EP0134961B1 - Torche à plasma et méthode de fonctionnement - Google Patents

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EP0134961B1
EP0134961B1 EP84107737A EP84107737A EP0134961B1 EP 0134961 B1 EP0134961 B1 EP 0134961B1 EP 84107737 A EP84107737 A EP 84107737A EP 84107737 A EP84107737 A EP 84107737A EP 0134961 B1 EP0134961 B1 EP 0134961B1
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EP
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electrode
plasma burner
burner according
diameter
nozzle
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EP84107737A
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German (de)
English (en)
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EP0134961A2 (fr
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Hans Josef Dr. Bebber
Gebhard Tomalla
Heinrich-Otto Rossner
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Vodafone GmbH
Original Assignee
Fried Krupp AG
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Publication date
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Publication of EP0134961A3 publication Critical patent/EP0134961A3/de
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
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    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3478—Geometrical details

Definitions

  • an arc the so-called auxiliary arc
  • a gas stream is brought into contact with the auxiliary arc and passed through the nozzle electrode in order to drive the plasma formed by the auxiliary arc to the third electrode.
  • the direct current source not only serves to maintain the auxiliary arc between the first and second electrodes, but above all also to heat the plasma formed by the arc and driven to a third electrode.
  • the current source applied between the second electrode and the third electrode can either be a direct current source or, e.g. in DE-PS 14 40 594 proposed to be an AC power source.
  • the dimensioning of the annular gap between the nozzle electrode and the Auxiliary electrode Due to the conical design of the auxiliary electrode and the central channel, the cold gas used for plasma formation is optimally introduced into the conical area serving as the combustion chamber for the pilot arc through the cylindrical gap formed in the process.
  • An annular channel or an annular gap 9 adjoins the nozzle electrode 2, which in turn is delimited by the burner nozzle 3.
  • the nozzle 3 has in the area of the outer plasma channel boundary, i. H. in the direction of the end face 11 of the plasma torch 15 on its inside an electrically insulating layer 10, which effectively prevents the formation of parasitic arcs.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Claims (16)

1. Torche à plasma pour l'obtention d'arcs d'amorçage aussi longs que possible qui comporte deux électrodes (1, 2) montées coaxiale- ment et une buse (3) qui les entoure, une première électrode en barre (1) de section transversale circulaire, étant montée dans une position centrale comme électrode auxiliaire et comportant à son extrémité antérieure (1') une partie rétrécie (16), et une deuxième électrode (2) qui l'entoure, comportant comme électrode de buse, un alésage central (4) qui comprend une première partie cylindrique (17), une partie rétrécie conique (12) et une deuxième partie cylindrique (5), plus étroite, à laquelle se raccorde encore une partie élargie cylindrique (18), et délimitant avec l'électrode auxiliaire (1) un conduit annulaire (19), caractérisée en ce que:
- le diamètre B de la première partie cylindrique (17) de l'alésage central (4) est de 1,2 à 2,5 fois plus grand que le diamètre b de l'électrode auxiliaire (1),
- la partie rétrécie conique (12) de l'alésage central (4) a un angle de cône β compris entre 20° et 80° et que la partie rétrécie (16) de l'électrode auxiliaire (1) a la forme d'un cône d'angle a compris entre 20° et 80°,
- le diamètre D de la partie élargie (18) de l'alésage central (4) est jusqu'à trois fois plus grand que le diamètre d de la deuxième partie cylindrique (5),
- et en ce que l'électrode auxiliaire (1) est disposée de telle manière que la distance a qui sépare l'extrémité antérieure (1') de l'électrode auxiliaire du raccord entre la partie rétrécie conique (12) et la deuxième partie cylindrique (5) plus étroite, est avec le diamètre d de la deuxième partie cylindrique (5), plus étroite, dans un rapport a/d compris entre - et +2, a étant affecté du signe négatif lorsque l'extrémité antérieure (1') de l'électrode auxiliaire pénètre dans la deuxième partie cylindrique (5), plus étroite, de l'alésage central (4).
2. Torche à plasma selon la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur 1 et le diamètre d de la deuxième partie cylindrique (5), plus étroite, sont entre eux dans un rapport I/d compris entre 0,2 et 3.
3. Torche à plasma selon la revendication 2, caractérisée en ce que le rapport I/d est compris entre 1 et 1,5.
4. Torche à plasma selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre B de la première partie cylindrique (17) et le diamètre b de l'électrode auxiliaire (1) sont entre eux dans un rapport B/b compris entre 1,5 et 2.
5. Torche à plasma selon la revendication 4, caractérisée en ce que le rapport B/b est de l'ordre de 1,7.
6. Torche à plasma selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie (16) de l'électrode auxiliaire (1), rétrécie suivant l'angle de cône en allant vers l'extrémité antérieure (1') de l'électrode, se raccorde à une autre partie (21) rétrécie suivant un angle de cône y plus grand, compris entre 40° et 80°.
7. Torche à plasma selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle de cône β de la partie (12) de l'alésage central (4) qui est rétrécie en forme de cône est compris entre 30° et 60°.
8. Torche à plasma selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'angle de cône β est de l'ordre de 40°.
9. Torche à plasma selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre D de la partie élargie (18) et le diamètre d de la deuxième partie cylindrique (5) plus étroite, sont entre eux dans un rapport D/d compris entre 1 et 1,5.
10. Torche à plasma selon la revendication 9, caractérisée en ce que le rapport D/d est égal à 1,25.
11. Torche à plasma selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport a/d est compris entre 0 et 1.
12. Torche à plasma selon la revendication 1, caractérisée en ce que la section transversale libre de l'intervalle annulaire (19) compris entre l'électrode de buse (2) et l'électrode auxiliaire (1) se rétrécit d'une manière régulière en allant vers la surface frontale (11) de la torche à plasma (15).
13. Torche à plasma selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le conduit annulaire de buse (9) délimité par l'électrode de buse (2) et la buse (3) qui l'entoure comporte du côté intérieur de la buse (3) au moins à l'extrémité de la buse, un revêtement électriquement isolant.
14. Méthode de fonctionnement d'une torche à plasma selon les revendications 1 à 13, caractérisée en ce que l'amenée du plasma par l'alésage central (4) dans la zone de combustion de l'arc auxiliaire (6) est réglée de telle manière que le nombre de Reynold soit compris entre 10 et 2300.
15. Méthode selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'arrivée du plasma est réglée de telle manière que le nombre de Reynold soit compris entre 10 et 100.
16. Procédé de mise en oeuvre d'une torche à plasma selon les revendications 1 à 13, caractérisé par l'utilisation d'une source de courant alternatif pour l'entretien de l'arc auxiliaire, l'arc principal et l'arc auxiliaire (8, 6) étant alimentés à partir d'une source de courant unique.
EP84107737A 1983-08-10 1984-07-04 Torche à plasma et méthode de fonctionnement Expired EP0134961B1 (fr)

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