DE69924117T3

DE69924117T3 - Elektrode für einen lichtbogen-plasmabrenner mit einem einsatz mit verbesserter konfiguration

Info

Publication number: DE69924117T3
Application number: DE69924117T
Authority: DE
Inventors: Zhipeng Lu; W. Richard COUCH
Original assignee: Hypertherm Inc
Current assignee: Hypertherm Inc
Priority date: 1998-07-20
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2019-07-03
Also published as: JP4744692B2; DE69924117T2; CA2338277C; AU754466B2; KR100700867B1; EP1099360B1; CA2338277A1; JP2002521798A; EP1519639A2; EP1519639A3; US6130399A; DE69924117D1; EP1099360A1; EP1099360B2; KR20010100769A; AU754466C; WO2000005931A1; AU4968299A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet von Plasmalichtbogenbrennern und -systemen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Elektrode zur Verwendung in einem Plasmalichtbogenbrenner mit einer verbesserten Einsatzanordnung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Plasmalichtbogenbrenner werden weit und breit bei dem Verarbeiten (z. B. Schneiden und Markieren) von metallischen Materialien eingesetzt. Ein Plasmalichtbogenbrenner umfasst im Allgemeinen einen Brennerkörper, eine in dem Körper angeordnete Elektrode, eine Düse mit einer zentralen Austrittsöffnung, elektrische Anschlüsse, Durchgänge für Kühl- und Lichtbogenregelfluide, einen Wirbelring, um die Fluidstrommuster zu steuern, und eine Stromversorgung. Der Brenner erzeugt einen Plasmalichtbogen, der ein eingeengter ionisierter Strahl eines Plasmagases mit einer hohen Temperatur und einem hohen Impuls ist. Das Gas kann nicht reaktiv, z. B. Stickstoff oder Argon oder reaktiv, sein, z. B. Sauerstoff oder Luft.
Beim Verfahren des Lichtbogenschneidens oder -markierens eines metallischen Werkstücks wird ein Führungsbogen zuerst zwischen der Elektrode (Kathode) und der Düse (Anode) erzeugt. Der Führungsbogen ionisiert Gas, das durch die Düsenaustrittsöffnung tritt. Nachdem das ionisierte Gas den elektrischen Widerstand zwischen der Elektrode und dem Werkstück reduziert, wird der Bogen dann von der Düse auf das Werkstück übertragen. Der Brenner wird in diesem übertragenen Plasmalichtbogenmodus betrieben, gekennzeichnet durch die leitfähige Strömung ionisierten Gases von der Elektrode zu dem Werkstück für das Schneiden oder Markieren des Werkstücks.
US-Patent Nr. 3 198 932 betrifft eine nichtabschmelzende Elektrode zur Verwendung bei elektrischen Lichbogenverfahren. Insbesondere ist dort ein Einsatz für die Elektrode offenbart, der Zirkonium aufweisen kann. Die bevorzugte geometrische Form für den Einsatz ist ein Zylinder. Ring- oder röhrenförmige Einsätze oder unregelmäßig geformte Einsätze könnten auch eingesetzt werden.
Bei einem Plasmalichtbogenbrenner, der ein reaktives Plasmagas verwendet, ist es üblich, eine Kupferelektrode mit einem Einsatz aus einem Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen zu verwenden. Der Einsatz wird in das untere Ende der Elektrode derart presseingepasst, dass eine Endfläche des Einsatzes, die eine Emissionsfläche definiert, freiliegt. Der Einsatz ist typischerweise aus entweder Hafnium oder Zirkonium gemacht und zylindrisch geformt. Eine derartige Elektroden- und Einsatzanordnung ist in dem US-Patent Nr. 5 310 988 beschrieben.
Das Europäische Patent Veröffentlichungs-Nr. 0 465 109 betrifft eine Elektrode zur Verwendung in einem Plasmalichtbogenbrenner mit einer längeren Betriebszeit. Die Elektrode ist mit einem Einsatz versehen, der aus einem hitzebeständigen Metall ausgebildet ist, wie zum Beispiel Hafnium, und mit Nickel und dann einem Edelmetall beschichtet ist, wie zum Beispiel Silber, Gold oder Platin.
Das US-Patent Nr. 5 767 478 betrifft wieder eine Elektrode für einen Plasmalichtbogenbrenner, um eine verbesserte Lebenszeit zu schaffen. Die Elektrode umfasst einen Einsatz, der aus Hafnium oder Zirkonium gemacht ist und von einem Silberstutzen umgeben ist.
Das US-Patent Nr. 5 023 425 hat wieder als sein Ziel das Schaffen einer Elektrode mit einer verbesserten Lebenszeit. Die Elektrode ist mit einer Einsatzanordnung versehen, die einen emissionsfähigen Einsatz umfasst, der von einem Stutzen umgeben ist, der den Einsatz von dem Körper der Elektrode trennt. Der Stutzen kann aus Silber gemacht sein, und der emissionsfähige Einsatz ist vorzugsweise Hafnium, Zirkonium oder Wolfram.
Das Europäische Patent Veröffentlichungs-Nr. 0 476 572 offenbart ein Tantalcarbidverbundmaterial mit einer Tantalcarbidausführung, die mit einem bei niedriger Temperatur schmelzenden Metall infiltriert ist, das aus Aluminium, Kupfer oder verschiedenen Legierungen von entweder Aluminium oder Kupfer, Gold und Silber ausgewählt ist.
Während Elektroden mit herkömmlichen zylindrischen Einsätzen wie beabsichtigt arbeiten, streben Hersteller andauernd danach, die Lebenszeit derartiger Elektroden zu verbessern, insbesondere für Starkstromverfahren. Es ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrode mit einer Einsatzanordnung anzugeben, die die Lebenszeit der Elektrode verbessert.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Hauptentdeckung der vorliegenden Erfindung ist die Erkenntnis, dass bestimmte inhärente Beschränkungen bei dem herkömmlichen zylindrischen Einsatzdesign bestehen. Diese Beschränkungen dienen dazu, die Lebenszeit der Elektrode zu begrenzen, insbesondere für Starkstromverfahren. Für einen herkömmlichen zylindrischen Einsatz wird die Größe der emittierenden Oberfläche für Vorgänge bei einer höheren Stromkapazität vergrößert. Der Einsatz mit einem hohen Glühemissionsvermögen hat jedoch relativ zu dem Elektrodenkörper eine schlechte Wärmeleitfähigkeit (z. B. hat Hafnium eine Wärmeleitfähigkeit, die ungefähr 5 der Wärmeleitfähigkeit von Kupfer beträgt). Das macht das Entfernen von Hitze von der Mitte des Einsatzes zu dem umgebenden Elektrodenkörper schwierig, der als ein Kühlkörper dient.
Es ist bekannt, den Durchmesser des Einsatzes auf eine bestimmte Abmessung zu begrenzen, und dieser Ansatz ist bis zu einem bestimmten Stromwert erfolgreich. Wenn der Brenner bei einem Strom arbeitet, der diesen Wert übersteigt, überschreitet die mittlere Temperatur des Einsatzes den Siedepunkt des Einsatzmaterials, was einen schnellen Verlust des Einsatzmaterials bewirkt.
Die vorliegende Erfindung gibt eine Elektrode an, die einen Einsatz aufweist, der ausgelegt ist, um das Entfernen von Wärme von dem Einsatz zu erleichtern, was zu einer verbesserten Lebensdauer der Elektrode führt. Gemäß einem Gesichtspunkt gibt die Erfindung eine Elektrode für einen Plasmalichtbogenbrenner an, wie er in dem Oberbegriff von Anspruch 1 dargelegt ist, bei dem der Einsatz in die Bohrung eingepresst ist.
Bei einer Ausführung gibt die Erfindung eine Elektrode für einen Plasmalichtbogenbrenner an, wie er in dem Oberbegriff von Anspruch 9 dargelegt ist, bei der der Einsatz ein Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen umfasst, das in der zweiten Schicht eines gerollten Paars benachbarter Schichten vorgesehen ist, wobei die erste Schicht des Paars ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit umfasst, und bei der das Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen Hafnium oder Zirkonium ist.
Bei einer weiteren Ausführung gibt die Erfindung eine Elektrode für einen Plasmalichtbogenbrenner an, wie er in dem Oberbegriff von Anspruch 12 angegeben ist, bei der der Einsatz ein zylindrisches Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit umfasst, das eine Vielzahl paralleler Bohrungen aufweist, die in einer beabstandeten Anordnung angeordnet sind, und eine Vielzahl von Elementen mit dem Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen, wobei jedes Element in einer der Vielzahl von Bohrungen angeordnet ist, und bei der das Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen Hafnium oder Zirkonium ist.
Eine beschriebene, aber nicht beanspruchte Elektrode für einen Plasmalichtbogenbrenner umfasst einen länglichen Elektrodenkörper, der aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, und mit einer Bohrung, die in einem unteren Ende des Elektrodenkörpers angeordnet ist, und einen Einsatz, der in der Bohrung angeordnet ist und eine Verbundkonstruktion umfasst, wobei der Einsatz ein Verbundmaterial umfasst, das Körner aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und Körner aus einem Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen umfasst, und bei der das Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen Hafnium oder Zirkonium ist.
Bei einer noch weiteren Ausführung gibt die Erfindung eine Elektrode für einen Plasmalichtbogenbrenner an, wie er in dem Oberbegriff von Anspruch 13 dargelegt ist, bei der der Einsatz eine Verbundpulvermischung umfasst, die Körner aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit umfasst, die mit dem Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen beschichtet sind, und bei der das Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen Hafnium oder Zirkonium ist.
Bei einer weiteren Ausführung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrode für einen Plasmalichtbogenbrenner angegeben, wie in Anspruch 16 dargelegt.
Auch werden Plasmalichtbogenbrenner angegeben, die die Elektroden der vorliegenden Erfindung enthalten, wie durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt.
Eine Elektrode, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung enthält, bietet erhebliche Vorteile gegenüber bekannten Elektroden. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Doppelbogenbildung aufgrund der Ablagerung von Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen an der Düse durch den verbesserten Einsatz minimiert wird. An sich werden die Düsenlebensdauer und die Schnittqualität verbessert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Lebensdauer verbessert wird, insbesondere für Vorgänge bei höheren Strömen (z. B. > 200 A).
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorhergehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden genaueren Beschreibung der bevorzugten Ausführungen der Erfindung und Einsatzanordnungen, die beschrieben aber nicht beansprucht sind, klarer, wie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, wobei der Schwerpunkt stattdessen auf das Darstellen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung gelegt wird.
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Plasmalichtbogenschneidbrenners.
2 zeigt eine Querschnittsteilansicht einer Elektrode mit einer Einsatzanordnung, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung enthält.
3 zeigt eine Teilquerschnittsansicht einer Elektrode mit einer weiteren Einsatzanordnung.
4 zeigt eine Teilquerschnittsansicht einer Elektrode mit einer weiteren Einsatzanordnung.
5 zeigt eine Teilquerschnittsansicht einer Elektrode mit einer weiteren Einsatzanordnung.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Einsatzanordnung zur Verwendung in einer Elektrode.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Einsatzanordnung zur Verwendung in einer Elektrode.
8 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Einsatzanordnung, die beschrieben, aber nicht beansprucht ist, zur Verwendung in einer Elektrode.
9 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Einsatzanordnung zur Verwendung in einer Elektrode.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 stellt in vereinfachter schematischer Form einen typischen Plasmalichtbogenschneidbrenner 10 dar, der für jeden einer Vielzahl von Modellen von Brenner representativ ist, die von Hypertherm, Inc. in Hanover, New Hampshire, verkauft werden. Der Brenner hat einen Körper 12, der typischerweise zylindrisch ist, mit einer Austrittsöffnung 14 an seinem unteren Ende 16. Ein Plasmalichtbogen 18, d. h. ein ionisierter Gasstrahl, tritt durch die Austrittsöffnung aus und schließt an ein Werkstück 19 an, das geschnitten wird. Der Brenner ist konstruiert, um Metall zu durchstoßen und zu schneiden, insbesondere weichen unlegierten Stahl, wobei der Brenner mit einem reaktiven Gas, wie zum Beispiel Sauerstoff oder Luft, als das Plasmagas betrieben wird, um den übertragenen Plasmalichtbogen 18 zu bilden.
Der Brennerkörper 12 trägt eine Kupferelektrode 20 mit einem im Großen und Ganzen zylindrischen Körper 21. Ein Hafniumeinsatz 22 ist in das untere Ende 21a der Elektrode presseingepasst, so dass eine ebene Emissionsfläche 22a freiliegt. Der Brennerkörper trägt auch eine Düse 24, die von der Elektrode beabstandet ist. Die Düse hat eine zentrale Öffnung, die die Austrittsöffnung 14 definiert. Ein Wirbelring 26, der an dem Brennerkörper montiert ist, hat einen Satz von radial versetzten (oder gekippten) Gasverteilungslöcher 26a, die auf die Plasmagasströmung eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente übertragen, was bewirkt, dass sie wirbelt. Dieser Wirbel erzeugt einen starken Wirbel, der den Lichtbogen einengt und die Position des Lichtbogens an dem Einsatz stabilisiert.
Im Betrieb strömt das Plasmagas 28 durch das Gaseinlassrohr 29 und die Gasverteilungslöcher in dem Wirbelring. Von dort strömt es in die Plasmakammer 30 und aus dem Brenner durch die Düsen öffnung. Ein Führungsbogen wird zuerst zwischen der Elektrode und der Düse erzeugt. Der Führungsbogen ionisiert das Gas, das durch die Düsenöffnung tritt. Der Bogen geht dann von der Düse auf das Werkstück zum Schneiden des Werkstücks über. Es ist klar, dass die besonderen Konstruktionsdetails des Brennerkörpers, einschließlich der Anordnung der Komponenten, die das Gas lenken und Fluidströmungen kühlen und die elektrischen Anschlüsse schaffen, eine große Vielfalt von Formen annehmen können.
Für herkömmliche Elektrodenkonstruktionen ist der Durchmesser des Einsatzes für einen bestimmten Betriebsstromwert des Brenners spezifiziert. Wenn jedoch der Brenner bei einem Strom betrieben wird, der diesen Wert überschreitet, überschreitet die Mitteltemperatur des Einsatzes den Siedepunkt des Einsatzmaterials, was einen schnellen Verlust des Einsatzmaterials bewirkt.
Mit Bezug auf 2 wird eine Teilquerschnittsansicht einer Elektrode mit einem Einsatz gezeigt, der ausgelegt ist, um das Entfernen von Wärme aus dem Einsatz zu erleichtern, was zu einer verbesserten Elektrodenlebensdauer führt. Die Elektrode 40 umfasst einen zylindrischen Elektrodenkörper 42, der aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist. Das Material kann Kupfer, Silber, Gold, Platin oder irgendein anderes Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sein, das einen hohen Schmelz- und Siedepunkt aufweist, und das in einer reaktiven Umgebung chemisch inert ist. Eine Bohrung 44 ist in ein verjüngtes unteres Ende 46 des Elektrodenkörpers entlang einer Mittelachse (X1) gebohrt, die sich in Längsrichtung durch den Körper erstreckt. Wie gezeigt, ist die Bohrung 44 U-förmig (d. h. durch einen Zentralabschnitt 44a mit einer geringeren Tiefe als ein ringförmiger Abschnitt 44b) gekennzeichnet. Ein Einsatz 48, der ein Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen (Hafnium oder Zirkonium) umfasst, ist in die Bohrung presseingepasst. Der Einsatz 48 ist ringförmig und umfasst ein geschlossenes Ende, das eine Emissionsoberfläche 49 definiert.
Die Emissionsoberfläche 49 ist dem Plasmagas in dem Brennerkörper aussetzbar.
3 zeigt eine Teilquerschnittsansicht einer Elektrode mit einer weiteren Einsatzanordnung. Die Elektrode 50 umfasst einen zylindrischen Elektrodenkörper 52, der aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist. Eine ringförmige Bohrung 54 ist in das untere Ende 56 des Elektrodenkörpers relativ zu der Mittelachse (X2) gebohrt, die sich in Längsrichtung durch den Körper erstreckt. Die Bohrung 54 kann unter Verwendung eines Hohlfräs- oder Stirnfräsbohrverfahrens ausgebildet werden. Ein ringförmiger Einsatz 58, der ein Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen umfasst, ist in die Bohrung preßeingepasst. Der Einsatz 58 umfasst eine Endfläche, die die Emissionsoberfläche 59 definiert.
Mit Bezug auf 4 wird eine Teilquerschnittsansicht einer Elektrode mit einer weiteren Einsatzanordnung gezeigt. Die Elektrode 60 umfasst einen zylindrischen Elektrodenkörper 62, der aus einem Material mit einer hohem Wärmeleitfähigkeit gebildet ist. Eine Bohrung 64 ist in ein verjüngtes unteres Ende 66 des Elektrodenkörpers entlang einer Mittelachse (X3) gebohrt, die sich in Längsrichtung durch den Körper erstreckt. Wie gezeigt, ist die Bohrung 64 zweischichtig ausgebildet (d. h. durch einen Mittelabschnitt 64a mit einer tieferen Tiefe als ein ringförmiger Abschnitt 64b gekennzeichnet). Ein ringförmiger Einsatz 68, der ein Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen umfasst, ist in die Bohrung presseingepasst. Der Einsatz 68 umfasst eine Endfläche, die die Emissionsoberfläche 69 definiert. Ein zylindrischer Einsatz 67, der ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit umfasst, ist in den Mittelabschnitt 64a der Bohrung 64 benachbart des Einsatzes 68 preßeingepasst.
5 zeigt eine Teilquerschnittsansicht einer Elektrode mit einer weiteren Einsatzanordnung. Die Elektrode 70 umfasst einen zylindrischen Elektrodenkörper 72, der aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist. Eine zylindrische Bohrung 74 ist in ein verjüngtes unteres Ende 76 des Elektrodenkörpers entlang einer Mittelachse (X4) gebohrt, die sich in Längsrichtung durch den Körper erstreckt. Ein zylindrischer Einsatz 77, der einen Abschnitt 78a aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einen ringförmigen Abschnitt 78b aus einem Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen umfasst, ist in die Bohrung 74 preßeingepasst. Der ringförmige Abschnitt 78b umfasst eine Endfläche, die die Emissionsoberfläche 79 definiert.
Mit Bezug auf 6 wird eine Querschnittsansicht einer weiteren Einsatzanordnung gezeigt, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung enthält. Der Einsatz 80 hat eine Verbundkonstruktion, die benachbarte Schichten aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einem Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen umfasst. Genauer ist eine Schicht 82 aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit auf einer Schicht 84 aus einem Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen angeordnet. Die beiden Schichten sind aufgerollt, um einen ”Geleerollen”-Aufbau zu bilden. Bei einer Ausführung ist die Schicht aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit eine Kupferfolie. Die Folie ist mit einer Schicht aus einem Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen plattiert, wie zum Beispiel Hafnium. Der Verbundaufbau wird gerollt, um einen zylindrischen Einsatz zu bilden.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Einsatzanordnung. Der Einsatz 86 ist eine Verbundkonstruktion, die sowohl ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit als auch ein Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen umfasst. Der Einsatz enthält ein zylindrisches Glied 86, das aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist. Eine Vielzahl paralleler Bohrungen 88, die in einer beabstandeten Anordnung angeordnet sind, sind in dem Glied 86 ausgebildet. Ein Element 90, das ein Material mit einem hohen Glühemissions vermögen umfasst, ist in jedem der Vielzahl von Bohrungen 88 angeordnet.
Mit Bezug auf 8 wird eine Querschnittsansicht einer weiteren Einsatzanordnung gezeigt. Der Einsatz 92 wird ausgebildet, indem eine Verbundpulvermischung aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einem Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen gesintert wird. Das Ergebnis ist ein Verbundmaterial mit Körnern aus einem Material 94 mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und Körnern aus einem Material 96 mit einem hohen Glühemissionsvermögen.
9 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Einsatzanordnung für eine Elektrode. Der Einsatz 98 ist aus einer Verbundpulvermischung ausgebildet, die Körner 100 aus dem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit umfasst, die mit dem Material 102 mit einem hohen Glühemissionsvermögen beschichtet sind.
Die Abmessungen der Einsätze 48, 58, 68, 78, 80, 86, 92 und 98 werden als eine Funktion des Betriebsstromwerts des Brenners des Durchmessers (A) des zylindrischen Einsatzes und des Plasmagasstrommusters in dem Brenner festgelegt.

Claims

Elektrode (40, 50, 60, 70) für einen Plasmalichtbogenbrenner, wobei die Elektrode umfasst: einen länglichen Elektrodenkörper (42, 52, 62, 72), der aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist und eine Bohrung (44, 54, 64, 74) aufweist, die in einem unteren Ende (46, 56, 66, 76) des Elektrodenkörpers angeordnet ist; und einen Einsatz (48, 58, 68, 78b, 80), der ein Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen umfasst, das in der Bohrung (44, 54, 64, 74) angeordnet ist, wobei das Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen Hafnium oder Zirkonium ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz in die Bohrung eingepresst ist, und dass der Einsatz ringförmig ist.
Elektrode (50) nach Anspruch 1, bei der die Bohrung (54) ringförmig ist.
Elektrode nach Anspruch 1, bei der die Bohrung in einem Querschnitt U-förmig ist, der die Mittellängsachse des Elektrodenkörpers enthält und sich entlang dieser Achse erstreckt.
Elektrode (40) nach Anspruch 1, bei der der Einsatz (48) des Weiteren ein geschlossenes Ende umfasst, das eine freiliegende Emissionsoberfläche (49) definiert.
Elektrode (60) nach Anspruch 1, bei der der Einsatz ein ringförmiges erstes Glied (68), das aus einem Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen gebildet ist, und ein zylindrisches zweites Glied (67) umfasst, das aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, das in dem ringförmigen ersten Glied (68) angeordnet ist.
Elektrode (70) nach Anspruch 1, bei der der Einsatz (77) ein ringförmiges erstes Glied (78b) aufweist, das ein Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen umfasst, das in einer ringförmigen Bohrung eines zweiten Glieds (78a) angeordnet ist, das aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.
Elektrode nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, bei der der zweite Einsatz (67, 78a) Kupfer, Silber, Gold oder Platin umfasst.
Elektrode nach Anspruch 1, bei der der Einsatz des Weiteren ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit umfasst.
Elektrode für einen Plasmalichtbogenbrenner, wobei die Elektrode umfasst: einen länglichen Elektrodenkörper, der aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, und eine Bohrung aufweist, die in einem unteren Ende des Elektrodenkörpers angeordnet ist, und einen Einsatz (80), der in der Bohrung angeordnet ist und eine Verbundkonstruktion umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (80) ein gerolltes Paar benachbarter Schichten umfasst, wobei die erste Schicht (82) das Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit umfasst, und eine zweite Schicht (84) das Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen umfasst, und bei der das Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen Hafnium oder Zirkonium ist.
Elektrode nach Anspruch 9, bei dem das Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit Kupfer, Silber, Gold oder Platin umfasst.
Elektrode nach Anspruch 9 oder 10, bei der die erste Schicht (82) eine Hafniumplattierung umfasst, und die zweite Schicht (84) eine Kupferfolie umfasst.
Elektrode für einen Plasmalichtbogenbrenner, wobei die Elektrode umfasst: einen länglichen Elektrodenkörper, der aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist und eine Bohrung aufweist, die an einem unteren Ende des Elektrodenkörpers angeordnet ist, und einen Einsatz (86, 90), der in der Bohrung angeordnet ist und eine Verbundkonstruktions umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz umfasst: ein zylindrisches Material (86) mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, das eine Vielzahl paralleler Bohrungen (88) aufweist, die in einer beabstandeten Anordnung angeordnet sind, und eine Vielzahl von Elementen (90), die das Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen umfassen, wobei jedes Element (90) in einer der Vielzahl von Bohrungen (88) angeordnet ist, und bei der das Material mit einem hohen Emissionsvermögen Hafnium oder Zirkonium ist.
Elektrode für einen Plasmalichtbogenbrenner, wobei die Elektrode umfasst: einen länglichen Elektrodenkörper, der aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, und eine Bohrung aufweist, die in einem unteren Ende des Elektrodenkörpers angeordnet ist, und einen Einsatz (98), der in der Bohrung angeordnet ist und eine Verbundkonstruktion aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz eine Verbundpulvermischung aufweist, die Körner (100) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit umfasst, die mit einem Material (102) mit einem hohen Glühemissionsvermögen beschichtet sind, und bei der das Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen Hafnium oder Zirkonium ist.
Elektrode nach einem der Ansprüche 9, 12, und 13, bei der die Elektrode eine ringförmige Bohrung aufweist und der Einsatz ringförmig ist.
Elektrode nach Anspruch 14, bei dem der Einsatz des Weiteren ein geschlossenes Ende umfasst, das eine freiliegende Emissionsoberfläche definiert.
Verfahren zum Herstellen einer Elektrode für einen Plasmalichtbogenbrenner nach einem der Ansprüche 1, 9, 12 und 13, mit den folgenden Schritten: a) Schaffen eines länglichen Elektrodenkörpers (42, 52, 62, 72), der aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, b) Bilden einer Bohrung (44, 54, 64, 74) an einem unteren Ende des länglichen Elektrodenkörpers relativ zu der Mittelachse durch den Elektrodenkörper, und c) Einsetzen des Einsatzes (48, 58, 68, 78b, 80, 86, 92) in die Bohrung.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt b) folgendes umfasst: b1) Bilden einer ringförmigen Bohrung (54).
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Schritt c) folgendes umfasst: c1) Einsetzen eines Einsatzes (58) mit einem geschlossenen Ende, das eine freiliegende Emissionsoberfläche (59) definiert, in die Bohrung (54).
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt b) folgendes umfasst: b1) Bilden einer zylindrischen Bohrung (62).
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der Schritt b) folgendes umfasst: b1) Bilden eines Einsatzes (68) aus einem ringförmigen ersten Glied (68), der ein Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen umfasst, und einem zylindrischen zweiten Glied (67), das ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit umfasst, das in dem ringförmigen ersten Einsatz (68) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Schritt b) folgendes umfasst: b1) Bilden einer zylindrischen Bohrung mit einer Innenbohrung und einer tieferen äußeren Bohrung, derart, dass das erste Glied in die äußere Bohrung und das zweite Glied in die innere Bohrung passt.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Schritt b) folgendes umfaßt: b1) Bilden einer zylindrischen Bohrung mit einer äußeren Bohrung (64b) und einer tieferen inneren Bohrung (64a), derart, dass das erste Glied (68) in die äußere Bohrung (64b) und das zweite Glied (67) in die innere Bohrung (64a) passt.
Plasmalichtbogenbrenner mit: einem Brennerkörper (12); einer Düse, die von dem Brennerkörper getragen wird, wobei die Düse eine Öffnung (14) umfasst, und einer Elektrode (20), die von dem Brennerkörper in einer beabstandeten Beziehung von der Düse gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode eine Elektrode nach einem der Ansprüche 1, 9, 12, und 13 ist.
Brenner nach Anspruch 23, bei dem der Einsatz ein ringförmiges erstes Glied (68), das aus einem Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen gebildet ist, und ein zylindrisches zweites Glied (67) umfasst, das aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, das in dem ringförmigen ersten Glied (68) angeordnet ist.
Brenner nach Anspruch 23, bei dem der Einsatz ein ringförmiges erstes Glied (78b) umfasst, das ein Material mit einem hohen Glühemissionsvermögen aufweist, das in der ringförmigen Bohrung eines zweiten Glieds (78a) angeordnet ist, das aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.
Brenner nach Anspruch 23, bei dem der Einsatz des Weiteren ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit umfasst.