DE69018194T2

DE69018194T2 - Plasmabrenner mit Kurzschlusslichtbogenzündung.

Info

Publication number: DE69018194T2
Application number: DE69018194T
Authority: DE
Inventors: Jean Feuillerat; Maxime Labrot; Didier Pineau
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1989-11-08
Filing date: 1990-10-29
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2010-10-30
Also published as: JP3006719B2; DK0427592T3; ATE120607T1; FR2654294B1; EP0427592B1; FR2654294A1; US5210392A; JPH03171598A; KR0146045B1; DE69018194D1; CA2029507A1; CA2029507C; EP0427592A1; KR910011094A; ES2072409T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den technischen Bereich der Plasmabrenner.

Im allgemeinen besteht ein Plasmabrenner, so wie es zum Beispiel im Dokument US-A-3 301 993 beschrieben ist, aus zwei koaxialen Rohrelektroden, wobei die eine Elektrode in der Verlängerung der anderen liegt und jede der Elektroden in einem sie umschließenden Halter angeordnet ist. Der Plasmabrenner enthält Mittel zur Zündung eines Lichtbogens zwischen den beiden Elektroden sowie Mittel zur Injektion eines plasmabildenden Gases, wie z.B. Luft, in eine sich zwischen besagten Elektroden befindliche Kammer. Außerdem sind Mittel zur Kühlung der Elektroden in jedem Elektrodenhalter vorgesehen. Vorteilhafterweise ist der Plasmabrenner mit Mitteln zur Verschiebung der Anhängefüße des Lichtbogens versehen, um einen vorzeitigen Verschleiß der Innenflächen der Rohrelektroden zu vermeiden. Dazu enthalten diese Mittel mindestens eine elektromagnetische Spule, die einen der Elektrodenhalter umgibt, und durch Modulation des von der Spule erzeugten axialen Magnetfeldes bewegen sich die Anhängefüße des Lichtbogens somit entlang der besagten Innenflächen der Elektroden.
Hinsichtlich der Lichtbogenzündung werden hauptsächlich zwei Verfahren unterschieden.
Im ersten Verfahren wird an die Klemmen der Elektroden eine hohe Spannung (mehrere zehntausend Volt) angelegt, wodurch eine Entladung (Durchschlag) zwischen den beiden Elektroden hervorgerufen und der Lichtbogen erzeugt wird. Diese Lösung erfordert unbedingt einen geringen Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Seiten der Elektroden, sodaß dadurch die Einrichtung der Kammer für die Injektion des plasmabildenden Gases kompliziert wird. Außerdem ist eine Hilfsstromzufuhr erforderlich.
Nach dem anderen Verfahren wird mittels einer aus- und einfahrbaren Starthilfselektrode, wie sie z. B. in den Dokumenten FR-A-2 479 587 und US-A- 3 301 995 beschrieben wird, zwischen den Elektroden ein zeitweiliger Kurzschluß erzeugt. Es ist notwendig, zu diesem Zweck eine komplizierte mechanische Vorrichtung zur Betätigung der Startelektrode außerhalb des Brenners vorzusehen, wodurch außerdem ein zusätzlicher Platzbedarf außerhalb des Brenners entsteht. Dieses Kurzschlußzündverfahren ist jedoch zuverlässiger und wirtschaftlicher als das Zündverfahren durch Entladung. Das Dokument EP- A-289.961 beschreibt einen Brenner, dessen Kathode axial zwischen einer nahe der Anode gelegenen Zündstellung und einer von der Anode weiter entfernten Betriebsstellung des Brenners verstellbar ist, wobei die Kathode einen internen Kühlkreis besitzt.
Die vorliegende Erfindung soll vor allem diese Nachteile abstellen und betrifft einen Plasmabrenner, bei dem die Mittel zur Lichtbogenzündung durch Kurzschluß mechanisch einfach konstruiert sind, der Raumbedarf für den Plasmabrenner dadurch nicht wesentlich erhöht wird und der Kühlkreis für die bewegliche Elektrode vereinfacht ist.
Der Plasmabrenner, der zu dem im Vorwort des Anspruchs 1 beschriebenen Brennertyp gehört, ist gemäß der Erfindung dadurch bemerkenswert, daß er die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definierten Merkmale besitzt.
Um die axiale Verschiebung der beweglichen Elektrode zu ermöglichen, können die Mittel zur Erzeugung des besagten Lichtbogens mindestens eine Betätigungsvorrichtung umfassen, die mit der besagten beweglichen Elektrode verbunden ist und ihr eine Translationsbewegung zwischen den beiden Stellungen - der Betriebs- bzw. der Zündstellung - in Bezug auf den die besagte Elektrode umgebenden Halter verleiht.
Vorteilhafterweise ist die bewegliche Elektrode die obere Elektrode (in Bezug auf den Umlauf des plasmabildenden Gases). Außerdem steht die Endseite der beweglichen Elektrode, wenn diese sich in der Zündstellung befindet, vorzugsweise mit einem Stift in Berührung, der gegenüber der entsprechenden Endseite der anderen Elektrode vorspringt. Außerdem erfolgt die axiale Verschiebung der besagten beweglichen Elektrode in Bezug auf den besagten Halter, in dem der Elektrodenkühlkreis untergebracht ist, bei Dichtheit, die durch Dichtungen erreicht wird.
In einer vorzugsweisen Realisierungsart arbeitet die Betätigungsvorrichtung für die bewegliche Elektrode mit strömungsmechanischen Schaltelementen. In diesem Fall kann die Betätigungsvorrichtung mindestens einen Arbeitszylinder oder analogen Zylinder enthalten, der koaxial zu den Elektroden angeordnet ist und dessen Gleitstange mit dem Ende der beweglichen Elektrode verbunden ist, welches dem Ende, das mit der anderen Elektrode in Berührung kommen soll, entgegengesetzt ist. Zu bemerken ist die Einfachheit der Realisierung der Betätigungsvorrichtung sowie ihre Zuverlässigkeit im Einsatz.
In einer anderen Realisierungsart kann die besagte Betätigungsvorrichtung einen Überdruck des Mediums im besagten Kühlkreis der genannten Elektrode erzeugen, um ihre Verschiebung - in Bezug auf den entsprechenden Halter - von der von der anderen Elektrode entfernten Stellung in die Zündstellung zu gewährleisten, und federnde Rückstellungsmittel zur spontanen Rückführung der besagten Elektrode aus ihrer Zündstellung in die Betriebsstellung, wenn der besagte Überdruck des Kühlmediums aufhört. Diese federnden Rückstellungsmittel umfassen eine die bewegliche Elektrode umgebende Druckfeder, die zwischen einer äußeren Schulter, die das hintere Ende der Elektrode abschließt, und dem besagten Halter eingesetzt ist.
Wie bekannt, ist der Plasmabrenner ein Brennertyp, der Mittel mit elektromagnetischer Spule zur Verschiebung der Anhängefüße des Lichtbogens zwischen den Elektroden besitzt, um einen vorzeitigen Verschleiß der Innenflächen der Rohrelektroden zu vermeiden.
In diesem Fall ist der Plasmabrenner ferner dadurch bemerkenswert, daß das Kühlmedium der besagten Elektrode, deren dichte zylindrische Kammer die Trennwand umfaßt, elektrisch nichtleitend ist und die besagte Trennwand durch die besagte elektromagnetische Spule gebildet wird.
So wird ersichtlich, daß der gewöhnlich durch die elektromagnetischen Spulen auf den Plasmabrennern entstehende äußere Raumbedarf wegfällt, weil die Spule sinnvollerweise als Trennwand fungiert.
Die elektromagnetische Spule ist vorzugsweise mit dem die bewegliche Elektrode umgebenden Halter verbunden, und in einer vorteilhaften Realisierungsart wird sie durch zwei Röhrenwicklungen von nebeneinanderliegenden Windungen aus einem kontinuierlichen Draht gebildet, wobei zwischen den beiden Röhrenwicklungen eine Hülle aus Isoliermaterial gelegt ist.
Bei den derzeitigen Plasmabrennern umfassen die besagten Mittel zur Injektion des plasmabildenden Gases zwischen die beiden Elektroden außerdem im allgemeinen ein koaxial zu den Elektroden liegendes metallisches Drehteil, das zusammen mit den Elektroden und ihren Haltern eine Kammer abgrenzt, in die das Gas durch querlaufende Öffnungen, die in diesem Teil angebracht sind, eingebracht wird. Dieses Metallteil, das der durch den Lichtbogen erzeugten Wärmestrahlung ausgesetzt ist, ist mit Kühlmitteln, z.B. Längsdurchgängen, versehen, die mit dem Kühlkreis der unteren Elektrode in Verbindung stehen.
Nach verschiedenen an dem Teil durchgeführten Prüfungen und Messungen wurde festgestellt, daß die vom Teil erreichten Temperaturen nicht so hoch sind wie angenommen, das ist vor allem darauf zurückzuführen, daß sich durch die Injektion des frischen plasmabildenden Gases in die Kammer an der Peripherie der Innenwand des Teils eine Wärmeschutzschicht bildet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Plasmabrenner, der zu dem Brennertyp gehört, bei dem die besagten Mittel zur Injektion eines plasmabildenden Gases zwischen die beiden Elektroden ein zu den Elektroden koaxial angeordnetes Drehteil umfassen und mit den Elektroden und ihren Haltern eine Kammer definieren, in die über querlaufende Öffnungemnim Teil das plasmabildende Gas eingebracht wird, dadurch bemerkenswert, daß das genannte Drehteil keine internen Kühlmittel besitzt.
Somit wird die Realisierung des Injektionsteils vereinfacht.
Da das Teil keinen hohen Temperaturen ausgesetzt ist, kann es außerdem aus einem nichtmetallischen, elektrisch nichtleitenden Material, wie zum Beispiel Plast, realisiert werden, wodurch die Verwendung der anfangs bei metallischem Drehteil vorgesehenen elektrisch isolierenden Vorrichtungen zwischen den beiden Elektroden wegfällt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung befinden sich die besagten Elektrodenhalter innerhalb eines zylindrischen Mantels, wobei sich zwischen dem Halter der oberen Elektrode (in Bezug auf den Umlauf des plasmabildenden Gases) und dem besagten Mantel eine ringförmige Kammer befindet, um das plasmabildende Gas zu den besagten Injektionsmitteln zu leiten.
Diese Anordnung verleiht dem Brenner eine bemerkenswerte Kompaktheit.
Vorteilhafterweise münden außerdem die Zufuhrleitung für das plasmabildende Gas, die Leitungen der besagten Kühlkreise der Elektroden und die Stromversorgungsleitung für die elektromagnetische Spule alle im Innern des besagten zylindrischen Mantels.
Aus den Figuren der in der Anlage befindlichen Darstellung ist gut ersichtlich, wie die Erfindung realisiert werden kann. Auf diesen Figuren sind gleichartige Elemente mit gleichen Zeichen versehen.
Figur 1 stellt schematisch eine halbe Ansicht im Längsschnitt angrenzend an eine halbe Außenansicht eines Realisierungsbeispiels des Plasmabrenners gemäß der Erfindung dar, bei der sich die bewegliche obere Elektrode unter der Wirkung der Betätigungsvorrichtung in der Zündstellung befindet.
Figur 2 ist eine Ansicht analog der vorhergehenden, bei der die besagte bewegliche Elektrode ihre Betriebsstellung einnimmt, in der ein Lichtbogen zwischen den beiden Elektroden erzeugt wird.
Figur 3 ist eine Ansicht analog Figur 2, in der eine Realisierungsvariante der Betätigungsvorrichtung der besagten beweglichen Elektrode gezeigt wird.
Figur 4 stellt im Längsschnitt ein bevorzugtes Realisierungsbeispiel des Plasmabrenners gemäß der Erfindung dar.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 umfaßt der dargestellte Plasmabrenner 1 einen Körper 2, der insbesondere zwei koaxiale zylindriche Halter 3 und 4 besitzt. Innerhalb des zylindrischen Halters 3 ist eine obere Elektrode oder Kathode 5 untergebracht, während im Innern des zylindrischen Halters 4 eine untere Elektrode oder Anode 6 gelagert ist. Diese Elektroden 5 und 6 sind allgemein rohrförmig und koaxial zu der Längsachse 7 des Brennerkörpers hintereinander angeordnet. Wie später gezeigt werden wird, können diese Elektroden miteinander in Berühung gebracht (Figur 1) oder voneinander entfernt (Figur 2) werden. Die Elektroden 5 und 6 sind ebenfalls mit nicht dargestellten und an sich bekannten Stromzuführungen verbunden.
Außerdem befindet sich zwischen jedem Halter und seiner entsprechenden Elektrode ein Kühlkreis, 8 bzw. 9, in dem ein Kühlmedium zirkuliert.
Jeder Kühlkreis ist z.B. definiert durch eine dichte zylindrische Kammer, 8A bzw. 9A, die durch eine mit dem entsprechenden Halter verbundene mittlere Trennwand, 8D bzw. 9D, in zwei konzentrische ringförmige Räume 8B, 8C und 9B, 9C geteilt wird. Das Kühlmedium jedes Kreises gelangt durch einen Eingang, 8E bzw. 9E, in die Kammer, fließt durch die am oberen Ende der Trennwand miteinander in Verbindung stehenden beiden ringförmigen Räume und kehrt über einen nicht dargestellten Ausgang in Richtung des Mediumversorgungskreises zurück.
Außerdem umfassen die Mittel zur Injektion des plasmabildenden Gases zwischen die beiden Elektroden, wenn ein Lichtbogen 10 zwischen den Beiden Elektroden 5 und 6 (Figur 2) erzeugt wird, ein zu den Elektroden koaxiales Drehteil 11 und definieren mit den sich gegenüberliegenden Enden 5A bzw. 6A der Elektroden, der oberer Seite 3A des Halters 3 und seiner Innenwand 11 A eine Injektionskammer 12. Das aus einem nicht dargestellten Versorgungskreis kommende plasmabildende Gas, wie z.B. Luft, wird über querlaufende Öffnungen 11B im Teil 11 in die Kammer 12 eingeleitet. Es ist ebenfalls zu bemerken, daß bei dieser Realisierungsart das Teil 11 mit Längsdurchgängen 11C versehen ist, die vorteilhafterweise mit dem Kühlkreis 9 der unteren Elektrode 6 in Verbindung stehen und auf diese Weise ihre Kühlung sichern.
Der Plasmabrenner 1 umfaßt ebenfalls eine elektromagnetische Spule 14, die den Halter 3 der oberen Elektrode 5 umgibt und die, wenn ein moduliertes Magnetfeld geschaffen wird, die Verschiebung der Füße des Lichtbogens entlang der Innenflächen 5B und 6B der Elektroden ermöglicht, um einen vorzeitigen Verschleiß der letzteren zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung und in dieser Realisierungsart ist für das Zünden des Lichtbogens 10 zwischen der oberen und unteren Elektrode 5 und 6 vorgesehen, daß die besagte obere Elektrode 5 axial zwischen einer ersten Betriebsstellung, in der sie von der unteren Elektrode (Figur 2) entfernt ist, und einer zweiten Zündstellung, bei der die bewegliche obere Elektrode 5 mit der anderen Elektrode 6 in Berührung steht und dabei einen elektrischen Kurzschluß (Figur 1) erzeugt, beweglich ist. Somit bewirken diese Zündmittel, bei denen die Zündung durch Kurzschluß erfolgt, die Entstehung eines Lichtbogens 10, sobald der elektrische Kurzschluß unterbrochen wird, wenn die bewegliche Elektrode 5 in ihre erste Stellung zurückgeführt wird.
Figur 2 zeigt eine Darstellung der verschiedenen Entwicklungsstadien des Lichtbogens 10, der entsteht, sobald der zwischen den beiden Elektroden 5 und 6 hergestellte elektrische Kontakt durch den Rückgang der oberen beweglichen Elektrode 5 unterbrochen wird. Der erzeugte Lichtbogen 10 wird sofort durch die Hauptstromzufuhr des Brenners 1 gehalten und geregelt.
In diesem Augenblick wird das plasmabildende Gas in die Kammer 12 eingebracht und erzeugt bei der Berührung mit dem Lichtbogen das Plasma, das durch die untere Elektrode 6 bei Temperaturen bis zu 10 000 ºC aus dem Brenner ausgestoßen wird.
Um der beweglichen Elektrode 5 zwischen ihrer ersten und zweiten Stellung und umgekehrt eine Translationsbewegung zu verleihen, ist eine Betätigungsvorrichtung 15 mit der besagten Elektrode verbunden. Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Realisierungsart arbeitet die Betätigungsvorrichtung 15 mit strömungsmechanischen Schaltelementen und umfaßt einen doppelt wirkenden Arbeitszylinder 16. Dieser Zylinder 16 ist koaxial zur Längsachse 7 des Brenners angeordnet und in einem kreisförmigen Gehäuse 17 untergebracht, das den hinteren Teil des Halters verlängert und an ihm befestigt ist. Der Zylinder 16A des Arbeitszylinders 16 ist durch ein Gelenk 18 mit dem Boden 17A des Gehäuses verbunden, während die Stange 16B des Arbeitszylinders durch ein Gelenk 19 mit dem hinteren Ende 5C der oberen Elektrode 5 verbunden ist. Die Fluidleitungen 16C des Arbeitszylinders durchqueren den Boden 17A des Gehäuses durch Bohrungen 17B, die in diesem Boden angebracht sind. Um Lecks im Kühlkreis 8 der Elektrode 5 zu vermeiden, wenn diese sich in Bezug auf den sie umgebenden festen Halter 3 verschiebt, sind Runddichtringe 20 vorgesehen.
In Figur 1 ist zu bemerken, daß die bewegliche Elektrode 5, wenn sie sich unter der Wirkung des Arbeitszylinders 16 in der Zündstellung befindet, mit ihrem vorderen Ende 5A einen Stift 21 berührt, der aus dem hinteren Ende 6A der unteren Elektrode 6 vorspringt.
In der Vorrichtung von Figur 3 erfolgt die axiale Verschiebung der beweglichen Elektrode 5 in Bezug auf ihren Halter 3 auf andere Weise. Dort ist die bewegliche Elektrode 5 in ihrer ersten Betriebsstellung dargestellt, bei der der Lichtbogen 10 erzeugt und zwischen den Elektroden 5 und 6 gehalten wird. In dieser Realisierungsart wird zur Zündung des Lichtbogens 10 das Medium des Kühlkreises 8 derart unter Überdruck gesetzt, daß dieser Überdruck das Gleiten der oberen Elektrode 5 von ihrer ersten Position in ihre zweite Zündstellung bewirkt. Wenn der elektrische Kontakt durch Kurzschluß zwischen dem vorderen Ende 5A der Elektrode 5 und dem mit dem hinteren Ende 6A der Elektrode 6 zusammenhängenden Stift 21 hergestellt ist, wird der normale Druck im Kühlkreis wiederhergestellt. Die Rückkehr der oberen beweglichen Elektrode 5 in ihre erste Betriebsstellung unter Erzeugung des Lichtbogens 10 wie zuvor kann mittels einer Druckfeder 22 erfolgen, die um das hintere Ende 5C der Elektrode zwischen einem äußeren Ansatz 5D, der das hintere Ende 5C abschließt, und einem Boden 23, der den Halter 3 verschließt eingesetzt ist.
Somit kehrt die obere Elektrode 5, so wie in Figur 3 dargestellt, unter der Wirkung der Druckfeder 22 spontan in ihre erste Stellung zurück, sobald der Überdruck aufhört, und zündet somit den Lichtbogen 10.
Anstelle der Feder 22 könnte z.B. der Einbau eines einfachwirkenden Zylinders oder einer analogen Vorrichtung vorgesehen werden.
Wie in Figur 4 dargestellt, umfaßt der Plasmabrenner die obere Elektrode 5 und die untere Elektrode 6, die jeweils in den Haltern 3 und 4 angeordnet sind. Die obere Elektrode 5 kann gemäß der Erfindung mit Hilfe der Betätigungsvorrichtung 15 bewegt werden, die in dieser Realisierungsart durch den doppeltwirkenden Arbeitszylinder 16 gebildet wird.
In diesem bevorzugten Beispiel der Realisierung des Plasmabrenners bildet die elektromagnetische Spule 14, die eingangs in den Figuren 1 bis 3 den Halter 5 der Elektrode umgibt, die Trennwand 8D des Kühlkreises 8, und das den Kühlkreis 8 durchströmende Kühlmedium ist elektrisch nichtleitend, wie z.B. deionisiertes Wasser. Somit entfällt der zuvor durch die elektromagnetische Spule 14 geforderte Platzbedarf.
Diese Spule 14, die auf diese Weise wirksam durch das in den beiden ringförmigen Räumen 8B und 8C des Kreises umlaufende Medium gekühlt wird, umfaßt zwei Röhrenwicklungen 14A und 14B von nebeneinanderliegenden Windungen, die aus einem durchgehenden Draht hergestellt und zum Beispiel in Kupfer mit einem rechteckigen Querschnitt ausgeführt sind.
Ein Mantel aus Isoliermaterial 14C ist zwischen den beiden Wicklungen eingelegt. Die Spule 14 ist an einem Ende mit einer Stromzufuhrleitung 25 verbunden, die vorteilhaft in der Kühlmittelzufuhr- oder -speiseleitung 8E angeordnet ist, und am anderen Ende mit einem mit dem Halter 3 verbundenen Ring 26. Es ist ebenfalls die Austritts- oder Rückflußleitung 8F des Mediums dargestellt.
Gemäß einem weiteren Merkmal des in Figur 4 dargestellten Plasmabrenners besitzt das Drehteil 11 der Mittel zur Injektion des plasmabildenden Gases nicht die zuvor definierten internen Kühlmittel über längslaufende Durchgänge, wie es die Figuren 1 bis 3 zeigen. Nach vielfältigen Prüfungen und Messungen am Injektionsteil hat der Anmelder nämlich festgestellt, daß dieses Teil nicht so hohen Temperaturen ausgesetzt war wie angenommen.
Dieses überraschende Ergebnis ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß das kontinuierlich durch die Injektionsöffnungen 11B in die Kammer 12 eingebrachte kalte plasmabildende Gas in der Nähe der Innenwand 11A des Teils 11 eine wirksame Wärmeschutzbarriere gegenüber der Temperatur bildet, die im Mittelpunkt der Kammer 12 herrscht, wo der Lichtbogen 10 entsteht. Somit wird die Realisierung des Teils vereinfacht.
Außerdem kann das Drehteil 11, da es keinen hohen Temperaturen unterworfen ist, aus Plast, wie z.B. Polytetrafluorethylen hergestellt sein. Da das Teil 11 dann elektrisch nichtleitend ist, ist es nicht mehr nötig, Isoliervorrichtungen, die außerdem einen Wärmeschild bilden können, zwischen den Elektroden 5 und 6 vorzusehen.
Auch hier bringt die Realisierung des Plasmabrenners eine sehr beachtliche Platzeinsparung und eine deutliche technische Vereinfachung mit sich.
Es ist festzustellen, daß der in Figur 4 dargestellte Plasmabrenner eine bemerkenswerte Kompaktheit besitzt.
Der Körper 2 des Brenners umfaßt vorteilhafterweise einen zylindrischen Mantel 6, in dem koaxial die Elektrodenhalter 3 und 4 angeordnet sind. Eine Ringkammer 29 wird zwischen dem Halter 3 und dem Mantel 28 geschaffen. Die Zuführungsleitung 30 für das plasmabildende Gas ist an diese Kammer angeschlossen, während die Zuführungsleitungen 9E und die Rückführungsleitung 9F des Kühlkreises 9 der unteren Elektrode 6 die Kammer 29 durchqueren.
Es ist zu sehen, daß die verschiedenen Leitungen für das plasmabildende Gas und das Kühlmedium vorteilhafterweise alle gebündelt innerhalb des zylindrischen Mantels 28 über einen mit diesem Mantel verbundenen Boden 31 ankommen. Diese Anordnung der Leitungen gewährleistet ihnen somit einen wirksamen Schutz, während in den derzeitigen Plasmabrennern die Mehrzahl dieser Leitungen außen ankommt, wodurch ein zusätzlicher Raumbedarf und außerdem eine gefährlichere Exponierung derselben entsteht.
Am Boden 31 des zylindrischen Mantels 30 ist gelenkig der Zylinder des Arbeitszylinders 16 angeordnet, der die bewegliche Elektrode 5 betätigt. Dieser Boden kann an einem Aufbau 32 befestigt werden, der den Plasmabrenner in seiner Lage festhält, wenn dieser betriebsbereit ist.
Die verschiedenen Versorgungssysteme für plasmabildendes Gas und Kühlmittel sowie die Stromversorgung der Elektroden und der Spule sind mit einem nicht dargestellten Steuersystem verbunden, das die ordentliche Funktion des Plasmabrenners gemäß den vorgegebenen Modalitäten gewährleistet.

Claims

1. Plasmabrenner vom Brennertyp mit:

- zwei röhrenförmigen und koaxialen Elektroden (5, 6), wobei die eine Elektrode in der Verlängerung der anderen liegt und jede Elektrode in einem Halter (3, 4) angeordnet ist, in dem ein Kühlkreis (8, 9) für die entsprechende Elektrode eingebaut ist, wobei mindestens eine (5) der besagten Elektroden axial beweglich ist, während der der besagten beweglichen Elektrode (5) entsprechende Kühlkreis (8) durch Dichtungen (20) abgedichtet wird, die zwischen der genannten beweglichen Elektrode (5) und dem besagten entsprechenden Halter (3) angeordnet sind;

- Mitteln zur Zündung eines Lichtbogens zwischen den beiden Elektroden durch zeitweiligen Kurzschluß zwischen diesen; und

- Mitteln zur Injektion eines plasmabildenden Gases zwischen die beiden Elektroden,

dadurch gekennzeichnet, daß zum Zünden des Lichtbogens zwischen den beiden Elektroden sich die besagte bewegliche Elektrode (5) bewegt zwischen einer Brennerbetriebsstellung, in der sich die besagte bewegliche Elektrode (5) von der anderen Elektrode (6) entfernt befindet, und einer Zündstellung, in der die besagte bewegliche Elektrode mit der anderen Elektrode in Berührung steht und derart einen Kurzschluß herstellt, daß der besagte Lichtbogen (10) entsteht, sobald der Kurzschluß unterbrochen wird, wenn die besagte bewegliche Elektrode (5) in ihre Betriebsstellung zurückgeführt wird, und dadurch, daß der Kühlkreis (8 der besagten beweglichen Elektrode (5) definiert ist durch eine dichte zylindrische Kammer (8A) die zwischen der beweglichen Elektrode (5) und dem entsprechenden Halter (3) vorgesehen ist und durch eine zylindrische Trennwand (8D) getrennt wird, welche mit letzterem Halter in Verbindung steht und die besagte Kammer (8A) in zwei konzentrische ringförmige Räume (8B, 8C) aufteilt, die miteinander an einem Ende der besagten Trennwand (8D) in Verbindung stehen und durch die ein Kühlmedium fließt.

2. Plasmabrenner gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Mittel zur Erzeugung des Lichtbogens mindestens eine Betätigungsvorrichtung (15) umfassen, die mit der besagten beweglichen Elektrode (5) in Verbindung steht und ihr eine Translationsbewegung zwischen den beiden Stellungen, der Betriebs- bzw. der Zündstellung, in Bezug auf den entsprechenden Halter (3), der die besagte Elektrode umgibt, verleihen kann.

3. Plasmabrenner gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte bewegliche Elektrode die in Bezug auf den Umlauf des plasmabildenden Gases obere Elektrode (5) ist.

4. Plasmabrenner gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte bewegliche Elektrode in ihrer Zündstellung mit ihrem Ende (5A) einen Stift (21) berührt, der gegenüber dem entsprechenden Ende (6A) der genannten anderen Elektrode (6) vorspringt.

5. Plasmabrenner gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Betätigungsvorrichtung (15) der beweglichen Elektrode (5) mit strömungsmechanischen Schaltelementen arbeitet.

6. Plasmabrenner gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Betätigungsvorrichtung mindestens einen Arbeitszylinder (16) oder analogen Zylinder umfaßt, der koaxial zu den Elektroden angeordnet ist und dessen gleitende Stange (16B) mit dem Ende (5C) der beweglichen Elektrode (5) verbunden ist, das dem Ende, das mit der anderen Elektrode (6) in Berührung gebracht werden soll, entgegengesetzt ist.

7. Plasmabrenner gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Betätigungsvorrichtung (15) einen Überdruck des Mediums des besagten Kühlkreises (8) der besagten beweglichen Elektrode (5) nutzt, um die Verschiebung der Elektrode - in Bezug auf den entsprechenden Halter (3) - aus ihrer von der anderen Elektrode (6) entfernten Stellung in die Zündstellung zu gewährleisten, und federnde Rückstellungsmittel (22) zur spontanen Rückführung der besagten beweglichen Elektrode (5) aus ihrer Zündstellung in die Betriebsstellung, wenn der besagte Überdruck des Kühlmediums aufhört.

8. Plasmabrenner gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten federnden Rückstellungsmittel eine Druckfeder (22) umfassen, die um die bewegliche Elektrode (5) zwischen einem äußeren Ansatz (5 D), der das hintere Ende (5C) der Elektrode abschließt, und dem besagten Halter (3) eingesetzt ist.

9. Plasmabrenner gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, vom Brennertyp, welcher ausgestattet ist mit Mitteln mit elektromagnetischer Spule (14) zur Verschiebung der Anhängefüße des Lichtbogens (10) zwischen den Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium der besagten beweglichen Elektrode (5) elektrisch nichtleitend ist und die besagte elektromagnetische Spule (14) die besagte zylindrische Trennwand (8D) bildet.

10. Plasmabrenner gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte elektromagnetische Spule (14) definiert ist durch zwei Röhrenwicklungen (14A, 14B) von nebeneinanderliegenden Windungen aus einem durchgehenden Draht, wobei eine Hülle aus Isoliermaterial (14C) zwischen den beiden Röhrenwicklungen eingefügt ist.

11. Plasmabrenner gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, vom Brennertyp, bei dem die besagten Mittel zur Injektion eines plasmabildenden Gases zwischen die beiden Elektroden ein Drehteil (11) umfassen, das koaxial zu den Elektroden angeordnet ist und mit diesen und ihren Haltern eine Kammer bildet, in die über sich in dem Teil befindliche querlaufende Öffnungen (11 B) das plasmabildende Gas eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Drehteil (11) keine internen Mittel zur Kühlung besitzt.

12. Plasmabrenner gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Drehteil aus einem nichtmetallischen, elektrisch nichtleitenden Material besteht.

13. Plasmabrenner gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Halter (3, 4) der Elektroden (5, 6) im Innern eines zylindrischen Mantels (28) gelagert sind, wobei zwischen dem Halter der in Bezug auf den Umlauf des plasmabildenden Gases oberen Elektrode (5) und dem besagten Mantel eine ringförmige Kammer (29) gebildet wird, um das plasmabildende Gas zu den besagten Injektionsmitteln zu leiten.

14. Plasmabrenner gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (30) für das plasmabildende Gas, die Leitungen der besagten Kühlkreise (8,9) der Elektroden und die Stromversorgungsleitung (25) der elektromagnetischen Spule alle im Innern des besagten zylindrischen Mantels (28) ankommen.