EP0743811B1 - Direct current arc plasma torch, specially conceived for the obtention of a chemical body by decomposition of a plasma gas - Google Patents

Description

Translated fromFrench

La présente invention concerne une torche à plasma d'arc àcourant continu, particulièrement destinée à l'obtentiond'un corps chimique par décomposition d'un gaz plasmagène.The present invention relates to a plasma arc torchdirect current, particularly intended for obtainingof a chemical body by decomposition of a plasma gas.

Par exemple, par le brevet américain US-A-5 262 616, onconnaít déjà une torche à plasma d'arc à courant continucomportant deux électrodes tubulaires coaxiales disposées enprolongement l'une de l'autre, de part et d'autre d'unechambre, dans laquelle est injecté un courant de gaz plasmagène,par exemple de l'air. Chacune desdites électrodes estouverte du côté de ladite chambre d'injection, tandis quel'une d'elles est de plus ouverte à son extrémité éloignéede ladite chambre d'injection.For example, by US patent US-A-5,262,616, wealready know a DC arc plasma torchcomprising two coaxial tubular electrodes arranged inextension of each other, on either side of achamber, into which a stream of plasma gas is injected,for example air. Each of said electrodes isopen on the side of said injection chamber, whileone of which is further open at its far endof said injection chamber.

Ainsi, l'arc entre lesdites électrodes traverse laditechambre d'injection et ionise le gaz plasmagène introduitdans celle-ci. Ledit arc s'accroche par ses pieds d'extrémitérespectivement à la face interne desdites électrodes etle plasma de gaz ionisé, à haute pression (de la pressionatmosphérique à environ 5 bars) et à très haute température(plusieurs milliers de °C), traverse l'électrode ouverte àses deux extrémités et s'écoule, hors de ladite torche, àtravers l'ouverture de cette dernière électrode éloignée deladite chambre d'injection.Thus, the arc between said electrodes crosses saidinjection chamber and ionizes the plasma gas introducedin this one. Said arch hangs by its end feetrespectively to the internal face of said electrodes andionized gas plasma, high pressure (pressureatmospheric at around 5 bar) and at very high temperature(several thousand ° C), crosses the open electrode atboth ends and flows out of said torch atthrough the opening of this last electrode away fromsaid injection chamber.

Si, dans une telle torche, on utilise comme gaz plasmagèneun corps composé gazeux, l'écoulement de plasma sortant deladite torche comporte des ions des éléments composant leditgaz, par suite de l'action de l'arc électrique sur ledit gazplasmagène. Par exemple, si le gaz plasmagène est de l'hydrogènesulfureux, l'écoulement de plasma comporte des ionshydrogène et des ions soufre. Par suite, si l'on soumetledit écoulement de plasma à une trempe thermique, il estpossible de recueillir les éléments du gaz plasmagène. Dans l'exemple ci-dessus, l'utilisation de l'hydrogène sulfureuxcomme gaz plasmagène, puis la trempe du plasma, permettentdonc de recueillir du soufre, d'une part, et de l'hydrogène,d'autre part.If, in such a torch, one uses as plasma gasa gaseous compound body, the flow of plasma coming out ofsaid torch comprises ions of the elements composing saidgas, as a result of the action of the electric arc on said gasplasmagen. For example, if the plasma gas is hydrogensulfurous, the plasma flow contains ionshydrogen and sulfur ions. Therefore, if we submitsaid plasma flow at thermal quenching it ispossible to collect the elements of the plasma gas. Inthe example above, the use of sulfurous hydrogenas plasma gas, then quenching the plasma, allowtherefore to collect sulfur, on the one hand, and hydrogen,on the other hand.

Ainsi, une torche du type décrit ci-dessus peut servir deréacteur pour la décomposition de corps composés gazeuxplasmagènes.Thus, a torch of the type described above can serve as areactor for the decomposition of gaseous compoundsplasmagenics.

Cependant, l'utilisation d'une telle torche en réacteur dedécomposition soulève des difficultés :

A/ Tout d'abord, il est bien connu que, dans une torche dutype décrit ci-dessus, les électrodes s'érodent sousl'action des pieds d'arcs qui arrachent des particulesaux parois internes desdites électrodes. Il en résultedonc que, lors de l'utilisation d'une telle torche enréacteur de décomposition, les corps chimiques obtenussont pollués par ces particules de la matière des électrodes(par exemple du cuivre). Dans une telle application,la pollution est fortement aggravée par l'interaction,au niveau des pieds d'arc, de certains des ionsde décomposition (tels que l'ion soufre S^-- par exemple)avec la matière des électrodes.Ainsi, non seulement de tels réacteurs de décompositions'usent rapidement, mais encore les produits de décompositionobtenus ne peuvent être purs.Pour tenter de remédier à de tels inconvénients, on adéjà essentiellement proposé deux mesures. La premièreconsiste à réaliser les électrodes en des matières peuréactives avec le gaz plasmagène utilisé, telles que parexemple le tungstène ou le tungstène rhodié. Quant à laseconde, elle consiste à répartir l'usure des électrodesautour de l'axe de celles-ci en engendrant un champ magnétique susceptible de faire tourner les pieds d'arcautour dudit axe. Des moyens pour obtenir une tellerotation des pieds d'arc sont par exemple décrits dansles documents US-A-3 301 995 et EP-A-0 032 100. Ils sontgénéralement définis par des bobines électromagnétiquesentourant les électrodes. Ainsi, en modulant le champmagnétique axial engendré par les bobines lorsqu'ellessont excitées, les pieds d'accrochage de l'arc électriquese déplacent autour des surfaces internes des électrodesen évitant la formation de cratères locaux et la destructionrapide des électrodes.Les deux mesures connues rappelées ci-dessus permettenteffectivement de réduire l'usure des électrodes et lapollution des produits de décomposition. Cependant, unetelle réduction est généralement insuffisante pourprocurer une durée de vie satisfaisante aux électrodes etassurer la pureté désirée aux produits de décomposition.De plus, la première mesure se révèle généralementonéreuse.

B/ Par ailleurs, le rendement énergétique d'une telle torcheutilisée en réacteur est faible, de sorte qu'il estnécessaire de dépenser de grandes quantités d'énergieélectrique pour décomposer le corps composé gazeux en seséléments et que le coût de fabrication desdits élémentsest élevé.

However, the use of such a torch in a decomposition reactor raises difficulties:

A / First of all, it is well known that, in a torch of the type described above, the electrodes are eroded under the action of the feet of arcs which tear particles from the internal walls of said electrodes. It therefore follows that, when using such a torch in a decomposition reactor, the chemical bodies obtained are polluted by these particles of the material of the electrodes (for example copper). In such an application, the pollution is greatly aggravated by the interaction, at the level of the arc feet, of some of the decomposition ions (such as the sulfur ion S^- for example) with the material of the electrodes. Thus, not only do such decomposition reactors wear out quickly, but also the decomposition products obtained cannot be pure. To try to remedy such drawbacks, two measures have already been proposed. The first consists in producing the electrodes in materials which are not very reactive with the plasma gas used, such as for example tungsten or rhodium tungsten. As for the second, it consists in distributing the wear of the electrodes around the axis of the latter by generating a magnetic field capable of causing the arc feet to rotate around said axis. Means for obtaining such rotation of the arch feet are for example described in the documents US-A-3 301 995 and EP-A-0 032 100. They are generally defined by electromagnetic coils surrounding the electrodes. Thus, by modulating the axial magnetic field generated by the coils when they are excited, the attachment feet of the electric arc move around the internal surfaces of the electrodes, avoiding the formation of local craters and rapid destruction of the electrodes. The two known measures recalled above effectively reduce the wear of the electrodes and the pollution of the decomposition products. However, such a reduction is generally insufficient to provide a satisfactory lifetime for the electrodes and to ensure the desired purity for the decomposition products. In addition, the first measurement is generally expensive.

B / Furthermore, the energy efficiency of such a torch used in a reactor is low, so that it is necessary to spend large amounts of electrical energy to decompose the gaseous compound body into its elements and that the manufacturing cost of said elements is high.

La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients.Elle concerne une torche à plasma d'arc degrande durée de vie, particulièrement appropriée à êtreutilisée comme réacteur thermochimique de décomposition,fonctionnant avec un bon rendement énergétique et permettantl'obtention de produits de décomposition de grande pureté.The object of the present invention is to remedy these drawbacks.It relates to a plasma arc torch oflong service life, particularly suitable to beused as a thermochemical decomposition reactor,operating with good energy efficiency and allowingobtaining high purity decomposition products.

A cette fin, selon l'invention, la torche à plasma d'arc àcourant continu, notamment destinée à l'obtention d'un corpschimique à partir d'un gaz plasmagène comportant leditcorps, ladite torche comprenant :

• une première électrode et une seconde électrode, lesditesélectrodes étant tubulaires, coaxiales et disposées enprolongement l'une de l'autre, de part et d'autre d'unechambre d'injection dudit gaz plasmagène, lesdites électrodesétant ouvertes à leurs extrémités en regard deladite chambre d'injection, et
• des moyens pour injecter un courant du gaz plasmagène dansladite chambre d'injection,

l'arc entre lesdites électrodes traversant ladite chambred'injection et s'accrochant par des pieds d'extrémitérespectivement à la surface interne desdites électrodes,tandis que ladite première électrode est ouverte à sonextrémité éloignée de ladite chambre d'injection pourpermettre l'écoulement, hors de la torche, du plasma engendrépar ledit arc, est remarquable en ce que :

• ladite première électrode est en communication avec laditechambre d'injection par l'intermédiaire d'une premièrepièce tubulaire traversée par ledit arc et constituant unepremière chambre de réaction dans laquelle ledit gazplasmagène donne naissance au plasma sous l'action duditarc électrique ; et
• il est prévu des premiers moyens permettant de former unebarrière fluide entre ladite première électrode et leditplasma.

To this end, according to the invention, the direct current arc plasma torch, in particular intended for obtaining a chemical body from a plasma gas comprising said body, said torch comprising:

• a first electrode and a second electrode, said electrodes being tubular, coaxial and arranged in extension of one another, on either side of an injection chamber of said plasma gas, said electrodes being open at their ends opposite said injection chamber, and
• means for injecting a stream of plasma gas into said injection chamber,

the arc between said electrodes passing through said injection chamber and hooking by end feet respectively to the internal surface of said electrodes, while said first electrode is open at its end remote from said injection chamber to allow the the flow, out of the torch, of the plasma generated by said arc, is remarkable in that:

• said first electrode is in communication with said injection chamber via a first tubular part traversed by said arc and constituting a first reaction chamber in which said plasma gas gives rise to plasma under the action of said electric arc; and
• first means are provided for forming a fluid barrier between said first electrode and said plasma.

Ainsi, grâce à l'invention :

• le plasma est formé dans une zone de réaction découpléedes pieds d'arc. Par suite, lors de sa formation, leditplasma ne peut être pollué par les particules arrachées àla matière des électrodes ; et
• les particules de matière de la première électrode,arrachées par le pied d'arc correspondant, sont empêchéesde s'incorporer au plasma.

Thus, thanks to the invention:

• the plasma is formed in a reaction zone decoupled from the arc feet. Consequently, during its formation, said plasma cannot be polluted by the particles torn from the material of the electrodes; and
• the particles of material from the first electrode, torn off by the corresponding arc foot, are prevented from incorporating into the plasma.

Par suite, le plasma sortant de la torche conforme à laprésente invention est particulièrement pur.As a result, the plasma leaving the torch conforms to thepresent invention is particularly pure.

De plus, ladite barrière fluide forme une gaine protégeantla surface interne de la première électrode contre l'actiond'érosion des ions du plasma. On améliore donc en outre ladurée de vie de cette électrode.In addition, said fluid barrier forms a sheath protectingthe internal surface of the first electrode against the actionerosion of plasma ions. We therefore also improve thelifetime of this electrode.

De préférence, ladite première pièce tubulaire est solidairede la première électrode, et elle peut même ne former qu'uneseule pièce avec cette dernière, de façon à apparaítre commeune partie allongée de ladite électrode.Preferably, said first tubular part is integralof the first electrode, and it can even form onesingle piece with the latter, so as to appear asan elongated portion of said electrode.

On remarquera que, puisque ladite première pièce tubulairene joue aucun rôle rôle électrique vis-à-vis de l'arc enrégime établi, elle peut être dimensionnée en volume, endiamètre et en longueur pour que les conditions aérothermiques(pression, température) permettent d'optimiser lerendement chimique et, donc, le rendement énergétique.Ainsi, grâce à la présente invention, on peut définir lagéométrie de la torche en fonction des critères liés àl'optimisation des réactions thermochimiques à établir, etnon pas uniquement en fonction de critères fonctionnelsliés, par exemple, au développement de l'arc électriqueet/ou à la résistance dans le temps des électrodes (commecela est le cas pour les torches connues).It will be noted that, since said first tubular partplays no role electric role vis-à-vis the arc inestablished regime, it can be dimensioned in volume, indiameter and length so that aerothermal conditions(pressure, temperature) optimize thechemical yield and, therefore, energy yield.Thus, thanks to the present invention, one can define thetorch geometry based on criteria related tooptimization of the thermochemical reactions to be established, andnot only according to functional criteriarelated, for example, to the development of the electric arcand / or the resistance over time of the electrodes (asthis is the case for known torches).

L'invention permet donc d'obtenir une torche à plasma, àmoindre usure :

• capable de produire des composés chimiques non pollués parles produits d'érosion des électrodes ; et
• apte à optimiser, sans limitation de puissance, lesconditions aérothermiques des réactions par ajustement dudimensionnement de la zone de réaction.

The invention therefore makes it possible to obtain a plasma torch, with less wear:

• capable of producing chemical compounds not polluted by the erosion products of the electrodes; and
• able to optimize, without power limitation, the aerothermal conditions of the reactions by adjusting the dimensioning of the reaction zone.

Avantageusement, lesdits premiers moyens pour former laditebarrière fluide sont constitués par des premiers moyens desoufflage engendrant, sur la paroi interne de ladite premièreélectrode, un premier écoulement tubulaire d'un gaz àpression au moins approximativement égale à celle du plasmaet à température très inférieure à celle dudit plasma, leditpremier écoulement tubulaire fluide entourant ledit écoulementdu plasma et s'écoulant dans le même sens que celui-ci.Advantageously, said first means for forming saidfluid barrier are constituted by first means ofblowing causing, on the internal wall of said firstelectrode, a first tubular flow of a gas topressure at least approximately equal to that of plasmaand at a temperature much lower than that of said plasma, saidfirst fluid tubular flow surrounding said flowof plasma and flowing in the same direction as it.

Ainsi, les particules de matière de la première électrode,arrachées par le pied d'arc, sont évacuées par ledit premierécoulement fluide hors de la torche, sans contact avec leplasma.So the matter particles from the first electrode,torn off by the arch foot, are evacuated by said firstfluid flow out of the torch, without contact with theplasma.

On remarquera que, à la sortie de la torche à plasma conformeà la présente invention, on obtient donc un écoulement deplasma central contenant les ions de décomposition du gazplasmagène et un écoulement annulaire constitué par le gazde soufflage et entourant ledit écoulement central duplasma. Comme on l'a mentionné ci-dessus, l'écoulementcentral de plasma est à très haute température (plusieursmilliers de °C) et à haute pression (de la pression atmosphériqueà environ 5 bars). Par ailleurs, l'écoulementannulaire de soufflage peut être à faible température (parexemple la température ambiante) et à une pression del'ordre de celle du plasma. Par suite, l'écoulement centralet l'écoulement annulaire présentent des viscosités trèsdifférentes, interdisant leur mélange. Les particules desélectrodes, arrachées par l'arc, ne peuvent donc passer del'écoulement annulaire du gaz de soufflage à l'écoulement deplasma central, entouré par cet écoulement annulaire.It will be noted that, at the exit of the plasma torch conformsto the present invention, a flow ofcentral plasma containing gas decomposition ionsplasma and an annular flow formed by the gasblowing and surrounding said central flow of theplasma. As mentioned above, the flowplasma center is at very high temperature (severalthousands of ° C) and at high pressure (atmospheric pressureat around 5 bars). By the way, the flowblowing ring can be at low temperature (byroom temperature) and at a pressure ofthe order of that of plasma. As a result, the central flowand the annular flow have very viscositiesdifferent, prohibiting their mixing. The particles ofelectrodes, torn off by the arc, cannot therefore pass fromthe annular flow of the blowing gas at the flow ofcentral plasma, surrounded by this annular flow.

Ainsi :

• le plasma n'est pas originellement pollué par les particulesarrachées aux électrodes, grâce au découplage entrela zone de réaction et les pieds d'arc ; et
• le plasma ne peut être pollué aux sorties de la torche parlesdites particules, à cause de l'impossibilité du mélangeentre le plasma et l'écoulement de soufflage.

So :

• the plasma is not originally polluted by the particles torn from the electrodes, thanks to the decoupling between the reaction zone and the arc feet; and
• the plasma cannot be polluted at the torch exits by said particles, because of the impossibility of the mixture between the plasma and the blowing flow.

Le gaz soufflé peut, par exemple, être de l'hydrogène.The blown gas may, for example, be hydrogen.

Afin de faciliter l'enrobage de l'écoulement de plasma parledit écoulement tubulaire de barrière, il est avantageuxque ladite première électrode présente un plus grand diamètreque ladite première pièce tubulaire et que lesditspremiers moyens de soufflage soient disposés entre laditepremière pièce tubulaire et ladite première électrode.In order to facilitate the coating of the plasma flow bysaid tubular barrier flow it is advantageousthat said first electrode has a larger diameterthat said first tubular part and that saidfirst blowing means are arranged between saidfirst tubular part and said first electrode.

Ce gaz de soufflage peut être soufflé sur la paroi internede ladite première électrode, parallèlement à l'axe de cettedernière.This blowing gas can be blown on the internal wallof said first electrode, parallel to the axis of thislast.

En variante, le gaz dudit premier écoulement tubulaire peutêtre soufflé à l'intérieur de ladite première électrode,tangentiellement à la paroi interne de cette dernière, demanière semblable à ce qui est généralement pratiqué pourl'injection, dite tourbillonnaire, du gaz plasmagène dans lachambre d'injection. De tels moyens de soufflage tangentielpeuvent comporter une couronne intérieure et une couronneextérieure coaxiales, ménageant entre elles une chambreannulaire alimentée en gaz de soufflage à travers laditecouronne extérieure, tandis que l'ouverture centrale deladite couronne intérieure forme au moins approximativementun prolongement de la surface interne de ladite premièreélectrode et que ladite ouverture centrale de la couronneintérieure est reliée à ladite chambre annulaire par aumoins un orifice tangentiel à ladite ouverture centrale.Alternatively, the gas from said first tubular flow canbe blown inside said first electrode,tangentially to the inner wall of the latter,similar to what is generally practiced forthe so-called vortex injection of plasma gas into theinjection chamber. Such tangential blowing meansmay have an inner crown and a crowncoaxial outer, providing a room between themannular supplied with blowing gas through saidouter crown, while the central opening ofsaid inner crown forms at least approximatelyan extension of the internal surface of said firstelectrode and that said central crown openinginner is connected to said annular chamber by atat least one orifice tangential to said central opening.

Afin d'augmenter encore le rendement de la torche conforme àla présente invention, tout en éliminant les particulesarrachées par l'arc à la seconde électrode, il est de plusavantageux que :

• ladite seconde électrode soit également ouverte à sonextrémité éloignée de ladite chambre d'injection, de sorteque l'écoulement dudit plasma est double et s'effectue àtravers chacune desdites électrodes ;
• ladite seconde électrode soit également en communicationavec ladite chambre d'injection par l'intermédiaire d'uneseconde pièce tubulaire traversée par ledit arc et constituantune seconde chambre de réaction dans laquelle leditgaz plasmagène donne naissance au plasma sous l'actiondudit arc électrique ;
• il soit prévu des seconds moyens permettant de former unebarrière fluide entre ladite seconde électrode et leditplasma.

In order to further increase the efficiency of the torch in accordance with the present invention, while eliminating the particles torn off by the arc from the second electrode, it is more advantageous that:

• said second electrode is also open at its end remote from said injection chamber, so that the flow of said plasma is double and takes place through each of said electrodes;
• said second electrode is also in communication with said injection chamber by means of a second tubular part traversed by said arc and constituting a second reaction chamber in which said plasma gas gives rise to plasma under the action of said electric arc ;
• second means are provided for forming a fluid barrier between said second electrode and said plasma.

Bien entendu, ladite seconde électrode et ses élémentsassociés peuvent comporter les mêmes particularités quecelles mentionnées ci-dessus à propos de la première électrode.Of course, said second electrode and its elementspartners may have the same features asthose mentioned above about the first electrode.

De préférence, la torche à plasma conforme à la présenteinvention comporte des moyens de déplacement des piedsd'arc, tels que ceux décrits ci-dessus. Bien entendu, detels moyens n'ont pas à agir sur les première et secondepièces tubulaires, mais uniquement sur les électrodes.Preferably, the plasma torch according to the presentinvention includes means for moving the feetarcs, such as those described above. Of course,such means do not have to act on the first and secondtubular parts, but only on the electrodes.

Par ailleurs, pour amorcer l'arc électrique entre lesélectrodes, on prévoit des moyens, qui peuvent être, defaçon connue, du type à décharge électrique produite entreles deux électrodes ou du type à court-circuit, grâce, parexemple, à l'utilisation d'une électrode auxiliaire dedémarrage. Ainsi, il est possible d'amorcer ledit arcélectrique entre les parties desdites électrodes, voisines de ladite chambre d'injection (lesdites première et secondepièces tubulaires), puis d'allonger ledit arc sous l'effetde l'injection tourbillonnaire du gaz plasmagène, jusqu'à ceque les pieds dudit arc se trouvent accrochés à la surfaceinterne desdites parties d'extrémité des électrodes, éloignéesde ladite chambre d'injection (électrodes proprementdites).Furthermore, to initiate the electric arc between theelectrodes, means are provided, which can be,known manner, of the type with electric discharge produced betweenboth electrodes or short-circuit type, thanks, byexample, when using an auxiliary electrodestart-up. Thus, it is possible to strike said arcelectric between the parts of said neighboring electrodesof said injection chamber (said first and secondtubular parts), then to extend said arc under the effectof the vortex injection of plasma gas, untilthat the feet of said arc are hooked to the surfaceinternal of said end portions of the electrodes, remoteof said injection chamber (electrodes properlysay).

Avantageusement, lesdits moyens d'injection du gaz plasmagènedans ladite chambre permettent d'injecter celui-ci entourbillons selon des plans perpendiculaires à l'axe commundes électrodes. Ces moyens d'injection peuvent comprendre(voir US-A-5 262 616 mentionné ci-dessus) une pièce derévolution coaxiale auxdites électrodes et définissant aveccelles-ci et leurs supports ladite chambre d'injection. Desorifices transversaux sont prévus dans la pièce pour autoriserl'injection du gaz plasmagène, issu d'un circuit d'alimentation,dans la chambre.Advantageously, said means for injecting the plasma gasin said chamber allow to inject it invortices in planes perpendicular to the common axiselectrodes. These means of injection may include(see US-A-5,262,616 mentioned above) a piece ofcoaxial revolution to said electrodes and defining withthese and their supports said injection chamber. Oftransverse holes are provided in the room to allowinjection of plasma gas from a supply circuit,in the bedroom.

Dans la torche conforme à l'invention, les températuresatteintes par le plasma aux sorties de la torche peuventdépasser les 5000°C. Aussi, il est indispensable de prévoirdes circuits de refroidissement pour les électrodes, commecela est d'ailleurs usuel pour les torches à plasma.In the torch according to the invention, the temperaturesplasma damage to the torch outlets mayexceed 5000 ° C. Also, it is essential to plancooling circuits for the electrodes, such asthis is moreover usual for plasma torches.

Dans un mode de réalisation de la torche à plasma conforme àla présente invention et spécialement appropriée à ladécomposition de l'hydrogène sulfureux, les particularitéssont les suivantes :

• puissance électrique : 500 KW
• intensité : de 200 à 700 A
• débit de gaz plasmagène : de 35 à 150 Nm³/h
• débit de gaz soufflé : de 3 à 15 Nm³/h.

In one embodiment of the plasma torch in accordance with the present invention and especially suitable for the decomposition of sulfurous hydrogen, the features are as follows:

• electric power: 500 KW
• intensity: from 200 to 700 A
• plasma gas flow: 35 to 150 Nm³ / h
• blown gas flow: from 3 to 15 Nm³ / h.

De ce qui précède, on comprendra aisément que si, à lasortie ou à chacune des sorties de ladite torche, on dispose un dispositif de trempe (de tout type connu) sur le trajetdu plasma, on obtient des produits de très grande pureté.From the above, it will be readily understood that if, at theoutlet or at each outlet of said torch, there area quenching device (of any known type) on the wayplasma, you get very high purity products.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre commentl'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des référencesidentiques désignent des éléments semblables.The figures in the accompanying drawing will make it clear howthe invention can be realized. In these figures, referencesidentical denote similar elements.

La figure 1 montre, en coupe longitudinale très schématique,un premier exemple de torche à plasma conforme à la présenteinvention, permettant d'illustrer le principe inventif decelle-ci.FIG. 1 shows, in very schematic longitudinal section,a first example of a plasma torch in accordance with thisinvention, to illustrate the inventive principle ofthis one.

La figure 2 illustre la section, selon la ligne II-II de lafigure 1, de l'écoulement fluide à la sortie de la torche àplasma.Figure 2 illustrates the section, along line II-II of theFigure 1, the fluid flow at the outlet of the torch toplasma.

La figure 3 montre, également en coupe longitudinale trèsschématique, un second exemple de torche à plasma conforme àla présente invention.Figure 3 shows, also in very longitudinal sectionschematic, a second example of a plasma torch conforming tothe present invention.

La figure 4 est la coupe longitudinale simplifiée d'un modede réalisation pratique de la torche à plasma de la figure1.Figure 4 is a simplified longitudinal section of a modeof practical realization of the plasma torch of the figure1.

La figure 5 est une coupe transversale, selon la ligne V-Vde la figure 4.Figure 5 is a cross section along the line V-Vin Figure 4.

La figure 6 est la coupe longitudinale simplifiée d'un modede réalisation pratique de la torche à plasma de la figure3.Figure 6 is a simplified longitudinal section of a modeof practical realization of the plasma torch of the figure3.

L'exemple de réalisation I de la torche à plasma, conforme àla présente invention et représentée de façon très schématiquesur la figure 1, comporte une anode 1 et une piècecathodique 2, tubulaires et coaxiales, disposées en prolongementl'une de l'autre le long d'un axe X-X, de part et d'autre d'une chambre 3 dans laquelle est injecté, de toutemanière connue, un gaz plasmagène (flèches P). L'anode 1 etla pièce cathodique sont refroidies de toute façon appropriéeet connue, mais non représentée.The exemplary embodiment I of the plasma torch, in accordance withthe present invention and shown very schematicallyin FIG. 1, has an anode 1 and apartcathodic 2, tubular and coaxial, arranged in extensionfrom each other along an X-X axis, on both sidesother of achamber 3 into which is injected, anyin known manner, a plasma gas (arrows P). Anode 1 andthe cathode part are cooled in any suitable wayand known, but not shown.

L'anode 1 est allongée le long de l'axe X-X et comporte, àson extrémité disposée en regard de la chambre d'injection3, une ouverture 4 mettant en communication l'intérieur deladite anode 1 avec ladite chambre d'injection 3. En revanche,à son extrémité opposée à la chambre d'injection 3,l'anode 1 est obturée par un fond 5.The anode 1 is elongated along the axis X-X and comprises, atits end arranged opposite theinjection chamber3, an opening 4 connecting the interior ofsaid anode 1 with saidinjection chamber 3. On the other hand,at its end opposite to theinjection chamber 3,the anode 1 is closed by abottom 5.

La pièce cathodique 2 comporte, à son extrémité éloignée dela chambre d'injection 3, une cathode 2A ouverte versl'extérieur par une ouverture 6. La cathode 2A est prolongée,en direction de la chambre d'injection 3, par une piècetubulaire 2B faisant partie intégrante de ladite cathode 2A.La cathode 2A présente un diamètre D supérieur au diamètredde la pièce tubulaire 2B et un épaulement 7 relie la cathode2A et la pièce tubulaire 2B. Dans cet épaulement 7, sontprévus des orifices 8, répartis autour de l'axe X-X et d'axeau moins sensiblement parallèle à celui-ci. A son extrémitéopposée à la cathode 2A, la pièce tubulaire 2B comporte uneouverture 9 mettant en communication l'intérieur de la piècecathodique 2 avec ladite chambre d'injection 3.Thecathode part 2 comprises, at its end remote from theinjection chamber 3, acathode 2A open towards the outside by anopening 6. Thecathode 2A is extended, in the direction of theinjection chamber 3, by apart tubular 2B forming an integral part of saidcathode 2A. Thecathode 2A has a diameter D greater than the diameterd of thetubular part 2B and ashoulder 7 connects thecathode 2A and thetubular part 2B. In thisshoulder 7,orifices 8 are provided, distributed around the axis XX and with an axis at least substantially parallel thereto. At its end opposite to thecathode 2A, thetubular part 2B has anopening 9 putting the interior of thecathode part 2 into communication with saidinjection chamber 3.

En régime établi, un arc électrique 10 traverse la chambred'injection 3 et la pièce tubulaire 2B et s'accroche, parses pieds d'extrémité 10a et 10c, respectivement sur lasurface interne de l'anode 1 (au voisinage du fond 5 opposéà la chambre d'injection 3) et sur celle de la cathode 2A.In steady state, anelectric arc 10 crosses thechamberinjection 3 and thetubular part 2B and hooks, byitsend legs 10a and 10c, respectively on theinternal surface of anode 1 (nearbottom 5 oppositeto the injection chamber 3) and to that of thecathode 2A.

Des bobines électromagnétiques 11 et 12, destinées à larotation des pieds 10a et 10c de l'arc 10 autour de l'axeX-X, entourent respectivement l'anode 1 (au voisinage dufond 5) et la cathode 2A.Electromagnetic coils 11 and 12, intended for therotation of thefeet 10a and 10c of thearc 10 around the axisX-X, respectively surround the anode 1 (in the vicinity of thebottom 5) andcathode 2A.

Ainsi, le courant de gaz plasmagène P pénétrant dans lapièce tubulaire 2B se transforme, dans cette dernière etsous l'action de l'arc 10, en un écoulement de plasma 13,sortant par l'ouverture 6 après avoir traversé la cathode2A. La pièce tubulaire 2B forme donc une chambre de réactiondans laquelle le gaz plasmagène est transformé en un plasma,à haute pression et à très haute température, comportant desions des composants dudit gaz plasmagène. Il est évident quela pièce tubulaire 2B peut être dimensionnée pour optimiserle rendement énergétique.Thus, the stream of plasma gas P entering thetubular part 2B is transformed, in the latter andunder the action of thearc 10, in aplasma flow 13,leaving throughopening 6 after passing through thecathode2A. Thetubular part 2B therefore forms a reaction chamberin which the plasma gas is transformed into a plasma,at high pressure and at very high temperature, comprisingions of the components of said plasma gas. It's obvious thatthetubular part 2B can be dimensioned to optimizeenergy efficiency.

De plus, à travers les orifices 8 de l'épaulement 7, estsoufflé à la périphérie de l'écoulement de plasma 13 un gazG, par exemple de l'hydrogène, formant un courant gazeuxannulaire 14 à température ambiante et à une pression aumoins approximativement égale à celle du plasma s'écoulantdans le même sens que le plasma. Par suite, dans la traverséede la cathode 2A et à la sortie de celle-ci (en aval del'ouverture 6), l'écoulement de plasma 13 est complètemententouré par une gaine formée par le courant annulaire gazeux14 et établissant une barrière fluide entre la cathode 2A etl'écoulement de plasma 13 (voir également la figure 2).In addition, through theopenings 8 of theshoulder 7, isblown at the periphery of the plasma flow 13 a gasG, for example hydrogen, forming agas streamring 14 at room temperature and at pressureless approximately equal to that of flowing plasmain the same direction as plasma. As a result, in thecrossingcathode 2A and at the exit of it (downstream ofopening 6), theplasma flow 13 is completelysurrounded by a sheath formed by theannular gas stream14 and establishing a fluid barrier between thecathode 2A andplasma flow 13 (see also Figure 2).

Il en résulte que les particules de matière de la cathode2A, qui sont arrachées à la surface intérieure de celle-cipar le pied d'arc 10c, non seulement ne peuvent se mélangerà l'écoulement de plasma 13, mais encore sont évacuées parle courant annulaire gazeux 14. Elles ne peuvent doncpolluer l'écoulement de plasma 13. Comme de plus, lesparticules de matière de l'anode 1, qui sont arrachées àcelle-ci par le pied d'arc 10a, restent dans l'anode 1 (cequi est obtenu du fait que l'anode 1 est longue et que lepied d'arc 10a se trouve au voisinage du fond 5), l'écoulementde plasma 13, comportant des ions des composants du gazplasmagène, est particulièrement pur.As a result, the particles of matter from thecathode2A, which are torn off from the inner surface thereofby thearc foot 10c, not only can not mixto theplasma flow 13 but still are evacuated bytheannular gas stream 14. They cannot thereforepolluteplasma flow 13. As well,particles of material from anode 1, which are torn off atthis by thearc foot 10a, remain in the anode 1 (thiswhich is obtained from the fact that the anode 1 is long and that thearch 10a is in the vicinity of the bottom 5), theflowplasma 13, comprising ions of the gas componentsis particularly pure.

On conçoit aisément que, en aval de l'ouverture 6, undispositif de trempe (non représenté, mais de tout typeconnu) permet de séparer le courant gazeux annulaire 14 del'écoulement de plasma 13, puis d'extraire les composantschimiques contenus sous forme d'ions dans ledit écoulementde plasma 13.It is easily understood that, downstream of theopening 6, aquenching device (not shown, but of any typeknown) allows theannular gas stream 14 to be separated fromtheplasma flow 13 and then extract the componentschemicals contained in the form of ions in saidflowplasma 13.

Dans la variante d'exemple de réalisation II de la torche àplasma, conforme à la présente invention et représentée defaçon très schématique sur la figure 3, on retrouve leséléments 2, 2A, 2B, 3 et 6 à 14 de la figure 1. Toutefois,dans cette variante, l'anode 1 est remplacée par une pièceanodique 1' de constitution semblable à celle de la piècecathodique 2.In variant embodiment II of the torch atplasma, in accordance with the present invention and represented byvery schematically in Figure 3, we find theelements 2, 2A, 2B, 3 and 6 to 14 of FIG. 1. However,in this variant, the anode 1 is replaced by a partanodic 1 'of constitution similar to that of thecoincathodic 2.

A cet effet, la pièce anodique 1' comporte, à son extrémitééloignée de la chambre d'injection 3, une anode 1'A ouvertevers l'extérieur par une ouverture 15. L'anode 1'A estprolongée, en direction de la chambre d'injection 3, par unepièce tubulaire 1'B faisant partie intégrante de laditeanode. L'anode 1'A présente un diamètre D supérieur audiamètred de la pièce tubulaire 1'B et un épaulement 16relie l'anode 1'A et la pièce tubulaire 1'B. Dans cetépaulement 16, sont prévus des orifices 17, répartis autourde l'axe X-X et d'axe au moins sensiblement parallèle àcelui-ci. A son extrémité opposée à l'anode 1'A, la piècetubulaire 1'B comporte une ouverture 18 mettant en communicationl'intérieur de la pièce anodique 1' avec la chambred'injection 3.For this purpose, the anode part 1 ′ comprises, at its end remote from theinjection chamber 3, an anode 1'A open towards the outside by anopening 15. The anode 1'A is extended, in the direction of theinjection chamber 3, by a tubular piece 1'B forming an integral part of said anode. The anode 1'A has a diameter D greater than the diameterd of the tubular piece 1'B and ashoulder 16 connects the anode 1'A and the tubular piece 1'B. In thisshoulder 16,orifices 17 are provided, distributed around the axis XX and with an axis at least substantially parallel thereto. At its end opposite the anode 1'A, the tubular part 1'B has anopening 18 putting the interior of the anode part 1 'into communication with theinjection chamber 3.

En régime établi, l'arc électrique 10 traverse la chambred'injection 3 et les pièces tubulaires 1'B et 2B et s'accroche,par ses pieds 10a et 10c, respectivement sur la surfaceinterne de l'anode 1'A et de la cathode 2A.In steady state, theelectric arc 10 crosses thechamberinjection 3 and the tubular parts 1'B and 2B and hooks,by itsfeet 10a and 10c, respectively on the surfaceinternal of anode 1'A andcathode 2A.

Ainsi, le gaz plasmagène injecté dans la chambre 3 se diviseen deux courants, dont l'un pénètre dans la pièce tubulaire1'B et l'autre dans la pièce tubulaire 2B. Dans ces piècestubulaires 1'B et 2B, lesdits courants de gaz plasmagène setransforment en deux écoulements de plasma opposés 13 et 19,sortant par les ouvertures 6 et 15, après avoir traversérespectivement la cathode 2A et l'anode 1'A. Les piècestubulaires 1'B ET 2B forment donc des chambres de réactiondans lesquelles le gaz plasmagène est transformé en plasma.Thus, the plasma gas injected intochamber 3 dividesin two streams, one of which enters the tubular part1'B and the other in thetubular part 2B. In these rooms1'B and 2B tubular tubes, said plasma gas streamstransform into two opposite plasma flows 13 and 19,leaving throughopenings 6 and 15, after crossingcathode 2A and anode 1'A respectively. Rooms1'B AND 2B tubular therefore form reaction chambersin which the plasma gas is transformed into plasma.

A travers les orifices 8 et 17 des épaulements 7 et 16, sontsoufflés, respectivement à la périphérie des écoulements deplasma 13 et 19, des courants gazeux annulaires 14 et 20, àtempérature ambiante et à une pression au moins approximativementégale à celle du plasma, s'écoulant respectivementdans le même sens que lesdits écoulements de plasma 13 et19. Par suite, dans la traversée de l'anode 1'A et de lacathode 2A et à la sortie de celles-ci (en aval des ouvertures6 et 15), les écoulements de plasma 13 et 19 sontcomplètement entourés par des gaines formées respectivementpar les courants annulaires gazeux 14 et 20. Ces courantsannulaires établissent donc une barrière fluide entre lesécoulements de plasma 13 et 19 et la cathode 2A et l'anode1'A, respectivement, évitant toute pollution desdits écoulementsde plasma par les particules de matière arrachées auxélectrodes par les pieds d'arc 10a et 10c. Dans l'exemple deréalisation II de la figure 3, on prévoit un dispositif detrempe (non représenté) en aval de chacune des ouvertures 6et 15.Through theopenings 8 and 17 of theshoulders 7 and 16, areblown, respectively at the periphery of the flows ofplasma 13 and 19, annular gas streams 14 and 20, atroom temperature and at a pressure at least approximatelyequal to that of plasma, flowing respectivelyin the same direction as said plasma flows 13 and19. Consequently, in the crossing of the anode 1'A and thecathode 2A and at the exit of these (downstream of theopenings6 and 15), the plasma flows 13 and 19 arecompletely surrounded by sheaths formed respectivelyby the annular gas streams 14 and 20. These streamsannulars therefore establish a fluid barrier between theplasma flows 13 and 19 andcathode 2A and anode1'A, respectively, avoiding any pollution of said flowsof plasma by the particles of material torn from theelectrodes by thearc feet 10a and 10c. In the example ofembodiment II of FIG. 3, a device is providedquenching (not shown) downstream of each of theopenings 6and 15.

Sur la figure 4, on a représenté un mode de réalisationpratique de l'exemple I de la figure 1. On peut y voir quele corps tubulaire 30 de la torche à plasma, entourantl'anode 1 et la pièce cathodique 2, est constitué (à desfins de simplicité de construction) d'une pluralité detronçons 30A, 30B, 30C ... coaxiaux entre eux et auxdites électrodes et assemblés de façon étanche l'un au bout del'autre. De plus, des moyens de raccord 31 sont prévus pourraccorder de façon étanche l'extrémité ouverte 6, éloignéede la chambre d'injection 3, de la cathode 2A à un dispositifde trempe (non représenté). Des conduits 32 et 33 sontrespectivement prévus autour de l'anode 1 et de la piècecathodique 2 pour la circulation d'un fluide de refroidissementde celles-ci.In Figure 4, there is shown an embodimentpractice of Example I in Figure 1. We can see thatthetubular body 30 of the plasma torch, surroundingthe anode 1 and thecathode part 2, is constituted (atsimplicity of construction) of a plurality ofsections 30A, 30B, 30C ... coaxial with each other and with saidelectrodes and tightly assembled one at the end ofthe other. In addition, connection means 31 are provided forsealingly openopen end 6, remotefrom theinjection chamber 3, from thecathode 2A to a devicequenching (not shown).Conduits 32 and 33 arerespectively provided around the anode 1 and theworkpiececathodic 2 for the circulation of a cooling fluidof these.

Les moyens 34 d'injection du gaz plasmagène dans la chambred'injection 3 sont du type à injection en tourbillons, telsque ceux décrits dans US-A-5 262 616. Ils sont constituéspar une pièce de révolution, coaxiale à l'axe X-X et comportentune gorge annulaire 35, alimentée en gaz plasmagène(flèches P) et reliée à la chambre d'injection 3 par desorifices transversaux 36.The means 34 for injecting the plasma gas into thechamber3 are of the vortex injection type, suchthan those described in US-A-5,262,616. They are made upby a part of revolution, coaxial with the X-X axis and includeanannular groove 35, supplied with plasma gas(arrows P) and connected to theinjection chamber 3 bytransverse holes 36.

Pour amorcer l'arc électrique 10 entre les électrodes, ilest prévu un dispositif d'amorçage à court-circuit 37, dutype connu avec électrode auxiliaire de démarrage 38. Ainsi,l'arc 10 peut être amorcé entre les parties de l'anode 1 etde la pièce tubulaire 2B, voisines de la chambre d'injection3, puis allongé sous l'effet de l'injection tourbillonnairedu gaz plasmagène, jusqu'à ce que les pieds 10a et 10b duditarc se trouvent accrochés à la surface interne de l'anode 1près du fond 5 et à celle de la cathode 2A, dans le champdes bobines 11 et 12.To strike theelectric arc 10 between the electrodes, ita short-circuit ignition device 37 is provided,known type withauxiliary starting electrode 38. Thus,thearc 10 can be struck between the parts of the anode 1 andoftubular part 2B, adjacent to theinjection chamber3, then stretched out under the effect of the vortex injectionplasma gas, untilfeet 10a and 10b of saidarc are attached to the internal surface of anode 1near thebottom 5 and that of thecathode 2A, in the fieldcoils 11 and 12.

Entre la pièce tubulaire 2B et la cathode 2A, la torche dela figure 4 (voir également la figure 5) comporte un tronçon30E constituant le dispositif S de soufflage tangentiel del'écoulement tubulaire fluide 14, entourant l'écoulement deplasma 13.Between thetubular part 2B and thecathode 2A, the torch ofFigure 4 (see also Figure 5) has asection30E constituting the device S for tangential blowing ofthefluid tubular flow 14, surrounding the flow ofplasma 13.

Par analogie avec les moyens 33 d'injection du gaz plasmagènedans la chambre d'injection 3, le dispositif de soufflage S comporte une couronne intérieure 39 (traversée par lesconduits de refroidissement 33) et une couronne extérieure40 coaxiales à l'axe X-X, ménageant entre elles une chambreannulaire 41, alimentée en gaz de soufflage (voir lesflèches G) à travers ladite couronne extérieure 40. L'ouverturecentrale 42 de la couronne intérieure 39 présente lediamètre D et forme au moins approximativement un prolongementde la surface interne de la cathode 2A. Cette ouverturecentrale 42 forme donc la transition entre la surfaceinterne de la pièce tubulaire 2B de diamètred et la surfaceinterne de la cathode 2A de diamètre D. Elle est reliée à lachambre annulaire 41 par des orifices 43, tangentiels à sasurface interne.By analogy with themeans 33 for injecting the plasma gas into theinjection chamber 3, the blowing device S comprises an inner ring 39 (crossed by the cooling conduits 33) and anouter ring 40 coaxial with the axis XX , forming between them anannular chamber 41, supplied with blowing gas (see arrows G) through saidouter ring 40. Thecentral opening 42 of theinner ring 39 has the diameter D and forms at least approximately an extension of the internal surface ofcathode 2A. Thiscentral opening 42 therefore forms the transition between the internal surface of thetubular part 2B of diameterd and the internal surface of thecathode 2A of diameter D. It is connected to theannular chamber 41 byorifices 43, tangential to its internal surface .

Dans le mode de réalisation pratique de l'exemple II de latorche à plasma, conforme à la présente invention et représentéeen coupe sur la figure 6, on a, par rapport au modede réalisation pratique des figures 4 et 5, remplacé l'anode1 par la pièce anodique 1', semblable (mais opposée le longde l'axe X-X) à la pièce cathodique 2. En effet, la pièceanodique 1' comporte l'anode 1'A et la pièce tubulaire 1'B,reliées par un dispositif de soufflage tangentiel S'.L'anode 1'A, la pièce tubulaire 1'B et le dispositif desoufflage S' sont respectivement identiques à la cathode 2A,à la pièce tubulaire 2B et au dispositif de soufflage S. Desmoyens de raccord 44 sont prévus pour raccorder de façonétanche l'extrémité ouverte 15, éloignée de la chambred'injection 3, de l'anode 1'A à un dispositif de trempe (nonreprésenté).In the practical embodiment of Example II of theplasma torch, according to the present invention and shownin section in Figure 6, we have, compared to the modeof practical embodiment of Figures 4 and 5, replaced the anode1 by the anode part 1 ', similar (but opposite alongfrom the X-X axis) to thecathode part 2. Indeed, the partanode 1 ′ comprises the anode 1'A and the tubular part 1'B,connected by a tangential blowing device S '.The anode 1'A, the tubular part 1'B and the deviceblowing S ′ are respectively identical tocathode 2A,to thetubular part 2B and to the blowing device S. Desconnection means 44 are provided for connecting soseals theopen end 15 away from thechamberinjection 3, from the 1'A anode to a quenching device (notrepresented).

Claims (20)

1. A DC arc plasma torch, in particular intended forobtaining a chemical substance from a plasma-generatinggas (P) which includes said substance, said torchcomprising,

   a first electrode and a second electrode, saidelectrodes being tubular, coaxial and arranged in extensionof each other, on either side of a chamber (3) forinjection of said plasma-generating gas, said electrodesbeing open at their ends which face said injectionchamber, and

   means (34) for injecting a stream of theplasma-generating gas into said injection chamber,the arc (10) between said electrodes passing through thesaid injection chamber and being anchored by end feet(10c, 10a) respectively to the internal surface of saidelectrodes, while said first electrode (2) is open at itsend remote from the said injection chamber in order toallow the plasma (13) generated by said arc to flow outof the torch, characterized in that:

   said first electrode (2A) is in communicationwith said injection chamber (3) via a first tubular piece(2B) through which said arc (10) passes and which constitutesa first reaction chamber in which said plasma-generatinggas (P) gives rise to the plasma (13) underthe action of said electric arc (10); and

   first means (7, 8, S) are provided which makeit possible to form a fluid barrier (14) between saidfirst electrode (2A) and said plasma (13).
2. The plasma torch as claimed in claim 1,characterized in that said first tubular piece (2B) issecurely joined to said first electrode (2A).
3. The plasma torch as claimed in claim 2,characterized in that said first tubular piece (2B) andsaid first electrode (2A) form a single piece (2).
4. The plasma torch as claimed in any one of claims1 to 3, characterized in that said first means forforming said fluid barrier consist of first blowing means(7, 8, S) which generate, on the internal wall of said first electrode (2A), a first tubular flow (14) of a gasat a pressure at least approximately equal to that of theplasma and at a temperature very much lower than that ofsaid plasma (13), said first tubular fluid flow (14)surrounding said flow of the plasma (13) and flowing inthe same direction as the latter.
5. The plasma torch as claimed in claim 4,characterized in that the gas (G) of said first tubularflow is hydrogen.
6. The plasma torch as claimed in either of claims4 and 5, characterized in that said first electrode (2A)has a larger diameter (D) than said first tubular piece(2B) and in that said first blowing means (7, 8, S) arearranged between said first tubular piece and said firstelectrode.
7. The plasma torch as claimed in one of claims 4 to6, characterized in that the gas of said first tubularflow is blown along the internal wall of said firstelectrode, parallel to the axis of the latter.
8. The plasma torch as claimed in one of claims 4 to6, characterized in that the gas of said first tubularflow is blown inside said first electrode, tangentiallyto the internal wall of the latter.
9. The plasma torch as claimed in claim 8,characterized in that said first tangential blowing means(S) include an inner ring (39) and an outer ring (40)which are coaxial and form between them an annularchamber (41) fed with blowing gas (G) through said outerring (40), while the central opening (42) in said innerring (39) at least approximately forms an extension ofthe internal surface of said first electrode (2A) andsaid central opening (42) in the inner ring is joined tosaid annular chamber by at least one orifice (43) whichis tangential to said central opening.
10. The plasma torch as claimed in one of claims 1 to9, characterized in that:

    said second electrode (1'A) is also open at itsend remote from said injection chamber (3), so that thereare two said plasma flows (13, 19) taking place through each of said electrodes;

    said second electrode (1'A) is also incommunication with said injection chamber (3) via asecond tubular piece (1'B) through which said arc (10)passes and which constitutes a second reaction chamber inwhich said plasma-generating gas (P) gives rise to theplasma under the action of said electric arc;

    second means (16, 17, S') are provided which makeit possible to form a fluid barrier (20) between saidsecond electrode (1'A) and said plasma (19).
11. The plasma torch as claimed in claim 10,characterized in that said second tubular piece (1'B) issecurely joined to said second electrode (1'A).
12. The plasma torch as claimed in claim 11,characterized in that said second tubular piece (1'B) andsaid second electrode (1'A) form a single piece (1').
13. The plasma torch as claimed in any one of claims10 to 12, characterized in that said second means forforming said fluid barrier consist of second blowingmeans (16, 17, S) which generate, on the internal wall ofsaid second electrode (1'A), a second tubular flow (20)of a gas at a pressure at least approximately equal tothat of the plasma and at a temperature very much lowerthan that of said plasma (13), said second tubular fluidflow (20) surrounding said flow of the plasma (19) andflowing in the same direction as the latter.
14. The plasma torch as claimed in claim 13,characterized in that the gas of said second tubular flowis hydrogen.
15. The plasma torch as claimed in either of claims13 and 14, characterized in that said second electrode(1'A) has a larger diameter (D) than said second tubularpiece (1'B) and wherein said second blowing means arearranged between said second tubular piece and saidsecond electrode.
16. The plasma torch as claimed in one of claims 13to 15, characterized in that the gas of said secondtubular flow is blown along the internal wall of saidsecond electrode, parallel to the axis of the latter.
17. The plasma torch as claimed in one of claims 13to 15, characterized in that the gas of said secondtubular flow is blown inside said second electrode,tangentially to the internal wall of the latter.
18. The plasma torch as claimed in claim 17,characterized in that said second tangential blowingmeans (S') include an inner ring (39) and an outer ring(40) which are coaxial and form between them an annularchamber (41) fed with blowing gas (G) through said outerring (40), while the central opening (42) in said innerring (39) at least approximately forms an extension ofthe internal surface of said second electrode (1'A) andsaid central opening (42) in the inner ring is joined tosaid annular chamber by at least one orifice (43) whichis tangential to said central opening.
19. The plasma torch as claimed in any one of claims1 to 18, characterized in that it consists of a pluralityof sections (30A, 30B, ...) coaxial with one another andwith said electrodes and assembled in leaktight fashionone after the other.
20. The plasma torch as claimed in any one of claims1 to 19, characterized in that it includes means (31, 44)for leaktight connection of the open end, remote from theinjection chamber (3), of an electrode to a device forquenching said plasma.

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