 1 with an ignition finger connected to a separate voltage supply.

Das Lichtbogenheizgerät gemäß Fig. 1 kann, wie in der US-PS k 2-H 736 beschrieben, aufgebaut sein. Das Lichtbogenheizgerät 12 hat eine obere Elektrode H und eine nach unten verlaufende Elektrode 16. Zwischen den beiden Elektroden 14· und 16 verläuft ein Spalt 18 von z. B. 1 Millimeter Breite im Zündbereich des Lichtbogens. Dadurch ergibt sich eine Anpassung an die nicht dargestellte Netzspannungsversorgung von etwa 4· kV, die sowohl Gleichstrom als auch Wechselstrom liefern kann. Im Spalt 18 bildet sich ein Lichtbogen 20 aus, der von dem zugeführten Speisegas 22 in das Innere der Lichtbogenkammer geblasen wird. Dieser Lichtbogen 20 rotiert mit einer Geschwindigkeit von etwa 1.000 Umdrehungen pro Sekunde aufgrund des Einflusses eines magnetischen Feldes, welches von Feldspulen 26 und 28 erzeugt wird, wenn durch diese ein Strom von mehreren tausend Ampere fließt. Durch die hohe Umlaufgeschwindigkeit ergibt sich eine sehr hohe Effizienz mit dem Ergebnis, daß sich ein langgestreckter Lichtbogen aufgrund des nach unten strömenden Gases ausbildet, der möglicher· weise bis in eine nicht dargestellte Schmelzkammer reicht. Die elektrische Energie wird dem Lichtbogenheizgerät 12 über Starkstromkabel 30 und 32 zugeführt.The arc heater according to FIG. 1 can be constructed as described in US Pat. No. k 2-H 736. The arc heater 12 has an upper electrode H and a downwardly extending electrode 16. Between the two electrodes 14 and 16 runs a gap 18 of e.g. B. 1 millimeter width in the ignition area of the arc. This results in an adaptation to the mains voltage supply (not shown) of approximately 4 · kV, which can supply both direct current and alternating current. An arc 20 is formed in the gap 18 and is blown into the interior of the arc chamber by the feed gas 22 supplied. This arc 20 rotates at a speed of about 1,000 revolutions per second due to the influence of a magnetic field which is generated by field coils 26 and 28 when a current of several thousand amperes flows through them. The high speed of circulation results in a very high efficiency with the result that an elongated arc is formed due to the downward flowing gas, which possibly extends into a melting chamber (not shown). The electrical energy is supplied to the arc heater 12 via power cables 30 and 32.

WS321P-2486 Das LichtbogenheizgerätWS321P-2486 The arc heater

Das Lichtbogenheizgerät 12 ist mit einer Montagevorrichtung 34 am Außenmantel 40 einer nicht dargestellten Schmelzkammer befestigt. Diese Montagevorrichtung umfaßt einen am Außenmantel 40 befestigten Montageflansch 36, der mittels Bolzen 42 verbünden ist. Im Montageflansch ist ein Wasserzulauf 44 und ein Wasserablauf 46 angebracht, über welche Kühlwasser im Lichtbogenheizgerät zum Kühlen der Elektroden 14 und 16 zirkuliert wird. In Fig. 2 ist ein Ausschnitt A der Fig. 1 vergrößert dargestellt. Dieser Ausschnitt zeigt die Elektroden im Bereich des Spaltes. Die obere Elektrode 14 hat einen Abstandsrand 50. Ein entsprechender Abstandsrand ist an der unteren Elektrode 16 vorgesehen. Die beiden Elektroden werden durch eine Isolierplatte 54 sowie Kontaktringe 51 und 53, welche an den Abstandsrändern anliegen, auf Abstand gehalten. Durch die Isolierplatte und die Abstandsringe ist es möglich, eine genaue Spaltbreite zwischen den beiden Elektroden einzuhalten, ohne daß umfangreiche Meß- bzw. Abstimmvorgänge notwendig sind. Das Speisegas 23 wird durch einen Gaseinlauf zugeführt und durch den Lichtbogen 20 im Inneren der Elektroden 14 und 16 erhitzt. Ein kurzer Bolzen 48, der aus demselben Material wie die Elektrode 16 hergestellt sein kann, ermöglicht, daß der Spalt 18 eine Größe von z. B. 2 Millimeter bis 4 Millimeter annehmen kann, so daß das Speisegase 20 in den Spalt 18 mit einer höheren Fließgeschwindigkeit strömen kann als dies bei einem Spalt von beispielsweise nur 1 Millimeter der Fall ist. Diese kurzen Bolzen 48 können auch aus einem anderen Material wie die Elektroden, z. B. aus Kupfer-Wolfram oder Silber-Wolf ram bestehen. Durch diesen Aufbau erhält man einen breiteren Spalt zwischen den beiden Elektroden 14 und 16, wobei die ZündungThe arc heater 12 is provided with a mounting device 34 on the outer jacket 40 of a not shown Melting chamber attached. This mounting device comprises a mounting flange 36 attached to the outer jacket 40, the is connected by means of bolts 42. In the mounting flange a water inlet 44 and a water outlet 46 are attached, via which cooling water in the arc heater is circulated to cool the electrodes 14 and 16. In FIG. 2, a detail A from FIG. 1 is enlarged shown. This section shows the electrodes in the area of the gap. The top electrode 14 has a spacer edge 50. A corresponding spacer edge is provided on the lower electrode 16. The two Electrodes are through an insulating plate 54 and contact rings 51 and 53, which at the spacer edges close, kept at a distance. The insulating plate and the spacer rings make it possible to maintain an exact gap width between the two electrodes, without extensive measuring or tuning processes being necessary. The feed gas 23 is through a gas inlet fed and heated by the arc 20 inside the electrodes 14 and 16. A short bolt 48, which can be made of the same material as the electrode 16, allows the gap 18 to have a Size of z. B. can assume 2 millimeters to 4 millimeters, so that the feed gases 20 in the gap 18 with can flow at a higher flow rate than with a gap of, for example, only 1 millimeter the case is. These short bolts 48 can also be made of a different material than the electrodes, e.g. B. off Copper-tungsten or silver-tungsten are made. By this structure gives a wider gap between the two electrodes 14 and 16, with the ignition

WS321P-2486 durch denWS321P-2486 through the

durch den geringeren Spalt zwischen dem Bolzen und der gegenüberliegenden Elektrode sichergestellt ist. Damit ergibt sich auch eine Anpassung an die elektrischen Eigenschaften des Speisegases 22 und an die Lichtbogenspannung sowie die Bedingungen der Stromversorgung. In der Darstellung sind die kurzen Bolzen 48 in den Rand der Elektrode 16 eingeschraubt. Selbstverständlich können die Bolzen auch anders, z. B. durch Einpressen, Einschweißen oder Hartlöten befestigt werden. Die Form der kurzen Bolzen 48 kann von einer runden Form abweichen und z. B. quadratisch oder sechseckig sein. Da die verschiedenen verwendbaren Gase unterschiedliche elektrische Eigenschaften haben, kann die Dimensionierung des Zündspaltes 56 durch einfaches Ändern der Abmessungen der Zündbolzen 48 an die jeweiligen Eigenschaften des Speisegases angepaßt werden, womit die Notwendigkeit entfällt, bei unterschiedlichen Speisegasen auch unterschiedlich dicke Isolierplatten 54 einsetzen zu müssen. Obwohl in der Darstellung gemäß Fig. 2 nur ein Zündbolzen 48 erkennbar ist, können eine Mehrzahl von Zündbolzen über den Elektrodenrand verteilt angebracht sein. Auch ist es möglich, sowohl an der oberen wie an der unteren Elektrode und ebenso an beiden Elektroden derartige Zündbolzen vorzusehen.due to the smaller gap between the bolt and the opposite electrode is ensured. This also results in an adaptation to the electrical Properties of the feed gas 22 and the arc voltage as well as the conditions of the power supply. In the illustration, the short bolts 48 are in the Screwed in the edge of the electrode 16. Of course, the bolts can also be different, for. B. by pressing in, Welding or brazing can be attached. Form the short bolt 48 can deviate from a round shape and z. B. be square or hexagonal. As the different Usable gases have different electrical properties, the dimensioning of the ignition gap 56 by simply changing the dimensions of the firing pin 48 to the respective properties of the feed gas be adapted, which eliminates the need, also differently for different feed gases having to use thick insulating plates 54. Although in the illustration according to FIG. 2 only one firing pin 48 can be seen, a plurality of firing bolts can over distributed across the edge of the electrode. It is also possible to use both the upper and the lower Electrode and also such ignition bolts on both electrodes.

In Fig. 3 ist. eine Draufsicht auf die untere Elektrode gemäß Fig. 2 dargestellt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei Zündbolzen 48 verwendet, die einander diametral gegenüberliegend an der Elektrode angebracht sind.In Fig. 3 is. a plan view of the lower electrode according to FIG. 2 is shown. In this preferred embodiment of the invention, two firing bolts 48 are used, which are diametrically opposite each other on the Electrode are attached.

In Fig. 4 ist ein Schnitt durch den Rand 58 einer Elektrode gezeigt, welche auf der Außenseite mit einem Ab-4 is a section through the edge 58 of an electrode shown, which on the outside with a

WS321P-2486 Standsrand 52'WS321P-2486 Stand Edge 52 '

standsrand 52' entsprechend dem Abstandsrand 52 gemäß Fig. 2 versehen ist. Diese durch spanabhebende Bearbeitung hergestellte Elektrode hat ferner auf der oberen Stirnfläche Zündrippen 60, die durch Abtragen des Randes hergestellt sind. Abweichend von der Ausführungsform gemäß Fig. 2 besteht daher die Elektrode und die Zündrippe aus einem Stück. Die durch spanabhebende Bearbeitung hergestellte Elektrode ist in Fig. 5 in der Draufsicht dargestellt und läßt zwei Zündrippen 60 bzw. 60' erkennen. Diese Zündrippen liegen einander diametral gegenüber und können, wie aus der Darstellung hervorgeht, schräg zum Radius verlaufen. Eine perspektivische Ansicht des oberen Randes geht auch aus Fig. 6 hervor.stand edge 52 'corresponding to the spacing edge 52 according to FIG Fig. 2 is provided. This machined electrode also has on the top End face ignition ribs 60, which are produced by removing the edge. Deviating from the embodiment According to FIG. 2, the electrode and the ignition rib therefore consist of one piece. The machining process The electrode produced is shown in plan view in FIG. 5 and shows two ignition ribs 60 and 60 '. These ignition ribs are diametrically opposed to one another and, as can be seen from the illustration, can be inclined run to the radius. A perspective view of the upper edge can also be seen in FIG. 6.

In Fig. 7 ist der Ausschnitt A gemäß Fig. 1 für eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die sich im wesentlichen nur durch die Ausführung des Zündelementes unterscheidet. Das Zündelement 62 besteht aus einem Zündfinger. An der oberen Elektrode 1V ist ein Abstandsrand 50' und an der unteren Elektrode 63 ein Abstandsrand 52' vorgesehen. Die Isolierplatte 54' ist mit Kontaktringen 51' und 53' versehen, die für eine genaue Einstellung des Elektrodenabstandes im Spalt sorgen. Das zugeführte Speisegas 22 wird über den Gaseinlauf 23 zugeführt und wird von dem Lichtbogen 20 erhitzt, der sich in der Innenbohrung zwischen den Elektroden 14' und 63 ausbildet. Der Zündfinger 62 kann aus demselben Material wie die untere Elektrode 63 hergestellt sein. Es ist jedoch auch vorgesehen, andere Materialien wie z. B. Kupfer-Wolf ram oder Silber-Wolfram zu verwenden. Der Zündfinger 62 ist elektrisch mit dem Kontaktring 53' verbunden, so daß er auf demselben Potential wie die untere Elektrode 63 liegt. Der Zündfinger 62 ragtIn Fig. 7, the section A according to FIG. 1 is shown for a further embodiment of the invention, which differs essentially only in the design of the ignition element. The ignition element 62 consists of an ignition finger. A spacer edge 50 'is provided on the upper electrode 1V and a spacer edge 52' is provided on the lower electrode 63. The insulating plate 54 'is provided with contact rings 51' and 53 ', which ensure a precise setting of the electrode spacing in the gap. The feed gas 22 supplied is supplied via the gas inlet 23 and is heated by the arc 20 which is formed in the inner bore between the electrodes 14 ′ and 63. The ignition finger 62 can be made of the same material as the lower electrode 63. However, it is also contemplated to use other materials such as e.g. B. to use copper-tungsten or silver-tungsten. The ignition finger 62 is electrically connected to the contact ring 53 'so that it is at the same potential as the lower electrode 63. The ignition finger 62 protrudes

WS321P-2486 in denWS321P-2486 in the

in den Spalt 18', wodurch ein Zündspalt 56' ähnlich zu dem zwischen den Zündbolzen 48 und der oberen Elektrode bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform entsteht. Der Zündfinger 62 kann gebogen verlaufen, um ihn in eine Form zu bringen, welche eine optimale Ausbildung des Zündspaltes 56' bewirkt. Es ist selbstverständlich, daß der Zünfinger auch an der oberen Elektrode 14' bzw. am oberen Kontaktring 51' befestigt sein kann. Dabei können eine Vielzahl von Zündfingern 62 über den Umfang der Elektrode verteilt sein. Schließlich ist auch vorgesehen, sowohl an der oberen als auch an der unteren Elektrode in einer zweckmäßigen Verteilung Zündfinger 62 anzubringen. Damit läßt sich eine Charakteristik für die Gasströmung bewirken, die ähnlich der bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 4 ausgebildet ist.into the gap 18 ', whereby an ignition gap 56' is similar to that between the firing pin 48 and the upper electrode arises in the embodiment described above. The ignition finger 62 can be curved in order to bring it into a shape which is optimally designed of the ignition gap 56 'causes. It goes without saying that the finger also touches the upper electrode 14 'or can be attached to the upper contact ring 51 '. A large number of ignition fingers 62 can be placed around the circumference distributed around the electrode. Finally, provision is also made for both the upper and the lower Electrode to be attached ignition finger 62 in an appropriate distribution. This allows a characteristic for the gas flow, which is similar to that in the Embodiment according to FIGS. 2 and 4 is formed.

In Fig. 8 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, wobei ein zum Spalt radial angeordneter Zündfinger 64 Verwendung findet. Im übrigen ist der Aufbau im wesentlichen der gleiche wie bei den Fig. 2 und 7. Dieser radial bzw. zentrisch ausgerichtete Zündfinger 64 kann von den Elektroden elektrisch isoliert sein. Um mit einer der beiden Elektroden eine Kontaktverbindung vorzusehen, kann ein Abdeckring 66 Verwendung finden, der anstelle der Isolierplatte 54 bzw. 54' gemäß Fig. 2 bzw. 7 eingesetzt ist. über ein entsprechendes Kontaktstück kann der Zündfinger bzw. dessen Basisplatte mit einem der Kontaktringe 51' bzw. 53' elektrisch in Verbindung stehen. Bei der Darstellung gemäß Fig. 8 wird diese elektrische Kontaktverbindung zum Kontaktring 53' hergestellt, womit dasselbe Potential wie an der unteren Elektrode 63' wirksam ist. Der Zündfinger befindet sich somit auf einem von der oberen Elektrode8 shows a further embodiment of the invention, a firing finger 64 being used which is arranged radially towards the gap. Otherwise, the structure is essentially the same as in FIGS. 2 and 7. This radially or centrally aligned ignition finger 64 can be electrically isolated from the electrodes. In order to provide a contact connection with one of the two electrodes, a cover ring 66 can be used, which is used instead of the insulating plate 54 or 54 'according to FIG. 2 or 7. The ignition finger or its base plate can be electrically connected to one of the contact rings 51 'or 53' via a corresponding contact piece. In the illustration according to FIG. 8, this electrical contact connection to the contact ring 53 'is established, with the result that the same potential is effective as on the lower electrode 63'. The ignition finger is thus on one of the upper electrodes

WS321P-2486 abweichenden PotentialWS321P-2486 different potential

abweichenden Potential und endet nahe genug bei dieser Elektrode 1V, um eine Zündung auslösen zu können. Zur Feinabstimmung kann der Zündfinger 64 verbogen werden. Selbstverständlich kann der Zündfinger 64 auch eine von der Darstellung abweichende Form haben und rund, flach oder sechseckig ausgeführt sein. Die Anzahl der Zündfinger wird nach den jeweiligen Gegebenheiten bestimmt, wobei mehrere derartige Zündfinger über den Umfang verteilt vorgesehen werden können. Dabei ist es ebenfalls möglich, die Zündfinger auch auf dem Potential der oberen Elektrode 14' zu halten bzw. abwechselnd an das Potential der unteren und oberen Elektrode anzuschließen .different potential and ends close enough to this electrode 1V to trigger an ignition can. To the The ignition finger 64 can be bent in fine-tuning. Of course, the ignition finger 64 can also be a have a shape that differs from the illustration and be round, flat or hexagonal. The number of Ignition finger is determined according to the respective circumstances, with several such ignition fingers over the Scope can be provided distributed. It is also possible to put the ignition fingers on the potential of the upper electrode 14 'or to be connected alternately to the potential of the lower and upper electrodes .

Schließlich ist in Fig. 9 eine Ausführungsform der Erfindung vergrößert dargestellt, bei der der Zündfinger 68 völlig isoliert von den Elektroden ist. Die Spannungsversorgung erfolgt von einer getrennten Spannungsquelle aus, wobei diese von der Spannungsquelle verschieden sein kann, von der aus die Elektroden 14' und 63' gespeist werden. Diese weitere, nicht dargestellte Spannungsquelle kann z. B. nur während dem Zündvorgang eingeschaltet sein, um zu verhindern, daß eine Stromversorgung für das Lichtbogenheizgerät benötigt wird, welche eine geeignete Hochspannungscharakteristik im offenen Schaltkreisbetrieb hat. Zusätzlich können die notwendigen Einrichtungen für die Korrektur des Leistungsfaktors wie z. B. Kondensatoren aufgrund der geringeren Spannungsanforderungen und die dazugehörigen Transformatoren für geringere Leistungen ausgelegt sein. Der isolierte Zündfinger 68 ist an einen Verbindungsstab 70 angeschlossen, der von dem umgebenden Material der Isolierplatte 44' fest in seiner Position gehalten wird. Dieser Verbindungs-Finally, in Fig. 9 is an embodiment of the invention shown enlarged, in which the ignition finger 68 is completely isolated from the electrodes. The power supply takes place from a separate voltage source, which differs from the voltage source can be from which the electrodes 14 'and 63' are fed will. This further, not shown voltage source can, for. B. only switched on during the ignition process in order to avoid the need for a power supply for the arc heater which is a suitable one Has high voltage characteristics in open circuit operation. Additionally, the necessary facilities for the correction of the power factor such as B. Capacitors due to the lower voltage requirements and the associated transformers for lower ones Be designed. The isolated ignition finger 68 is connected to a connecting rod 70, the is held firmly in position by the surrounding material of the insulating plate 44 '. This connection

WS321P-2486 stab 70 bestehtWS321P-2486 rod 70 is made

stab 70 besteht aus einem elektrisch leitenden Material und erstreckt sich bis zum Kontaktanschluß 72, der seinerseits wieder mit dem Anschluß 78 verbunden ist, an welche die nicht dargestellte zweite Stromversorgungsquelle über ein Starkstromkabel 80 angeschlossen ist. Mit Hilfe einer Justiereinrichtung 73 kann der Verbindungsstab 70 bezüglich seiner Position im Spalt 18' eingestellt werden, um den Zündabstand zwischen dem Zündfinger 68 und den zugeordneten Elektroden 14·' bzw. 63' festzulegen. Der Anschluß 78 und der Kontaktanschluß 72 werden von Isolatoren 76 und 77 gehalten, die auf beiden Seiten einer Abdeckung Tk angeordnet sind.Rod 70 consists of an electrically conductive material and extends to the contact connection 72, which in turn is connected to the connection 78, to which the second power supply source (not shown) is connected via a power cable 80. With the aid of an adjusting device 73, the connecting rod 70 can be adjusted with respect to its position in the gap 18 'in order to determine the ignition distance between the ignition finger 68 and the associated electrodes 14' or 63 '. The terminal 78 and the contact terminal 72 are held by insulators 76 and 77 which are arranged on both sides of a cover Tk.

Wie bereits erwähnt kann der Zündfinger unterschiedliche Form und Größe haben, um ihn an die Gegebenheiten unter*· schiedlicher Speisegase und die zugeordneten elektrischen Eigenschaften anzupassen. Dabei ist auch vorgesehen, daß die Elektroden 1V und 63' auf unterschiedlichen Spannungen liegen. Der Zündfinger 68 kann gegen eine der beiden Elektroden hinverbogen sein, um einen kleineren Abstand zu dieser ausgewählten Elektrode vorzusehen, so daß in dem kleineren Spalt zu dieser Elektrode die Zündung erfolgt. Schließlich können eine Vielzahl von Zündfingern 68 im Spalt 18' angeordnet sein, wobei die Spannung, welche an den Zündfinger angelegt wird, entweder gleich dem Potential einer der beiden Elektroden 1V bzw. 63' oder auch von diesem Potential verschieden sein kann. Dabei kann das Potential sowohl größer als auch kleiner als das Potential zwischen den beiden Elektroden sein. Nachdem mit Hilfe des Zündfingers das Lichtbogenheizgerät gestartet ist, kann die an den Zündfinger 68 angelegte Spannung von der nicht dargestellten Stromversorgungsquelle aus abgeschaltet werden, wobei fürAs already mentioned, the ignition finger can be different Shape and size have to adapt it to the circumstances under * · different feed gases and the associated electrical Adjust properties. It is also provided that that the electrodes 1V and 63 'are at different voltages. The ignition finger 68 can against a of the two electrodes must be bent in order to provide a smaller distance to this selected electrode, so that the ignition takes place in the smaller gap to this electrode. Finally, a variety of Ignition fingers 68 be arranged in the gap 18 ', the voltage which is applied to the ignition fingers, either equal to the potential of one of the two electrodes 1V or 63 'or also different from this potential can be. The potential can be either greater or less than the potential between the two electrodes be. After the arc heater has been started with the help of the ignition finger, the can be applied to the ignition finger 68 applied voltage can be switched off from the power supply source, not shown, for

WS321P-2486 eine erneuteWS321P-2486 a new one

eine erneute Einschaltung gesorgt ist, wenn der Lichtbogen z. B. aufgrund von Spannungseinbrüchen abreißen sollte.reclosing is ensured when the arc occurs z. B. should tear off due to voltage drops.

Im Rahmen der Erfindung können vielseitige Abwandlungen gemacht werden, wobei z. B. die Anpassung der Zündelemente geändert wird oder auch noch über die beschriebene Anzahl von Zündelementen hinausgehende Elemente Verwendung finden. Durch von den dargestellten Zündspalten abweichende Ausführungsformen der Zündspalte ist es möglich, diese z. B. an einen höheren oder niedereren Plasmastrom anzupassen bzw. unterschiedliche Rotationsdrehungen für den Lichtbogen zu erhalten. Es ist auch möglich, mit Hilfe der Versorgungsspannung und unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften der Speisegase auf den Funktionsablauf einzuwirken.In the context of the invention, many modifications can be made, with z. B. the adaptation of the ignition elements is changed or elements that go beyond the number of ignition elements described are also used Find. By means of embodiments of the ignition gaps that differ from the ignition gaps shown, it is possible to this z. B. to adapt to a higher or lower plasma flow or different rotation rotations for getting the arc. It is also possible with the help of the supply voltage and different the dielectric properties of the feed gases have an effect on the functional sequence.

Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß der Spalt ohne wesentliche Modifikation geändert werden kann. Außerdem ermöglicht die Erfindung weniger komplexe Stromversorgungssysteme und optimale Selbstzündeigenschaften. Aufgrund dieser Tatsachen ergibt sich eine weniger komplexe und damit auch kostengünstigere Konstruktion für Lichtbogenheizgeräte, die mit einem besonders hohen Plasmastrom arbeiten.Of particular advantage is the fact that the gap can be changed without substantial modification. In addition, the invention enables less complex power supply systems and optimal self-ignition properties. Based on these facts, there is a less complex and thus also more cost-effective construction for Arc heaters that work with a particularly high plasma flow.

Claims

1J arc heater for high feed gas throughput with an arc chamber in which the first and second are arranged side by side in an axial direction and electrodes forming a gap are provided, characterized in that

- That between the first and second electrode (U, 16; 14 · ', 63') Ignition elements (48; 60} 62} 64; 68) located, which trigger an arc between the first and second electrodes.

2. Arc heater according to claim 1, characterized in that

- That the first and second electrodes (14, 16; 14 ', 63') are essentially cylindrical.

3. Arc heater according to claim 1 or 2, characterized in that

- That the ignition elements (48; 60; 62; 64; 68) with the first or second electrode are connected, wherein

FS / B

the ignition elements protrude into the gap (18) between the two electrodes in such a way that one compared to the Size of the gap short ignition distance between the respective ignition element and the first or second electrode is trained.

4. Arc heater according to claim 3, characterized in that

- That a plurality of ignition elements are arranged on the first and / or second electrode.

5. Arc heater according to one of claims 1 to 4, characterized in that

- That the ignition element in the form of a firing pin (48) or firing finger (62) parallel to the longitudinal direction of the Electrodes is designed to run.

6. arc heater according to one of claims 1 to 4, characterized in that

- That the ignition element in the form of an ignition finger (64; 68) perpendicular to the longitudinal direction of the electrodes between this is aligned.

7. arc heater according to claim 5 or 6, characterized in that

- That the ignition elements are electrically connected to the first electrode or the second electrode.

8. arc heater according to claim 7, characterized in that

- That the ignition element is arranged closer to the second electrode than to the first electrode.

WS321P-2486

9. arc heater according to claim 7, characterized in that

- That the ignition element is closer to the first electrode than is arranged at the second electrode.

10. Arc heater according to one of claims 1 to 9, characterized in that

- That the ignition element is curved.

11. Arc heater according to one of claims 1 to 10, characterized in that

- That the ignition element during the ignition of the arc at a potential different from the potential of the electrodes and preferably at a potential between the potential of the electrodes.

12. Arc heater according to claim 1, characterized in that

- That a multiplicity of ignition elements in the gap is arranged between the electrodes.

13. Arc heater according to one of claims 1 to 12, characterized in that

- That the ignition element has a hexagonal, square or has a round cross-section.

WS321P-2486