DE102006044906A1 - Plasma burner used in the production of coatings on surfaces comprises a secondary gas stream partially flowing around a material feed to focus the material injection into the center of the plasma produced - Google Patents

Plasma burner used in the production of coatings on surfaces comprises a secondary gas stream partially flowing around a material feed to focus the material injection into the center of the plasma produced Download PDF

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Abstract

Plasma burner comprises a secondary gas stream (18) partially flowing around a material feed (6) to focus the material injection into the center of the plasma produced. An independent claim is also included for a method for producing particles for coating surfaces and/or for producing nano-powder particles.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plasmabrenner der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.The The invention relates to a plasma torch in the preamble of claim 1 specified genus.

Ein derartiger Mehrkathodenbrenner ist beispielsweise aus der US 4 982 067 bekannt. Die Pulverzuführung liegt bei diesem Brenner auf der Symmetrieachse zwischen Kathodenansatz und Anodenfußpunkt der Lichtbögen, d.h. die Pulvereindüsung liegt zwischen Kathoden und Sammelanode, wobei ein zusätzliches Gas eine Vortexströmung/Swirl erzeugt. Ein Nachteil dieser bekannten Lösung besteht darin, dass die Partikel innerhalb der Düse einen unmittelbaren Kontakt mit den Lichtbögen haben, so dass die Partikel spontan schmelzen können und als Ablagerung innerhalb der Düse auftreten können, so dass sich die Düse zusetzt. Werden Metallpulver eingesetzt verdampfen die Anteile des Metalls im Lichtbogen, was zu einer spontanen Änderung der Leitfähigkeit des Plasmas führt, so dass ein präzises Steuern der Lichtbögen nicht mehr möglich ist.Such a Mehrkathodenbrenner is for example from the US 4,982,067 known. The powder feed is in this burner on the axis of symmetry between the cathode approach and Anodenfußpunkt the arcs, ie the Pulvereindüsung is between the cathode and collecting anode, with an additional gas generates a Vortexströmung / Swirl. A disadvantage of this known solution is that the particles within the nozzle have direct contact with the arcs, so that the particles can melt spontaneously and can occur as deposits within the nozzle, so that the nozzle becomes clogged. When metal powders are used, the proportions of the metal in the arc evaporate, which leads to a spontaneous change in the conductivity of the plasma, so that a precise control of the arcs is no longer possible.

Eine etwas andere Bauweise zeigt die EP 0 610 177 B die der DE 691 22 890 entspricht. Hier ist ebenfalls ein Mehrkathodenplasmabrenner beschrieben mit axialer Pulverzuführung auf der Symmetrieachse stromabwärts des Kathodenansatzes und des Anodenfußpunktes der Lichtbögen. Allerdings wird kein zusätzliches Sekundärgas zur Erzeugung einer Rotexströmung oder dergleichen eingesetzt. Bei den dort gezeigten drei Plasmajets werden diese in einem einzigen wassergekühlten Bauteil zusammengeführt, wodurch allerdings die Plasmajets stark abgekühlt werden, was zur Reduzierung des thermischen Wirkungsgrades führt. Hier ist es nicht möglich, relativ kalte Argon-Wasserstoffplasmen zur Verarbeitung hochschmelzender Oxide einzusetzen. Dies wird erst mit Stickstoff möglich, was aber wegen der daraus resultierenden geringen Lebensdauer der Elektroden und der Beeinflussung der Schichtqualität die mit diesem Brenner erzeugt wird nicht erwünscht.A slightly different construction shows the EP 0 610 177 B the the DE 691 22 890 equivalent. Here also a Mehrkathodenplasmabrenner is described with axial powder feed on the symmetry axis downstream of the cathode extension and the anode base point of the arcs. However, no additional secondary gas is used to generate a Rotexströmung or the like. In the three plasma jets shown there, these are combined in a single water-cooled component, whereby, however, the plasma jets are strongly cooled, which leads to a reduction of the thermal efficiency. Here it is not possible to use relatively cold argon-hydrogen plasmas for the processing of high-melting oxides. This is possible only with nitrogen, but this is not desirable because of the resulting short life of the electrodes and the influence on the layer quality produced by this burner.

Auch hier kann es zu Pulverablagerungen an der Stirnfläche des die Jets zusammenführenden und gekühlten Bauteiles kommen, was zu Verstopfungen führen kann. Auch können sich die Ablagerungen ablösen und führen dann zu Fehlern in der zu erzeugenden Beschichtung. Ein weiterer Nachteil der hier beschriebenen Lösung besteht darin, dass durch die Zusammenführung der drei Plasmajets es hinter der Düse zur Aufweitung des Pulverstrahles kommt, so dass nur sehr kurze Plasmadüsen eingesetzt werden können. Auch entstehen im Bereich der Zusammenführung der Plasmen Wirbelzonen, die zu Schwingungen in den zusammengeführten Plasmajets führen können, was zu einer unruhigen, nicht gewünschten Strömungsausbildung führt.Also This can lead to powder deposits on the face of the the jets merging and cooled Components come, which can lead to blockages. Also, you can replace the deposits and lead then errors in the coating to be produced. Another Disadvantage of the solution described here is that through the together the three Plasmajets it behind the nozzle to the expansion of the powder jet comes, so that only very short plasma nozzles can be used. Also arise in the field of merging the plasmas vortex zones, which can lead to vibrations in the merged Plasmajets what to a restless, unwanted flow training leads.

Hier setzt die Erfindung an, deren Aufgabe darin besteht eine Pulvereindüsung zwischen Kathodenansatz und Anodenfußpunkt der Lichtbögen zu ermöglichen bei gleichzeitig sehr hohem thermischen Wirkungsgrad mit reduzierter Abkühlung der Plasmen bei Einsatz langer Beschleunigungsdüsen mit daraus rührenden hohen Partikelgeschwindigkeiten zur Erhöhrung der Qualität der erzeugten Schichten.Here uses the invention whose task is a powder injection between Cathode approach and Anodenfußpunkt the arcs to enable at the same time with a very high thermal efficiency with reduced Cooling the plasmas when using long accelerating nozzles with touching it high particle velocities to increase the quality of the generated Layers.

Mit einem Plasmabrenner der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass eine erste, die Werkstoffzuführung zumindest teilweise umströmende Sekundärströmung zur Fokussierung der Werkstoffeindüsung in das Zentrum des erzeugten Plasmas vorgesehen ist.With a plasma torch of the type described is this task according to the invention solved by that a first, the material supply at least partially flowing around the secondary flow to Focusing the material injection is provided in the center of the generated plasma.

Mit der durch die Erfindung vorgesehenen Sekundärströmung wird eine sehr genaue Eindüsung der Werkstoffe ermöglicht.With the secondary flow provided by the invention becomes a very accurate one Injection of the Materials allowed.

Mit dieser Sekundärgasströmung wird auch erreicht, dass der Lichtbogenbereich vom Eindüsungsbereich des Zusatzwerkstoffes getrennt wird, so dass es möglich ist, stromabwärts des Kathodenbereiches das Plasma mit der Sekundärgasströmung und dem Pulver zu mischen, so dass das Pulver beschleunigt und aufgeheizt wird.With this secondary gas flow is also achieved that the arc area of the injection area of the filler is separated so that it is possible to downstream the cathode area to mix the plasma with the secondary gas flow and the powder, so that the powder is accelerated and heated.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass zusätzlich eine zweite Sekundärgasströmung zur Fokussierung der Plasmaströmung (Plasmajets) vorgesehen ist.refinements The invention will become apparent from the dependent claims, in particular provided can be that in addition a second secondary gas flow to Focusing the plasma flow (Plasmajets) is provided.

An dieser zweiten Sekundärgasströmung lassen sich auch die Fußpunkte der Lichtbögen beeinflussen, gleichzeitig ergibt eine Art Mantelgasstrom einen Schutz gegen das Anbacken von Partikeln auf der Innenseite der Bannerdüsen.At let this second secondary gas flow also the foot points the arcs affect, at the same time gives a kind of jacket gas flow one Protection against the caking of particles on the inside of the banner nozzles.

Zweckmäßig kann es sein, die zylindrische Werkstoffzuführung und die Mehrzahl von Kathodenkanälen mit Plasmagaszuführung in einem eine erste Sammelanode bildenden Bauteils zu positionieren, wobei es Vorteilhaft ist stromabwärts im Bündelbereich der Plasmagasströmungen und Werkstoffeindüsung und diesen umgebenden Sekundärgas eine zweite Sammelannode vorzusehen, wie dies ein weiteres Merkmal der Erfindung darstellt.Appropriately it may be the cylindrical material feed and the plurality of cathode channels with plasma gas supply to position in a component forming a first collecting anode, it is advantageous downstream in the bundle region of plasma gas flows and Werkstoffeindüsung and this surrounding secondary gas one provide second Sammelannode, as another feature of the Invention represents.

Im Bereich der Sammelanode kann dank der speziellen Strömungsführung durch Sekundärgase eine Beschleunigungsdüse nach der Erfindung vorgesehen sein.in the Area of the collecting anode can thanks to the special flow through Secondary gases one acceleration nozzle be provided according to the invention.

Erfindungsgemäß ist die erste zentrische Sammelanode unter Freilassung eines Ringraumes für die äußere zweite Sekundärgasströmung von einem gekühlten Gehäuse umgeben, wobei nach der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass die Sammelannode das Gehäuse und/oder die Beschleunigungsdüse als gekühlte, insbesondere wassergekühlte Bauteile ausgebildet sind.According to the invention, the first centric collecting anode is surrounded by a cooled housing, leaving an annular space for the outer second secondary gas flow, wherein after Invention can also be provided that the Sammelannode the housing and / or the acceleration nozzle are designed as cooled, in particular water-cooled components.

Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Erzeugung von Beschichtungen auf Oberflächen vor, dass sich dadurch auszeichnet, dass bei einem Plasmabrenner zunächst eine geringe Zündspannung zwischen den Kathoden und der ersten Sammelanode angelegt wird, nach Zündung des jeweiligen Lichtbogens die Zuführung des Plasmagases (Primärgases) gesteigert wird und eine Überführung des Lichtbogens an die zweite Sammelanode durch Erhöhung der anliegenden zweiten Anodenspannung vorgenommen wird.The The invention also provides a process for producing coatings on surfaces before that is characterized by the fact that in a plasma torch first a low ignition voltage between the cathode and the first collecting anode is applied after ignition of the respective arc the feeder of the plasma gas (primary gas) is increased and a transfer of the Arc to the second collecting anode by increasing the adjacent second Anodenspannung is made.

Damit wird gewährleistet, dass die Lichtbögen nach Zündung stromabwärts von der inneren ersten Sammelanode auf die äußere zweite Sammelanode "verschoben" werden.In order to is guaranteed that the arcs after ignition downstream be "shifted" from the inner first collecting anode to the outer second collecting anode.

Wird ein Verfahren mit einer zentrischen Drahtzufuhr als Werkstoffzufuhr eingesetzt, sieht die Erfindung vor, dass nach Zünden des oder der Lichtbögen zur Überführung mindestens eines Teiles der Lichtbögen auf die Tragspitze eine Anodenspanne zwischen dem Draht und den Kathoden soweit aufgebaut wird, dass wenigstens ein Teil der Lichtbögen die Drahtspitze beaufschlagt, wobei der andere Teil die zweite Sammelanode beaufschlagt.Becomes a method with a central wire feed as material supply used, the invention provides that after igniting the arc or arcs for the transfer at least part of the arcs on the supporting tip an anode gap between the wire and the Cathodes is constructed so far that at least a portion of the arcs the Wire tip is applied, wherein the other part of the second collecting anode applied.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigt inFurther Features, details and advantages of the invention will become apparent the following description and with reference to the drawings. These shows in

1 den Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Plasmabrenner mit Pulvereindüsungen, 1 the section through a plasma torch according to the invention with powder injections,

2 einen Schnitt etwa nach Linie II/II in 1 sowie in 2 a section approximately to line II / II in 1 as in

3 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Plasmabrenner mit drahtförmiger Werkstoffzuführung. 3 a section through the plasma torch according to the invention with wire-shaped material supply.

Von dem allgemein mit 1 bezeichneten Plasmabrenner ist in den 1 bzw. 3 der Düsenbereich im Schnitt dargestellt.Of the generally with 1 designated plasma torch is in the 1 respectively. 3 the nozzle area shown in section.

In einem wassergekühlten Gehäuse 2 ist unter Bildung eines äußeren Ringraumes 3 ein als Sammelanode fungierendes zentrisches Bauteil 4 positioniert, das wiederum mit Kühlwasserkanälen versehen ist. Die Sammelanode 4 weist eine zentrische Bohrung 5 auf, in der unter Freilassung eines Ringraumes 5a ein Zuführrohr 6 für das Gas-/Pulvergemisch, das es zu verarbeiten gilt, positioniert. Symmetrisch über den Umfang verteilt sind, wie sich auch aus 2 ergibt, sechs Kanäle 8 vorgesehen die je mit einer Kathode 9 bestückt sind wiederum unter Freilassung eines Ringkanales 8a.In a water-cooled housing 2 is to form an outer annulus 3 a centric component acting as collecting anode 4 positioned, which in turn is provided with cooling water channels. The collecting anode 4 has a central hole 5 on, in the release of an annulus 5a a feed tube 6 for the gas / powder mixture to be processed, positioned. Symmetrically distributed over the circumference, as well as out 2 yields six channels 8th each provided with a cathode 9 are in turn equipped to release a ring channel 8a ,

An das freie Ende des Brennerkopfgehäuses 2 schließt sich unter Zwischenlagerung einer elektrischen Isolierung 10 eine weitere Sammelanode 11 an, die wiederum unter Zwischenlagerung einer elektrischen Isolierung 12 in eine Beschleunigungsdüse, allgemein mit 13 bezeichnet, übergeht.To the free end of the burner head housing 2 closes with intermediate storage of electrical insulation 10 another collecting anode 11 in turn, with intermediate storage of electrical insulation 12 in an accelerating nozzle, generally with 13 denotes, passes.

Die Energiequellen sind in den Figuren mit 14 bezeichnet, die Regler zur Regelung der jeweiligen Anodenspanne mit 15 bzw. 16.The energy sources are in the figures with 14 referred to, the controller for controlling the respective anode span with 15 respectively. 16 ,

Die Betriebsweise des Plasmabrenners 1 ist dabei im wesentlichen die folgende:
Über ein Zuführsystem (Rohr 6) wird ein Pulvergasstrom 7 im Zentrum des Plasmabrenners zugeführt, wobei gleichzeitig über den Ringraum 5a ein erster zum Fokussieren des Pulverstrahles dienender Sekundärgasstrom (Pfeil 18) zugeführt wird. Wie auch aus 1 obere Figurenhälfte erkennbar sorgt dieser Sekundärgasstrom 18 dafür, dass die Pulverpartikel nicht unmittelbar mit dem zwischen den Kathoden 9 und der zweiten Sammelanode 11 anliegenden Lichtbogen 19 in Kontakt kommen. Über die Ringräume 8a wird um die Kathoden 9 das Plasmagas (Primärgas) zugeführt, dies ist in 1 mit einem Pfeil 20 angedeutet.The operation of the plasma torch 1 is essentially the following:
Via a feeding system (pipe 6 ) becomes a powder gas stream 7 fed in the center of the plasma torch, at the same time over the annulus 5a a first serving for focusing the powder jet secondary gas stream (arrow 18 ) is supplied. As well as out 1 the upper half of the figure is recognizable by this secondary gas flow 18 ensure that the powder particles are not directly with the between the cathodes 9 and the second collecting anode 11 adjacent arc 19 get in touch. About the annular spaces 8a is around the cathodes 9 the plasma gas (primary gas) fed, this is in 1 with an arrow 20 indicated.

Um diese Plasmagasströme 20 zu fokussieren wird über den Ringraum 3 eine zweite Sekundärgasströmung (Pfeil 21) zugeführt die dafür sorgt, dass insbesondere auch die Innenfläche der Beschleunigungsdüse 13 nicht von aufgeschmolzenen oder verdampften Partikeln getroffen wird.To these plasma gas streams 20 to focus is on the annulus 3 a second secondary gas flow (arrow 21 ) which ensures that in particular the inner surface of the acceleration nozzle 13 is not hit by molten or vaporized particles.

In 1 untere Figurenhälfte ist angedeutet wie der Plasmabrenner gezündet wird. Zunächst wird eine Spannung über den Regler 16 zwischen Kathoden 9 und der ersten Sammelanode 4 angelegt, so dass der Fußpunkt des mit 19a bezeichneten Lichtbogens an der ersten Sammelanode 4 anliegt. Nunmehr wird die Zufuhr des Plasmagases (Pfeil 20) erhöht und die Spannung an die zweite Sammelanode 11 angelegt, derart das der Fußunkt des Lichtbogens 19a in 1 nach links wandert bis er in die Position kommt, die in der oberen Figurenhälfte angedeutet ist.In 1 lower half of the figure is indicated as the plasma torch is ignited. First, a voltage is applied via the regulator 16 between cathodes 9 and the first collecting anode 4 created so that the base of the 19a designated arc at the first collecting anode 4 is applied. Now the supply of the plasma gas (arrow 20 ) and the voltage to the second common anode 11 created, so that the base of the arc 19a in 1 wanders to the left until it comes to the position indicated in the upper half of the figure.

In 3 ist ein abgewandeltes Beispiel des Plasmabrenners 1a dargestellt. Hier liegt der besondere Unterschied darin, dass zentrisch zum Aufschmelzen und Verdampfen ein Metalldraht 22 zugeführt wird. Die gleichen Bauteile in 1 die gleichen Bezugsziffern, ggfs. ergänzt durch Kleinbuchstaben.In 3 is a modified example of the plasma torch 1a shown. Here is the particular difference in that centric to melt and evaporate a metal wire 22 is supplied. The same components in 1 the same reference numbers, if necessary supplemented by lowercase letters.

Zum Verdampfen des stabförmigen Materiales 22 wird der Lichtbogen 19b so angestellt, dass er in einem Winkel auf die Metallstabspitze auftrifft.To evaporate the rod-shaped material 22 becomes the arc 19b so hired that he impinging on the metal rod tip at an angle.

Claims (9)

Plasmabrenner, insbesondere zur Herstellung von Beschichtungen auf Oberflächen und/oder zur Herstellung von Nano-Pulvern, mit einer Mehrzahl von symmetrisch um eine Längsmittelachse des Brenners angeordneten Kathoden mit diese umgebenden Plasmagaszuführungen und einer zentrisch zur Mittelachse stromabwärts angeordneten Sammelanode zur Erzeugung einer entsprechenden Anzahl von Lichtbögen zwischen den Kathoden und der Sammelanode sowie mit einer zentrischen Werkstoffzuführung, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste, die Werkstoffzuführung (6,22) wenigstens teilweise umströmende Sekundärgasströmung (Pfeil 18) zur Fokussierung der Werkstoffeindüsung in das Zentrum des erzeugten Plasmas vorgesehen ist.Plasma torch, in particular for the production of coatings on surfaces and / or for the production of nano-powders, having a plurality of symmetrically arranged around a longitudinal central axis of the burner cathodes with these surrounding plasma gas supply and a central to the central axis downstream collecting anode for generating a corresponding number of arcs between the cathodes and the collecting anode and with a central material feed, characterized in that a first, the material feed ( 6 . 22 ) at least partially flowing secondary gas flow (arrow 18 ) is provided for focusing the material injection into the center of the generated plasma. Plasmabrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine zweite Sekundärgasströmung (Pfeil 21) zur Fokussierung der Plasmaströmungen (Plasmajets) (Pfeil 20) vorgesehen ist.Plasma torch according to claim 1, characterized in that in addition a second secondary gas flow (arrow 21 ) for focusing the plasma flows (Plasmajets) (arrow 20 ) is provided. Plasmabrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrische Werkstoffzuführung (5) und die Mehrzahl von Kathodenkanälen (8) mit Plasmagaszuführung in einem eine erste Sammelanode bildenden Bauteil (4) positioniert sind.Plasma torch according to claim 1 or 2, characterized in that the centric material feed ( 5 ) and the plurality of cathode channels ( 8th ) with plasma gas supply in a first collecting anode forming component ( 4 ) are positioned. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts im Bündelungsbereich der Plasmagasströ mungen mit Werkstoffeindüsung und diesen umgebenden Sekundärgas eine zweite Sammelanode (11) vorgesehen ist.Plasma torch according to one of the preceding claims, characterized in that downstream in the bundling region of the plasma gas flows with material injection and this secondary gas surrounding a second collecting anode ( 11 ) is provided. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der zweiten Sammelanode (11) stromabwärts eine Beschleunigungsdüse (13) vorgesehen ist.Plasma torch according to one of the preceding claims, characterized in that in the region of the second collecting anode ( 11 ) downstream of an acceleration nozzle ( 13 ) is provided. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste zentrische Sammelanode (4) unter Freilassung eines Ringraumes (3) für die äußere zweite Sekundärgasströmung (Pfeil 21) von einem gekühlten Gehäuse (2) umgeben ist.Plasma torch according to one of the preceding claims, characterized in that the first centric collecting anode ( 4 ) leaving an annulus ( 3 ) for the outer second secondary gas flow (arrow 21 ) from a cooled housing ( 2 ) is surrounded. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelanoden (4), das Gehäuse (2) und/oder die Beschleunigungsdüse (13) als gekühlte, insbesondere wassergekühlte Bauteile ausgebildet sind.Plasma torch according to one of the preceding claims, characterized in that the collecting anodes ( 4 ), the housing ( 2 ) and / or the accelerating nozzle ( 13 ) are designed as cooled, in particular water-cooled components. Verfahren zur Erzeugung von Partikeln zur Beschichtung von Oberflächen und/oder zur Herstellung von Nano-Pulverpartikeln, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche zunächst eine geringe Zündspannung zwischen den Kathoden und der ersten Sammelanode angelegt wird, nach Zündung des jeweiligen Lichtbogens die Zuführung des Plasmagases (Primärgases) gesteigert wird und eine Überführung des Lichtbogens an die zweite Sammelanode durch Erhöhung der anliegenden zweiten Anodenspannung vorgenommen wird.Method of producing particles for coating of surfaces and / or for the production of nano-powder particles, characterized that in a plasma torch according to one of the preceding claims, first a low ignition voltage is applied between the cathodes and the first collecting anode, after ignition of the respective arc the feeder of the plasma gas (primary gas) is increased and a transfer of the Arc to the second collecting anode by increasing the adjacent second Anodenspannung is made. Verfahren nach Anspruch 8 mit einer zentrischen Drahtzufuhr als Werkstoffzufuhr, dadurch gekennzeichnet, dass nach Zünden des oder der Lichtbögen zur Überführung wenigstens eines Teiles der Lichtbögen auf die Drahtspitze eine Anodenspannung zwischen dem Draht und den Kathoden so weit aufgebaut wird, dass wenigstens ein Teil der Lichtbögen die Drahtspitze beaufschlagen, wobei der andere Teil die zweite Sammelanode beaufschlagen.Method according to claim 8 with a central wire feed as a material supply, characterized in that after ignition of the or the arcs at least for the transfer part of the arcs on the wire tip an anode voltage between the wire and the Cathodes is built so far that at least a portion of the arcs the Apply wire tip, the other part of the second collecting anode apply.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007041329A1 (en) 2007-08-31 2009-03-05 Thermico Gmbh & Co. Kg Plasma torch, has ring anodes, where one ring anode is located at distance for temporary distribution of partial light arc per cathode of ring anode, and ignition anode arranged adjacent to two ring anodes in respective light arc channel
CN101987391A (en) * 2009-07-30 2011-03-23 日铁住金溶接工业株式会社 Insert-chip, plasma torch and plasma processing device
DE102010015891A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh Apparatus and method for producing nanoscale particulate solids and plasma torches
DE102011002183A1 (en) 2010-10-15 2012-04-19 Industrieanlagen- Betriebsgesellschaft mit beschränkter Haftung Apparatus and method for plasma-based production of nanoscale particles and / or for coating surfaces
WO2012143024A1 (en) 2011-04-20 2012-10-26 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh Device and method for the plasma-assisted production of nanoscale particles and/or for coating surfaces
EP2465965B1 (en) * 2010-12-15 2014-06-04 LEONI Bordnetz-Systeme GmbH Device and method for spraying a structure made of conductive material on a substrate
DE102013205225A1 (en) 2013-03-25 2014-09-25 Wacker Chemie Ag Production of silicon-containing nano- and micrometer-scale particles
DE102007041327B4 (en) * 2007-08-31 2017-05-11 Thermico Gmbh & Co. Kg Process and device for the production of nanopowder
CN107124814A (en) * 2017-06-20 2017-09-01 四川大学 A kind of many negative electrode laminar flow plasma powder spheroidization devices
DE102019105163B3 (en) * 2019-02-28 2020-08-13 Noble Powder GmbH Plasma nozzle and plasma device
CN114340127A (en) * 2020-09-29 2022-04-12 新奥科技发展有限公司 Cathode structure of plasma generator, electrode mechanism and plasma generator
CN114340127B (en) * 2020-09-29 2024-04-30 新奥科技发展有限公司 Cathode structure of plasma generator, electrode mechanism and plasma generator

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675493A (en) * 1986-01-31 1987-06-23 Eutectic Corporation Gas-constricted arc nozzle
US4982067A (en) * 1988-11-04 1991-01-01 Marantz Daniel Richard Plasma generating apparatus and method
DE4105407C2 (en) * 1991-02-21 1993-02-11 Plasma-Technik Ag, Wohlen, Ch
US5538765A (en) * 1992-05-07 1996-07-23 Fujitsu Ltd. DC plasma jet CVD method for producing diamond
EP0610177B1 (en) * 1990-06-26 1996-10-23 The University Of British Columbia Plasma torch
DE10313849A1 (en) * 2003-03-21 2004-10-07 Technische Universität Dresden Partial or complete mechanized welding or soldering process comprises maintaining an electric arc under the action of a focusing gas produced by an additional gas flow directed onto the molten end of an electrode

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675493A (en) * 1986-01-31 1987-06-23 Eutectic Corporation Gas-constricted arc nozzle
US4982067A (en) * 1988-11-04 1991-01-01 Marantz Daniel Richard Plasma generating apparatus and method
EP0610177B1 (en) * 1990-06-26 1996-10-23 The University Of British Columbia Plasma torch
DE69122890T2 (en) * 1990-06-26 1997-02-20 Univ British Columbia PLASMA TORCH
DE4105407C2 (en) * 1991-02-21 1993-02-11 Plasma-Technik Ag, Wohlen, Ch
US5538765A (en) * 1992-05-07 1996-07-23 Fujitsu Ltd. DC plasma jet CVD method for producing diamond
DE10313849A1 (en) * 2003-03-21 2004-10-07 Technische Universität Dresden Partial or complete mechanized welding or soldering process comprises maintaining an electric arc under the action of a focusing gas produced by an additional gas flow directed onto the molten end of an electrode

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007041329B4 (en) * 2007-08-31 2016-06-30 Thermico Gmbh & Co. Kg Plasma torch with axial powder injection
DE102007041327B4 (en) * 2007-08-31 2017-05-11 Thermico Gmbh & Co. Kg Process and device for the production of nanopowder
DE102007041329A1 (en) 2007-08-31 2009-03-05 Thermico Gmbh & Co. Kg Plasma torch, has ring anodes, where one ring anode is located at distance for temporary distribution of partial light arc per cathode of ring anode, and ignition anode arranged adjacent to two ring anodes in respective light arc channel
CN101987391A (en) * 2009-07-30 2011-03-23 日铁住金溶接工业株式会社 Insert-chip, plasma torch and plasma processing device
CN101987391B (en) * 2009-07-30 2016-10-05 日铁住金溶接工业株式会社 Embedded chip, plasma-based torch and plasma-based processing unit (plant)
DE102010015891A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh Apparatus and method for producing nanoscale particulate solids and plasma torches
WO2012049248A1 (en) 2010-10-15 2012-04-19 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh Device and method for the plasma-assisted production of nanoscale particles and/or for coating surfaces
DE102011002183B4 (en) * 2010-10-15 2014-04-30 Industrieanlagen- Betriebsgesellschaft mit beschränkter Haftung Apparatus and method for plasma-based production of nanoscale particles and / or for coating surfaces
DE102011002183A1 (en) 2010-10-15 2012-04-19 Industrieanlagen- Betriebsgesellschaft mit beschränkter Haftung Apparatus and method for plasma-based production of nanoscale particles and / or for coating surfaces
EP2465965B1 (en) * 2010-12-15 2014-06-04 LEONI Bordnetz-Systeme GmbH Device and method for spraying a structure made of conductive material on a substrate
WO2012143024A1 (en) 2011-04-20 2012-10-26 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh Device and method for the plasma-assisted production of nanoscale particles and/or for coating surfaces
DE102013205225A1 (en) 2013-03-25 2014-09-25 Wacker Chemie Ag Production of silicon-containing nano- and micrometer-scale particles
WO2014154430A1 (en) 2013-03-25 2014-10-02 Wacker Chemie Ag Production of silicon-containing nano- and micrometer-scale particles
CN107124814A (en) * 2017-06-20 2017-09-01 四川大学 A kind of many negative electrode laminar flow plasma powder spheroidization devices
DE102019105163B3 (en) * 2019-02-28 2020-08-13 Noble Powder GmbH Plasma nozzle and plasma device
WO2020173782A1 (en) * 2019-02-28 2020-09-03 Noble Powder GmbH Plasma nozzle and plasma device
CN114340127A (en) * 2020-09-29 2022-04-12 新奥科技发展有限公司 Cathode structure of plasma generator, electrode mechanism and plasma generator
CN114340127B (en) * 2020-09-29 2024-04-30 新奥科技发展有限公司 Cathode structure of plasma generator, electrode mechanism and plasma generator

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