Устройство для плазменной обработки

 

Использование: плазменная сварка и резка металлов в труднодоступных местах. Сущность изобретения: устройство содержит внутренний корпус 1, злектрододержатель 2, наружный корпус 3, втулки 4, 5, кольцевой канал 6, коллектор 7, плаэмообразующее сопло 8, каналы 9, пазы 11, иони затор 12 плазмообраэующего газа. Через отверстие 15,канал 6 и пазы 11 газ поступает в коллектор 7. В коллекторе 7 газ ионизируется . Ионизированный газ по каналам 9 поступает в плазмообразующее сопло 8, выполненное в виде центрального глухого отверстия. Устройство обеспечивает интенсификацию охлаждения электрода плазмообразующим газом и уменьшение радиальных габаритов горелки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 10/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

13

12 (21) 4926252/08 (22) 09.04.91 (46) 07.05.93. Бюл. М 17 (76) В.Н.Кичигин (56) Авторское свидетельство СССР

М 287214; кл. В 23 К 10/00, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ (57) Использование: плазменная сварка и резка металлов в труднодоступных местах.

Сущность изобретения. устройство содержит внутренний корпус 1, злектрододержатель 2, наружный корпус 3, втулки 4, 5, >5U 1814604 А3 кольцевой канал 6, коллектор 7, плаэмообразующее сопло 8, каналы 9, пазы 11, иони затор 12 плазмообраэующего газа. Через отверстие 15,канал 6 и пазы 11 газ поступает в коллектор 7. В коллекторе 7 гаэ ионизируется. Иониэированный газ по каналам 9 поступает в плазмообразующее сопло 8, выполненное в виде центрального глухого отверстия. Устройство обеспечивает интенсификацию охлаждения электрода плазмообраэующим газом и уменьшение радиальных габаритов горелки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1814604

Изобретение относится к устройствам для плазменной обработки металлов в труд- нодоступных местах, а также для ручной плазменной резки.

Цель изобретения — интенсификация охлаждения электрода плазмообразующим газом и уменьшение радиальных габаритов горелки.

На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 — то же, вари- 10 ант выполнения; на фиг.3 — сечение А-А на фиг.2.

Устройство содержит внутренний корпус 1, на нижнем конце которого при помощи резьбы закреплен электрододержатель 15

2, наружный корпус 3, верхнюю 4 и нижнюю

5 изоляционные втулки, посредством которых корпус 1 с электрододержателем 2 центрированы в корпусе 3. При этом пространство между наружной боковой по 20 верхностью корпуса 1 и внутренней поверхностью корпуса 3 образует кольцевой канал 6 для подачи плазмообразующего газа. В верхней части электрододержателя 2 расположен коллектор 7, выполненный в ви- 25 . де кольцевой камеры в теле электрододер: жателя, В нижней части электрододержателя выполнено пламзообразующее сопла 8 в виде глухого осевого отверстия в теле электрододержателя 2, В 30 теле электродожержателя 2 также выполнены каналы 9, посредством которых коллектор 7 соединен с плазмообраэующим. соплом 8 тангенциально (для закручивания газового потока). При этом электрододержа- 35 тель может быть выполнен разъемным в области каналов 9 (части 2 и 16 на фиг.1), а сами каналы 9 могут быть выполнены в резьбе. В теле электрододержателя 2 в области глухого конца сопла 8 расположена актив- 40 ная вольфрамовая вставка 10. Нижняя втул- ка 5 на своей внутренней поверхности имеет пазы 11 для прохода плазмообразующего газа из кольцевого канала 6 в коллек тор7. В коллекторе7расположен ионизатор 45 плазмообразующего газа, выполненный в виде штырей (эмиттеров) 12, закрепленных поперечно во втулке 5. Одни концы штырей

12 выполнены заостренными и расположены на заданном расстоянии от поверхности 50 электрода 2 в коллекторе 7. Другие концы штырей 12.имеют головки 13, которые расположены в выемках 14, выполненных во втулке 5 со стороны ее боковой наружной поверхности. Посредством головок 13 шты- 55 ри (эмиттеры) 12 имеют электрический контакт с корпусом 3. В корпусе 3 также имеется отверстие 15 для подачи плазмообразующего газа в канал 6. При этом площадь поперечного сечения канала 6 находится в пределах 10 50 мм и определяется тем, что при сечении меньше 10 мм расход плазмообразующего газа недостаточен для плазмообразования, а при сечении больше 50

HIM скорость газа существенно снижается, так что его охлаждающая способность практически теряется. Длина 1 канала 6 определяется следующей эмпирической зависимостью:

1= kP/Ë, где i — длина канала 6;

Р— давление газа на входе в канал 6;

il — теплопроводность материала корпуса3;

k — коэффициент пропорциональности, зависящий от теплофизических свойств плазмообразующего газа.

Однако длина! канала 6 не может быть меньше 20 мм, так как в противном случае даже при максимально теплопроводном материале корпуса 3 будет иметь место его перегрев. Выполнение узла горелки с учетом этих условий дает возможность максимально использовать охлаждающую способность плазмообразующего газа. При этом опасность пробоя камеры 6 может быть устранена нанесением соответствующей диэлектрической пленки на корпус 8, что не увеличит поперечных габаритов предлагаемого устройства.

Работа устройства заключается в.следующем, з

Плазмообразующий газ расходом 3 — 4 м /ч поступает в отверстие 15 в корпусе 3 и затем в канал 6 для подачи газа. Проходя по каналу 6 с большой скоростью гаэ охлаждает внутреннюю поверхность корпуса 3 и наружную поверхность корпуса 1. Дойдя до выхода канала 6, газ по пазам 11 во втулке

5 поступает в коллектор 7. В коллекторе 7 путем подачи на ионизатор 12 через корпус

3 высокочастотного разряда (между острыми концами штырей 12 и электродом) газ ионизируется. Ионизированный газ в коллекторе 7 распределяется между каналами

9. Проходя по каналам 9 с большой скоростью, ионизированный плазмообразующий. газ интенсивно охлаждает электрододержатель 2. Далее газ выходит из каналов 9 в верхнюю часть плазмообразующего сопла

8, закручивается в этом сопле, так как каналы 9 соединены с соплом 8 тангенциально, и дополнительно охлаждает электрододержатель 2 непосредственно в зоне излучения дуги. Причем непосредственно в плазмообразующем сопле 8 газ выполняет как функцию плазмообразования, так и функцию охлаждения электрода 2..А-А

Технико-экономические преимущества предлагаемого технического решения относительно прототипа заключаются в следующем.

Благодаря расположению каналов 9 в 5 теле электрододержателя 2 площадь его контакта с плазмообразующим газом значительно увеличивается, что существенно интенсифицирует охлаждение электрода. Так как электрод является наиболее нагружен- 10 ным элементом горелки, интенсификация его охлаждения позволяет увеличить мощность горелки. Кроме того, указанные каналы одновременно выполняют функцию завихрителя, что позволяет исключить за- 15 вихритель как специальный узел и, вследствие этого, уменьшить поперечные габариты горелки. Поперечные габариты горелки уменьшаются также вследствие выполнения плазмообразующего сопла в виде глухо- 20

ro осевого отверстия 8 в нижней части электрододержателя 2, так как это исключает иэ конструкции горелки плазмообразующее сопло как отдельный узел, а его функцию выполняет сам электрододержа- 25 тель благодаря налоичию в его нижней части глухого осевого сопла 8, Это дает возможность уменьшить поперечный габарит горелки до 6 мм против 14 мм в прототипе, Кроме того, благодаря воэможности 30 выполнения электрода разъемным в области каналов 9 (элементы 2 и 16 электродного узла), на фиг.1) указанные каналы могут быть выполнены непосредственно в резьбе, соединяющей элементы 2 и 16. Такое выполнение каналов 9 увеличивает их длину и соответственно охлаждающую способность проходящего по ним газа.

Формула изобретения

1. Устройство для плазменной обработки, содержащее корпус, расположенный в корпусе электрододержатель, активную вставку, плазмообразующее сопло и изолирующую втулку, установленную между внутренней поверхностью корпуса и наружной боковой поверхностью электрода, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса охлаждения электрода плазмообразующим газом и уменьшения радиальных габаритов горелки, оно снабжено ионизатором плазмообразующего газа, электрододержатель выполнвн с кольцевым коллектором для плазмообразующего газа„одним или несколькими каналами для прохода плазмообразующего газа, соединенными с кольцевой полостью и полостью сопла, сопло выполнено в виде центрального отверстия в рабочем торце электрододержателя, активная вставка закреплена в дне глухого отвертсия, а ионизатор установлен в пространстве для прохода плазмообразующего газа в зоне расположения электрододержателя.

2.Устройство по п1,отл ича ющеес я тем, что электрододержатель выполнен разъемным в зоне расположения каналов.