DE7148539U - PLASMA RAY GENERATOR - Google Patents

PLASMA RAY GENERATOR

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DE7148539U
DE7148539U DE19717148539U DE7148539U DE7148539U DE 7148539 U DE7148539 U DE 7148539U DE 19717148539 U DE19717148539 U DE 19717148539U DE 7148539 U DE7148539 U DE 7148539U DE 7148539 U DE7148539 U DE 7148539U
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Description

18.596/9718.596 / 97

RKAGAKU KENKYUSHORKAGAKU KENKYUSHO

Nr. 2-1, Hirosawa, Wako-shi, Saitama-ken, JapanNo. 2-1, Hirosawa, Wako-shi, Saitama-ken, Japan

"Plasmastrahlgenerator""Plasma jet generator"

Zusammenfassungsummary

Offenbart wird ein verbesserter Plasmastrahlgenerator mit mindestens zwei Plasmastrahlbrennern und einer pührungszusatzeiririchtung, die fest mit den Brennern verbunden ist, um den Anodenfuss eines nichttransferierten Plasmastrahl zu fixieren. Diese spezielle Anordnung gestattet eine geeignete Auswahl des Punktes des Anodenfusses des Plasmastrahls bezügKch des Kathodenflecks desselben, wodurch ein Hochspannungsplasmastrahl realisiert wird. Ebenso verhindert die neuartige Anordnung die lokale Erosion an den Elektrodenteilen, an denen Anodenfuss und Kathodenfleck stehen, durch ein Edelgas, wodurch es ermöglicht wird, dass die Hauptbogensäule direkt ein hochkonzentriertes, aktives Gas beheizt.An improved plasma jet generator having at least two is disclosed Plasma jet torches and an additional pührungszusirrichtung, which is firmly with the burners is connected to the anode foot of a non-transferred To fix the plasma jet. This special arrangement allows a suitable selection of the point of the anode foot of the plasma jet with respect to the Cathode spot of the same, whereby a high-voltage plasma beam is realized will. The new arrangement also prevents local erosion on the electrode parts where the anode base and cathode spot are located, by a noble gas, which enables the main arc column to heat a highly concentrated, active gas directly.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plasmastrahlgenerator mit einer Mehrzahl von Plasmastrahlbrenner, die in der Lage sind, unabhängig zu funktionieren als Plasmastrahlbrenner gerader Polarität.The invention relates to a plasma jet generator having a plurality of plasma jet torches that are able to function independently as plasma jet torches of even polarity.

So wird die Brennerwand von den Schäden frei bleiben, die dann entstehen würden, wenn man die Brennerwand als. negative Elektrode verwendet, falls der Brenner in der Form der umgekehrten Polarität benutzt wird. Die von diesen Plasmastrahlenbrennern abgegebenen Plasmastrahlen werden sich im-inneren Raum einer Führungs-Zusatzeinrichtung treffen, die direkt mit den Brennern verbunden ist. Ein Hauptbogen kann in dem elektrisch leitenden Raum gebildet werden durch Anlegung einer Spannung aus einer Hauptstromquelle an eine Elektrode jedes Plasmastrahlenbrenners, der jeweils als positive oder negative Elektrode verwendet wird und das gelieferte Gas wird durch den Hauptbogen aufgeheizt und dann durch die Führungseinrichtung entsprechend geleitet. ιThis will keep the burner wall free from the damage that occurs would if one were to use the Brenner wall as a. negative electrode used if the torch is used in the reverse polarity form. The from Plasma jets emitted by these plasma jet burners will meet in the inner space of an additional guide device which is directly connected to the connected to the burners. A main arc can be formed in the electrically conductive space by applying a voltage from a main power source to one electrode of each plasma jet torch, which is used as a positive or negative electrode, and the supplied gas is heated up by the main sheet and then passed through the guide device accordingly. ι

Ein Plasmastrahlengenerator (im folgenden abgekürzt P.J.G.) wurde oft ;A plasma jet generator (hereinafter abbreviated to PJG) was often ;

eingesetzt beim Schneiden, Schweissen, Beschichten und bei anderen Arbeitsvorgängen, Die Grundstruktur eines P.J.G. (siehe US-Patent 2,o06,124) wurde ursprünglich von der Firma Union Carbide Corporation entwickelt und zahlreiche Verbesserungen wurden vorgeschlagen. Bei diesen P. J.Gs. sind die Faktoren zurDeterminierung der elektrischen Kenndaten beispielsweise folgende: Gasflussmenge, Gaszusammensetzungen, Kalibergrösse, Elektro- j denabstand und Anschlusswerte. Έε sollte bemerkt werden, dass die Bogenspannung auch von diesen Fakturen abhängt. ι used in cutting, welding, coating and other operations. The basic structure of a PJG (see US Pat. No. 2,06,124) was originally developed by Union Carbide Corporation and numerous improvements have been proposed. With these PJGs. The factors for determining the electrical characteristics are, for example, the following: gas flow rate, gas composition, caliber size, electrode spacing and connection values. Έε should be noted that the arc voltage also depends on these invoices. ι

Die Wirksamkeit von Heizgas ergibt sich im aUgemeinen aus der folgenden Gleichung:The effectiveness of heating gas generally results from the following equation:

Der Wirkungsgrad von Heizgas [\) The efficiency of heating gas [\)

Bogen- χ Strom (I) - Brennerspannung (V) Verbrauch (L+) (1)Arc χ current (I) - torch voltage (V) consumption (L +) (1)

Bogenspannung (V) χ Strom (I) - 3 -Arc voltage (V) χ current (I) - 3 -

-- , , I B ·· »Hf»
( · i · · (
,, IB ·· »Hf»
(· I · (
f (2)f (2) JJ
-- - 3 -
ι
- 3 -
ι
ff
vorausgesetzt, dassprovided that Brennerverbrauch (L,.) = K χ Strom (I)Burner consumption (L ,.) = K χ current (I) + Wärmeleitung zur Gehäusewand (L^.)
+ Heat conduction to the housing wall (L ^.)

wobei K eine Konstante ist.where K is a constant.

Durch Ersatz der Gleichung (2) durch den entsprechenden Ausdruck der
Gleichung (1) kann folgende Gleichung erhalten werden:
By replacing equation (2) with the corresponding expression of
Equation (1), the following equation can be obtained:

H ■ ι - ir- - H ■ ι - ir- -

Der letzte Ausdruck ist wegen seiner Kleinheit zu vernachlässigen und dementsprechend ergibt sich klar, dass der Wirkungsgrad mit der Bogenspan-·
nung ansteigen wird. ,
The last expression can be neglected because of its smallness and accordingly it is clear that the efficiency with the arc chipping
voltage will increase. ,

Eine herkommliehe Methode zur Steigerung d^r Bcgenspannung ist die
Steigerung der Turbulenzkomponente des Gasstromes beim Durchlaufen des
Brenners.
A common method of increasing the tension is to increase the tension
Increase in the turbulence component of the gas flow when passing through the
Burner.

Ein weiteres Mittel zur Steigerun» der Bogenspannung ist die Schaffung ab- : gesetzter Teile, welche elektrisch isoliert sind sowohl von der Anode als ; auch von der Kathode, und die im Flussweg des Gases liegen. Wenn man !Another means of increasing the arc tension is the creation of: set parts, which are electrically isolated from both the anode and; also from the cathode, and which are in the flow path of the gas. If !

sich jedoch auf diese Mittel verlässt, können Bogenspannungen für gege- jhowever, when relying on these means, arc tensions for the

bene Werte von Gasflussmengen und elektrischer Strom nicht über einen :even values of gas flow rates and electric current do not have one:

kritischen bestimmten Wert hinaus angehoben werden, ohne dass man schäd— ιcritical specific value can be raised without causing damage

liehe Nebenwirkungen erhält, wie z.B. Doppelbögen, Beschädigung der :borrowed side effects, such as double arches, damage to:

j Mundstücksöffnung und Ableitung oder UnStabilität der Bogensäule. Die bis- i her vorgeschlagenen P. J.Gs. haben immer noch Fehler wie Kompliziertheit
im Aufbau, Betriebsschwierigkeiten und schmale Bandbreite für elektrische
Stromänderungen, Gasflussänderungen und andere Faktoren.
j Mouthpiece opening and derivation or instability of the arch column. The PJGs proposed so far. still have flaws like complexity
under construction, operational difficulties and narrow bandwidth for electrical
Current changes, gas flow changes and other factors.

- 4-- 4-

Eine Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten P. J. Gs., der charakteristisch ist für die hohe Spannung und dementsprechend den stark verbesserten Wirkungsgrad des Heizgases, wobei wenig oder kein Elektrodenverbrauch auftritt. !An object of this invention is to provide an improved P. J. Gs., which is characteristic of the high voltage and, accordingly, the greatly improved efficiency of the heating gas, with little or no Electrode consumption occurs. !

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuartigen Hochspannungs P. J.Gs., bpi dem ein aktives Gas hoher Dichte direkt von der Bogensäule aufgeheizt werden kann. Dieses direkte Aufheizen von konzentriertem Aktivgas mittels der Bogensäule wurde bisher für unmöglich gehalten.Another object of the invention is to provide a novel one High voltage P. J.Gs., bpi which is a high density active gas directly from the arc column can be heated. This direct heating of concentrated Active gas by means of the arc column was previously considered impossible.

V/eitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach-Further features and advantages of the invention emerge from the

stehenden Beschreibung der in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausfährungsbeispiele. Hierin ist:standing description of the in the accompanying schematic drawings shown examples. Herein is:

Fig. 1 eine Ausführung des erfindungsgemässen P. J. Gs. in Querschnittsdarstellung und ein dazugehöriger elektrischer Schaltkreis,1 shows an embodiment of the P. J. Gs. According to the invention in a cross-sectional view and an associated electrical circuit,

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, jedoch mit einer anderen A usführungsform für ein konzentriertes Aktivgas und einen dazugehörigen elektrischen Schaltkreis,FIG. 2 is a view similar to FIG. 1, but with a different embodiment for a concentrated active gas and an associated electrical circuit,

Fig. 3 - 8 zeigen teilweise im Schnittbild verschiedene Führungszusatzeinrichtungen für den P. J. G. nach Fig. 1,FIGS. 3 - 8 show various additional guide devices, partly in section for the P. J. G. according to Fig. 1,

Fig. 9 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, abgesehen von der Struktur der Führungs zusatzeinrichtung, ;Fig. 9 is a view similar to Fig. 2 except for the structure of the guide attachment;

Fig. 10 eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform dieser Erfin- : dung mit zwei positiven Plasmastrahlenbrennern und einem nega- \ tiven Plasmastrahlenbrenner, sowie einem dazugehörigen Schalt- jFIG. 10 is a cross-sectional view of one embodiment of this inventions: tion with two positive plasma jets burners and a nega- \ tive plasma jet burner, and an associated switching j

i kreis; und i circle; and

Fig. 11 eine Querschnittsdarstellung verschiedener Formen des hellweissen Teils der Plasmaflamme am Auslass.11 is a cross-sectional view of various shapes of the bright white Part of the plasma flame at the outlet.

In Fig. 1 wird ein Primär-P. J. G. nach der Erfindung gezeigt, der bestehe aus einem positiven Plasmastrahlenbremer A1 einem negativen Plasma-Strahlenbrenner B und einer Führungszusatzeinrichtung C. Der positive : Plasmastrahlenbrenner A weist einen Kathodenstab 1 und mindestens zwei ' Buchsen 2, 3 auf, die zum. Kathodenstab konzentrisch angeordnet sind. Die j zweite Buchse 2 weist eine Bogenmundstücksöffnung 4 auf. Ein Gas wie Argon, Helium oder andere Edelgase werden in Form der Ströme 7 und 8 1 shows a primary PJG according to the invention, which consists of a positive plasma jet burner A 1, a negative plasma jet burner B and an additional guide device C. The positive plasma jet burner A has a cathode rod 1 and at least two sockets 2, 3 on that for. Cathode rod are arranged concentrically. The second socket 2 has a curved mouthpiece opening 4. A gas like argon, helium or other noble gases are in the form of streams 7 and 8

von den Einlassen 5 und 6 in den Ringraum eingegeben, der zwischenentered from the inlets 5 and 6 in the annulus between

\ Kathode und erster Buchse 2 gebildet wird und in den Raum zwischen der \ Cathode and first socket 2 is formed and in the space between the ersten Buchse 2 und der zweiten Buchse 3. Der negative Plasmastrahlenbrenner B weist einen Kathodenstab 9 und eine Buchse 11 auf, die konzentrisch zur Kathode angeordnet ist. Die Buchse 11 hat eine Bogenmundstücks-. öffnung 10. Ein Edelgas 13 wird über den Einlass 12 in den ringförmigenfirst socket 2 and the second socket 3. The negative plasma jet torch B has a cathode rod 9 and a socket 11 which is arranged concentrically to the cathode. The socket 11 has a bow mouthpiece. opening 10. A noble gas 13 is via the inlet 12 into the annular

j Raum zwischen der Kathode 9 und der Buchse Ii eingegeben.j space entered between the cathode 9 and the socket Ii.

Die Führungszusatzeinrichtung C weist zwei Einlasse 15 und 16 und einen Auslass 17 auf. Diese Einlasse sind so angeordnet, dass, wenn die Zusatzführungsein richtung an den positiven und negativen Brennern angeschlossen ist, diese Einlasse so funktionieren, dass die Gasströme von den Brennern zum Schnittpunkt der Mittelachse dieser Brenner geführt werden, wogegen der Auslass so angeordnet ist, dass er so funktioniert, dass es dem resultierenden Gasstrom ermöglicht wird, vom Schnittpunkt nach aussen zu fliessen.The additional guide device C has two inlets 15 and 16 and one Outlet 17 on. These inlets are arranged so that when the additional guide device is connected to the positive and negative burners is, these inlets work so that the gas flows from the burners to the intersection of the central axis of these burners, whereas the outlet is arranged to function to allow the resulting gas flow to flow outward from the intersection flow.

Es sollte festgehalten werden, dass die Führungszusatzeinrichtung mit mindestens einer Buchse verbunden ist ( die Buchse 3 des positiven Plasmastrahlcnbrenners Ln Fig. 1), und zwar über einen Isolator 18 aus dielektrischem Material, und dass ein Gas 20 vom Einlass 19 in den ringförmigenIt should be noted that the guide attachment is connected to at least one socket (the socket 3 of the positive plasma jet torch Ln Fig. 1), through an insulator 18 made of dielectric material, and that a gas 20 from the inlet 19 into the annular

Raum eingeführt wird, der vom Isolierer 18 an seinem Dichtungsteil ge- jSpace is introduced by the insulator 18 at its sealing part ge j

bildet wird. Die Kathodenhalter 50, 51 und die Buchsen 2, 3, 11 und die j j Führungszusatzeinrichtung C werden durch geeignete, nicht gezeigte Mittel,forms is. The cathode holders 50, 51 and the sockets 2, 3, 11 and the j j Additional guide device C are secured by suitable means, not shown,

ι wassergekühlt und sind integriert über Isolatoren 52 aus beispiefsweise jι water-cooled and are integrated via insulators 52 from, for example, j

Bakelit in einer vollständig luftdichten Weise. iBakelite in a completely airtight manner. i

Eine Hilfsstromquelle 21 umfasst einen Hochfrequenzoszillator für die Bogenbildung. Das negative Terminal der Stromzuführung 21 ist mit der ;An auxiliary power source 21 comprises a high frequency oscillator for arcing. The negative terminal of the power supply 21 is with the;

Kathode 1 des positiven Strahlenbrenners A über einen elektrischen Schalter 22 verbunden, während das positive Terminal mit der Buchse 2 des Brenners A verbunden ist. · Cathode 1 of the positive radiation burner A is connected via an electrical switch 22, while the positive terminal is connected to the socket 2 of the burner A. ·

Entsprechend ist das negative Terminal der Hauptstromquelle 23 mit einem Hochfrequenzoszillator für Bogenbildung mit der Kathode 9 des negativen Plasmastrahlenbrenners B verbunden, und das positive Terminal der Hauptstromquelle ist mit der Buchse 2 des Brenners A verbunden. Die positiven 'Accordingly, the negative terminal of the main power source 23 is with a High frequency oscillator for arcing is connected to the cathode 9 of the negative plasma jet torch B, and the positive terminal of the main power source is connected to the socket 2 of the torch A. The positive '

Terminals der Stromquellen 21, 23 sind mit der Buchse 11 über einen Schal ter 24 verbunden. Der so mit dem dazugehörigen Schaltkreis verbundene j P. J.G. wird folgendennassen funktionieren: Terminals of the power sources 21, 23 are connected to the socket 11 via a switch 24. The j PJG so connected to the associated circuit will function as follows:

1) Gas 7, 8 wird zum positiven Plasmastrahlenbrenner A geliefert und dann wird der Hochfi-equenzoszillator de rHilfs st romquelle 21 durch Schliessen : des Schalters 22 eingeschaltet. {1) Gas 7, 8 is supplied to the positive plasma jet torch A and then the high-fi-equence oscillator of the auxiliary power source 21 is set by closing: of switch 22 turned on. {

Als Ergebnis wird ein Hilfsbogen 25 gebildet und schliesslich wird eine Plasmastrahlenflamme gebildet, die sich von der Mundstücksöffnung für den Bogen 4 bis in die Führungszusatzeinrichtung C erstreckt.As a result, an auxiliary arc 25 is formed and finally becomes a Plasma jet flame formed, which extends from the mouthpiece opening for the bow 4 into the additional guide device C.

2) Gas 13 wird eingegeben und dann wird der Hochfrequenzoszillator der Hauptstromquelle 23 durch Schliessen des Schalters 24 in Betrieb genommen.2) Gas 13 is entered and then the high frequency oscillator becomes the Main power source 23 put into operation by closing switch 24.

So entsteht ein Bogen 26, und dann wird eine Plasmastrahlenfiamme ge-This creates an arc 26, and then a plasma jet flame is created.

bildet, welche sich erstreckt von der Bogenmundstücksöffnung 10 b±s in die F ührungs zus atz einrichtung C.forms, which extends from the arch mouthpiece opening 10 b ± s in the additional management facility C.

3) Nachdem die Plasmastrahlenflammen gerader Polarität so erstellt wurden und einander am Schnittpunkt 14 treffen, wird der Schalter 2 4 geöffnet. Dann wird ein "haamadelförmiger" Hauptbcgen gebildet und die Plasmastrahlenflamme 28 erstreckt sich vom Auslass 17 der Führungszusatzeinrichtung C nach aussen.3) After making the plasma jet flames of straight polarity like this and meet at intersection 14, switch 2 4 is opened. Then a "hairpin-shaped" main arch is formed and the Plasma jet flame 28 extends from outlet 17 of the guide attachment C to the outside.

Die Zuführung des Gasstroms 20 vom Einlass 19 der Führungseinrichtung C kann begonnen werden vor oder nach der obigen Betätigung 3. Der haarnadelförmige Bogen kann sich weit öffnen und als Ergebnis nähert sich der gekrümmte Schenkel des Bogens einer Seite des Einlasses 15 der Zusatzeinrichtung, wodurch die Wand des Einlasses 15 übejrmässig aufgeheizt wird. Teils deswegen, und teils wegen der Ioneninjektion in die Einlasswand ist es sehr wahrscheinlich, dass an der Einlasswand ein Xathodenfleck gebildet wird. Das ist d3r Grund für Doppelbogenbildung. Die Zuführung des Gasstroms 20 ist zunächst nützlich, um eine weite Öffnung des "haarnadelförmigen" Bogens zu vermeiden und ausserdem Ione daran zu hindern, in die Einlasswand zu gelangen, wodurch schliesslich die Möglichkeit der Doppelbogenbildung ausgeschlossen wird.The supply of the gas stream 20 from the inlet 19 of the guide device C can be started before or after the above operation 3. The hairpin-shaped one Arch can open wide and as a result the curved leg of the arch approaches one side of the inlet 15 of the attachment, whereby the wall of the inlet 15 is excessively heated. Partly because of it, and partly because of the ion injection into the inlet wall it is very likely that a xathode stain has formed on the inlet wall will. That is the reason for double arcing. The supply of the gas stream 20 is initially useful to make a wide opening of the "hairpin-shaped" To avoid arching and also to prevent ions from entering the inlet wall, which ultimately creates the possibility of double arching is excluded.

Der so betriebene Hochspannungs-P. J.G. ist in der Lage, einen stabilen Bogen zu bilden, dessen Bogenspannung mindestens zweimal so hoch ist wie die Bogenspannung eines bekannten P. J.Gs. bei gegebenem elektrischen Strom und gegebener Gasflussmenge.The high-voltage P. J.G. is able to have a stable Form an arc with an arc tension at least twice as high as the arc tension of a well-known P. J.Gs. given electrical Current and given gas flow rate.

Beispiel 1
Die Kenndaten eines erfindungsgemässen Apparats nach Fig. 1 sind:
example 1
The characteristics of an apparatus according to the invention according to FIG. 1 are:

Durchmesser jer Mundstücksöffnung der Buchse 3Diameter of the mouthpiece opening of the socket 3

2 mm2 mm

Durchmesser des Einlasses 15 der F üurungszusati-ein richtungDiameter of the inlet 15 of the F üurungszusati-a direction

Durchmesser des Einlasses 16 der ϊ \hrungszusatzeiniichtungDiameter of the inlet 16 of the accessory device

Durehmesser des Durchlasses 30 der FührungseinrichtungDiameter of the passage 30 of the guide device

Distanz vom Schnittpunkt 14 zum Ende der Buchse 2Distance from intersection 14 to the end of socket 2

Abstand vom Schnittpunkt 14 zur Kathodenspitze 9Distance from intersection 14 to cathode tip 9

3 mm 0 2 mm 0 5 mm 0 mm mm3 mm 0 2 mm 0 5 mm 0 mm mm

0.2 l/min. 0.4 l/min. 3. 0 l/min. 0.2 l/min. 20 A.0.2 l / min. 0.4 l / min. 3. 0 l / min. 0.2 l / min. 20 A.

Gasflussmenge 7 (Argon) Gasflussmenge 8 (Argon) Gasflussmenge 13 (Argon) Gasflussmenge 20 (Argon) BogenstromGas flow rate 7 (argon) Gas flow rate 8 (argon) Gas flow rate 13 (argon) Gas flow rate 20 (argon) arc flow

Ein möglichst langes Plasmastrahlenflammenteil wurde gebildet und die Bogenspannung war nicht weniger als 76 Volt. (Die Bogenspannung im herkömmlichen Plasmastrahlenbrenner beträgt 30 Volt oder weniger bei glei -chem Strom und gleicher Flussmenge).A plasma jet flame part as long as possible was formed and the Arc voltage was not less than 76 volts. (The arc voltage in a conventional plasma jet torch is 30 volts or less with the same current and the same amount of flow).

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird ein P. J. G. nach der Erfindung beschrieben, der in der Lage ist, ein konzentriertes (90 Prozent oder mehr), chemisch aktives Gas aufzuheizen, welches auf das Elektrodenmaterial wirkt, wie z.B. Sauerstoff oder Luft, und zwar erfolgt dies direkt durch eine Bogensäule.Referring to Fig. 2, a P.J.G. according to the invention is described which is able to heat a concentrated (90 percent or more) chemically active gas which acts on the electrode material, such as oxygen or air, this is done directly through a Arch pillar.

Trotz der ständig steigenden Nachfrage nach dieser Möglichkeit der Direktheizung eines aktiven Gases in den Anwendungsoereichen der chemischen Reaktionen, der Beschichtung, des Schneidens und anderer ArbeitsvorgängeDespite the constantly increasing demand for this possibility of direct heating of an active gas in the fields of application of the chemical Reactions, coating, cutting and other operations

seit dem Auftreten der P. J.Gs., konnte man bisher die Aufgabe dieser Er- | findung nicht lösen. jsince the appearance of the P. J.Gs., one could so far the task of this er- | finding not solve. j

\ f · \

Bei dem Gerät von Fig. 2 ist der positive Plasmastrahlenbrenner A ahn- j lieh zu dem des Geräts der Fig. 1. Der negative Plasmastrahienbrenner B j hat eine Extra-Buchse 34 mit einer Mundstücksöffnung 34' und Extra-Ein- ' lassen 35, 36 für Gas 37, 38, wenn man mit dem negativen Plasmastrahlenr ;In the device of FIG. 2, the positive plasma jet burner is A ahn- j borrowed from that of the apparatus of Fig. 1. The negative plasma jet torch B j has an extra socket 34 with a mouthpiece opening 34 'and extra in' leave 35, 36 for gas 37, 38 when using the negative plasma jet;

i brenner B der Fig. 1 vergleicht. Die Führungszusatzeinrichtung C ist an ! i burner B of FIG. 1 compares. The additional guide device C is on!

I der Buchse 34 über einen elektrischen Isolator 18 befestigt. Entsprechend ·I attached to the socket 34 via an electrical insulator 18. Corresponding ·

dieser Änderung ist der positive Endpunkt der Haupt st romquelle 23 mit denthis change is the positive end point of the main power source 23 with the

Buchsen 11 und 34 und der Führungszusatzeinrichtung C verbunden. !Sockets 11 and 34 and the additional guide device C connected. !

Dieses Gerät kann folgendermassen betrieben werden:This device can be operated as follows:

1) Argon wird in Form eines Gasstroms 7 eingegeben und dann wird der1) Argon is entered in the form of a gas stream 7 and then the

j Schalter 22 geschlossen, um den Betrieb des Hochfrequenzoszillatorsj switch 22 closed to operate the high frequency oscillator

der Hilfsstromquelle 21 einzuleiten, was zum Hilfsbogen 25 führt. Dann
wird die Plasmastrahlenflamme aus der Mundstücksöffnung 4 herausgeschleudert und erstreckt sich in den Hauptdurchlass 30. Zusätzlich wird
Argon in der Form der Gasströme 8 und 20 eingeführt.
to initiate the auxiliary power source 21, which leads to the auxiliary arc 25. then
the plasma jet flame is ejected from the mouthpiece opening 4 and extends into the main passage 30. In addition, is
Argon in the form of gas streams 8 and 20 was introduced.

2) Argon wird eingegeben in der Form von Gasströmen 13, 37 und 38 und
dann werden die Schalter 24, 24' und 24" geschlossen, damit aus der ;
2) Argon is entered in the form of gas streams 13, 37 and 38 and
then switches 24, 24 'and 24 "are closed so that the;

Hauptstromquelle 23 eine Gleichstromspannung und eine Hochfrequenzspannung an den Brenner B angelegt werden, sowie an die Führungszusatzeinrichtung C, wodurch ein erster, nicht transferierter Bogen 26Main power source 23 has a direct current voltage and a high frequency voltage to the burner B, as well as to the additional guide device C, whereby a first, untransferred sheet 26

ι entsteht. Dann wird der Schalter 24 geöffnet, wodurch die Bogensäule ;ι arises. Then the switch 24 is opened, whereby the arch column;

in den zweiten, nicht transferierten Bogen 26' verwandelt wird. Dann
wird der Schalter 24' geöffnet, wodurch wiederum die Bogensäule in
einen dritten, nicht transferierten Bogen 26" verwandelt wird. Dann
unterbricht man die Gaszuführung 13 zur Kathode und der Schalter 24"
is converted into the second, untransferred sheet 26 '. then
the switch 24 'is opened, which in turn turns the arch column into
a third, untransferred sheet 26 "is transformed. Then
interrupt the gas supply 13 to the cathode and the switch 24 "

- 10 -- 10 -

wird geöffnet, wodurch die Hauptbogensäule 27 entsteht.is opened, creating the main arch column 27.

3) Der Schalter 22 wird zum Löschen des Bogens 25 geöffnet und gleichzeitig wird die Gaszuführung 7 zur Kathode unterbrochen. Sch'liesslich werden die Gasströme 20 und 38 von Argon auf Luft oder Sauerstoff um- ;3) The switch 22 is opened to erase the sheet 25 and at the same time the gas supply 7 to the cathode is interrupted. Finally, the gas streams 20 and 38 are converted from argon to air or oxygen;

geschaltet. So kann ein hochkonzentrierter, aktiver Gasplasmastrahl erhalten werden. !switched. So a highly concentrated, active gas plasma jet can be obtained will. !

Dieser Betrieb kann vollautomatisch gestaltet werden, d.h. mit einer Ein- und einer Ausstellung, indem man ein "Rohrsystem verwendet, das vor justierte Nadelventile und Elektromagnetventile aufweist. This operation can be designed fully automatically, i.e. with an and an exhibition using a "pipe system that has pre-adjusted needle valves and solenoid valves.

Beispiel 2Example 2

Die Daten des Geräts nach Fig. 2 sind:The data of the device according to Fig. 2 are:

Durchmesser des Einlasses 15 oder 16 fürInlet diameter 15 or 16 for

die Zusatzführungseinrichtung Cthe additional guide device C 3 mm 0 ;3 mm 0; Durchmesser des Gaskanals der Führungs
zusatzeinrichtung
Diameter of the gas duct of the guide
additional equipment
5 mm 0 ;5 mm 0;
Durchmesser der Mundstücksöffnung 34'
der Buchse 34
Mouthpiece opening diameter 34 '
the socket 34
2 mm 0 j2 mm 0 j
Abstand vom Schnittpunkt 14 zur End
fläche der Buchse 2
Distance from intersection 14 to the end
area of the socket 2
18 mm18 mm
Abstand vom Schnittpunkt 14 zur Kathoden
spitze 9
Distance from intersection 14 to the cathode
tip 9
I
1
34 mm
I.
1
34 mm
Gasflussmenge 8 (Argon)
Gasflussmenge 20 (Sauerstoff)
Gasflussmenge 37 (Argon)
Gas flow rate 8 (argon)
Gas flow rate 20 (oxygen)
Gas flow rate 37 (argon)
0. 3 1/min.
0. 2 l/min.
0. 3 l/min.
0.3 l / min.
0.2 l / min.
0.3 l / min.
- 11 -- 11 -

714853927.ft.72714853927.ft.72

Gasflussmenge 38 (Sauerstoff) BogenspannungGas flow rate 38 (oxygen) arc voltage

5 l/min. 2OA.5 l / min. 2OA.

Eine Plasmaflamme von 90% Sauerstoffkonzentration wurde erhalten undA plasma flame of 90% oxygen concentration was obtained and

die Bogenspannung betrug nicht weniger als 115 Volt. Der Ersatz des Sauerstoffs durch Luft bewirkte ein Ansteigen bis auf J35 Volt.the arc voltage was no less than 115 volts. The replacement of the Oxygen through air caused it to rise to 35 volts.

Eine Mischung eines höher aktiven Gases kann erfolgen, wenn man die Kühlkapazität der Buchsen erhöht und indem man den Bogenstrom erhöht.A mixture of a higher active gas can be done if one has the cooling capacity of the jacks and by increasing the arc current.

Im Hinblick auf die Richtungsstabilitätsverbesserung der Plasmastrahlenflamme und gleichzeitig im Hinblick auf Steigerung des Wirkungsgrades des Heizgases führten die Erfinder Experimente an einer Reihe von Führungszusatzeinrichtungen folgendermassen aus:With regard to the directional stability improvement of the plasma jet flame and at the same time, with a view to increasing the efficiency of the heating gas, the inventors conducted experiments on a number of guide attachments as follows:

Die Führangszusatzeinrichtung nach Fig. 3 ist die gleiche wie der entsprechende Teil des Gerätes nach Fig. 1, abgesehen von dem ausgekehlten Teil "a" an der Abstromseite, wodurch das Ende des Auslasses 17 ziemlich nahe an der "Haarnadel"-Bogcnsäule zu liegen kommt. Bei dieser Modifikation wird die Plasmastrahlenflamme 28 von der Mittelachse 29 des Auslasses 17 entfernt und die Ausrichtung wird mit der Gasflussmenge geändert, bzw. mit dem Stromwert.The additional guide device according to FIG. 3 is the same as the corresponding one Part of the apparatus of Figure 1, except for the fluted portion "a" on the downstream side, which makes the end of the outlet 17 quite comes close to the "hairpin" arch column. In this modification the plasma jet flame 28 is removed from the central axis 29 of the outlet 17 and the orientation is changed with the amount of gas flow, or with the current value.

Fig. 4 zeigt weitere Änderungen der Führungszusatzeinrichtung der Fig. 3, ι darin bestehend, dass der Gaskanal um den Schnittpunkt 14 an der Aufstrom- . seite erweitert wird, während man den Schnittpunkt am Auslass gleichhält j zu dem Auslass der Führungseinrichtung nach Fig. 1 oder 3. In diesem jFig. 4 shows further changes to the additional guide device of Fig. 3, ι consisting in that the gas channel around the intersection 14 at the upstream. side is expanded while keeping the intersection at the outlet the same j to the outlet of the guide device according to FIG. 1 or 3. In this j

Fall war die Plasmastrahlenflamme 28 auf der Mittelachse 29 des Auslasses 17 angeordnet.Fall was the plasma jet flame 28 on the central axis 29 of the outlet 17 arranged.

Fig. 5 zeigt eine Führungszusatzeinrichtung entspre-Jiend Fig. 1, ebenso j geändert wie bei Fig. 4. Bei dieser Änderung wurde in entsprechender WeiseFIG. 5 shows an additional guide device corresponding to FIG. 1, as well as j changed as in Fig. 4. This change was made in a corresponding manner

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die Plasmastrahlenflamme 28 auf der Mittelachse 29 des Auslasses IT angeordnet und was besser war, die Länge des hellweissen Teils des flachen Flussteils der Plasmastrahlenflamme -wurde um ungefähr 50% gesteigert. Das weist daraufhin, dass das Ausstossen der Plasmastrahlenflamme beträchtlich verstärkt wurde. Ein ähnliches Ergebnis \vurde erhalten im Hinblick auf die Führungszusatzeinrichtung, deren Gaskanal modifiziert wurd^, wie in gestrichelter Linie bei 31 angegeben.the plasma jet flame 28 is arranged on the central axis 29 of the outlet IT and what was better, the length of the bright white portion of the flat flow portion of the plasma jet flame - was increased by about 50%. This indicates that the discharge of the plasma jet flame is considerable was reinforced. A similar result was obtained with respect to on the additional guide device whose gas duct has been modified ^, as indicated in dashed line at 31.

Fig. 6 zeigt eine weitere Modifikation der Führungszusatzeinrichtung nach Fig. 5, darin bestehend, dass der Teil "b", der in gestrichelter Linie angegeben wird, abgenommen wurde. In diesem Fall ist der Walzstrom der Plasmastrahlenflamme 28 bezüglich der Mittelachse 29 des Auslasses 176 shows a further modification of the additional guide device according to FIG Fig. 5, in that the part "b" indicated in dashed lines has been removed. In this case, the rolling flow of the plasma jet flame 28 is with respect to the central axis 29 of the outlet 17

abgelenkt.diverted.

Die Führungszusatzeinrichtungen nach den Figuren 3, 4, 5 und 6 wurden für die gleichen Werte der Gasdurchsatzmenge und des Stroms geprüft.The additional guide devices according to Figures 3, 4, 5 and 6 were checked for the same values of gas flow rate and current.

Die Ergebnisse dieser Experimente geben an, dass:The results of these experiments indicate that:

1) die Abnahme des Teils "a" vom Ei.de der Zusatzeinrichtung nach Fig. nützlich ist, um die Plasmastrahlflamme längs der Mittelachse 29 des Führungskanals zu lenken;1) the acceptance of part "a" from Ei.de of the additional device according to Fig. useful to direct the plasma jet flame along the central axis 29 of the guide channel;

2) die Querschnittserweiterung des Führungskanals nach Fig. 4 die Führungseinrichtung die Ausrichtung de- Plasmastrahlenflammen vornehmen lässt;2) the cross-sectional expansion of the guide channel according to FIG. 4, the guide device the alignment of the plasma jet flames can be carried out;

3) die Erweiterung des Führungskanals in der Führungseinrichtung jenseits der ausgekehlten Zone "a" nach Fig. 5 nützlich ist, um den Plasmastrahlflammenverlust zu reduzieren, der sonst auftreten würde, an dem TeU, der dem ausgekehlten TeU "a" in Fig. 3 entspricht;3) the expansion of the guide channel in the guide device beyond of the grooved zone "a" of Fig. 5 is useful to reduce the plasma jet flame loss to reduce that would otherwise occur at the TeU corresponding to the grooved TeU "a" in Figure 3;

- 13 -- 13 -

L _L _

j 4) wenn sich die Querschnittserweiterung weit in den Einlass der Führungs- ' einrichtungen entsprechend Fig. 6 erstreckt, wird der Ausrichtungs- :j 4) if the cross-sectional expansion extends far into the inlet of the guide ' facilities according to Fig. 6 extends, the alignment:

effekt bei der Plasmaflamme auf der Mittellinie verschwinden.effect disappear with the plasma flame on the center line.

Aus den Ergebnissen der oben erwähnten Versuche gelangten die Erfinder zu folgenden Schlussfolgerungen:From the results of the above-mentioned experiments, the inventors came out to the following conclusions:

j Die Aufbauten der Führungseinrichtunger. nach Fig. 4 und 5 sind nützlich, um dv.ii störenden Fluss zu lenken, der sich aus den Gasströmen ergibt, die aus j den Einlassen in die Führungseinrich+ung gelangen, so dass der resuitieren- j The superstructures of the guide devices. according to Fig. 4 and 5 are useful to direct dv.ii disturbing flow, resulting from the gas streams, consisting of the inlets in the j Führungseinrich + ung arrive, so that the resuitieren-

de Fluss mit der Mittellinie der Führungszusatzeinrichtung zusammenfällt.de flow coincides with the centerline of the guide facility.

Wie in Fig. 6 zu sehen, ist die Position des Auslasses bezüglich der Bogenj säule kritisch und es ist notwendig, dass ein Teil des "haamadelförmigen" ι Bogens oder mindestens der scharf gekrümmte Teil der Haarnadel in der J Mündungsöffnung erscheint, und zwar aus folgenden Gründen:As can be seen in Fig. 6, the position of the outlet with respect to the arch column is critical and it is necessary that part of the "hairpin-shaped" ι arc or at least the sharply curved part of the hairpin in the J Muzzle opening appears for the following reasons:

! erstens wird der Eintritt eines Teils der Bogensäule in dif Mundstücksöffnung bewirken, dass die Temperatur des Gases in derselben ansteigt und! first, the entry of a portion of the arc column into the mouthpiece opening will cause the temperature of the gas therein to rise and

j dementsprechend wird sich das Gasvolumen erweitern, was schliesslich zu einer Steigerung des Flusswiderstandes des Mundstücks führt, was nützlich ist, urn die Leitfähigkeit des Mundstücks zu steigern. Dann kann der Lenkeffekt der Wand der Öffnung, welcher ungünstig ist, wegen des Hitzeverlustes, wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 zu sehen, reduziert werden, und der Ausstoss der Plasmastrahlflamme wird verbessert werden, denn die "Haarnadel"-Form des Bogens ist ungefähr die Hälfte der Gesamtenergie des Bogens bzw. liegt auf der Mittelachse der Mundstücksöffnung zur Aufheizung des Gases.j accordingly, the gas volume will expand, which will eventually lead to leads to an increase in the flow resistance of the mouthpiece, which is useful for increasing the conductivity of the mouthpiece. Then the steering effect of the wall of the opening, which is unfavorable because of the heat loss, as can be seen in the device according to FIG. 1, can be reduced, and the output of the plasma jet flame will be improved because the "hairpin" shape of the arc is approximately half the total energy of the arc or lies on the central axis of the mouthpiece opening Heating up the gas.

Fig. 7 und 8 zeigen weitere Änderungen der Führungszusatzeinrichtung. Die Führungszusatzeinrichtung der Fig. 7 ist insbesondere für Schneiden gedacht. In diesem Beispiel ist der Raum 32, in den die "Haarnadel" einge-7 and 8 show further changes to the guide attachment. The additional guide device of FIG. 7 is intended in particular for cutting. In this example, space 32 is where the "hairpin" enters.

- 14 -- 14 -

führt wird, grosser als der Auslass 17 der Führungseinrichtung ausgestaltet, 'is designed larger than the outlet 17 of the guide device, '

welche beispielsweise 1 mm (J aufweist, denn sonst würde die "Haarnadel" \ j I which has, for example, 1 mm (J, because otherwise the "hairpin" \ j I

j nicht in die Mundstücksöffnung hineinpassen, ij does not fit into the mouthpiece opening, i

• -• -

Fig. 8 zeigt eine Änderung der Führungszusatzeinrichtung nach Fig. 4. Bei dieser Änderung ist eine blinde Bohrung 33 in der Wand des Führungskanals j gegenüber dem Einlass 15 der Führungszusatzeinrichtung angebracht. So \ FIG. 8 shows a change in the additional guide device according to FIG. 4. In this change, a blind bore 33 is made in the wall of the guide channel j opposite the inlet 15 of the additional guide device. So \

wurde die Direktheit des laminaren Flusses des Plasmastrahls, der von der Öffnung 17 mit relativ kleinem Durchmesser ausgestossen wird, wesentlich verbessert. !was the directness of the laminar flow of the plasma jet emitted by the Opening 17 is ejected with a relatively small diameter, significantly improved. !

Wie sich klar aus den Ergebnissen der Experimente an den Modifikationen ! nach Fig. 3-6 ergibt, kann die'Direktheit der Plasmast rahlf lamme verbessert werden und gleichzeitig kann der Wirkungsgrad des Heizgases dadurch I erhöht werden, dass man den Querschnitt des Führungskanals über die Länge des Kanals jenseits des Schnittpunktes der beiden Mittelachsen des positiven ' und negativen Plasmastrahlenbrenners zum Auslass hin vergrössert. IHow clear from the results of the experiments on the modifications ! 3-6 results, the 'directness of the plasma jet flame can be improved and at the same time the efficiency of the heating gas can be increased by extending the cross-section of the guide channel over the length of the channel beyond the intersection of the two central axes of the positive' and negative plasma jet burner enlarged towards the outlet. I.

Fig. 9 zeigt einen P. J.G., welcher äquivalent ist zur Ausführungsform nach Fig. 2, jedoch modifiziert durch Ersatz der Führungszusatzeinrichtung der Fig. 4 oder 5 durch den entsprechenden Teil des Apparats nach Fig. 2. Diese ■Fig. 9 shows a P.J.G. which is equivalent to the embodiment according to Fig. 2, but modified by replacing the additional guide device of Fig. 4 or 5 by the corresponding part of the apparatus of Fig. 2. This ■

i Modifikation wurde mit dem Apparat nach Fig. 2 mit folgenden Ergebnissen . ■ i modification 2 was treated with the apparatus according to Fig. with the following results. ■

verglichen: jcompared: j

Beispiel 3 Example 3

Betriebsbedingungen: Gasstrom 8 Gasstrom 37 Gasstrom 7 Gasstrom 13 Gasstrom 38Operating conditions: gas flow 8 gas flow 37 gas flow 7 gas flow 13 Gas stream 38

Argon 0. 3 l/min.Argon 0.3 l / min.

Argon 0. 3 l/min, keiner keinerArgon 0.3 l / min, none none

Sauerstoff 4 l/min. Oxygen 4 l / min.

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Gasstrom 20 Bοgenspannung BogenstrpmGas flow 20 bow voltage Bow strpm

Sauerstoff 1 l/min. 95 V
50 A.
Oxygen 1 l / min. 95 V
50 A.

P. J.G. nach Fig. 2P. J.G. according to Fig. 2

Durchmesser d , d der Einlasse 15, Durchmesser d„ des AuslassesDiameter d, d of the inlets 15, Diameter d "of the outlet

Abstand £ vom Schnittpunkt 14 zum Auslass 17Distance £ from intersection 14 to outlet 17

d1# d2 = 3.0 ram d = 5. 0 mm 0d 1 # d 2 = 3.0 ram d = 5. 0 mm 0

Jt = 8,5 Jt = 8.5

mmmm

Die PJasmastrahlflamme erstreckte sich über 25 bis 30 cm und sie wich ungefähr 2 Grad von der Mittelachse 29 ab.The plasma jet flame extended over 25 to 30 cm and it deviated approximately 2 degrees from the central axis 29.

P. J.G. nach Fig. 9P. J.G. according to FIG. 9

Durchmesser d d der Einlasse 15,Diameter d d of the inlets 15,

Durchmesser d des AuslassesDiameter d of the outlet

Durchmesser d des FührungskanalsDiameter d of the guide channel

Abstand Λ \ vom Schnittpunkt 14 zum Auslass 17Distance Λ \ from intersection 14 to outlet 17

* d2 = 3* d 2 = 3 * °

dg = 5.0 mm 0dg = 5.0 mm 0

d. = 7.0 mm 0 4d. = 7.0 mm 0 4

, = 4. 5 mm * · , = 4.5 mm

0
2 = 4.0 mm
0
2 = 4.0 mm

Die Plasmastrahlflamme erstreckte sich über 35 bis 50 cm auf der Zentralachse 29.The plasma jet flame extended over 35 to 50 cm on the central axis 29.

Der Mündungsteil wurde in die Zwei-Stufenform nach Fig. 7 umgebaut.The mouth part was converted into the two-step shape according to FIG. 7.

Die folgenden Bogenspannungen wurden bei verschiedenen Durchmessern d und d des Einlasses 16 und des Auslasses 17 erhalten und die Plasmastrahlenflammen-Abgabe, welche für Schneiden geeignet war, wurde wesentlich verbessert.The following arc voltages were at different diameters d and d of inlet 16 and outlet 17 obtained and the plasma jet flame output, which was suitable for cutting has been significantly improved.

- 16 -- 16 -

3.0 mm 0 3.0 mir. 0 2. 0 mm 0 i. 5 mm 0 2. 0 miu 0 1.0 mm 03.0 mm 0 3.0 min. 0 2. 0 mm 0 i. 5 mm 0 2. 0 miu 0 1.0 mm 0

BοgenspannungBow tension Druck in dem Fühl"
zusatz (Eirhdruck)
Pressure in the feeling "
addition (single print)
95 V95 V 110 V110 V 2
0:1 kg/cm
2
0: 1 kg / cm
120 V120 V 1. 0 kg/cm '. 1.0 kg / cm '.

Beispiel 4Example 4

Betriebsbt Jingungen Gasstrom 38 Gasstrom 20Betriebssbt JUNGEN Gas flow 38 gas flow 20

Sauerstoff 12 l/min. Sauerstoff 3 l/min.Oxygen 12 l / min. Oxygen 3 l / min.

(Die Flussmenger der anderen Gasströme entsprachen denen des Beirpiels 3.),(The flow rates of the other gas flows corresponded to those of example 3.),

Bogenspannung 130 VArc voltage 130 V

BogenstiOm 50 ABogenstiOm 50 A

P. J. G. nach Fig. 2P. J. G. of Fig. 2

Die Abmessungen des Apparats waren identisch zu denen des Beispiels 3. Der glühende Teil der Flamme bestand aus einem gestörten Fluss von ungefähr 2 cm Länge und die Plasmastrahlflamme wich ungefähr 3 Grad oder mehr von der Mittelachse ab.The dimensions of the apparatus were identical to those of the example 3. The glowing part of the flame consisted of a disturbed flow approximately 2 cm in length and the plasma jet flame deviated about 3 degrees or more from the central axis.

P. J.G. nach Fig. 9 ; PJG of Figure 9 ;

Die besonderen Abmessungen des Gerätes waren identisch mit denen nach Beispiel 3. Der glühende Teil der Flamme bestand aus einem gestörtem Strom von ungefähr 3, 5 cm Länge und die Plasmastrahlflamme war gerade gerichtet. jThe particular dimensions of the device were identical to those of Example 3. The glowing part of the flame consisted of one disturbed stream of about 3, 5 cm in length and the plasma jet flame was straightened out. j

Die Abweichung und die Länge der Plasmastralilflamme ist ein direktes Mass für den Wirkungsgrad des Heizgrades bei einer bestimmten Betriebs-The deviation and length of the plasma jet flame is a direct one Measure of the degree of heating efficiency at a certain operating

- 17 - ·- 17 -

■ bedingung. Im Hinblick darauf ist es evident, dass die Wirkung des speziellen Aufbaus der Führungszusatzeinrichtung nach Fig. 4 oder 5 bemerkenswert ist zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Heizgases. Zusätzlich erleichtert die Möjrlichkeii d-~ ÄnHpnmtr Ηρτ··!ηΐ!ί?ρτηρησ°η ri°=■ condition. In view of this, it is evident that the effect of the special Structure of the additional guide device according to Fig. 4 or 5 is remarkable is to improve the efficiency of the heating gas. In addition, the possibility of d- ~ ÄnHpnmtr Ηρτ ··! Ηΐ! Ί? Ρτηρησ ° η ri ° =

j Gasstromes 20 innerhalb eines breiten Fächers die Bedienung des Geräts.j gas stream 20 within a wide range of operation of the device.

Wie aus dem obigen entnommen werden kann, hat der erfindungsgemässe P. J.G. eine einzige Mundstücköffnung und mindestestens eine Anodenelektrode, die wesentlich sich unterscheidet von einem herkömmlichen P. J. G., der die Innenwand der M ün dungs öffnung als Anodenelektrode verwendet.As can be seen from the above, the inventive P. J.G. a single mouthpiece opening and at least one anode electrode, which differs significantly from a conventional P.J.G., which uses the inner wall of the mouth opening as the anode electrode used.

Die Vorteile aus dem Einsatz einer Mehrzahl von positiven Plasmabrennern sind:The benefits of using multiple positive plasma torches are:

zunächst natürlich kann die Anodeninputleistung gleichmässig auf so viele Teile verteilt werden, wie positive Plasmastrahlenbrenner vorhanden sind, womit man die Beschädigung der M ün dungs öffnung aufgrund lokaler Hitzekonzentration vermeidet, wie dies bisher der Fall war. Ausserdem kann der ungünstige Effekt des Gaseinspritzens über den Einlass 15 auf den Hauptbogen wesentlich reduziert werden.first of all, of course, the anode input power can be uniformly applied to as many Parts are distributed, such as positive plasma jet burners are present, thus damaging the mouth opening due to local heat concentration avoids, as was previously the case. In addition, the adverse effect of the gas injection via the inlet 15 on the main arc can be avoided can be significantly reduced.

Fig. 10 zeigt einen P. J.G. mit einem negativen Plasmastrahlbrenner und zwei positiven Plasmastrahlbrennern, die symmetrisch zum negativen Brenner angeordnet sind. Dieses Gerät entspricht dem nach Fig. 1, abgesehen von der Führungszusatzeinrichtung. Ein einzelner Schalter 24 ist zur Schaffung der Plasmastrahlflamme in jedem Negativbrenner vorgesehen. Obwohl zwei HiKsStromquellen 21 in der Zeichnung gezeigt werden, kann eine einzige Stromzuführung verwendet werden, indem man die relevante elektrische Verbindung in geeigneter Weise ändert, denn die Vorrichtung ist nicht gleichzeitig auch für die positiven Strahlenbrenner zu verwenden.Fig. 10 shows a P. J.G. with a negative plasma jet torch and two positive plasma jet torches, which are arranged symmetrically to the negative torch. This device corresponds to that of FIG. 1, except from the guide option. A single switch 24 is provided in each negative torch to create the plasma jet flame. Although two HiKs power sources 21 are shown in the drawing, a single power supply can be used by appropriately changing the relevant electrical connection as the device is not to be used for the positive radiation burner at the same time.

- 18 -- 18 -

'-2.I'-2.I

In Betrieb wird der Hauptbogen durch den positiven Plasmastrahlenbrenner erzeugt, mit dem der Schalter 24 verbunden ist (rechter Brenner in der Zeichnung), und zwar in der gleichen Weise wie bei dem Apparat nach Fig. 1, Wenn der Hauptbogen so hergestellt wurde, wird ein Hilfsbogen durch den anderen positiven Plasmastrahlbrenner hergestellt (linker Brenner in der Zeichnung), und dann wird darin ein Hauptbogen hergestellt. Nach dem Zustandekommen des Hauptbogens auf der linken Seite wird der Schalter 22 geöffnet und dann wird die Zuführung des Gasstroms 7 unterbrochen. Die Flussmengen an Gas 7 und 8, wie z.B. Argon, werden geeignet gewählt, beispielsweise 0.2 l/min. So wird der Hauptbogen 27 schliesslich endgültig hergestellt.The main arc is in operation by the positive plasma jet torch generated, to which the switch 24 is connected (right burner in the drawing), in the same way as in the apparatus of Fig. 1, When the main arch is made this way, an auxiliary arch is inserted through the Another positive plasma jet torch is made (left torch in the drawing), and then a main arc is made in it. After it came about of the main arch on the left, the switch 22 is opened and then the supply of the gas flow 7 is interrupted. the Flow rates of gas 7 and 8, such as argon, are suitably selected, for example 0.2 l / min. So the main arch 27 finally becomes final manufactured.

Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel des Gerätes betrug der gesamte elektrische Strom 40 A und die Bogenspannung betrug 73 V.In a particular embodiment of the device, the total was electric current 40 A and the arc voltage was 73 V.

Fig. 11 zeigt die Formen der Querschnitte der glühenden Kerne der Plasma= strahlflammen, die vom Hauptkanal 30 abgegeben werden, wenn Gas entweder von rechts oder links von positiven Plasmastrahlenbrennern abgegeben wird, und zwar in einem gleichen Druck, der sich am Mittelpunkt des Hauptkanals ausgleicht. In der Zeichnung ist der äussere Kreis 39 die Wand des Hauptkanals der Führungszusatzeinrichtung und die Richtung der Gaszuführung über den positiven Plasmastrahlenbrenner wird vom Pfeil angegeben. Der schraffierte Teil 40 ist der Querschnitt des glühenden Teils oder Mittelpunkts der Plasmastrahlflamme im Auslass 17.Fig. 11 shows the shapes of the cross sections of the glowing nuclei of the plasma = jet flames emitted from main channel 30 when gas is emitted from either the right or left of positive plasma jet burners in an equal pressure, which is equalized at the center of the main channel. In the drawing, the outer circle 39 is the Wall of the main channel of the auxiliary guide device and the direction of the gas supply via the positive plasma jet burner is indicated by the arrow. The hatched part 40 is the cross section of the glowing part or center of the plasma jet flame in the outlet 17.

Fig. 11 - I bezieht sich auf einen einzigen positiven Plasmastrahlenbrenner und zeigt die exzentrische Lage des glühenden Kerns, dessen Querschnitt elliptisch ist. Dieses Phänomen wird bei der Plasmastrahlenflamme eines konventionellen Brenners beobachtet.Figures 11-1 refer to a single positive plasma jet torch and shows the eccentric position of the glowing core, the cross-section of which is elliptical. This phenomenon becomes one with the plasma jet flame conventional burner observed.

Fig. 11 - Π bezieht sich auf den Einsatz von zwei positiven Plasmastrahlen- j. brennern und zeigt die zentrierte Lage des glühenden Kerns 40, dessenFig. 11 - Π relates to the use of two positive plasma jets. burners and shows the centered position of the glowing core 40, whose

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Querschnitt eine Ellipse ist.Cross-section is an ellipse.

Fig. 11-III bezieht sich auf die Winkelanordnung dreier positiver Plasmastrahlenbrenner jeweils 120 voneinander entfernt und zeigt die zentrierte T^age des glühenden Kerns 40., dessen Querschnitt fast kreisförmig ist.Fig. 11-III relates to the angular arrangement of three positive plasma jet torches each 120 apart and shows the centered days of the glowing core 40, the cross-section of which is almost circular.

Fig. 11 /IV bezieht sich auf die Winkelanordnung von vier positiven Plasmastrahlenbrennern in 90 Grad Abstand und zeigt die zentrierte Lage des glühenden Kerns, dessen Querschnitt sich einem Kreis nähert.Fig. 11 / IV relates to the angular arrangement of four positive plasma jet burners at a distance of 90 degrees and shows the centered position of the glowing core, the cross-section of which approaches a circle.

Die Anordnung des glühenden Kerns im genauen Mittelpunkt der Mündungsöffnung nach Fig. 11-11, III und IV bedeutet die Ausrichtung des Plasmastrahls in der Mittelachse des Hauptkanals, wodurch der thermische Verlust reduziert wird, der verursacht würde, wenn die Plasmastrahlenflamme die kanalwand berühren würde. Das Zentrieren der Plasmastrahlenflamme über eine Mehrzahl von positiven Plasmastrahienbrennern ist zur Verbes= serung des Wirkungsgrades des Geräts gvinstig.The arrangement of the glowing core in the exact center of the mouth opening according to FIGS. 11-11, III and IV means the alignment of the plasma jet in the central axis of the main duct, thereby reducing the thermal loss that would be caused if the plasma jet flame would touch the canal wall. Centering the plasma jet flame About a plurality of positive plasma jet burners is to Verbes = the efficiency of the device is favorable.

Aus Gründen der Vereinfachung wurde die Erfindung bisher unter Bezugnahme auf nichttiransferierte P. J. Gs. mit gerader Polarität beschrieben, es sollte jedoch bemerkt werden, dass die P.J.G.s. mit umgekehrter Polarität nach dieser Erfindung auch nützlich sind. Man geht allgemein davon aus, dass dieFor the sake of simplicity, the invention has so far been referenced on non-referenced P. J. Gs. described with straight polarity, it should however, it should be noted that the P.J.G.s. reversed polarity are also useful in this invention. It is generally assumed that the

Verwendung von Sauerstoff oder Luft in den transferierten P. J.Gs. die ;Use of oxygen or air in the transferred P. J.Gs. the ;

j Schneidgeschwindigkeit bei Stahl oder Aluminiumblättern erhöhen wird. jj will increase cutting speed on steel or aluminum blades. j

Um jedoch die Beschädigung des Elektrodenteils eines konventionellen P. J.Gs. zu vermeiden (spezifischer gesagt, um eine Lebensdauer gleich dem, Gerät zu erzielen, bei dem Argon zum Einsatz kommt), ist es notwendig, J ein Edelgas in der Form eines nichttransferierten Betriebs einzusetzen und | dann Sauerstoff oder Luft hinzuzugeben als Ersatz für das Edelgas nach dem j Übergang des Bogens zuia Werks'tück. Dieser Vorgang ist zu umständlich und j macht das Gerät praktisch nutzlos. Dieser Fehler wird erfindungsgemäss überwunden durch Schaffung eines ersten, nichttransferierten PlasmastrahlsHowever, in order to prevent damage to the electrode part of a conventional P. J.Gs. to avoid (more specifically, to have a service life equal to that To achieve a device that uses argon) it is necessary to J to use a noble gas in the form of a non-transferred operation and | then add oxygen or air as a substitute for the noble gas after j Transition of the arch to the work piece. This process is too cumbersome and j makes the device practically useless. According to the invention, this error is overcome by creating a first, non-transferred plasma jet

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mit Hilfe einer Hilfsstromquelle und dann durch einen transferierten Plasmastrahl zwischen dem Kathodenstab und dem Werkstück mit Hilfe der Hauptstromquelle. with the aid of an auxiliary power source and then through a transferred plasma jet between the cathode rod and the workpiece with the aid of the main power source.

Bisher wurde die Erfindung beschrieben als Einsatz von Plasmastrahlen mit grader Polarität, es ist jedoch für den Fachmann ersichtlich, dass ein P. J. G. nach der Erfindung auch umgekehrte Polarität verwenden ia nn. Mit anderen Worten wird der erfindungsgemässe P. J. G. unabhängig von der Art des Plaemastrahls nicht beschädigt. Die hier offenbarten Ausführungsformen haben die Achse des positi\ "si Plasmastrahlenbrenners und die Achse des negativen Plasmastrahlenbrenners in Diagonalanordnung. Beim Schneiden eines Werkstücks cus dielektrischem Material, wie z.B. Beton, bei nichttransferiertem Betrieb oder beim Schneiden eines leitenden Materials, wie z.B. Aluminium, Eisen und anderen Metallen bei transferiertem Betrieb, wurden zwei Plasmastrahlenbrenner in einem Winkelabstand von 60 angeordnet, womit man zunächst ermöglichte, dass der Haarnadelbogen sich dem Auslass näherte, womit die thermische Energie am Werkstück erhöht würde -und wobei zweitens der Auslass für das Werkstück zugänglich wurde, denn die Plasmastrahleneinheiten bewirken keine oder nur wenig Behinderung am Werk- !stück. Natürlich kann der Winkel, mit dem die beiden Plasmastrahleneinheiten angeordnet werden, willkürlich den Erfordernissen angepasst werden.So far, the invention has been described as using plasma jets of even polarity, but it is evident to the person skilled in the art that a P. J. G. according to the invention also use reversed polarity ia nn. With others Words of the invention P. J. G. is independent of the type of Plaema beam not damaged. The embodiments disclosed herein have the axis of the positive plasma jet torch and the axis of the negative Plasma jet burner in a diagonal arrangement. When cutting a workpiece from dielectric material, such as concrete, when it is not transferred Operation or when cutting a conductive material such as aluminum, iron and other metals in transferred operation two plasma-jet burners arranged at an angular distance of 60 °, which initially made it possible for the hairpin arch towards the outlet approached, which would increase the thermal energy on the workpiece -and Secondly, the outlet for the workpiece became accessible, because the plasma jet units cause little or no obstruction to the work- !piece. Of course, the angle at which the two plasma jet units can be arranged, arbitrarily adapted to the requirements.

Der P. J.G. wurde in zahlreichen industriellen Bereichen angewandt, seit dem er in der Fachwelt bekannt wurde und die Erfindung erweitert den Anwcrdungsbereich im Hinblick auf die Bandbreiten, die sich aus wirtschaftlichen und technischen Betrachtungsweisen ergeben.The P. J.G. has been applied in numerous industrial fields since it became known in the professional world and the invention extends the field of application with regard to the bandwidths that result from economic and technical perspectives.

Claims (5)

18.596/97 P-a-t~e-«-t s ρ r ü c h e :18.596 / 97 P-a-t ~ e - «- t s ρ r ü c h e: 1. Ein Plasmastrahlengenerator, dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist mindestens zwei Plasmastrahlenbrenner, die in der Lage sind, als positiver Brenner und als negativer Brenner zu funktionieren, eine Führungszusatzeinriclitung, die mit den genannten Brennen? fest verbunden ist und von mindestens einem der genannten Brenner dielektrisch getrennt ist und Mittel zur Zuführung von Gas in den Innenraum an der Verbindung zwischen dem genannten Führungszusatzgerät und dem genannten einen 3renner.1. A plasma jet generator, characterized in that it has at least two plasma jet burners, capable of functioning as a positive burner and a negative burner, a guide accessory that is compatible with the aforesaid Burn? is firmly connected and by at least one of the said burners is dielectrically separated and means for supplying gas into the interior at the connection between said guide attachment and the mentioned a 3renner. 2. Ein Plasmastrahlengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dor positive Brenner einen Kathode;:;.tab un i mindestens zwei Buchsen aufweist, und dadurch, dass der negative Brenner einen Kathodenstab und eine Buchse aufweist, wobei die Führungszusatzeinrichtung einen Kanal, mindestens zwei Einlasse und einen Auslass aufweist, wobei der genannte Kanal sich am Auslass öffnet und die Mundstücksöffnung des negativen Brenners über einen der Einlasse und die Mundstücks öffnungen der positiven Brenner über die anderen Einlasse verbindet.2. A plasma jet generator according to claim 1, characterized in that that the positive burner has a cathode;:;. tab un i at least has two sockets, and in that the negative burner has one Having cathode rod and a socket, wherein the guide attachment has a channel, at least two inlets and an outlet, wherein the called channel opens at the outlet and the mouthpiece opening of the negative burner via one of the inlets and the mouthpiece openings of the positive burner connects through the other inlets. 3. Ein Plasmastrahlengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Zusatzführungseinrichtung dielektrisch von jedem einzelnen Brenner isoliert ist.3. A plasma jet generator according to claim 1, characterized in that that said additional guide device is dielectrically isolated from each individual burner. 4. Plasmastrahlengenerator nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Brenner einen Kathodenstab und mindestens zwei Buchsen aufweist.4. Plasma jet generator according to claim 1 or 3, characterized in that each burner has a cathode rod and at least two Has sockets. 5. Ein Plasmastrahlengenerator nach Anspruch 2, dadurch ge-5. A plasma jet generator according to claim 2, characterized in that -2--2- kennzeichnet, dass der ge\annte Kanal jenseits der Kreuzung der Mittelacnsen der Brenner auf der Abstromseite einen reduzierten Querschnitt ' fweist.indicates that the connected canal is beyond the intersection of the central axes the burner has a reduced cross-section on the downstream side.
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