Wärmestrommessungen an einem Langbogen‐Plasmastrahl

Abstract Es wird die von einem relativ breiten und langsamen bogenerzeugten Argon‐Plasmastrahl (Durchmesser der Austrittsöffnung D = 2,5 cm, Strahlgeschwindigkeit v ∼ 10 4 cms −1 ) an eine senkrecht angeströmte kalte Platte übertragene Wärmestromdichte q (r) gemessen und mit der ungestörten Enthalpiestromdichte des Plasmastrahls f ( r ) verglichen. Diese wird über das radiale Temperatur‐ und Geschwindigkeitsprofil des Plasmastrahls bestimmt. Dabei zeigt sich eine starke Verbreiterung des q(r) ‐Profils gegenüber dem f ( r )‐Profil bei gleichzeitiger Maximaverminderung (von 3,8 kW/cm 2 auf 90 W/cm 2 ), zusammenhängend mit der Bildung eines Plasmatellers vor der angeströmten Scheibe. Die insgesamt übertragene Wärmeleistung beträgt mit 1,7 kW nur 32% der gesamten Plasmastrahlleistung von 5,4 kW oder 17% der gesamten Bogenleistung von 9,75 kW. Neben diesen im Hinblick auf die Anwendung des Plasmastrahls zum Materialschmelzen wichtigen Untersuchungen werden Beobachtungen über die Struktur des Plasmastrahls und der Bogensäule mitgeteilt. Die Bogensäule zeigt bei nicht zu engem Kanal eine Wendelung, deren Ursachen Witkowski untersucht hat. Diese Wendelung bewirkt eine Bogenrotation und eine Spiralform des Plasmastrahls. Eine Hell‐Dunkelstruktur des Plasmastrahls, die mit der Bewegung des Anodenansatzes zusammenhängt, wird auch bei uns beobachtet.