DE437915T1 - Elektrode fuer plasmalichtbogenbrenner. - Google Patents

Elektrode fuer plasmalichtbogenbrenner.

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DE437915T1
DE437915T1 DE199090308761T DE90308761T DE437915T1 DE 437915 T1 DE437915 T1 DE 437915T1 DE 199090308761 T DE199090308761 T DE 199090308761T DE 90308761 T DE90308761 T DE 90308761T DE 437915 T1 DE437915 T1 DE 437915T1
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Claims (17)

P 671 401 90308761.7 Patentansprüche 04379T5
1. Zur Stützung eines Lichtbogens in einem Lichtbogenplasmabrenner (10) geeignete Elektrode (14), die einen metallenen Halter (16) mit einem vorderen Ende und einem Hohlraum (24) in dem vorderen Ende aufweist, in welchem (24) eine Einsatzanordnung (26) angebracht ist, die einen aus einem metallenen Werkstoff von verhältnismäßig geringer Austrittsarbeit gebildeten Emissionseinsatz (28) und eine Hülse (32) aufweist, die den Emissionseinsatz (28) so umgibt, daß sie ihn (28) von einer Berührung des Halters (16) abhält und die eine radiale Dicke von mindestens etwa 0,01 Zoll an dem vorderen Ende hat und aus einem metallenen Werkstoff gebildet ist, dessen Austrittsarbeit größer ist als die des Werkstoffs des Emissionseinsatzes (28).
2. Elektrode (14) nach Anspruch 1, bei der die Hülse (32) aus einem Werkstoff gebildet ist, dessen Austrittsarbeit mindestens etwa 4,3 eV beträgt.
3. Elektrode (14) nach Anspruch 2, bei der die Hülse (32) aus einem Metall gebildet ist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silber, Gold, Platin, Rhodium, Iridium, Palladium, Nickel und Legierungen besteht, in denen mindestens 50% der Zusammensetzung aus einem oder mehreren der genannten Metalle besteht.
4. Elektrode (14) nach Anspruch 2, bei der die Hülse (32) aus einer Legierung gebildet ist, die Kupfer und ein zweites Metall aufweist, welches aus der aus Silber, Gold, Platin, Rhodium, Iridium, Palladium, Nickel und Legierungen derselben bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und bei der das zweite Metall mindestens etwa 10% der Legierung aus Kupfer und dem zweiten Metall aufweist.
* 04379J5
5. Elektrode (14) nach Anspruch 1, bei der der Halter (16) ein Metall aufweist, welches aus der aus Kupfer und Kupferlegierungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
6. Elektrode (14) nach Anspruch 1, bei der der Emissionseinsatz (28) ein Metall aufweist, welches aus der aus Hafnium, Zirkonium, Wolfram, und Legierungen derselben bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
7. Elektrode (14) nach Anspruch 1, bei der der Halter (16) insgesamt rohrförmig ist und eine das vordere Ende abschließende, querverlaufende Stirnwand (18) hat, die eine äußere Stirnfläche (20) bildet, und bei der der Emissionseinsatz (28) eine äußere Stirnfläche (29) hat, die in der Ebene der Stirnfläche (20) des Halters (16) liegt, und die Hülse (32) eine äußere Ringfläche hat, die in der Ebene der Stirnfläche (20) des Halters (16) liegt und die Stirnfläche (29) des Einsatzes (28) umgibt.
8. Elektrode (14) nach Anspruch 7, bei der der Durchmesser der äußeren Ringfläche der Hülse (32) mindestens etwa dem Zweifachen der längsten Abmessung der äußeren Stirnfläche (29) des Emissionseinsatzes (28) entspricht.
9. Zur Stützung eines Lichtbogens in einem Lichtbogenplasmabrenner (10) geeignete Elektrode (14), die einen metallenen, rohrförmigen Halter (16) aufweist, der eine Längsachse bestimmt und ein vorderes Ende sowie ein hinteres Ende und eine querverlaufende Stirnwand (18) hat, die das vordere Ende abschließt und eine im wesentlichen ebene, äußere Stirnfläche (20) senkrecht zu der Längsachse hat, einen in der Stirnfläche (20) ausgebildeten Hohlraum (24) , der sich nach hinten längs der Längsachse erstreckt, und eine in dem Hohlraum (24) angebrachte Einsatzanordnung (26), zu der a) ein insgesamt zylindrischer, koaxial längs der Längsachse angeordneter Emissionseinsatz (28), der eine in der Ebene der Stirnfläche (20) des Halters (16) liegende, äußere Stirnfläche (29) hat und aus einem metallenen Werkstoff von verhältnismäßig geringer Aus-
^ -Z7 _-
trittsarbeit gebildet ist, so daß er geeignet ist, beim Anlegen eines elektrischen Potentials an ihn, ohne weiteres Elektronen abzugeben, und b) eine Hülse (32) gehört, die in dem Hohlraum (24) koaxial um den Emissisoneinsatz (28) angeordnet ist und eine radiale Dicke von mindestens etwa 0,01 Zoll an dem vorderen Ende hat und aus einem metallenen Werkstoff gebildet ist, dessen Austrittsarbeit größer ist als die des Werkstoffs des Halters (16) und größer als die des Werkstoffs des Emissionseinsatzes (28).
10. Elektrode (14) nach Anspruch 9, bei der die Hülse (32) eine Umfangsflache hat, die mit den Wänden des Hohlraums (24) verbunden ist, und eine Außenfläche, die in der Ebene der Stirnfläche (20) des Halters (16) liegt und die Stirnfläche (29) des Einsatzes (28) umgibt und einen Außendurchmesser hat, der mindestens etwa dem Zweifachen des Durchmessers des Emissionseinsatzes (28) entspricht.
11. Elektrode (14) nach Anspruch 10, bei der der Emissionseinsatz (28) eine innere Stirnfläche (30) in dem Hohlraum (24) hat, die der äußeren Stirnfläche (29) entgegengesetzt ist, und bei der die Hülse (32) eine geschlossene Bodenwand (34) hat, die mit der benachbarten Wand des Hohlraums (24) verbunden und der inneren Stirnfläche (30) des Einsatzes (28) so überlagert ist, daß sie die innere Stirnfläche (30) von der benachbarten Wand des Hohlraums (24) trennt.
12. Elektrode (14) nach Anspruch 11, bei der die Hülse (32) einen Ringflansch (35) hat, der so angeordnet ist, daß er die äußere Ringfläche bildet und der einen Außendurchmessser hat, welcher wesentlich größer ist als der Außendurchmesser der restlichen Hülse (32).
13. Elektrode (14) nach Anspruch 12, bei der der rohrförmige Halter (16) an seinem hinteren Ende offen ist, so daß er becherförmige Gestalt hat und einen Innenhohlraum (22) begrenzt.
- &tgr;
14. Elektrode (14) nach Anspruch 13, bei der die querverlaufende Stirnwand (28) des Halters (16) einen zylindrischen Zapfen (23) hat, der sich längs der Längsachse nach hinten in den Innenhohlraum (22) erstreckt, und wobei sich ein Teil der Längslänge des Hohlraums (24) und des Emissionseinsatzes (28) und der Hülse (32) in den Zapfen (23) erstreckt.
15. Elektrode (14) nach Anspruch 9, bei der der Halter (16) im wesentlichen aus Kupfer gebildet ist.
16. Plasmabrenner (10) mit einer Elektrode (14), die einen metallenen, langgestreckten, rohrförmigen Halter (16) aufweist, der eine Längsachse bestimmt und eine querverlaufende Stirnwand (18) hat, die eine im wesentlichen ebene, äußere Stirnfläche (20) senkrecht zu der Längsachse besitzt, einem in der Stirnfläche (20) längs der Längsachse gebildeten Hohlraum (24) und eine in dem Hohlraum (24) angebrachte Einsatzanordnung (26), zu der a) ein insgesamt zylindrischer, koaxial längs der Längsachse angeordneter Emissionseinsatz (28), der eine in der Ebene der Stirnfläche (20) des Halters (16) liegende, äußere Stirnfläche (29) hat und aus einem metallenen Werkstoff von verhältnismäßig geringer Austrittsarbeit gebildet ist, so daß er geeignet ist, beim Anlegen eines elektrischen Potentials an ihn, ohne weiteres Elektronen abzugeben, und b) eine Hülse (32) gehört, die in dem Hohlraum (24) koaxial um den Emissisoneinsatz (28) angeordnet ist und eine radiale Dicke von mindestens etwa 0,01 Zoll an der Stirnfläche (20) hat und aus einem metallenen Werkstoff gebildet ist, dessen Austrittsarbeit größer ist als die des Werkstoffs des Emissionseinsatzes (28), wobei die Hülse (32) ferner eine äußere Ringfläche hat, die in der Ebene der Stirnfläche (20) des Halters (16) liegt und die Stirnfläche (29) des Einsatzes (28) umgibt, einer der querverlaufenden Stirnwand (20) der Elektrode (14) benachbart angebrachten Düseneinrichtung (12), durch die sich eine mit der Längsachse fluchtende Bohrung (60, 62) erstreckt, einer Einrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Lichtbogens, der sich von dem Emissionseinsatz (28) der Elektrode (14) durch die Bohrung (60, 62) und zu einem der Du-
seneinrichtung (12) benachbart befindlichen Werkstück erstreckt, und einer Einrichtung zum Erzeugen einer Gaswirbelströmung zwischen der Elektrode (14) und der Düseneinrichtung (12) und um eine Plasmaströmung nach außen durch die Bohrung (60, 62) und zu dem Werkstück zu schaffen.
17. Plasmabrenner (10) nach Anspruch 16, bei dem die Düseneinrichtung (12) ein der querverlaufenden Stirnwand (20) der Elektrode (14) benachbart angebrachtes, oberes Düsenelement (63) mit einer ersten Durchgangsbohrung (60) und mit der Längsachse fluchtend, sowie ein unteres Düsenelement (64) aufweist, welches dem oberen Düsenelement (63) benachbart an der der Elektrode (14) entgegengesetzten Seite desselben angebracht ist und eine zweite Durchgangsbohrung (62) hat, die mit der Längsachse fluchtet, wobei der Brenner (10) ferner eine Einrichtung zum Einführen eines Flüssigkeitsstrahls zwischen dem oberen (63) und unteren (64) Düsenelement und um das Plasma auf seinem Weg durch die zweite Bohrung (62) zu umhüllen aufweist.
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