DE1781880U

DE1781880U - ARC ARC ARC ARRANGEMENT WITH COOLED METAL ELECTRODES FOR HEATING A GAS FLOW.

Info

Publication number: DE1781880U
Application number: DEK26488U
Authority: DE
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1957-07-27
Filing date: 1957-07-27
Publication date: 1959-01-29

Description

Lichtbogenanordnung mit gekühlten Metallelektroden zur Aufheizung eines Gasstromes Die nachstehend beschriebene. Erfindung hat eine Einrichtung zum Gegenstand, mit der durch eine Lichtbogenentladung einem Gasstrahl im Dauerbetrieb thermische Energie zugeführt wird.Arc arrangement with cooled metal electrodes for heating of a gas stream The one described below. Invention has a device for Object with which an arc discharge causes a gas jet in continuous operation thermal energy is supplied.

Es sind Einrichtungen bekannt geworden, einem Gasstrahl thermische Energie zuzuführen, die im wesentlichen aus einer Druckkammer bestehen, in die eine Kathode eingesetzt ist mit einer sie konzentrisch umgebenden Anode. Bei den hohen Gastemperaturen, bei der Eigenart des Mechanismus der Lichtbogenentladung und bei der Wahl des Materials der Elektroden (vorzugsweise Graphit) ist es indessen nicht möglich, mit diesen Anordnungen Betriebszeiten von für tech- nische Zwecke brauchbarer Dauer zu erreichens Gemäß der vorliegenden Erfindung werden daher gekühlte Metallelek- troden verwendet. Da ein Drehstromlichtbogen nur mit Graphitelektroden gefahren werden kann, diese jedoch nicht in hinreichendem Maße zu kühlen sind, ist die Einrichtung gemäß Erfindung vorzugsweise mit Gleichstrom zu betreiben. q Die Kathode der Einrichtung wird durch einen gekühlten Wolframstab gebildete. Diese Maßnahme stellten sich nichts Neues dar, weil der- artige Wolfram-Kathoden bereits z. B. beim Argon-Arc-Schweißverfahren benutzt werden. Für die Haltbarkeit der Anode im Dauerbetrieb sind folgende Erwägungen maßgebend : Im Gegensatz zur Kathode 9 welche, die den Stromtransport in der Lichtbogensäule tragenden Elektronen liefern muß, hat die Anode lediglich die Aufgabe, diese Elektronen wieder aufzunehmen. Die Kathode muß als Elektronenlieferant entweder eine so hohe Temperatur besitzen, daß eine ausreichende thermische Elektronenemission möglich ist, oder sie muß, falls es sich um eine stark gekühlte Kathodenoberfläche handelt, die freien Elektronen mit Hilfe des Kathoden" fallmechanismus erzeugen. In beiden Fällen kommt es im allgemeinen zu einer Brennfleckbildung, das heißt, der Stromübergang vom Metall zum Gasraum findet innerhalb einer sehr 2 kleinen Fläche von wenigen mm Flächeninhalt statt. Bei Licht- bögen, die in einem ruhenden Gas brennen, kommt es im ; allgemeinen auch an der Anode zu solchen Brennfle@@bildungen, wodurch gerade bei großen Leistungen dann @@@r @eicht unzulässig hohe thermische Windbelastungen und als Folge davon Zerstörungen des Anodenmaterials auftreten. Diese unzulässig hohen Stromdichtebelastungen an der Anoden- oberfläche können aber vermieden werden ;, wenn der Anodenbrenn- fleck durch eine schnelle Gasströmung sozusagen zerblasen wird, der Elektronenübergang vom Gas zum Metall sich also diffus auf eine genügend große Fläche verteilte Dies kann dadurch erreicht werden, daß der vom Lichtbogen aufgeheizte Gasstrahl (Plasmawtrahl) die Anodenoberfläche nur streifend- also im wesentlichen tangential-berührte wie es z. B. bei Verwendung einer Düse möglich ist, bei der der Gasstrahl durch die Düsenöffnung hindurchtritt. Wie die diesbezüglichen Experimente zeigen, ist der Plasmastrahl in der Achse wesentlich heißer als in der Wandnähe, wo sich eine Grenzschicht ausbildete in der die Temperatur von den hohen Werten (10 000°K und mehr) rasch absinkt auf die Wandtemperatur der Anodendüse.Devices have become known for supplying thermal energy to a gas jet, which essentially consist of a pressure chamber into which a cathode is inserted with an anode concentrically surrounding it. However, given the high gas temperatures, the nature of the arc discharge mechanism and the choice of material for the electrodes (preferably graphite), it is not possible to use these arrangements for operating times of to achieve niche purposes of useful duration According to the present invention, therefore, cooled metal elec- troden used. Since a three-phase arc can only be operated with graphite electrodes, but these cannot be cooled to a sufficient extent, the device according to the invention is preferred to operate with direct current. q The cathode of the device is cooled by a tungsten rod educated. This measure was nothing new because the like tungsten cathodes already z. B. be used in the argon arc welding process. The following considerations are decisive for the durability of the anode in continuous operation: In contrast to the cathode 9, which must supply electrons carrying the current in the arc column, the anode only has the task of absorbing these electrons again. The cathode, as an electron supplier, must either have a temperature so high that sufficient thermal electron emission is possible or, if the cathode surface is strongly cooled, it must generate the free electrons with the aid of the cathode fall mechanism. In both cases it occurs generally to a focal point formation, that is, the current transfer from the metal to the gas space takes place within a very 2 small area of a few mm area. At light arcs that burn in a quiescent gas occur in the; generally also on the anode to such focal spots, which in particular at high powers then lead to unacceptably high thermal wind loads and, as a result, destruction of the anode material. These impermissibly high current density loads on the anode surface can be avoided; if the anode burner So to speak, blow up the stain with a rapid flow of gas the electron transfer from gas to metal is thus diffusely distributed over a sufficiently large area. so essentially tangentially-touched as it z. B. at Use of a nozzle is possible in which the gas jet passes through the nozzle opening. As the related experiments show, the plasma jet is much hotter in the axis than in the vicinity of the wall, where a boundary layer has formed in which the temperature drops rapidly from the high values (10,000 ° K and more) to the wall temperature of the anode nozzle.

Offensichtlich muß nun ein gewisser Turbulenzgrad in der Grenzschicht an der Düsenoberfläche vorhanden sein, damit ein großflächiger Anodenbrennfleck vermieden wirdo Es zeigt sich nämlich, daß der Stromübergang umso müheloser vor sich geht, je höher die Gasgeschwindigkeit ist. Die erforderliche Mindestgeschwindigkeit hängt übrigens noch von der Gasart abo Bei Edelgasen, wie z.B. Argon, und weiterhin bei Stickstoff, langen Gasgeschwindigkeiten von einigen hundert m/sec g während bei reinem Wasserstoff Gasgeschwindigkeiten von der Größenordnung 1000 m/sece in der Düse erforderlich sind, um ein zerstörungsfreies Arbeiten der Düse zu gewährleisten. Höchstwahrscheinlich spielt dabei der hohe Wärmeleitwert des Wasserstoffes, insbesondere des atomaren Wasserstoffes, eine erhebliche Rolle. Bei Düsen mit genügend enger Öffnung und dementsprechend hoher Gasgeschwindigkeit tritt der erforderliche Turbulenzgrad automatisch in Erscheinung (Figo 2a) Bei relativ weiten Düsen kann die gewünschte Turbulenz in der Grenzschicht durch Einbau eines sogenannten "Stolperdrahtes" (Fig. 2b) oder einer"Stolperkante" (Figo 2c)"erzielt werdeno Die Düsenwandungen werden in der in Fig. 1 bzw. 4 bezeichneten Weise mit Wasser oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit gekühlte wobei die Kühlmittelgeschwindigkeit zurErreichung eines hohen Wärmeüberganges möglichst mehr als 10m/sec. betragen muß was durch genügend enge Kühlmittelumlaufräume und eine Vorpumpe mit 5-7 atü Vordruck erreicht werden kanne Um ebenfalls einen ausreichenden Wärmedurchgang in der Düsenwandung zu erzielen, wird diese e) aus gut wärmeleitendem Material wie Kupfer oder Silber hergestellt und 2) wird eine Wanddicke von nicht mehr als 1-3 mm gewählt, Die gesamte Apparatur zur Erzeugung von Gasströmungen hoher Energie (Tempo von einigen 100000 an aufwärts) setzt sich zusammen ausg a) Kathode, die vorzugsweise aus einem wassergekühlten Wolframstab besteht und deren Konstruktion bereits weitgehend bekannt ist durch die Verwendung bei den Argon-Arc-Schweißgeraten. Wenn auf die praktisch nicht abbrennende Wolfram-Kathode kein Wert gelegt wird, oder wenn aus irgendeinem anderen Grunde - z.B. wegen der Verwendung von Kohlenstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen im Lichtbogenraumein Wolfram-Stift nicht in Frage kommt, kann die Kathode aus einem nachführbaren, gekühlten Graphitstab bestehen. b) Anode, in Düsenform mit Kühlung. c) Verbindungsstück aus Isoliermaterial9 daß die beiden Elektroden elektrisch voneinander isoliert, vorzugsweise in Form eines Rohres oder Ringes. Dieses Isoliermaterial bil@ det zwangsläufig einen Teil der Brennraumwand, Eine hohe thermische Belastung wird aber dadurch vermieden, daß das aus der Kathode ausströmende Gas in den Randpartien erst unmittelbar in der Düse aufgeheizt wird. Die Wandgebiete in der Nähe der Kathode bleiben also relativ kalt uns. werden nur durch die Lichteinstrahlung belastete Verwendung finden die üblichen Isoliermaterialien mit hoher thermischer Belastbarkeit, wie Quarz, Degussit, Magnesit und ähnliche keramische Baustoffe (Fig. 4).Obviously there must be a certain degree of turbulence in the boundary layer at the nozzle surface for a large-area anode focal point is avoided o It turns out that the current transfer is all the more effortless goes on the higher the gas velocity is. The required minimum speed also depends on the type of gas. In the case of noble gases such as argon and, furthermore, in the case of nitrogen, long gas speeds of a few hundred m / sec to ensure a non-destructive operation of the nozzle. It is very likely that the high thermal conductivity of hydrogen, especially atomic hydrogen, plays a significant role. In the case of nozzles with a sufficiently narrow opening and a correspondingly high gas velocity, the required degree of turbulence occurs automatically (Figo 2a). In the case of relatively wide nozzles, the desired turbulence in the boundary layer can be achieved by installing a so-called "trip wire" (Fig. 2b) or a "trip edge" ( Figo 2c) "can be achieved o The nozzle walls are cooled with water or another suitable liquid in the manner indicated in Fig. 1 or a backing pump with a pre-pressure of 5-7 atmospheres can be achieved , The entire apparatus for generating gas flows of high energy (tempo of a) cathode, which preferably consists of a water-cooled tungsten rod and whose construction is already largely known from its use in argon arc welding equipment. If the practically non-burning tungsten cathode is not important, or if for any other reason - e.g. because of the use of carbon or oxygen-containing gases in the arc chamber, a tungsten pin is not an option, the cathode can be made from a traceable, cooled graphite rod exist. b) Anode, in the form of a nozzle with cooling. c) Connection piece made of insulating material9 that electrically isolates the two electrodes from one another, preferably in the form of a tube or ring. This insulating material inevitably forms part of the combustion chamber wall. However, high thermal stress is avoided in that the gas flowing out of the cathode is only heated in the edge areas directly in the nozzle. The wall areas near the cathode therefore remain relatively cold. If only those exposed to light are used, the usual insulating materials with high thermal resistance, such as quartz, degussite, magnesite and similar ceramic building materials, are used (Fig. 4).

Der Lichtbogen wird bei der Versuchseinrichtung im strömenden Gas (Wasserstoff, Stickstoff, Edelgas bzw. Gemische dieser Gasarten) gezündet mit Hilfe einer durch die Düse eingeführten Hilfselektrode (Graphitstäbohen) die das gleiche elektrische Po ential besitzt wie die Anode. Bei einer für den praktischen Betrieb bestimmten Lichtbogenanordnung wird man jedoch zweck- mäßig zu einer der bekannten Zündvorrichtungen greifen, die sich beispielsweise nieder-oder hochfrequenter Hochspannung zur Erzeugung einer ersten ionisierten Entladungsbahn bedienen.In the test facility, the arc is created in the flowing gas (hydrogen, nitrogen, noble gas or mixtures of these Gas types) ignited with the help of a introduced through the nozzle Auxiliary electrode (graphite rods) the same electrical Potential like the anode. With one for the practical Operation of a specific arc arrangement, however, will be use one of the well-known ignition devices, which for example use low or high frequency high voltage to generate a first ionized discharge path.

In Figo 1 stellt 2 die doppelwandige, rotationssymmetrische Lichtbogenbrennkammer dar, während mit 3 und 4 die auf dem Umfang verteilten Stutzen für Ein-bzw. Ausströmung des Kühlmittels bezeichnet sind. Als Werkstoff für die Lichtbogenbrennkammer wird zweckmäßig ein die Wärme gut leitendes Metall, z.B. Kupfer oder Silber, gewählte Zentrisch in dieser Kammer ist die Kathode 10 angeordnet, die gleichfalls von einem Kühlmittelmantel 11 umgeben ist und aus diesem etwas herausragt. 12 und 13 stellen Ein- und Austrittsstutzen des Kühlmittels dar. Der Kühlmittelmantel 11 ist seinerseits von einem weiteren Mantel 14 derart umgeben, daß zwischen der eigentlichen Kathode 10 und diesem Mantel ein ringförmiger Spalt 15 frei bleibt, durch den das durch Stutzen 16. zugefüh@t@ Gas die Kathode gleichmäßig umhüllende zunächst einen Kegel- mantel bildend und dann den kegelförmigen Lichtbogen 30 durch= dringende in die Brennkammer einströmen kann. Da sowohl bei den Elektroden als auch beim Strömungsquerschnitt des Gases und beim Lichtbogen im stationären Betrieb Rotationssymmetrie vorliegt sind sämtliche Gasmoleküle gezwungen 9 den Lichtbogen zu durchsetzen.In Figo 1, 2 represents the double-walled, rotationally symmetrical arc combustion chamber, while with 3 and 4 the nozzles distributed on the circumference for one or more. Outflow of the coolant are designated. The material for the arc combustion chamber is expediently a metal, eg copper or silver, which conducts heat well. The cathode 10 is arranged centrally in this chamber and is likewise surrounded by a coolant jacket 11 and protrudes somewhat from it. 12 and 13 represent inlet and outlet nozzles for the coolant. The coolant jacket 11 is in turn surrounded by a further jacket 14 in such a way that an annular gap 15 remains free between the actual cathode 10 and this jacket, through which the nozzle 16 supplied. t @ Gas evenly enveloping the cathode first a cone Forming jacket and then the conical arc 30 through = urgent can flow into the combustion chamber. Since both the electrodes and the flow cross-section of the gas and the arc are rotationally symmetrical in stationary operation, all gas molecules are forced 9 to penetrate the arc.

Die Kathode wird in der Lichtbogenbrennkammer durch eine Hülse 20 aus einem elektrisch isolierendem Werkstoff mit hoher thermischer Belastbarkeit, wie z.B. Quarz, Degussit, Magnesit u.a. zentriert und gehaltene Im Betrieb brennt der Lichtbogen 30 zwischen der Stirnfläche der Kathode 10 und der engsten Stelle der Ausströmöffnung 5 der als Anode geschalteten Lichtbogenbrennkammer 2 und nimmt dabei aus Symmetriegründen die Form eines Kegels an. Der aus dem Ringspalt 15 der Kathode 10 austretende Gasstrahl 40 ist auf diese Weise gezwungen, den Lichtbogen zu durchsetzen, bevor er aus der Ausströmöffnung 5 austreten und seiner Verwendungsstelle zugeführt werden kanne Es hat sich gezeigt, daß ein gewisser Turbulenzgrad in der Grenzschicht zwischen Gasstrahl 40 und Düsenoberfläche 5 vorhanden sein muß, damit ein die Düse zerstörender Anodenbrennfleck vermieden und ein Stromübergang auf großer Fläche sichergestellt wirts Fig. 2a zeigt schematisch eine solche turbulente Grenzschicht 41, wie sie bei dieser bei benügend enger Öffnung und entsprechend hoher Strömungsgeschwindigkeit des Gases ohne weiteres Zutun in Erscheinung tritt. Sind die Düsen aber verhältnismäßig weit, so kann die angestrebte Turbulenz der Grenz schicht 41 durch Einbau eines'sog."Stolperdrahtes"6 (Fig. 2b) oder einer"Stolperkante"7 (Fig. 2c) erzwungen werden. Eine kühlungstechnisch wie auch herstellungsmäßig besonders einfache Düsenform ergibt sich, wenn man aus Rohr, vorzugsweise aus Kupfer oder Silber bestehend, als Lichtbogenbrennkammer mit anodischem Stromanschluß eine Ringdüse 2 in der in Figo 3 gezeigten Weise zusammenbiegt. Der Vorteil liegt in der einfachen Bauweise und in der gut definierten Kühlmittelführung.The cathode is in the arc chamber through a sleeve 20 made of an electrically insulating material with high thermal load capacity, such as quartz, degussite, magnesite etc. centered and kept burning during operation the arc 30 between the end face of the cathode 10 and the narrowest point the outflow opening 5 of the arc chamber 2 connected as an anode and takes the shape of a cone for reasons of symmetry. The out to the Annular gap 15 of the cathode 10 exiting gas jet 40 is forced in this way, to enforce the arc before it emerges from the outlet opening 5 and It has been shown that a certain Degree of turbulence in the boundary layer between gas jet 40 and nozzle surface 5 is present must be in order to avoid an anode focal point destroying the nozzle and a current transfer 2a shows such a turbulent one schematically Boundary layer 41, as in this with a sufficiently narrow opening and accordingly high flow rate of the gas occurs without further action. But if the nozzles are relatively wide, the desired turbulence can be the Boundary layer 41 by installing a so-called “trip wire” 6 (FIG. 2b) or a “trip edge” 7 (Fig. 2c) are forced. A special one in terms of cooling technology and manufacturing simple nozzle shape is obtained when one is made of pipe, preferably made of copper or Consisting of silver, a ring nozzle as an arc combustion chamber with anodic power connection 2 bends together in the manner shown in FIG. The advantage lies in the simple Design and in the well-defined coolant flow.

In Fig. 4 ist eine herstellungstechnisch weiter durchgebildete Ausführungsform dargestellt. 2 ist die rotationssymmetrische Anode, in die zur Bildung eines Kühlmittelkanals ein mindestens 2-teiliger Füllring 8 eingelegt und mittels des Ringes 9 gehalten wirde Durch entsprechende Bemessung und entsprechende Wahl der Querschnittsform des Füllringes hat man es in der Hand, den Querschnitt des Kühlmittelkanals so zu gestalten, daß der von der Strömungsgeschwindigkeit abhängige Wärmeübergang an den der höchsten thermischen Belastung unterworfenen Stellen der Anode 2 seinen Größtwert erreichte Zur zentrischen Befestigung der Kathode 10 dient wiederum das isolierende Rohr 209 während für die druckdichte Einführung des Kathodenkühlmantels 14 in die Brennkammer der Dichtungsring 21 vorgesehen ist3 Die Anwendungsmöglichkeiten der beschriebenen Lichtbogenanordnung sind sehr vielfältig : Die fühlbare Wärme des ausströmenden Gasstrahles kann Verwendung finden zum Schweißen und Schneiden von metallischen Werkstücken, wobei der Unterschied gegenüber den bisher bekannten Werfahren darin liegt, daß das Werkstück nicht als Anode geschaltet zu werden braucht, da die Metall-Ausströmungsdüse die Funktionen der Anode übernimmt.4 shows an embodiment which is further developed in terms of production technology shown. 2 is the rotationally symmetrical anode in which to form a coolant channel an at least 2-part filling ring 8 is inserted and held by means of the ring 9 By appropriate dimensioning and appropriate choice of the cross-sectional shape of the filler ring you have it in your hand to adjust the cross-section of the coolant channel shape that the heat transfer dependent on the flow rate the the points of the anode 2 subjected to the highest thermal load its maximum value For the central attachment of the cathode 10, the insulating one is again used Tube 209 while for the pressure-tight introduction of the cathode cooling jacket 14 into the Combustion chamber of the sealing ring 21 is provided3 The possible applications of the The arc arrangements described are very diverse: The sensible warmth of the escaping gas jet can be used for welding and cutting metallic workpieces, the difference compared to the previously known Werfahren lies in the fact that the workpiece does not need to be connected as an anode, since the metal outlet nozzle takes over the functions of the anode.

Insbesondere können hiermit auch Werkstoffe geschnitten werden, die den bisherigen Schneidverfahren unzugänglich waren, wie z. Bö alle hochschmelzenden Keramiken (Zirkonoxyd, Aluminiumoxyd usw.).In particular, this can also be used to cut materials that the previous cutting methods were inaccessible, such. Gust all high melting Ceramics (zirconium oxide, aluminum oxide, etc.).

Der heiße Gasstrahl bietet auch eine bequeme Möglichkeit9 die zur Niederschmelzung der schwerschmelzbaren Körper erforderlichen Wärmemengen in den entsprechenden Temperaturbereichen aufzubringen und dem Schmelzgut zuzuführen.The hot gas jet also offers a convenient way to Melting down of the refractory body required amounts of heat in the to apply appropriate temperature ranges and to feed the melting material.

Des weiteren kann die durch die Anordnung gebotene Möglichkeit einen Gasstrahl sehr hoch zu erhitzen, auch zur Schaffung einer Lichtquelle hoher Strahlungsenergie dienen, wobei das aufzuheizende Gas dann vorzugsweise aus der Gruppe der stark strahlenden Gase wie z.B. Xenon, ausgewählt wird.Furthermore, the possibility offered by the arrangement can be a To heat the gas jet very high, also to create a light source of high radiant energy serve, the gas to be heated then preferably from the group of the strongly radiating Gases such as xenon is selected.

Ebenso kann die thermische Energie dazu dienen, einen gasförmig eingeführten, zusammengesetzten Körper thermisch , aufzuspalten. The thermal energy can also be used to generate a gaseous, composite body thermally to split.

Ein weiteres Anwendungsgebiet eröffnet sich durch die Möglichkeit, Gasmoleküle durch die Wärmezufuhr in Atomecaufzuspalten und deren Rekombinationswärme zur Erzwingung chemischer Reaktionen zu verwerten.Another area of application opens up through the possibility of Splitting gas molecules into atoms through the supply of heat and their recombination heat to use to force chemical reactions.

Die kinetische Energie des ausströmenden Gasstrahles kann ferner zur Schaffung einer Lichtbogenbrennkammer für Strahlen triebe Veranlassung geben. B e i s p ; LjLJLÜL 1 Erzeugung eines Gastrahles von teilweise dissoziiertem (atomaremStickstoff bei Atmosphärendruckg Kupferdüse als Anode mit 6 mm engstem Wolframkathode (thoriert) 6, 4 mm Bogenleistung 30 kW Stromstärke 200 Ampo Bogenspannung 150 V Energieverlust durch Kühlung der Anode, Kathode und durch Strahlung 20 % Restenergie im Gasstrahl 24 kW Bei ,7Nm3/h eingefahrenem Stickstoff erhält man im Strahl eine mittlere Temperatur von 7 000°C (Dissoziationsgrad 45 %).The kinetic energy of the outflowing gas jet can also give rise to the creation of an arc combustion chamber for rays. B eisp; LjLJLÜL 1 Generation of a gas jet of partially dissociated (atomic nitrogen at atmospheric pressure g Copper nozzle as an anode with 6 mm narrowest Tungsten cathode (thoriated) 6.4 mm Arc power 30 kW Amperage 200 Ampo Arc voltage 150 V Energy loss through cooling the anode, cathode and through radiation 20% residual energy in the gas jet 24 kW With .7 Nm3 / h of nitrogen in the jet, an average temperature of 7,000 ° C is obtained in the jet (degree of dissociation 45%) .

Mittlere Gasgeschwindigkeit in der Anodendüse 800 m/sece Ein derartiger Versuch zur Erzeugung von atomarem Stickstoff ist 88 Stunden ohne Beschädigung der aus Kupfer bestehenden Anodendüse gelaufen. Die 6, 4 mm dicke thorierte Wolfram-Kathode wies innerhalb der Versuchszeit einen Abbrand von 2 mm auf, der praktisch bedeutungslos ist. 2 Erzeugung eines Gasstrahles aus atomarem Wasserstoff bei Atmosphärendruck : Wolframkathode (thoriert) 6, 4 mir Kupferdüse aus Anode mit 6 mm engstem Bogenleistung 36 kW Stromstärke 200 Amp. Bogenspannung 180 V Energieverlust durch Kühlung und Strahlung 25 % Restenergie im Gasstrahl 27 kW 7 Bei 4-'eingefahrenem Wasserstoff erhält man im Strahl eine mittlere Temperatur von 5 000 C (Dissoziationgrad 96 %) a Mittlere Geschwindigkeit in der 6 mm Düse beträgt 1 400 m/sec. Versuchsdauer 12 Stunden ohne Beschädigung der Anodendüse Abbrand an der Wolframkathode innerhalb dieser Zeil-nicht feststellbar. Das Vorhandensein von atomarem Wasserstoff bzw. atomarem Stickstoff im Gasstrahl kann mit den üblichen spektrosko- pischen Messmethoden am Erscheinen der Atom-Linien im Spektrum nachgewiesen werden Average gas velocity in the anode nozzle 800 m / sec. Such an attempt to generate atomic nitrogen ran for 88 hours without damaging the anode nozzle made of copper. The 6.4 mm thick thoriated tungsten cathode showed a burn of 2 mm within the test period, which is practically insignificant. 2 Generation of a gas jet from atomic hydrogen Atmospheric pressure: Tungsten cathode (thoriated) 6, 4 me Copper nozzle from anode with 6 mm narrowest Arc power 36 kW Current 200 amp. Arc voltage 180 V Energy loss through cooling and radiation 25% Residual energy in the gas jet 27 kW 7th With hydrogen that has been retracted 4 'you get in the jet an average temperature of 5,000 C (degree of dissociation 96%) a Average speed in the 6 mm nozzle is 1,400 m / sec. Test duration 12 hours without damage to the anode nozzle Burn-up on the tungsten cathode within this zone-not detectable. The presence of atomic hydrogen or atomic Nitrogen in the gas jet can be measured with the usual spectroscopic pical measurement methods for the appearance of atomic lines in the spectrum be detected

Claims

P atent to the test:

1.) Arc arrangement with a cooled metal electrode and a ring anode arranged coaxially with it and a gas jet which penetrates the arc after heating has taken place through a nozzle, characterized in that the rotationally symmetrical ring anode is made of a double-walled metal which conducts heat well and a coolant channel is formed between the walls will. 2e) Arrangement according to claim 1, characterized in that the cooling jacket of the cathode is surrounded by a further pressure-tight jacket, between which and the cooling jacket of the cathode remains an annular gap within the arc combustion chamber, through which the gas, forming a cone jacket and the likewise conical arc penetrating into the arc chamber. 3.) Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the ring anode is bent from a tube. 4.) Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the clear passage opening of the @ ring anode is provided with tripwires. 5.) Arrangement according to one of the preceding claims 9

characterized in that the clear passage opening of the ring anode is provided with stumbling blocks.