DE1789079B1

DE1789079B1 - Vorrichtung zur erzeugung eines lichtbogen plasmas von hoher temperatur

Info

Publication number: DE1789079B1
Application number: DE19621789079
Authority: DE
Inventors: Sunnen Jean Albert Francois
Original assignee: SOUDURE AUTOGENE ELECT
Current assignee: SOUDURE AUTOGENE ELECT
Priority date: 1961-10-06
Filing date: 1962-10-03
Publication date: 1971-11-18
Also published as: DE1440594C3; FR1311252A; GB1020893A; DE1440594A1; BE623218A; GB1020894A; CH391133A; CH400389A; US3205338A; NL284064A; DE1440594B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeu- ner Plasmastrom aus dem Bereich des dauernd zwigung eines Lichtbogen-Plasmas hoher Temperatur mit sehen den beiden ersten Elektroden brennenden, einer Gleichstromquelle, die mit dem einen ihrer bei- durch die Gleichstromquelle erzeugten Lichtbogens den Pole an eine erste Elektrode und mit dem anderen zwischen die dritte sowie die andere Elektrode und an eine zweite, düsenförmige Elektrode angeschlossen 5 damit in den Bereich des zwischen diesen brennenden, ist und zur Erzeugung einer Lichtbogenentladung von der Wechselstromquelle gespeisten zweiten Lichtzwischen diesen beiden Elektroden dient, Mitteln zum bogens. Infolgedessen wird von dem Plasmastrom der Zuführen von zu ionisierendem Gas in den Raum Lichtbogen zwischen der dritten sowie der anderen zwischen diesen beiden Elektroden, mit einer zweiten Elektrode nach jedem Nulldurchgang des diesen Stromquelle, die mit einer dritten Elektrode und einer io Lichtbogen speisenden Wechselstromes ohne Veranderen, von der ersten Elektrode verschiedenen zögerung sowie zuverlässig neu gezündet.
Elektrode verbunden ist und dazu dient, das Plasma Bei Verwendung der neuen Vorrichtung kann man des aus der Düse der „zweiten Elektrode austretenden, daher einen stabilen sowie wirtschaftlichen Betrieb auf die dritte Elektrode gerichteten Plasmastrahles mit einem Hauptlichtbogen aus einer verhältnisweiter aufzuheizen. "Z ~'_~ - 15 mäßig billigen Wechselstromquelle hoher Leistung Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art wird und einem von dem Hauptlichtbogen getrennten zwischen einer massiven ersten Elektrode und der sowie ziemlich schwachen Hilfslichtbogen von einer düsenförmigen zweiten Elektrode mittels einer Gleich- Gleichstromquelle geringer Leistung erhalten,
stromquelle, die an diese beiden Elektroden gelegt ist, Vorzugsweise ist bei der Vorrichtung vorgesehen, ein Lichtbogen gebildet und aufrechterhalten, vgl. die 20 daß die dritte Elektrode ebenfalls als Abschmelzdeutsche Auslegeschrift 1 066 676. Ferner wird bei elektrode ausgebildet ist.

diesen Vorrichtungen ein Gasstrom mit dem Licht- Ferner besteht eine vorteilhafte Weiterbildung der bogen in Berührung gebracht und durch die Düsen- Vorrichtung darin, daß die Wechselstromquelle eine elektrode geleitet, um das durch den Lichtbogen ge- mehrphasige Stromquelle ist, deren einzelne Pole an bildete Plasma zu der dritten Elektrode zu treiben. 25 je eine Abschmelzelektrode angeschlossen sind.
Die Gleichstromquelle dient dabei nicht nur zur Auf- Weiterhin ist es bei der Vorrichtung zweckmäßig, rechterhaltung des Lichtbogens zwischen der massiven wenn die Abschmelzelektroden aus Metalldrähten Elektrode und der Düsenelektrode, sondern vor allem bestehen, die im Ausmaße ihres Abschmelzens unter auch zur Aufheizung des durch den Lichtbogen der Wirkung der zwischen ihnen gebildeten Lichtgebildeten und zu der dritten Elektrode getriebenen 30 bögen gegeneinander verschiebbar angeordnet sind. Plasmas, und zwar durch die Wirkung Joulescher In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele Wärme. Bei den bekannten Vorrichtungen wurde der Vorrichtung schematisch dargestellt, und zwar auch schon eine zweite Gleichstromquelle vorgesehen, zeigt

die mit der Düsenelektrode und der dritten Elektrode F i g. 1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung in Verbindung steht und dazu dient, einen Strom für 35 mit einer einphasigen Wechselstromquelle im Längseine zusätzliche Aufheizung des zu der dritten EIek- schnitt und

trode getriebenen Plasmas zu liefern. Diese Ausfüh- Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrich-

rungsform wird insbesondere bei Vorrichtungen an- tung mit einer dreiphasigen Wechselstromquelle im

gewendet, bei denen die dritte Elektrode aus einem Längsschnitt.

Metalldraht besteht, der bei Berührung mit dem aus 4° Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine

der Düsenelektrode ,kommenden Plasma fortlaufend Gleichstromquelle 2, deren einer Pol mit einer ersten

abschmilzt, um z. B. eine Auftragslegierung zu Elektrode, und zwar einer Vollelektrode 3, verbunden

ergeben. ist, während ihr anderer Pol mit einer zweiten Elek-

Wenn es erwünscht ist, in dem gebildeten Plasma trode, bei welcher es sich um eine Düsenelektrode 4

sehr hohe Temperaturen zu erzeugen, muß die zur 45 handelt, in Verbindung steht. Die Gleichstromquelle 2

Anwendung gelangende elektrische Leistung groß ist in der Lage und dient dazu, zwischen den Elek-

sein. Die bei den bekannten Vorrichtungen zur Erzie- troden 3 und 4 einen ständig brennenden Lichtbogen

lung einer großen Leistung erforderlichen Gleich- zu erzeugen und diesen Lichtbogen aufrecht-

stromquellen sind jedoch kostspielig, und zwar wegen zuerhalten.

der bei ihnen benötigten umfangreichen und teuren 50 Das durch diesen Lichtbogen gebildete Plasma wird

Geräte. So sind bei diesen Gleichstromquellen meh- von einem durch Pfeile 5 angedeuteten Gasstrom

rere Gleichrichter oder Umformer großer Leistung durch die Düsenelektrode 4 getrieben, bis es mit einer

notwendig. dritten, aus einem Metalldraht 34 bestehenden Elek-

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die trode in Berührung kommt. Der Plasmastrahl ist mit 7 eingangs bezeichnete Vorrichtung zur Erzeugung 55 bezeichnet. Die dritte Elektrode 34 ist mit einer eineines Plasmas hoher Temperatur so umzugestalten, phasigen Wechselstromquelle verbunden, die, wie daß ohne großen Aufwand an elektrischen Strom- dargestellt, z. B. aus der Sekundärspule 8 eines Transquellen eine noch höhere Plasmatemperatur erreicht formators 9 besteht, dessen Primärspule von einem wird. Wechselstromnetz gespeist wird. Die Sekundärspule 8

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei 60 des Transformators 9 ist weiterhin mit einer vierten einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vor, Elektrode verbunden, die aus einem Draht 35 besteht, daß die andere Elektrode eine vierte abschmelzende Die Drähte 34, 35 dienen als Elektroden zur Auf-Metallelektrode ist, die mit dem Plasmastrahl in Be- rechterhaltung eines Lichtbogens zum Aufheizen des rührung kommt, und daß die zweite Stromquelle eine Plasmas 7, das mit deren Enden in Berührung kommt. Wechselstromquelle ist, die einen Wechselstrom- 65 Sie werden gegeneinander mittels Führungsrolle 36 Lichtbogen zwischen der dritten und vierten Elektrode bzw. 37 vorgeschoben, und zwar in dem Maße, wie sie erzeugt. in dem Plasma 7 abschmelzen.

Bei dieser Vorrichtung gelangt ein ununterbroche- Bei der Vorrichtung nach Fi g. 2 besitzt die Wech-

selstromquelle 38 dreiphasige Ausbildung, wobei ihre Phasen sternförmig geschaltet sind. Die dreiphasige Stromquelle 38 ist mit drei von den Elektroden 3 und 4 verschiedenen Elektroden verbunden, die aus drei Metalldrähten 34, 35 und 39 bestehen und mit ihren inneren Enden zueinander gerichtet sind. Die drei Elektroden 34, 35 und 39 dienen zur Aufrechterhaltung von Lichtbögen zum Aufheizen des Plasmas?, das mit deren Enden in Berührung gebracht wird. Sie werden gegeneinander durch Führungsrollen 36, 37 und 40 vorgeschoben, und zwar ebenfalls in dem Maße, wie sie in dem Plasma 7 abschmelzen.

Statt einer dreiphasigen Wechselstromquelle könnte man auch eine andere mehrphasige Wechselstromquelle mit einer beliebigen Anzahl von Phasen verwenden, wobei dann eine der Phasenanzahl entsprechende Anzahl Elektroden vorzusehen ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Lichtbogen-Plasmas hoher Temperatur mit einer Gleichstromquelle, die mit dem einen ihrer beiden Pole an eine erste Elektrode und mit dem anderen an eine zweite, düsenförmige Elektrode angeschlossen ist und zur Erzeugung einer Lichtbogenentladung zwischen diesen beiden Elektroden dient, Mitteln zum Zuführen von zu ionisierendem Gas in den Raum zwischen diesen beiden Elektroden, mit einer zweiten Stromquelle, die mit einer dritten Elektrode und einer anderen, von der ersten Elektrode verschiedenen Elektrode verbunden ist und dazu dient, das Plasma des aus der Düse der zweiten Elektrode austretenden, auf die dritte Elektrode gerichteten Plasmastrahles weiter aufzuheizen, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Elektrode eine vierte abschmelzende Metallelektrode (35) ist, die mit dem Plasmastrahl in Berührung kommt, und daß die zweite Stromquelle eine Wechselstromquelle (9) ist, die einen Wechselstrom-Lichtbogen zwischen der dritten und vierten Elektrode erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode (34) ebenfalls als Abschmelzelektrode ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromquelle eine mehrphasige Stromquelle (38) ist, deren einzelne Phasen an je eine Abschmelzelektrode (34, 35,39) angeschlossen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschmelzelektroden (34, 35, 39) aus Metalldrähten bestehen, die im Ausmaße ihres Abschmelzens unter der Wirkung der zwischen ihnen gebildeten Lichtbögen gegeneinander verschiebbar angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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