SE438770B - Plasmabrennarhuvud - Google Patents

Description

7809871-2 En genom den brittiska patentskriften 966 103 känd plasmabågbrän- nare innefattar exempelvis ett hus med ett vid detta fäst vatten- kylt munstycke, i vilket en centrumelektrod är anordnad. Munstyc- ket är hermetiskt förbundet med huset medelst gängor. Pâ munstyc- ket är anordnade flera, med munstycket koaxiella elektromagnetspo- lar, vilka är fästa och skyddade mot värmepåverkan medelst ett ring- format fixeringselement, som är avsett att medelst gängor påskruvas på munstyckets yttre del. Genom att växelvis inkoppla spolarna kan man vrida bâgen i munstyckets kanal över olika partier av densamma.

Vid denna kända brännare är elektromagnetspolarna dåligt skyddade mot värmeinverkan därigenom att fixeringselementet uppvärmes, samt mot partiklar från det material, som skall bearbetas. Då denna kän- da brännare exempelvis används för framställning av granuler, blir spolarna snabbt funktionsodugliga på grund av att isoleringen blir skadad av värmestrålningen och de glödande partiklarna. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att eliminera dessa nack- delar och åstadkomma ett bättre plasmabrännarhuvud.

Detta uppnås enligt uppfinningen medelst ett plasmabrännarhuvud av inledningsvis nämnt slag, som företer de i den kännetecknande delen av kravet angivna kännetecknen.

En sådan konstruktiv utformning av plasmabrännarhuvudet gör det möjligt att avsevärt bättre kyla munstyckets uppvärmda områden, eftersom kylvätskeströmmen, då den tillföres vinkelrätt mot den yta, som skall kylas, väsentligt effektivare bortleder värmet än en kyl- vätskeström, som strömmar jämnt längs munstyckets yta.

Vid en utföringsform av plasmabrännarhuvudet enligt uppfinningen är kylkanalerna upptagna längs husets periferi parallellt med hu- sets centrumaxel, och kanalerna sträcker sig i det närmaste till huvudets ändyta, varvid man växelvis anordnar kylmedelsbortförande kanaler och kylmedelstillförande kanaler, vilka övergår i radiella kanaler, som är riktade radiellt mot den cylindriska vägg av mun- stycket, som skall kylas.

Denna utföringsform bidrar till en bättre värmebortledning från de cylindriska ytorna av munstycket, som utsättes för en avsevärd vär- mepåkänning, som verkar på munstyckets vägg, då den plasmabildande bågen brinner. ,_ _ _____í________ä,_,_ íí _ , __,_.__.___.:.__, -i , , i _.. _.. _..._..__,._.-.., ßïí-w- u..- -f--f Mm. ~--_-.-.-.,._-..-~*-- 7809871-2 Vid ännu en utföringsform av plasmabrännarhuvudet enligt upp- finningen är utanför munstycket koncentriskt anordnade elektromag- netspolar, som är avsedda att styra plasmastrålen vid brännarens utlopp och är inneslutna i ett skyddshus, som är hermetiskt förbun- det med munstycket i jämnhöjd med detsamma i en zon, där ändytan är anordnad. Mellan skyddshuset och huvudets rörformade hus är en ringformad plugg anordnad, varvid de kylmedelstillförande kanaler- na sträcker sig utefter hela längden av elektromagnetspolarna och är vinkelräta mot bygeln mellan munstyckets dubbelväggar. Denna ut- föringsform gör det möjligt att skydda elektromagnetspolarna mot ska- da och mot kortslutning mellan spolens varv, vilka kan orsakas ge- nom plasmastrålens höga temperatur och det uppvärmda material, som skall bearbetas, vilket uppnås dels genom den ringformade pluggen, dels genom att munstyckets änddel kyles intensivt på det sätt som möjliggöres genom uppfinningen.

En sådan utformning av plasmabrännarhuvudet gör det möjligt att iso- lera elektromagnetspolarna mot inverkan av den i det omgivande ut- rymmet rådande höga temperaturen genom att man i detta syfte använ- der det kylda partiet av munstycket och det pluggformade fixerings- elementet, som tillsluter det hålrum, i vilket spolarna är anordna- de, och fäster munstycket vid huset. Spolarna är i detta fall så belägna, att de är lättâtkomliga för utbyte. Genom att det hålrum, i vilket spolarna är anordnade, icke är helt tätt tillslutet, kan man dessutom enkelt montera och leda ut de elektriska anslutnings- ledarna.

Vid ytterligare en utföringsform av plasmabrännarhuvudet enligt upp- finningen är pluggen uppbyggd i form av en av ferromagnetiskt mate- rial framställd ring med vid dess båda sidor utformade gängor, vil- ka skiljer sig från varandra genom gängstigning och/eller gängrikt- ning.

Denna utföringsform möjliggör att elektromagnetspolarna intensiva- re verkar på plasmastrålen genom en ökning av det av spolarna alst- rade magnetfältets styrka.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifoga- de ritning, på vilken fig. 1 visar ett plasmabrännarhuvud med radi- ella kanaler för kylning av munstyckets sidoväggar. Fig. 2 visar ett tvärsnitt genom det i fig. 1 visade plasmabrännarhuvudet längs 7809871-2 linjen II-II. Fig. 3 visar en utföringsform av plasmabrännarhuvudet enligt uppfinningen med i ett skyddshus anordnade elektromagnetspo- lar. Fig. 4 visar ett tvärsnitt genom det i fig. 3 visade huvudet längs linjen IV-IV.

Det enligt uppfinningen föreslagna plasmabrännarhuvudet innefattar ett cylindriskt hus 1 (fig. 1, 2) och ett vid detta fäst, kylt mun- stycke 2, i vilket en i en katodhållare 5 fäst katod 4 är anordnad.

Huset 1 är försett med ett jämnt antal vertikala kanaler, varvid ka- naler 5, vilka är avsedda för tillförsel av kylvätska (vatten) till munstycket 2, och bortförande kanaler 6 är anordnade omväxlande. I plasmabrännarhuvudets på ritningen icke visade övre del är anordna- de ringformade uppsamlingsorgan, dvs ett tryck- och ett utloppsupp- samlingsorgan, pâ sätt som inses av fackmannen. I husets 1 undre del passar tillförselkanalerna 5 i radiella kanaler 7, vilka är vin- kelräta mot munstyckets 2 cylindriska del. De bortförande kanalerna 6 är vinkelräta mot munstyckets 2 änddel. I I fig. 3 och 4 visas en utföringsform av det enligt uppfinningen föreslagna huvudet vid en plasmabrännare för bearbetning av materi- al. Plasmabrännaren innefattar ett hus 8 med ett vid detta medelst ett fixeringselement, i detta fall en plugg 9, fäst munstycke 10 och en centrumelektrod 11. Munstycket 10 är försett med ett kylrum 12, i vilket kylvätska cirkulerar. Kylrummet 12 är vid förbindelse- stället för detta med huset 8 hermetiskt tillslutet medelst tätnings- anordningar 13 och 14. Huset 8 är försett med tillförande och bort- förande kanaler 15 resp. 16, vilka i sin nedre del har de radiella kanalerna 17, varför vätskeströmmen efter förgrening tillföras vin- kelrätt mot munstyckets 10 sido- och ändytor. Ett hålrum 18, i vil- ket elektromagnetspolar 19 är anordnade,formas av dels munstyckets 10 yttervägg, dels skyddshuset 20, som är hermetiskt förbundet med munstycket 10 i en zon, där ändytan är belägen, och dels fixerings- elementet, dvs pluggen 9. Spolarnas anslutníngsledare är förda via i munstyckets 10 yttre del upptagna hål 21 och elektriskt isolera- de medelst värmebeständiga isolatorer 22. Pluggen 9 har formen av en ring och är försedd med gängförband vid de ställen, där den står i kontakt med huset respektive munstycket 10. Gängförbanden 23 och 24 är avsedda att åstadkomma funktionssäker elektrisk kontakt mel- lan munstycket 10 och huset 8 via fixeringselementet dvs pluggen 9. 7809871-2 Gängförbanden 23 och 24 för förbindning av pluggen 9 med huset 8 respektive med munstycket 10 kan ha antingen lika eller motsatt gängriktning.

Om gängförbanden har samma gängriktning, utformas de med olika stor gängstigning, varigenom munstycket 10 trycker mot huset 8 med en större tryckkraft, vilket är av betydelse för funktionssäkert her- metiskt tillslutande av kylrummet 12.

I det fall att gängförbanden har motsatt gängriktning, kan de utfor- mas med antingen lika eller olika gängstigning. En sådan förbindel- se bidrar till snabbare borttagande av munstycket 10 respektive snab- bare montering av detta, då munstycket 10 bytes ut.

Fixeringselementet, dvs pluggen 9, kan framställas av ett ferromag- netiskt material, varigenom man kan påverka det av spelarna 19 alst- rade magnetfältet till såväl styrka som form.

De på ritningarna visade utföringsformerna av plasmabrännarhuvudet enligt uppfinningen avses icke vara begränsande för uppfinningen.

Pluggen 9 kan exempelvis även uppbyggas i form av en bottenförsedd hylsa, som tillsluter elektromagnetspolarna 19 utanför och är för- bunden med munstycket 10 och huset 8 medelst två inre gängförband.

Vid ännu en möjlig utföringsform av plasmabrännarhuvudet enligt upp- finningen behöver man exempelvis icke nödvändigtvis ha någon cent- rumelektrod, i vilket fall bågen åstadkommas mellan munstycket och det material, som skall bearbetas.

Plasmabrännaren monteras företrädesvis på följande sätt. Det plugg- formade fixeringselementet 9 påskruvas först på huset 8, varefter man monterar munstycket 10 tillsammans med de i dess hålrum 18 in- lagda spelarna 19 genom att bringa munstycket till anliggning mot tätningsanordningen 13. Genom att därefter under oförändrat läge för munstycket 10 vrida fixeringselementet 9 kring dess axel tryc- kes munstycket 10 mot huset 8, samtidigt som kylrummet tillslutes hermetiskt, då tätningsanordningen 13 tryckes ihop.

Bågurladdningen alstras mellan centrumelektroden 11 och munstycket 10. I spalten mellan elektroden 11 och munstycket 10 inmatas plas- mabildande gas, som strömmar ut i form av en plasmastråle ur mun- , ._.__._.__._W.,i_ , s. V, V 7.7_»-___-~~~ -«--_«-----«+~» - V - -«.-...,'..~.,-_.--V 78119871-2 stycket 10, under plasmabrännarhuvudets arbetsförlopp avges av plasmastrâlen samtidigt som den expanderar. Den värmeenergi, som och det glödande material, som skall bearbetas, upptas av det kyl- da yttre partiet av munstycket och bortledes av kylvätskan. Fixe- ringselementet, som tillsluter det hålrum, i vilket spolarna 19 är anordnade och fäster munstycket 10 vid huset 8, befinner sig i en zon, som uppvärmes relativt måttligt. Elektromagnetspolarna 19 är således vid alla sidor skyddade av konstruktionsdelar, vilkas tem- peratur betydligt understiger den temperatur, vid vilken skador på isoleringen kan förorsakas.

Försök med en plasmabrännare enligt uppfinningen med en effekt av upp till 70 kW har visat, att munstycket är säkert kylt och elekt- 'romagnetspolarnas isolering är funktionssäkert skyddad mot eventu- ell skada från värmestrålning och partiklar av det material som skall bearbetas, samtidigt som man vid anläggningar för framställ- ning av granuler säkerställer funktionssäker elektrisk kontakt mel- lan munstycket och huset.

Claims (1)

1. 4 weoøsm-*â E v.- Patentkrav Plasmabrännarhuvud innefattande ett ihâligt rörformat hus (1), däri.en kanal för tillförsel av plasmabildande gas är axiellt anordnade en elektrodhållare (4) och en elektrod (3), vars fria ände är omgiven av ett kylt munstycke (2) med dubbelväggar, vilka vid sin fria ände är sammanbundna medelst en genomgående brygga och bildar huvudets ändyta, och kylkanalerna (5,6) i huvudets hus är så anordnade, att kylmedelsströmmen är riktad vinkelrätt mot de partier av munstyckets yta, vilka under plasmastrålens alstring är utsatta för intensiv uppvärmning, k ä n n e - t e c k n a t avattkrng husets (1) omkrets är anordnade vid varandra flera från varandra skilda kylkanaler (5,6), koncen- triskt med husets (l) axel, varvid kanaler för kylmedelstill- försel (5) och kanaler för kylmedelsbortförsel är anordnade omväxlande med varandra, och kanalerna för kylmedelstillförsel (5) vid brännarhuvudets framände övergår till radialkanaler (7), vilka är riktade vinkelrätt emot munstyckets kylda cylinder- formade vägg, under det att kanalerna för kylmedelsbortförsel (6) är riktade normalt mot brännarhuvudets framände.