DE685455C - Lichtbogengeblaese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtbogen-

g.ebläse, bei welchem der Lichtbogen zwischen zwei Elektroden gezogen und mit durch eine Düse hindurchströmendem Druckgas beblasen wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gebläse zu schaffen, mit welchem die höchsten bekannten Temperaturen erzeugt werden können. Die höchsten Temperaturen hat bekanntlich ein Hochleistungslichtbogen. Lichtbögen werden daher zum Schweißen benutzt.

Es ist bekannt, aus einem elektrischen Lichtbogen eine Stichflamme mittels konzentrischer oder ringförmiger Elektrodenanordnungen zu erzeugen, bei denen sich in der Regel eine Stabelektrode in einem Elektrodenrohr befindet, das von einem Gasstrom durchströmt wird und an seiner Mündung eine Verengungsdüse trägt, deren Durchmesser nicht größer sein soll als das Dreifache des Durchmessers der Innenelektrode. Derartige Anordnungen besitzen jedoch den Nachteil, daß der Lichtbogen über die Düsenmündung hinaus schleifenförmig verlängert wird, wobei auf diesen schleifenförmigen Teil keinerlei Begrenzungskörper einwirken. Der Lichtbogen kann infolgedessen hier einen verhältnismäßig großen Querschnitt annehmen, wodurch seine Brenntemperatur verhältnismäßig niedrig wird. Außerdem kann das Werkstück mit der stromführenden Lichtbogensäule in Berührung kommen und dadurch in" unerwünschter Weise unter Spannung gesetzt werden.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß gegenüber der Blasdüse eine gitterartig wirkende Elektrode angeordnet ist und die Düse so eng ist, daß der Druckgasstrom den Lichtbogen nahezu auf seiner ganzen Länge umhüllt, wobei die Gitterelektrode derart im Wege des aus der Düse heraustretenden Gasstromes liegt, daß die stromführende Lichtbogensäule nur auf der geradlinigen Verbindungsstrecke zwischen den beiden Elek-. troden brennt. Das hat zur Folge, daß jenseits des Gitters nur der von diesem hindurchgelassene erhitzte Gasstrom vor der Elektrode vorhanden ist. Der Durchtritt des Lichtbogens durch den freien Gitterquerschnitt der Elektrode und seine schleifenförmige Ausbildung wird so verhindert. Statt dessen behält der Lichtbogen seine annähernd geradachsige Gestalt. Er kann dem Gasstrom nicht ausweichen, wird vielmehr durch die von ihm gebildete Hülle zentriert. Erst dadurch ist es möglich, seine Abmessungen mit den angegebenen Mitteln maßgeblich zu beeinflussen und damit durch Verengung des Lichtbogenquerschnittes die Brenntemperatur des Lichtbogens in einem über das Bekannte weit hinausgehenden Maße zu steigern.

Mit einem derartigen Lichtbogengebläse erzeugt man einen heißen Gasstrom, der unmittelbar vor dem Lichtbogen am Werkstück

außerordentlich hohe Temperatur aufweist, der aber nicht strom- und spannungführend ist. Das Werkstück, welches mit Hilfe des Gebläses bearbeitet werden soll, nimmt daher keine Spannung an und wird auch nicht vom Strom durchflossen. Man kann daher Hochleistungslichtbögen, d. h. Lichtbogen von hoher Spannung und Stromstärke, verwenden, welche höchste Temperaturen erzeugen, ίο Insbesondere kann der ganze Druckgasstrom mit dem Lichtbogen in einer gemeinsamen, vorzugsweise aus Isolierstoff bestehenden Hülle derart geführt sein, daß der Lichtbogen nicht ausweichen kann. Eine zusätzlieh erhöhte Temperatur erhält man, wenn man als strömendes Druckgas ein solches verwendet, welches die Brenntemperatur des Lichtbogens steigert, z.B. Wasserstoff, Wasserdampf oder Kohlendioxyd. Die von dem hocherhitzten Gas durchströmte Gitterelektrode muß nach Art einer Schleifbürste stromabnehmend wirken. Das ist der Fall, wenn diese Elektrode eine im Verhältnis zum Lichtbogenquerschnittgenügend enge Durchtrittsöffnung hat oder aus vielen Leitern aufgebaut wird, welche Gitter oder Netze bilden, deren Maschen genügend eng sind. Es ist z. B. zweckmäßig, Gitterstäbe in mehreren Ebenen hintereinander anzuordnen. Der Gitterelektrode wird vorzugsweise das Erdpotential aufgedrückt, so daß die aus der Vorrichtung austretenden Gase vollständig spannungslos sind. Zur Vermeidung von nachteiligen Folgen des Abbrandes können die Gitter der Gitterelektrode nachstellbar ausgebildet sein, derart, daß durch die Nachstellbarkeit der Abbrand ausgeglichen werden kann. Man kann die Elektrode auch zusätzlich künstlich kühlen oder durch Bewegung des Gitters der Gitterelektrode in der Richtung seiner Ebene dafür sorgen, daß der Abbrand vermindert wird. Es ist ferner zweckmäßig, den Leiter stoff, aus welchem die das Gas durchlassende Elektrode besteht, und das Blasgas selbst so zu wählen, daß die Elektrode chemisch möglichst wenig angegriffen wird.

Der Lichtbogen wird zweckmäßig mit

Gleichstrom gespeist, damit er unter der Wirkung des Blasstromes eine gleichmäßige Hitze abgibt und nicht in den Nulldurchgängen ausgeht.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau eines Lichtbogengebläses nach der Erfindung, Fig. 2 eine nachstellbare Gitterelektrode.

In Fig. ι ist 1 ein Isoliergehäuse, welches

eine Blaskammer bildet, 2 ist eine düsenförmige Verlängerung der Blaskammer, und 3 ist der angeschlossene Zuführungsstutzen für das Druckgas, welches in der Richtung des Pfeiles 4 einströmt. Auf der Mündung der Düse 2 sitzt die Gitterelektrode, die aus einem Metallring 5 und zwei Gittern 6 und 7 aus sich senkrecht kreuzenden Kupferstäben besteht. 8 ist eine bewegliche Elektrode. Die Vorrichtung wird aus einem Transformator 9 gespeist, dessen sekundäre Wicklung einerseits mit dem Gleitkontakt 10 verbunden ist, andererseits mit der Gitterelektrode 5. Vom Gleitkontakt 10 wird der Strom auf die bewegliche Elektrode 8 übertragen. Bei 11 ist die Leitung geerdet, wodurch der Gitterelektrode 5, 6, 7 das Erdpotential aufgedrückt wird. 12 und 13 sind Schirme aus einem hitzebeständigen Isoliermaterial, z. B. aus Asbest.

In der Zeichnung ist das Lichtbogengebläse im Betrieb dargestellt. Vor Inbetriebnahme berührt die Elektrode 8 kontakt- So schließend das Gitter 6,7. Um das Gebläse in Betrieb zu setzen, wird zunächst ein im Zuführungsstutzen 3 befindliches Ventil, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist, geöffnet, welches das Druckgas in Richtung des Pfeiles 4 in die Blaskammer einströmen läßt. Das Druckgas soll unter einem mäßigen Druck bis etwa 10 at stehen. Hierauf wird die Elektrode 8 nach links bewegt, wodurch ein Lichtbogen 15 zwischen der Elektrode 8 und den Gittern 6 und 7 gezogen wird. Der Lichtbogen hat seine rechten Fußpunkte auf den Stäben der Gitter 6 und 7 und steht unter der Wirkung eines kräftigen Druckgasstromes, welcher sich durch diese Düse 2 hindurch ausgebildet hat und ihn als konzen-.trische Gashülle umströmt. Es ist zweckmäßig, dieser Gashülle eine rotierende Bewegung um die Elektrodenachse zu geben, indem man beispielsweise den Zuführungsj stutzen 3 so in die Blaskammer 1 einmünden läßt, daß sich seine Achse mit der Achse der Elektrode 8 rechtwinklig kreuzt. Der Gasstrom erhält dann bereits in der kreisrunden Blaskammer 1 eine rotierende Bewegung. Unter der Wirkung des Blasstromes, welcher aus der Düse 2 austritt, wird nun der Lichtbogen 15 auf die kürzeste geradlinige Entfernung zwischen der Elektrode 8 und den Gittern 6 und 7 stabilisiert, d.h. er brennt genau in der Elektrodenachse und kann sich weder seitlich noch durch das Gitter hindurch verlängern. Unter diesen Umständen entwickelt der Lichtbogen eine sehr große Hitze. Die hocherhitzten Lichtbogengase werden durch den Druckgasstrtpm nach rechts durch die Gitter 6 und 7 herausgerissen. Sie bilden in Richtung der Elektrq'denachse einen heißen Gasstrom 16, der jedoch keine elektrische Spannung hat und keinen elektrisehen Strom führt. Durch die Schirme 12, 13 wird die kalte Hülle dieses heißen Gas-

stromes, welche aus dem aus der Blaskammer ι kommenden Druckgas besteht, abgelenkt, so daß das zu bearbeitende Werkstück, welches sich rechts von den Schirmen 12, 13 befindet, nur von dem heißen Gasstrom getroffen wird. Man kann dieses Gebläse zum Schmelzen von Kohlenstoff, z. B. zum Diamantenschmelzen, benutzen.

In Fig. 2 ist eine Gitterelektrode dargestellt, welche ein nachstellbares Gitter hat. um den Abbrand auszugleichen. Sie besteht aus Gitterstäben 18 bis 25, die in einem Rahmen 26 verschiebbar eingesetzt sind. Sie können z. B. durch Stellschrauben 27 fixiert werden. Die Gitterstäbe sind nicht so weit zusammengeschoben, daß sie sich berühren, sondern sie, lassen in der Mitte eine Öffnung frei, deren Halbmessern dem Halbmesser des Lichtbogenquerschnitts entspricht. Da der Lichtbogen durch den Gasstrom auf diese Lücke zentriert wird und nicht ausweichen kann, so reichen die Gitterstäbe gerade nur

- bis zur Lichtbogensäule. In dem Maße, wie die Spitzen der Stäbe 18 bis 25 abbrennen, werden sie nach der Mitte zu vorgeschoben, wodurch die Lücke für den Lichtbogen niemals unzulässig erweitert wird.

Als Werkstoff für die den Lichtbogensirom führenden Teile der Gitterelektrode ist vorteilhaft ein Leiterstoff von hohem Schmelzpunkt, beispielsweise Wolfram, zu wählen. Dient Luft oder Wasserstoff als Blasgas, so ist auch Kupfer für die Gilterstäbe gut verwendbar, da es dann chemisch wenig angegriffen wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lichtbogengebläse, bei welchem der Lichtbogen zwischen zwei Elektroden gezogen und mit durch eine Düse hindurchströmendem Druckgas beblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber der Blasdüse (2) eine gitterartig ausgebildete Elektrode (5, 6, 7) angeordnet ist und die Düse so eng ist, daß der Druckgasstrom den Lichtbogen nahezu auf seiner ganzen Länge umhüllt, wobei die Gitterelektrode derart im Wege des aus der Düse heraustretenden Gasstromes liegt, daß die stromführende Lichtbogensäule nur auf der geradlinigen Verbindungsstrecke zwischen den beiden Elektroden brennt.

2. Lichtbogengebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Blasgas ein Gas verwendet wird, welches die Brenntemperatur des Lichtbogens steigert.

3. Lichtbogengebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter der Gitterelektrode nachstellbar ist.

4. Lichtbogengebläse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter der Gitterelektrode in seiner Ebene beweglich ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen