NO130291B

NO130291B -

Info

Publication number: NO130291B
Application number: NO01646/71*[A
Authority: NO
Inventors: H Troue; L Day
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1970-05-04
Filing date: 1971-05-03
Publication date: 1974-08-05
Also published as: US3611014A; BR7102643D0; DE2121757C3; NL7106022A; SE373455B; CA928372A; DE2121757A1; GB1347091A; BE766649A; CH550526A; AT307564B; FR2091131A5; DE2121757B2

Description

Fremgangsmåte og apparat for å starte en elektrisk lysbue. Method and apparatus for starting an electric arc.

Oppfinnelsen vedrører -en fremgangsmåte og et apparat for The invention relates to a method and an apparatus for

å starte en elektrisk lysbue mellom en første og en andre elektrode som er plasert i en -avstand på minst 25 mm fra hverandre inne i et kammer, idet hver elektrode har e-t sentralt borehull, Idet'borehulle- to start an electric arc between a first and a second electrode which are placed at a distance of at least 25 mm from each other inside a chamber, each electrode having a central borehole, Idet'borehole-

ne i det vesentlige er koaksiale i forhold til hverandre og med kam- are essentially coaxial in relation to each other and with cam-

merets langsgående akse, og hvor det anvendes en stang S£>m går fra den ene elektrode til den andre. the longitudinal axis of the mer, and where a rod S£>m is used goes from one electrode to the other.

Elektriske lysbuer med høy.intensitet benyttes som lys- Electric arcs with high intensity are used as lighting

kilder og varmekilder. En slik elektrisk lysbuekilde er vist og be- sources and heat sources. Such an electric arc source is shown and

skrevet i U.3. patent n-r. "3.364.387 hvor buen blir innsnevret ved written in U.3. patent no. "3,364,387 where the arc is narrowed at

hjelp av en hvirvlende gass som blåses inn i lysbuekammeret. Gassen hvirvler rundt innover langs sentralaksen av kammeret og danner et lavtrykksområde som begrenser og konsentrerer lysbuen og som derved øker buens intensitet. Bruken av en slik hvirvlende gass-strøm er like effektiv for både korte og lange lysbuer. Lengden av buen bestemmes1 av avstanden av elektrodene. Der hvor avstanden mellom elektrodene har en større lengde enn omkring 2,5 cm, i det etterfølgende definert som en lang bue, blir konvensjonelle frem-gangsmåter, som f. eks. høyfrekvensteknikk,, for å starte buen, upraktiske. Por å bryte ned et gap på 2,5 cm mellom et par hule elektroder i en argonatmosfære, trenges det f. eks. en spenning på omkring ho kilovolt som i det minste er flere størrelsesordner høyere enn det som ellers er nødvendig når først buen er dannet. Ved å benytte høyfrekvens har man dessuten ingen sikkerhet for at tenning vil oppstå ved de forhåndsbestemte stedene på enden av elektrodene. Følgelig trenges det et startsystem for lysbuen som lar seg forene med bruken av en hvirvlende gasstrøm uten at det forårsaker forurensning av lysbuekammeret, og at det fungerer ved forholdsvis lav spenning og er fullstendig isolert fra ytre krefter. using a swirling gas that is blown into the arc chamber. The gas swirls inwards along the central axis of the chamber and forms a low-pressure area which limits and concentrates the arc and thereby increases the intensity of the arc. The use of such a swirling gas stream is equally effective for both short and long arcs. The length of the arc is determined1 by the distance of the electrodes. Where the distance between the electrodes has a greater length than about 2.5 cm, hereinafter defined as a long arc, conventional methods, such as e.g. high frequency technique,, to start the arc, impractical. In order to break down a gap of 2.5 cm between a pair of hollow electrodes in an argon atmosphere, it is needed, e.g. a voltage of about ho kilovolts which is at least several orders of magnitude higher than what is otherwise necessary once the arc is formed. By using high frequency, there is also no guarantee that ignition will occur at the predetermined locations at the end of the electrodes. Consequently, a starting system for the arc is needed which can be reconciled with the use of a swirling gas stream without causing contamination of the arc chamber, and which operates at a relatively low voltage and is completely isolated from external forces.

Det er derfor hovedhensikten med foreliggende oppfinnelse å sørge for en fremgangsmåte og et apparat for å starte en lysbue i en strålingskilde mellom et par hule elektroder som er ad-skilt i en på forhånd hvilken som helst bestemt avstand. It is therefore the main purpose of the present invention to provide a method and an apparatus for starting an arc in a radiation source between a pair of hollow electrodes which are separated by any predetermined distance.

Hensikten med oppfinnelsen oppnås med en fremgangsmåte for å starte en elektrisk lysbue mellom en børste og en andre elektrode som er plasert i en avstand på minst 25 mm fra hverandre inne i et kammer, idet hver elektrode har et sentralt borehull, idet borehullene i det vesentlig er koaksiale i forhold til hverandre og med kammerets.langsgående akse, og hvor det anvendes en stang som går fra den ene elektrode til den, andre, som er kjennetegnet ved at det benyttes en stang med en diameter som er mindre enn diameteren, til hvert av borehullene, og at det innblåses en gass i kammeret på en slik måte at det dannes et sterkt hvirvlende strøm- . ningsmønster rundt kammerets langsgående akse, tilstrekkelig til å bevirke at stangen utfører en presisjonsbevegelse rundt aksen slik at det oppstår en innvendig rotasjonskontakt med borehullet 1 hvej? elektrode, at det påtrykkes en relativt lav spenning over elektrodene for tilveiebringelsen av en lysbue mellom stangen og den andre elektrode, og at omtrent samtidig hermed stangen trekkes tilbake slik at den nevnte lysbue strekkes ut fra den andre elektrode til den første elektrode.. The purpose of the invention is achieved with a method for starting an electric arc between a brush and a second electrode which are placed at a distance of at least 25 mm from each other inside a chamber, each electrode having a central borehole, the boreholes essentially are coaxial in relation to each other and to the longitudinal axis of the chamber, and where a rod is used that goes from one electrode to the other, which is characterized by the use of a rod with a diameter smaller than the diameter, to each of the boreholes, and that a gas is blown into the chamber in such a way that a strong swirling current is formed. ning pattern around the longitudinal axis of the chamber, sufficient to cause the rod to perform a precision movement around the axis so that an internal rotational contact occurs with the borehole 1 hvej? electrode, that a relatively low voltage is applied across the electrodes to produce an arc between the rod and the second electrode, and that at about the same time the rod is pulled back so that the said arc is extended from the second electrode to the first electrode..

Oppfinnelsen vedrører også et apparat for å starte en elektrisk lysbue i samsvar med fremgangsmåten, og apparatet er kjennetegnet ved et stempelkammer som står i forbindelse med bore-. hulle1: til en av de hule elektroder for opptak av stangen, og pneumatiske innretninger .,- _m er koblet, til den fremragende ende av stangen og tilpasset ved en innfatning på en tilhørende reguleringsinnretning til fremføring av stangens frie ende inn i borehullet på den motsatte elektrode og ved en annen innfatning på reguleringsinnretningen for å trekke tilbake stangens frie ende inn i stempelkammeret-The invention also relates to an apparatus for starting an electric arc in accordance with the method, and the apparatus is characterized by a piston chamber which is connected to the drill. hole1: to one of the hollow electrodes for receiving the rod, and pneumatic devices .,-_m are connected, to the protruding end of the rod and adapted by a frame on an associated regulating device to advance the free end of the rod into the drill hole on the opposite electrode and by another frame on the regulating device to withdraw the free end of the rod into the piston chamber-

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen. Fig. 1 er et lengdesnitt, avbrutt langs linjen A - A"<*>", som illustrerer en strålingskilde med to hule elektroder koblet sammen med startanordningen for en lysbue ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et funksjonsdiagram som delvis skjematisk illustrerer startrekkefølgen for lysbuen ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 er et elektrisk skjematisk blokkdiagram som illustrerer en kretsanordning for å utføre den ønskede tidsrekkefølgen i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse. ;Strålingskilden 10 som er vist-i den illustrerte anord-ning på fig. 1, innbefatter et par manifoldkonstruksjoner 12 og 14 som i det vesentlige er like, som understøtter mellom seg en lang-strakt rør formet kappe 16 som danner et gasstett kammer 18. Den rørformede kappen 1.6 er i en viss radia-l avstand omgitt av en koaksialt plasert ytre rørformet kappe 19-. Kappene 16 og 19 er laget av .gjennomsiktig materiale, som f. eks. kvarts. ;Den utskiftbare elektroden 20 er i en ende forbundet ;til manifoldkonstruksjonen 14, mens den andre enden stikker inn i kammeret 18. På lignende måte er den utskiftbare elektroden 22 ;i en ende forbundet til manifoldkonstruksjonen 12 og den andre enden stikker inn i kammeret 18. Hver elektrode har i det vesentlige sylindrisk geometri og har sentrale borehull i koaksialt forhold til hverandre og til den longitudinale aksen av kammeret 18. Avstanden mellom elektrodene er fast og kan representere, ;for formål ifblge foreliggende oppfinnelse, en hvilken som helst på forhånd bestemt avstand selv om fordelene ved oppfinnelsen blir tydelige for en elektrodeavstand på i det minste 2,5 cm. ;Manifoldkonstruksjonene 12 og 14 inkluderer fluidum-passasjene som vist i fig. 1 for gjennomstrømning og fjerning av kjolevæske slik som f.eks. vann. Det er sorget for tilleggs-passas jer for sirkulering av gass gjennom strålingskilden 10 i en lukket krets. Gassen besorger en rekke funksjoner som inkluderer avicjbling av kvartskappen, innsnevring av lysbuen når denne er blitt dannet, og sorger for, på en måte som vil bli beskrevet i det fdlgende, den pneumatiske energien for startanordningen. Rekkefolgen for gasstrommene vil bli diskutert mer fullstendig i forbindelse med fig. 2. ;Startanordningen 30 innbefatter et hus 32 som inkluderer en hul del 34 som avgrenser et stempelhus 35. I huset 35 er det montert et stempel 36 og en startstang 38. Huset 32 er skrudd<* >fast til rammen av manifoldkonstruksjonen 14 slik at den sylindriske hule delen 34 strekker seg ut fra manifoldkonstruksjonen 14 i koaksial innstilling med den longitudinal- aksen av kammeret 18. Flensavslutningen 40 i den bakre enden av den sylindriske delen 34, har en indre'overflate 42 som fungerer som den ytre stoppanordningen for stemplet. Forpartiet 44 av manifoldkonstruksjonen 14 strekker seg inn i åpningen av den sylindriske delen 34 og fungerer som den fremre stoppanordningen for stemplet. Forpartiet 44 har et sentralt borehull 45 som virker som en foring for • startstangen-38. Når stemplet 36 er i sin helt tilbaketrukne posisjon, hviler den spisse tuppen 46 av startstangen 38 inne i borehullet 45 i forpartiet 44. In the following, the invention will be explained in more detail with the help of an embodiment shown in the drawing. Fig. 1 is a longitudinal section, interrupted along the line A - A"<*>", which illustrates a radiation source with two hollow electrodes connected together with the starting device for an electric arc according to the present invention. Fig. 2 is a functional diagram which partly schematically illustrates the starting sequence for the arc according to the present invention. Fig. 3 is an electrical schematic block diagram illustrating a circuit arrangement for performing the desired timing sequence in accordance with the present invention. The radiation source 10 which is shown in the illustrated device in fig. 1, includes a pair of manifold structures 12 and 14 which are essentially the same, which support between them an elongated tubular casing 16 which forms a gas-tight chamber 18. The tubular casing 1.6 is surrounded at a certain radial distance by a coaxially placed outer tubular sheath 19-. The covers 16 and 19 are made of transparent material, such as quartz. ;The replaceable electrode 20 is connected at one end to the manifold structure 14, while the other end protrudes into the chamber 18. Similarly, the replaceable electrode 22 is connected at one end to the manifold structure 12 and the other end protrudes into the chamber 18 Each electrode has a substantially cylindrical geometry and has central boreholes in coaxial relation to each other and to the longitudinal axis of the chamber 18. The distance between the electrodes is fixed and may represent, for the purposes of the present invention, any predetermined distance although the advantages of the invention become apparent for an electrode distance of at least 2.5 cm. The manifold structures 12 and 14 include the fluid passages as shown in FIG. 1 for flow through and removal of dressing fluid such as e.g. water. Additional passengers are provided for the circulation of gas through the radiation source 10 in a closed circuit. The gas provides a number of functions which include deflating the quartz jacket, narrowing the arc once it has been formed, and providing, in a manner that will be described below, the pneumatic energy for the starter. The sequence of the gas chambers will be discussed more fully in connection with fig. 2. The starting device 30 includes a housing 32 which includes a hollow part 34 which defines a piston housing 35. A piston 36 and a starting rod 38 are mounted in the housing 35. The housing 32 is screwed to the frame of the manifold construction 14 so that the cylindrical hollow portion 34 extends from the manifold structure 14 in coaxial alignment with the longitudinal axis of the chamber 18. The flange termination 40 at the rear end of the cylindrical portion 34 has an inner surface 42 which acts as the outer stop for the piston. The front portion 44 of the manifold structure 14 extends into the opening of the cylindrical portion 34 and acts as the front stop device for the piston. The front part 44 has a central drill hole 45 which acts as a liner for • the starting rod-38. When the piston 36 is in its fully retracted position, the pointed tip 46 of the starter rod 38 rests inside the bore 45 in the front part 44.

Stemplet 36 er representert av en ledende hylsekonstruk-sjon 48 montert omkring startstangen 38 ved dens bakre ende og ved hjelp av gjenger skrudd fast til en ytre ikke-ledende éel 50 som f.eks. teflon. Delen 50 er tilstrekkelig forspent mot den indre overflaten av delen 34 for å fungere som en pakning for fluidum. Overflatene av stemplet 36 og forpartiet 44 som stoter sammen har kjegleform for kontrollerbar stopping av stemplet 36. The piston 36 is represented by a conductive sleeve construction 48 mounted around the starting rod 38 at its rear end and by means of threads screwed to an outer non-conductive éel 50 which e.g. teflon. The member 50 is sufficiently biased against the inner surface of the member 34 to act as a seal for fluid. The surfaces of the piston 36 and the front part 44 that abut together have a cone shape for controllable stopping of the piston 36.

Huset 32 av startanordningen 30 inkluderer en gass-passasje 52 for å kunne slippe igjennom en gass til stempelhuset 35 gjennom åpningene 54 som er plasert i den ytterste enden av den sylindriske delen 34. Den innblåste gassen er begrenset til om-rådet bak stemplet 36. Når det er blitt bygget opp et tilstrekkelig trykk, vil stemplet 36 bevege seg i strømretningen mot kammeret 18 og bevirke at st;., .stangen 38 fores gjennom borehullet 60 The housing 32 of the starting device 30 includes a gas passage 52 to allow a gas to pass through to the piston housing 35 through the openings 54 which are placed at the extreme end of the cylindrical part 34. The blown-in gas is limited to the area behind the piston 36. When a sufficient pressure has been built up, the piston 36 will move in the flow direction towards the chamber 18 and cause the rod 38 to be fed through the borehole 60

i elektroden 20, deretter aksialt tvers gjennom kammeret 18 og inn i borehullet 62 i elektroden 22 inntil stemplet 36 blir stoppet av forpartiet 44. Lengden av startstangen 38 bestemmes av avstanden som skal tilbakelegges mellom elektrodene 20 og 22. Tuppen 46 av startstangen 38 skulle fortrinnsvis bare strekke seg et kort styk-ke inn i borehullet 62 i elektroden 22. in the electrode 20, then axially across the chamber 18 and into the borehole 62 in the electrode 22 until the piston 36 is stopped by the front part 44. The length of the starting rod 38 is determined by the distance to be traveled between the electrodes 20 and 22. The tip 46 of the starting rod 38 should preferably only extend a short distance into the drill hole 62 in the electrode 22.

En kraftkilde (ikke vist) er forbundet til et par kon-taktpunkter 68 og 70 med den negative siden av kraftkilden tilkoplet slik at elektroden 20 blir katoden. I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse foretrekkes det at startstangen 38 fungerer som en forlengelse av katoden i etableringen av en bue mellom elektrodene. Med denne anordningen har pålitelig starting blitt demonstrert uten at det har sprutet fra startstangen 38. A power source (not shown) is connected to a pair of contact points 68 and 70 with the negative side of the power source connected so that the electrode 20 becomes the cathode. In accordance with the present invention, it is preferred that the starting rod 38 functions as an extension of the cathode in the establishment of an arc between the electrodes. With this device, reliable starting has been demonstrated without splashing from the starter rod 38.

Katodelektroden 20 kan være laget i det vesentlige av wolfram eller den kan innbefatte en ledende ytre del av f.eks. kobber med et indre lag av wolfram eller toriumoksydert wolfram i den enden som er nærmest lysbuekammeret 18. Anodeelektroden 22 kan være laget av et hvilket som helst ledende materiale som f.eks. kobber. Startstangen 38 bor være laget av et forholdsvis sterkt ledende materiale slik som wolfram eller 2 % toriumoksydert wolfram. For korrekt drift må diameteren'på startstangen 38 være mindre enn storrelsen på borehullet i hver av elektrodene 20 og 22. The cathode electrode 20 can be made essentially of tungsten or it can include a conductive outer part of e.g. copper with an inner layer of tungsten or thorium oxidized tungsten at the end nearest the arc chamber 18. The anode electrode 22 may be made of any conductive material such as copper. The starting rod 38 should be made of a relatively strong conductive material such as tungsten or 2% thorium oxidized tungsten. For correct operation, the diameter of the starting rod 38 must be smaller than the size of the drill hole in each of the electrodes 20 and 22.

For å unngå mulig forurensing av kammeret 18 under startperioden og for å sorge for optimal startpålitelighet, skulle startoperasjonen utfores i overensstemmelse med den rekkefblgen sem er fremlagt i det etterfølgende med henvisning til fig. 1 til og med 3- In order to avoid possible contamination of the chamber 18 during the starting period and to ensure optimal starting reliability, the starting operation should be carried out in accordance with the sequence presented below with reference to fig. 1 through 3-

Som vist i fig. 2 leverer tilførselskilden 78 gass under trykk til strålingskilden 10 og startanordningen 30. En hvilken som helst edelgass slik som f.eks. argon, krypton eller xenon, kan benyttes. Retningen på gasstrommen bestemmes ved hjelp av en rekke konvensjonelle elektromagnetiske kontrollventiler henholdsvis SVI, SV2, SV3, SV4, SV5 og SV6. Kontrollventilen SVI er en kon-vensjonell treveis ventil som har to separate stromningsveier hvor den ene åpner tiiforselslinjen 84 for linjen 86 mens den andre lufter ut linjen 86 til utblåsningslinjen 87. Det er sør-get for tilleggskontroll for gassen ved henholdsvis regulerings-åpningene 80 og 82. Returveien for gassen er i fig. 2 vist ved stiplede linjer. Selv om det er vist en lukket returvei til til-førselskilden, må det være klart at utblåsningsgassen kan fores direkte ut i atmosfæren. As shown in fig. 2, the supply source 78 supplies gas under pressure to the radiation source 10 and the starting device 30. Any noble gas such as e.g. argon, krypton or xenon can be used. The direction of the gas drum is determined using a series of conventional electromagnetic control valves SVI, SV2, SV3, SV4, SV5 and SV6 respectively. The control valve SVI is a conventional three-way valve which has two separate flow paths, one of which opens the supply line 84 for the line 86, while the other vents the line 86 to the exhaust line 87. Additional control of the gas is provided at the regulating openings 80 and 82. The return path for the gas is in fig. 2 shown by dashed lines. Although a closed return path to the supply source is shown, it must be clear that the exhaust gas can be fed directly into the atmosphere.

Ved begynnelsen av en tenningssyklus for en lysbue, er startstangen 38 i ro i sin fullt tiibaketrukne posisjon med stemplet 36 opp mot den ytre stoppanordningen 42, spenningen over elektrodene er ikke tilkoplet og alle kontrollventilene er lukket. Stemplet og startstangkonstruksjonen blir derved påvirket ved aktivisering av den treveis kontrollventilen SVI som åpner til-for selslinjen 84 inn til linjen 86. Utblåsningslinjen 87 er lukket. Gassen strømmer nå fra tilførselskilden 78 langs linjen 84 gjennom reguleringsåpning 80 inn til linjen 86 og deretter inn til startanordningen 3O. Som klarere vist i fig. 1 kommer gassen inn i startanordningen 30 gjennom passasjen 52 >, ; inn i stempelhuset 35 gjennom åpningene 54 som'er plasert ved den baicre enden av anordningen bak stemplet 36. Stemplet 36 og den ledsagende startstangen 38 fores i strømretningen inntil stemplet blir stoppet av forpartiet 44 med tuppen 46 av startstangen 38 plasert inne i borehullet 62 i anodeelektroden 22. Reguleringsåpningen 80 begrenser stromningshastigheten for gassen til stempelhuset 35 og kontrollerer derved hastigheten på stempelbevegelsen. Etter at stemplet 36 har fullfort sin bevegelse i strømretningen, blir kontrollventilen SV2 åpnet og danner passasje forbi åpningen 80 og forårsaker maksimal strom og maksimal trykktilforsel bak stemplet 36 for å holde det fast på plass. Kontrollventilen SV3 bir deretter åpnet og tillater gassen å strømme fra tilførselskilden 78 inn i strålingskilden 10.' Gassen kommer inn i kammeret 18 av strålingskilden 10 gjennom åpninger som er plasert omkring'om-kretsen av elektroden 20. Gassen hvirvler rundt innover fra elektroden 20 på en måte som ligner en tornado. Oppbygningen av hvirvelstrommen blir kontrollert av reguleringsåpningen 82. En sakte oppbygning av hvirvelstrommen betraktes som ønskelig for å hindre startstangen fra å bli bdelagt. Gassen blåses ut gjennom det sentrale borehullet i hver elektrode 20 og 22, passerer gjennom et par konvensjonelle varmevekslere 90 og 92 og deretter inn i linjen 94. Era linjen 94 passerer utblåsningsgassen gjennom en trykkreduksjonsventil 96 og returnerer til tilførselskilden 78. Reduksjonsventilen 96 utforer den viktige funksjonen ved innsnevring av utblåsningsstrommen slik at det dannes tilstrekkelig mottrykk over startanordningen 30 og fblgelig startstemplet 36 for at det skal være mulig for startstangen 38 å trekke seg raskt tilbake noe som vil bli diskutert i det fblgende. At the beginning of an ignition cycle for an arc, the starting rod 38 is at rest in its fully retracted position with the piston 36 up against the outer stop device 42, the voltage across the electrodes is not connected and all the control valves are closed. The piston and the starting rod construction are thereby affected by activation of the three-way control valve SVI which opens the supply line 84 into the line 86. The exhaust line 87 is closed. The gas now flows from the supply source 78 along the line 84 through the regulating opening 80 into the line 86 and then into the starting device 3O. As more clearly shown in fig. 1, the gas enters the starting device 30 through the passage 52 >, ; into the piston housing 35 through the openings 54 which are placed at the lower end of the device behind the piston 36. The piston 36 and the accompanying starting rod 38 are fed in the flow direction until the piston is stopped by the front part 44 with the tip 46 of the starting rod 38 placed inside the bore hole 62 in the anode electrode 22. The regulating opening 80 limits the flow rate of the gas to the piston housing 35 and thereby controls the speed of the piston movement. After the piston 36 has completed its flow direction, the control valve SV2 is opened and passes through the orifice 80 causing maximum flow and maximum pressure behind the piston 36 to hold it firmly in place. The control valve SV3 is then opened and allows the gas to flow from the supply source 78 into the radiation source 10.' The gas enters the chamber 18 of the radiation source 10 through openings located around the circumference of the electrode 20. The gas swirls inward from the electrode 20 in a manner similar to a tornado. The build-up of the eddy current is controlled by the regulating opening 82. A slow build-up of the eddy current is considered desirable in order to prevent the starting rod from being damaged. The gas is blown out through the central borehole in each electrode 20 and 22, passes through a pair of conventional heat exchangers 90 and 92 and then into the line 94. The era line 94 passes the blow-off gas through a pressure reducing valve 96 and returns to the supply source 78. The reducing valve 96 performs the important the function by narrowing the exhaust flow so that sufficient back pressure is formed over the starting device 30 and possibly the starting piston 36 so that it will be possible for the starting rod 38 to retract quickly, which will be discussed in the following.

Etter ytterligere en kort tidsforsinkelse blir kontrollventilene SV4 og SV5 åpnet. Kontrollventilen SV4 tillater at det utvikles en maksimal hvirvelstrom av gassen inne i lysbuekammeret 18. Trykkreduksjonsventilen 98 som er plasert i serie med kontrollventilen SV5, blir brukt for å regulere tilforselstrykket ved elektroden 20 og følgelig i kammer 18 ved å fjerne en kontrollert mengde gass fra linjen 99. Ved å opprettholde et redusert trykk i nevnte kammer, minimaliseres den nbdvendige startspenningen. En spenning på omkring 1000 volt f.eks. har blitt funnet å være tilstrekkelig for å starte en 10 cm lang lysbue. After a further short time delay, the control valves SV4 and SV5 are opened. The control valve SV4 allows a maximum eddy current of the gas to develop inside the arc chamber 18. The pressure reducing valve 98 which is placed in series with the control valve SV5 is used to regulate the supply pressure at the electrode 20 and consequently in the chamber 18 by removing a controlled amount of gas from the line 99. By maintaining a reduced pressure in said chamber, the necessary starting voltage is minimized. A voltage of around 1000 volts e.g. has been found to be sufficient to initiate a 10 cm long arc.

Det settes nå spenning over elektrodene og en lysbue utvikles øyeblikkelig mellom den spisse tuppen av startstangen 38 og et punkt inne i borehullet 62 i anodeelektroden 22. Den hvirv-.lende gassen tjener til å rotere startstangen omkring sin sentral-akse såvel som at den bevirker at startstangen går rundt eller slenger frem og tilbake og danner kontinuerlig indre rotasjonskontakt inne i borehullet i hver elektrode. Det må legges merke til at den hvirvlende gassen blir fort inn i strålingskilden for spenningen settes på. Dersom denne rekkefolgen ikke er riktig, kan tuppen av startstangen muligens sveise seg fast til borehullet 62 i anodelektroden. Dessuten vil lysbuen ikke bli innsnevret på Voltage is now applied across the electrodes and an arc is instantly developed between the pointed tip of the starter rod 38 and a point inside the drill hole 62 in the anode electrode 22. The swirling gas serves to rotate the starter rod around its central axis as well as causing that the starting rod rotates or swings back and forth and forms continuous internal rotational contact inside the drill hole in each electrode. It must be noted that the swirling gas quickly enters the radiation source before the voltage is applied. If this sequence is not correct, the tip of the starting rod can possibly be welded to the drill hole 62 in the anode electrode. Also, the arc will not be narrowed down

riktig måte langs den longitudinale aksen av strålingskilden 10. properly along the longitudinal axis of the radiation source 10.

I tillegg vil det bli vanskelig å hindre lysbuen fra å uthule om-kretsen av startstangen i kontaktpunktet med katodeelektrodens overflate 60. In addition, it will be difficult to prevent the arc from hollowing out the circumference of the starter rod at the point of contact with the surface 60 of the cathode electrode.

Samtidig som det settes på spenning, blir den treveis kontrollventilen SVI igjen aktivisert og stenger for tilforselstrykket til linje 86 og åpner'Utblåsningsapningen' for å binde sammen linje 86 til linje 87. 'Trykket bak stemplet 36 blir nå luftet ut gjennom linje 87 og returneres til hovedtilfbrselskilden 78. At the same time as voltage is applied, the three-way control valve SVI is again activated and closes the supply pressure to line 86 and opens the 'Blow-out orifice' to connect line 86 to line 87. The pressure behind piston 36 is now vented through line 87 and returned to the main supply source 78.

Som nevnt ovenfor forårsaker reduksjonsventilen 96 en innsnevring As mentioned above, the reducing valve 96 causes a constriction

av gassen som strbmmer ut fra borehullene i elektrodene slik at det utvikles et mottrykk over startanordningen 30 og startstemplet 36. G-asstrbmmen gjennom startanordningen 30 er parallell med gass-strbmmen gjennom reduksjonsventilen 96. Med en gang trykket fra kammer 35 av startanordningen 30 hlir sluppet fri, tvinges startstangen til å trekke seg tilbake til sin opprinnelige hvileposisjon med stemplet 36 plasert mot stoppanordningen 42 i enden av kammeret 35. Etter hvert som startstangen beveges mot strømretningen forlenger den lysbuen inntil denne kommer i kontakt med borehullet 60 i katodeelektroden 20. Her spiller igjen den hvirvlende gass-strbmmen i lysbuekammeret 18 en viktig rolle under startoperasjonen. Den hvirvlende gassen innsnevrer ikke bare lysbuen, men den hindrer lysbuen fra å bli dradd ut av borehullet 62 i anodeelektroden. Uten denne hvirvlende gasstrbmmen ville den forlengede lysbuen soke minste motstands vei som ved enden av anodeelektroden ville være mellom tuppen av startstangen 46 og tuppen av anodeelektroden 22 snarere enn å forbli inne i borehullet 62 i anodeelektroden som bnsket. of the gas flowing out from the boreholes in the electrodes so that a back pressure develops over the starting device 30 and the starting piston 36. The gas stream through the starting device 30 is parallel to the gas stream through the reduction valve 96. Immediately the pressure from chamber 35 of the starting device 30 is released free, the starter rod is forced to retract to its original rest position with the piston 36 placed against the stop device 42 at the end of the chamber 35. As the starter rod is moved in the direction of current, it extends the arc until it comes into contact with the bore hole 60 in the cathode electrode 20. Here again the swirling gas stream in the arc chamber 18 plays an important role during the starting operation. The swirling gas not only constricts the arc, but it prevents the arc from being pulled out of the bore hole 62 in the anode electrode. Without this swirling gas stream, the extended arc would seek the path of least resistance which at the end of the anode electrode would be between the tip of the starter rod 46 and the tip of the anode electrode 22 rather than remaining inside the bore hole 62 of the anode electrode as desired.

Etter at stemplet 36 er returnert til sin opprinnelige hvileposisjon, blir SV6 aktivisert. Med kontrollventilen SV6 åpen, dannes det passasje forbi reduksjonsventilen 96 slik at det oppstår en reduksjon av trykkfallet over startanordningen 30 og startstemplet 36 til det samme trykket som er over varmevekslerne 90 og 92 som for formål med foreliggende oppfinnelse, kan neglisjeres. Kontrollventilen SV5 blir deretter lukket og bringer tilfbrsels-trykket til sin maksimale verdi for å sbrge for maksimal hvirvel-styrke og trykk i lysbuekammeret 18. After the piston 36 is returned to its original rest position, SV6 is activated. With the control valve SV6 open, a passage is formed past the reduction valve 96 so that there is a reduction of the pressure drop across the starting device 30 and the starting piston 36 to the same pressure that is above the heat exchangers 90 and 92 which for the purposes of the present invention can be neglected. The control valve SV5 is then closed and brings the supply pressure to its maximum value to ensure maximum vortex strength and pressure in the arc chamber 18.

De elektromagnetiske kontrollventilene SVI til SV6 kan "bli aktivisert automatisk i den ovenfor beskrevne foretrukne rekkefolge ved å benytte et hvilket som helst antall forskjellige konvensjonelle tidsforsinkelseskretser. En forenklet tidsforsinkel-seskrets for å aktivisere kontrollventilene i riktig rekkefolge er vist i fig. 3« Kretsen inkluderer en rekke konvensjonelle tids-forsinkelses-reléer som hvert er mekanisk forhåndsinnstilt for å utlose sine kontakter etter at de er aktivisert og i overensstemmelse med en på forhånd bestemt tidsforsinkelse. Som vist blir en vekselstromkilde 100 påtrykket TD (tidsforsinkelsesrelé n) som etter f.eks.. 10 sekunder lukker den normalt åp^ ne kontakten TDCn (kontakt n i tidsforsinkelsesreléet n) av releet TD og aktiviserer derved SV"n (elektromagnetisk ventil n). Vekselstrbmkilden 100 The electromagnetic control valves SVI through SV6 may "be actuated automatically in the preferred sequence described above by using any number of different conventional time delay circuits. A simplified time delay circuit for actuating the control valves in the proper sequence is shown in Fig. 3" The circuit includes a series of conventional time-delay relays each mechanically preset to trip its contacts after they are activated and in accordance with a predetermined time delay As shown, an alternating current source 100 is applied TD (time delay relay n) as after e.g. .. 10 seconds, it closes the normally open contact TDCn (contact n in the time delay relay n) of the relay TD and thereby activates the SV"n (electromagnetic valve n). The alternating current source 100

blir samtidig påtrykket over en rekke like par parallelle grener hvor en gren av hvert part inneholder.et tidsforsinkelsesrelé og i serie med dette en kontakt av tidsforsinkelsesreléet i den fore-gående parallelle grenen, og hvor den andre grenen av paret inne-holder en elektromagnetisk kontrollventil i serie med en ti,dsfor-sinkelseskontakt av tidsforsinkelsesreléet i denne grenen. Man ser dette tydeligere med henvisning til fig. 3 hvor det andre paret med parallelle grener symbolsk representerer en serie av slike gren-par, en krets av hver gren har et tidsforsinkelsesrelé TDn+^ i serie med en tidsforsinkelsesrele-kontakt TDCn og den andre kretsen har en elektromagnetisk kontrollventil SVn+^ i serie med en tidsforsinkelsesrelékontakt ^C^^ hvor n representerer på hverandre folgende nummer og A er et helt trinn senere. Det kan be-merkes at virkningen av en hvilken som helst elektromagnetisk ventil slik som f.eks. SVn kan oppheves på et senere tidspunkt i tids-rekkefølgen ved hjelp av en normalt lukket kontakt slik som TDC ,A av tidsforsinkelsesreléet TD - . is simultaneously applied over a series of equal pairs of parallel branches where one branch of each part contains a time delay relay and in series with this a contact of the time delay relay in the preceding parallel branch, and where the other branch of the pair contains an electromagnetic control valve in series with a ti,ds delay contact of the time delay relay in this branch. This can be seen more clearly with reference to fig. 3 where the second pair of parallel branches symbolically represents a series of such branch pairs, one circuit of each branch having a time delay relay TDn+^ in series with a time delay relay contact TDCn and the other circuit having an electromagnetic control valve SVn+^ in series with a time delay relay contact ^C^^ where n represents consecutive numbers and A is one full step later. It may be noted that the effect of any electromagnetic valve such as e.g. SVn can be canceled at a later point in the time sequence by means of a normally closed contact such as TDC ,A of the time delay relay TD - .

n+A n+ A n+A n+ A

Den tiden som medgår mellom hver hendelse i startrekke-folgen er ikke kritisk. En tidsperiode mellom hendelsene hvor det har blitt indikert at det skal gå en viss tid, varer vanlig- The time between each event in the starting sequence is not critical. A period of time between events where it has been indicated that a certain amount of time will elapse usually lasts

vis fra 4 til 15 sekunder. show from 4 to 15 seconds.

Selv om hvert av de. foretrukne trinnene av startoperasjonen har blitt beskrevet i detalj, må man forstå at ikke alle trinnene er nbdvendige for å utfore oppfinnelsen. F.eks. er det ikke vesentlig med den gradvise oppbygningen av en hvirvlende gasstrom såvel som den gradvise oppbygningen av stempeltrykket, selv om det er ønskelig. Dessuten er det ikke nødvendig å regulere trykket inne i lysbuekammeret under-startintervallet selv om dette foretrekkes. Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet ved å benytte et tilbakestrømningssystem for gassen., er det videre tydelig at. utblåsningsgassen, dersom det ønskes, kan luftes ut til atmosfæren. Dessuten kan et separat gassforråd benyttes for startanordningen. Det er imidlertid ønskelig for en sikker drift, i overensstemmelse med oppfinnelsen, at den hvirvlende gassen føres inn i kammeret før spenningen over elektrodene blir satt på. Although each of them. preferred steps of the starting operation have been described in detail, it is to be understood that not all steps are necessary to practice the invention. E.g. is not essential the gradual build-up of a swirling gas flow as well as the gradual build-up of the piston pressure, even if it is desirable. Also, it is not necessary to regulate the pressure inside the arc chamber during the start interval, although this is preferred. Although the invention has been described using a backflow system for the gas, it is further clear that. the exhaust gas, if desired, can be vented to the atmosphere. In addition, a separate gas supply can be used for the starting device. However, it is desirable for safe operation, in accordance with the invention, that the swirling gas is introduced into the chamber before the voltage across the electrodes is applied.

Claims

1. Method of initiating an electric arc between a first and a second electrode placed at least 25 mm apart within a chamber, each electrode having a central borehole, the boreholes being substantially coaxial in relation to each other and with the longitudinal axis of the chamber, and where a rod is used that goes from one electrode to the other, characterized in that a rod is used with a diameter that is smaller than the diameter of each of the boreholes, and that a gas is blown in in the chamber in such a way that a strong swirling flow pattern is formed around the longitudinal axis of the chamber, sufficient to cause the rod to perform a precision movement about the axis so that an internal rotational contact occurs with the borehole in each electrode, that a relatively low voltage is applied across the electrodes for the provision of an arc between the rod and the other electrode, and that at about the same time the rod is withdrawn s such that the said arc is extended from the second electrode to the first electrode.

2. Apparatus for starting an electric arc in accordance with the method according to claim 1, characterized by a piston chamber which is in communication with the bore of one of the hollow electrodes for receiving the rod, and pneumatic devices which are connected to the protruding end of the rod and adapted by a frame on an associated regulating device to advance the free end of the rod into the borehole of the opposite electrode and by another frame on the regulating device to withdraw the free end of the rod into the piston chamber.