SE454556B - Ljusbagsvermeapparat for med hog hastighet strommande gas - Google Patents

Description

454 556 elektrisk ljusbage mellan tändelektroden och den andra eller den första elektroden, varigenom en elektrisk ljusbåge tändes mellan den första och den andra elektroden.

Lämpligen är en ljusbågsvärmeapparat med en första i huvudsak cylindrisk elektrod belägen på axiellt avstånd från en andra i huvudsak cylindrisk elektrod, sa att en plasma eller gas med hög strömningshastighet kan passera däremellan. En tändanordning, vilken kan bestå av ett flertal elektroder, är anordnad i mellanrummet mellan den första och den andra elektroden, varigenom bildas ett mellanrum för ljusbågständning mellan den första och den andra i huvudsak cylindriska elektroden. En potentialkälla är ansluten till tändanordningen, varigenom bildas en ljusbåge i mellanrummet mellan den första och den andra cylindriska elektroden, varigenom en uppvärmning sker av gaser som eventuellt passerar i mellanrummet mellan elektroderna.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med hänvis- ning till bifogade ritningar.

Figur l visar en vertikalsektion genom en ljusbågsvärmeapparat visande placeringen av elektroderna.

Figur 2 visar i. förstoring en del A av figur 1 med en tändelektrod.

Figur 3 visarsedd uppifrån den nedre elektroden, som visas i figur 2. e Figur 4 visar i sektion en elektrod med användning av en bearbet- ningsmetod för att åstadkomma en elektrodspets.

I Figur 5 visar sett uppifrån den i figur 4 visade elektroden.

Figur 6 är en isometrisk bild av en del av den i figurerna 4 och 5 visade elektroden.

Figur 7 visar i förstoring en del A av den i figur l visade anordningen med ansluten tändelektrod.

Figur 8 visar en förstoring av delen A av den i figur l visade anordningen med en centralt anordnad tändelektrod.

Figur 9 visar i förstoring en modifikation av delen A av den i figur l visade anordningen med en tändelektrod som har en separat kraftkälla.

Figur l visar en vertikalsektion. En beskrivning av konstruktionen och verkningssättet för en ljusbågsvärmeapparat 12 återfinnes i den ameri- kanska patentskriften 4 214 736. Ljusbågsvärmeapparaten 12 är försedd med en uppströms elektrod 14 och en spetsad elektrod 16. Elektroderna 14 och 16 är belägna på ett avstand 18 från varandra, exempelvis 1 mm i tändmellan- 454 556 rummet, varigenom de lämnar plats för en kraftkëlla (icke visad) med exempelvis en spänning av ungefär 4 kv, vilken spänning vid anordningen enligt uppfinningen kan vara antingen växelspänning eller likspänning. En ljusbåge 20 uppträder i mellanrummet 18, där inkommande gas 22 blåser ljusbågen från mellanrummet 18 in i det inre av ljusbågskammaren 24.

Ljusbagen 20 kan rotera med en hastighet av omkring 1000 varv i sekunden genom växelverkan mellan bågströmmen (flera 1000 ampere) och ett magne- tiskt fält som alstras av inre monterade fältspolar 26, 28. Hastigheterna åstadkommer en mycket kraftig verkan, som resulterar i att den långsträckta ljusbågen 20 slutligen av gasen kastas nedströms mot och eventuellt in i en smältkammare (icke visad). Kraft tillföras anordningen 12 genom kraftkablar 30, 32. Dessutom innefattar anordningen 12 en monteringsfläns antydd vid 36 och i sin helhet betecknad 34. F länsen 38 är fästad vid den yttre metallytan 40 pa en smältkammare (icke visad). F länsarna 36 och 38 är fästade medelst pa radiellt avstånd från varandra belägna organ 42 vardera bestående av mutter och bult. Flänsen 36 är försedd med ett vatteninlopp 44 och ett vattenutlopp li6, genom vilka kylvatten bringas att cirkulera i ljusbågsvärme- apparaten för att kyla elektroderna lll, 16. På liknande sätt är ett gasinlopp 23 anordnat för att leda .gas 22 till mellanrummet 18 och till den uppströms belägna änden av ljusbågsvärmeapparaten.

I figur 2 visas i större skala en del A av figur 1 med en tändelektrod. Eftersom figur 2 visar en del av komponenterna i delen A av figur 1, har de komponenter, som är desamma som de som visats i figur 1, försetts med samma hänvisningsbeteckningar i figur 2. Den uppströms beläg- na elektroden 14 med ett dislfansorgan 50 och den spetsade elektroden 16 med ett distansorgan 52 hållas på avstånd från varandra av en isolerande platta Bli och kontaktringar S1 och 53. lsolatorn 54 och kontaktringarna 51, 53 åstadkommer ett noga bestämt mellanrum mellan elektroderna 14 och 16 utan att nödvändiggöra invecklade mätnings- eller regleringsprocedurer. Den inkommande gasen 22 införas genom gasinloppet 23 och upphettas av en ljusbåge 20 i mellanrummet mellan elektroderna 14 och 16. Tändelektroden 1:8 kan vara av samma material som elektroden 16 eller av ett annat material sasom t.ex. koppar-volfram eller silver-volfrarn. Tändelektroden 1:8 tillåter att mellanrummet 18 kan vara stort såsom exempelvis 2 mm till 4 mm, varigenom gasen 22 kan inkomma i mellanrummet 18 med stor strömnings- hastighet, samtidigt som ett relativt litet genomslagsgap förefinnes, vilket gap t.ex kan vara 1 mm. Sålunda ökas gasströmmens tvärsnittsarea genom att 454 556 man ökar mellanrummet mellan närbelägna elektrodändar 14, 16 samtidigt som ett relativt litet genomslagsgap erhålles. Detta underlättar en anpass- ning till de dielektriska egenskaperna hos gasen 22 till de ljusbâgsspänningar, som kan väntas, liksom även krafttillförselförhållanden. Tändelektroden 48 har visats vara gängad in i spetsen av elektroden 16, men såsom lätt inses kan elektroden 48 vara pressad, hårdlödd, svetsad eller inarbetad. Dessutom kan formen av spetsen pá elektroden 48 någon annan än den rundade såsom visas, t.ex. kvadratisk eller sexkantig. Eftersom olika gaser har olika dielektriska egenskaper, kan dessutom genomslagsgapets dimension 66 ändras helt enkelt genom att man ändrar storleken av tändelektroden 14 och därigenom elimerar behovet att använda isoleringsplattor 54 av olika tjocklek. Visserligen visas endast en elektrod 48, men det inses att andra tändelektroder kan vara och vanligen är placerade pà änden av en elektrod. Ett antal tändelektroder 48 kan exempelvis vara placerade antingen på uppstrümselektroden 14 eller elektroden 16, såsom visats, eller på båda elektroderna 14, 16. l figur 3 visas en tvärsektion av den i figur 2 visade elektroden 16. l en lämplig utföringsform av uppfinningen finnes tvâ tändelektroder 48, som är belägna diametralt motsatta varandra. l figur 4 visas en tvärsektion av en bearbetad elektrodspets 58.

Elektroden 58 är förseddlmed ett distansorgan S2' liknande det som visas i figur 2. Dessutom är en elektrodspets 60 anordnad upptill på elektroden 58, och till skillnad frân den som beskrivits med hänvisning till figur 2 är elektrodspetsen 60 en del av elektroden 58. Elektroden 58 sedd uppifrån visas i' figur 5, där det visas två elektrodspetsar 60 och 60', vilka är belägna diametralt motsatt varandra. En isometrisk bild av den i figurerna 4 och 5 visade elektroden 58 visas i figur 6.

Figur 7 visar i större skala en del A av den i figur 1 visade anordningen modifierad för att utnyttja en närbelägen tändelektrod 62.

Uppströmselektroden 14 med ett distansorgan S0' och nedströmselektroden 63 med ett distansorgan 52' hålles isär av den isolerande plattan 54' och kontaktringarna 51' och 532 Isolatorn 54' och kontaktringarna 51' och 53' åstadkommer ett exakt mellanrum mellan elektroderna 14' och 63 utan att nödvändiggöra invecklade mätnings- eller regleringsprocedurer. Den inkom- mande gasen 22 inför-es genom gasinloppet 23 och upphettas av ljusbågen 20 i mellanrummet mellan elektroderna 14 och 63. Den närbelägna tändelektroden 62 kan vara av samma material som elektroden 63 eller av något material såsom exempelvis koppar-volfram eller silver-volfram. Tändelektroden 62 är ._ ,..._-. 454 556 elektriskt förbunden med kontaktringen 53', varigenom tändelektroden 62 far samma potential som nedströmselektroden 63. Tändelektroden 62 sträcker sig in i mellanrummet 18' och åstadkommer därigenom en genomslagsgap 56' liknande det som förefinnes i utföringsformen enligt figurerna 2 och 4. Det kan påpekas att tändelektroden 62 kan vara krökt eller böjd för att anpassas till det önskade' läget för att bilda det önskade genomslagsgapet 56'.

Dessutom kan tändelektroden 62 placeras på uppströmselektroden 14' med utnyttjande av kontaktringen 51'. Vidare kan ett antal tändelektroder 62 placeras exempelvis i närheten till uppströmselektroden 14 eller nedströmsel- ektroden 63 (såsom visas),eller pa båda elektroderna 14' och 63. Därigenom erhalles ett gasströmningsförhallande, liknande det som erhålles med elektro- derna enligt figurerna 2 och 4.

I figur 8 visas i större skala en del A av den i figur 1 visade anordningen modifierad för användning av en centralt anordnad tändelektrod 64. Konstruktionen och verkningssättet för denna utföringsform är liknande det hos utföringsformen enligt figurerna 2 och 7 bortsett fran den centralt belägna tändelektroden 64. Den centralt anordnade tändelektroden 64 kan vara helt isolerad elektriskt från den elektriska potential som tillföres elektroderna 14' eller 63k Den centralt belägna tändelektroden 64 tillföres elektrisk spänning med användning av en ring 66 belägen där den isolerande plattan 54 eller 54' (visad i figurerna 2 och 7) skulle ha placerats, varigenom den gör elektrisk kontakt med bada ringarna 5l', 532 Vid utföringsformen enligt figur 8 skulle anslutningsringen 66 göra elektrisk kontakt med kontakt- ringen S3' och därigenom tillföra den centralt belägna tändelektroden 64 samma potential som nedströmselektroden 632 Den centralt belägna tänd- elektroden 64 är därför belägen nära den elektrod som har en annan potential, nämligen uppströmselektroden l4'. F inreglering av tändelektroden 64 kan utföras genom att man gör en krök i tändelektroden 64. Dessutom kan tändelektroden 64 ha andra former och vara exempelvis rund eller sexkantig.

Dessutom kan ett flertal centralt anordnade tändelektroder 64 vara anslutna t.ex. till samma potential som uppströmseiektroden 14' eller nedströms- elektroden 63' (såsom visats) eller i en kombination, varvid olika tändelektro- der är pa samma potential som antingen uppströmselektroden 14' eller nedströmselektroden 63'. l figur 9 visas i större skala en del A av den i figur l visade utföringsformen modifierad med en elektriskt isolerad tändelektrod 68. Den isolerade tändelektroden 68 kan matas med kraft frân en helt separat 454 556 kraftkälla annan än den som är ansluten till elektroderna 14' och 63k Denna sekundära kraftkälla (icke visad) kan vara aktiverad t.ex. endast under starten, varigenom man eliminerar behovet av att apparatens krafttillförsel har en stor polspänning. Dessutom kan anordningar för reglering av effektfak- torn sasonw kondensatorer avsevärt reduceras pà grund av det nünskade spänningskravet för apparatens krafttillförsel och därmed förbundna transfor- matorer. Den isolerade tändelektroden 68 är ansluten till stödstaven 70, som halles fast pa plats med elektrisk isolering från omgivande utrustning av isolationsplattan 542 Stödstaven 70, som är utförd av elektriskt ledande material, sträcker sig till kontakten 72 vilken i sin tur är ansluten till uttaget 78 och därmed till en sekundär kraftkälla (icke visad) genom kabeln 8D.

Stödstaven 70 kan förflyttas medelst regleringsmekanismen 73 varigenom dess läge i mellanrummet 18' ändras saatt tändgapets avstånd mellan den 'isolerade tändelektroden 68 och elektroden 14' eller 63' ändras. Uttaget 78 och kontakten 72 stödes av isolatorer 76, 77 anordnade pa örnse sidor onn apparatens hölje 74. Det kan påpekas att den isolerade tändelektroden 68 kan ha oüka forn1er och storlekar och därigenonn vara anpassad tül oüka gaser med olika dielektriska genomslagshållfastheter liksom till olika matnings- spänningar som tillföras elektroderna 14' och 63'._Den isolerade tändelektro- den 68 kan även vara krökt så att den büdar ett fitet tändgap nnot den ena elektroden eller den andra. Dessutom kan ett flertal av isolerade tändelektro- der 68 vara placerade i mellanrummet l8'. Vidare kan spänningen som tillföres tändelektroden 68 ha en potential som är lika med potentialen hos någon av elektroderna l4', 63' eller en potential som är större eller mindre än potentialen hos elektroderna l4', 63' och även vara på en potential, som ligger mellan potentialen pa elektroderna llfl, 63k När ljusbâgsvärmeapparaten väl har startat när den isolerade tändelektroden 68 utnyttjar den sekundära kraftkällan (icke visad), kan effekten, som tillföras tändelektroden 68 genom kabeln 80, vara sammankopplad med apparatens kraftkälla för att åstadkom- ma atertändning, om ljusbàgen skulle släckas Lex. om spänningen sjunker.

Uppfinningen kan varieras pà manga sätt inom uppfinningstankens ram. Sålunda kan exempelvis olika inbördes avstånd mellan elektroderna üksonw även andra elektroder användas. Vidare kan andra genornslagsgap än de visade användas för att astadkornnna anpassning tül ännu större strönn- ningshastigheter hos plasma, lägre strömningshastigheter för plasma, annan ljusbagsrotatíon, tillförselspänningar liksom olika dielektriska egenskaper hos gaserna. 454 556 Gapet kan ändras utan större modifíkation. Den beskrivna uppfin- ningen tillåter vidare mindre komplicerade krafttillförselsystem eller mera Optimala självstartande egenskaper. Uppfinningen innebär sålunda ett mindre komplicerat och billigare sätt att konstruera och driva en ljusbagsvärmeappa- rat för med hög hastighet strömmande gas.

Claims (13)

_ 454 5l56 PATENTKRAV

1. Ljusbagsvärrneapparat för med hög hastighet strömmande gas, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en kammare (24), en första elektrod (14) anordnad inuti och koaxiellt med nämnda kammare, en andra elektrod (16) anordnad inuti och koaxiellt med nämnda kammare, varvid den andra elektroden är belägen pa axiellt avstånd fran den första elektroden sa att det bildas ett mellanrum (18), som tillåter en gas (22) med hög strömningahastíghet att passera däremellan, och tändanordningar (48) anord- nade mellan den första och dan andra elektroden för att tända en elektrisk ljusbäge (20) mellan tändanordningarna och den andra eller första elektroden, I varigenom en elektrisk ljusbage (20) bildas mellan den första och den andra elektroden.

2. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda första och andra elektrod är i huvudsak cylindrisk.

3. Apparat enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämn- da tändanordningar (48) är fästade vid den första eller den andra elektroden, och att en tändelektrod i tändanordningarna sträcker sig in i nämnda mellanrum (18) och därigenom bildar ett relativt litet mellanrum mellan tändelektrodan och den andra eller första elektroden i förhållande till storleken av förstnämnda mellanrum.

4. Apparat enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att ett flertal tändelektroder är fästade vid den första och/eller den andra elektroden.

5. Apparat enligt nagot av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att tändelektroderna är parallella med den första eller andra elektroden.

6. Apparat enligt nagot av kraven l-lz, k ä n n e t e c k n a d av att tändelektroderna är anordnade mellan den första och den andra elektroden och vinkelrätt mot dessas gemensamma längdaxel.

7. Apparat enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d av att tänd- elektroden är elektriskt ansluten till den första elektroden eller andra elektroden.

8. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att tändelektro- den är anordnad närmare den nämnda andra elektroden än den första cylindriska elektroden.

9. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att tändelektro- 454 556 9 den är anordnad närmare den första cylindriska elektroden än den andra cylindriska elektroden.

10. Apparat enligt nagot av kraven l-9, k ä n n e t e c k n a d av att tändelektroden har en krökt form.

11. Apparat enligt nagot eller nagra av kraven l-l0, k ä n n e t e c k - n a d av att tändelektroderna befinner sig pà en elektrisk potential mellan den första och den andra elektroden under tändning av- den elektriska ljusbagen eller pa en elektrisk potential som skiljer sig fran den första eller andra elektroden.

12._ Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ett flertal tändelektroder är anordnade mellan den första och den andra elektroden.

13. Apparat enligt nagot eller nägra av kraven 1-12, k ä n n e t e c k - n a d av att tändelektroden har en sexkantig eller kvadratisk form eller är i huvudsak rundad.