WO2009006972A1 - Apparatus for generating a plasma jet - Google Patents

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WO2009006972A1
WO2009006972A1 PCT/EP2008/004605 EP2008004605W WO2009006972A1 WO 2009006972 A1 WO2009006972 A1 WO 2009006972A1 EP 2008004605 W EP2008004605 W EP 2008004605W WO 2009006972 A1 WO2009006972 A1 WO 2009006972A1
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WO
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discharge tube
counter electrode
plasma jet
segmentation
plasma
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PCT/EP2008/004605
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Inventor
Eckart Theophile
Werner Krammel
Václav BADURA
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/28—Cooling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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    • H05H1/24—Generating plasma
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    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2443—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube

Definitions

  • the invention relates to a device for generating a plasma jet.
  • Such a device is known from the not yet prepublished German priority application DE 10 2006 012 100.7-54. It has a discharge tube made of dielectric material, in the interior of which an inner, rod-shaped, solid electrode is arranged to extend in the longitudinal direction. A second electrode comprises the discharge tube. This can be done directly or at a radial distance. To generate the plasma jet, the inner rod-shaped electrode is set to high voltage while the outer electrode is grounded. Due to the conditions of the electric field, this leads to a dielectrically impeded discharge and preferably to an ignition of the plasma at the tip of the inner rod-shaped electrode.
  • a cap made of dielectric material is provided at the end of the discharge tube.
  • the plasma generated in this case is "cold plasma” under atmospheric pressure, which has a low gas temperature, up to a maximum of several hundred degrees Celsius.
  • a cooling system for plasma welding torch for reducing the temperature in which case serves as a coolant water and wherein a plurality of spatially and electrically separate units are provided as cooling circuits.
  • a disadvantage of this known cooling system is the enormous structural complexity that must be operated in order to prevent a potential carryover between the different potentials of the tungsten electrode and the plasma nozzle of the plasma torch. Also, it is not desirable in the course of reliability, in an electrical system in which very high electrical currents and voltages occur to use an electrically conductive fluid, here water, as a coolant.
  • the object of the invention is therefore to provide a device for generating a plasma jet of the type mentioned above with an additional cooling arrangement, in which there is no thermal overload despite high coupled power. Furthermore, it is an object of the invention to find a structurally simple and operationally safe solution for it.
  • the device according to the invention with a cooling arrangement has a counterelectrode which is designed in such a way that it forms a surface segmentation or enlargement, for example in the ignition region of the plasma.
  • a heat sink is arranged on the counterelectrode.
  • an electrical temperature sensor is provided on the cooling arrangement, which is part of a control loop and ensures that the thermal load of the system does not exceed a previously defined limit temperature.
  • the heat sink is designed so that it both as a holder of the device in automated manufacturing equipment serves, as well as the inclusion of the temperature sensor allows.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for generating a plasma jet with a cooling arrangement in a lateral sectional view
  • Fig. 2 shows a cooling arrangement according to the invention for such
  • FIG. 1 It shows a discharge tube 1 of dielectric material, inside which a central, rod-shaped center electrode 2 is arranged, which simultaneously embodies a vertical central axis.
  • a second electrode 3, which forms the counterelectrode to the central center electrode 2 is rotationally symmetrical, so that the dielectric discharge tube 1, the central center electrode 2 and the counterelectrode 3 form a coaxial structure with an open end face on which the plasma jet, ie the actual plasma beam is generated.
  • the central center electrode 2 is set to high voltage, while the outer counter electrode 3 is grounded.
  • the counterelectrode 3 On the side facing away from the central center electrode 2, the counterelectrode 3 has an encircling, radial segmentation 5 in the form of cooling fins in the region of the plasma coupling.
  • an electrical temperature sensor 9 is integrated, which is part of an electrical control circuit and ensures that the thermal load of the system does not exceed a previously defined limit temperature and if necessary, a forced shutdown of the system can be done as a safety measure.
  • a deflection unit 10 is arranged, which leads an incoming air volume flow 11 to the opening of the heat sink 6.
  • the air volume flow 11 is variably adjustable and freely definable for the respective cooling demand. For example, if a higher power coupled into the device to get a more intense plasma jet, this inevitably causes a higher thermal stress on the components, especially in the field of plasma coupling. To counteract this effect, the air volume flow 11 must be increased in order to ensure sufficient cooling of the components by means of the heat sink 6 according to the invention and the circumferential segmentation 5 of the counter electrode 3. Thus, it is possible to drive a temperature curve controlled and defined in cooperation with the temperature sensor 9 for the respective cooling requirement.
  • the heat sink 6 and the deflection unit 10 are designed such that they serve both as a machine holder of the device in automated manufacturing facilities, as well as allow the recording of the temperature sensor 9 at the same time. Furthermore, a dielectric end cap 4 is attached to the discharge tube 1 at the open end side, which is fastened by screwing to the counter electrode 3. The end cap 4 is z. Example of Teflon or other plastic with appropriate thermal and mechanical stability, but alternatively also of ceramic. By attaching the end cap 4, a flashover, ie a direct arc between the central center electrode 2 and the grounded counter electrode 3 is prevented, since the distance between these two electrodes is now electrically much larger. At the same time serves the end cap 4 in this embodiment as a thermal heat storage, which is forcibly cooled by the contact closure with the heat sink 6.
  • FIG. 2 shows a cooling arrangement according to the invention for a device for generating a plasma jet in a sectional view.
  • the center electrode 2 is visible, which is constructed concentrically with the discharge tube 1 and the counter electrode 3 and is operatively connected.
  • the air volume flow 11 flowing in via the air supply channel 12 and still bundled in this area is guided via the deflection unit 10 to the air inlet 7 of the heat sink 6 and split onto the existing segments of the cooling fins 5 of the counter electrode 3.
  • FIG. 2 the course of the air convection 13 for a segment of the cooling fins 5 is visible by way of example.
  • the incoming air at the air inlet 7 flows over the segment of the cooling fin 5 and the counter electrode 3, heats up by absorbing the thermal energy generated during the plasma coupling and then flows through a possible outlet of the openings of the air outlet 8.
  • the incoming air at the air inlet 7 flows over the segment of the cooling fin 5 and the counter electrode 3, heats up by absorbing the thermal energy generated during the plasma coupling and then flows through a possible outlet of the openings of the air outlet 8.
  • the invention also an opposite direction of the air flow possible.

Abstract

The invention relates to an apparatus for generating a plasma jet, having a discharge tube made of dielectric material, such that dielectrically impeded plasma generation is achieved. In order to increase the controllable current level, a cooling assembly is provided which has a segmentation of the external counterelectrode with which a heat sink, which is mounted from the outside and through which, in turn, air can flow, interacts.

Description

Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets Apparatus for generating a plasma jet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets.The invention relates to a device for generating a plasma jet.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der noch nicht vorveröffentlichten deutschen Prioritätsanmeldung DE 10 2006 012 100.7-54 bekannt. Sie weist ein Entladungsrohr aus dielektrischem Material auf, in dessen Innerem eine innere, stabförmige, massive Elektrode in Längsrichtung sich erstreckend angeordnet ist. Eine zweite Elektrode umfasst das Entladungsrohr. Dies kann direkt oder mit radialem Abstand geschehen. Zur Erzeugung des Plasma-Jets wird die innere, stabförmige Elektrode auf Hochspannung gelegt, während die äußere Elektrode geerdet ist. Damit kommt es auf Grund der Verhältnisse des elektrischen Feldes zu einer dielektrisch behinderten Entladung und bevorzugt zu einer Zündung des Plasmas an der Spitze der inneren, stabförmigen Elektrode. Um einen Überschlag zwischen der inneren Elektrode und der äußeren Elektrode, also eine direkte Ausbildung eines Lichtbogens, zu verhindern, ist am Ende des Entladungsrohres eine Abschlusskappe aus dielektrischem Material vorgesehen. Bei dem dabei erzeugten Plasma handelt es sich um „kaltes Plasma" unter Atmosphärendruck, das eine geringe Gastemperatur, bis maximal einige 100 Grad Celsius, aufweist.Such a device is known from the not yet prepublished German priority application DE 10 2006 012 100.7-54. It has a discharge tube made of dielectric material, in the interior of which an inner, rod-shaped, solid electrode is arranged to extend in the longitudinal direction. A second electrode comprises the discharge tube. This can be done directly or at a radial distance. To generate the plasma jet, the inner rod-shaped electrode is set to high voltage while the outer electrode is grounded. Due to the conditions of the electric field, this leads to a dielectrically impeded discharge and preferably to an ignition of the plasma at the tip of the inner rod-shaped electrode. In order to prevent a flashover between the inner electrode and the outer electrode, ie a direct formation of an arc, a cap made of dielectric material is provided at the end of the discharge tube. The plasma generated in this case is "cold plasma" under atmospheric pressure, which has a low gas temperature, up to a maximum of several hundred degrees Celsius.
Erhöht man jedoch nach Zündung der bekannten Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets für einen längeren Zeitraum die anliegende Spannung, um mehr Leistung einzukoppeln, so hat sich bei thermischen Messungen gezeigt, dass die Temperaturentwicklung im Zündungsbereich des Plasmas so stark ist, dass dies zu einer plastischen Verformung der Bauteile führen kann. Die anlegbare Spannung ist also in ihrer Höhe begrenzt.If, however, after ignition of the known device for generating a plasma jet for a longer period, the voltage applied to couple more power, it has been shown in thermal measurements, that the temperature development in the ignition range of the plasma is so strong that this can cause plastic deformation of the components. The applicable voltage is therefore limited in their height.
Des Weiteren ist aus der Offenlegung DE 10 2005 042 955 A1 bereits ein Kühlsystem für Plasmaschweißbrenner zur Reduzierung der Temperatur bekannt, wobei hier als Kühlmittel Wasser dient und wobei mehrere, voneinander räumlich und elektrisch getrennte Einheiten als Kühlkreisläufe vorgesehen sind. Nachteilig bei diesem bekannten Kühlsystem ist der enorme bauliche Aufwand, der betrieben werden muss, um eine Potentialverschleppung zwischen den unterschiedlichen Potentialen der Wolframelektrode und der Plasmadüse des Plasmabrenners zu verhindern. Auch ist es nicht wünschenswert im Zuge der Betriebssicherheit, in einem elektrischen System, bei dem sehr hohe elektrische Ströme und Spannungen auftreten, ein elektrisch leitendes Fluid, hier Wasser, als Kühlmittel zu verwenden.Furthermore, from the disclosure DE 10 2005 042 955 A1 a cooling system for plasma welding torch for reducing the temperature is already known, in which case serves as a coolant water and wherein a plurality of spatially and electrically separate units are provided as cooling circuits. A disadvantage of this known cooling system is the enormous structural complexity that must be operated in order to prevent a potential carryover between the different potentials of the tungsten electrode and the plasma nozzle of the plasma torch. Also, it is not desirable in the course of reliability, in an electrical system in which very high electrical currents and voltages occur to use an electrically conductive fluid, here water, as a coolant.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets der eingangs genannten Art mit einer zusätzlichen Kühlungsanordnung bereit zu stellen, bei der es trotz hoher eingekoppelter Leistung zu keiner thermischen Überbelastung kommt. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine baulich einfache und betriebsmäßig sichere Lösung dafür zu finden.The object of the invention is therefore to provide a device for generating a plasma jet of the type mentioned above with an additional cooling arrangement, in which there is no thermal overload despite high coupled power. Furthermore, it is an object of the invention to find a structurally simple and operationally safe solution for it.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhaft Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a device for generating a plasma jet with the features of the first claim. The dependent claims relate particularly advantageous developments of the invention.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Kühlungsanordnung weist eine Gegenelektrode auf, die derart ausgebildet ist, dass sie im Zündbereich des Plasmas eine Oberflächensegmentierung bzw. -Vergrößerung, z. B. in Form von Kühlrippen aufweist, die zu einem besseren Abtransport der bei der Plasmazündung entstehenden thermischen Energie führt.The device according to the invention with a cooling arrangement has a counterelectrode which is designed in such a way that it forms a surface segmentation or enlargement, for example in the ignition region of the plasma. B. in the form of cooling fins, which leads to a better removal of the resulting thermal energy during plasma ignition.
Erfindungsgemäß ist ein Kühlkörper an der Gegenelektrode angeordnet.According to the invention, a heat sink is arranged on the counterelectrode.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an der Kühlungsanordnung ein elektrischer Temperatursensor vorgesehen, der Teil eines Regelkreises ist und sicherstellt, dass die thermische Belastung des Systems eine vorher definierte Grenztemperatur nicht überschreitet.According to a preferred embodiment of the invention, an electrical temperature sensor is provided on the cooling arrangement, which is part of a control loop and ensures that the thermal load of the system does not exceed a previously defined limit temperature.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kühlkörper ausgebildet, dass er sowohl als Halterung der Vorrichtung in automatisierten Fertigungsanlagen dient, als auch zugleich die Aufnahme des Temperatursensors ermöglicht.According to a further preferred embodiment of the invention, the heat sink is designed so that it both as a holder of the device in automated manufacturing equipment serves, as well as the inclusion of the temperature sensor allows.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Zeichnungen noch beispielhaft näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail below with reference to drawings, by way of example:
Die Figuren zeigen:The figures show:
Fig.1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets mit einer Kühlungsanordnung in einer seitlichen Schnittdarstellung1 shows a device according to the invention for generating a plasma jet with a cooling arrangement in a lateral sectional view
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Kühlungsanordnung für eine solcheFig. 2 shows a cooling arrangement according to the invention for such
Vorrichtung in einer Schnittdarstellung.Device in a sectional view.
Zunächst soll die in Figur 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets näher erläutert werden.First, the device according to the invention schematically shown in Figure 1 for the production of a plasma jet will be explained in more detail.
Sie zeigt ein Entladungsrohr 1 aus dielektrischem Material, in dessen Innerem eine zentrale, stabförmige Mittelelektrode 2 angeordnet ist, die gleichzeitig eine vertikale Mittelachse verkörpert. Eine zweite Elektrode 3, die die Gegenelektrode zur zentralen Mittelelektrode 2 bildet, ist dabei rotationssymmetrisch ausgebildet, so dass das dielektrische Entladungsrohr 1 , die zentrale Mittelelektrode 2 und die Gegenelektrode 3 einen koaxialen Aufbau mit einer offenen Stirnseite bilden, an der der Plasma-Jet, d. h. der eigentliche Plasma-Strahl erzeugt wird. Hierzu wird die zentrale Mittelelektrode 2 auf Hochspannung gelegt, während die äußere Gegenelektrode 3 geerdet ist. Die Gegenelektrode 3 weist dabei auf der der zentralen Mittelelektrode 2 abgewandten Seite eine umlaufende, radiale Segmentierung 5 in Form von Kühlrippen im Bereich der Plasmaeinkopplung auf. Alternativ, aber in der Figur nicht dargestellt, ist es auch möglich, die Kühlrippen axial an der Gegenelektrode 3 zu segmentieren. Die durch die Segmentierung 5 bewirkte Vergrößerung der Oberfläche im Bereich der Plasmaeinkopplung sorgt bei entsprechender Zwangsbelüftung für einen ausreichenden Abtransport der entstehenden thermischen Energie. Für eine erzwungene Luftzu- und Luftabfuhr sorgt ein erfindungsgemäß an der Gegenelektrode 3 form- und kontaktschlüssig angebrachter Kühlkörper 6 aus Kunststoff, der einen Lufteintritt 7 und einen, vorzugsweise auf der dem Lufteintritt 7 gegenüberliegenden Seite, mit mehreren Öffnungen versehenen Luftaustritt 8 aufweist. Dabei wird ein über den Lufteintritt 7 ankommender Luftvolumenstrom 11 mit Hilfe einer gelenkten Konvektion durch die umlaufende Segmentierung 5 der Gegenelektrode 3 bis hin zum Luftaustritt 8 des Kühlkörpers 6 zwangsgeführt; genauer dargestellt und erklärt in Figur 2.It shows a discharge tube 1 of dielectric material, inside which a central, rod-shaped center electrode 2 is arranged, which simultaneously embodies a vertical central axis. A second electrode 3, which forms the counterelectrode to the central center electrode 2, is rotationally symmetrical, so that the dielectric discharge tube 1, the central center electrode 2 and the counterelectrode 3 form a coaxial structure with an open end face on which the plasma jet, ie the actual plasma beam is generated. For this purpose, the central center electrode 2 is set to high voltage, while the outer counter electrode 3 is grounded. On the side facing away from the central center electrode 2, the counterelectrode 3 has an encircling, radial segmentation 5 in the form of cooling fins in the region of the plasma coupling. Alternatively, but not shown in the figure, it is also possible to axially segment the cooling fins on the counter electrode 3. The enlargement of the surface in the region of the plasma coupling caused by the segmentation 5, with corresponding forced ventilation, ensures sufficient removal of the resulting thermal energy. For a forced Luftzu- and air removal according to the invention provides a form-fitting and contact-locking on the counter electrode 3 mounted heat sink 6 made of plastic, which has an air inlet 7 and a, preferably on the opposite side of the air inlet 7, provided with a plurality of openings 8 air outlet. In this case, an incoming via the air inlet 7 air flow 11 by means of a directed convection by the peripheral segmentation 5 of the counter electrode 3 is forcibly led to the air outlet 8 of the heat sink 6; shown in more detail and explained in Figure 2.
Außerdem ist im Bereich der Segmentierung 5 in dem Kühlkörper 6 ein elektrischer Temperatursensor 9 integriert, der Teil eines elektrischen Regelkreises ist und sicherstellt, dass die thermische Belastung des Systems eine vorher definierte Grenztemperatur nicht überschreitet und bei Bedarf eine Zwangsabschaltung des Systems als Sicherheitsmaßnahme erfolgen kann.In addition, in the region of the segmentation 5 in the heat sink 6, an electrical temperature sensor 9 is integrated, which is part of an electrical control circuit and ensures that the thermal load of the system does not exceed a previously defined limit temperature and if necessary, a forced shutdown of the system can be done as a safety measure.
An der lufteintrittseitigen Öffnung 7 des Kühlkörpers 6 ist eine Umlenkeinheit 10 angeordnet, die einen ankommenden Luftvolumenstrom 11 an die Öffnung des Kühlkörpers 6 führt. Der Luftvolumenstrom 11 ist dabei variabel einstellbar und für den jeweiligen Kühlungsbedarfsfall frei definierbar. Wird beispielsweise eine höhere Leistung in die Vorrichtung eingekoppelt, um einen intensiveren Plasmastrahl zu bekommen, bedingt dies zwangsläufig eine höhere thermische Belastung der Bauteile besonders im Bereich der Plasmaeinkopplung. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, muss der Luftvolumenstrom 11 erhöht werden, um eine ausreichende Kühlung der Bauteile mit Hilfe des erfindungsgemäßen Kühlkörpers 6 und der umlaufenden Segmentierung 5 der Gegenelektrode 3 zu gewährleisten. Somit ist es möglich, für den jeweiligen Kühlungsbedarfsfall eine im Zusammenwirken mit dem Temperatursensor 9 geregelte und definierte Temperaturkurve zu fahren.At the air inlet side opening 7 of the heat sink 6, a deflection unit 10 is arranged, which leads an incoming air volume flow 11 to the opening of the heat sink 6. The air volume flow 11 is variably adjustable and freely definable for the respective cooling demand. For example, if a higher power coupled into the device to get a more intense plasma jet, this inevitably causes a higher thermal stress on the components, especially in the field of plasma coupling. To counteract this effect, the air volume flow 11 must be increased in order to ensure sufficient cooling of the components by means of the heat sink 6 according to the invention and the circumferential segmentation 5 of the counter electrode 3. Thus, it is possible to drive a temperature curve controlled and defined in cooperation with the temperature sensor 9 for the respective cooling requirement.
Der Kühlkörper 6 und die Umlenkeinheit 10 sind dabei derart ausgebildet, dass sie sowohl als maschinelle Halterung der Vorrichtung in automatisierten Fertigungsanlagen dienen, als auch zugleich die Aufnahme des Temperatursensors 9 ermöglichen. Weiterhin ist an der offenen Stirnseite eine dielektrische Abschlusskappe 4 an dem Entladungsrohr 1 angebracht, die durch Verschrauben mit der Gegenelektrode 3 befestigt ist. Die Abschlusskappe 4 besteht z. B. aus Teflon oder einem anderen Kunststoff mit entsprechender thermischer und mechanischer Stabilität, alternativ aber auch aus Keramik. Durch das Anbringen der Abschlusskappe 4 wird ein Überschlag, d. h. ein direkter Lichtbogen zwischen der zentralen Mittelelektrode 2 und der geerdeten Gegenelektrode 3 verhindert, da der Abstand zwischen diesen beiden Elektroden nun elektrisch wesentlich größer ist. Gleichzeit dient die Abschlusskappe 4 bei dieser Ausführungsform als thermischer Wärmespeicher, der durch die Kontaktschlüssigkeit mit dem Kühlkörper 6 zwangsgekühlt wird.The heat sink 6 and the deflection unit 10 are designed such that they serve both as a machine holder of the device in automated manufacturing facilities, as well as allow the recording of the temperature sensor 9 at the same time. Furthermore, a dielectric end cap 4 is attached to the discharge tube 1 at the open end side, which is fastened by screwing to the counter electrode 3. The end cap 4 is z. Example of Teflon or other plastic with appropriate thermal and mechanical stability, but alternatively also of ceramic. By attaching the end cap 4, a flashover, ie a direct arc between the central center electrode 2 and the grounded counter electrode 3 is prevented, since the distance between these two electrodes is now electrically much larger. At the same time serves the end cap 4 in this embodiment as a thermal heat storage, which is forcibly cooled by the contact closure with the heat sink 6.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Kühlungsanordnung für eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets in einer Schnittdarstellung. Zentral in dem Kühlkörper 6 ist die Mittelelektrode 2 sichtbar, die mit dem Entladungsrohr 1 und der Gegenelektrode 3 konzentrisch aufgebaut ist und in Wirkverbindung steht. Der über den Luftzufuhrkanal 12 einströmende und in diesem Bereich noch gebündelte Luftvolumenstrom 11 wird dabei über die Umlenkeinheit 10 hin zum Lufteintritt 7 des Kühlkörpers 6 geleitet und auf die vorhandenen Segmente der Kühlrippen 5 der Gegenelektrode 3 aufgespaltet.Figure 2 shows a cooling arrangement according to the invention for a device for generating a plasma jet in a sectional view. Centrally in the heat sink 6, the center electrode 2 is visible, which is constructed concentrically with the discharge tube 1 and the counter electrode 3 and is operatively connected. The air volume flow 11 flowing in via the air supply channel 12 and still bundled in this area is guided via the deflection unit 10 to the air inlet 7 of the heat sink 6 and split onto the existing segments of the cooling fins 5 of the counter electrode 3.
In Figur 2 ist exemplarisch der Verlauf der Luftkonvektion 13 für ein Segment der Kühlrippen 5 sichtbar. Dabei strömt die am Lufteintritt 7 ankommende Luft über das Segment der Kühlrippe 5 und der Gegenelektrode 3, erwärmt sich, indem sie die bei der Plasmaeinkopplung entstehende thermische Energie aufnimmt und strömt anschließend durch einen möglichen Ausgang der Öffnungen des Luftaustritts 8. Im Rahmen der Erfindung ist auch eine entgegengesetzte Richtung der Luftströmung möglich.In FIG. 2, the course of the air convection 13 for a segment of the cooling fins 5 is visible by way of example. In this case, the incoming air at the air inlet 7 flows over the segment of the cooling fin 5 and the counter electrode 3, heats up by absorbing the thermal energy generated during the plasma coupling and then flows through a possible outlet of the openings of the air outlet 8. Within the scope of the invention also an opposite direction of the air flow possible.
Insgesamt ist durch die Erfindung eine effektive Kühlung mit einfachen technischen Mitteln realisiert. Overall, an effective cooling is realized by simple technical means by the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets mit mindestens einem Entladungsrohr (1 ), wobei die Wandung des Entladungsrohres (1 ) aus dielektrischem Material besteht, wobei eine erste Mittelelektrode (2), massiv ausgebildet und zentrisch im Inneren des Entladungsrohres (1 ) in dessen Längsrichtung sich ersteckend angeordnet ist, wobei eine zweite Gegenelektrode (3) in axialer Richtung die Wandung des Entladungsrohres (1 ) konzentrisch umschließend angeordnet ist, derart, dass erste Mittelelektrode (2), Entladungsrohr (1 ) und zweite Gegenelektrode (3) einen koaxialen und im Querschnitt konzentrischen Aufbau mit einer mit einer offenen Stirnseite bilden, an der der Plasma-Jet erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode (3) auf der der Mittelelektrode (2) abgewandten Seite eine umlaufende, radiale Segmentierung (5) aufweist und dass an der Gegenelektrode (3) auf der die Segmentierung (5) aufweisenden Seite form- und kontaktschlüssig ein Kühlkörper (6) angebracht ist, der mindestens einen Lufteintritt (7) und mindestens einen Luftaustritt (8) aufweist, derart, dass er von Luft durchströmbar ist.1. A device for generating a plasma jet with at least one discharge tube (1), wherein the wall of the discharge tube (1) consists of dielectric material, wherein a first center electrode (2), solid and formed centrally in the interior of the discharge tube (1) in whose longitudinal direction is arranged ersteckend, wherein a second counter electrode (3) in the axial direction, the wall of the discharge tube (1) concentrically surrounding, such that the first center electrode (2), discharge tube (1) and second counter electrode (3) has a coaxial and concentric in cross-section structure with one with an open end face on which the plasma jet can be generated, characterized in that the counter electrode (3) on the side facing away from the center electrode (2) has a peripheral, radial segmentation (5) and that on the counter electrode (3) on the side facing the segmentation (5) has a heat sink (6) positively and contact-fitted t, which has at least one air inlet (7) and at least one air outlet (8), such that it can be traversed by air.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Segmentierung (5) ein elektrischer Temperatursensor (9) angeordnet ist, der Teil eines elektrischen Regelkreises ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the region of the segmentation (5), an electrical temperature sensor (9) is arranged, which is part of an electrical control circuit.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende, radiale Segmentierung der Gegenelektrode (3) im Bereich der Plasmaeinkopplung vorgesehen ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the circumferential, radial segmentation of the counter electrode (3) is provided in the region of the plasma coupling.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnseite der Vorrichtung, an der der Plasma-Jet erzeugbar ist, eine dielektrische, konzentrische Abschlusskappe (4) angeordnet ist, die die zweite Gegenelektroode (3) umgreift und als Wärmespeicher dient.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a dielectric, concentric end cap (4), which surrounds the second counterelectrode (3) and serves as a heat accumulator, is arranged on the end face of the device on which the plasma jet can be generated.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (6) sowohl Haltemittel für die Vorrichtung aufweist als auch den Temperatursensor aufnimmt. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cooling body (6) both holding means for the device comprises and receives the temperature sensor.
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