EP1113711A2 - Plasmabrenner und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls - Google Patents

Plasmabrenner und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls Download PDF

Info

Publication number
EP1113711A2
EP1113711A2 EP00128326A EP00128326A EP1113711A2 EP 1113711 A2 EP1113711 A2 EP 1113711A2 EP 00128326 A EP00128326 A EP 00128326A EP 00128326 A EP00128326 A EP 00128326A EP 1113711 A2 EP1113711 A2 EP 1113711A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
plasma torch
torch according
plasma
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00128326A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1113711A3 (de
Inventor
Walter Prof. Dr. Peschka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gtv-Gesellschaft fur Thermischen Verschleis-Schutz Mbh
Original Assignee
Gtv-Gesellschaft fur Thermischen Verschleis-Schutz Mbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gtv-Gesellschaft fur Thermischen Verschleis-Schutz Mbh filed Critical Gtv-Gesellschaft fur Thermischen Verschleis-Schutz Mbh
Publication of EP1113711A2 publication Critical patent/EP1113711A2/de
Publication of EP1113711A3 publication Critical patent/EP1113711A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H05H1/3452—Supplementary electrodes between cathode and anode, e.g. cascade

Definitions

  • the invention relates to a plasma torch with a combustion chamber, in which between an electrode and a counter electrode an arc can be generated and a working gas can be supplied for plasma formation.
  • the invention further relates to a method for production of a plasma jet, in which in a combustion chamber Arc between an electrode and a counter electrode is produced.
  • Such devices and methods are, for example, from DE 41 05 407 C2, DE 41 05 408 C1, the DE 195 40 587 A1, EP 0 249 238 A2 or EP 0 529 850 A2 known.
  • EP 0 436 576 B1 describes a device for generating Discharge arcs which have a first electrode and at least comprises two further electrodes, one using Control the path of the arch between the first Electrode and the other electrodes can be changed.
  • Plasma torches are used, for example, for plasma spray processes for coating materials, one Plasma jet is fed a powder.
  • the invention has for its object a plasma torch to create the generic type, which variable and is universally applicable and in particular extensive Has control and / or regulation options.
  • combustion chamber A plurality of combustion chamber electrodes comprises, which in axial Direction with respect to a combustion chamber axis in succession are arranged and that each individual combustion chamber electrode can be individually controlled electrically and in particular can be energized is.
  • combustion chamber electrodes can be the current distribution variable in the combustion chamber and thereby targeted the formation of the arc during arc discharge control and / or regulate.
  • the Combustion chamber includes anodes and several act as cathodes Elements are provided to serve in a cathode Interaction especially with the closest anode maintain the arc with minimal energy consumption, while the rest of the cathodes essentially serve the arc by means of the other anodes through the combustion chamber in order to optimize the plasma jet to create.
  • the combustion chamber at least at one point has a narrowed cross section.
  • the combustion chamber walls are heavily thermally stressed. According to the invention, it can be adjusted accordingly the current applied to the electrodes of the Plasma flow targeted through this constriction with minimization the wall load.
  • Plasma torches known in the art are controllability and / or controllability with regard to the feed of the filler material, for example, its mass fraction, narrow limits set.
  • a plurality of individually combustible combustion chamber electrodes increased control and / or regulation options given so that the plasma torch according to the invention is universal can be used and in particular surface coatings generate with controlled layer structures let, the previously known from the prior art Plasma torches could not be manufactured.
  • Coatings are made using the filler metal as coating material, which in the combustion chamber is introduced, can be varied during operation itself can, because the electrodes can be individually energized enable appropriate control and / or regulation. In addition, there is greater variability in terms of Reach supply of the individual filler metal parts.
  • the combustion chamber electrodes are preferably used around anodes.
  • three-phase currents can also be used, for example applied between electrodes and counter electrodes be, so that in this case the combustion chamber electrodes too can act at least partially as cathodes and Counter electrodes, which otherwise act as cathodes, as an anode.
  • each Combustion chamber electrode each have an insulating element.
  • the combustion chamber electrodes become electrical separately, so that the individual current can be applied every single combustion chamber electrode is guaranteed.
  • the Insulating elements can in particular also be used as Feeders for filler material in the combustion chamber train so that filler material in a structurally simple manner can be fed to the plasma jet.
  • an insulating element is made of a good heat conductor made of metallic material. Through a electrically non-conductive coating then becomes the electrical Insulation property provided while the insulation element can continue to dissipate heat well.
  • a spacer ring of the insulating element is arranged in an interior.
  • This is especially made of a high temperature resistant, electrical insulating material, and about its axial Height is the distance between adjacent combustion chamber electrodes and can be selected by selecting the spacer ring to adjust.
  • an insulating element with an adjacent combustion chamber electrode is soldered to get a seal.
  • the Combustion chamber electrodes usually need a coolant how water is cooled, and the sealing soldering prevents coolant from entering the combustion chamber can.
  • the seal also enables a better one Cooling the anode and thus ensuring a long service life of the plasma torch according to the invention.
  • the material for a combustion chamber electrode is advantageous and the material for something to be connected with it Insulating element chosen so that the thermal expansion of Insulating element and combustion chamber electrode matched to each other is. Due to the high temperatures in the combustion chamber a different thermal expansion of the insulating element and combustion chamber electrode to break or at least lead to leaks in the solder joint ("thermal mismatch"). The materials will be appropriate chosen, this can be largely avoided. Usually copper is used as the combustion chamber electrode material.
  • the insulating material can then, for example crystalline aluminum oxide, sapphire, magnesite or silicon carbide be or a hard aluminum alloy, like AlMgSil, 5, which is anodized.
  • the buffer material is in particular by means of explosive plating on the combustion chamber electrode and / or that Insulating element applied. Due to shock waves Composite systems made from a wide range of materials can handle high levels of energy are generated so that a for the buffer material there is a correspondingly large selection; then it is an optimal one Material selectable to balance the different Thermal expansion coefficient of insulating element and To reach the anode via the buffer.
  • the combustion chamber is advantageously rotationally symmetrical formed around a combustion chamber axis, around combustion chamber walls not load unevenly.
  • the combustion chamber is conveniently as a plasma nozzle for formed a plasma jet.
  • This plasma beam can then targeted to a workpiece, for example for cutting or welding or if a filler metal is introduced for coating.
  • a nozzle segment of the plasma nozzle which is the closest Cross section of the plasma nozzle comprises, designed as an electrode is.
  • the narrowest cross section serves to increase the flow speed of the working gas to a defined Generate plasma jet. For example, an arc discharge generated between a cathode and this anode which essentially serves to maintain the arch; then the Arches are guided through the combustion chamber in a targeted manner to lead the plasma jet "electrically".
  • a nozzle segment the plasma nozzle which is the narrowest cross section of the plasma nozzle includes, is not designed as an electrode and / or does not act as an electrode. This will break the arc passed the narrowest cross section and only follows this narrowest cross section on an electrode. Thereby the thermal load at this narrowest cross section significantly reduced as a critical area, so that Plasma torch has a longer service life overall or compared to plasma torches known from the prior art can be operated with increased performance with the same service life can.
  • the nozzle segment which is the narrowest Cross section of the plasma nozzle comprises, a nozzle segment arranged, which is designed as an electrode. At this The electrode can then attach the arc.
  • the filler material is advantageously fed in here into the combustion chamber based on the direction of flow of the working gas according to the narrowest cross section of the Combustion chamber.
  • the filler material which is in the combustion chamber is fundamentally abrasive Combustion chamber walls.
  • the most critical area in the Combustion chamber in terms of wall load is the narrowest Cross-section.
  • the filler material is advantageously transverse to one Combustion chamber axis insertable into the combustion chamber and in particular insertable essentially perpendicular to the combustion chamber axis. This ensures that the filler metal is carried away by the plasma jet, since this is carried by the Filler material flow passes. In particular, this is avoided that "unprocessed" filler material directly on the workpiece can fall and, for example, faulty structures the coating can occur. (It should be borne in mind that the filler material for coating applications is usually a powder.)
  • the filler material is advantageously in the combustion chamber Can be inserted transversely to a radial direction and in particular tangent to an azimuth direction. This is the filler metal a swirl can be given when entering the combustion chamber, through which the inclusion in the plasma beam and entrainment can be increased with the plasma jet.
  • a transport medium such as a transport liquid or a transport gas can be introduced into the combustion chamber.
  • the transport medium can then be the filler material, for example a powder, blow into the combustion chamber.
  • the transport gas it is in particular an inert gas such as Argon, helium or neon.
  • Feeding devices through which filler material is insertable into the combustion chamber, the feed devices are axially spaced and the feed by the respective feed devices independently of one another is feasible. This can be done at different Blow in the combustion chamber filler material and in particular different filler materials can also be used blow in.
  • the filler materials and the injection points can then be in the Connection with a corresponding control and / or Regulation of the current applied to the electrodes Aim the "mixed jet" at a workpiece so that, for example a defined one during a coating process Layer structure is formed, the multiple coating materials includes.
  • the combustion chamber comprises a plurality of anodes as combustion chamber electrodes.
  • a counter electrode is then a cathode.
  • Counter electrodes to the combustion chamber electrodes are provided is to extensive control and / or regulation options to obtain.
  • the number of Counter electrodes correspond to the number of combustion chamber electrodes. This allows each cathode to be an anode or vice versa assign and a corresponding power supply of these associated electrode pairs. Such one The pair of electrodes is then related to the other pairs of electrodes powered independently so that each combustion chamber electrode can be individually supplied with current.
  • the counter electrodes are symmetrical to the Combustion chamber electrodes arranged with respect to a combustion chamber axis are. On the one hand, this is the control and / or Regulation is not restricted and secondly become uneven Chamber wall loads of the combustion chamber avoided. In particular three cathodes can be provided.
  • a central feed channel is advantageously provided.
  • This buffer storage which is between the combustion chamber and a working gas source is arranged, serves to pressure fluctuations in the Compensate working gas supply from the source, so that the combustion chamber constantly working gas with an im substantially constant pressure is supplied and thus the plasma torch according to the invention a high operational stability having.
  • the working gas for counter-electrode cooling can be used.
  • the service life of the invention Plasma torch increased because of the additional Counter electrode cooling by the working gas of the breakdown Counter electrode is slowed down.
  • a counter electrode holder is advantageously provided for this purpose, which comprises one or more channels through which working gas can be fed to the combustion chamber.
  • working gas can also be used to cool the counterelectrode supply and in particular can flow around it with working gas.
  • This is conveniently in the counter electrode holder around a counterelectrode a gap which is ring-like in cross section formed so that working gas, which from the counter electrode holder emerges, flows in a ring flow and thus can flow around the counter electrode. It will then be an optimal one Cooling effect achieved.
  • a conical ring-like gap in cross section is inclined towards the counter electrode. It is achieved in that the working gas is the counter electrode flows around and flows along it to dissipate heat.
  • the channel or channels of the counter electrode holder are favorable inclined in the direction of the combustion chamber axis.
  • the working gas receives one when it exits the combustion chamber Swirl, which is used to improve the mixing of the filler material into a plasma jet. So it's cheap if when the working gas enters the combustion chamber Swirl can be generated.
  • the degree of turbulence the flow in the combustion chamber through the working gas control swirl given.
  • This swirl can be in the same direction or in the opposite direction to the flow direction of a filler in the combustion chamber his. This depends on the specific application, depending after what is cheaper.
  • a counter electrode to the combustion chamber electrode with respect to the combustion chamber in its axial position is movable. This allows the shape of the Optimize the arc by, in particular, the Distance of a cathode as the counter electrode to the closest Cross section is changed. It can also be done Cathode erosion due to the operation of the invention Take into account the plasma torch.
  • a counter electrode adjustable during operation of the plasma torch is, so another control and / or To get regulation possibility.
  • each combustion chamber electrode regardless of the other combustion chamber electrodes and in particular the current flow to each combustion chamber electrode from one to the other Combustion chamber electrodes adjustable and controllable and / or is adjustable. This allows the plasma torch according to the invention use universally and you get a high variability regarding possible applications.
  • a DC power supply is particularly advantageous, and in particular controllable and / or adjustable DC power supply for one pair of electrodes each counter electrode / combustion chamber electrode (Cathode and associated anode) provided so that thereby the adjustability of the current applied to a individual combustion chamber electrode is adjustable and extensive Get control and / or regulation options become.
  • High-frequency pulses can be superimposed. Through such High-frequency pulses can be the arc, which in the Combustion chamber is designed to stabilize. About the high frequency pulses there is an additional control and / or possibility of regulation.
  • an additional heater is provided for the combustion chamber. This results in a further control and / or regulation option, by heating the plasma in the combustion chamber becomes.
  • An additional heater is advantageously formed by that the electrical power supply to the counter electrodes a three-phase current is superimposed, especially if three Counter electrodes are provided. You then get one arc circulating between the counter electrodes, wherein the main DC discharges from these electrodes on the combustion chamber electrodes.
  • the additional heating is on or comprises a plurality of electrodes and in particular cathodes, which Point into the combustion chamber across the combustion chamber axis. Thereby the plasma can also be easily heated.
  • an electrode is for an additional heater conveniently essentially in one radial direction of the combustion chamber aligned.
  • the additional heating is advantageously by means of direct current and / or alternating current and / or three-phase current.
  • a nozzle segment Plasma nozzle which has the narrowest cross section, a convergent part and a subsequent weak has divergent part.
  • With the flow in dissipative losses occur in the nozzle segment dissipative wall losses and flow losses. this causes with the corresponding channel geometry on the nozzle segment, that a sound-near current flows, which near the wall Has subsonic speed and at the axis of the Combustion chamber with a Mach number in the range between about 1 to 1.05 flows. Then due to the turbulence in the flow the flow in the subsequent cylindrical channel section still close to sound with an average Mach number of essentially 1.
  • a counter electrode and the combustion chamber electrodes are expediently in this case arranged so that an arc through the narrowest cross section of the plasma nozzle is carried out.
  • the electrodes are heated with the working gas one or more arcs, for example pulsating Direct current or alternating current of suitable frequency is provided is, whereby the arcs through the narrowest cross section.
  • arcs for example pulsating Direct current or alternating current of suitable frequency is provided is, whereby the arcs through the narrowest cross section.
  • the heating by the arc the influence that the Flow is accelerated before the narrowest cross section, because Heaters in the subsonic area increase the Mach number up results in a maximum of 1.
  • the influence of heating in that of speed and the Mach number can be reduced.
  • a convergent part and one itself Subsequent weakly divergent part are provided and the arc through the narrowest cross section extends through, ensuring that the flow is always close to sound, it is achieved that the heating none opposing influence on the current and thereby the Flow remains stable and essentially in the subsonic range and at most in the sound-related supersonic area runs. That’s it Occurrence of strong impacts and in particular, there is no significant loss of static pressure.
  • auxiliary heaters are spaced arranged along the flow direction in the combustion chamber are.
  • a cylindrical flow channel narrows because, for example an electrode must protrude into it.
  • this can have a negative influence, because in particular compression shocks can occur.
  • This negative Influence can be reduced using a shock diffuser or even eliminate; in that downstream Filler material in the combustion chamber, that is in the Flow that can be injected can result in weak puffs are triggered and thus the Decelerate flow and increase pressure. This will be without changing the geometry of the flow channel (the plasma nozzle) reached.
  • the blowing in Filler material basically in a subsonic flow or at most in a flow close to sound and in particular it can be prevented that filler metal blown into a fully formed supersonic flow becomes. This causes the occurrence of strong impacts excluded which corresponding static pressure losses for Episode.
  • the plasma torch according to the invention can also be in one Use a plasma engine especially for a spacecraft.
  • the extensive variation possibilities regarding the Beam formation and beam composition make this possible Commitment.
  • the filler material is a liquid medium such as water. This liquid medium when in the arc of the Working gas is introduced, is heated and expanded thermally, creating a recoil pulse for the spacecraft can be generated. Due to the configuration according to the invention thereby loading the cathodes and the narrowest cross-section of the combustion chamber avoided by the expanding medium.
  • the liquid medium can also be chemical act aggressive medium; the configuration according to the invention allows the use of such a medium, in particular the load on the cathode and the narrowest nozzle cross-section is avoided by the filler metal.
  • this object is achieved at the outset described method in that the combustion chamber a plurality of in the axial direction with respect to a combustion chamber axis successive combustion chamber electrodes and that the combustion chamber electrodes are individually controlled and / or regulated to be supplied with current to the To control and / or regulate the arc in the combustion chamber.
  • the filler material is favorably supplied via one or several feeding devices, each between adjacent Combustion chamber electrodes are arranged in the combustion chamber blown in. This creates great variability achieved in terms of use. In particular, Manufacture layer structures on a workpiece, which by means of different filler materials are formed.
  • a first embodiment of a plasma torch according to the invention which is designated as a whole in FIG. 1 by 10 comprises a cylindrical housing 12 with a housing wall 14.
  • the housing wall 14 has an axis 16.
  • a housing base 18 arranged, which around the axis 16 a cylindrical has continuous opening 20.
  • a housing cover 22 provided at the other end of the housing 12 is connected to the housing wall 14. Fixing the case back 18 and housing cover 22 on the housing wall 14 not shown in Figure 1 and is in connection with the third embodiment of Figure 5 explained.
  • the housing wall 14 Enclosed by the housing wall 14 is in the housing 12 cylindrical cavity 24 formed in which one as a whole arranged with the combustion chamber designated 26, the combustion chamber axis coincides with axis 16.
  • a combustion chamber 28 the combustion chamber is rotationally symmetrical to the combustion chamber axis 16 trained.
  • the combustion chamber 26 is made up of a plurality of segments educated. In the embodiment shown in Figure 1 Combustion chamber 26 includes five segments.
  • a first segment 30 of the combustion chamber 26, which is the housing cover 22 closest segment has a first Segment section 32, the chamber wall 34 cylindrical is formed, the chamber wall 34 coaxial with the housing wall 14 is aligned.
  • On the first segment section 32 is followed by a second segment section 36, which is in one piece is connected to the first segment section 32 and which has the shape of a truncated cone with an axis coaxial to Combustion chamber axis 16 has.
  • the cone angle is that an imaginary cone tip of the second segment section 36 points to the housing base 18.
  • the first segment 30 is designed so that the Normal operating parameters of a heating of a working gas, by which a plasma is generated, that by the constriction between the second segment section 36 and the third Segment section 42, the working gas essentially in subsonic flow flows or at most with sound Speed.
  • the cone angle of Interior 44 at a small value.
  • the housing wall 14 has a cylindrical recess 46 provided, through which an annular surface 48, the housing cover 22nd is formed facing towards which the first segment 30 the positioning of which can be placed in the cavity 24.
  • a second segment follows toward the housing base 18 50, which as an insulating element from an electrical insulating material such as aluminum oxide, Sapphire, magnesite or silicon carbide is made. It can also be provided that such an insulating element 50 an anodized aluminum hard alloy such as AlMgSil, 5 is. In a variant of an embodiment, this is Insulating element made of a highly heat-conductive metallic Made of material and with an electrically insulating Provide cover.
  • the insulating element 50 has a disk-like shape a central cylindrical recess each on opposite End faces, so that the insulating member 50 in Cross-section is bone-shaped. A thereby the housing cover 22 facing step edge 52 is from an outer ring surface 54 of the third segment section 42 of the first Segment 30 surrounded.
  • the insulating element 50 points to the formation of the combustion chamber 28 a cylindrical central opening 56 whose diameter the diameter of the interior 44 of the third segment section 42 corresponds to the transition to the second segment 50.
  • a spacer ring (not in the figure shown) to be arranged to the distance between adjacent Anodes, between which the insulating element (50) is arranged is to be determined.
  • the insulating element 50 is provided with a channel 58 (FIG. 2), which is transverse and in particular perpendicular to the combustion chamber axis 16 is oriented with an opening 60, which is oriented so that a fluid is transverse to one radial direction 62 and in particular tangential to one Azimuthal direction of the combustion chamber 28 can be blown into this.
  • the channel 58 goes through the housing wall 14 to the outside Fluid, which is in particular an additional material can act to blow into the combustion chamber 28.
  • the mouth opening 60 is arranged so that the Fluid on or near a side surface 64 of the combustion chamber 28 is inflatable to a tangential feed of the Fluids over the insulating element designed as a feed device 50 to allow.
  • An insulating element 50 is followed by an anode 66 as the third Segment and as a further combustion chamber electrode with a cylindrical interior 68, the diameter of which the Corresponds to opening 56 in the second segment 50.
  • the second segment 50, the third segment 66 points in the direction of the housing cover 22 facing ring element 70, which around a corresponding step edge 72 of the second segment 50, which faces the housing base 18, rotates.
  • a fourth segment 74 follows Combustion chamber 26, which is an insulating element and basically is constructed in the same way as the second segment 50 corresponding lower, facing away from the ring member 70 Ring element of the third segment 66 rotates a corresponding one Step edge of the fourth segment 74.
  • the fourth segment 74 is followed by another, as an anode (Combustion chamber electrode) formed fifth segment, which protrudes from the housing base 18 with an opening 78, from which a plasma jet during operation of the emerges plasma torch according to the invention.
  • the fifth segment includes a first section 80 with a cylindrical interior 82, the diameter of which is that of the interior 68 corresponds to the third segment and a second Section 84, whose interior 86 is frustoconical is, the imaginary cone tip in the direction of Housing cover 22 and the opening 78 has a base of the truncated cone.
  • the anodes 30, 66, 76 can provide a better seal and to achieve better cooling, with the appropriate intermediate insulating elements 50 and 74 be soldered. This soldering must also take the high temperatures which can occur during the operation of the plasma torch, withstand. It is therefore important that the appropriate Materials of the anodes and the insulating elements with respect their coefficient of thermal expansion are adjusted so that no damage to the soldered connection due to the high temperatures occurs.
  • a buffer material is applied, in particular by means of explosive plating, which has a coefficient of thermal expansion, which is between that of the material for the corresponding Anode and that of the material for the corresponding insulating element lies, so a compensation in terms of thermal expansion to create when the temperature rises.
  • cooling device To cool the combustion chamber 26, one as a whole is 88 designated cooling device provided. This includes in parallel arranged to the combustion chamber axis 16 in the housing wall 14 Cooling channels 90, which are particularly symmetrical with respect to the Combustion chamber axis 16 are arranged and distributed over the one Coolant, in particular water, can be supplied to the combustion chamber 26 is.
  • the housing cover 22 has corresponding channels 92 on, via which the coolant can be supplied and / or removed.
  • a closing element 94 is arranged in segment 30 of the combustion chamber 26, between which and the housing cover 22 a cylindrical Cavity 96 is formed, which is used as a distribution space for the coolant is used.
  • This cavity 96 is fluid-tight opposite the channels 90, 92 completed.
  • the housing cover 22 has one or more corresponding ones Channels on. It is preferably provided for the coolant is supplied via the cavity 96 and via the Channels 90, 92 is discharged.
  • the corresponding feeding devices and discharge devices are shown in FIG. 1 Not shown.
  • channels 98 which are also preferably symmetrically distributed around the combustion chamber axis 16 are arranged. These channels settle in the first Segment 30 continues as channels 100, with appropriate seals 102 for fluid-tight sealing between the closing element 94 and the first segment 30 are arranged.
  • the channels 100 open into the first segment 30 in the area of the second segment section 36 into a cavity 104 through which the (external) combustion chamber surface which can be acted on with coolant is enlarged. Further channels 106 extend from the cavity 104 from which is in the insulating member 50 and the third segment 66 continue, each between the first segment 30 and the second segment 50, and the second segment 50 and seals corresponding to the third segment 66 are arranged are.
  • seals 108 are also between the first segment 30 and the housing wall 14 seals 108 arranged, which in particular prevent that coolant from cavity 96 into the area penetrates between the first segment 30 and the housing wall 14.
  • each annular Cavity 110 formed with appropriate seals are arranged so that coolant is not in can penetrate this cavity 110.
  • the third segment 66 designed as an anode also has an annular cavity 112 which the with the coolant actable area of the anode 66 enlarged.
  • ducts lead through the second insulating element (fourth segment) 74 and that designed as an anode fifth segment 76 into another annular cavity 114 of the fifth segment 76, in which the channels 90 in the housing wall 14 open so that the combustion chamber flows through Coolant starting from the cavity 114 via the channels 90, 92 can be removed from the plasma torch according to the invention.
  • the cathode holder 40 which is arranged on the support stage 38 is aligned parallel to the combustion chamber axis 16 holders through the housing cover 22, the distribution room 96, the closing element 94 and by corresponding Openings 116 protrude into combustion chamber 28.
  • One embodiment has three cathodes as counter electrodes provided to the combustion chamber anodes and accordingly three holders 116, which are symmetrical about the combustion chamber axis 16 are distributed, d. H. the cornerstones of a form an equilateral triangle (see FIG. 6).
  • rod-shaped cathode 118 as a counter electrode to the combustion chamber electrodes, which, for example, made of tungsten is.
  • the holders 116 are provided with inner channels, through which a coolant, especially water, for Cooling of the cathode 120 can be fed to the holder 116.
  • the cathode holder 40 itself is at a distance from that Closing element 94 arranged so that a cavity 122 between the closing element and the cathode holder 40 is formed.
  • a channel 124 for a working gas opens into this cavity 122, such as argon or helium, for plasma generation.
  • the cavity 122 serves in particular as a buffer store for the working gas to pressure fluctuations in the supply over to compensate for a feed device (not shown in the figure).
  • the cathode holder 40 comprises an injection element 126, which is made in particular from a ceramic material, and with which it rests on the support level 38.
  • This blowing element has feed channels 128 which start out open from the cavity 122 into the combustion chamber 28, wherein these have an inclination towards the combustion chamber axis 16, so that the working gas when entering the combustion chamber 28 Swirl can be issued.
  • the feed channels 128 are in particular so arranged that introduced into the combustion chamber 28 Working gas flows around the cathodes 120, i. H. through the area flows between the cathodes and the first segment 30.
  • the cathode holder has holders 116 assigned to it Ring elements 130, between a holder 116 and the Blowing element 126 transverse to the combustion chamber axis 16 is a cylindrical one Annular gap 132 is formed.
  • the ring element 130 itself is also a ring-shaped one in cross section Gap 134 formed surrounding the holder 116, this Gap conical in the direction of the cathode 120 is so that working gas through this gap 134 into the annular gap 132 flow and can flow around the cathode 120 to to cool them with working gas.
  • the injection element 126 also has a coaxial relationship with the combustion chamber axis 116 a separating element 136 pointing into the combustion chamber 28 on which is related to the axial direction across the cathodes 120 stands out and also from an insulating Ceramic material is made. This separating element 136 serves to the mutual influence of the cathodes to prevent.
  • the number of Anodes corresponds to the number of cathodes. Then it's everyone Combustion chamber electrode and in particular anode a counter electrode and in particular electrically assigned to the cathode, d. H. it is a plurality of anode-cathode-electrode pairs educated.
  • the one or more power supplies includes. It is provided according to the invention that the Current applied to each anode 30 (provided the first segment is designed as an anode and acts as an anode), 66, 76 individually is controllable and / or regulatable, d. H. the current application each anode independent of the other anodes is controllable and / or adjustable to an optimal arc shape and optimal flow conditions in the combustion chamber 28 to obtain. In particular, it can be provided that the Anodes can be electrically connected outside to this Way to enable independent power supply.
  • the plasma torch according to the invention works as follows:
  • Cooling is provided via the distribution space 96 and the channels 102 the combustion chamber 26 coolant is supplied and discharged via the Channels 90 discharged or supplied.
  • Working gas is over the Channel 124 and the buffer memory 122 are fed to the combustion chamber 28, the one entering combustion chamber 28 via gap 134 Part of the working gas also acts as cathodes Electrodes in the gas stream cools and through the feed channels 128 injected working gas swirl when entering the Combustion chamber 28 receives.
  • the application of current in particular can be controlled individually by direct current, can be correspondingly adjust the current distribution in the combustion chamber 26 and so an optimal shape of the arc and train according to the flow. In particular, it leaves prevent the plasma flow from constricting, thereby otherwise high wall loads could occur that even could destroy a plasma torch. Also a quenching of the arc can be avoided.
  • filler material such as a spray material.
  • the resulting two-phase flow can be due to the Plurality of anodes, the current applied to them individually is controllable and / or regulatable, well control. This leaves there is a high variability of the plasma flow with respect to both the mass flow as well as the energy flow.
  • insulation element 50 e.g. insulation element 50 and insulating element 74
  • insulating element 74 blow into the combustion chamber 28, so that, for example, during a coating process a corresponding layer structure can be obtained.
  • the filler material with the help a transport gas which is in particular a inert gas such as argon, helium, nitrogen or neon, is blown into the combustion chamber 28 via channels 58.
  • a transport gas which is in particular a inert gas such as argon, helium, nitrogen or neon
  • the power supply to the electrodes is radio frequency pulses be overlaid.
  • the first segment 30 of the combustion chamber 26, in which the narrowest cross section of the plasma nozzle is formed a convergent with respect to the flow direction of the working gas Segment section 36 on and a little divergent part 42.
  • the nozzle geometry is designed so that in connection with dissipative wall losses and dissipative flow losses a flow close to sound can be reached, which is a subsonic flow, especially near the wall and is close to sound in the combustion chamber axis with a Mach number in the highest range of about 1 to 1.05. In the subsequent cylindrical segment 50 is then Flow close to sound with an average Mach number of im essential 1.
  • the insulating element has 144, as shown in Figure 4, next to the channel 58 for the filler material on a cathode element 144, which protrudes into the combustion chamber 28 and that with direct current, alternating current or three-phase current can be supplied.
  • the cathode element 144 is in particular transverse in a radial direction 146 and in particular aligned perpendicular to the combustion chamber axis 16.
  • Additional heating is provided via such a cathode element 144 formed for the plasma in the combustion chamber 28, so that an additional Temperature control and / or temperature control of the Plasma can be done. This makes the variability of the invention Plasma torch further increased.
  • cathode elements 144 can also be used on other insulating elements be provided.
  • the additional heater constricts the cylindrical Flow channel; when the additional heating flows close to the sound by means of subsonic flow results in flow after the additional heating, a sound-related supersonic flow.
  • a sound-related supersonic flow By blowing in downstream Filler metal can trigger this weak shock waves can be realized.
  • By blowing in of filler material can be a shock diffuser train which so pressure fluctuations and Counteracting instabilities in the flow. This is achieved without the channel geometry in the area of cylindrical flow itself must be changed.
  • the negative influence of a sound-related supersonic flow through An additional heater can therefore be carried out by Blowing of filler material, which is a Eliminate impact diffuser effect.
  • the arrangement, implementation, in particular the electrical operating parameters of the auxiliary heater to adapt to the special design of the channel geometry and in particular is a vote on these elements perform to pressure fluctuations and instabilities to prevent.
  • a prerequisite for this vote is at all feasible, however, is that the filler into an ultrasonic flow or at most close to sound Flow is blown in and not into a fully trained one Supersonic flow.
  • the plasma torch is according to the second embodiment formed essentially the same as that according to the first embodiment and also works essentially equal. Same components in the second embodiment therefore have the same reference numerals in FIGS. 3 and 4 as in Figures 1 and 2.
  • FIG Whole In a third embodiment, which is shown in FIG Whole is designated 150, the housing cover 22 and the housing base 18 via a first bolt 152 and one second bolt 154 clamped by a hexagon 156 held against each other with counter-rotating internal threads and can be clamped together to make it even Housing bottom 18 and housing cover 22 with the housing wall 14 to brace.
  • the bolts 152 and 154 are essentially the same with a bolt head 158. You go through an opening 160 each in the housing cover 22 and housing base 18, wherein in this opening an insulating element 162 for electrical insulation the bolt from the housing 12 is seated. Between the Bolt head and the housing base 18 or the housing wall 14 a washer 163 and a disc spring 164 are arranged. By turning the hexagon 156, the housing cover 22 and housing base 18 clamped together.
  • FIG. 5 is from Housing cover 22 starting from a first anode 166, a first Insulating element 168, a second anode 170, a second insulating element 172, a third anode 174, a third insulating element 176 and finally facing the housing base 18 a fourth anode 178 is provided.
  • This fourth anode 178 also has the mouth opening 78.
  • the second insulating member 172 is a plurality of Provide electrodes 180 ( Figure 7), which in radial Project direction in the combustion chamber 28. With these electrodes it is particularly cathodes.
  • a holder 182 for a cathode element 180 is covered arranged reset to the combustion chamber 28 so that between a combustion chamber boundary surface 184 and a Combustion chamber 28 facing end of the holder 182 a distance is formed.
  • the cathode holder 40 is shown. It can in particular, be provided that the cathodes 40 relative to the Combustion chamber 28 are slidable, the position of the Cathodes in the combustion chamber 28 can be adjusted.
  • the movability can be achieved by using the cathode holder 40 as a whole is slidable or each of the holders 116 is slidable.
  • the combustion chamber electrodes and so the counter electrode or counter electrodes electrical energy and in particular with Three-phase current, that a rotating, not temporally stationary Three-phase arc is generated.
  • One with three-phase frequency Circulating arc can with three pairs of electrodes successively between two neighboring ones Electrodes (counter electrodes) are ignited.
  • the counter electrode / counter electrodes and combustion chamber electrodes act then successively alternately as anodes and cathodes and also alternating in time as such.

Abstract

Um einen Plasmabrenner mit einer Brennkammer, in welcher zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode ein Lichtbogen erzeugbar ist und dem ein Arbeitsgas zur Plasmabildung zuführbar ist, zu schaffen, welcher variabel einsetzbar ist, wird vorgeschlagen, daß die Brennkammer eine Mehrzahl von Brennkammer-Elektroden umfaßt, welche in axialer Richtung bezüglich einer Brennkammerachse aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei jede einzelne Brennkammer-Elektrode individuell strombeaufschlagbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Plasmabrenner mit einer Brennkammer, in welcher zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode ein Lichtbogen erzeugbar ist und dem ein Arbeitsgas zur Plasmabildung zuführbar ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls, bei welchem in einer Brennkammer ein Lichtbogen zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode erzeugt wird.
Solche Vorrichtungen und Verfahren sind beispielsweise aus der DE 41 05 407 C2, der DE 41 05 408 C1, der DE 195 40 587 A1, der EP 0 249 238 A2 oder der EP 0 529 850 A2 bekannt.
Aus der EP 0 436 576 B1 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von Entladungsbögen bekannt, die eine erste Elektrode und zumindest zwei weitere Elektroden umfaßt, wobei mittels einer Steuereinrichtung der Weg des Bogens zwischen der ersten Elektrode und den weiteren Elektroden verändert werden kann.
Plasmabrenner werden beispielsweise eingesetzt für Plasmasprayverfahren zur Beschichtung von Werkstoffen, wobei einem Plasmastrahl ein Pulver zugeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plasmabrenner der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welcher variabel und universell einsetzbar ist und insbesondere umfangreiche Steuerungs- und/oder Regelungsmöglichkeiten aufweist.
Diese Aufgabe wird beim Plasmabrenner der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennkammer eine Mehrzahl von Brennkammer-Elektroden umfaßt, welche in axialer Richtung bezüglich einer Brennkammerachse aufeinanderfolgend angeordnet sind und daß jede einzelne Brennkammer-Elektrode individuell elektrisch ansteuerbar und insbesondere strombeaufschlagbar ist.
Durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer Mehrzahl von axial angeordneten Brennkammer-Elektroden läßt sich die Stromverteilung in der Brennkammer variabel einstellen und dadurch die Ausbildung des Lichtbogens bei der Bogenentladung gezielt steuern und/oder regeln. Beispielsweise-kann, wenn die Brennkammer Anoden umfaßt und mehrere als Kathoden wirkende Elemente vorgesehen sind, eine Kathode dazu dienen, in Zusammenwirkung insbesondere mit der nächstliegenden Anode unter minimalem Energiebedarf den Lichtbogen aufrechtzuerhalten, während die restlichen Kathoden im wesentlichen dazu dienen, den Lichtbogen mittels der anderen Anoden durch die Brennkammer zu führen, um einen optimierten Plasmastrahl zu erzeugen.
Zur Erzeugung eines Plasmastrahls ist es grundsätzlich notwendig, daß die Brennkammer mindestens an einer Stelle einen verengten Querschnitt aufweist. Im Bereich dieses verengten Querschnitts sind die Brennkammerwände stark thermisch belastet. Erfindungsgemäß läßt sich durch entsprechende Einstellung der Strombeaufschlagung der Elektroden der Plasmastrom gezielt durch diese Engstelle unter Minimierung der Wandbelastung führen.
Bei der Zuführung eines Zusatzwerkstoffes, beispielsweise eines Spraypulvers, in den Plasmastrahl wird in der Brennkammer eine Zweiphasenströmung ausgebildet. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Plasmabrennern sind die Steuerbarkeit und/oder Regelbarkeit bezüglich der Zuführung des Zusatzwerkstoffes, beispielsweise dessen Massenanteils, enge Grenzen gesetzt. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird durch die Mehrzahl individuell strombeaufschlagbarer Brennkammer-Elektroden erhöhte Steuerungs- und/oder Regelungsmöglichkeiten vorgegeben, so daß der erfindungsgemäße Plasmabrenner universell einsetzbar ist und insbesondere sich Oberflächenbeschichtungen mit gesteuerten Schichtstrukturen erzeugen lassen, die bisher mit aus dem Stand der Technik bekannten Plasmabrennern nicht herstellbar waren.
Insbesondere können mit dem erfindungsgemäßen Plasmabrenner Beschichtungen hergestellt werden, bei denen der Zusatzwerkstoff als Beschichtungsmaterial, welches in die Brennkammer eingeführt wird, während des Betriebs selber variiert werden kann, da die individuell strombeaufschlagbaren Elektroden eine entsprechende Steuerung und/oder Regelung ermöglichen. Zudem läßt sich eine größere Variabilität bezüglich der Zuführung der einzelnen Zusatzwerkstoffanteile erreichen.
Bevorzugterweise handelt es sich bei den Brennkammer-Elektroden um Anoden. Es können beispielsweise aber auch Drehströme zwischen Elektroden und Gegenelektroden angewandt werden, so daß in diesem Fall die Brennkammer-Elektroden auch mindestens teilweise als Kathoden wirken können und die Gegenelektroden, die sonst als Kathoden wirken, als Anode.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen benachbarten Brennkammer-Elektroden jeweils ein Isolierelement angeordnet ist. Die Brennkammer-Elektroden werden dadurch elektrisch getrennt, so daß die individuelle Strombeaufschlagbarkeit jeder einzelnen Brennkammer-Elektrode gewährleistet ist. Die Isolierelemente lassen sich dabei insbesondere auch als Zuführeinrichtungen für Zusatzwerkstoff in die Brennkammer ausbilden, so daß auf konstruktiv einfache Weise Zusatzwerkstoff dem Plasmastrahl zuführbar ist.
Günstigerweise ist ein Isolierelement aus einem gut wärmeleitenden metallischen Material hergestellt. Durch einen elektrisch nicht leitenden Überzug wird dann die elektrische Isolierungseigenschaft bereitgestellt, während das Isolierelement weiterhin gut Wärme abführen kann.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, daß in einem Innenraum des Isolierelements ein Abstandsring angeordnet ist. Dieser ist insbesondere aus einem hochtemperaturbeständigen, elektrisch isolierenden Material gefertigt, und über seine axiale Höhe ist der Abstand benachbarter Brennkammer-Elektroden bestimmt und läßt sich durch entsprechende Auswahl des Abstandsrings einstellen.
Bei einer Variante einer Ausführungsform ist es vorgesehen, daß ein Isolierelement mit einer benachbarten Brennkammer-Elektrode verlötet ist, um eine Abdichtung zu erhalten. Die Brennkammer-Elektroden müssen üblicherweise mit einem Kühlmittel wie Wasser gekühlt werden, und die abdichtende Verlötung verhindert, daß Kühlmittel in die Brennkammer eindringen kann. Die Abdichtung ermöglicht damit auch eine bessere Kühlung der Anode und gewährleistet damit eine hohe Standzeit des erfindungsgemäßen Plasmabrenners.
Vorteilhafterweise sind dabei das Material für eine Brennkammer-Elektrode und das Material für ein damit zu verbindendes Isolierelement so gewählt, daß die Wärmedehnung von Isolierelement und Brennkammer-Elektrode aneinander angepaßt ist. Aufgrund der hohen Temperaturen in der Brennkammer kann eine zu starke unterschiedliche Wärmedehnung von Isolierelement und Brennkammer-Elektrode zu einem Bruch oder zumindest zu Undichtigkeiten in der Lötstelle führen ("thermal mismatch"). Werden die Materialien entsprechend gewählt, so läßt sich dies weitgehend vermeiden. Üblicherweise wird als Brennkammer-Elektrodenmaterial Kupfer verwendet. Das Isoliermaterial kann dann beispielsweise kristallines Aluminiumoxid, Saphir, Magnesit oder Siliziumkarbid sein oder auch eine Aluminium-Hartlegierung, wie AlMgSil,5, die eloxiert ist.
Es kann zur Vermeidung eines solchen "thermal mismatch" ein Puffer zwischen einer Brennkammer-Elektrode und einem zu verbindenden Isolierelement aus einem Puffermaterial vorgesehen sein, welches einen Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem des Materials des Isolierelements und dem des Materials der Anode aufweist. Dieser Puffer stellt einen Ausgleich dar, der einen Bruch der Lötstelle aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Brennkammer-Elektrode und Isolierelement verhindert.
Das Puffermaterial ist dabei insbesondere mittels Sprengplattierung auf die Brennkammer-Elektrode und/oder das Isolierelement aufgebracht. Durch stoßartige Druckwellen hoher Energie können Verbundsysteme einer Vielzahl von Werkstoffen erzeugt werden, so daß für das Puffermaterial eine entsprechend große Auswahl besteht; es ist dann ein optimales Material wählbar, um den Ausgleich zwischen den unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten von Isolierelement und Anode über den Puffer zu erreichen.
Vorteilhafterweise ist die Brennkammer rotationssymmetrisch um eine Brennkammerachse ausgebildet, um Brennkammerwände nicht ungleichmäßig zu belasten.
Um den erfindungsgemäßen Plasmabrenner variabel einsetzen zu können, ist günstigerweise die Brennkammer als Plasmadüse für einen Plasmastrahl ausgebildet. Dieser Plasmastrahl kann dann gezielt auf ein Werkstück gerichtet werden, beispielsweise zum Schneiden oder Schweißen oder, wenn ein Zusatzwerkstoff eingeführt wird, zum Beschichten.
Bei einer Variante einer Ausführungsform ist es vorgesehen, daß ein Düsensegment der Plasmadüse, welches den engsten Querschnitt der Plasmadüse umfaßt, als Elektrode ausgebildet ist. Der engste Querschnitt dient zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsgases, um einen definierten Plasmastrahl zu erzeugen. Beispielsweise kann eine Bogenentladung zwischen einer Kathode und dieser Anode erzeugt werden, welche im wesentlichen dazu dient, den Bogen aufrechtzuerhalten; über die restlichen Anoden kann dann der Bogen gezielt durch die Brennkammer geführt werden, um entsprechend den Plasmastrahl "elektrisch" zu führen.
Bei einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plasmabrenners ist es vorgesehen, daß ein Düsensegment der Plasmadüse, welches den engsten Querschnitt der Plasmadüse umfaßt, nicht als Elektrode ausgebildet ist und/oder nicht als Elektrode wirkt. Dadurch wird der Lichtbogen durch den engsten Querschnitt hindurchgeführt und setzt erst nach diesem engsten Querschnitt an einer Elektrode an. Dadurch wird die thermische Belastung an diesem engsten Querschnitt als kritischen Bereich erheblich verringert, so daß der Plasmabrenner insgesamt eine längere Standzeit aufweist bzw. gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Plasmabrennern bei gleicher Standzeit mit erhöhter Leistung betrieben werden kann.
Günstigerweise ist dabei bezogen auf die Strömungsrichtung des Arbeitsgases nach dem Düsensegment, welches den engsten Querschnitt der Plasmadüse umfaßt, ein Düsensegment angeordnet, welches als Elektrode ausgebildet ist. An dieser Elektrode kann dann der Lichtbogen ansetzen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Zusatzwerkstoff in die Brennkammer einführbar ist. Dadurch läßt sich eine hohe Variabilität insbesondere bezüglich der Anwendung des erfindungsgemäßen Plasmabrenners bei der Beschichtung von Werkstoffen erreichen.
Vorteilhafterweise erfolgt dabei die Zuführung des Zusatzwerkstoffes in die Brennkammer bezogen auf die Strömungsrichtung des Arbeitsgases nach dem engsten Querschnitt der Brennkammer. Der Zusatzwerkstoff, welcher in die Brennkammer eingeführt wird, hat grundsätzlich eine abrasive Wirkung bezüglich Brennkammerwänden. Der kritischste Bereich in der Brennkammer bezüglich einer Wandbelastung ist der engste Querschnitt. Durch das Einführen des Zusatzwerkstoffes nach dem engsten Querschnitt wird diese zusätzliche Belastung an dem engsten Querschnitt vermieden, wobei die erfindungsgemäße Anordnung einer Mehrzahl von Brennkammer-Elektroden, die individuell strombeaufschlagbar sind, gerade die Zuführungsmöglichkeit nach dem engsten Querschnitt gewährleistet.
Vorteilhafterweise ist der Zusatzwerkstoff quer zu einer Brennkammerachse in die Brennkammer einführbar und insbesondere im wesentlichen senkrecht zur Brennkammerachse einführbar. Dadurch wird gewährleistet, daß der Zusatzwerkstoff von dem Plasmastrahl mitgenommen wird, da dieser durch den Zusatzwerkstoffstrom hindurchtritt. Insbesondere ist dadurch vermieden, daß "unverarbeiteter" Zusatzwerkstoff direkt auf das Werkstück fallen kann und so beispielsweise Fehlstrukturen der Beschichtung auftreten können. (Es ist zu bedenken, daß für Beschichtungsanwendungen der Zusatzwerkstoff üblicherweise ein Pulver ist.)
Günstigerweise ist der Zusatzwerkstoff in die Brennkammer quer zu einer radialen Richtung einführbar und insbesondere tangential zu einer Azimutalrichtung. Dadurch ist dem Zusatzwerkstoff beim Eintritt in die Brennkammer ein Drall erteilbar, durch den die Aufnahme in dem Plasmastrahl und Mitnahme mit dem Plasmastrahl erhöhbar ist.
Günstigerweise ist zum Einblasen von Zusatzwerkstoff in die Brennkammer ein Transportmedium wie eine Transportflüssigkeit oder ein Transportgas in die Brennkammer einleitbar. Dieses Transportmedium kann dann den Zusatzwerkstoff, beispielsweise ein Pulver, in die Brennkammer einblasen. Bei dem Transportgas handelt es sich insbesondere um ein inertes Gas wie Argon, Helium oder Neon. Es werden auch Versuche mit reaktiven Gasen wie Methan durchgeführt.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Mehrzahl von Zuführungseinrichtungen vorgesehen ist, durch welche Zusatzwerkstoff in die Brennkammer einführbar ist, wobei die Zuführeinrichtungen axial beabstandet sind und die Zuführung durch die jeweiligen Zuführeinrichtungen unabhängig voneinander durchführbar ist. Dadurch läßt sich an verschiedenen Stellen der Brennkammer Zusatzwerkstoff einblasen und insbesondere lassen sich auch verschiedene Zusatzwerkstoffmaterialien einblasen. Durch entsprechende Auswahl der Zusatzwerkstoffe und der Einblasstellen läßt sich dann im Zusammenhang mit einer entsprechenden Steuerung und/oder Regelung der Strombeaufschlagung der Elektroden ein "Mischstrahl" auf ein Werkstück richten, so daß beispielsweise bei einem Beschichtungsvorgang eine definierte Schichtstruktur bildbar ist, die mehrere Beschichtungsmaterialien umfaßt.
Bei einer Variante einer Ausführungsform umfaßt die Brennkammer eine Mehrzahl von Anoden als Brennkammer-Elektroden. Insbesondere ist dann eine Gegenelektrode dazu eine Kathode.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Mehrzahl von Gegenelektroden zu den Brennkammmer-Elektroden vorgesehen ist, um umfangreiche Steuerungs- und/oder Regelungsmöglichkeiten zu erhalten.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anzahl von Gegenelektroden der Anzahl der Brennkammer-Elektroden entspricht. Dadurch läßt sich jeder Kathode eine Anode bzw. umgekehrt zuordnen und eine entsprechende Stromversorgung dieser zugehörigen Elektrodenpaare ausbilden. Ein solches Elektrodenpaar ist dann bezüglich der anderen Elektrodenpaare unabhängig mit Spannung versorgt, so daß dadurch jede Brennkammer-Elektrode individuell strombeaufschlagbar ist.
Es ist günstig, wenn die Gegenelektroden symmetrisch zu den Brennkammer-Elektroden bezüglich einer Brennkammerachse angeordnet sind. Dadurch ist zum einen die Steuerung und/oder Regelung nicht eingeschränkt und zum anderen werden ungleichmäßige Kammerwandbelastungen der Brennkammer vermieden. Insbesondere können drei Kathoden vorgesehen sein.
Um der Brennkammer gleichmäßig Arbeitsgas zuführen zu können, ist günstigerweise ein zentraler Zuführungskanal vorgesehen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Pufferspeicher für das Arbeitsgas vorgesehen ist. Dieser Pufferspeicher, welcher zwischen der Brennkammer und einer Arbeitsgasquelle angeordnet ist, dient dazu, Druckschwankungen bei der Arbeitsgaszuführung von der Quelle her auszugleichen, so daß der Brennkammer ständig gleichmäßig Arbeitsgas mit einem im wesentlichen konstanten Druck zugeführt wird und somit der erfindungsgemäße Plasmabrenner eine hohe Betriebsstabilität aufweist.
Bei einer vorteilhaften Variante einer Ausführungsform ist es vorgesehen, daß das Arbeitsgas zur Gegenelektrodenkühlung einsetzbar ist. Dadurch wird die Standzeit des erfindungsgemäßen Plasmabrenners erhöht, da über die zusätzliche Gegenelektrodenkühlung durch das Arbeitsgas der Abbau der Gegenelektrode verlangsamt wird.
Günstigerweise ist dazu ein Gegenelektrodenhalter vorgesehen, der einen oder mehrere Kanäle umfaßt, durch die Arbeitsgas der Brennkammer zuführbar ist. Über den Gegenelektrodenhalter läßt sich dann auch Arbeitsgas zur Kühlung der Gegenelektrode zuführen und insbesondere läßt sich diese mit Arbeitsgas umströmen. Dazu ist günstigerweise in dem Gegenelektrodenhalter um eine Gegenelektrode ein im Querschnitt ringartiger Spalt gebildet, so daß Arbeitsgas, welches aus dem Gegenelektrodenhalter austritt, in einer Ringströmung fließt und damit die Gegenelektrode umströmen kann. Es wird dann eine optimale Kühlwirkung erzielt.
Bei einer Variante einer Ausführungsform ist es vorgesehen, daß ein im Querschnitt ringartiger Spalt kegelförmig ausgebildet ist mit einer Neigung in Richtung der Gegenelektrode. Es wird dadurch erreicht, daß das Arbeitsgas die Gegenelektrode umströmt und an ihr entlangströmt, um Wärme abzuführen.
Günstigerweise sind der oder die Kanäle des Gegenelektrodenhalters in Richtung der Brennkammerachse geneigt. Dadurch erhält das Arbeitsgas beim Austritt in die Brennkammer einen Drall, der zur Verbesserung der Vermischung des Zusatzwerkstoffes in einen Plasmastrahl dient. Es ist also günstig, wenn beim Eintritt des Arbeitsgases in die Brennkammer ein Drall erzeugbar ist. Insbesondere läßt sich der Grad der Turbulenz der Strömung im Brennraum durch den dem Arbeitsgas erteilten Drall steuern.
Dieser Drall kann gleichsinnig oder gegensinnig zur Strömungsrichtung eines Zusatzwerkstoffes in die Brennkammer sein. Dies richtet sich nach der speziellen Anwendung, je nachdem was günstiger ist.
Bei einer Variante einer Ausführungsform ist es vorgesehen, daß eine Gegenelektrode zu den Brennkammer-Elektrode bezüglich des Brennraums in ihrer axialen Stellung verschieblich ist. Dadurch läßt sich die Gestalt des Lichtbogens optimieren, indem entsprechend insbesondere der Abstand einer Kathode als Gegenelektrode zu dem engsten Querschnitt verändert wird. Es läßt sich dadurch auch ein Kathodenabbrand aufgrund des Betriebs des erfindungsgemäßen Plasmabrenners berücksichtigen.
Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn eine Gegenelektrode während des Betriebs der Plasmabrennvorrichtung verstellbar ist, um so eine weitere Steuerungs- und/oder Regelungsmöglichkeit zu erhalten.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Strombeaufschlagung jeder Brennkammer-Elektrode unabhängig von der der anderen Brennkammer-Elektroden und insbesondere der Stromfluß zu jeder Brennkammer-Elektrode von demjenigen zu den anderen Brennkammer-Elektroden einstellbar und steuerbar und/oder regelbar ist. Dadurch läßt sich der erfindungsgemäße Plasmabrenner universell einsetzen und man erhält eine hohe Variabilität bezüglich möglicher Anwendungen.
Günstigerweise ist dabei eine Gleichstromversorgung und insbesondere steuerbare und/oder regelbare Gleichstromversorgung für jeweils ein Elektrodenpaar Gegenelektrode/Brennkammer-Elektrode (Kathode und zugeordneter Anode) vorgesehen, so daß dadurch die Einstellbarkeit der Strombeaufschlagung einer individuellen Brennkammer-Elektrode einstellbar ist und umfangreiche Steuerungs- und/oder Regelungsmöglichkeiten erhalten werden.
Es können ein oder mehrere Netzgeräte für die Stromversorgung der Brennkammer-Elektroden vorgesehen sein.
Besonders günstig ist es, wenn der Stromversorgung der Elektroden Hochfrequenzpulse überlagerbar sind. Durch solche Hochfrequenzimpulse läßt sich der Lichtbogen, welcher in der Brennkammer ausgebildet ist, stabilisieren. Über die Hochfrequenzimpulse ergibt sich dabei eine zusätzliche Steuerungs- und/oder Regelungsmöglichkeit.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante einer Ausführungsform ist eines Zusatzheizung für die Brennkammer vorgesehen. Dadurch ergibt sich eine weitere Steuerungs- und/oder Regelungsmöglichkeit, indem das Plasma in der Brennkammer nachgeheizt wird.
Eine Zusatzheizung ist vorteilhafterweise dadurch gebildet, daß der elektrischen Energieversorgung der Gegenelektroden ein Drehstrom überlagert wird, insbesondere wenn drei Gegenelektroden vorgesehen sind. Man erhält dann einen zwischen den Gegenelektroden umlaufenden Lichtbogen, wobei die Gleichstrom-Hauptentladungen von diesen Elektroden ausgehend auf die Brennkammer-Elektroden erfolgt.
Konstruktiv günstig ist es, wenn die Zusatzheizung ein oder mehrere Elektroden und insbesondere Kathoden umfaßt, welche quer zur Brennkammerachse in die Brennkammer weisen. Dadurch läßt sich das Plasma auf einfache Weise zusätzlich heizen.
Um eine effektive Heizung zu bewirken, ist eine Elektrode für eine Zusatzheizung günstigerweise im wesentlichen in einer radialen Richtung der Brennkammer ausgerichtet.
Die Zusatzheizung ist vorteilhafterweise mittels Gleichstrom und/oder Wechselstrom und/oder Drehstrom betätigbar.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Düsensegment der Plasmadüse, welches den engsten Querschnitt umfaßt, einen konvergenten Teil und einen sich anschließenden schwach divergenten Teil aufweist. Dadurch, daß die Erweiterung im divergenten Teil des Düsensegmentes nur sehr gering ist, ist die Verengung bezogen auf diesen Teil auch gering. Es läßt sich dann die Standzeit der Düse erhöhen, da die Verengung infolge Erosion an dem Querschnitt sich einem nachfolgendem zylindrischen Kanalabschnitt annähert. Bei der Strömung in dem Düsensegment treten dissipative Verluste auf und zwar dissipative Wandverluste und Strömungsverluste. Dies bewirkt mit der entsprechenden Kanalgeometrie an dem Düsensegment, daß eine schallnahe Strömung strömt, welche in Wandnähe Unterschallgeschwindigkeit aufweist und bei der Achse der Brennkammer mit einer Machzahl im Bereich zwischen etwa 1 bis 1,05 strömt. Aufgrund der Turbulenz in der Strömung ist dann die Strömung in dem nachfolgenden zylindrischen Kanalabschnitt weiterhin schallnah mit einer mittleren Machzahl von im wesentlichen 1.
Günstigerweise sind dabei eine Gegenelektrode und die Brennkammer-Elektroden so angeordnet, daß ein Lichtbogen durch den engsten Querschnitt der Plasmadüse durchgeführt ist. Durch die Elektroden erfolgt eine Heizung des Arbeitsgases mit einem oder mehreren Lichtbögen, wobei beispielsweise pulsierender Gleichstrom oder Wechselstrom geeigneter Frequenz vorgesehen ist, wobei hindurch die Lichtbögen sich durch den engsten Querschnitt erstrecken. Für Unterschallströmung hat dabei die Heizung durch den Lichtbogen den Einfluß, daß die Strömung vor dem engsten Querschnitt beschleunigt wird, da Heizungen im Unterschallbereich eine Zunahme der Machzahl bis zu maximal 1 zur Folge hat. Bei Überschallströmung liegt jedoch der Einfluß der Heizung darin, daß die Geschwindigkeit und die Machzahl verringert werden. Dadurch, daß erfindungsgemäß eine konvergenter Teil und ein darin sich anschließender schwach divergenter Teil vorgesehen sind und sich der Lichtbogen durch den engsten Querschnitt hindurchstreckt, wobei dafür gesorgt ist, daß die Strömung stets schallnah ist, wird erreicht, daß die Heizung keinen gegensinningen Einfluß auf die Strömung hat und dadurch die Strömung stabil bleibt und im wesentlichen im Unterschallbereich und dabei höchstens im schallnahen Überschallbereich verläuft. Dadurch ist das Auftreten stark Verdichtungsstöße unterbunden und insbesondere tritt kein erheblicher Ruhedruckverlust auf.
Ganz besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn eine oder mehrere Zusatzheizvorrichtungen beabstandet längs der Strömungsrichtung in der Brennkammer angeordnet sind. Mittels einer Zusatzheizvorrichtung wird grundsätzlich ein zylindrischer Strömungskanal verengt, da beispielsweise eine Elektrode in diesen hineinragen muß. Bei entsprechend ausgelegtem erfindungsgemäßen Plasmabrenner wird die erste Zusatzheizung mit Unterschallströmung angeströmt und nach der Zusatzheizung ergibt sich eine schallnahe Überschallströmung. Diese kann grundsätzlich einen negativen Einfluß haben, da insbesondere Verdichtungsstöße auftreten können. Dieser negative Einfluß läßt sich über einen Stoßdiffusor vermindern oder sogar eliminieren; dadurch, daß strömungsabwärts Zusatzwerkstoff in die Brennkammer, das heißt in die Strömung, injiziert werden kann, können schwache Verdichtungsstöße ausgelöst werden und damit läßt sich die Strömung verzögern und der Druck erhöhen. Dies wird dabei ohne Änderung der Geometrie des Strömungskanals (der Plasmadüse) erreicht.
Erfindungsgemäß läßt es sich erreichen, daß das Einblasen von Zusatzwerkstoff grundsätzlich in eine Unterschallströmung beziehungsweise höchstens in eine schallnahe Strömung erfolgt und insbesondere läßt es sich verhindern, daß Zusatzwerkstoff in eine voll ausgebildete Überschallströmung eingeblasen wird. Dadurch ist das Auftreten starker Verdichtungsstöße ausgeschlossen, welche entsprechende Ruhedruckverluste zur Folge hätten.
Der erfindungsgemäße Plasmabrenner läßt sich auch in einem Plasmatriebwerk insbesondere für ein Raumfahrzeug einsetzen. Die umfangreichen Variationsmöglichkeiten bezüglich der Strahlausbildung und Strahlzusammensetzung ermöglichen diesen Einsatz. Es kann dabei auch vorgesehen sein, daß der Zusatzwerkstoff ein flüssiges Medium wie beispielsweise Wasser ist. Dieses flüssige Medium, wenn es in den Lichtbogen des Arbeitsgases eingebracht wird, wird aufgeheizt und expandiert thermisch, wodurch ein Rückstoßimpuls für das Raumfahrzeug erzeugbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist dabei eine Belastung der Kathoden und des engsten Brennkammerquerschnitts durch das expandierende Medium vermieden.
Bei dem flüssigen Medium kann es sich auch um ein chemisch aggressives Medium handeln; die erfindungsgemäße Ausgestaltung erlaubt den Einsatz eines solchen Mediums, da insbesondere die Belastung der Kathode und des engsten Düsenquerschnitts durch den Zusatzwerkstoff vermieden ist.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch gelöst, daß die Brennkammer eine Mehrzahl von in axialer Richtung bezüglich einer Brennkammerachse aufeinanderfolgende Brennkammer-Elektroden umfaßt und daß die Brennkammer-Elektroden individuell gesteuert und/oder geregelt mit Strom beaufschlagt werden, um den Lichtbogen in der Brennkammer zu steuern und/oder zu regeln.
Dieses Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Plasmabrenner beschriebenen Vorteile auf. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sowie deren Vorteile des Verfahrens sind entsprechend bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Plasmabrenner erläutert.
Günstigerweise wird dabei der Zusatzwerkstoff über eine oder mehrere Zuführeinrichtungen, welche jeweils zwischen benachbarten Brennkammer-Elektroden angeordnet sind, in die Brennkammer eingeblasen. Dadurch wird eine große Variabilität bezüglich des Einsatzes erreicht. Insbesondere lassen sich Schichtstrukturen auf einem Werkstück anfertigen, die mittels verschiedenen Zusatzwerkstoffen gebildet sind.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Zusatzwerkstoff in eine Ultraschallströmung oder in eine schallnahe Strömung in der Brennkammer eingeblasen wird. Dadurch ist verhindert, daß die Injektion des Zusatzwerkstoffes in eine voll ausgebildete Überschallströmung erfolgt; dadurch ist das Auftreten starker Verdichtungsstöße mit entsprechenden Ruhedruckverlusten vermieden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung der Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1
eine seitliche Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plasmabrenners;
Figur 2
einen Schnitt durch den Plasmabrenner gemäß Figur 1 entlang der Linie A-A;
Figur 3
eine seitliche Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plasmabrenners;
Figur 4
einen Schnitt durch den Plasmabrenner gemäß Figur 3 entlang der Linie B-B;
Figur 5
eine seitliche Teilansicht in Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Plasmabrenners;
Figur 6
eine Schnittansicht des Plasmabrenners gemäß Figur 5 entlang der Linie C-C und
Figur 7
eine Schnittansicht des Plasmabrenners gemäß Figur 5 entlang der Linie D-D.
Eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plasmabrenners, welcher in Figur 1 als Ganzes mit 10 bezeichnet ist, umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 12 mit einer Gehäusewand 14. Die Gehäusewand 14 weist eine Achse 16 auf.
An einem unteren Ende der Gehäusewand 14 ist ein Gehäuseboden 18 angeordnet, welcher um die Achse 16 eine zylindrische durchgehende Öffnung 20 aufweist. Weiterhin ist ein Gehäusedeckel 22 vorgesehen, der an dem anderen Ende des Gehäuses 12 mit der Gehäusewand 14 verbunden ist. Die Fixierung von Gehäuseboden 18 und Gehäusedeckel 22 an der Gehäusewand 14 ist in Figur 1 nicht gezeigt und wird im Zusammenhang mit dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 noch erläutert.
Durch die Gehäusewand 14 umschlossen ist im Gehäuse 12 ein zylindrischer Hohlraum 24 gebildet, in dem eine als Ganzes mit 26 bezeichnete Brennkammer angeordnet ist, deren Brennkammerachse mit der Achse 16 zusammenfällt. Ein Brennraum 28 der Brennkammer ist rotationssymmetrisch zu der Brennkammerachse 16 ausgebildet.
Die Brennkammer 26 ist aus einer Mehrzahl von Segmenten gebildet. Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt die Brennkammer 26 fünf Segmente.
Ein erstes Segment 30 der Brennkammer 26, welches das dem Gehäusedeckel 22 nächstliegende Segment ist, weist einen ersten Segmentabschnitt 32 auf, dessen Kammerwand 34 zylindrisch ausgebildet ist, wobei die Kammerwand 34 koaxial zu der Gehäusewand 14 ausgerichtet ist. Auf den ersten Segmentabschnitt 32 folgt ein zweiter Segmentabschnitt 36, der einstückig mit dem ersten Segmentabschnitt 32 verbunden ist und der die Form eines Kegelstumpfes mit einer Achse koaxial zur Brennkammerachse 16 aufweist. Der Kegelwinkel ist dabei so, daß eine gedachte Kegelspitze des zweiten Segmentabschnitts 36 zu dem Gehäuseboden 18 weist.
An dem Übergang zwischen dem ersten Segmentabschnitt 32 und dem zweiten Segmentabschnitt 36 ist im Brennraum 28 eine ringförmige Auflagenstufe 38 für einen als Ganzes mit 40 bezeichneten Gegenelektrodenhalter und insbesondere Kathodenhalter gebildet.
Auf den zweiten Segmentabschnitt 36 des ersten Segments 30 folgt ein dritter Segmentabschnitt 42, welcher einen kegelstumpfförmigen Innenraum 44 aufweist, wobei eine gedachte Kegelspitze dieses Innenraums 44 auf der Brennkammerachse 16 liegend in Richtung des Gehäusedeckels 22 weist. Der dem Brennraum 28 zugewandte Übergang zwischen dem zweiten Segmentabschnitt 36 und dem dritten Segmentabschnitt 42 ist abgerundet, so daß keine scharfe Kante an diesem Übergang vorliegt.
Das erste Segment 30 ist dabei so ausgebildet, daß bei den Normalbetriebsparametern einer Heizung eines Arbeitsgases, durch welche ein Plasma erzeugt wird, daß durch die Verengung zwischen dem zweiten Segmentabschnitt 36 und dem dritten Segmentabschnitt 42 das Arbeitsgas im wesentlichen in Unterschallströmung strömt oder höchstens mit schallnaher Geschwindigkeit. Insbesondere liegt dazu der Kegelwinkel des Innenraums 44 bei einem kleinen Wert.
Die Gehäusewand 14 ist mit einer zylindrischen Ausnehmung 46 versehen, durch die eine Ringfläche 48 dem Gehäusedeckel 22 zugewandt gebildet ist, auf die das erste Segment 30 zu dessen Positionierung in dem Hohlraum 24 auflegbar ist.
Auf das erste Segment 30, welches bei einer Variante einer Ausführungsform als Brennkammer-Elektrode und insbesondere als Anode ausgebildet ist unter Verwendung eines metallischen leitfähigen Materials wie insbesondere Kupfer oder bei einer alternativen Variante aus einem nicht leitenden Material gefertigt ist, folgt zum Gehäuseboden 18 hin ein zweites Segment 50, welches als Isolierelement aus einem elektrisch isolierenden Material wie beispielsweise Aluminiumoxid, Saphir, Magnesit oder Siliziumkarbid gefertigt ist. Es kann auch vorgesehen sein, daß ein solches Isolierelement 50 aus einer eloxierten Aluminium-Hartlegierung wie AlMgSil, 5 gefertigt ist. Bei einer Variante einer Ausführungsform ist das Isolierelement aus einem gut wärmeleitenden metallischen Material gefertigt und mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehen.
Das Isolierelement 50 hat eine scheibenförmige Gestalt mit einer zentralen zylindrischen Ausnehmung jeweils an gegenüberliegenden Stirnflächen, so daß das Isolierelement 50 im Querschnitt knochenförmig ist. Ein dadurch dem Gehäusedeckel 22 zugewandt gebildeter Stufenrand 52 ist von einer Außenringfläche 54 des dritten Segmentabschnitts 42 des ersten Segments 30 umgeben.
Das Isolierelement 50 weist zur Bildung des Brennraums 28 eine zylindrische zentrale Öffnung 56 auf, deren Durchmesser dem Durchmesser des Innenraums 44 des dritten Segmentabschnitts 42 an dem Übergang zum zweiten Segment 50 entspricht.
In dieser Öffnung kann ein Abstandsring (in der Figur nicht gezeigt) angeordnet sein, um den Abstand zwischen benachbarten Anoden, zwischen denen das Isolierelement (50) angeordnet ist, festzulegen.
Das Isolierelement 50 ist mit einem Kanal 58 (Figur 2) versehen, welcher quer und insbesondere senkrecht zur Brennkammerachse 16 orientiert ist mit einer Mündungsöffnung 60, welche so ausgerichtet ist, daß ein Fluid quer zu einer radialen Richtung 62 und insbesondere tangential zu einer Azimutalrichtung des Brennraums 28 in diesen einblasbar ist. Der Kanal 58 geht durch die Gehäusewand 14, um von außen das Fluid, bei dem es sich insbesondere um einen Zusatzwerkstoff handeln kann, in den Brennraum 28 einblasen zu können. Bevorzugterweise ist die Mündungsöffnung 60 so angeordnet, daß das Fluid an oder in der Nähe einer Seitenfläche 64 des Brennraums 28 einblasbar ist, um eine tangentiale Zuführung des Fluids über das als Zuführeinrichtung ausgebildete Isolierelement 50 zu ermöglichen.
Auf das Isolierelement 50 folgt eine Anode 66 als drittes Segment und als weitere Brennkammer-Elektrode mit einem zylindrischen Innenraum 68, dessen Durchmesser dem der Öffnung 56 im zweiten Segment 50 entspricht. Dem zweiten Segment 50 zugewandt weist das dritte Segment 66 ein in Richtung des Gehäusedeckels 22 weisendes Ringelement 70 auf, welches um einen entsprechenden Stufenrand 72 des zweiten Segments 50, welcher dem Gehäuseboden 18 zugewandt ist, umläuft.
Auf das dritte Segment 66, welches als anodische Brennkammer-Elektrode ausgebildet ist, folgt ein viertes Segment 74 der Brennkammer 26, welches ein Isolierelement ist und grundsätzlich gleich aufgebaut ist wie das zweite Segment 50. Ein entsprechendes unteres, dem Ringelement 70 abgewandtes Ringelement des dritten Segments 66 umläuft dabei einen entsprechenden Stufenrand des vierten Segments 74.
Auf das vierte Segment 74 folgt ein weiteres, als Anode (Brennkammer-Elektrode) ausgebildetes fünftes Segment, welches aus dem Gehäuseboden 18 ragt mit einer Mündungsöffnung 78, aus der ein Plasmastrahl bei Betrieb des erfindungsgemäßen Plasmabrenners austritt. Das fünfte Segment umfaßt einen ersten Abschnitt 80 mit einem zylindrischen Innenraum 82, dessen Durchmesser dem des Innenraums 68 des dritten Segments entspricht und einen zweiten Abschnitt 84, dessen Innenraum 86 kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei die gedachte Kegelspitze in Richtung des Gehäusedeckels 22 weist und die Mündungsöffnung 78 eine Basis des Kegelstumpfes bildet.
Die Anoden 30, 66, 76 können dabei, um eine bessere Abdichtung und eine bessere Kühlung zu erreichen, mit den entsprechend dazwischenliegenden Isolierelementen 50 bzw. 74 verlötet sein. Diese Verlötung muß auch die hohen Temperaturen, die beim Betrieb des Plasmabrenners auftreten können, aushalten. Es ist deshalb wichtig, daß die entsprechenden Materialien der Anoden und der Isolierelemente bezüglich ihres Wärmeausdehnungskoeffizienten so angepaßt sind, daß durch die hohen Temperaturen keine Beschädigung der Lötverbindung auftritt. Es kann dabei erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß zwischen den zu verlötenden Teilen ein Puffermaterial aufgebracht wird, insbesondere mittels Sprengplattierung, das einen Wärmedehnungskoeffizienten aufweist, welcher zwischen dem des Materials für die entsprechende Anode und dem des Materials für das entsprechende Isolierelement liegt, um so einen Ausgleich bezüglich der Wärmeausdehnung bei Temperaturerhöhung zu schaffen.
Zur Kühlung der Brennkammer 26 ist eine als Ganzes mit 88 bezeichnete Kühlvorrichtung vorgesehen. Diese umfaßt parallel zur Brennkammerachse 16 in der Gehäusewand 14 angeordnete Kühlkanäle 90, die insbesondere symmetrisch bezüglich der Brennkammerachse 16 verteilt angeordnet sind und über die ein Kühlmittel, insbesondere Wasser, der Brennkammer 26 zuführbar ist. Dazu weist der Gehäusedeckel 22 entsprechende Kanäle 92 auf, über die das Kühlmittel zu- und/oder abführbar ist.
Des weiteren ist zwischen dem Gehäusedeckel 22 und dem ersten Segment 30 der Brennkammer 26 ein Schlußelement 94 angeordnet, zwischen welchem und dem Gehäusedeckel 22 ein zylindrischer Hohlraum 96 gebildet ist, der als Verteilerraum für das Kühlmittel dient. Dieser Hohlraum 96 ist fluiddicht gegenüber den Kanälen 90, 92 abgeschlossen. Zur Zuführung/Abführung von Kühlmittel in diesen Verteilerraum 96 weist der Gehäusedeckel 22 einen oder mehrere entsprechende Kanäle auf. Bevorzugterweise ist es vorgesehen, das Kühlmittel über den Hohlraum 96 zugeführt wird und über die Kanäle 90, 92 abgeführt wird. Die entsprechenden Zuführungsvorrichtungen und Abführungsvorrichtungen sind in der Figur 1 nicht gezeigt.
Durch das Schlußelement 94 verlaufen, wie in Figur 1 gezeigt, parallel zur Brennkammerachse 16 Kanäle 98, die ebenfalls bevorzugterweise symmetrisch verteilt um die Brennkammerachse 16 angeordnet sind. Diese Kanäle setzen sich in dem ersten Segment 30 als Kanäle 100 fort, wobei entsprechende Dichtungen 102 zur fluiddichten Abdichtung zwischen dem Schlußelement 94 und dem ersten Segment 30 angeordnet sind.
Die Kanäle 100 münden in dem ersten Segment 30 im Bereich des zweiten Segmentabschnitts 36 in einen Hohlraum 104, durch den die mit Kühlmittel beaufschlagbare (äußere) Brennkammerfläche vergrößert ist. Von dem Hohlraum 104 gehen weitere Kanäle 106 aus, die sich in dem Isolierelement 50 und dem dritten Segment 66 fortsetzen, wobei jeweils zwischen dem ersten Segment 30 und dem zweiten Segment 50, und dem zweiten Segment 50 und dem dritten Segment 66 entsprechende Dichtungen angeordnet sind.
Ebenfalls sind zwischen dem ersten Segment 30 und der Gehäusewand 14 Dichtungen 108 angeordnet, die insbesondere verhindern, daß Kühlmittel aus dem Hohlraum 96 in den Bereich zwischen dem ersten Segment 30 und der Gehäusewand 14 eindringt.
Zwischen dem Isolierelement 50 wie auch zwischen dem Isolierelement 74 und der Gehäusewand 14 ist dabei jeweils ein ringförmiger Hohlraum 110 gebildet, wobei entsprechende Dichtungen so angeordnet sind, daß Kühlmittel auch nicht in diesen Hohlraum 110 eindringen kann.
Das als Anode ausgebildete dritte Segment 66 weist ebenfalls einen ringförmigen Hohlraum 112 auf, der die mit Kühlmittel beaufschlagbare Fläche der Anode 66 vergrößert. Von diesem Hohlraum ausgehend führen Kanäle durch das zweite Isolierelement (viertes Segment) 74 und das als Anode ausgebildete fünfte Segment 76 in einen weiteren ringförmigen Hohlraum 114 des fünften Segments 76, in welchen die Kanäle 90 in der Gehäusewand 14 münden, so daß die Brennkammer durchströmendes Kühlmittel ausgehend von dem Hohlraum 114 über die Kanäle 90, 92 aus dem erfindungsgemäßen Plasmabrenner abführbar ist.
In dem Kathodenhalter 40, welcher auf der Auflagestufe 38 angeordnet ist, sitzen parallel ausgerichtet zur Brennkammerachse 16 Halter, die durch den Gehäusedeckel 22, den Verteilerraum 96, das Schlußelement 94 und durch entsprechende Öffnungen 116 in den Brennraum 28 ragen. Bei einer Variante eines Ausführungsbeispiels sind drei Kathoden als Gegenelektroden zu den Brennkammer-Anoden vorgesehen und entsprechend drei Halter 116, welche symmetrisch um die Brennkammerachse 16 verteilt sind, d. h. die Eckpunkte eines gleichseitigen Dreiecks bilden (vgl. Figur 6).
An dem in den Brennraum 28 weisenden Ende sitzt jeweils eine stabförmige Kathode 118 als Gegenelektrode zu den Brennkammer-Elektroden, welche beispielsweise aus Wolfram gefertigt ist. Die Halter 116 sind dabei mit Innenkanälen versehen, durch die ein Kühlmittel, insbesondere Wasser, zur Kühlung der Kathode 120 an dem Halter 116 zuführbar ist.
Der Kathodenhalter 40 selber ist mit einem Abstand zu dem Schlußelement 94 angeordnet, so daß ein Hohlraum 122 zwischen dem Schlußelement und dem Kathodenhalter 40 gebildet ist. In diesen Hohlraum 122 mündet ein Kanal 124 für ein Arbeitsgas, wie beispielsweise Argon oder Helium, zur Plasmaerzeugung. Der Hohlraum 122 dient insbesondere als Pufferspeicher für das Arbeitsgas, um Druckschwankungen bei der Zuführung über eine Zuführvorrichtung (in der Figur nicht gezeigt) auszugleichen.
Der Kathodenhalter 40 umfaßt dabei ein Einblaselement 126, welches insbesondere aus einem Keramikmaterial gefertigt ist, und mit welchem dieser auf der Auflagestufe 38 aufliegt. Dieses Einblaselement weist Zuführkanäle 128 auf, welche ausgehend von dem Hohlraum 122 in den Brennraum 28 münden, wobei diese eine Neigung gegen die Brennkammerachse 16 aufweisen, so daß dem Arbeitsgas beim Eintritt in den Brennraum 28 ein Drall erteilbar ist. Die Zuführkanäle 128 sind dabei insbesondere so angeordnet, daß in den Brennraum 28 eingeführtes Arbeitsgas um die Kathoden 120 strömt, d. h. durch den Bereich zwischen den Kathoden und dem ersten Segment 30 strömt.
Ferner weist der Kathodenhalter den Haltern 116 zugeordnete Ringelemente 130 auf, wobei zwischen einem Halter 116 und dem Einblaselement 126 quer zur Brennkammerachse 16 ein zylindrischer Ringspalt 132 gebildet ist. In dem Ringelement 130 selber ist jeweils ebenfalls ein im Querschnitt ringförmiger Spalt 134 den Halter 116 umgebend gebildet, wobei dieser Spalt kegelförmig in Richtung der Kathode 120 ausgebildet ist, so daß Arbeitsgas durch diesen Spalt 134 in den Ringspalt 132 strömen und die Kathode 120 umströmen kann, um diese mittels Arbeitsgas zu kühlen.
Das Einblaselement 126 weist ferner koaxial zur Brennkammerachse 116 ein in den Brennraum 28 weisendes Trennelement 136 auf, welches bezogen auf die axiale Richtung über die Kathoden 120 hinaussteht und ebenfalls aus einem isolierenden Keramikmaterial gefertigt ist. Dieses Trennelement 136 dient dazu, die elektrische Beeinflussung der Kathoden gegenseitig zu verhindern.
Es ist grundsätzlich auch vorgesehen, daß die Anzahl der Anoden der Anzahl der Kathoden entspricht. Es ist dann jeder Brennkammer-Elektrode und insbesondere Anode eine Gegenelektrode und insbesondere Kathode elektrisch zugeordnet, d. h. es ist eine Mehrzahl von Anoden-Kathoden-Elektrodenpaaren gebildet.
Zur Versorgung des Plasmabrenners mit elektrischer Energie ist eine Energieversorgungseinrichtung vorgesehen (in der Zeichnung nicht gezeigt), die eine oder mehrere Netzgeräte umfaßt. Es ist dabei erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Strombeaufschlagung jeder Anode 30 (sofern das erste Segment als Anode ausgebildet ist und als Anode wirkt), 66, 76 individuell steuerbar und/oder regelbar ist, d. h. die Strombeaufschlagung jeder Anode unabhängig von den anderen Anoden steuerbar und/oder regelbar ist, um eine optimale Lichtbogenform und optimale Strömungsverhältnisse in dem Brennraum 28 zu erhalten. Insbesondere kann es vorgesehen sein, daß die Anoden elektrisch außerhalb verschaltet werden, um auf diese Weise eine unabhängige Stromversorgung zu ermöglichen.
Der erfindungsgemäße Plasmabrenner funktioniert wie folgt:
Über den Verteilerraum 96 und die Kanäle 102 wird zur Kühlung der Brennkammer 26 Kühlmittel zu- bzw. abgeführt und über die Kanäle 90 abgeführt bzw. zugeführt. Arbeitsgas wird über den Kanal 124 und den Pufferspeicher 122 dem Brennraum 28 zugeführt, wobei der über den Spalt 134 in den Brennraum 28 gelangende Teil des Arbeitsgases auch die als Kathoden wirkenden Elektroden im Gasstrom kühlt und über die Zuführkanäle 128 eingeblasenes Arbeitsgas einen Drall beim Eintritt in den Brennraum 28 erhält.
Bei Anlegen einer Spannung zwischen den Kathoden und den zugeordneten Anoden und Zuführung des Arbeitsgases wie Argon, Neon, Stickstoff oder Helium wird dabei eine Bogenladung aufrechterhalten, so daß ein Plasmastrahl gebildet ist, der aus der Mündungsöffnung 78, beispielsweise gerichtet auf ein Werkstück, auftritt.
Durch die Mehrzahl von bezüglich der axialen Richtung 16 angeordneten Anoden, deren Strombeaufschlagung insbesondere durch Gleichstrom individuell steuerbar ist, läßt sich entsprechend die Stromverteilung in der Brennkammer 26 einstellen und sich so eine optimale Gestalt des Lichtbogens und entsprechend der Strömung ausbilden. Insbesondere läßt es sich vermeiden, daß die Plasmaströmung sich einschnürt, wodurch sonst hohe Wandbelastungen auftreten könnten, die sogar zu einer Zerstörung eines Plasmabrenners führen könnten. Auch ein Abbruch ("Quenching") des Lichtbogens läßt sich vermeiden.
Über die Kanäle 58 der Zuführeinrichtungen läßt sich ein Zusatzwerkstoff, wie beispielsweise ein Spraymaterial, einblasen. Die dadurch entstehende Zweiphasenströmung (Plasmastrahl und Zusatzwerkstoff) läßt sich aufgrund der Mehrzahl von Anoden, deren Strombeaufschlagung individuell steuerbar und/oder regelbar ist, gut steuern. Dadurch läßt sich eine hohe Variabilität des Plasmastroms sowohl bezüglich des Massestroms als auch des Energiestroms erreichen.
Es lassen sich insbesondere mehrere Zusatzwerkstoffe über unterschiedliche Isolierelemente (beispielsweise Isolierelement 50 und Isolierelement 74) in den Brennraum 28 einblasen, so daß beispielsweise bei einem Beschichtungsvorgang eine entsprechende Schichtstruktur erhalten werden kann.
Da der Zusatzwerkstoff in den Brennraum nach der engsten Stelle im Brennraum, welche am Übergang zwischen dem zweiten Segmentabschnitt 36 und dem dritten Segmentabschnitt 42 des ersten Segments 30 liegt, eingeführt wird, entfällt eine abrasive Wirkung des Zusatzwerkstoffes im engsten Düsenquerschnitt.
Es kann vorgesehen sein, daß der Zusatzwerkstoff mit Hilfe eines Transportgases, bei dem es sich insbesondere um ein inertes Gas wie Argon, Helium, Stickstoff oder Neon handelt, in den Brennraum 28 über Kanäle 58 eingeblasen wird.
Bei einer Anordnung mit drei Kathoden ist es möglich, daß nur eine der drei Kathoden zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens in Verbindung mit dem als Anode ausgebildeten ersten Segment 30 eingesetzt wird, während die beiden anderen Kathoden in Zusammenwirkung mit den anderen Anoden Anteile liefern, die durch den engsten Querschnitt des Brennraums hindurch den Lichtbogen führen. Durch die individuelle Ansteuerbarkeit der Anoden läßt sich so entsprechend der Lichtbogen bei optimaler Energieausnutzung zur Erzielung eines für die entsprechende Anwendung optimalen Plasmastrahls einsetzen.
Zur Stabilisierung des Lichtbogens kann es insbesondere vorgesehen sein, daß der Stromversorgung der Elektroden Hochfrequenzpulse überlagert werden.
Das erste Segment 30 der Brennkammer 26, in welchem der engste Querschitt der Plasmadüse gebildet ist, weist bezüglich der Strömungsrichtung des Arbeitsgases einen konvergenten Segmentabschnitt 36 auf und einen geringfügig divergenten Teil 42. Die Düsengeometrie ist dabei so ausgelegt, daß in Verbindung mit dissipativen Wandverlusten und dissipativen Strömungsverlusten eine schallnahe Strömung erreichbar ist, welche insbesondere in Wandnähe eine Unterschallströmung ist und in der Brennkammerachse schallnah ist mit einer Machzahl im Bereich von höchsten etwa 1 bis 1,05. Im nachfolgenden zylindrischen Segment 50 ist dann die Strömung schallnah mit einer mittleren Machzahl von im wesentlichen 1.
Die Strömung verläuft daher praktisch ausschließlich im Unterschallbereich, wobei sie höchstens im schallnahen Überschallbereich liegt. Dadurch ist das Auftreten starker Verdichtungsstöße und den damit einhergehenden großen Ruhedruckverlusten weitgehend vermieden.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches in Figur 3 gezeigt und als Ganzes mit 140 bezeichnet ist, ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ein zusätzliches, als Anode ausgebildetes Segment 142 vorgesehen, welches gleich ausgebildet ist wie das dritte Segment 66 gemäß Figur 1, wobei dann auch ein weiteres Isolierelement 144 vorgesehen ist. Ein erstes Segment 148, welches dem Gehäusedeckel 22 am nächsten ist, ist dagegen nicht als Anode ausgebildet, hat aber im wesentlichen die gleiche Form wie das erste Segment 30 gemäß Figur 1.
Bei einer Variante einer Ausführungsform weist das Isolierelement 144, wie in Figur 4 gezeigt, neben dem Kanal 58 für den Zusatzwerkstoff noch ein Kathodenelement 144 auf, welches in den Brennraum 28 ragt und das mit Gleichstrom, Wechselstrom oder Drehstrom versorgbar ist. Das Kathodenelement 144 ist dabei insbesondere in einer radialen Richtung 146 quer und insbesondere senkrecht zur Brennkammerachse 16 ausgerichtet.
Über ein solches Kathodenelement 144 ist eine Zusatzheizung für das Plasma in dem Brennraum 28 gebildet, so daß eine zusätzliche Temperatursteuerung und/oder Temperaturregelung des Plasmas erfolgen kann. Dadurch wird die Variabilität des erfindungsgemäßen Plasmabrenners weiter erhöht.
Solche Kathodenelemente 144 können auch an anderen Isolierelementen vorgesehen sein.
Die Zusatzheizung stellt eine Verengung des zylindrischen Strömungskanal dar; bei schallnaher Anströmung der Zusatzheizung mittels Unterschallströmung ergibt sich strömungsmäßig nach der Zusatzheizung eine schallnahe Überschallströmung. Durch strömungsabwärts durchgeführtes Einblasen von Zusatzwerkstoff kann dabei die Auslösung schwacher Verdichtungsstöße realisiert werden. Durch die Einblasung von Zusatzwerkstoff läßt sich dadurch ein Stoßdiffusor ausbilden, welcher so Druckschwankungen und Instabilitäten in der Strömung entgegen wirkt. Dies ist erreicht, ohne daß die Kanalgeometrie im Bereich der zylindrischen Strömung selber verändert werden muß. Der negative Einfluß einer schallnahen Überschallströmung durch Durchführung einer Zusatzheizung läßt sich also durch Einblasen von Zusatzwerkstoff, welche eine Stoßdiffusorwirkung ausübt, eliminieren.
Um dies zu erreichen, sind die Anordnung, Durchführung insbesondere die elektrischen Betriebsparameter der Zusatzheizung an die spezielle Ausgestaltung der Kanalgeometrie anzupassen und insbesondere ist eine Abstimmung bezüglich dieser Elemente durchzuführen, um Druckschwankungen und Instabilitäten zu verhindern. Eine Voraussetzung dafür, daß diese Abstimmung überhaupt durchführbar ist, ist jedoch, daß der Zusatzwerkstoff in eine Ultraschallströmung oder höchstens schallnahe Strömung eingeblasen wird und nicht in eine vollausgebildete Überschallströmung. Durch die entsprechende Ausgestaltung des Düsensegments 30 der Brennkammer 26, welches den engsten Querschnitt der Plasmadüse aufweist, ist dies erreichbar.
Ansonsten ist der Plasmabrenner gemäß der zweiten Ausführungsform im wesentlichen gleich ausgebildet wie der gemäß der ersten Ausführungsform und funktioniert auch im wesentlichen gleich. Gleiche Bauteile bei der zweiten Ausführungsform tragen daher in den Figuren 3 und 4 dasselbe Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 2.
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist jedoch die erste Anode erst nach dem engsten Querschnitt im Segment 148 angeordnet.
Bei einer dritten Ausführungsform, welche in der Figur 5 als Ganzes mit 150 bezeichnet ist, ist der Gehäusedeckel 22 und der Gehäuseboden 18 über einen ersten Bolzen 152 und einen zweiten Bolzen 154 verspannt, die durch einen Sechskant 156 mit jeweils gegendrehenden Innengewinden gegeneinander gehalten und miteinander verspannbar sind, um dadurch eben Gehäuseboden 18 und Gehäusedeckel 22 mit der Gehäusewand 14 zu verspannen.
Die Bolzen 152 und 154 sind im wesentlichen gleich ausgebildet mit einem Bolzenkopf 158. Sie gehen durch eine Öffnung 160 jeweils im Gehäusedeckel 22 und Gehäuseboden 18, wobei in dieser Öffnung ein Isolierelement 162 zur elektrischen Isolierung der Bolzen von dem Gehäuse 12 sitzt. Zwischen dem Bolzenkopf und dem Gehäuseboden 18 bzw. der Gehäusewand 14 ist eine Beilagscheibe 163 und eine Scheibenfeder 164 angeordnet. Durch Drehung des Sechskants 156 werden Gehäusedeckel 22 und Gehäuseboden 18 miteinander verspannt.
Insbesondere sind mehrere derartige Bolzenverbindungen um das Gehäuse 12 vorgesehen.
Bei dem in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist vom Gehäusedeckel 22 ausgehend eine erste Anode 166, ein erstes Isolierelement 168, eine zweite Anode 170, ein zweites Isolierelement 172, eine dritte Anode 174, ein drittes Isolierelement 176 und schließlich dem Gehäuseboden 18 zugewandt eine vierte Anode 178 vorgesehen. Diese vierte Anode 178 weist auch die Mündungsöffnung 78 auf.
Das zweite Isolierelement 172 ist mit einer Mehrzahl von Elektroden 180 (Figur 7) versehen, welche in radialer Richtung in die Brennkammer 28 ragen. Bei diesen Elektroden handelt es sich insbesondere um Kathoden.
Bei der in Figur 7 gezeigten Variante sind symmetrisch verteilt zur Brennkammerachse 16 drei Kathodenelemente 180 zur Zusatzheizung des Plasmas vorgesehen.
Ein Halter 182 für ein Kathodenelement 180 ist dabei bezogen auf den Brennraum 28 zurückgesetzt angeordnet, so daß zwischen einer Brennraumbegrenzungsfläche 184 und einem dem Brennraum 28 zuweisenden Ende des Halters 182 ein Abstand gebildet ist.
In Figur 5 und 6 ist der Kathodenhalter 40 gezeigt. Es kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Kathoden 40 relativ zur Brennkammer 28 verschieblich sind, wobei die Position der Kathoden in der Brennkammer 28 eingestellt werden kann.
Die Verschieblichkeit kann erreicht werden, indem der Kathodenhalter 40 als Ganzes verschieblich ausgebildet ist oder jeder der Halter 116 verschieblich ausgebildet ist.
Dadurch läßt sich die optimale Position der Kathoden 40 in der Brennkammer 28 während des Betriebes des erfindungsgemäßen Plasmabrenners einstellen, um so insbesondere die Wandbelastung der Brennkammer möglichst gering zu halten.
Es kann auch vorgesehen sein, daß die Brennkammer-Elektroden und die Gegenelektrode beziehungsweise Gegenelektroden so mit elektrischer Energie beaufschlagt werden und insbesondere mit Drehstrom, daß eine umlaufender, zeitlich nicht stationärer Drehstromlichtbogen erzeugt wird. Ein solcher, mit Drehstromfrequenz umlaufender Lichtbogen kann bei drei Elektrodenpaaren sukzessiv zwischen jeweils je zwei benachbarten Elektroden (Gegenelektroden) gezündet werden. Die Gegenelektrode/Gegenelektroden und Brennkammer-Elektroden wirken dann sukzessiv abwechselnd als Anoden und Kathoden und auch zeitlich abwechselnd als solche.

Claims (55)

  1. Plasmabrenner mit einer Brennkammer (26), in welcher zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode ein Lichtbogen erzeugbar ist und dem ein Arbeitsgas zur Plasmabildung zuführbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (26) eine Mehrzahl von Brennkammer-Elektroden (30, 66, 76) umfaßt, welche in axialer Richtung bezüglich einer Brennkammerachse (16) aufeinanderfolgend angeordnet sind und daß jede einzelne Brennkammer-Elektrode (30; 66; 76) individuell elektrisch ansteuerbar ist.
  2. Plasmabrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Brennkammer-Elektroden (30, 66) jeweils ein Isolierelement (50) angeordnet ist.
  3. Plasmabrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Isolierelement (50) mit einem elektrisch nicht leitenden Überzug versehen ist.
  4. Plasmabrenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Innenraum eines Isolierelements (50) ein Abstandsring angeordnet ist.
  5. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Isolierelement (50) mit einer benachbarten Brennkammer-Elektrode (30; 66) verlötet ist.
  6. Plasmabrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für eine Brennkammer-Elektrode und das Material für ein damit zu verbindendes Isolierelement so gewählt sind, daß die Wärmedehnung von Isolierelement und Brennkammer-Elektrode aneinander angepaßt ist.
  7. Plasmabrenner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Puffer zwischen einer Brennkammer-Elektrode und einem zu verbindenden Isolierelement aus einem Puffermaterial vorgesehen ist, welches einen Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem des Materials des Isolierelements und dem des Materials der Brennkammer-Elektrode aufweist.
  8. Plasmabrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Puffermaterial mittels Sprengplattierung auf die Brennkammer-Elektrode und/oder das Isolierelement aufgebracht ist.
  9. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (26) rotationssymmetrisch um die Brennkammerachse (16) ausgebildet ist.
  10. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (26) als Plasmadüse für einen Plasmastrahl ausgebildet ist.
  11. Plasmabrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Düsensegment (30) der Plasmadüse, welches den engsten Querschnitt der Plasmadüse umfaßt, als Elektrode ausgebildet ist.
  12. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Düsensegment (148) der Plasmadüse, welches den engsten Querschnitt der Plasmadüse umfaßt, nicht als Elektrode ausgebildet ist und/oder nicht als Elektrode wirkt.
  13. Plasmabrenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Strömungsrichtung des Arbeitsgases nach dem Düsensegment (30), welches den engsten Querschnitt der Plasmadüse umfaßt, ein Düsensegment angeordnet ist, welches als Elektrode ausgebildet ist.
  14. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzwerkstoff in die Brennkammer (26) einführbar ist.
  15. Plasmabrenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Zusatzwerkstoffes in die Brennkammer (26) bezogen auf die Strömungsrichtung des Arbeitsgases nach dem engsten Querschnitt der Brennkammer (26) erfolgt.
  16. Plasmabrenner nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzwerkstoff quer zu einer Brennkammerachse (16) in die Brennkammer (26) einführbar ist.
  17. Plasmabrenner nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzwerkstoff im wesentlichen senkrecht zur Brennkammerachse (16) in die Brennkammer (26) einführbar ist.
  18. Plasmabrenner nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzwerkstoff quer zu einer radialen Richtung (62) in die Brennkammer (26) einführbar ist.
  19. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Isolierelement (50), welches zwischen benachbarten Brennkammer-Elektroden (30, 66) angeordnet ist, als Zuführungseinrichtung ausgebildet ist, welche eine oder mehrere Zuführkanäle (58) zur Einführung von Zusatzwerkstoff in die Brennkammer (26) umfaßt.
  20. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einblasen von Zusatzwerkstoff in die Brennkammer (26) ein Transportmedium in die Brennkammer (26) einleitbar ist.
  21. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Zuführungseinrichtungen (50) vorgesehen sind, durch welche Zusatzwerkstoff in die Brennkammer (26) einführbar ist, wobei die Zuführungseinrichtungen (50) axial beabstandet sind und die Zuführung durch die jeweiligen Zuführungseinrichtungen (50) unabhängig voneinander durchführbar ist.
  22. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (26) eine Mehrzahl von Anoden (30, 66 ,76) als Brennkammer-Elektroden umfaßt.
  23. Plasmabrenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenelektrode zu einer Brennkammer-Elektrode eine Kathode (40) ist.
  24. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Gegenelektroden (40) zu den Brennkammer-Elektroden (30, 66, 76) vorgesehen ist.
  25. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Gegenelektroden der Anzahl der Brennkammer-Elektroden entspricht.
  26. Plasmabrenner nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektroden (40) zu den Brennkammer-Elektroden (30, 66 76) symmetrisch bezüglich einer Brennkammerachse (16) angeordnet sind.
  27. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß drei Elektroden als Gegenelektroden (120) zu den Brennkammer-Elektroden (30, 66, 76) vorgesehen sind.
  28. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung von Arbeitsgas ein zentraler Zuführungskanal vorgesehen ist.
  29. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pufferspeicher (122) für das Arbeitsgas vorgesehen ist.
  30. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsgas zur Gegenelektrodenkühlung einsetzbar ist.
  31. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenelektrodenhalter (40) vorgesehen ist, der einen oder mehrere Kanäle (128) umfaßt, durch die Arbeitsgas der Brennkammer (26) zuführbar ist.
  32. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gegenelektrodenhalter (40) um eine Gegenelektrode (40) ein im Querschnitt ringartiger Spalt (134) gebildet ist.
  33. Plasmabrenner nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Querschnitt ringartiger Spalt (134) kegelförmig ausgebildet ist mit einer Neigung in Richtung der Gegenelektrode (40).
  34. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kanäle (128) in Richtung der Brennkammerachse (16) geneigt sind.
  35. Plasmabrenner nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eintritt des Arbeitsgases in die Brennkammer (26) ein Drall erzeugbar ist.
  36. Plasmabrenner nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Drall gleichsinnig oder gegensinnig zur Strömung eines Zusatzwerkstoffes in die Brennkammer (26) ist.
  37. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenelektrode (120) bezüglich des Brennraums (28) verschieblich ist.
  38. Plasmabrenner nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenelektrode (120) während des Betriebs des Plasmabrenners in ihrer axialen Stellung verstellbar ist.
  39. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombeaufschlagung jeder Gegenelektrode unabhängig von derjenigen der anderen Gegenelektroden einstellbar und steuerbar und/oder regelbar ist.
  40. Plasmabrenner nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromversorgung für jeweils ein Elektrodenpaar Gegenelektrode und zugeordneter Brennkammer-Elektrode vorgesehen ist.
  41. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Netzgeräte für die Stromversorgung der Elektroden vorgesehen sind.
  42. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromversorgung der Elektroden Hochfrequenzpulse überlagerbar sind.
  43. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusatzheizung für die Brennkammer (26) vorgesehen ist.
  44. Plasmabrenner nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung dadurch gebildet ist, daß der elektrischen Energieversorgung der Elektroden (120) ein Drehstrom überlagert wird.
  45. Plasmabrenner nach Anspruch 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung eine oder mehrere Elektroden (180) umfaßt, welche quer zur Brennkammerachse (16) in die Brennkammer (26) weisen.
  46. Plasmabrenner nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (180) einer Zusatzheizung im wesentlichen in einer radialen Richtung der Brennkammer (26) ausgerichtet ist.
  47. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 43 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzheizung mittels Gleichstrom und/oder Wechselstrom und/oder Drehstrom betätigbar ist.
  48. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 10 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß ein Düsensegment (30) der Plasmadüse, welches den engsten Querschnitt umfaßt, einen konvergenten Teil (36) und einen sich anschließend schwach divergenten Teil (42) aufweist.
  49. Plasmabrenner nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenelektrode (120) und die Brennkammer-Elektroden (30, 66, 76) so angeordnet sind, daß ein Lichtbogen durch den engsten Querschnitt der Plasmadüse durchführbar ist.
  50. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzwerkstoff stromabwärts bezüglich einer Zusatzheizung für die Brennkammer (26) einführbar ist.
  51. Plasmatriebwerk gekennzeichnet durch einen Plasmabrenner gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
  52. Plasmatriebwerk nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzwerkstoff ein flüssiges Medium ist.
  53. Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls, bei welchem in einer Brennkammer ein Lichtbogen zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer eine Mehrzahl von in axialer Richtung bezüglich einer Brennkammerachse aufeinanderfolgende Brennkammer-Elektroden umfaßt und daß die Brennkammer-Elektroden individuell gesteuert und/oder geregelt mit Strom beaufschlagt werden, um den Lichtbogen in der Brennkammer zu steuern und/oder zu regeln.
  54. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzwerkstoff über eine oder mehrere Zuführeinrichtungen, welche zwischen benachbarten Brennkammer-Elektroden angeordnet sind, in die Brennkammer eingeblasen wird.
  55. Verfahren nach Anspruch 53 oder 54, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzwerkstoff in eine Unterschallströmung oder höchstens eine schallnahe Überschallströmung in der Brennkammer eingeblasen wird.
EP00128326A 1999-12-31 2000-12-22 Plasmabrenner und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls Withdrawn EP1113711A3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19963904 1999-12-31
DE19963904A DE19963904C2 (de) 1999-12-31 1999-12-31 Plasmabrenner und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1113711A2 true EP1113711A2 (de) 2001-07-04
EP1113711A3 EP1113711A3 (de) 2002-12-18

Family

ID=7935076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00128326A Withdrawn EP1113711A3 (de) 1999-12-31 2000-12-22 Plasmabrenner und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1113711A3 (de)
DE (1) DE19963904C2 (de)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10210914A1 (de) * 2002-03-04 2003-10-02 Gtv Ges Fuer Thermischen Versc Plasmabrenner und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls
WO2004028221A1 (en) * 2002-09-17 2004-04-01 Smatri Ab Plasma-spraying device
WO2006108395A1 (de) * 2005-04-11 2006-10-19 Dr. Laure Plasmatechnologie Gmbh Vorrichtung und verfahren zur plasmabeschichtung
WO2012049248A1 (de) * 2010-10-15 2012-04-19 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh Vorrichtung und verfahren zur plasmagestützten herstellung nanoskaliger partikel und/oder zur beschichtung von oberflächen
WO2012143024A1 (de) * 2011-04-20 2012-10-26 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh Vorrichtung und verfahren zur plasmagestützten herstellung nanoskaliger partikel und/oder zur beschichtung von oberflächen
CN107509299A (zh) * 2016-02-22 2017-12-22 衢州迪升工业设计有限公司 一种电离协同的热解装置
WO2019221644A1 (en) * 2018-05-14 2019-11-21 King Abdulaziz City For Science And Technology Plasma torch for thermal plasma jet generation
CN110708852A (zh) * 2019-09-25 2020-01-17 清华大学 一种等离子体枪

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10210210A1 (de) * 2002-03-01 2003-12-11 Gtv Ges Fuer Thermischen Versc Stromversorgungseinrichtung für eine Plasmabrennervorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines gepulsten Ausgangsstroms
US7079370B2 (en) 2003-04-28 2006-07-18 Air Products And Chemicals, Inc. Apparatus and method for removal of surface oxides via fluxless technique electron attachment and remote ion generation
TWI274622B (en) * 2003-04-28 2007-03-01 Air Prod & Chem Apparatus and method for removal of surface oxides via fluxless technique involving electron attachment and remote ion generation
DE102004006636B4 (de) * 2004-02-10 2013-10-17 Dr. Laure Plasmatechnologie Gmbh Plasmagenerator und Verfahren zur Reduktion und Reinigung von oxidhaltigen Metallverbindungen
DE102009005078A1 (de) 2009-01-16 2010-02-18 Daimler Ag Vorrichtung und Verfahren zum Lichtbogendrahtspritzen
DE102010015891A1 (de) * 2010-03-09 2011-09-15 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung nanoskaliger partikulärer Feststoffe und Plasmabrenner

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3149222A (en) * 1962-08-21 1964-09-15 Giannini Scient Corp Electrical plasma-jet apparatus and method incorporating multiple electrodes
US3309550A (en) * 1964-03-06 1967-03-14 Westinghouse Electric Corp Multiple annular electrode gas arc heater with a magnetic arc spinner
US4620080A (en) * 1984-06-27 1986-10-28 Nippon Steel Corporation Plasma jet generating apparatus with plasma confining vortex generator
EP0289961A2 (de) * 1987-05-08 1988-11-09 The Perkin-Elmer Corporation Lichtbogenvorrichtung mit justierbarer Kathode
US5332885A (en) * 1991-02-21 1994-07-26 Plasma Technik Ag Plasma spray apparatus for spraying powdery or gaseous material

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4780591A (en) * 1986-06-13 1988-10-25 The Perkin-Elmer Corporation Plasma gun with adjustable cathode
CA1330831C (en) * 1988-09-13 1994-07-19 Ashley Grant Doolette Electric arc generating device
EP0474899A1 (de) * 1990-09-11 1992-03-18 Tadahiro Shimadzu Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmaflammenstrahles
DE4105408C1 (de) * 1991-02-21 1992-09-17 Plasma-Technik Ag, Wohlen, Ch
US5124525A (en) * 1991-08-27 1992-06-23 Esab Welding Products, Inc. Plasma arc torch having improved nozzle assembly
DE19540587A1 (de) * 1995-10-31 1997-05-07 Bosch Gmbh Robert Plasmabrenner

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3149222A (en) * 1962-08-21 1964-09-15 Giannini Scient Corp Electrical plasma-jet apparatus and method incorporating multiple electrodes
US3309550A (en) * 1964-03-06 1967-03-14 Westinghouse Electric Corp Multiple annular electrode gas arc heater with a magnetic arc spinner
US4620080A (en) * 1984-06-27 1986-10-28 Nippon Steel Corporation Plasma jet generating apparatus with plasma confining vortex generator
EP0289961A2 (de) * 1987-05-08 1988-11-09 The Perkin-Elmer Corporation Lichtbogenvorrichtung mit justierbarer Kathode
US5332885A (en) * 1991-02-21 1994-07-26 Plasma Technik Ag Plasma spray apparatus for spraying powdery or gaseous material

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10210914C5 (de) * 2002-03-04 2009-02-12 GTV-Gesellschaft für thermischen Verschleiss-Schutz mbH Plasmabrenner und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls
DE10210914B4 (de) * 2002-03-04 2005-01-20 GTV-Gesellschaft für thermischen Verschleiss-Schutz mbH Plasmabrenner und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls
DE10210914A1 (de) * 2002-03-04 2003-10-02 Gtv Ges Fuer Thermischen Versc Plasmabrenner und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls
WO2004028221A1 (en) * 2002-09-17 2004-04-01 Smatri Ab Plasma-spraying device
US7291804B2 (en) 2002-09-17 2007-11-06 Microspray Technologies i Göteborg AB Plasma-spraying device
CN100350818C (zh) * 2002-09-17 2007-11-21 微型喷雾技术哥德堡股份公司 等离子体喷涂设备
WO2006108395A1 (de) * 2005-04-11 2006-10-19 Dr. Laure Plasmatechnologie Gmbh Vorrichtung und verfahren zur plasmabeschichtung
WO2012049248A1 (de) * 2010-10-15 2012-04-19 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh Vorrichtung und verfahren zur plasmagestützten herstellung nanoskaliger partikel und/oder zur beschichtung von oberflächen
WO2012143024A1 (de) * 2011-04-20 2012-10-26 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh Vorrichtung und verfahren zur plasmagestützten herstellung nanoskaliger partikel und/oder zur beschichtung von oberflächen
CN107509299A (zh) * 2016-02-22 2017-12-22 衢州迪升工业设计有限公司 一种电离协同的热解装置
CN107509299B (zh) * 2016-02-22 2019-03-12 衢州迪升工业设计有限公司 一种电离协同的热解装置
WO2019221644A1 (en) * 2018-05-14 2019-11-21 King Abdulaziz City For Science And Technology Plasma torch for thermal plasma jet generation
CN110708852A (zh) * 2019-09-25 2020-01-17 清华大学 一种等离子体枪

Also Published As

Publication number Publication date
EP1113711A3 (de) 2002-12-18
DE19963904C2 (de) 2001-12-06
DE19963904A1 (de) 2001-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0171793B1 (de) Plasmaspritzbrenner mit gekühlter Elektrode und Brennerdüse
DE102008018530B4 (de) Düse für einen flüssigkeitsgekühlten Plasmabrenner, Anordnung aus derselben und einer Düsenkappe sowie flüssigkeitsgekühlter Plasmabrenner mit einer derartigen Anordnung
DE4105407C2 (de)
DE102006012100B3 (de) Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets
DE19963904C2 (de) Plasmabrenner und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls
EP0500491A1 (de) Plasmaspritzgerät zum Versprühen von pulverförmigem oder gasförmigem Material
DE4228064A1 (de) Plasmaspritzgerät
DE2900330A1 (de) Verfahren zur plasmaerzeugung in einem plasma-lichtbogen-generator und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE202009018173U1 (de) Düsenschutzkappe und Düsenschutzkappenhalter sowie Lichtbogenplasmabrenner mit derselben und/oder demselben
EP2130414B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung eines plasmastrahls
DE1564328B2 (de) Lichtbogen-Plasmastrahlgenerator
EP2667689B1 (de) Elektrode für Plasmaschneidbrenner sowie deren Verwendung
DE1764978C3 (de) Hochfrequenz-Plasmagenerator
EP0168810A1 (de) Schweissbrenner zum Plasma-MIG-Schweissen
DE19716236C2 (de) Plasmabrennervorrichtung
DE1296492B (de) Elektrischer Lichtbogenbrenner, insbesondere Plasma-Lichtbogenbrenner
EP1872637A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur plasmabeschichtung
DE2544402C2 (de) Plasmaschneidbrenner
DE10210914C5 (de) Plasmabrenner und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmastrahls
DE2327395A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum beeinflussen von gasausstroemungen hoher temperatur
DE2100474A1 (de) Verfahren zum Erregen eines, eine mitgeschleppte kondensierte Phase enthal tende, fließfähigen Mediums mittels einer Lichtbogenentladung Korman, Samuel, Hewlett, N Y , (V St A )
DE19958016B4 (de) Plasmagenerator
DE2638094C3 (de) Vakuum-Lichtbogen-Erwärmungseinrichtung
DE10044764A1 (de) Vorrichtung zum Plasmaschweißen und/oder Plasmaschneiden
DE1564123A1 (de) Einrichtung zum Erzeugen eines heissen Plasmastrahles

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

17P Request for examination filed

Effective date: 20030617

AKX Designation fees paid

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20070816

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20090701