DE19825555A1 - Lichtbogen-Plasmagenerator - Google Patents

Abstract

Vorliegende Erfindung betrifft die Aufgabe, bei einem Lichtbogen-Plasmagenerator einen erhöhten Gasfluß zu gewährleisten. Hierzu wird ein Lichtbogen-Plasmagenerator mit einer Anode (2) und einer Katode (3) vorgeschlagen, bei welchem einem Entladungsraum (16) ein Fluid über einen ersten anodenseitigen Fluidstrom und einen zweiten katodenseitigen Fluidstrom zugeführt wird und ein dritter Fluidstrom vorgesehen ist, durch welchen das Fluid dem Entladungsraum (16) zuströmt. Des weiteren wird ein wärmeleitfähiger Körper vorgesehen, der wenigstens einen Kanal mit regelmäßigen Begrenzungswänden und wenigstens einen gewendelten Strömungskanal an einer entladungsraumseitigen Stirnfläche aufweist. Darüber hinaus kann ein hülsenartiger Einsatz (11) vorgesehen sein, der mit einem an seiner Außenfläche befindlichen Kanal, einem anodenseitigen gewendelten Strömungskanal und Bohrungen versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichtbogen-Plasmagenerator (Plasmatron). Insbesondere betrifft die Erfindung einen Lichtbogen-Plasmagenerator, bei welchem in einem Entladungsraum mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt und ein wärmeleitfähiger Körper mit einem Reservoir verbunden ist, in welchem ein Arbeitsmedium zur Bereitstellung des plasmabildenden Mediums gespeichert ist. Desweiteren betrifft die Erfindung einen Licht­ bogen-Plasmagenerator, bei welchem in einem Entladungsraum mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und der Entladungsraum zumindest teilweise von wenigstens einem Einsatz umgeben ist. Darüberhinaus betrifft vorliegende Erfindung einen Lichtbogen-Plasmagenerator, bei welchem einem Entladungsraum ein Fluid über einen ersten anodenseitigen Fluidstrom und einen zweiten kathodenseitigen Fluidstrom zugeführt wird.

Insbesondere ist vorliegende Erfindung für Plasmageneratoren anwendbar, bei welchen Dampf, vorzugsweise Wasserdampf, als plasmabildendes Medium Verwendung findet.

Ein derartiger Lichtbogen-Plasmagenerator ist zum Beispiel aus der WO-A2-95/17278 bekannt. Hierbei sind an einem Gehäuse eine als Düse ausgestaltete Anode und eine Stabkathode entsprechend axial zueinander angeordnet. Die Kathode ist in einem Entladungsraum angeordnet, der von einem in dem Gehäuse befindlichen hülsenartigen Einsatz aus wärmeleitfähigem Material umgeben ist.

An der der Anode abgewandten Seite des hülsenartigen Einsatzes ist axial ein Rohr aus wärmeleitfähigem Material vorgesehen, welches sich mittels eines Flansches an dem hülsenartigen Einsatz abstützt. In diesem Rohr ist elektrisch isoliert ein Kathodenhalter für die Kathode angebracht. In dem Flansch sind Kanäle vorhanden, die einerseits zu dem Entladungsraum hinführen und andererseits mit einem porösen Material in Kontakt stehen, welches an der der Anode abgewandten Seite des Flansches angeordnet ist und seinerseits ebenfalls, wie Flansch und Rohr, eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Das poröse Material steht mit einem Wasserreservoir in Kontakt, welches das wärmeleitfähige Rohr umschließt.

Der hülsenartige Einsatz seinerseits weist an seiner Außenfläche sowie an seiner der Anode zugewandten Seite Kanäle auf.

Die mit Zündung des Lichtbogens zwischen den Elektroden freiwerdende Wärmeenergie bewirkt eine fortschreitende Verdampfung des in dem porösem Material gespeicherten Wassers, wobei der erzeugte Dampf durch die Kanäle in die Entladungskammer eintritt. Der dabei entstehende Plasmastrahl wird durch die als Düse ausgebildete Anode abgeführt. Der für den Betrieb des Generators notwendige Überdruck wird gleichfalls durch den Verdampfungsprozeß bereitgestellt. Der durch die Kanäle geführte Wasserdampf dient desweiteren zur Kühlung der Anode und der Kathode.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung einen Lichtbogen-Plasmagenerator bereitzustellen, der mit einem erhöhten Gasdruck arbeitet.

Hierfür schlägt die Erfindung einen Lichtbogen-Plasmagenerator, bei welchem einem Entladungsraum ein Fluid über einen ersten anodenseitigen Fluidstrom und einen zweiten kathodenseitigen Fluidstrom zugeführt wird, wobei ein dritter Fluidstrom vorgesehen ist, durch welchen ebenfalls Fluid dem Entladungsraum zugeführt wird. Hierbei kann der dritte Fluidstrom zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidstrom angeordnet und dem Entladungsraum zugeführt werden. Das Fluid kann zum einen ein plasmabildendes Medium, wie zum Beispiel Wasserdampf, umfassen. Andererseits kann das Fluid ein lediglich als Kühlmittel dienendes Medium umfassen. Vorzugsweise, zum Beispiel bei der Verwendung von Wasserdampf, dient das Fluid sowohl als Kühlmittel als auch als plasmabildendes Medium.

Durch das Vorsehen eines dritten Fluidstroms läßt sich die Gasrate in vorteilhafter Weise erhöhen. Insbesondere ist es, wenn der dritte Fluidstrom zwischen dem anoden- und dem kathodenseitigen Fluidstrom angeordnet ist, möglich, die Entfernung zwischen Anode und Kathode zu erhöhen. Hierdurch ist eine Steigerung der Arbeitstemperatur des Plasmastrahles und des Energieeintrages am zu bearbeitenden Werkstück möglich. Die erfindungsgemäße Erhöhung der Gasrate bedingt desweiteren eine erforderliche, erhöhte Kühlung der Elektroden.

Es versteht sich hierbei, daß der Entladungsraum nicht unbedingt ein nach allen Seiten abgeschlossener Raum sein muß. Vielmehr bezeichnet der Begriff "Entladungsraum", das räumliche Gebiet, in welchem die Entladung zwischen Anode und Kathode stattfindet und somit das Plasma erzeugt wird.

Zur Bereitstellung der hohen Gasrate schlägt die Erfindung desweiteren einen Lichtbogen-Plasmagenerator vor, bei welchem in einem Entladungsraum mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und ein wärmeleitfähiger Körper mit einem Reservoir verbunden ist, in welchem ein Arbeitsmedium zur Bereitstellung des plasmabildenden Mediums gespeichert ist, wobei der wärmeleitfähige Körper reservoirseitig Öffnungen mit zumindest zwei wenigstens in Öffnungsrichtung regelmäßigen Begrenzungswänden aufweist.

Die regelmäßigen Begrenzungswände des erfindungsgemäßen wärmeleitfähigen Körpers erlauben im Gegensatz zu den bekannten porösen Materialien einen wesentlich besseren Fluidtransport. Auf diese Weise kann das Arbeitsmedium wesentlich einfacher mit dem wärmeleitfähigen Körper in Kontakt gebracht werden. Ebenso ermöglichen die regelmäßigen Begrenzungswände, daß ein plasmabildendes Medium, wie zum Beispiel Wasserdampf, wesentlich einfacher von dem wärmeleitfähigen Körper weg bzw. an diesem entlang transportiert werden kann. Durch diesen vereinfachten Transport kann bei dieser Anordnung in vorteilhafter Weise eine wesentlich höhere Gasrate bereitgestellt werden.

Hierbei zeichnen sich die regelmäßigen Begrenzungswände durch ihre vollständig andere Geometrie als die unregelmäßige Struktur eines porösen Materials aus. Eine erfindungsgemäße Öffnung weist somit zumindest zwei Wände auf, die relativ gleichförmig in den wärmeleitfähigen Körper einkragen. Hierbei können die Wände parallel zueinander, aber auch in einem Winkel zueinander angeordnet sein. Vorteilhafter Weise sind die Begrenzungswände derart angeordnet, daß das Arbeitsmedium durch Kapillarkräfte in die Öffnung transportiert wird. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Weise eine große Menge Arbeitsmedium zu dem wärmeleitfähigen Körper transportiert und es kann eine entsprechend hohe Gasrate erzeugt werden.

Zur Erzeugung einer hohen Gasrate schlägt vorliegende Erfindung desweiteren einen Lichtbogen-Plasmagenerator vor, bei welchem in einem Entladungsraum mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und ein wärmeleitfähiger Körper mit einem Reservoir verbunden ist, in welchem ein Arbeitsmedium zur Bereitstellung des plasmabildenden Mediums gespeichert ist, wobei der wärmeleitfähige Körper wenigstens einen zum Entladungsraum hin weisenden, zum Reservoir hin offenen Kanal aufweist. Ein derartiger Kanal gewährleistet, im Gegensatz zu den bekannten porösen Strukturen, einen schnellen Transport des Arbeitsmediums bzw. eines plasmabildenden Mediums zu dem Entladungsraum. Insbesondere ist es bei einer derartigen Anordnung möglich, daß das Arbeitsmedium reservoirseitig in den Kanal eindringen und in diesem verdampfen kann, wenn es eine Stelle des wärmeleitfähigen Körpers erreicht hat, die eine entsprechende Temperatur aufweist. Die restliche Strecke des Kanals in Richtung auf den Entladungsraum kann dann in diesem Kanal das verdampfte Medium, zum Beispiel als plasmabildendes Medium, transportiert werden. Ein derartiger Transport ist insbesondere auch dann möglich, wenn sich außerhalb des Kanals noch unverdampftes Arbeitsmedium befindet.

Hierbei zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Kanal gegenüber den zufälligen, verschlungenen und sich verzweigenden Wegen eines porösen Körpers dadurch aus, daß er einen verhältnismäßig gradlinigen Weg für das in ihm strömende Medium bedingt. Einzelne Verzweigungen oder Verengungen, z. B. konstruktionsbedingte Übergänge, ändern hierbei an der erfindungsgemäßen Reduktion des Strömungswiderstandes aufgrund derartiger Kanäle nichts.

Durch den schnellen Transport vom Arbeitsmedium bzw. plasmabildenden Mediums wird die Gasrate sowie die Verdampfungsrate in erfindungsgemäßer Weise erhöht.

Vorliegende Erfindung schlägt darüber hinaus vor, bei einem Lichtbogen-Plasma­ generator, bei welchem in einem Entladungsraum mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und ein wärmeleitfähiger Körper mit einem Reservoir verbunden ist, in welchem ein Arbeitsmedium zur Bereitstellung des plasmabildenden Mediums gespeichert ist, die Gasrate dadurch zu erhöhen, daß der wärmeleitfähige Körper entladungsraumseitig eine Stirnfläche aufweist, die mit zumindest einem gewendelten Strömungskanal versehen ist. Durch eine derartige Anordnung wird das plasmabildende Medium mit Wirbeln dem Entladungsraum zugeführt. Eine derartige Verwirbelung bedingt, insbesondere wenn das Plasma durch eine enge Düse geführt werden muß, die Möglichkeit einer höheren Gasrate.

Es versteht sich, daß im vorliegenden Zusammenhang der Begriff "entladungsraumseitig" nicht unbedingt eine direkt an den Entladungsraum grenzende Seite des wärmeleitfähigen Körpers bezeichnen muß. Vielmehr bezeichnet im vorliegenden Zusammenhang der Begriff "entladungsraumseitig" eine Seite des wärmeleitfähigen Körpers, die dem Entladungsraum zugewandt ist. Insbesondere betrifft dieser Begriff die Seite des wärmeleitfähigen Körpers, die zuletzt mit dem plasmabildenden Medium in Kontakt steht, wenn dieses zu dem Entladungsraum strömt.

Vorzugsweise ist der Strömungskanal mit einem zum Reservoir hin offenen Kanal des wärmeleitfähigen Körpers verbunden. Hierdurch kann der Strömungswiderstand, der durch den wärmeleitfähigen Körper bedingt ist, weiter reduziert werden.

Vorzugsweise ist das Reservoir mit einem flüssigkeitssorbierenden Material gefüllt und wird vor Gebrauch des Generators mit dem Arbeitsmedium befüllt. Es versteht sich, daß andererseits das Reservoir als kontinuierlich gefülltes Reservoir ausgestaltet sein kann.

Ein besonders einfacher konstruktiver Aufbau des wärmeleitfähigen Körpers folgt, wenn dieser eine lamellenartige Oberfläche aufweist. Durch die Lamellen können in einfacher Weise erfindungsgemäße Öffnungen mit regelmäßigen Begrenzungswänden bereitgestellt werden.

Desweiteren kann der wärmeleitfähige Körper zylinderformig ausgestaltet sein. Dieses kommt einer rotationssymmetrischen Anordnung von Anode und Kathode entgegen. In diesem Falle kann auf der Oberfläche des wärmeleitfähigen Körpers ein spiralförmiger Kanal ausgebildet sein. Hierdurch wird eine besonders gleichförmige Verdampfung entlang des Kanals gewährleistet, was ebenfalls einer hohen Gasrate zugute kommt.

Insbesondere kann dieser Kanal durch dünne Wände, also lamellenartige Wände, begrenzt sein. Dieses bedingt einen besonders gleichförmigen Wärmeeintrag in den Kanal und somit auch eine entsprechend gleichförmige Verdampfung. Kumulativ hierzu bedingen die regelmäßigen Begrenzungswände der lamellenartigen Struktur einen guten Fluidtransport durch den Kanal.

Bei geeigneter Wahl des Lamellenabstandes bzw. der Kanalbreite fördern darüberhinaus Kohäsionskräfte den Transport des Arbeitsmediums bis hin zu der Stelle des Kanals, an welcher die Verdampfung einsetzt.

Desweiteren läßt sich bei einem Lichtbogen-Plasmagenerator, bei welchem in einem Entladungsraum mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und der Entladungsraum zumindest teilweise von wenigstens einem Einsatz umgeben ist, der an einer Außenfläche wenigstens einen Kanal aufweist, die Gasrate dadurch erhöhen, daß der Kanal des Einsatzes durch eine lamellenartige Struktur gebildet ist. Durch die lamellenartige Struktur wird einerseits ein möglichst großer Kanalquerschnitt gewährleistet. Anderseits bedingt die lamellenartige Struktur einen hohen Oberflächenkontakt mit dem in den Kanälen strömenden Fluid. Da der Einsatz aufgrund seiner Nähe zu dem Entladungsraum aufgeheizt wird, wird hierdurch in vorteilhafter Weise für eine hohe Temperatur des plasmabildenden Mediums gesorgt und andererseits der Einsatz vorteilhaft gekühlt.

Darüber hinaus schlägt vorliegende Erfindung zur Erhöhung der Dampfrate bei einem Lichtbogen-Plasmagenerator, bei welchem in einem Entladungsraum mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und der Entladungsraum zumindest teilweise von wenigstens einem Einsatz umgeben ist, der an einer einer Anode zugewandten Seite wenigstens einen Strömungskanal aufweist, vor, diesen Strömungskanal gewendelt auszugestalten. Die durch die Wendelung eingebrachten Wirbel erhöhen vorteilhafterweise den Gesamtgasfluß, vorstehend in Bezug auf die Strömungskanäle an dem wärmeleitfähigen Körper erläutert.

Vorteilhafterweise ist der Strömungskanal mit zumindestens einem Kanal auf einer Außenfläche des Einsatzes verbunden, so daß auch an dieser Stelle ein möglichst ungehinderter Gasfluß gewährleistet ist.

Auch kann nach vorliegender Erfindung der Gasfluß dadurch erhöht werden, daß bei einem Lichtbogen-Plasmagenerator, bei welchem in einem Entladungsraum mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und der Entladungsraum zumindest teilweise von wenigstens einem Einsatz umgeben ist, der Einsatz zumindest eine Bohrung aufweist, die von einer Außenfläche des Einsatzes zu dem Entladungsraum hinführt. Der hierdurch bereitgestellte, zusätzliche Fluidkanal dient neben der Erhöhung des Gesamtgasstromes auch einen zusätzlichen Eintrag an plasmabildendem Medium in den Entladungsraum. Durch diesen zusätzlichen Eintrag ist es möglich, Kathode und Anode weiter voneinander zu entfernen, so daß eine höhere Variabilität in Arbeitstemperatur und Energieeintrag am Werkstück gewährleistet werden kann.

Eine einfache Herstellung des erfindungsgemäßen Einsatzes folgt, wenn die Bohrung radial ausgerichtet ist.

Ist der Einsatz als hülsenartiger Einsatz ausgestaltet und weist eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche auf, so kommt diese einer rotationssymmetrischen Anordnung von Anode, Kathode und Entladungsraum entgegen.

Es versteht sich, daß vorstehende Merkmale auch einzeln bzw. in einzelner Kombination untereinander, einen Lichtbogen-Plasmagenerator mit erfindungsgemäß hoher Gasrate bereitstellen. Andererseits versteht es sich, daß diese Merkmale besonders im Zusammenwirken miteinander einen entsprechend hohen Gasfluß gewährleisten. So kann durch eine erfindungsgemäß gesteigerte Erzeugung an plasmabildendem Medium und eine erfindungsgemäße Reduktion des Strömungswiderstandes eine zwei- bis dreimal höhere Gasrate erzielt werden. Auf diese Weise läßt die beschriebene Konstruktion die Erzeugung eines verbesserten Plasmastrahles, insbesondere eines eingeschnörteren Plasmastrahles zu, der zu wesentlich gesteigerten Qualitätscharakteristika am zu bearbeitenden Werkstück, wie Schnittdicke, Schnittgüte, Schnittgeschwindigkeit, zulässige Bartbildung u. ä. führt.

Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Licht­ bogen-Plasmagenerators werden aus nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung ersichtlich, in welcher beispielhaft ein erfindungsgemäßer Licht­ bogen-Plasmagenerator dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Lichtbogen-Plasmagenerator im Schnitt,

Fig. 2 den wärmeleitenden Körper des Lichtbogen-Plasmagenerators nach Fig. 1 in teilweise geschnittener, schematischer Darstellung,

Fig. 3 den wärmeleitenden Körper nach Fig. 2 in Frontansicht,

Fig. 4 den wärmeleitenden Körper nach Fig. 2 in Rückansicht,

Fig. 5 den hülsenartigen Einsatz des Lichtbogen-Plasmagenerators nach Fig. 1 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 2 und

Fig. 6 den hülsenartigen Einsatz nach Fig. 5 in Frontansicht.

Der in den Figuren dargestellte Lichtbogen-Plasmagenerator umfaßt ein Gehäuse 1, an welchem eine als Düse ausgestaltete Anode 2 und eine Stabkathode 3, welche durch einen Kathodenhalter 4 gehalten wird, axial angeordnet sind. Zwischen Anode 2 und Kathode 3 ist ein Entladungsraum 16 gebildet. In dem Gehäuse 1 ist desweiteren ein hülsenartiger Einsatz 11 angeordnet, der den Entladungsraum 16 teilweise umgibt.

An der der Anode 2 abgewandten Seite des hülsenartigen Einsatzes 11 ist ein wärmeleitfähiger Körper 5 abgestützt. Dieser wärmeleitfähige Körper 5 ist zylinderförmig ausgestaltet und umschließt den Kathodenhalter 4, wobei zwischen Kathodenhalter 4 und wärmeleitfähigem Körper 5 ein Isolator 4' vorgesehen ist.

Radial außen ist der wärmeleitfähige Körper 5 mit einem Reservoir 6 in Kontakt, welches mit einem flüssigkeitssorbierenden Material 10 gefüllt ist.

Im Detail (siehe Fig. 2 bis 4) weist der wärmeleitfähige Körper 5 entladungsraumseitig eine angefaste Stirnfläche 7 auf. In dieser angefasten Stirnfläche 7 sind gewendelte Strömungskanäle 8 als Nuten ausgebildet. Darüberhinaus weist der wärmeleitfähige Körper 5 in seinem zylinderförmigen Bereich Kanäle 9 auf (nur teilweise geschnitten dargestellt). Diese Kanäle 9 werden durch eine lamellenartige Struktur gebildet und weisen hierbei Öffnungen 9' auf, die durch zwei regelmäßige Begrenzungswände 9'' begrenzt sind. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel sind vier Kanäle 9 vorgesehen, die parallel zueinander, spiralförmig auf der Oberfläche des zylinderförmigen Körpers 5 angeordnet sind. Jeder dieser Kanäle 9 mündet in einen der gewendelten Strömungskanäle 8 an der Stirnfläche 7.

Die zylinderförmige Oberfläche des hülsenartigen Einsatzes ist ähnlich der Oberfläche des wärmeleitfähigen Körpers 5 ausgestaltet (siehe Fig. 5). Auch der hülsenartige Einsatz 11 weist an seiner zylinderförmigen Oberfläche Kanäle 14 auf, die in gewendelte Strömungskanäle 13 münden. Die gewendelten Strömungskanäle 13 sind an einer angefasten Stirnfläche 12 ausgebildet, die in montiertem Zustand an der Anode 2 anliegt (siehe Fig. 1). Von der zylinderförmigen Oberfläche des hülsenartigen Einsatzes 11 gehen desweiteren Bohrungen 15 aus, die radial auf den Entladungsraum 16 zuweisen. Desweiteren weist der hülsenartige Einsatz 11 an seiner dem wärmeleitfähigen Körper 5 zugewandten Seite eine angefaste Kontaktfläche 17 auf. Die Fasen von angefaster Kontaktfläche 17 und angefaster Stirnfläche 7 sind derart gewählt, daß hülsenartiger Einsatz 11 und wärmeleitfähiger Körper 5 in montiertem Zustand stabil aneinander anliegen (siehe Fig. 1).

Die angefasten Flächen 7, 12 und 17 sowie die Innenseite der Anode 2 sind derart ausgestaltet, daß in montiertem Zustand die gewendelten Strömungskanäle 8 bzw. 13 allseitig umschlossen gebildet werden.

Zum Betrieb wird zunächst das Reservoir 6 mit einer entsprechenden Arbeitsflüssigkeit, zum Beispiel Wasser, gefüllt, zwischen Anode 2 und Kathode 3 eine Spannung gelegt und ein Lichtbogen zwischen Anode 2 und Kathode 3 gezündet, indem die Kathode 3 auf die Anode 2 zu bewegt wird. Durch die im Entladungsraum 16 freiwerdende Wärmeenergie wird der wärmeleitfähige Körper 5 erwärmt und es verdampft die in den Kanälen 9 befindliche Arbeitsflüssigkeit. Hierdurch wird ein entsprechender Überdruck erzeugt und der Wasserdampf, als plasmabildendes Medium, durch die Kanäle 9 und den gewendelten Strömungskanal 8 des wärmeleitfähigen Körpers 5 sowie durch die Kanäle 14, die gewendelten Strömungskanäle 13 und die Bohrungen 15 des hülsenartigen Einsatzes 11 zu dem Entladungsraum 16 geführt. Durch die gewendelten Strömungskanäle 8 und 13 sowie durch die spiralförmigen Kanäle 9 und 14 wird das gasförmige Medium in eine rotierende Bewegung versetzt. Hierdurch wird ein besonders eingeschnürter Plasmastrahl mit einer hohen Arbeitstemperatur und hoher Gasrate gewährleistet.

Desweiteren dient das über die gewendelten Strömungskanäle 8 sowie die Bohrungen 15 strömende gasförmige Medium der Kühlung der Kathode 3, während die Kühlung der Anode 2 vorrangig durch das durch die gewendelten Strömungskanäle 13 strömende gasförmige Medium erfolgt. Die Kühlung des hinteren Teils des Kathodenhalters 4 sowie des wärmeleitfähigen Körpers 5 ist durch geeignete konstruktive Ausgestaltung der Gesamtanordnung und die hierdurch bedingte, ausreichend hohe Gas- bzw. Verdampfungsrate gewährleistet.

In dem Entladungsraum 16 wird der eintretende Gasstrom durch den Lichtbogen ionisiert, hochtemperiert und in ein Plasma überführt. Er tritt als rotierender und eng eingeschnürter Plasmastrahl durch die Anode 2 aus.

Claims (19)

1. Lichtbogen-Plasmagenerator, bei welchem einem Entladungsraum (16) ein Fluid über einen ersten anodenseitigen Fluidstrom und einen zweiten kathodenseitigen Fluidstrom zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Fluidstrom, dem Entladungsraum (16) zugeführt wird.

2. Lichtbogen-Plasmagenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Fluidstrom zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidstrom dem Entladungsraum (16) zugeführt wird.

3. Lichtbogen-Plasmagenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein plasmabildendes Medium umfaßt.

4. Lichtbogen-Plasmagenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein kühlendes Medium umfaßt.

5. Lichtbogen-Plasmagenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der erste und/oder der zweite Fluidstrom über einen gewendelten Strömungskanal (8, 13) dem Entladungsraum (16) zugeführt wird.

6. Lichtbogen-Plasmagenerator, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem in einem Entladungsraum (16) mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und ein wärmeleitfähiger Körper (5) mit einem Reservoir (6) verbunden ist, in welchem ein Arbeitsmedium zur Bereitstellung des plasmabildenden Mediums gespeichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitfähige Körper (5) reservoirseitig Öffnungen (9') mit zumindest zwei wenigstens in Öffnungsrichtung regelmäßigen Begrenzungswänden (9'') aufweist.

7. Lichtbogen-Plasmagenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Begrenzungswände (9'') derart beabstandet sind, daß das Arbeitsmedium durch Kapillarkräfte in die Öffnung (9') transportiert wird.

8. Lichtbogen-Plasmagenerator, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem in einem Entladungsraum (16) mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und ein wärmeleitfähiger Körper (5) mit einem Reservoir (6) verbunden ist, in welchem ein Arbeitsmedium zur Bereitstellung des plasmabildenden Mediums gespeichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitfähige Körper (5) wenigstens einen zum Entladungsraum (16) hinweisenden, zum Reservoir (6) hin offenen Kanal (9) aufweist.

9. Lichtbogen-Plasmagenerator, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem in einem Entladungsraum (16) mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und ein wärmeleitfähiger Körper (5) mit einem Reservoir (6) verbunden ist, in welchem ein Arbeitsmedium zur Bereitstellung des plasmabildenden Mediums gespeichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitfähige Körper (5) entladungsraumseitig eine Stirnfläche (7) aufweist, die mit zumindest einem gewendelten Strömungskanal (8) versehen ist.

10. Lichtbogen-Plasmagenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (8) mit einem zum Reservoir (6) hin offenen Kanal (9) des wärmeleitfähigen Körpers (5) verbunden ist.

11. Lichtbogen-Plasmagenerator nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitfähige Körper (5) eine lamellenartige Oberfläche aufweist.

12. Lichtbogen-Plasmagenerator nach einem Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitfähige Körper (5) zylinderförmig ausgebildet und auf seiner Oberfläche wenigstens ein spiralförmiger Kanal (9) vorgesehen ist.

13. Lichtbogen-Plasmagenerator, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem in einem Entladungsraum (16) mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und der Entladungsraum (16) zumindest teilweise von wenigstens einem Einsatz (11) umgeben ist, der an einer Außenfläche wenigstens einen Kanal (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (14) durch eine lamellenartige Struktur gebildet ist.

14. Lichtbogen-Plasmagenerator, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem in einem Entladungsraum (16) mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und der Entladungsraum (16) zumindest teilweise von wenigstens einem Einsatz (11) umgeben ist, der an einer einer Anode (2) zugewandten Seite wenigstens einen Strömungskanal (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (13) gewendelt ist.

15. Lichtbogen-Plasmagenerator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (13) mit zumindest einem Kanal (14) auf einer Außenfläche des Einsatzes (11) verbunden ist.

16. Lichtbogen-Plasmagenerator, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem in einem Entladungsraum (16) mittels eines plasmabildenden Mediums ein Plasma erzeugt wird und der Entladungsraum (16) zumindest teilweise von wenigstens einem Einsatz (11) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (11) zumindest eine Bohrung (15) aufweist, die von einer Außenfläche des Einsatzes (11) zu dem Entladungsraum (16) hinführt.

17. Lichtbogen-Plasmagenerator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (15) radial auf den Entladungsraum (16) ausgerichtet ist.

18. Lichtbogen-Plasmagenerator nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (11) als hülsenartiger Einsatz ausgestaltet ist.

19. Lichtbogen-Plasmagenerator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenartige Einsatz (11) eine zylindrische Außenfläche aufweist.