NO743358L - - Google Patents

Description

B ueutladningsanordnin g , særlig plasmabrenner

Oppfinnelsen angår en bueutladningsanordning, særlig en plasmabrenner, og befatter seg med fastholdelsen og f remmet tningen av en stavelektrode i anordningen.

I sådanne anordninger må en elektrode holdes forskyvbar i lengderetningen for innstilling av elektrodeavstanden og for nødven-dig justering på grunn av elektrodeavbrenningen. Ved utladningsan-ordninger hvor lysbuen brenner i et kammer, særlig ved plasmabren-nere, utøver plasmatrykket i kammeret en kraft på elektroden som for-søker å trykke elektroden ut av kammeret. Elektroden må således holdes fast tilsvarende.

Fra tysk patentskrift 1 255 834 er det kjent å innsette

en plasmabrenners stavelektrode i en ende av en stavformet elektrode-holder som for lengdeinnstilling av elektroden er forskyvbart lagret,,

men som imidlertid er sikret mot dreining og er forsynt med en yttergjenge som sitter i innergjengen i et for hånd dreibart, aksialt fiksert innstillingshode.

Ved den kjente anordning blir elektroden riktignok holdt fast, for gjengen er selvhindrende med hensyn til det av plasmaet på elektroden utøvde aksialtrykk, men mateområdet er imidlertid begrenset. Etter forbruk av en elektrode må elektrodeholderen tas ut og bestykkes med en ny elektrode. Da elektroden i praksis brenner av usymmetrisk, blir utladningen under drift usymmetrisk. Jo tynnere elektroden er, jo mindre utpreget blir utladningens usymme-tri. En tynnere elektrode er imidlertid ved samme brennerytelse utsatt for høyere spesifikx belastning, hvilket fører til raskere avbrenning og krever hyppigere utskiftning av elektroden med en ny.

Ved buelamper som tjener som lyskilde, er det kjent å an-ordne et urverk eller env elektrisk regulator for elektrodefremmat-ningen. Regulatoren har et hevarmverk med en i serie el].er parallelt med lysbuen koplet elektromagnet, eller to elektromagneter av hvilke den ene er koplet i serie og den andre er koplet parallelt med lysbuen (hovedstrøm-, parallellstrøm- eller differensiallampe). Urverket arbeider uavhengig av avbrenningen. Regulatoren har begrenset fremmatningsområde. En usymmetrisk elektrodeavbrenning kan ikke hindres.

Formålet med oppfinnelsen er å holde en stavelektrode i en bueutladningsanordning så fast at den ikke gir etter for plasmatrykket fra en i et kammer brennende lysbue, og hindre usymmetrisk elektrodeavbrenning og å fremmate elektroden med innstillbar eller regulerbar hastighet i et område som ikke er begrenset av holde- og fremmatningsanordningen.

Ovennevnte formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved at en stavformet elektrode drives i rotasjon om sin akselinje og med fremmatning i sin lengderetning ved hjelp av en anordning som er i kraftsluttende inngrep med elektrodemantelen. Fortrinnsvis er en sylindrisk stavelektrode dreibart og aksialt forskyvbart lagret overfor en med en drivanordning forbundet drivrull hvis akse er skråttstilt i spiss vinkel med stavelektrodens lengderetning, idet en ved trykk mot stavelektroden elastisk deformert del av drivrullens mantelflate ligger kraftsluttende an mot elektroden.

Ved en utførelse av anordningen ifølge oppfinnelsen er stavelektroden lagret på to med elektroden akseparallelle, fritt dreibare- støtteruller hvis harde mantelflater med glidefriksjon ligger an mot elektroden langs mantellinjer på støtterullene og på stavelektroden.

Dermed oppnås følgende egenskaper og fordeler som også gjelder for de andre utførelsesformer av oppfinnelsens gjenstand: Stavelektroden holdes i en forutbestemt stilling idet den med respektive mantellinjer ligger an mot de harde, manteloverflater av de to støtteruller.. Elektroden er aksialt fiksert da dens overflate med heftfriksjon, dvs. kraftsluttende, ligger an mot drivrullen. Derved er elektroden også hindret fra å gi etter for plasmatrykket fra en i et brennkammer brennende lysbue. Driften av den skråttstilte drivrull og dennes friksjon bevirker fremmatningen -og en tvangsmessig dermed forbundet rotasjon av elektroden om dennes akse. Ved fremmatningen glir elektroden på de: to støtte-ruller idet den ligger an mot disse med glidefriksjon. Ved sin rotasjon medbringer elektroden de dreibart lagrede støtteruller, slik at det bare opptrer rullende friksjon. På grunn av elektrodens rotasjon oppnås en symmetrisk avbrenning og en med hensyn til elektrodeaksen rotasjonssymmetrisk bueutladning. Rotasjonen er bestemt av drivrullens periferihastighet og elektrodens omkrets,, og fremmatningen er ved gitt periferihastighet av drivrullen bestemt av dennes skråstilling, slik at rotasjonen og fremmatningen kan reguleres uavhengig av hverandre. Derved kan særlig fremmatningen reguleres automatisk i avhengighet av buestrømmen eller buespennin-gen. Holde- og mateanordningen har ikke noe begrenset regulerings- område. Da rullanordningen ikke begrenser det elektrodeopptagehde rom i elektrodens lengderetning, kan bueutladningsanordningen dri-yes uavbrutt ved anvendelse av de nedenfor nærmere omtalte, i hverandre innstikkbare eller skrubare elektroder, idet den neste elektrode innføres i anordningen i rett tid før forbruk av en elektrode. Koaksial innstilling av de to elektroder ved overgang fra den ene til den andre er da sikret ved hjelp av de to støtteruller.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningen, der fig. 1 viser et frontriss av en holde- og mateanordning for en Stavformet elektrode i en plasmabrenner, fig. 2 viser en detalj på fig. 1 i større målestokk, fig. 3 viser et delvis gjennomskåret oppriss etter linjen. III - III på fig. 1, og fig. 4 viser et delvis gjennomskåret grunnriss etter linjen IV - IV på fig. 1, med ytter-ligere deler av en plasmabrenner.

Den' viste anordning omfatter en husramme 1 i hvilken en travers 2 er vertikalt forskyvbart anordnet. Traversen 2 er forsynt med styretapper 3 som er ført aksialt i styrehull 4 i ramme-deler 5. Det er anordnet trykkfjærer 6 som forsøker å trykke traversen 2 oppover. Trykkraften fra fjærene 6 opptas av en kamskive 7. En i rammen 1 i lengderetningen forskyvbart lagret stift 8 stø-ter med den ene ende mot kammen på kamskiven 7 og med den andre ende mot en med traversen 2 forbundet bøyle 9. Kamskiven 7 er dreibar ved hjelp av en hevarm 10. Når hevarmen 10 svinges oppover i retning av pilene 11 på fig. 3, blir traversen 2 løftet opp av fjærene 6 i overensstemmelse med kammens forløp. Dersom hevarmen 10 svinger tilbake, blir traversen mot kraften fra fjærene 6 senket tilbake til den viste stilling.

I den nedre >. del av rammen 1 er to like støtteruller 12 og 13 fritt dreibart opplagret, idet disses akser 14 og 15 forløper samme høyde loddrett på rammeflaten (dvs. tegningsplanet på fig. og 2). På undersiden av traversen 2 er festet en bærer 16 som er dreibar om en vertikal tapp 17. Bæreren 16 bærer en drivmotor 18 på hvis drivaksel 19 det er montert en drivull 20 på midten over støtterullene 12 og 13. Diameteren av denne drivrull 20 er større enn diameteren for støtterullene 12 og 13, og dens aksel 19 forløper parallelt med det felles plan for støtterullenes 12, 13 aksler 14 og 15. Bæreren 16 er dreiet om tappen 17 på en slik måte at akselen 19 forløper i en liten vinkel på eksempelvis 5° i forhold til akslene 14 og 15.

I mellomrommet mellom de tre ruller 12, 13 og 20 er anordnet en stavformet carbonelektrode 21 som på den ene side av rammen 1 rager gjennom en hylse 22 med en innerdiameter som er større enn elektrodens 21 diameter, og på den andre side av rammen 1 rager inn i plasmabrennerhuset 23 i hvilket en glidekontakt 24 for strømtilførsel ligger an mot elektroden 21 og enden av denne rager inn i et ikke vist brennkammer. I forhold til elektroden 21 er akslene 14 og 15 og akselen 19 forskjøvet 120° i forhold til hverandre. Elektroden 21 forløper parallelt med akslene 14 og 15.

Støtterullene 12 og 13 har en overflate eller mantel 25 henholdsvis 26 av en polyacetal som er kjent under handelsbetegnel-sen "DELRIN". Dette materiale er hardt, slik at støtterullene 12 og 13 berører elektroden 21 langs respektive mantellinjer. Frik-sjonskoeffisienten mellom denne polyacetal og carbonmaterialet i elektroden er liten, slik at elektroden kan gli akseparallelt med

støtterullene 12 og 13, især cia carbon har smørende egenskaper.

For mantlene 25 og 26 kan det selvsagt også anvendes et annet materiale med passende hardhet og glideegenskaper, såsom stål. Drivrullen 20 har en mantel 27 av gummiliknende materiale. Drivrullen er anordnet i en slik avstand fra støtterullene 12 og 13 at den av disse hardt understøttede elektrode. 21 er trykket noe inn i drivrullens mantel 27, slik at denne flatemessig ligger an mot elektroden 21 slik som vist på fig. 2, hvor berøringsflaten er betegnet med 28. Friksjonskoefisienten mellom det gummiliknende materiale i. mantelen 27 og carbonmaterialet i elektroden 21, og den kraft med hvilken dette materiale trykkes elastisk mot carbonelektroden, er her så stor at drivrullen 20 ligger an mot elektroden 21 med heftfriksjon. Den store diameter av drivrullen 20 er fordelaktig for dennes flatemessige berøring med elektroden 21. Slik som vist, kan bare mantelen av rullene 12, 13 og 20 eller eventuelt hele rullen bestå av materialet med de nevnte egenskaper. Elektrisk isolerende materialer har her den fordel at de holder stavelektroden 21 isolert. Når rullene 12 og 13 består av.stål og stavelektroden 21 ikke er jordet, blir rullenes aksler hensiktsmessig isolert.

Så lenge den beskrevne holde- og mateanordning ennå ikke inneholder noen elektrode, rager en del av drivrullens 20 mantel 27/ da den ennå ikke er elastisk deformert, noe inn i det rom som er anordnet for elektroden. For i dette tilfelle å lette innføringen av elektroden, blir drivrullen 20 ved oppsvingning av hevarmen 10 løftet så høyt at elektroden 21 kan innføres glidende på støtterul-lene 12 og 13, uten å støte mot drivrullen 20. Deretter blir hevarmen 10 svinget ned slik at drivrullen 20 trykkes mot elektroden 21 og mantelen 27, slik som vist på fig. 2, blir derfoxmert. Mens elektroden 21 blir forbrukt på grunn av avbrenning, kan en ytter-ligere elektrode skyves etter uten at det er nødvendig å heve drivrullen 20 ved overgang fra en elektrode til den neste. Det er særlig fordelaktig at hver elektrode ved den ene ende har en tapp og ved den andre ende har et til denne tilpasset hull eller en gjenge-ansats og et hull med muttergjenger, slik at elektrodene kan stikkes inn i hverandre eller skrues sammen.

Når drivrullen 20 drives av drivmotoren 18, medbringer den elektroden 21 mot hvilken den med heftfriksjon ligger an i om-rådet for berøringsflaten 28. På denne måte blir elektroden 21 rotert, idet de fritt dreibart opplagrede støtteruller 12 og 13 løper med. På grunn av drivrullens 20 skråstilling i forhold til elektroden 21 har elektrodens 21 bevegelse foruten rotasjonskomponenten 29 også en fremmatnings- eller forskyvningskomponent 30 (fig. 3). Ved denne fremmatning glir elektroden 21 langs mantellinjer på støtterullene 12 og 13, langs hvilke den berører støtte-rullene. Den resulterendé bevegelse av elektroden er en skruebeve-gelse 31 (fig. 4).

Rotasjonskomponenten 29 av elektrodebevegelsen avhenger av drivrullens 20 omdreiningshastighet, og blir slik innstilt at det 'sikres en symmetrisk elektrodeavbrenning. Elektrodens 21 forskyvningskomponent 30 avhenger også av drivrullens 20 omdreiningshastighet, men dessuten av dennes skråstilling, og denne blir innstilt eller regulert i overensstemmelse med elektrodeavbreroiingen.. Da det for å sikre en symmetrisk avbrenning er tilstrekkelig å holde rotasjonshastigheten over et visst minimum, er det for frem-Jnatningsreguleringen tilstrekkelig enten å holde drivrullens omdreiningshastighet konstant og endre dennes sjkråstilling, eller å holde skråstillingen konstant og endre omdreiningshastigheten over mini-mumsgrensen. Reguleringen kan utføres i avhengighet av strøm eller spenning for bueutladningen, idet fremmatningshastigheten ved tiltagende strøm eller avtagende spenning reduseres,og ved avtagende Strøm eller tiltagende spenning økes.

En særlig enkel regulator 32 er skjematisk vist på fig. 4. Det er gått ut fra at en usymmetrisk avbrenning alltid bare opptrer sammen med en avbrenning i lengderetningen, dvs. med en reduksjon av utladningsstrømmen (eller økning av utladningsspenningen). I overensstemmelse med dette er det i strømtilførselen 33 til elektrodens 21 glidekontakt 24 innkoplet en strømmåler 34. Når strøm-men underskrider en bestemt verdi, berører strømmålerens 34 viser 35 en kontakt 36. Derved blir drivmotorens 18 strømkrets 38 lukket ved hjelp av et relé 37 slik at elektroden 21 dreies og mates frem-over inntil strømmen på nytt er steget. I stedet for strømmåleren for lysbuestrømmen kan det være anordnet en spenningsmåler for lys-buespenningen, hvis viser ved overskridelse av en bestemt buespen-ning utløser driften av drivmotoren. I stedet for denne inn-ut-regulering er det selvsagt også mulig å benytte en annen topunkt-reguleririg (motorstrømøkning/-reduksjon) eller en kontinuerlig regulering.

I stedet for de akseparallelt med elektroden anordnede støtteruller kan det også være anordnet støtteruller med i elektro dens lengderetning rettvinklede akser eller faststående glideflater, som holder stavelektroden dreibar om sin lengdeakse og aksialt forskyvbar. Eksempelvis kan minst to fritt dreibare støtteruller som hver er forsynt med et V-formet omkretsspor og hår i forhold til elektrodens lengderetning rettvinklede akser, være anordnet etter hverandre overfor drivrullen og elektroden være lagret i disse spor. Alternativt kan det overfor drivrullen på begge sider av stavelektroden være anordnet fritt dreibare støtteruller med akser som for-løper i rett vinkel til stavelektrodens lengderetning, idet aksene for.de innbyrdes motstående og mot elektroden anliggende ruller for-løper V-formet. Elektroden er da med hensyn til sin dreining bevegbar med glidefriksjon og med hensyn til fremmatning bevegbar med rullefriksjon. Videre kan stavelektroden også være lagret på kuler som er anordnet på begge sider av elektroden overfor drivrullen og som hele tiden er dreibart lagret i skåler. Stavelektroden kan også være lagret på to glideflater som er V-formet anordnet overfor drivrullen og som hver ligger glidende an mot en mantellinje på stavelektroden. Den siste utførelsesform er enklere enn den som er beskrevet i forbindelse med tegningen, men har imidlertid sammen-liknet med denne glidefriksjon både når det gjelder den aksiale bevegelse og når det gjelder dreiebevegelsen av elektroden. De ut-førelsesformer hvor støttehullenes akser forløper i rettt vinkel på elektrodens lengderetning, har i forhold til det viste utførelses-eksempel den fordel at støtterullen berører elektroden bare punktformet. Derimot har de den ulempe at det"er nødvendig med mer enn to støtteruller, særlig når elektroden skal understøttes langs en Større del av sin lengde.

Ved en utførelsesform som likeledes er komplisert, men som arbeider uten glidefriksjon og bare med rullefriks jon, er stavelektroden opplagret på flere, overfor hverandre anordnede støtteruller, hvis akser er skråttstilt i samme vinkel i forhold til stavelektrodens lengdeakse og i blikkretningen sett fra vedkommende støt.te-rull mot elektroden, er skråttstilt i samme retning som drivrullens akse, slik at stavelektroden med rullefriksjon mot støtterullene utfører en skrueformet bevegelse.

Ved disse andre utførelsesformer er den på kraftsluttende måte mot drivrullen anliggende flate og de steder på hvilke stavelektroden er dreibart og aksialt forskyvbart lagret, hensiktsmessig, på samme måte som i det viste utførelseseksempel, i det minste tilnærmet 120° Innbyrdes forskjøvet referert til stavelektrodens lengdeakse. Også ved disse ikke viste utførelsesformer er drivrullens diameter hensiktsmessig større enn diameteren for stavelektroden, og de flater mot hvilke elektroden er lagret, har mange ganger større hardhet og, referert til stavelektroden mange ganger mindre friksjonskoeffisient enn drivrullens elastisk ettergivende mantelflate,

Claims (15)

1. Bueutladningsanordning, særlig plasmabrenner, karakterisert ved at en stavformet elektrode drives i rotasjon om sin akselinje og med fremmatning i sin lengderetning ved hjelp av en anordning som er i kraftsluttende inngrep med élek-trodemantelen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at en sylindrisk stavelektrode (21) er dreibart og aksialt forskyvbart lagret overfor en med en drivanordning (18) forbundet drivrull (20). hvis akse er skråttstilt i spiss vinkel med stavelektrodens (21) lengderetning, og at en ved trykk mot stavelektroden elastisk deformert del (28) av drivrullens (20) mantelflate ligger kraftsluttende an mot stavelektroden (21).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at stavelektroden (21) er lagret på to med elektroden akseparallelle, fritt dreibare støtteruller (12, 13) hvis mantelflater med glidefriksjon ligger an mot elektroden langs mantellinjer på støtterul-lene og på stavelektroden.

4. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at stavelektroden er lagret på dreibare støtteruller hvis' akser forløper i rett vinkel på stavelektrodens lengdeakse og hvis mantelflater med glidefriksjon ligger punktformet an mot stavelektroden.

5. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at stavelektroden er lagret på flere, i skåler permanent dreibart lagrede kuler.

6. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at stavelektroden er lagret på to glideflater som hver ligger an mot en mantellinje på stavelektroden.

7. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at stavelektroden er glidende lagret i en rille hvis tverrsnitt har form av et sirkelavsnitt med en radius som svarer til halve diameteren av stavelektroden.

8. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at stavelektroden er lagret på flere støtteruller hvis akse er . skråttstilt i samme vinkel i forhold til stavelektrodens lengdeakse og, i blikkretningen sett fra vedkommende støtterull mot stavelektroden, er skråttstilt i samme retning som drivrullens akse.

9. Anordning Ifølge et av kravene 3-6 eller krav.. 8, karakterisert ved at den med hef tf riks jai tkraf tslut-tende mot drivrullen anliggende flate og de steder ved hvilke stavelektroden er dreibart og aksialt forskyvbart lagret, er ca. 120° innbyrdes forskjøvet referert til elektrodens lengdeakse.

10. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at drivrullens diameter er større enn stavelektrodens diameter.

11. Anordning ifølge et av kravene 2-8, karakterisert ved at de flater ved hvilke stavelektroden er lagret, har mange ganger større hardhet enn drivrullens mantelflate.

12. Anordning ifølge et av kravene 2-7, karakterisert ved at de flater ved hvilke stavelektroden er glidende lagret, har mange ganger større hardhet og i forhold til stavelektroden har mange ganger mindre f riks jonskoef f isient. enn drivrullens ■ jmantelf late.

13. Anordning ifølge krav 12, karakterisert ved at de flater ved hvilke stavelektroden er lagret, består av stål eller et kunststoff, f.eks. en polyacetal, og drivrullens mantelflate består av et gummiliknende materiale.

14. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at drivrullens (20) skråstilling er stillbar.

15. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved en av utladningsstrømmen eller utladningsspenningen avhengig regulator (32) for drivanordningens (18) omdreiningshastighet og/eller drivrullens (20) skråstilling.