BR102014022566A2 - estrutura de eletrodo para maçaricos de corte com plasma - Google Patents
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Abstract
resumo patente de invenção: "estrutura de eletrodo para maçaricos de corte com plasma". a presente invenção refere-se a uma estrutura de eletrodo para maçaricos de corte com plasma, em que um recesso ou furo aberto em um lado na direção de uma peça de trabalho a ser processada é formado em um mantenedor de eletrodo ou em um elemento de manutenção para recebimento de uma inserção de emissão, em cujo recesso ou furo a inserção de emissão inserida pode ser presa de uma maneira com transmissão de força, de uma maneira com combinação de formato e/ou com uma continuidade de material. pelo menos uma passagem de equalização de pressão e/ou pelo menos uma passagem de equalização de pressão temporariamente ativa estão presentes entre um espaço oco formado em um recesso ou furo e a inserção de emissão e o ambiente através da inserção de emissão e/ou entre uma região de superfície de camisa externa da inserção de emissão e a parede interna do furo ou recesso, o que é formado no elemento de manutenção ou no mantenedor de eletrodo (7.1).
Description
"ESTRUTURA DE ELETRODO PARA MAÇARICOS DE CORTE COM PLASMA".
[001] A presente invenção refere-se a uma estrutura de eletrodo para maçaricos de corte com plasma.
[002] Um plasma é um gás eletricamente aquecido de forma alta termicamente, o qual é composto por íons positivos e negativos, elétrons e átomos e moléculas excitadas e neutras.
[003] Vários gases, por exemplo, argônio monoatômico e/ou os gases diatômicos hidrogênio, nitrogênio, oxigênio ou ar são usados como um gás de plasma. Estes gases se ionizam e desassociam pela energia do arco de plasma.
[004] Os parâmetros do jato de plasma podem ser altamente influenciados pelo projeto do bocal e do eletrodo. Estes parâmetros do jato de plasma são, por exemplo, o diâmetro de jato, a temperatura, a densidade de energia e a velocidade de fluxo do gás.
[005] No corte com plasma, o plasma usualmente é restrito por um bocal, o qual pode ser resfriado a gás ou resfriado a água. As densidades de energia de até 2 x 106 W/cm2 desse modo podem ser obtidas. As temperaturas sobem em um jato de plasma de até 30.000°C, o que permitirá velocidades de corte muito altas em todos os materiais eletricamente condutivos em combinação com a velocidade de fluxo alta do gás.
[006] Um maçarico de plasma substancialmente compreende um cabeçote de maçarico de plasma 1, um eletrodo 7 e um bocal 4; outros componentes podem ser um suporte de eletrodo 6 para fixação do eletrodo 7 e o mantenedor de bocal 5, bem como um tampão de bocal 2 para fixação do bocal 4. O gás de plasma PG é suprido para o espaço entre o eletrodo 7 e o bocal 4 através do conduto de gás de plasma 3 e, finalmente, flui através do furo de bocal 4.1 através do bocal 4.
[007] Os maçaricos de plasma modernos adicionalmente têm um tampão de bocal de proteção 9 e uma guia de gás secundário 9.1 através da qual um gás secundário SG é suprido para o jato de plasma. O bocal 4 e o eletrodo 7 são frequentemente resfriados com um resfri-ante líquido, por exemplo, água.
[008] O corte com plasma hoje em dia é um processo estabelecido para corte de materiais eletricamente condutivos, com gases e misturas de gases diferentes sendo usados, dependendo do trabalho de corte.
[009] Eletrodos 7 e bocais 4 diferentes então são usados para esta finalidade. Eles estão sujeitos a desgaste durante a operação do maçarico de plasma e, então, têm que ser substituídos. Para ser capaz de usar um maçarico de plasma para diferentes gases ou misturas de gás, os maçaricos de plasma, os eletrodos 7 e os bocais 4 são projetados, de modo que um maçarico de plasma possa ser usado para gases diferentes pela substituição dos eletrodos 7 e dos bocais 4.
[0010] Os eletrodos 7 como uma regra compreendem um mantenedor de eletrodo 7.1 e uma inserção de emissão 7.3. Geralmente, é possível distinguir entre duas formas de projeto. Quando do corte com gases de plasma contendo oxigênio, um assim denominado eletrodo plano é usado como uma regra, isto é, a inserção de emissão 7.3 está localizada - com exceção de sua superfície de emissão dianteira - no mantenedor de eletrodo 7.1. A inserção de emissão 7.3 compreende háfnio ou zircônio. Os materiais os quais têm boa condutividade de corrente e condutividade térmica, tal como, por exemplo, cobre ou prata, são usados para os mantenedores de eletrodo 7.1. Nos eletrodos 7 para corte com gases ou misturas de gás não contendo oxigênio, por exemplo, argônio, hidrogênio, nitrogênio, tungstênio são usados, frequentemente com quantidades de dopagem (por exemplo, de lantâ-nio), como o material para a inserção de emissão 7.3. Então, é preso no mantenedor de eletrodo 7.1, mas, em contraste com o eletrodo pia- no, projeta-se para fora dele e frequentemente é denominado um eletrodo de ponta.
[0011] Também há modalidades nas quais uma inserção de emissão 7.3 é conectada a um elemento de manutenção adicional 7.2 e nas quais o elemento de manutenção 7.2 é conectado, por sua vez, ao mantenedor de eletrodo 7.1.
[0012] O mantenedor de eletrodo 7.1 assim pode ser fabricado a partir de cobre, um elemento de manutenção 7.2 a partir de prata e a inserção de emissão 7.3 a partir de háfnio, zircônio ou tungstênio. Ligas diferentes de cobre e prata são naturalmente possíveis, também, para o mantenedor de eletrodo 7.1 e o elemento de manutenção 7.2. O mantenedor de eletrodo 7.1 e o elemento de manutenção 7.2 também podem compreender o mesmo material.
[0013] A conexão do mantenedor de eletrodo 7.1 e da inserção de emissão 7.3 ou a conexão entre o mantenedor de eletrodo 7.1 eoe-lemento de manutenção 7.2 e/ou a inserção de emissão 7.3 é obtida de uma maneira com transmissão de força, de uma maneira com formato combinado e/ou com continuidade de material.
[0014] Neste sentido, é importante com respeito à conexão que ela possa ser mantida permanentemente durante a operação, com uma boa conexão condutiva térmica e eletricamente, a qual seja tão homogênea quanto possível, sendo mantida e permanecendo.
[0015] Como uma regra, as inserções de emissão 7.3 são inseridas em um furo ou em uma forma diferente de recesso, o qual é formado em um mantenedor de eletrodo 7.1 ou em um elemento de manutenção 7.2 e, então, são presas ali por uma conexão de brasagem ou soldagem com continuidade de material, com transmissão de força por meio detector um ajuste com pressão ou com combinação de formato, por exemplo, por meio de uma rosca.
[0016] De forma análoga, uma conexão também pode ser obtida ente o mantenedor de eletrodo 7.1 e o elemento de manutenção 7.2.
[0017] Por boas razões, neste sentido, os furos ou outras formas de recesso estão apenas em um lado, de modo que uma inserção de emissão 7.3 ou um elemento de manutenção 7.2 possa ser introduzido na abertura. Um furo pode ser configurado, por exemplo, como um furo cego. Recessos formados pelo menos parcialmente de modo cônico, contudo, também podem ser usados para a recepção da inserção de emissão 7.3 ou de um elemento de manutenção 7.2. Formatos de seção transversal simétricos em termos rotativos também não necessariamente têm que ser usados.
[0018] A superfície de camisa externa e o dimensionamento da inserção de emissão 7.3 ou do elemento de manutenção 7.2 são adaptados em uma forma complementar à geometria e ao dimensionamento de um furo ou de um outro recesso.
[0019] As partes ou faces destas partes dispostas opostas uma à outra após a junção em conjunto tipicamente têm tolerâncias muito apertadas umas com respeito às outras, uma vez que a condução térmica entre as partes unidas tem que ser muito boa. O espaçamento entre as faces dispostas de forma oposta é negativo (isto é, o diâmetro interno é menor do que o diâmetro externo, por exemplo, -0,1 mm) até “0”.
[0020] Neste sentido, há o problema com as partes unidas em conjunto desta forma de um espaço oco preenchido com ar ser formado em um furo ou em um recesso conformado diferentemente. Contudo, o referido espaço oco é fechado de uma maneira estanque a gás com respeito ao ambiente pelo tipo muito exato da junta. Após a junção, uma pressão em excesso pode ocorrer no interior do espaço oco, devido ao ar contido como resultado de um aumento de temperatura durante a operação de um maçarico de corte com plasma, a estrutura de eletrodo é substancialmente aquecida na operação do maçarico de corte com plasma, o ar se expande e a pressão é aumentada de modo conforme. A conexão de junta desse modo pode ser indefinida localmente em uma forma indesejada e pode ser completamente liberada no pior caso. Há mesmo a possibilidade de perigo devido a partes liberadas de forma correspondente, as quais são movidas para fora da junta composta a uma aceleração alta. Este problema se torna mais crítico em uma operação mais longa e com desgaste crescente, uma vez que as faces dispostas de forma oposta das partes unidas se tornam menores devido à requeima da inserção de emissão, mas também do segundo elemento de manutenção, como resultado de remoção de material.
[0021] Um problema adicional pode ocorrer devido à umidade contida em um espaço oco. Corrosão ou cavitação também podem ocorrer desse modo. A conexão de junta, a condutividade térmica e/ou a con-dutividade elétrica podem ser influenciadas negativamente da mesma forma pela remoção de material correspondentemente causada desse modo.
[0022] Portanto, o objetivo da invenção é prover uma estrutura de eletrodo para maçaricos de corte com plasma na qual a segurança e a segurança de operação possam ser observadas pelo menos por um período de tempo de operação mais longo com boa condutividade térmica e elétrica com o mantenedor de eletrodo e a inserção de emissão mutuamente unidos e opcionalmente um elemento de manutenção adicional.
[0023] De acordo com a invenção, este objetivo é obtido por uma estrutura de eletrodo tendo os recursos da reivindicação 1. As modalidades vantajosas e desenvolvimentos adicionais podem ser realizados usando-se os recursos designados nas reivindicações subordinadas.
[0024] Na estrutura de eletrodo de acordo com a invenção para maçaricos de corte com plasma, um recesso ou um furo o qual é aber- to em um lado na direção de uma peça de trabalho a ser processada é formado em um mantenedor de eletrodo ou em um elemento de manutenção para recebimento de uma inserção de emissão. A inserção de emissão inserida pode ser presa no furo ou no recesso de uma maneira com transmissão de força, de uma maneira com combinação de formato e/ou com continuidade de material.
[0025] Pelo menos uma passagem de equalização de pressão está presente entre um espaço oco formado em um recesso ou em um furo e a inserção de emissão e o ambiente através da inserção de emissão e/ou entre uma região de superfície de camisa externa da inserção de emissão e a parede interna do recesso ou furo o que é formado no elemento de manutenção ou no mantenedor de eletrodo.
[0026] De uma maneira análoga, pelo menos uma passagem de equalização de pressão também pode estar presente entre um espaço oco formado em um recesso ou furo e o elemento de manutenção e o ambiente através do elemento de manutenção e/ou entre uma região de superfície de camisa externa do elemento de manutenção e a parede interna do recesso ou furo o que é formado no elemento de eletrodo ou no elemento de manutenção.
[0027] Uma passagem de equalização de pressão pode ser formada como um furo, uma ranhura ou uma porção achatada em uma superfície de camisa externa. Um furo pode ser passado através de um elemento de manutenção ou através da inserção de emissão. Uma ranhura pode ser formada em uma parede interna do mantenedor de eletrodo e/ou do elemento de manutenção na parede interna na região do recesso ou furo ou na superfície de camisa externa do elemento de manutenção e/ou da inserção de emissão.
[0028] Também há a possibilidade de uma ranhura ou uma porção achatada ser conduzida, começando a partir do espaço oco, para cima e para uma região perto da face de extremidade de um elemento de manutenção e/ou de uma inserção de emissão voltando-se para a peça de trabalho, de modo que um contato radialmente periférico de área completa seja mantido nesta região desta face de extremidade entre a parede interna do mantenedor de eletrodo e a superfície de camisa externa do elemento de manutenção e/ou a parede interna do elemento de manutenção e a superfície de camisa externa da inserção de emissão, pelo menos em uma temperatura ambiente normal e após a inserção de um elemento de manutenção e/ou da inserção de emissão para um furo ou recesso. Uma passagem de equalização de pressão formada desta maneira desse modo é fechada, pelo menos à temperatura ambiente (aproximadamente 20°C). Contudo, pode ser usada pelo menos temporariamente para uma equalização de pressão durante a inserção de um elemento de manutenção e/ou de uma inserção de emissão temporariamente para equalização de pressão, uma vez que o ar contido no espaço oco reduzindo de tamanho durante a inserção pode sucessivamente escapar para o ambiente através de uma passagem de equalização de pressão formada desta maneira por um período de tempo suficientemente grande durante a inserção e a pressão interna em um espaço oco, desse modo, apenas aumenta por uma quantidade desprezível, se aumentar. A passagem de equalização de pressão temporariamente efetiva de forma correspondente é apenas fechada brevemente antes de atingir a posição de fim de elemento de manutenção e/ou inserção de emissão respectivos introduzidos em um furo ou recesso. Neste caso, é possível falar de uma passagem de e-qualização de pressão efetiva pelo menos temporariamente.
[0029] Com um dimensionamento adequado e um tipo selecionado de conexão de junta, contudo, uma equalização de pressão pode ocorrer quando a pressão interna subsequentemente aumenta, como uma consequência de aquecimento. Neste sentido, a região de contato entre a superfície de camisa externa do elemento de manutenção e/ou a inserção de emissão com a parede interna de um furo ou recesso, isto é, a região na qual nenhuma ranhura ou porção achatada, assume uma área correspondentemente pequena na face de extremidade voltando-se para a peça de trabalho na qual os respectivos parceiros de junção (mantenedor de eletrodo, elemento de manutenção e/ou inserção de emissão) estão em contato direto, de toque com cada outro e uma conexão de junta deve ser escolhida, a qual torna possível uma abertura para uma compensação de pressão em uma pressão interna aumentada em um espaço oco.
[0030] Se as passagens de equalização de pressão forem formadas entre um espaço oco em um mantenedor de eletrodo e um espaço oco entre um elemento de manutenção e uma inserção de emissão, elas deverão ser dispostas ou formadas de modo que se comuniquem com cada outra.
[0031] Com uma passagem de equalização de pressão a qual é formada com uma ranhura ou uma porção achatada, uma superfície de contato pode ser observada na região de junção de uma inserção de emissão com um elemento de manutenção ou um mantenedor de eletrodo entre a superfície de camisa externa da inserção de emissão ou do elemento de manutenção e a parede interna do elemento de manutenção ou do mantenedor de eletrodo de pelo menos 90%, preferencialmente de pelo menos 93%, e, em particular, preferencialmente de pelo menos 96% da superfície total na região de junção para ser capaz de manter as condições para a condutividade térmica e elétrica, as quais são tão boas quanto possíveis.
[0032] Uma passagem de equalização de pressão pode ser inclinada em um ângulo com respeito ao eixo geométrico longitudinal médio M, com um ângulo de inclinação de um máximo de 45°, preferencialmente um máximo de 30° e, em particular, preferencial mente um máximo de 15°, tendo que ser observado.
[0033] É mais simples se a passagem de equalização de pressão se estender paralela ao eixo geométrico longitudinal M.
[0034] Uma ranhura ou porção achatada também pode ser de um formato de espiral, começando a partir do espaço oco, até a face de extremidade do elemento de manutenção ou da inserção de emissão voltando-se para a peça de trabalho.
[0035] Um furo ou recesso pode ser formado, pelo menos em uma região começando a partir da abertura, afunilando-se de forma cônica e/ou com um diâmetro interno escalonado ou uma seção transversal livre. Uma superfície de camisa externa do elemento de manutenção e/ou da inserção de emissão, a qual é para ser inserida em um furo ou recesso como esse e deve ser unida ali, deve ser formada complementar a isso.
[0036] Uma superfície de camisa externa de um elemento de manutenção e/ou de uma inserção de emissão pode ser formada inclinada em um ângulo γ, δ na faixa de 1o a 5o, preferencial mente de 1o a 3o com respeito ao eixo geométrico longitudinal médio e/ou um chanfro pode ser formado em um ângulo α na faixa de 10° a 40°, preferencialmente de 10° a 20° em uma borda de face de extremidade externa radialmente. Isto facilita a montagem ou a junção.
[0037] Uma porção elevada pode estar presente em uma passagem de equalização de pressão formada com uma ranhura em pelo menos uma margem externa da ranhura a qual é formada em uma superfície de camisa externa de um elemento de manutenção e/ou de uma inserção de emissão. Uma porção elevada também pode ser formada ao longo de uma transição entre uma ranhura e uma parede interna do mantenedor de eletrodo ou do elemento de manutenção. Uma conexão de formato combinado adicional e uma segurança contra rotação podem ser obtidas por essas porções elevadas.
[0038] É vantajoso que o diâmetro de furos ou a seção transversal livre de recessos no mantenedor de eletrodo e/ou no elemento de manutenção, bem como o(s) diâmetro(s) externo(s) das superfícies de camisa externa do elemento de manutenção e/ou da inserção de emissão o que pode ser inserido em um furo de poço ou em um recesso para junção são selecionados, de modo que um ajuste com pressão possa ser obtido. Neste sentido, o ajuste com pressão pode ser formado unicamente por um dimensionamento adequado e seleção de material com uma força selecionada de forma correspondente na pressão. Além disso, contudo, uma temperatura diferente dos parceiros de junção também pode ser utilizada. Por exemplo, um elemento de manutenção mais frio pode ser introduzido, por exemplo, em um furo ou recesso de um mantenedor de eletrodo aquecido. Isto é possível também de forma análoga na junção de uma inserção de emissão tendo um mantenedor de eletrodo ou um elemento de manutenção.
[0039] A seção transversal livre de passagens de equalização de pressão deve ser tão pequena quanto possível, mas suficientemente grande para uma equalização de pressão.
[0040] O mantenedor de eletrodo e o elemento de manutenção podem ser fabricados a partir de cobre ou a partir de uma liga de cobre. Uma liga de prata é particularmente vantajosa neste sentido. A porção de prata neste sentido pode ser selecionada pelo menos a 50%. O mantenedor de eletrodo e o elemento de manutenção podem ser fabricados a partir do mesmo material.
[0041] A invenção será explicada em maiores detalhes a título de exemplo a seguir.
[0042] São mostrados: [0043] na figura 1 um exemplo de um maçarico de corte com plasma em uma representação em corte;
[0044] na figura 2.1 um mantenedor de eletrodo e uma inserção de emissão conectada a ele;
[0045] na figura 2.2 uma estrutura de eletrodo com um mantenedor de eletrodo, um elemento de manutenção e uma inserção de emissão;
[0046] na figura 2.3 uma estrutura de eletrodo com um mantenedor de eletrodo, um elemento de manutenção e uma inserção de emissão;
[0047] na figura 2.4 uma estrutura de eletrodo com um mantenedor de eletrodo, um elemento de manutenção e uma inserção de emissão;
[0048] na figura 3.1 um exemplo de um mantenedor de eletrodo, o qual pode ser usado na invenção;
[0049] na figura 3.2 um outro exemplo de um mantenedor de eletrodo, o qual pode ser usado na invenção;
[0050] na figura 3.3 um outro exemplo de um mantenedor de eletrodo, o qual pode ser usado na invenção;
[0051] na figura 4.1 um elemento de manutenção com uma ranhura contínua como uma passagem de equalização de pressão em uma vista plana;
[0052] na figura 4.2 o elemento de manutenção da figura 4.1 em uma vista lateral;
[0053] na figura 4.3 um outro exemplo de um elemento de manutenção com uma ranhura não contínua em vista plana;
[0054] na figura 4.4 um outro exemplo de um elemento de manutenção com uma ranhura não contínua em vista plana;
[0055] na figura 5.1 um elemento de manutenção com uma porção achatada contínua em uma vista plana;
[0056] na figura 5.2 um elemento de manutenção com uma porção achatada contínua em uma vista lateral;
[0057] na figura 5.3 um elemento de manutenção com uma porção achatada não contínua em uma vista plana;
[0058] na figura 5.4 um elemento de manutenção com uma porção achatada não contínua em uma vista lateral;
[0059] na figura 6.1 um elemento de manutenção formado com degraus e com uma ranhura contínua em uma vista lateral;
[0060] na figura 6.2 um elemento de manutenção formado com degraus e com uma ranhura contínua em uma vista plana;
[0061] na figura 6.3 um elemento de manutenção formado com degraus e com uma ranhura não contínua e um chanfro em uma vista lateral;
[0062] na figura 6.4 um elemento de manutenção formado com degraus e com uma ranhura não contínua e um chanfro em uma vista plana;
[0063] na figura 7.1 um elemento de manutenção formado com degraus e com uma porção achatada contínua em uma vista lateral;
[0064] na figura 7.2 um elemento de manutenção formado com degraus e com uma porção achatada contínua em uma vista plana;
[0065] na figura 7.3 um elemento de manutenção formado com degraus e de forma cônica com uma porção achatada não contínua em uma vista lateral;
[0066] na figura 7.4 um elemento de manutenção formado com degraus e de forma cônica com uma porção achatada não contínua em uma vista plana;
[0067] na figura 8.1 um elemento de manutenção formado com degraus e com uma porção achatada contínua e uma ranhura contínua em uma vista lateral;
[0068] na figura 8.2 um elemento de manutenção formado com degraus e com uma porção achatada contínua e uma ranhura contínua em uma vista plana;
[0069] na figura 8.3 um elemento de manutenção formado com degraus e formado de forma cônica na traseira e de forma cilíndrica na dianteira e tendo uma porção achatada não contínua e uma ranhura não contínua em uma vista lateral;
[0070] na figura 8.4 um elemento de manutenção formado com degraus e formado de forma cônica na traseira e de forma cilíndrica na dianteira e tendo uma porção achatada não contínua e uma ranhura não contínua em uma vista plana;
[0071] na figura 9.1 um elemento de manutenção com uma ranhura contínua inclinada em direção ao eixo geométrico médio em uma vista lateral;
[0072] na figura 9.2 um elemento de manutenção com uma ranhura não contínua inclinada em direção ao eixo geométrico médio M em uma vista lateral;
[0073] na figura 10.1 um mantenedor de eletrodo com uma ranhura em uma superfície de furo interna em uma vista plana;
[0074] na figura 10.2 um mantenedor de eletrodo com uma ranhura em uma superfície de furo interna em uma vista lateral em corte;
[0075] na figura 10.3 um mantenedor de eletrodo com uma ranhura em uma superfície de furo interna com uma ponta em uma vista lateral em corte;
[0076] na figura 11.1 um mantenedor de eletrodo com uma ranhura inclinada em direção ao eixo geométrico médio M em uma superfície de furo interna em uma vista plana;
[0077] na figura 11.2 um mantenedor de eletrodo com uma ranhura inclinada em direção ao eixo geométrico médio M em uma superfície de furo interna em uma vista lateral em corte;
[0078] na figura 11.3 um mantenedor de eletrodo com uma ranhura inclinada em direção ao eixo geométrico médio M em uma superfície de furo interna com uma ponta em uma vista lateral em corte;
[0079] na figura 12.1 uma inserção de emissão com uma ranhura não contínua em um chanfro em uma vista lateral;
[0080] na figura 12.2 uma inserção de emissão com uma ranhura não contínua em um chanfro em uma vista plana;
[0081] na figura 12.3 uma inserção de emissão formada de modo cônico e um chanfro em uma vista lateral; e [0082] nas figuras 13.1 a 13.5 exemplos para diferentes formatos de ranhura em elementos de manutenção ou em uma inserção de emissão.
[0083] A figura 1 mostra uma representação em corte de um maçarico de corte com plasma 1. Com o tampão de bocal 2, um suprimento de gás de plasma 3, um bocal 4 com um furo de bocal 4.1, um mantenedor de bocal 5, um receptor para uma estrutura de eletrodo 6 e uma estrutura de eletrodo 7. A estrutura de eletrodo 7 é formada com um mantenedor de eletrodo 7.1 o qual tem um elemento de manutenção 7.2 e uma inserção de emissão 7.3 conectada ao elemento de manutenção 7.2. O número de referência 8 designa um mantenedor de tampão de proteção de bocal ao qual um tampão de proteção de bocal 9 é preso. Um gás secundário SG é suprido através do conduto de gás 9.1. Além disso, um suprimento para gás de plasma PG, as linhas de retorno de resfriante WR1 e WR2 e as linhas de alimentação de resfriante WV1 e WV2 estão presentes no maçarico de corte com plasma 1.
[0084] A figura 2.1 mostra um exemplo de uma estrutura de eletrodo na qual um furo tendo uma abertura disposta ali é formado em um mantenedor de eletrodo 7.1 em uma face de extremidade 7.1.1 voltando-se para uma peça de trabalho. Uma inserção de emissão 7.3 é inserida neste furo e uma conexão de junta foi estabelecida com um ajuste com pressão. Conforme pode ser visto a partir do desenho, a inserção de emissão 7.3 não é completamente introduzida no furo, de modo que um espaço oco tenha permanecido na região de face de extremidade da inserção de emissão 7.3 se voltando para longe da peça de trabalho e no furo, com o ar sendo capaz de ser ou estando contido no referido espaço oco. Neste sentido, uma ranhura 7.3.3 é formada na superfície de camisa externa da inserção de emissão 7.3 e é formada neste exemplo começando a partir da face de extremidade da inserção de emissão 7.3 remota da peça de trabalho, em paralelo com o eixo geométrico longitudinal médio M na direção da face de extremidade se voltando para a peça de trabalho. A ranhura 7.3.3, contudo, não é conduzida para cima até a face de extremidade da inserção de emissão 7.3 se voltando para a peça de trabalho, de modo que uma região de contato radialmente periférica esteja presente ali, quando a inserção de emissão 7.3 tiver sido completamente introduzida no furo 7.4 do mantenedor de eletrodo 7.1. Assim sendo, a passagem de equalização de pressão formada com a ranhura 7.3.3 pode ser utilizada apenas temporariamente, tal como na inserção da inserção de emissão 7.3 no furo 7.4.
[0085] A figura 2.2 mostra um exemplo de uma estrutura de eletrodo na qual a inserção de emissão 7.3 foi introduzida em um furo 7.2.1, o qual é formado em um elemento de manutenção 7.2 e a qual foi unida ao elemento de manutenção 7.2 ali. Um espaço oco, o qual é fechado de uma maneira estanque a gás por meio da inserção de emissão 7.3, também está presente no furo 7.2.1 no elemento de manutenção 7.2.
[0086] Uma vez que o elemento de manutenção 7.2 também foi fixado de uma maneira análoga em um furo 7.4, o qual foi formado no mantenedor de eletrodo 7.1, um espaço oco o qual é fechado pelo elemento de manutenção 7.2 de uma maneira estanque a gás também pode estar presente ali no furo 7.4 formado no mantenedor de eletrodo 7.1.
[0087] Neste exemplo, uma ranhura 7.2.3 é formada no elemento de manutenção 7.2 a partir de uma face de extremidade até a face de extremidade disposta de forma oposta. A passagem de equalização de pressão formada desta maneira também pode estar ativa após a inserção no furo 7.4 e, opcionalmente, também após a junção, se uma seção transversal suficientemente livre da ranhura 7.2.3 for mantida livre por seu comprimento.
[0088] A figura 2.3 mostra um exemplo de uma estrutura de eletrodo 7, na qual a inserção de emissão 7.3 foi introduzida em um furo 7.2.1 o qual é formado no elemento de manutenção 7.2. O elemento de manutenção 7.2 por sua vez é introduzido em um furo 7.4 do mantenedor de eletrodo 7.1 e é conectado a ele ali.
[0089] Neste sentido, uma respectiva ranhura 7.2.3 é conduzida na superfície de camisa externa radialmente do elemento de manutenção 7.2 e uma respectiva ranhura 7.3.3 é conduzida, como no exemplo de acordo com a figura 2.2, a partir de uma face de extremidade até a face de extremidade disposta de forma oposta na superfície de camisa externa radialmente do elemento de manutenção 7.2. Desse modo, há a possibilidade de uma equalização de pressão também ser possível pelas passagens de equalização de pressão assim formadas após a inserção, e, opcionalmente, a junção, da inserção de emissão 7.3 para o furo 7.2.1 do elemento de manutenção 7.2 e do elemento de manutenção 7.2 no furo 7.4 do mantenedor de eletrodo 7.1.
[0090] O exemplo mostrado na figura 2.4 difere do exemplo de acordo com a figura 2.3 pelo fato de apenas uma ranhura 7.2.3 ser formada na superfície de camisa externa radialmente do elemento de manutenção 7.2 e esta ranhura 7.2.3, como no exemplo de acordo com a figura 2.1 para a ranhura 7.3.3, não é conduzida a partir de uma face de extremidade até a face de extremidade disposta de forma oposta, de modo que uma região de contato esteja presente na região voltando-se para a peça de trabalho, a referida região de contato sendo capaz de ter um efeito de vedação, de modo que uma passagem de equalização de pressão seja formada no elemento de manutenção 7.2 pela ranhura 7.2.3 a qual atua temporariamente na inserção do elemento de manutenção 7.2 para o furo 7.4 do mantenedor de eletrodo 7.1.
[0091] As figuras 3.1 a 3.3 mostram exemplos para furos 7.4, os quais são formados em um mantenedor de eletrodo 7.1 ali. Neste sentido, geralmente há os assim denominados furos cegos, os quais, contudo, tem, cada um, formatos diferentes das faces de extremidade 7.1.6 remotas da peça de trabalho. No exemplo mostrado na figura 3.3, o furo 7.4 tem dois degraus de diâmetros internos diferentes D1 e D2. Uma inserção de emissão 7.3 a ser inserida ali deve ser de projeto complementar, e uma superfície de camisa externa deve ser formada com dois degraus de diâmetro e o qual deve corresponder aos diâmetros D1 e D2 e, opcionalmente, ser idêntico a eles.
[0092] As figuras 4.1 e 4.2 mostram um exemplo de um elemento de manutenção 7.2, o qual pode ser usado na invenção em duas vistas. Neste sentido, o elemento de manutenção 7.2 de novo tem um furo 7.2.1 no qual uma inserção de emissão 7.3 pode ser fixada. Uma ranhura 7.2.3 é formada na superfície de camisa externa 7.2.2 do elemento de manutenção 7.2 e, por sua vez, estabelece uma conexão entre o ambiente e o espaço oco no interior do furo 7.4, o qual é formado como tendo sido explicado acima, de modo que uma passagem de equalização de pressão seja formada pela ranhura 7.2.3. Uma porção achatada, tal como é mostrado, por exemplo, na figura 5.1, também pode ser usada ao invés da ranhura 7.2.3.
[0093] O exemplo mostrado nas figuras 4.3 e 4.4 difere do exemplo de acordo com as figuras 4.1 e 4.2 em que a ranhura 7.2.3 não é conduzida pelo comprimento total do elemento de manutenção 7.2, que não é completamente a partir do espaço oco até o ambiente, e, neste aspecto, uma região não está livremente disponível, em que um contato ainda de área plena está presente entre a parede interna do mantenedor de eletrodo 7.1 e a superfície de camisa externa do elemento de manutenção 7.2. Esta região, contudo, é tão curta ou pequena que uma equalização de pressão é possível com uma pressão interna crescente no espaço oco na pressão do elemento de manutenção 7.2 para o mantenedor de eletrodo 7.1 (veja, também, a figura 2.4).
[0094] Os exemplos mostrados nas figuras 5.1 a 5.4 diferem dos exemplos de acordo com as figuras 4.1 a 4.4 apenas pelo fato de, ao invés de uma ranhura 7.2.3, uma porção achatada foi formada por uma remoção de material simples, de área, plana na superfície de camisa externa do elemento de manutenção 7.2.
[0095] Os exemplos mostrados nas figuras 6.1 a 6.4 mostram os elementos de manutenção 7.2, nos quais o diâmetro externo é formado em dois degraus com os diâmetros D4 e D3. Neste sentido, o diâmetro D3 é gradualmente maior do que D4 e é disposto no lado voltando-se para a peça de trabalho. Nas figuras 6.3 e 6.4, chanfros tendo um ângulo α e β são formados nas bordas radialmente externas nas faces de extremidade 7.2.4 e 7.2.6.
[0096] Além disso, um furo cego 7.2.1 no qual uma inserção de emissão 7.3 pode ser introduzida e pode ser fixada ali é formado de novo no elemento de manutenção 7.2. As ranhuras 7.2.3 e 7.2.5 são formadas na superfície de camisa externa radialmente tendo os diâmetros externos D3 e D4 do elemento de manutenção para a formação de uma passagem de equalização de pressão entre um espaço oco o qual é formado no elemento de manutenção 7.2 na região de face de extremidade do furo 7.2.1 remoto da peça de trabalho e o ambiente. De uma forma não mostrada, essas ranhuras podem ser formadas de forma única ou adicional também na parede interna de um furo de poço, o qual é formado no mantenedor de eletrodo 7.1 para recebimento do elemento de manutenção 7.2.
[0097] Nos elementos de manutenção 7.2, os quais podem ser usados na invenção e os quais são mostrados nas figuras 7.1 a 7.4, ao invés das ranhuras, as porções achatadas 7.2.3 e 7.2.5 estão presentes nas superfícies de camisa externa 7.2.2 e 7.2.4 para a formação de uma passagem de equalização de pressão. Uma formação escalonada com diâmetros externos diferentes D3 e D4 é selecionada de novo. No exemplo de acordo com as figuras 7.3 e 7.4, os dois degraus são formados adicionalmente como começando a se afunilar de forma cônica a partir do lado se voltando para a peça de trabalho. Neste sentido, os ângulos de cone δ e γ foram selecionados. Com esta configuração, a introdução do elemento de manutenção 7.2 para um furo/recesso, o que deve ser naturalmente complementar aos dois diâmetros e ao projeto cônico, é facilitada e a junção entre o mantenedor de eletrodo 7.1 e o elemento de manutenção 7.2 pode ser obtida de forma mais segura.
[0098] Nos exemplos para os elementos de manutenção 7.2 mostrados nas figuras 8.1 a 8.4, ao invés das ranhuras, as porções achatadas 7.2.3 e 7.2.5 são formadas na superfície de camisa externa do elemento de manutenção 7.2. Um furo 7.2.1 para recebimento da inserção de emissão 7.3 tendo o diâmetro D5 é formado no interior.
[0099] No exemplo mostrado nas figuras 8.3 e 8.4, a região se voltando para a peça de trabalho tem o diâmetro externo constante D3 e é cilíndrico. A região remota a partir da peça de está em contraste de novo é formada se afunilando de forma cônica com o diâmetro externo menor D4 na face de extremidade 7.2.4. O ângulo de cone γ é desenhado da mesma forma. A borda de face de extremidade a qual é provida de novo com um chanfro o qual tem o ângulo β é formada no lado da região cilíndrica com o diâmetro D3 remoto da peça de trabalho.
[00100] As figuras 9.1 e 9.2 mostram exemplos para os elementos de manutenção 7.2 em que uma ranhura 7.2.3 para uma passagem de equalização de pressão é formada em um ângulo ε com respeito ao eixo geométrico longitudinal médio M e formado pelo comprimento total do elemento de manutenção 7.2 a partir de uma superfície de face de extremidade 7.2.7 até a superfície de lado de extremidade 7.2.8 disposta de forma oposta. A ranhura 7.2.3 neste aspecto é formada na superfície de camisa externa do elemento de manutenção 7.2. Neste aspecto, a figura 9.1 mostra uma ranhura contínua e a figura 9.2 mostra uma ranhura não contínua 7.2.3.
[00101] Na borda de superfície de extremidade externa radialmente da superfície de extremidade 7.2.7, um chanfro é formado com um ângulo α e facilita a introdução e melhora as condições para uma equalização de pressão entre um espaço oco, o qual é disposto acima da superfície de lado externo 7.2.2 e o ambiente.
[00102] As figuras 10.1 e 10.2 mostram um exemplo e a figura 10.3 mostra um outro exemplo de um mantenedor de eletrodo 7.1 em vistas diferentes e em um corte. Neste sentido, um furo 7.4 aberto em um lado está presente no mantenedor de eletrodo 7.1 para a introdução e a fixação ali de uma inserção de emissão 7.3. Na parede interna do furo 7.4, uma ranhura 7.1.5 é formada, a qual permite a equalização de pressão entre o espaço oco o qual é formado acima da face de extremidade da inserção de emissão 7.3 introduzida no furo 7.4 remoto da peça de trabalho e a face de extremidade 7.1.6 do furo 7.4. O furo 7.4 tem o diâmetro interno D1 e termina chato na figura 10.2 e agudo na figura 10.3. A inserção de emissão 7.3, não mostrada, deve ter um diâmetro externo o qual seja muito próximo deste diâmetro D1, seja idêntico a ele ou mesmo maior do que ele, de modo que a junção possa ser obtida com um ajuste com pressão sem material adicional, onde possível.
[00103] Nas figuras 11.1 a 11.3, os exemplos de um mantenedor de eletrodo 7.1 são mostrados, os quais correspondem às figuras 10.1 a 10.3 em pontos essenciais. Apenas a ranhura 7.1.5 é inclinada em um ângulo ε com respeito ao eixo geométrico longitudinal médio Μ. A ranhura 7.1.5 neste aspecto, mais ainda, é formada a título de exemplo não com uma seção transversal constante por seu comprimento, começando a partir do lado remoto da peça de trabalho até o lado voltado para a peça de trabalho.
[00104] Nas figuras 12.1 a 12.2, os exemplos de uma inserção de emissão 7.3 são mostrados, os quais têm o diâmetro externo D6. No exemplo mostrado na figura 12.1, a inserção de emissão 7.3 é cilíndrica com um diâmetro externo constante D6. Um chanfro que tem o ângulo α é formado na região de borda de extremidade apenas no lado remoto da peça de trabalho.
[00105] Uma ranhura 7.3.3 a qual neste exemplo não se estende completamente a partir de uma face de extremidade 7.3.7 até a face de extremidade disposta de forma oposta 7.3.8 é formada na superfície de camisa externa. Uma região pequena da superfície de camisa externa da inserção de emissão 7.3 desse modo permanece, na qual um contato radialmente periférico está presente entre a superfície de camisa externa da inserção de emissão 7.3 e a parede interna do furo 7.4, o que é formado em um mantenedor de eletrodo 7.1 ou um elemento de manutenção 7.2 e no que a inserção de emissão 7.3 pode ser introduzida. Esta região é diretamente adjunta à face de extremidade 7.3.8 da inserção de emissão 7.3 se voltando para a peça de trabalho. Uma vez que esta região de contato, contudo, é muito pequena, uma equalização de pressão para o ambiente pode ocorrer com um aumento de pressão na pressão da inserção de emissão 7.3 para o mantenedor de eletrodo 7.1 ou para o elemento de manutenção 7.2 em um espaço oco o qual é disposto na face de extremidade 7.3.3 remota da peça de trabalho. No exemplo mostrado na figura 12.3, a in- serção de emissão 7.3 é formada como se afunilando de forma cônica para fora na direção do lado remoto da peça de trabalho com o ângulo γ e um chanfro que tem o ângulo de chanfro α é formado na borda de lado de extremidade da face de lado de extremidade 7.3.7.
[00106] Nas figuras 13.1 a 13.5, uma pluralidade de exemplos para projetos geométricos de ranhuras ou porções achatadas 7.2.3, 7.2.5 ou 7.3.3 é mostrada, tal como pode ser formado em superfícies de camisa externa de um elemento de manutenção 7.2 ou em superfícies de camisa externa de um elemento de manutenção 7.2 ou de uma inserção de emissão 7.3. De uma maneira análoga, estas geometrias, contudo, também podem ser usadas com ranhuras as quais são formadas em paredes internas de furos 7.4 ou 7.2.1.
[00107] No exemplo mostrado na figura 13.5, as porções elevadas 7.3.9 são formadas nas bordas externas da ranhura 7.3.3 e por meio do que uma segurança contra rotação e uma fixação melhorada mais segura na junção podem ser obtidas por uma combinação de formato de uma inserção de emissão 7.3 ou de um elemento de manutenção 7.2 com um elemento de manutenção 7.2 ou um mantenedor de eletrodo 7.1 em um furo de poço correspondente 7.2.1 ou 7.4.
Lista de Números de Referência 1 maçarico de plasma 2 tampão de bocal 3 conduto de gás de plasma 4 bocal 4.1 furo de bocal 5 mantenedor de bocal 6 receptor de eletrodo 7 eletrodo ou estrutura de eletrodo 7.1 mantenedor de eletrodo 7.1.1 superfície dianteira 7.1.2 superfície externa 7.1.3 superfície interna 7.1.4 superfície interna 7.1.5 ranhura ou porção achatada 7.1.6 superfície interna 7.2 elemento de manutenção 7.2.1 furo 7.2.2 superfície externa 7.2.3 ranhura ou porção achatada 7.2.4 superfície externa 7.2.5 ranhura ou porção achatada 7.2.6 superfície 7.2.7 face de extremidade remota da peça de trabalho 7.2.8 face de extremidade se voltando para a peça de trabalho 7.2.9 parede interna 7.2.10 porção elevada 7.2.11 superfície interna na extremidade do furo 7.2.1 7.3 inserção de emissão 7.3.2 superfície de camisa externa 7.3.3 ranhura ou porção achatada 7.3.7 face de extremidade remota da peça de trabalho 7.3.8 face de extremidade se voltando para a peça de trabalho 7.3.9 porção elevada entre a ranhura e a superfície externa 7.4 furo 8 mantenedor de tampão de proteção de bocal 9 tampão de proteção de bocal 9.1 guia de gás secundário D1 diâmetro interno D2 diâmetro interno D3 diâmetro externo D4 diâmetro externo D5 diâmetro interno M eixo geométrico longitudinal médio PG gás de plasma SG gás secundário WR1 linha de retorno de resfriante WR2 linha de retorno de resfriante WV1 linha de alimentação de resfriante WV2 linha de alimentação de resfriante α ângulo (ângulo de chanfro) β ângulo (ângulo de chanfro) γ ângulo (ângulo de cone) δ ângulo (ângulo de cone) ε ângulo REIVINDICAÇÕES
Claims (10)
1. Estrutura de eletrodo para maçaricos de corte com plasma, em que um recesso ou furo aberto em um lado na direção de uma peça de trabalho a ser processada é formado em um mantenedor de eletrodo ou em um elemento de manutenção para recebimento de uma inserção de emissão, em cujo recesso ou furo a inserção de emissão inserida pode ser presa de uma maneira com transmissão de força, de uma maneira com combinação de formato e/ou com uma continuidade de material, caracterizada pelo fato de: pelo menos uma passagem de equalização de pressão e/ou pelo menos uma passagem de equalização de pressão temporariamente ativa estarem presentes entre um espaço oco formado em um recesso ou furo (7.2.1 e 7.4) e a inserção de emissão (7.3) e o ambiente através da inserção de emissão (7.3) e/ou entre uma região de superfície de camisa externa da inserção de emissão (7.3) e a parede interna do recesso ou furo (7.2.1 e 7.4), o qual é formado no elemento de manutenção (7.2) ou no mantenedor de eletrodo (7.1); e/ou pelo menos uma passagem de equalização de pressão e/ou uma passagem de equalização de pressão temporariamente ativa estarem presentes entre um espaço oco formado em um recesso ou furo (7.2.1) e o elemento de manutenção (7.2) e o ambiente através do elemento de manutenção (7.2) e/ou entre uma região de superfície de camisa externa do elemento de manutenção (7.2) e a parede interna do recesso ou furo (7.4), o que é formado no mantenedor de eletrodo (7.1) ou no elemento de manutenção (7.2).
2. Estrutura de eletrodo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de uma passagem de equalização de pressão ser formada como um furo, como uma ranhura ou como uma porção achatada (7.2.3, 7.2.5, 7.3.3) em uma superfície de camisa externa (7.2.2, 7.2.4, 7.3.2).
3. Estrutura de eletrodo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de uma ranhura ou porção achatada (7.2.3, 7.2.5, 7.3.3) ser conduzida, começando a partir do espaço oco, para cima e para uma região perto da face de extremidade (7.2.8) de um elemento de manutenção (7.2) e/ou uma inserção de emissão (7.3) voltada para a peça de trabalho, de modo que, nesta região desta face de extremidade (7.2.8), um contato de área plena radialmente periférico seja observado entre a parede interna do mantenedor de eletrodo (7.1) e a superfície de camisa externa (7.2.2) do elemento de manutenção (7.2) e/ou a parede interna do elemento de manutenção (7.2) e a superfície de camisa externa (7.3.2) da inserção de emissão (7.3) pelo menos a uma temperatura ambiente normal.
4. Estrutura de eletrodo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de, com uma passagem de equalização de pressão a qual é formada por uma ranhura ou por uma porção achatada (7.2.5), uma superfície de contato entre a superfície de camisa externa da inserção de emissão (7.3) ou do elemento de manutenção (7.2) e a parede interna do elemento de manutenção (7.2) ou do mantenedor de eletrodo (7.1) ser observada na região de junção de uma inserção de emissão (7.3) com um elemento de manutenção (7.2) ou um mantenedor de eletrodo (7.1) de pelo menos 90%, preferencial mente de pelo menos 93%, e, em particular, de preferencialmente pelo menos 96% da superfície total na região de junção.
5. Estrutura de eletrodo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de uma passagem de e-qualização de pressão estar em paralelo com ou ser inclinada em um ângulo ε com respeito ao eixo geométrico longitudinal médio M, com um ângulo de inclinação sendo observado de um máximo de 45°, preferencialmente de um máximo de 30°, e, em particular, preferencialmente de um máximo de 15°.
6. Estrutura de eletrodo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de um furo ou recesso (7.2.1, 7.4) ser formado em pelo menos uma região, começando a partir da abertura, afunilando-se de forma cônica e/ou com um diâmetro interno escalonado ou com uma seção transversal livre e uma superfície de camisa externa (7.2.2, 7.2.4, 7.3.2) do elemento de manutenção (7.2) e/ou da inserção de emissão (7.3) ser formada completamente para isso.
7. Estrutura de eletrodo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de uma superfície de camisa externa (7.2.2, 7.2.4, 7.3.2) de um elemento de manutenção (7.2) e/ou de uma inserção de emissão (7.3) ser inclinada em um ângulo γ na faixa de 1o a 5o, preferencial mente de 1o a 3o, com respeito ao eixo geométrico longitudinal médio M e/ou um chanfro ser formado em uma borda de face de extremidade externa radialmente tendo um ângulo na faixa de 10° a 40°, preferencial mente de 10° a 20°.
8. Estrutura de eletrodo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de uma porção elevada (7.2.10, 7.3.9) estar presente em uma passagem de equalização de pressão formada por uma ranhura (7.2.3, 7.2.5, 7.3.3) em pelo menos uma margem externa da ranhura (7.2.3, 7.2.5, 7.3.3), a qual é formada em uma superfície de camisa externa de um elemento de manutenção (7.2) e/ou de uma inserção de emissão (7.3).
9. Estrutura de eletrodo, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de uma porção elevada (7.3.9) ser formada ao longo de uma transmissão entre uma ranhura (7.2.3, 7.2.5, 7.3.3) e uma parede interna (7.1.3) de um furo ou recesso (7.2.1 e 7.4) do mantenedor de eletrodo (7.1) ou do elemento de manutenção (7.2).
10. Estrutura de eletrodo, de acordo com uma das reivindi- cações precedentes, caracterizada pelo fato de o diâmetro de furos (7.2.1, 7.4) ou da seção transversal livre de recessos no mantenedor de eletrodo (7.1) e/ou no elemento de manutenção (7.2), bem como o(s) diâmetro(s) externo(s) das superfícies de camisa externa (7.2.2, 7.2.4, 7.3.2) do elemento de manutenção (7.2) e/ou da inserção de emissão (7.3), o que pode ser inserido em um furo ou em um recesso (7.2.1, 7.4) para junção, serem selecionados de modo que um ajuste com interferência possa ser obtido.
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