BR112015028734B1 - Insulating part of one or more parts for a plasma arc torch, in particular a plasma cutting torch and plasma torches and arrangements having the same - Google Patents
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Abstract
COMPONENTE DE ISOLAMENTO ÚNICO OU DE MULTI-PARTE PARA UMA TOCHA DE PLASMA, PARTICULARMENTE UMA TOCHA DE CORTE DE PLASMA, E DISPOSIÇÕES E TOCHAS DE PLASMA TENDO O MESMO. A invenção se relaciona a um componente de isolamento de uma parte ou de multiparte para uma tocha de plasma, particularmente urna tocha de corte de plasma, para isolamento elétrico entre pelo menos dois componentes eletricamente condutivos da tocha de plasma, caracterizada pelo fato de que o componente de isolamento consiste de um material eletricamente não-condutivo e material facilmente termicamente condutivo, ou pelo menos unia parte desta consiste de um material eletricamente não-condutivo e material facilmente termicamente condutivo. A invenção adicionalmente se relaciona a disposições e tochas de plasma tendo as mesmas, e a um método para processamento de corte de plasma e soldagem de plasma.SINGLE OR MULTI-PART INSULATION COMPONENT FOR A PLASMA TORCH, PARTICULARLY A PLASMA CUTTING TORCH, AND PLASMA ARRANGEMENTS AND TORCHES HAVING THE SAME. The invention relates to a one-part or multi-part insulating component for a plasma torch, particularly a plasma cutting torch, for electrical isolation between at least two electrically conductive components of the plasma torch, characterized in that the Insulating component consists of an electrically non-conductive material and a readily thermally conductive material, or at least a portion thereof consists of an electrically non-conductive material and an readily thermally conductive material. The invention further relates to arrangements and plasma torches having the same, and to a method for processing plasma cutting and plasma welding.
Description
[0001] A presente invenção se relaciona a uma peça isolante de uma ou mais partes para uma tocha de arco plasma, em particular, uma tocha de corte por plasma, para isolamento elétrico entre pelo menos dois componentes eletricamente condutivos da tocha de plasma, a disposições e tochas de plasma tendo tal peça isolante, a tochas de plasma tendo tal disposição, e a um método para usinagem de uma peça de operação com um plasma térmico, para corte de plasma e para soldadura de plasma.[0001] The present invention relates to an insulating piece of one or more parts for a plasma arc torch, in particular a plasma cutting torch, for electrical isolation between at least two electrically conductive components of the plasma torch, the arrangements and plasma torches having such an insulating part, to plasma torches having such an arrangement, and to a method for machining an operating part with a thermal plasma, for plasma cutting and for plasma welding.
[0002] As tochas de plasma são muito geralmente usadas para a usinagem tér mica de materiais eletricamente condutivos, tais como aço e metais não-ferrosos. Neste caso, tochas de soldadura de plasma para soldadura, e tochas de corte de plasma para corte de materiais eletricamente condutivos, tais como aço e metais não-ferrosos, são usadas. As tochas de plasma usualmente consistem de um corpo de tocha, um eletrodo, um bocal, e um retentor para o mesmo. As tochas de plasma modernas adicionalmente têm uma tampa protetora do bocal assentada sobre o bocal. Frequentemente, um bocal é fixado por meio de uma tampa de bocal.[0002] Plasma torches are very commonly used for the thermal machining of electrically conductive materials such as steel and non-ferrous metals. In this case, plasma welding torches for welding, and plasma cutting torches for cutting electrically conductive materials, such as steel and non-ferrous metals, are used. Plasma torches usually consist of a torch body, an electrode, a nozzle, and a retainer for the same. Modern plasma torches additionally have a protective nozzle cover seated over the nozzle. Often, a mouthpiece is secured by means of a mouthpiece cap.
[0003] Os componentes que tornam-se desgastados durante operação da tocha de plasma por conta da alta carga térmica produzida pelo arco são, dependendo do tipo de tocha de plasma, em particular, o eletrodo, o bocal, a tampa de bocal, a tampa protetora do bocal, o retentor de tampa protetora do bocal, e a parte de transporte de gás de plasma e parte de transporte de gás secundário. Estes componentes podem ser facilmente mudados por um operador e, desse modo, serem referidos como partes de desgaste.[0003] The components that become worn during plasma torch operation due to the high thermal load produced by the arc are, depending on the type of plasma torch, in particular, the electrode, the nozzle, the nozzle cover, the nozzle protective cap, the nozzle protective cap retainer, and the plasma gas transport part and secondary gas transport part. These components can be easily changed by an operator and thus referred to as wearing parts.
[0004] As tochas de plasma são conectadas, via linhas, a uma fonte de energia e a um suprimento de gás que supre a tocha de plasma. Além disso, a tocha de plasma pode ser conectada a um dispositivo de resfriamento por um meio de resfriamento, por exemplo, um líquido de resfriamento.[0004] Plasma torches are connected via lines to a power source and a gas supply that supplies the plasma torch. In addition, the plasma torch can be connected to a cooling device by a cooling medium, for example, a coolant.
[0005] Cargas térmicas particularmente altas ocorrem nas tochas de corte de plasma. Estas são causadas pela grande constrição do jato de plasma pelo furo do bocal. Aqui, por contraste com soldadura de plasma, pequenos furos são usados com relação a corrente de corte de modo que altas densidades de corrente de 50 a 150 A/mm2 no furo do bocal, altas densidades de energia de cerca de 2x106 W/cm2, e altas temperaturas de até 30 000 K, são geradas. Além disso, pressões de gás relativamente altas, geralmente até 12 bar, são usadas na tocha de corte de plasma. A combinação de alta temperatura e grande energia cinética do gás de plasma que escoa através do furo do bocal resultam no derretimento da peça de operação e no material derretido sendo acionado. Um corte é produzido, e a peça de operação é separada. No corte de plasma, uso é frequentemente também feito de gases de oxidação de modo a cortar aços não- ligados. Isto também conduz adicionalmente a uma alta carga térmica nas partes de desgaste e a tocha de corte de plasma.[0005] Particularly high thermal loads occur on plasma cutting torches. These are caused by the large constriction of the plasma jet by the nozzle hole. Here, in contrast to plasma welding, small holes are used with respect to cutting current so that high current densities of 50 to 150 A/mm2 in the nozzle hole, high energy densities of about 2x106 W/cm2, and high temperatures of up to 30 000 K are generated. In addition, relatively high gas pressures, typically up to 12 bar, are used in the plasma cutting torch. The combination of high temperature and high kinetic energy of the plasma gas flowing through the nozzle bore results in the operating part melting and the molten material being fired. A cut is produced, and the operating part is separated. In plasma cutting, use is often also made of oxidizing gases in order to cut non-alloy steels. This additionally leads to a high thermal load on the wear parts and the plasma cutting torch.
[0006] A tocha de corte de plasma será abordada em particular abaixo.[0006] The plasma cutting torch will be discussed in particular below.
[0007] Um gás de plasma escoa entre o eletrodo e o bocal. O gás de plasma é transportado por uma parte de transporte de gás, que pode também ser uma parte de multipartes. Desse modo, o gás de plasma pode ser direcionado em uma maneira direcionada. Frequentemente ele é assentado em rotação sobre o eletrodo por um desvio radial e/ou axial das aberturas na parte de transporte de gás de plasma. A parte de transporte de gás de plasma consiste de material eletricamente isolante, visto que o eletrodo e o bocal têm que ser eletricamente isolados entre si. Isto é necessário, visto que o eletrodo e o bocal têm potenciais elétricos diferentes durante operação da tocha de corte de plasma. De modo a operar a tocha de corte de plasma, um arco, que ioniza o gás de plasma, é gerado entre o eletrodo e o bocal e/ou a peça de operação. De modo a tocar o arco, uma alta voltagem pode ser aplicada entre o eletrodo e bocal, referida alta voltagem assegurando que a seção entre o eletrodo e bocal seja pré-ionizada e, desse modo, um arco é formado. A queima do arco entre o eletrodo e bocal é também referida como arco piloto.[0007] A plasma gas flows between the electrode and the nozzle. Plasma gas is transported by a gas transport part, which may also be a multipart part. In this way, the plasma gas can be directed in a directed manner. It is often seated in rotation on the electrode by a radial and/or axial deviation of the openings in the plasma gas transport part. The plasma gas transport part consists of electrically insulating material, as the electrode and nozzle have to be electrically insulated from each other. This is necessary as the electrode and nozzle have different electrical potentials during plasma cutting torch operation. In order to operate the plasma cutting torch, an arc, which ionizes the plasma gas, is generated between the electrode and the nozzle and/or the operating part. In order to strike the arc, a high voltage may be applied between the electrode and nozzle, said high voltage ensuring that the section between the electrode and nozzle is pre-ionized and thereby an arc is formed. The burning of the arc between the electrode and the nozzle is also referred to as a pilot arc.
[0008] O arco piloto sai através do furo do bocal e encontra a peça de operação, e ioniza a seção à peça de operação. Desse modo, o arco pode se formar entre o eletrodo e peça de operação. Este arco é também referido como arco principal. Durante o arco principal, o arco piloto pode ser desligado. Contudo, ele pode também continuar a operar. Durante o corte do plasma, ele é frequentemente desligado de modo a não adicionalmente carregar o bocal.[0008] The pilot arc exits through the nozzle hole and meets the operating part, and ionizes the section to the operating part. In this way, an arc can form between the electrode and the workpiece. This bow is also referred to as the main bow. During the main arc, the pilot arc can be turned off. However, it can also continue to operate. During plasma cutting, it is often turned off so as not to additionally load the nozzle.
[0009] Em particular, o eletrodo e o bocal são submetidos a altos estresses tér micos e têm que ser resfriados. Ao mesmo tempo, eles também têm que conduzir a corrente elétrica que é requerida para formar o arco. Portanto, materiais com boa con- dutividade térmica e boa condutividade elétrica, geralmente metais, por exemplo, cobre, prata, alumínio, estanho, zinco, ferro ou ligas, em que pelo menos um destes metais está contido, são usados para isto.[0009] In particular, the electrode and the nozzle are subjected to high thermal stresses and have to be cooled. At the same time, they also have to carry the electric current that is required to form the arc. Therefore, materials with good thermal conductivity and good electrical conductivity, generally metals, eg copper, silver, aluminum, tin, zinc, iron or alloys, in which at least one of these metals is contained, are used for this.
[0010] O eletrodo frequentemente consiste de um retentor de eletrodo e um in- serto de emissão que é produzido de um material que tem um alto ponto de fusão (>2000°C), e uma função de operação de elétron mais baixa do que o retentor de eletrodo. Quando gases de plasma não-oxidantes, por exemplo, argônio, hidrogênio, nitrogênio, hélio, e misturas destes, são usados, tungstênio é usado como material para o inserto de emissão, e quando gases oxidantes, por exemplo, oxigênio, ar, e misturas destes, mistura de nitrogênio/oxigênio e misturas com outros gases, são usados, háfnio ou zircônia são usados como materiais para o inserto de emissão. O material de alta temperatura pode ser assentado em um retentor de eletrodo que consiste de material com boa condutividade térmica e boa condutividade elétrica, por exemplo, prensado em com um acoplamento por forma e/ou acoplamento por força.[0010] The electrode often consists of an electrode holder and an emission insert that is produced from a material that has a high melting point (>2000°C), and a lower electron operating function than the electrode holder. When non-oxidizing plasma gases, for example, argon, hydrogen, nitrogen, helium, and mixtures thereof, are used, tungsten is used as the material for the emission insert, and when oxidizing gases, for example, oxygen, air, and mixtures of these, nitrogen/oxygen mixture and mixtures with other gases, are used, hafnium or zirconia are used as materials for the emission insert. The high temperature material can be seated in an electrode holder which consists of material with good thermal conductivity and good electrical conductivity, eg pressed in with a shape coupling and/or force coupling.
[0011] O eletrodo e bocal podem ser resfriados pelo gás, por exemplo, o gás de plasma ou um gás secundário que escoa ao longo do lado externo do bocal. Contudo, o resfriamento com um líquido, por exemplo, água, é mais efetivo. Neste caso, o eletrodo e/ou o bocal são frequentemente resfriados diretamente com o líquido, isto é, o líquido está em contato direto com o eletrodo e/ou o bocal. De modo a guiar o líquido de resfriamento ao redor do bocal, uma tampa de bocal está localizada ao redor do bocal, a face interna de referida tampa de bocal formando com a face externa do bocal um espaço de refrigerante em que o refrigerante escoa.[0011] The electrode and nozzle can be gas cooled, eg plasma gas or a secondary gas flowing along the outside of the nozzle. However, cooling with a liquid, eg water, is more effective. In this case, the electrode and/or the nozzle are often cooled directly with the liquid, ie the liquid is in direct contact with the electrode and/or the nozzle. In order to guide the coolant around the nozzle, a nozzle cap is located around the nozzle, the inner face of said nozzle cap forming with the outer face of the nozzle a coolant space in which the coolant flows.
[0012] Em tochas de corte de plasma modernas, uma tampa protetora do bocal está adicionalmente localizada fora do bocal e/ou da tampa de bocal. A face interna da tampa protetora do bocal e a face externa do bocal ou da tampa de bocal, formam um espaço através do qual um gás secundário ou gás protetor escoa. Os gases secundários ou protetores saem do furo na tampa protetora do bocal e encerram o jato de plasma, e asseguram uma atmosfera definida ao redor da última. Em adição, o gás secundário protege o bocal e a tampa protetora do bocal de arcos que podem se formar entre estes e a peça de operação. Estes são referidos como arcos duplos, e podem resultar em dano ao bocal. Em particular quando perfurando a peça de operação, o bocal e a tampa protetora do bocal são altamente estressados pelo espirramento do material quente. O gás secundário, o fluxo volumétrico do qual pode ser aumentado durante perfuração comparado com o valor durante corte, mantém o espirramento do material longe do bocal e da tampa protetora do bocal e, desse modo, protege os mesmos de dano.[0012] On modern plasma cutting torches, a protective shield cap is additionally located outside the shield and/or shield cap. The inner face of the mouthpiece protective cap and the outside face of the mouthpiece or mouthpiece cap form a space through which a secondary gas or protective gas flows. The secondary or shielding gases exit the hole in the protective cap of the nozzle and enclose the plasma jet, and ensure a defined atmosphere around the latter. In addition, the secondary gas protects the nozzle and nozzle protective cover from arcs that can form between them and the operating part. These are referred to as double arcs, and can result in damage to the mouthpiece. In particular when piercing the operating part, the nozzle and the nozzle protective cap are highly stressed by the splashing of hot material. Secondary gas, the volumetric flow of which can be increased during drilling compared to the value during cutting, keeps material splashing away from the nozzle and nozzle protective cap and thereby protects them from damage.
[0013] A tampa protetora do bocal é, do mesmo modo, submetida a alta estresse térmico, e tem que ser resfriada. Portanto, materiais com boa condutividade térmica e boa condutividade elétrica, geralmente metais, por exemplo, cobre, prata, alumínio, estanho, zinco, ferro ou ligas, em que pelo menos um destes metais está contido, são usados para isso.[0013] The protective cap of the mouthpiece is likewise subjected to high thermal stress, and has to be cooled down. Therefore, materials with good thermal conductivity and good electrical conductivity, usually metals, for example copper, silver, aluminum, tin, zinc, iron or alloys, in which at least one of these metals is contained, are used for this.
[0014] Contudo, o eletrodo e o bocal podem também serem resfriados indireta mente. Neste caso, eles estão em contato de toque com um componente que consiste de um material com boa condutividade térmica e boa condutividade elétrica, geralmente um metal, por exemplo, cobre, prata, alumínio, estanho, zinco, ferro ou ligas, em que pelo menos um destes metais está contido. Este componente é, por sua vez, diretamente resfriado, isto é, ele está em contato direto com o refrigerante usualmente escoando. Estes componentes podem simultaneamente servirem como um retentor ou receptáculo para o eletrodo, o bocal, a tampa de bocal, ou a tampa protetora do bocal, e dissiparem o calor e suprirem a energia.[0014] However, the electrode and nozzle can also be cooled indirectly. In this case, they are in touch contact with a component consisting of a material with good thermal conductivity and good electrical conductivity, usually a metal, e.g. copper, silver, aluminum, tin, zinc, iron or alloys, in which at least one of these metals is contained. This component is, in turn, directly cooled, that is, it is in direct contact with the usually flowing refrigerant. These components can simultaneously serve as a retainer or receptacle for the electrode, mouthpiece, mouthpiece cap, or mouthpiece protective cap, and dissipate heat and supply power.
[0015] É também possível que somente o eletrodo ou somente o bocal sejam resfriados com líquido. É precisamente neste caso que temperaturas excessivas frequentemente ocorram no único componente resfriado com gás, que, em seguida, torna- se rapidamente desgastado, ou é ainda destruído. Isto também resulta em altas diferenças de temperatura entre os componentes na tocha de corte de plasma, e, como um resultado, em tensões mecânicas e estresses adicionais.[0015] It is also possible that only the electrode or only the nozzle is cooled with liquid. It is precisely in this case that excessive temperatures often occur in the single gas-cooled component, which then quickly becomes worn out, or is even destroyed. This also results in high temperature differences between components in the plasma cutting torch, and, as a result, additional mechanical stresses and stresses.
[0016] A tampa protetora do bocal é usualmente resfriada somente pelo gás se cundário. As disposições em que a tampa protetora do bocal é resfriada diretamente ou indiretamente por um líquido de resfriamento são também conhecidas.[0016] The protective cap of the nozzle is usually cooled only by the secondary gas. Arrangements in which the protective cap of the mouthpiece is cooled directly or indirectly by a coolant are also known.
[0017] O resfriamento de gás (resfriamento com gás de plasma e/ou com gás secundário) tem o problema que ele não é efetivo para alcançar resfriamento aceitável ou dissipação de calor, e o fluxo volumétrico de gás requerido é muito alto para esta proposta. Tochas de corte de plasma com resfriamento com água requerem, por exemplo, fluxos volumétricos de gás de 500 l/h a 4000 l/h, enquanto que tochas de corte de plasma sem resfriamento com água requerem fluxos volumétricos de gás de 5000 a 11 000 l/h. Estas faixas ocorrem dependendo das correntes de corte usadas, que podem estar, por exemplo, em uma faixa de 20 a 600 A. Ao mesmo tempo, o fluxo volumétrico do gás de plasma e/ou do gás secundário deve ser selecionado tal que os melhores resultados de corte são alcançados. Fluxos volumétricos excessivos, que são requeridos para resfriamento, contudo, frequentemente prejudicam o resultado do corte.[0017] Gas cooling (plasma gas and/or secondary gas cooling) has the problem that it is not effective to achieve acceptable cooling or heat dissipation, and the required volumetric gas flow is too high for this proposal . Water-cooled plasma cutting torches require, for example, volumetric gas flows from 500 l/h to 4000 l/h, while non-water-cooled plasma cutting torches require volumetric gas flows from 5000 to 11,000 l /H. These ranges occur depending on the cutting currents used, which can be, for example, in a range of 20 to 600 A. At the same time, the volumetric flow of plasma gas and/or secondary gas must be selected such that the best cutting results are achieved. Excessive volumetric flows, which are required for cooling, however, often impair the cutting result.
[0018] Em adição, o alto consumo de gás proporcionado pelos altos fluxos vo lumétricos é não econômico. Isto se aplica, particularmente, quando gases outros do que ar, por exemplo, argônio, nitrogênio, hidrogênio, oxigênio ou hélio, são usados.[0018] In addition, the high gas consumption provided by high volumetric flows is uneconomical. This particularly applies when gases other than air, eg argon, nitrogen, hydrogen, oxygen or helium, are used.
[0019] O uso de resfriamento com água direto para todas as partes de desgaste é, por contraste, muito efetivo, mas resulta em um aumento nas dimensões da tocha de corte de plasma, visto que, por exemplo, canais de resfriamento são requeridos para transporte do líquido de resfriamento para as partes de desgaste a serem resfriadas e longe destas novamente. Em adição, quando as partes de desgaste resfriadas com líquido diretamente são mudadas, um enorme cuidado é necessário, visto que menos líquido de resfriamento possível deve permanecer entre as partes de desgaste na tocha de corte de plasma, visto que isto pode resultar em dano da tocha de plasma quando o arco é atingido.[0019] The use of direct water cooling for all wear parts is, by contrast, very effective, but results in an increase in plasma cutting torch dimensions, as, for example, cooling channels are required for transporting the coolant to the wear parts to be cooled and away from them again. In addition, when the directly liquid-cooled wear parts are changed, great care is required, as less coolant as possible must remain between the wear parts in the plasma cutting torch, as this can result in damage to the plasma cutting torch. plasma torch when the arc is struck.
[0020] Portanto, a invenção é baseada no objetivo de assegurar resfriamento mais efetivo dos componentes, em particular, partes de desgaste, de uma tocha de plasma.[0020] Therefore, the invention is based on the objective of ensuring more effective cooling of the components, in particular, wearing parts, of a plasma torch.
[0021] De acordo com um primeiro aspecto, este objetivo é alcançado por uma peça isolante de uma ou mais partes para uma tocha de arco plasma, em particular, uma tocha de corte de plasma, para isolamento elétrico entre pelo menos dois componentes eletricamente condutivos da tocha de plasma, caracterizada pelo fato de que consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica ou pelo menos uma parte deste consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica. Aqui, a expressão “eletricamente não-condutivo” é também pretendida para significar que a peça isolante de material da tocha de plasma conduz eletricidade a um menor ou insignificante extensão. A peça isolante pode ser, por exemplo, uma parte de transporte de gás de plasma, uma parte de transporte de gás secundário, ou uma parte de transporte de gás de resfriamento.[0021] According to a first aspect, this objective is achieved by an insulating piece of one or more parts for a plasma arc torch, in particular a plasma cutting torch, for electrical isolation between at least two electrically conductive components of the plasma torch, characterized in that it consists of an electrically non-conductive material with good thermal conductivity or at least a part of it consists of an electrically non-conductive material with good thermal conductivity. Here, the expression "electrically non-conductive" is also intended to mean that the insulating piece of material in the plasma torch conducts electricity to a lesser or negligible extent. The insulating part may be, for example, a plasma gas transport part, a secondary gas transport part, or a cooling gas transport part.
[0022] Além disso, de acordo com um segundo aspecto, este objetivo é alcan çado por uma disposição composta de um eletrodo da tocha de arco plasma e/ou um bocal, e/ou uma tampa de bocal, e/ou uma tampa protetora do bocal, e/ou um retentor de tampa protetora do bocal para uma tocha de plasma, em particular, uma tocha de corte de plasma, e de uma peça isolante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12.[0022] Furthermore, according to a second aspect, this objective is achieved by an arrangement comprising a plasma arc torch electrode and/or a nozzle, and/or a nozzle cap, and/or a protective cap. nozzle, and/or a nozzle protective cap retainer for a plasma torch, in particular a plasma cutting torch, and an insulating part according to any one of claims 1 to 12.
[0023] De acordo com um terceiro aspecto, este objetivo é alcançado por uma disposição composta de um receptáculo para um retentor de tampa protetora do bocal, e de um retentor de tampa protetora do bocal para uma tocha de plasma, em particular, uma tocha de corte de plasma, caracterizada pelo fato de que o receptáculo é configurado como uma peça isolante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, que está, de preferência, em contato direto com o retentor de tampa protetora do bocal. Por exemplo, o receptáculo e o retentor de tampa protetora do bocal podem ser conectados juntos por uma rosca.[0023] According to a third aspect, this objective is achieved by an arrangement composed of a receptacle for a protective nozzle cap retainer, and of a protective nozzle cap retainer for a plasma torch, in particular a torch cutting device, characterized in that the receptacle is configured as an insulating piece according to any one of claims 1 to 12, which is preferably in direct contact with the protective cap retainer of the nozzle. For example, the receptacle and the mouthpiece protective cap retainer can be threaded together.
[0024] De acordo com um aspecto adicional, este objetivo é alcançado por uma disposição composta de um eletrodo da tocha de arco plasma e de um bocal para uma tocha de plasma, em particular, uma tocha de corte de plasma, caracterizada pelo fato de que uma peça isolante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, que é configurada como uma parte de transporte de gás de plasma é disposta entre o eletrodo da tocha de arco plasma e o bocal, de preferência, em contato direto com estes.[0024] According to an additional aspect, this objective is achieved by an arrangement composed of a plasma arc torch electrode and a nozzle for a plasma torch, in particular, a plasma cutting torch, characterized in that that an insulating part according to any one of claims 1 to 12, which is configured as a plasma gas transport part, is arranged between the electrode of the plasma arc torch and the nozzle, preferably in direct contact therewith.
[0025] Além disso, de acordo com um aspecto adicional, este objetivo é alcan çado por uma disposição composta de um bocal e de uma tampa protetora do bocal para uma tocha de plasma, em particular, uma tocha de corte de plasma, caracterizada pelo fato de que uma peça isolante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, que é configurada como uma parte de transporte de gás secundário é disposta entre o bocal e a tampa protetora do bocal, de preferência, em contato direto com estes.[0025] Furthermore, according to a further aspect, this objective is achieved by an arrangement composed of a nozzle and a protective nozzle cover for a plasma torch, in particular a plasma cutting torch, characterized by the fact that an insulating part according to any one of claims 1 to 12, which is configured as a secondary gas transport part, is arranged between the nozzle and the protective cap of the nozzle, preferably in direct contact therewith.
[0026] Além disso, de acordo com a aspecto adicional, este objetivo é alcançado por uma disposição composta de uma tampa de bocal e de uma tampa protetora do bocal para uma tocha de plasma, em particular, uma tocha de corte de plasma, caracterizada pelo fato de que uma peça isolante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, que é configurada como uma parte de transporte de gás secundário é disposta entre a tampa de bocal e a tampa protetora do bocal, de preferência, em contato direto com estas.[0026] Furthermore, according to the additional aspect, this objective is achieved by an arrangement composed of a nozzle cover and a protective nozzle cover for a plasma torch, in particular a plasma cutting torch, characterized in that an insulating part according to any one of claims 1 to 12, which is configured as a secondary gas transport part, is arranged between the nozzle cap and the protective cap of the nozzle, preferably in direct contact with these.
[0027] Além disso, a presente invenção proporciona uma tocha de plasma, em particular, uma tocha de corte de plasma, compreendendo pelo menos uma peça iso- lante de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12.[0027] Furthermore, the present invention provides a plasma torch, in particular a plasma cutting torch, comprising at least one insulating piece according to any one of claims 1 to 12.
[0028] Além disso, a presente invenção proporciona uma tocha de plasma, em particular, uma tocha de corte de plasma, compreendendo pelo menos uma disposição de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 18, e um método de acordo com a reivindicação 24.[0028] Furthermore, the present invention provides a plasma torch, in particular a plasma cutting torch, comprising at least one arrangement according to any one of claims 13 to 18, and a method according to claim 24 .
[0029] No caso da peça isolante, provisão pode ser feita ela consistir de pelo menos duas partes, no qual uma das partes consiste de um material eletricamente não- condutivo com boa condutividade térmica, e a outra ou pelo menos uma outras das partes consiste de um material eletricamente não-condutivo e material termicamente não-condutivo.[0029] In the case of the insulating part, provision may be made for it to consist of at least two parts, in which one of the parts consists of an electrically non-conductive material with good thermal conductivity, and the other or at least one other of the parts consists of an electrically non-conductive material and a thermally non-conductive material.
[0030] Em particular, a provisão pode ser feita aqui para a parte que consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica para ter pelo menos uma superfície que funciona como uma face de contato, referida superfície sendo alinhada com ou se projetando além de uma superfície imediatamente adjacente da parte que consiste de um material eletricamente não-condutivo e material termica- mente não-condutivo.[0030] In particular, provision may be made here for the part consisting of an electrically non-conductive material with good thermal conductivity to have at least one surface functioning as a contact face, said surface being aligned with or projecting in addition to an immediately adjacent surface of the part consisting of an electrically non-conductive material and a thermally non-conductive material.
[0031] De acordo com uma concretização particular, a peça isolante consiste de pelo menos duas partes, no qual uma das partes consiste de um material com boa con- dutividade elétrica e boa condutividade térmica, e a outra ou pelo menos uma outra das partes consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutivi- dade térmica.[0031] According to a particular embodiment, the insulating part consists of at least two parts, in which one of the parts consists of a material with good electrical conductivity and good thermal conductivity, and the other or at least one other of the parts consists of an electrically non-conductive material with good thermal conductivity.
[0032] Em uma concretização adicional da invenção, a peça isolante consiste de pelo menos três partes, no qual uma das partes consiste de um material com boa con- dutividade elétrica e boa condutividade térmica, a outra das partes consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, e uma adicional uma das partes consiste de um material eletricamente não-condutivo e material termi- camente não-condutivo.[0032] In a further embodiment of the invention, the insulating part consists of at least three parts, in which one of the parts consists of a material with good electrical conductivity and good thermal conductivity, the other of the parts consists of an electrically non-electrical material. -conductive with good thermal conductivity, and an additional one of the parts consists of an electrically non-conductive material and a thermally non-conductive material.
[0033] Vantajosamente, o material eletricamente não-condutivo com boa condu- tividade térmica tem uma condutividade térmica de pelo menos 40 W/(m*K), de preferência, pelo menos 60 W/(m*K), e, ainda mais de preferência, pelo menos 90 W/(m*K), ainda mais de preferência, pelo menos 120 W/(m*K), ainda mais de preferência, pelo menos 150 W/(m*K), e, ainda mais de preferência, pelo menos 180 W/(m*K).[0033] Advantageously, the electrically non-conductive material with good thermal conductivity has a thermal conductivity of at least 40 W/(m*K), preferably at least 60 W/(m*K), and further more preferably at least 90 W/(m*K), even more preferably at least 120 W/(m*K), even more preferably at least 150 W/(m*K), and still more preferably at least 180 W/(m*K).
[0034] Expedientemente, o material eletricamente não-condutivo com boa con- dutividade térmica, e/ou o material eletricamente não-condutivo e material termica- mente não-condutivo, têm uma resistividade elétrica de pelo menos 106 Q*cm, de preferência, pelo menos 1010 Q*cm, e/ou a resistência elétrica de pelo menos 7 kV/mm, de preferência, pelo menos 10 kV/mm.[0034] Appropriately, electrically non-conductive material with good thermal conductivity, and/or electrically non-conductive material and thermally non-conductive material, have an electrical resistivity of at least 106 Q*cm, preferably , at least 1010 Q*cm, and/or electrical resistance of at least 7 kV/mm, preferably at least 10 kV/mm.
[0035] Vantajosamente, o material eletricamente não-condutivo com boa condu- tividade térmica é uma cerâmica, de preferência, a partir do grupo das cerâmicas de nitreto, em particular, cerâmicas de nitreto de alumínio, cerâmicas de nitreto boro, e cerâmicas de nitreto de silício, as cerâmicas de carbeto, em particular, cerâmicas de carbeto de silício, as cerâmicas de óxido, em particular, cerâmicas de óxido de alumínio, cerâmicas de óxido zircônio, e cerâmicas de óxido de berílio, e as cerâmicas de silicato, ou é um material plástico, por exemplo, película de plástico.[0035] Advantageously, the electrically non-conductive material with good thermal conductivity is a ceramic, preferably from the group of nitride ceramics, in particular aluminum nitride ceramics, boron nitride ceramics, and silicon nitride, carbide ceramics, in particular, silicon carbide ceramics, oxide ceramics, in particular, aluminum oxide ceramics, zirconium oxide ceramics, and beryllium oxide ceramics, and silicate ceramics, or is a plastic material, for example plastic film.
[0036] É também possível usar uma combinação de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, por exemplo, cerâmica, e algum outro material eletricamente não-condutivo, por exemplo, material plástico, em o que é referido como um material composto. Tal material composto pode ser produzido, por exemplo, de pó de ambos materiais por sinterização. Finalmente, este material composto tem que ser eletricamente não-condutivo, e tem boa condutividade térmica.[0036] It is also possible to use a combination of an electrically non-conductive material with good thermal conductivity, e.g. ceramic, and some other electrically non-conductive material, e.g. plastic material, in what is referred to as a composite material. . Such a composite material can be produced, for example, from powder of both materials by sintering. Finally, this composite material must be electrically non-conductive, and have good thermal conductivity.
[0037] De acordo com uma concretização particular da invenção, o material ele tricamente não-condutivo e material termicamente não-condutivo têm uma condutivi- dade térmica de no máximo 1 W/(m*K).[0037] According to a particular embodiment of the invention, electrically non-conductive material and thermally non-conductive material have a thermal conductivity of at most 1 W/(m*K).
[0038] Vantajosamente, as partes são conectadas juntas em uma maneira de aco plamento por forma, ou acoplamento por força, por ligação adesiva, ou por um método térmico, por exemplo, brasagem ou soldadura.[0038] Advantageously, the parts are connected together in a form coupling manner, or force coupling, by adhesive bonding, or by a thermal method, for example, brazing or soldering.
[0039] Em uma concretização particular da invenção, a peça isolante tem pelo menos uma abertura e/ou pelo menos um corte e/ou pelo menos uma ranhura. Este pode ser o caso, por exemplo, quando a peça isolante é uma parte de transporte de gás, por exemplo, uma parte de transporte de gás de plasma ou uma parte de transporte de gás secundário.[0039] In a particular embodiment of the invention, the insulating piece has at least one opening and/or at least one cut and/or at least one groove. This may be the case, for example, when the insulating part is a gas transport part, for example a plasma gas transport part or a secondary gas transport part.
[0040] Em particular, provisão pode ser feita para a pelo menos uma abertura e/ou o pelo menos um corte e/ou a pelo menos uma ranhura para estarem localizados no material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, e/ou no material eletricamente não-condutivo e material termicamente não-condutivo, e/ou no material com boa condutividade elétrica e boa condutividade térmica.[0040] In particular, provision can be made for the at least one opening and/or the at least one cut and/or the at least one groove to be located in the electrically non-conductive material with good thermal conductivity, and/or in the electrically non-conductive material and thermally non-conductive material, and/or in material with good electrical conductivity and good thermal conductivity.
[0041] Em uma concretização adicionalmente particular da invenção, a peça iso- lante é designada para transporta um gás, em particular, um gás de plasma, gás secundário, ou gás de resfriamento.[0041] In a further particular embodiment of the invention, the insulating piece is designed to carry a gas, in particular, a plasma gas, secondary gas, or cooling gas.
[0042] Na disposição de acordo com a reivindicação 13, provisão pode ser feita para que a peça isolante estela em contato direto com o eletrodo da tocha de arco plasma e/ou o bocal e/ou a tampa de bocal e/ou a tampa protetora do bocal e/ou o retentor de tampa protetora do bocal.[0042] In the arrangement according to claim 13, provision may be made so that the insulating piece is in direct contact with the plasma arc torch electrode and/or the nozzle and/or the nozzle cap and/or the cap nozzle guard and/or the nozzle guard retainer.
[0043] Vantajosamente, a peça isolante é conectada ao eletrodo da tocha de arco plasma e/ou ao bocal e/ou à tampa de bocal e/ou à tampa protetora do bocal e/ou ao retentor de tampa protetora do bocal em um maneira de acoplamento por forma e/ou acoplamento por força, por ligação adesiva, ou por um método térmico, por exemplo, brasagem ou soldadura.[0043] Advantageously, the insulating piece is connected to the electrode of the plasma arc torch and/or the nozzle and/or the nozzle cover and/or the protective shield cap and/or the protective shield retainer of the nozzle in a manner coupling by shape and/or coupling by force, by adhesive bonding, or by a thermal method, for example brazing or soldering.
[0044] Em uma concretização particular da tocha de plasma de acordo com a reivindicação 19, a peça isolante, ou uma parte desta que consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica tem pelo menos uma superfície, de preferência, duas superfícies, funcionando como uma face de contato, referida superfície estando em contato direto pelo menos com uma superfície de um componente com boa condutividade elétrica, em particular, um eletrodo da tocha de arco plasma , bocal, tampa de bocal, tampa protetora do bocal, ou retentor de tampa protetora do bocal, da tocha de plasma.[0044] In a particular embodiment of the plasma torch according to claim 19, the insulating part, or a part thereof consisting of an electrically non-conductive material with good thermal conductivity, has at least one surface, preferably two surfaces , functioning as a contacting face, said surface being in direct contact with at least one surface of a component with good electrical conductivity, in particular, a plasma arc torch electrode, nozzle, nozzle cap, protective nozzle cap, or Nozzle cap retainer of plasma torch.
[0045] Em particular, provisão pode ser feita neste caso para a peça isolante, ou uma parte desta que consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica para ter pelo menos duas superfícies que funcionam como faces de contato, referidas superfícies estando em contato direto pelo menos com uma superfície de um componente com boa condutividade elétrica, em particular, um eletrodo da tocha de arco plasma , bocal, tampa de bocal, tampa protetora do bocal, ou retentor de tampa protetora do bocal, da tocha de plasma, e com uma superfície adicional de um componente adicional com boa condutividade elétrica da tocha de plasma.[0045] In particular, provision can be made in this case for the insulating part, or a part thereof consisting of an electrically non-conductive material with good thermal conductivity to have at least two surfaces that function as contact faces, said surfaces being in direct contact with at least one surface of a component with good electrical conductivity, in particular, a plasma arc torch electrode, shield, shield cap, shield shield cap, or shield shield retainer, of the plasma torch , and with an additional surface of an additional component with good electrical conductivity of the plasma torch.
[0046] De acordo com uma concretização particular, a peça isolante é uma parte de transporte de gás, em particular, uma parte de transporte de gás de plasma, parte de transporte de gás secundário, ou parte de transporte de gás de resfriamento.[0046] According to a particular embodiment, the insulating part is a gas transport part, in particular, a plasma gas transport part, secondary gas transport part, or cooling gas transport part.
[0047] Vantajosamente, a peça isolante tem pelo menos uma superfície que está em contato direto com um meio de resfriamento, de preferência, um líquido e/ou um gás e/ou uma mistura de líquido/gás, durante operação.[0047] Advantageously, the insulating piece has at least one surface that is in direct contact with a cooling medium, preferably a liquid and/or a gas and/or a liquid/gas mixture, during operation.
[0048] No método de acordo com a reivindicação 24, provisão pode ser feita de um feixe de laser de um laser a ser acoplado na tocha de plasma em adição ao jato de plasma.[0048] In the method according to claim 24, provision can be made for a laser beam from a laser to be coupled to the plasma torch in addition to the plasma jet.
[0049] Em particular, o laser pode ser um laser de fibra, laser de diodo, e/ou laser bombeado por diodo.[0049] In particular, the laser may be a fiber laser, diode laser, and/or diode pumped laser.
[0050] A invenção é baseada na surpreendente descoberta que, pelo uso de um material que não é somente eletricamente não-condutivo, mas também tem boa con- dutividade de calor, resfriamento mais efetivo e de custo mais efetivo é possível, e desenhos menores e mais simples de tochas de plasma são possíveis, e diferenças de temperatura menores e, desse modo, tensões mecânicas mais baixas, podem ser alcançadas.[0050] The invention is based on the surprising discovery that, by using a material that is not only electrically non-conductive, but also has good heat conductivity, more effective and cost-effective cooling is possible, and smaller designs and simpler plasma torches are possible, and smaller temperature differences, and thus lower mechanical stresses, can be achieved.
[0051] A invenção proporciona, pelo menos em uma ou mais concretizações par ticulares, resfriamento de componentes, em particular, partes de desgaste, de uma tocha de plasma, que é mais efetivo e/ou de custo efetivo, e/ou resulta em tensões mecânicas mais baixas, e/ou permitem desenhos menores e/ou mais simples de tocha de plasma, e, ao mesmo tempo, asseguram isolamento elétrico entre componentes de uma tocha de plasma.[0051] The invention provides, at least in one or more particular embodiments, cooling of components, in particular wear parts, of a plasma torch that is more effective and/or cost effective, and/or results in lower mechanical stresses, and/or allow for smaller and/or simpler plasma torch designs, while at the same time ensuring electrical isolation between components of a plasma torch.
[0052] Características e vantagens adicionais da invenção podem ser proporcio nadas a partir das reivindicações em anexo e da seguinte descrição, em que um número de concretizações exemplares são descritas por meio dos desenhos esquemáticos, em que:[0052] Additional features and advantages of the invention may be provided from the appended claims and the following description, in which a number of exemplary embodiments are described by way of the schematic drawings, in which:
[0053] A Figura 1 mostra uma vista lateral em corte longitudinal parcial de uma tocha de plasma de acordo com uma primeira concretização particular da invenção;[0053] Figure 1 shows a side view in partial longitudinal section of a plasma torch according to a first particular embodiment of the invention;
[0054] A Figura 2 mostra uma vista lateral em corte longitudinal parcial de uma tocha de plasma de acordo com uma segunda concretização particular da invenção;[0054] Figure 2 shows a side view in partial longitudinal section of a plasma torch according to a second particular embodiment of the invention;
[0055] A Figura 3 mostra uma vista lateral em corte longitudinal parcial de uma tocha de plasma de acordo com uma terceira concretização particular da invenção;[0055] Figure 3 shows a side view in partial longitudinal section of a plasma torch according to a third particular embodiment of the invention;
[0056] A Figura 4 mostra uma vista lateral em corte longitudinal parcial de uma tocha de plasma de acordo com uma quarta concretização particular da invenção;[0056] Figure 4 shows a partial longitudinal sectional side view of a plasma torch according to a fourth particular embodiment of the invention;
[0057] A Figura 5 mostra uma vista lateral em corte longitudinal parcial de uma tocha de plasma de acordo com uma quinta concretização particular da invenção;[0057] Figure 5 shows a side view in partial longitudinal section of a plasma torch according to a fifth particular embodiment of the invention;
[0058] A Figura 6 mostra uma vista lateral em corte longitudinal parcial de uma tocha de plasma de acordo com uma sexta concretização particular da invenção;[0058] Figure 6 shows a partial longitudinal sectional side view of a plasma torch according to a sixth particular embodiment of the invention;
[0059] A Figura 7 mostra uma vista lateral em corte longitudinal parcial de uma tocha de plasma de acordo com uma sétima concretização particular da invenção;[0059] Figure 7 shows a side view in partial longitudinal section of a plasma torch according to a seventh particular embodiment of the invention;
[0060] A Figura 8 mostra uma vista lateral em corte longitudinal parcial de uma tocha de plasma de acordo com uma oitava concretização particular da invenção;[0060] Figure 8 shows a partial longitudinal sectional side view of a plasma torch according to an eighth particular embodiment of the invention;
[0061] A Figura 9 mostra uma vista lateral em corte longitudinal parcial de uma tocha de plasma de acordo com uma nona concretização particular da invenção;[0061] Figure 9 shows a side view in partial longitudinal section of a plasma torch according to a ninth particular embodiment of the invention;
[0062] As Figuras 10a e 10b mostram uma vista em corte longitudinal e uma vista lateral parcialmente seccional de uma peça isolante de acordo com uma concretização particular da invenção;[0062] Figures 10a and 10b show a longitudinal sectional view and a partially sectional side view of an insulating piece according to a particular embodiment of the invention;
[0063] As Figuras 11a e 11b mostram uma vista em corte longitudinal e uma vista lateral parcialmente seccional de uma peça isolante de acordo com uma concretização adicional particular da invenção;[0063] Figures 11a and 11b show a longitudinal sectional view and a partially sectional side view of an insulating piece according to a further particular embodiment of the invention;
[0064] As Figuras 12a e 12b mostram uma vista em corte longitudinal e uma vista lateral parcialmente seccional de uma peça isolante de acordo com uma concretização adicional particular da invenção;[0064] Figures 12a and 12b show a longitudinal sectional view and a partially sectional side view of an insulating piece according to a further particular embodiment of the invention;
[0065] As Figuras 13a e 13b mostram uma vista em corte longitudinal e uma vista lateral parcialmente seccional de uma peça isolante de acordo com uma concretização adicional particular da invenção;[0065] Figures 13a and 13b show a longitudinal sectional view and a partially sectional side view of an insulating piece according to a further particular embodiment of the invention;
[0066] As Figuras 14a e 14b mostram uma vista em corte longitudinal e uma vista lateral parcialmente seccional de uma peça isolante de acordo com uma concretização adicional particular da invenção;[0066] Figures 14a and 14b show a longitudinal sectional view and a partially sectional side view of an insulating piece according to a further particular embodiment of the invention;
[0067] As Figuras 14c e 14d mostram vistas como nas figuras 14a e 14b, mas no qual uma parte foi omitida;[0067] Figures 14c and 14d show views as in figures 14a and 14b, but in which a part has been omitted;
[0068] As Figuras 15a e 15b mostram uma vista plana em corte parcial e uma vista lateral em corte parcial, respectivamente, de uma peça isolante que é ou pode ser usada, por exemplo, na tocha de plasma nas figuras 6 a 9;[0068] Figures 15a and 15b show a plan view in partial section and a side view in partial section, respectively, of an insulating piece that is or can be used, for example, in the plasma torch in figures 6 to 9;
[0069] As Figuras 16a e 16b mostram uma vista plana em corte parcial e uma vista lateral em corte parcial, respectivamente, de uma peça isolante que é ou pode ser usada, por exemplo, na tocha de plasma nas figuras 6 a 9;[0069] Figures 16a and 16b show a plan view in partial section and a side view in partial section, respectively, of an insulating piece that is or can be used, for example, in the plasma torch in figures 6 to 9;
[0070] As Figuras 17a e 17b mostram uma vista plana em corte parcial e uma vista lateral em corte parcial, respectivamente, de uma peça isolante que é ou pode ser usada, por exemplo, na tocha de plasma nas figuras 6 a 9;[0070] Figures 17a and 17b show a plan view in partial section and a side view in partial section, respectively, of an insulating piece that is or can be used, for example, in the plasma torch in figures 6 to 9;
[0071] As Figuras 18a a 18d mostram uma vista plana em corte parcial e vistas laterais em corte de uma peça isolante de acordo com uma concretização particular adicional da presente invenção;[0071] Figures 18a to 18d show a plan view in partial section and side views in section of an insulating piece according to a further particular embodiment of the present invention;
[0072] As Figuras 19a a 19d mostram vistas em corte de uma disposição com posta de um bocal e de uma peça isolante de acordo com uma concretização particular da invenção;[0072] Figures 19a to 19d show sectional views of an arrangement composed of a mouthpiece and an insulating piece according to a particular embodiment of the invention;
[0073] As Figuras 20a a 20d mostram vistas em corte de uma disposição com posta de uma tampa de bocal e de uma peça isolante de acordo com uma concretização particular da presente invenção;[0073] Figures 20a to 20d show sectional views of an arrangement composed of a mouthpiece cap and an insulating piece according to a particular embodiment of the present invention;
[0074] As Figuras 21a a 21d mostram vistas em corte de uma disposição com posta de uma tampa protetora do bocal e de uma peça isolante de acordo com uma concretização particular da presente invenção;[0074] Figures 21a to 21d show sectional views of an arrangement composed of a protective nozzle cap and an insulating piece according to a particular embodiment of the present invention;
[0075] As Figuras 22a e 22b mostram vistas em corte parcial de uma disposição composta de um eletrodo da tocha de arco plasma e de uma peça isolante de acordo com uma concretização particular da presente invenção; e[0075] Figures 22a and 22b show partial sectional views of an arrangement composed of a plasma arc torch electrode and an insulating piece according to a particular embodiment of the present invention; and
[0076] A Figura 23 mostra uma vista lateral em corte longitudinal parcial de uma disposição composta de um eletrodo da tocha de arco plasma e de uma peça isolante de acordo com uma concretização particular da presente invenção.[0076] Figure 23 shows a side view in partial longitudinal section of an arrangement composed of a plasma arc torch electrode and an insulating piece according to a particular embodiment of the present invention.
[0077] A Figura 1 mostra uma tocha de corte de plasma resfriada por líquido 1 de acordo com uma concretização particular da presente invenção. Ela compreende um eletrodo 2 da tocha de arco plasma, uma peça isolante, configurada como uma parte de transporte de gás de plasma 3, para transportar gás de plasma PG, e um bocal 4. O eletrodo 2 da tocha de arco plasma consiste de um retentor de eletrodo 2.1 da tocha de arco plasma e um inserto de emissão 2.2. O retentor de eletrodo 2.2 da tocha de arco plasma consiste de um material com boa condutividade elétrica e boa condutividade térmica, neste caso, de um metal, por exemplo, cobre, prata, alumínio, ou uma liga na qual pelo menos um destes metais está contido. O inserto de emissão 2.2 é produzido de um material que tem um alto ponto de fusão (>2000°C). Neste caso, quando gases de plasma não-oxidantes (por exemplo, argônio, hidrogênio, nitrogênio, hélio, e misturas destes) são usados, tungstênio é adequado, por exemplo, e quando gases oxidantes (por exemplo, oxigênio, ar, misturas destes, mistura de nitrogênio/oxigênio) são usados, háfnio ou zircônia são adequados, por exemplo. O inserto de emissão 2.2 é introduzido no retentor de eletrodo 2.1 da tocha de arco plasma. O eletrodo 2 da tocha de arco plasma é ilustrado aqui como um eletrodo plano em que o inserto de emissão 2.2 não se projeta além da superfície da extremidade frontal do retentor de eletrodo 2.1 da tocha de arco plasma.[0077] Figure 1 shows a liquid cooled plasma cutting torch 1 according to a particular embodiment of the present invention. It comprises an
[0078] O eletrodo 2 da tocha de arco plasma se projeta no espaço interior vazado 4.2 do bocal 4. O bocal é aparafusado por meio de uma rosca 4.20 em um retentor de bocal 6 com uma rosca interna 6.20. Disposta entre o bocal 4 e o eletrodo 2 da tocha de arco plasma está a parte de transporte de gás de plasma 3. Localizados na parte de transporte de gás de plasma 3 estão furos, aberturas, ranhuras e/ou cortes (não ilustrados) através dos quais o gás de plasma PG escoa. Por meio de uma disposição correspondente, por exemplo, com um desvio radial e/ou uma inclinação de furos radialmente dispostos com relação a linha de centro M, o gás de plasma PG pode ser assentado em rotação. Isto serve para estabilizar o arco e o jato de plasma.[0078]
[0079] O arco queima entre o inserto de emissão 2.2 e uma peça de operação (não ilustrada), e é constrito por um furo do bocal 4.1. O próprio arco já está a uma alta temperatura, que é aumentada ainda mais por sua constrição. Neste caso, as temperaturas de até 30 000 K são indicadas. Por esta razão, o eletrodo 2 da tocha de arco plasma e o bocal 4 são resfriados por um meio de resfriamento. Um líquido, no caso mais simples, água, um gás, no caso mais simples, ar, ou uma mistura destes, no caso mais simples, uma mistura de ar/água, que é referida como um aerosol, podem ser usados como o meio de resfriamento. Resfriamento líquido é o mais efetivo. Localizado em um espaço interior 2.10 do eletrodo 2 da tocha de arco plasma está um tubo de resfriamento 10 através do qual o refrigerante é realimentado para a linha de retorno de refrigerante WR2 a partir da linha de alimentação de refrigerante WV2, através do espaço de refrigerante 10.10 em direção ao eletrodo 2 da tocha de arco plasma, na vizinhança do inserto de emissão 2.2, e através do espaço que é formado pela face externa do tubo de resfriamento 10 na face interna do eletrodo 2 da tocha de arco plasma.[0079] The arc burns between the 2.2 emission insert and an operating part (not shown), and is constrained by a hole in the 4.1 nozzle. The bow itself is already at a high temperature, which is further increased by its constriction. In this case, temperatures up to 30 000 K are indicated. For this reason,
[0080] Neste exemplo, o bocal 4 é resfriado indiretamente, via o retentor de bo cal 6, ao qual o refrigerante é transportado através de um espaço de refrigerante 6.10 (WV1) e longe do qual o refrigerante é transportado novamente, via um espaço de refrigerante 6.11 (WR1). O refrigerante usualmente escoa com um fluxo volumétrico de 1 a 10 l/min. O bocal 4 e o retentor de bocal 6 consistem de um metal. Como um resultado do contato mecânico formado com o auxílio da rosca externa 4.20 do bocal 4 e a rosca interna 6.20 do retentor de bocal 6, o calor que ocorre no bocal 4 é guiado no retentor de bocal 6, e dissipado pelo meio de resfriamento em escoamento (WV1, WR1).[0080] In this example,
[0081] A peça isolante configurada como uma parte de transporte de gás de plasma 3 é formada em uma parte neste exemplo, e consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica. Como um resultado de tal uma peça isolante sendo usada, isolamento elétrico é alcançado entre o eletrodo 2 da tocha de arco plasma e o bocal 4. Isto é necessário para operação da tocha de corte de plasma 1, especificamente a colisão de alta voltagem e a operação de um arco piloto que queima entre o eletrodo 2 da tocha de arco plasma e o bocal 4. Ao mesmo tempo, calor é conduzido entre o eletrodo 2 da tocha de arco plasma e o bocal 4 a partir do componente mais quente ao componente mais frio, via a peça isolante com boa condutividade térmica que é configurada como uma parte de transporte de gás de plasma 3. Troca de calor adicional, desse modo, ocorre, via a peça isolante. A parte de transporte de gás de plasma 3 está em contato de toque com o eletrodo 2 da tocha de arco plasma e o bocal 4, via faces de contato.[0081] The insulating part configured as a plasma
[0082] Nesta concretização exemplar, uma face de contato 2.3 é, por exemplo, uma face externa cilíndrica do eletrodo 2 da tocha de arco plasma e uma face de contato 3.5 é uma face interna cilíndrica da parte de transporte de gás de plasma 3. Uma face de contato 3.6 é uma face externa cilíndrica da parte de transporte de gás de plasma 3, e uma face de contato 4.3 é uma face interna cilíndrica do bocal 4. De preferência, um acoplamento de folga com a pequena folga, por exemplo, H7/h6 de acordo com DIN EN ISO 286, entre as faces interna e externa cilíndricas, é aqui usado de modo a realizar ambos a obturação em uma outra e também bom contato e, desse modo, baixa resistência térmica e, desse modo, boa transferência de calor. A transferência de calor pode ser aperfeiçoada pela aplicação de pasta termicamente condutiva a estas faces de contato. (Observação: mesmo se uma pasta termicamente condutiva é usada, esta é ainda pretendida ser coberta pela expressão “contato direto”). Um acoplamento com uma folga maior, por exemplo, H7/g6, pode, em seguida, ser usado. Além disso, o bocal 4 e a parte de transporte de gás de plasma 3 cada têm uma face de contato 4.5 e 3.7, aqui, estas sendo faces anulares, e em contato de toque com o outro, aqui. Este é uma conexão de acoplamento por força entre as faces anulares, que é realizada por aparafusamento do bocal 4 no retentor de bocal 6.[0082] In this exemplary embodiment, a contact face 2.3 is, for example, a cylindrical outer face of
[0083] Por conta da boa condutividade térmica, altas diferenças de temperatura entre o bocal 4 e o eletrodo 2 da tocha de arco plasma podem ser evitadas, e tensões mecânicas na tocha de corte de plasma 1 que são causadas desse modo podem ser reduzidas.[0083] On account of good thermal conductivity, high temperature differences between
[0084] Um material cerâmico, por exemplo, é aqui usado como o material eletri camente não-condutivo com boa condutividade térmica. Nitreto de alumínio, que, de acordo com DIN 60672, tem muito boa condutividade térmica (cerca de 180 W/(m*K)) e alta resistividade elétrica (cerca de 1012 Q*cm), é particularmente adequado.[0084] A ceramic material, for example, is used here as the electrically non-conductive material with good thermal conductivity. Aluminum nitride, which according to DIN 60672 has very good thermal conductivity (about 180 W/(m*K)) and high electrical resistivity (about 1012 Q*cm), is particularly suitable.
[0085] A Figura 2 mostra uma tocha de corte de plasma cilíndrica 1 em que o eletrodo 2 da tocha de arco plasma é resfriado diretamente pelo refrigerante. O resfriamento indireto, mostrado na figura 2, do bocal 4, via o retentor de bocal 6, não é proporcionado. O bocal 4 é resfriado por condução de calor, via uma peça isolante, configurada como uma parte de transporte de gás de plasma 3, em direção ao eletrodo 2 da tocha de arco plasma resfriado diretamente pelo refrigerante. Como um resultado de tal peça isolante sendo usada, isolamento elétrico entre o eletrodo 2 da tocha de arco plasma e o bocal 4 é alcançado. Isto é necessário para operação da tocha de corte de plasma 1, especificamente a colisão de alta voltagem e a operação do arco piloto que queima entre o eletrodo 2 da tocha de arco plasma e o bocal 4. Ao mesmo tempo, calor é conduzido entre o eletrodo 2 da tocha de arco plasma e o bocal 4 a partir do componente mais quente para o componente mais frio, via a peça isolante com boa conduti- vidade térmica que é configurada como uma parte de transporte de gás de plasma 3. Troca de calor adicional, desse modo, ocorre entre o eletrodo 2 da tocha de arco plasma e o bocal 4, via a parte de transporte de gás de plasma 3. A parte de transporte de gás de plasma 3 está em contato de toque com o eletrodo e o bocal 4, via faces de contato.[0085] Figure 2 shows a cylindrical plasma cutting torch 1 in which electrode 2 of the plasma arc torch is cooled directly by the coolant. Indirect cooling, shown in Figure 2, of the
[0086] Nesta concretização exemplar, uma face de contato 2.3 é, por exemplo, uma face externa cilíndrica do eletrodo 2 da tocha de arco plasma, e uma face de contato 3.5 é uma face interna cilíndrica da parte de transporte de gás de plasma 3. Uma face de contato 3.6 é uma face externa cilíndrica da parte de transporte de gás de plasma 3, e uma face de contato 4.3 é uma face interna cilíndrica do bocal 4. De preferência, um acoplamento de folga com uma pequena folga, por exemplo, H7/h6, de acordo com DIN EN ISO 286, entre as faces interna e externa cilíndricas, é aqui usado de modo a realizar ambas obturação entre si, e também em contato e, desse modo, baixa resistência térmica e, desse modo, boa transferência de calor. A transferência de calor pode ser aperfeiçoada por aplicação de faces termicamente condutivas à estas faces de contato. Um acoplamento com uma folga maior, por exemplo, H7/g6, pode, em seguida, ser usado. Além disso, o bocal 4 e a parte de transporte de gás de plasma 3 cada têm uma face de contato 4.5 e 3.7, respectivamente, aqui, estas sendo faces anulares e em contato de toque entre si, aqui. Esta é uma conexão de acoplamento por força entre as faces anulares, que é realizada por aparafusamento do bocal 4 no retentor de bocal 6.[0086] In this exemplary embodiment, a contact face 2.3 is, for example, a cylindrical outer face of the
[0087] A omissão do resfriamento indireto para o bocal 4 resulta em uma sim plificação considerável da estrutura da tocha de corte de plasma 1, visto que os espaços de refrigerante no retentor de bocal 6, que são, de outro modo, necessários de modo a transportar o refrigerante para sua área de ação e longe novamente, são dispensados. O eletrodo é resfriado como na figura 1.[0087] The omission of indirect cooling for
[0088] A Figura 3 mostra uma tocha de corte de plasma 1 em que um bocal 4 é resfriado indiretamente, via um retentor de bocal 6, ao qual o refrigerante é transportado através de um espaço de refrigerante 6.10 (WV1) e longe do qual o refrigerante é transportado novamente, via um espaço de refrigerante 6.11 (WR1). O resfriamento direto, mostrado nas figuras 1 e 2, do eletrodo 2 da tocha de arco plasma, não é provido. A condução térmica a partir do eletrodo 2 da tocha de arco plasma para o bocal 4 ocorre via uma peça isolante, configurada como uma parte de transporte de gás de plasma 3, com relação ao bocal resfriado de refrigerante indiretamente 4. Neste particular, as declarações feitas com relação às figuras 1 e 2 se aplicam.[0088] Figure 3 shows a plasma cutting torch 1 in which a
[0089] Isto resulta em uma simplificação considerável da estrutura da tocha de plasma 1 e do eletrodo 2 da tocha de arco plasma, visto que o tubo de resfriamento 10 e os espaços de refrigerante 2.10 e 10.10, mostrados nas figuras 1 e 2, que são, de outro modo, necessários de modo a transportar o líquido de resfriamento a sua área de ação (WV2) e longe novamente (WR2), são dispensados.[0089] This results in a considerable simplification of the structure of plasma torch 1 and
[0090] A tocha de corte de plasma 1 ilustrada na figura 4 difere da tocha de corte de plasma ilustrada na figura 1, em que o bocal 4 é resfriado diretamente por um refrigerante. Para esta finalidade, o bocal 4 é fixado por uma tampa de bocal 5. Uma rosca interna 5.20 da tampa de bocal 5 é aparafusada junto com uma rosca externa 6.21 de um retentor de bocal 6. A face externa do bocal 4 e uma parte do retentor de bocal 6, e também a face interna da tampa de bocal 5 forma um espaço de refrigerante 4.10 através do qual o refrigerante, que escoa para sua área de ação (WV1) e de volta novamente (WR1) através dos espaços de refrigerante 6.10 e 6.11 no retentor de bocal 6.[0090] The plasma cutting torch 1 illustrated in figure 4 differs from the plasma cutting torch illustrated in figure 1, in that the
[0091] Disposta entre o bocal 4 e um eletrodo 2 da tocha de arco plasma está uma peça isolante configurada como uma parte de transporte de gás de plasma 3. Desse modo, as mesmas vantagens são alcançadas conforme foram explanadas em conjunto com a figura 1. O calor é transferido entre o eletrodo 2 da tocha de arco plasma e o bocal 4 a partir do componente mais quente para o componente mais frio, via a peça isolante com boa condutividade térmica que é configurada como uma parte de transporte de gás de plasma 3. A parte de transporte de gás de plasma 3 está em contato de toque com o eletrodo 2 da tocha de arco plasma e o bocal 4. Desse modo, tensões mecânicas na tocha de corte de plasma 1 que são proporcionadas pelas grandes diferenças de temperatura podem ser reduzidas.[0091] Arranged between the
[0092] Uma vantagem comparada com a tocha de corte de plasma mostrada na figura 1 é que o bocal resfriado de refrigerante diretamente 4 é resfriado melhor do que o bocal resfriado indiretamente. Desde que o refrigerante nesta disposição escoa direto na vizinhança da ponta do bocal e de um furo do bocal 4.1, onde o maior aquecimento do bocal ocorre, o efeito de resfriamento é particularmente maior. O espaço de refrigerante é vedado por O-rings entre a tampa de bocal 5 e o bocal 4, entre a tampa de bocal 5 e o retentor de bocal 6, e entre o bocal 4 e o retentor de bocal 6.[0092] An advantage compared to the plasma cutting torch shown in figure 1 is that the directly cooled
[0093] A tampa de bocal 5, também, é resfriada pelo refrigerante que escoa atra vés do espaço de refrigerante 4.10, que é formado pela face externa do bocal 4, e a face interna da tampa de bocal 5. A tampa de bocal 5 é aquecida principalmente pela radiação do arco, ou do jato de plasma, e da peça de operação aquecida.[0093] The
[0094] Contudo, a estrutura da tocha de corte de plasma 1 é mais complicada, visto que uma tampa de bocal 5 é adicionalmente requerida. Um líquido, no caso mais simples, água, é, de preferência, usado como o refrigerante, aqui.[0094] However, the structure of the plasma cutting torch 1 is more complicated, as a
[0095] A Figura 5 mostra uma tocha de corte de plasma 1 que é similar à tocha de corte de plasma na figura 1, mas em que uma tampa protetora do bocal 8 é adicionalmente disposta fora do bocal 4. Furos 4.1 no bocal 4 e 8.1 na tampa protetora do bocal 8 estão localizados em uma linha de centro M. As faces internas da tampa protetora do bocal 8 e de um retentor de tampa protetora do bocal 9 formam, com as faces externas do bocal 4 e do retentor de bocal 6, espaços 8.10 e 9.10 através dos quais um gás secundário SG escoa. Este gás secundário sai do furo na tampa protetora do bocal 8.1, e encerra o jato de plasma (não ilustrado), e assegura uma atmosfera definida ao redor da última. Em adição, o gás secundário SG protege o bocal 4 e a tampa protetora do bocal 8 dos arcos que podem ser formar entre eles, e a peça de operação. Estes são referidos como arcos duplos e podem resultar em dano ao bocal 4. Em particular, quando se perfura a peça de operação, o bocal 4 e a tampa protetora do bocal 8 são altamente estressados pelo espirramento de material fundido quente. O gás secundário SG, o fluxo volumétrico do qual pode ser aumentado durante perfuração comparado com o valor durante corte, mantém o espirramento de material para fora do bocal 4 e da tampa protetora do bocal 8 e, desse modo, os protegem de dano.[0095] Figure 5 shows a plasma cutting torch 1 which is similar to the plasma cutting torch in figure 1, but in which a
[0096] Para resfriamento do eletrodo 2 da tocha de arco plasma e do bocal 4, as declarações feitas com relação a tocha de corte de plasma 1, de acordo com figura 1, se aplicam. Em princípio, resfriamento direto de somente o eletrodo 2 da tocha de arco plasma - conforme mostrado na figura 2 - e resfriamento indireto de somente o bocal 4 - conforme mostrado na figura 3 - são também possíveis em uma tocha de corte de plasma 1 com gás secundário. As declarações feitas com relação a estes também se aplicam.[0096] For
[0097] No caso da tocha de corte de plasma 1 mostrada na figura 5, em adição ao eletrodo 2 da tocha de arco plasma e do bocal 4, a tampa protetora do bocal 8 também tem que ser resfriada. A tampa protetora do bocal 8 é aquecida, em particular, pela radiação do arco, ou do jato de plasma e da peça de operação aquecida. Em particular, quando se perfura a peça de operação, a tampa protetora do bocal 8 é altamente termi- camente estressada e aquecida por espirramento de material quente-vermelho, e tem que ser resfriada. Portanto, materiais com boa condutividade térmica e boa condutivi- dade elétrica, geralmente metais, por exemplo, prata, cobre, alumínio, estanho, zinco, ferro, aço ligado ou uma liga de metal (por exemplo, latão) em que estes metais estão contidos individualmente, ou em uma quantidade total de pelo menos 50%, são usados.[0097] In the case of plasma cutting torch 1 shown in figure 5, in addition to
[0098] O gás secundário SG primeiro de tudo escoa através da tocha de corte de plasma 1, antes dele passar através de um primeiro espaço 9.10 que é formado pelas faces internas do retentor de tampa protetora do bocal 9 e da tampa protetora do bocal 8, e as faces externas do retentor de bocal 6 e do bocal 4. O primeiro espaço 9.10 é também ligado por uma peça isolante, configurada como uma parte de transporte de gás secundário 7, que está localizada entre o bocal 4 e a tampa protetora do bocal 8. A parte de transporte de gás secundário 7 pode ser formada em uma maneira multiparte.[0098] Secondary gas SG first of all flows through the plasma cutting torch 1, before it passes through a first space 9.10 which is formed by the inner faces of the
[0099] Localizados na parte de transporte de gás secundário 7 estão furos 7.1. Contudo, estes podem também serem aberturas, ranhuras ou cortes através dos quais o gás secundário SG escoa. Por meio de uma disposição correspondente dos furos 7.1, por exemplo, dispostos radialmente com um desvio radial e/ou uma inclinação com relação à linha de centro M, o gás secundário pode ser assentado em rotação. Isto serve para estabilizar o arco ou o jato de plasma.[0099] Located in the secondary
[00100] Após ele ter passado através da parte de transporte de gás secundário 7, o gás secundário escoa em um espaço interior 8.10 que é formado pela face interna da tampa protetora do bocal 8 e da face externa do bocal 4, e, em seguida, sai do furo 8.1 na tampa protetora do bocal 8. Com a queima do arco ou do jato de plasma, o gás secundário colide os últimos e pode influenciá-los.[00100] After it has passed through the secondary
[00101] A tampa protetora do bocal 8 é usualmente resfriada somente pelo gás secundário SG. O resfriamento do gás tem o problema que ele não efetivo para alcançar resfriamento ou dissipação adequados de calor, e o fluxo volumétrico de gás requerido é muito alto para esta proposta. Os fluxos volumétricos de gás de 5000 a 11 000 l/h são frequentemente necessários aqui. Ao mesmo tempo, o fluxo volumétrico do gás secundário tem que ser selecionado tal que os melhores resultados de corte são alcançados. Fluxos volumétricos excessivos, que são requeridos para resfriamento, contudo, frequentemente prejudicam o resultado de corte.[00101] The protective cap of
[00102] Em adição, o alto consumo de gás proporcionado pelos altos fluxos volumétricos é não-econômico. Isto se aplica particularmente quando gases outros do que ar, por exemplo, argônio, nitrogênio, hidrogênio, oxigênio ou hélio, são usados.[00102] In addition, the high gas consumption provided by high volumetric flows is uneconomical. This particularly applies when gases other than air, eg argon, nitrogen, hydrogen, oxygen or helium, are used.
[00103] Estes problemas são remediados pelo uso da peça isolante configurada como a parte de transporte de gás secundário 7. Pelo uso de tal peça isolante, isolamento elétrico é alcançado entre a tampa protetora do bocal 8 e o bocal 4. Em combinação com o gás secundário SG, o isolamento elétrico protege o bocal 4 e a tampa protetora do bocal 8 de arcos que podem se formar entre eles e a peça de operação. Estes são referidos como arcos duplos, e podem resultar em dano ao bocal 4 ou à tampa protetora do bocal 8.[00103] These problems are remedied by the use of the insulating piece configured as the secondary
[00104] Ao mesmo tempo, calor é transferido entre a tampa protetora do bocal 8 e o bocal 4 a partir do componente mais quente para o componente mais frio, neste caso, a partir da tampa protetora do bocal 8 para o bocal 4, via a peça isolante com boa condutividade térmica que é configurada como uma parte de transporte de gás secundário 7. A parte de transporte de gás secundário 7 está em contato de toque com a tampa protetora do bocal 8 e o bocal 4. Nesta concretização exemplar, isto ocorre, via faces anulares 8.2 da tampa protetora do bocal 8 e 7.4 da parte de transporte de gás secundário 7, e as faces anulares 7.5 da parte de transporte de gás secundário 7 e 4.4 do bocal 4. Estas são conexões de acoplamento por força, no qual a tampa protetora do bocal 8 com o auxílio do retentor de tampa protetora do bocal 9 que é aparafusada por meio de uma rosca interna 9.20 a uma rosca externa 11.20 de um receptáculo 11. Desse modo, esta é pressionada ascendentemente contra a parte de transporte de gás secundário 7, e esta é pressionada contra o bocal 4.[00104] At the same time, heat is transferred between the nozzle
[00105] Desse modo, o calor é conduzido a partir da tampa protetora do bocal 8 para o bocal 4 e, desse modo, resfriado. O bocal 4 por sua parte é indiretamente resfriado, conforme explanado na descrição da figura 1.[00105] In this way, heat is conducted from the protective cap of the
[00106] A Figura 6 mostra a estrutura da tocha de corte de plasma 1 como na figura 4, mas em que uma tampa protetora do bocal 8 é adicionalmente disposta fora da tampa de bocal 5.[00106] Figure 6 shows the structure of the plasma cutting torch 1 as in figure 4, but in which a
[00107] Os furos 4.1 no bocal 4 e 8.1 na tampa protetora do bocal 8 estão localizados em uma linha de centro M. As faces internas da tampa protetora do bocal 8 e do retentor de tampa protetora do bocal 9 formam, com as faces externas da tampa de bocal 5 e do bocal 4, espaços 8.10 e 9.10, respectivamente, através dos quais um gás secundário SG pode escoar. Este gás secundário sai do furo 8.1 na tampa protetora do bocal 8, encerra o jato de plasma (não ilustrado), e assegura uma atmosfera definida ao redor na última. Em adição, o gás secundário SG protege o bocal 4, a tampa de bocal 5 e a tampa protetora do bocal 8 dos arcos que podem se formar entre eles e a peça de operação (não mostrada). Estes são referidos como arcos duplos, e podem resultar em dano ao bocal 4, à tampa de bocal 5, e à tampa protetora do bocal 8. Em particular, quando se perfura uma peça de operação, o bocal 4, a tampa de bocal 5, e a tampa protetora do bocal 8 são altamente estressados pelo espirramento de material quente. O gás secundário SG, o fluxo volumétrico do qual pode ser aumentado durante perfuração comparado com o valor durante corte, mantém o espirramento de material longe do bocal 4, da tampa de bocal 5 e da tampa protetora do bocal 8 e, desse modo, protege os mesmos de dano.[00107] Holes 4.1 in
[00108] Para resfriamento do eletrodo 2 da tocha de arco plasma, do bocal 4 e da tampa de bocal 5, as declarações feitas na descrição da figura 4 se aplicam.[00108] For
[00109] A tampa protetora do bocal 8 é aquecida, em particular, pela radiação do arco ou do jato de plasma e da peça de operação aquecida. Em particular, quando se perfura a peça de operação, a tampa protetora do bocal 8 é altamente termicamente estressada e aquecida pelo espirramento de material vermelho-quente, e tem que ser resfriada. Portanto, materiais com boa condutividade térmica e boa condutividade elétrica, geralmente metais, por exemplo, cobre, alumínio, estanho, zinco, ferro ou ligas em que pelo menos um destes metais está contido, são usados.[00109] The protective cover of the
[00110] O gás secundário SG, primeiro de tudo, escoa através da tocha de plasma 1, antes dele passar através de um espaço 9.10 que é formado pelas faces internas do retentor de tampa protetora do bocal 9 e da tampa protetora do bocal 8, e as faces externas de um retentor de bocal 6 e da tampa de bocal 5. O espaço 9.10 é também ligado por uma peça isolante, configurada como uma parte de transporte de gás secundário 7 para o gás secundário SG, que está localizado entre a tampa de bocal 5 e a tampa protetora do bocal 8.[00110] Secondary gas SG, first of all, flows through plasma torch 1, before it passes through a space 9.10 which is formed by the inner faces of the
[00111] Localizados na parte de transporte de gás secundário 7 estão furos 7.1. Contudo, estes podem também serem aberturas, ranhuras ou cortes através dos quais o gás secundário SG escoa. Por meio de uma disposição correspondente destes, por exemplo, furos 7.1 com um desvio radial e/ou furos 7.1 dispostos radialmente com uma inclinação com relação à linha de centro M, o gás secundário SG pode ser assentado em rotação. Isto serve para estabilizar o arco ou o jato de plasma.[00111] Located in the secondary
[00112] Após ele ter passado através da parte de transporte de gás secundário 7, o gás secundário SG escoa no espaço (espaço interior) 8.10 que é formado pela face interna da tampa protetora do bocal 8, e a face externa da tampa de bocal 5 e do bocal 4, e, em seguida, sai do furo 8.1 na tampa protetora do bocal 8. Com a queima do arco ou jato de plasma, o gás secundário SG colide com as últimas e pode influenciá-las.[00112] After it has passed through the secondary
[00113] A tampa protetora do bocal 8 é usualmente resfriada somente pelo gás secundário SG. O resfriamento do gás tem o problema que ele não é efetivo para alcançar resfriamento ou dissipação aceitáveis de calor, e o fluxo volumétrico de gás requerido é muito alto para esta proposta. Os fluxos volumétricos de gás de 5000 a 11 000 l/h são frequentemente necessários aqui. Ao mesmo tempo, o fluxo volumétrico do gás secundário tem que ser selecionado tal que os melhores resultados de corte são alcançados. Fluxos volumétricos excessivos, que são requeridos para resfriamento, contudo, frequentemente prejudicam o resultado do corte. Em adição, o alto consumo de gás proporcionado pelos altos fluxos volumétricos é não-econômico. Isto se aplica particularmente quando gases outros do que ar, por exemplo, argônio, nitrogênio, hidrogênio, oxigênio, ou hélio, são usados. Estes problemas são remediados pelo uso da peça isolante configurada como a parte de transporte de gás secundário 7. Pelo uso de tal peça isolante, isolamento elétrico é alcançado entre a tampa protetora do bocal 8 e a tampa de bocal 5 e, desse modo, também o bocal 4. Em combinação com o gás secundário SG, o isolamento elétrico protege o bocal 4, a tampa de bocal 5 e a tampa protetora do bocal 8 dos arcos que podem se formar entre eles e uma peça de operação (não mostrada). Estes são referidos como arcos duplos, e podem resultar em dano ao bocal, tampa de bocal e tampa protetora do bocal.[00113] The protective cap of
[00114] Ao mesmo tempo, calor é transferido entre a tampa protetora do bocal 8 e a tampa de bocal 5 a partir do componente mais quente para o componente mais frio, neste caso, a partir da tampa protetora do bocal 8 para a tampa de bocal 5, via a peça isolante com boa condutividade térmica que é configurada como uma parte de transporte de gás secundário 7. A parte de transporte de gás secundário 7 está em contato de toque com a tampa protetora do bocal 8 e a tampa de bocal 5. Nesta concretização exemplar, isto ocorre, via faces anulares 8.2 da tampa protetora do bocal 8 e 7.4 da parte de transporte de gás secundário 7, e as faces anulares 7.5 da parte de transporte de gás secundário 7 e 5.3 da tampa de bocal 5. Neste exemplo, estas são conexões de acoplamento por força, no qual a tampa protetora do bocal 8 é aparafusada por meio de uma rosca interna 9.20 a uma rosca externa 11.20 de um receptáculo 11 com o auxílio do retentor de tampa protetora do bocal 9. Desse modo, esta é pressionada ascendentemente contra a parte de transporte de gás secundário 7 para o gás secundário SG, e esta é pressionada contra a tampa de bocal 5. Desse modo, o calor é conduzido a partir da tampa protetora do bocal 8 para a tampa de bocal 5 e, desse modo, resfriado. A tampa de bocal 5, por sua parte, é resfriada conforme explanado na descrição da figura 4.[00114] At the same time, heat is transferred between the nozzle
[00115] A Figura 7 mostra uma tocha de corte de plasma 1 para qual as declarações feitas com relação à concretização de acordo com figura 6 se aplicam. Em adição, o retentor de tampa protetora do bocal 9 é aparafusado por meio de sua rosca interna 9.20 a uma rosca externa 11.20 do receptáculo 11, que é designada como uma peça isolante. O receptáculo 11 consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica. Desse modo, calor é transferido ao receptáculo 11 a partir do retentor de tampa protetora do bocal 9, que pode receber referido calor, por exemplo, a partir da tampa protetora do bocal 8, de uma peça de operação quente, ou a partir da radiação do arco, via a rosca interna 9.20 e a rosca externa 11.20. O receptáculo 11 tem passagens de refrigerante 11.10 e 11.11 para a linha de alimentação de refrigerante (WV1) e linha de retorno de refrigerante (WR1), que são aqui concretizadas como furos. O refrigerante escoa através das últimas e, desse modo, resfria o receptáculo 11. Desse modo, o resfriamento do retentor de tampa protetora do bocal 9 é adicionalmente aperfeiçoado. O calor é transferido a partir da tampa protetora do bocal 8, via a face de contato 8.3 desta, configurada como uma face anular, para uma face de contato 9.1, do mesmo modo configurada como uma face anular, no retentor de tampa protetora do bocal 9. As faces de contato 8.3 e 9.1 se tocam em uma maneira de acoplamento por força neste exemplo, no qual a tampa protetora do bocal 8 é aparafusada por meio da rosca interna 9.20 à rosca externa 11.20 do receptáculo 11 com o auxílio do retentor de tampa protetora do bocal 9. Desse modo, esta é pressionada para cima contra a parte de transporte de gás secundário 7, e o retentor de tampa protetora do bocal 9 é pressionada contra a tampa protetora do bocal 8. No presente exemplo, o receptáculo 11 é produzido de cerâmica. Nitreto de alumínio, que tem muito boa condutividade térmica (cerca de 180 W/(m*K)) e alta resistividade elétrica (cerca de 1012 Q*cm), é particularmente adequado.[00115] Figure 7 shows a plasma cutting torch 1 to which the statements made regarding the embodiment according to figure 6 apply. In addition, the mouthpiece
[00116] O refrigerante é simultaneamente transportado ao bocal 4 e tampa de bocal 5 através do espaço de refrigerantes 6.10 e 6.11 no retentor de bocal 6, e resfria referido bocal 4 e tampa de bocal 5.[00116] Refrigerant is simultaneously conveyed to
[00117] A Figura 8 mostra uma concretização de uma tocha de plasma 1 que é similar à concretização na figura 7. Desse modo, as declarações feitas com relação à concretização de acordo com as figuras 6 e 7 também se aplicam em princípio. Contudo, ela contém uma concretização diferente da peça isolante concretizada como um receptáculo 11 para o retentor de tampa protetora do bocal 9. O receptáculo 11 consiste de duas partes neste exemplo, no qual uma parte externa 11.1 consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, e uma parte interna 11.2 consiste de um material com boa condutividade elétrica e boa condutividade térmica.[00117] Figure 8 shows an embodiment of a plasma torch 1 which is similar to the embodiment in figure 7. Thus, the statements made regarding the embodiment according to figures 6 and 7 also apply in principle. However, it contains a different embodiment of the insulating piece embodied as a
[00118] O retentor de tampa protetora do bocal 9 é aparafusado por meio de sua rosca interna 9.20 à rosca externa 11.20 da parte 11.1 do receptáculo 11.[00118] The
[00119] O material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica é produzido de cerâmica, por exemplo, nitreto de alumínio, que tem boa condutividade térmica (cerca de 180 W/(m*K)) e alta resistividade elétrica, cerca de 1012 Q*cm. O material com boa condutividade elétrica e boa condutividade térmica é, neste caso, um metal, por exemplo, cobre, alumínio, estanho, zinco, aço ligado, ou ligas (por exemplo, latão) em que pelo menos um destes metais está contido.[00119] Electrically non-conductive material with good thermal conductivity is produced from ceramic, for example aluminum nitride, which has good thermal conductivity (about 180 W/(m*K)) and high electrical resistivity, about 1012 Q*cm The material with good electrical conductivity and good thermal conductivity is, in this case, a metal, e.g. copper, aluminum, tin, zinc, alloyed steel, or alloys (e.g. brass) in which at least one of these metals is contained.
[00120] Geralmente, é vantajoso para o material com boa condutividade elétrica e boa condutividade térmica ter uma condutividade térmica de pelo menos 40 W/(m*K)Q, e resistividade elétrica de, no máximo, 0,01 Q*cm. Em particular, provisão pode ser feita aqui para o material com boa condutividade elétrica e boa condu- tividade térmica para ter uma condutividade térmica de pelo menos 60 W/(m*K), melhor ainda pelo menos 90 W/(m*K), e, de preferência, 120 W/(m*K). Ainda mais de preferência, o material com boa condutividade elétrica e boa condutividade térmica tem uma condutividade térmica de pelo menos 150 W/(m*K), melhor ainda pelo menos 200 W/(m*K), e, de preferência, pelo menos 300 W/(m*K). Alternativamente ou em adição, provisão pode ser feita para o material com boa condutividade elétrica e boa condutividade térmica ser um metal, por exemplo, prata, cobre, alumínio, estanho, zinco, ferro, aço ligado, ou uma liga de metal (por exemplo, latão) em que estes metais estão contidos individualmente, ou em uma quantidade total de pelo menos 50%.[00120] Generally, it is advantageous for material with good electrical conductivity and good thermal conductivity to have a thermal conductivity of at least 40 W/(m*K)Q, and an electrical resistivity of at most 0.01 Q*cm. In particular, provision can be made here for material with good electrical conductivity and good thermal conductivity to have a thermal conductivity of at least 60 W/(m*K), better still at least 90 W/(m*K) , and preferably 120 W/(m*K). Even more preferably, the material with good electrical conductivity and good thermal conductivity has a thermal conductivity of at least 150 W/(m*K), better still at least 200 W/(m*K), and preferably at least minus 300 W/(m*K). Alternatively or in addition, provision may be made for the material with good electrical conductivity and good thermal conductivity to be a metal, e.g. silver, copper, aluminum, tin, zinc, iron, alloy steel, or a metal alloy (e.g. , brass) in which these metals are contained individually, or in a total amount of at least 50%.
[00121] O uso de dois materiais diferentes tem a vantagem que, para a parte complicada em que formações diferentes são requeridas, por exemplo, furos, cortes, ranhuras, aberturas diferentes, etc., o material que pode ser usinado mais facilmente e de custo mais efetivo, pode ser usado. Nesta concretização exemplar, este é um metal que pode ser usinado mais facilmente do que cerâmica. Ambas as partes (11.1 e 11.2) são conectadas juntas em contato de toque em uma maneira de acoplamento por força por serem pressionadas entre si, com o resultado que boa transferência de calor entre as faces de contato cilíndricas 11.5 e 11.6 das duas partes 11.1 e 11.2 é alcançada. A parte 11.2 do receptáculo 11 tem passagens de refrigerante 11.10 e 11.11 para a linha de alimentação de refrigerante (WV1) e linha de retorno de refrigerante (WR1), estas sendo concretizadas aqui como furos. O refrigerante escoa através das últimas e, desse modo, efetua sua ação de resfriamento.[00121] The use of two different materials has the advantage that, for the complicated part where different formations are required, e.g. holes, cuts, grooves, different openings, etc., the material that can be machined more easily and more cost effective, can be used. In this exemplary embodiment, this is a metal that can be machined more easily than ceramic. Both parts (11.1 and 11.2) are connected together in touch contact in a force coupling manner by being pressed together, with the result that good heat transfer between the cylindrical contact faces 11.5 and 11.6 of the two parts 11.1 and 11.2 is reached. The part 11.2 of the
[00122] Conforme pode ser depreendido da figura 8 e da descrição associada, a presente invenção também se relaciona a uma peça isolante para uma tocha de plasma, em particular, uma tocha de corte de plasma, para isolamento elétrico entre pelo menos dois componentes eletricamente condutivos da tocha de plasma, no qual referida peça isolante consiste de pelo menos duas partes, no qual uma das partes consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, e a outra ou uma outra das partes consiste de um material com boa condutividade elétrica e boa condu- tividade térmica.[00122] As can be seen from Figure 8 and the associated description, the present invention also relates to an insulating part for a plasma torch, in particular a plasma cutting torch, for electrical isolation between at least two electrically plasma torch, in which said insulating part consists of at least two parts, in which one part consists of an electrically non-conductive material with good thermal conductivity, and the other or one of the parts consists of a material with good thermal conductivity. electrical conductivity and good thermal conductivity.
[00123] A Figura 9 mostra uma concretização adicional de uma tocha de corte de plasma 1, de acordo com a presente invenção, que é similar em princípio à concretização mostrada na figura 8. Desse modo, as declarações feitas com relação às concretizações de acordo com as figuras 6, 7 e 8 também se aplicam. Contudo, uma variante de concretização diferente da peça isolante concretizada como um receptáculo 11 para o retentor de tampa protetora do bocal 9 é mostrada. O receptáculo 11 consiste de duas partes, no qual, neste caso, a parte externa 11.1, em contraste à concretização mostrada na figura 8, consiste de um material com boa condutividade elétrica e boa condutivi- dade térmica (por exemplo, metal), e a parte interna 11.2 consiste de um material ele-tricamente não-condutivo com boa condutividade térmica (por exemplo cerâmica).[00123] Figure 9 shows a further embodiment of a plasma cutting torch 1 according to the present invention which is similar in principle to the embodiment shown in figure 8. with figures 6, 7 and 8 also apply. However, a different embodiment variant of the insulating piece embodied as a
[00124] O retentor de tampa protetora do bocal 9 é aparafusado por meio de sua rosca interna 9.20 à rosca externa 11.20 da parte 11.1 do receptáculo 11.[00124] The
[00125] Nesta concretização, a vantagem é que a rosca externa pode ser introduzida no material de metal, que é usado para a parte 11.1, e não a cerâmica, que é mais difícil de usinar.[00125] In this embodiment, the advantage is that the external thread can be introduced into the metal material, which is used for the 11.1 part, and not the ceramic, which is more difficult to machine.
[00126] As Figures 10 a 13 mostram (adicionalmente) concretizações diferentes de uma peça isolante configurada como uma parte de transporte de gás de plasma 3 para o gás de plasma PG, sendo possível implementar referidas concretizações em uma tocha de plasma 1, conforme é mostrado nas figuras 1 a 9, no qual cada figura com a letra “a” mostra um corte longitudinal, e cada figura com a letra “b” mostra uma vista lateral em corte parcial.[00126] Figures 10 to 13 show (additionally) different embodiments of an insulating piece configured as a plasma
[00127] A parte de transporte de gás de plasma 3 mostrada nas figuras 10a e 10b é produzida de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, por exemplo, cerâmica, neste caso. Nitreto de alumínio, que tem muito boa con- dutividade térmica (cerca de 180 W/(m*K)), e alta resistividade elétrica (cerca de 1012 Q*cm), é particularmente adequado. As vantagens associadas quando usadas em uma tocha de corte de plasma 1, por exemplo, melhor resfriamento, redução nas tensões mecânicas, estrutura mais simples, já foram mencionadas e explanadas acima na descrição das figuras 1 a 4.[00127] The plasma
[00128] Localizados na parte de transporte de gás de plasma 3 estão furos radialmente dispostos 3.1 que podem ser, por exemplo, radialmente afastados e/ou radialmente inclinados com relação à linha de centro M, e fazem com que um gás de plasma PG gire na tocha de corte de plasma. Quando a parte de transporte de gás de plasma 3 foi assentada na tocha de corte de plasma 1, sua face de contato 3.6 (face externa cilíndrica aqui, por exemplo) está em contato de toque com a face de contato 4.3 (face interna cilíndrica aqui, por exemplo) do bocal 4, sua face de contato 3.5 (face interna cilíndrica aqui, por exemplo) está em contato de toque com a face de contato 2.3 (face externa cilíndrica aqui, por exemplo) do eletrodo 2 da tocha de arco plasma, e sua face de contato 3.7 (face anular aqui, por exemplo) está em contato de toque com a face de contato 4.5 (face anular aqui, por exemplo) do bocal 4 (figuras 1 a 9). Na face de contato 3.6, existem ranhuras 3.8. Estas guiam o gás de plasma PG para os furos 3.1 antes dele ser transportado pelas últimas em um espaço interior 4.2 no bocal 4, em que o eletrodo 2 da tocha de arco plasma é disposto.[00128] Located in the plasma
[00129] As Figuras 11a e 11b mostram uma parte de transporte de gás de plasma 3 que consiste de duas partes. Uma primeira parte 3.2 consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, enquanto que uma segunda parte 3.3 consiste de um material com boa condutividade elétrica e boa condutividade térmica.[00129] Figures 11a and 11b show a plasma
[00130] Para a parte 3.2 da parte de transporte de gás de plasma 3, uso é feito aqui, por exemplo, de cerâmica, novamente, por exemplo, nitreto de alumínio, que tem muito boa condutividade térmica (cerca de 180 W/(m*K)), e alta resistividade elétrica (1012 Q*cm). Para a parte 3.3 da parte de transporte de gás secundário 3, uso é feito aqui de um metal, por exemplo, prata, cobre, alumínio, estanho, zinco, ferro, aço ligado, ou uma liga de metal (por exemplo, latão) em que estes metais estão contidos individualmente, ou em uma quantidade total de pelo menos 50%.[00130] For part 3.2 of plasma
[00131] Se, por exemplo, cobre é usado para a parte 3.3, a condutividade térmica da parte de transporte de gás de plasma 3 é maior do que se ela somente consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, por exemplo, nitreto de alumínio. Dependendo de sua pureza, cobre tem condutividade térmica (máx. cerca de 390 W/(m*K)) maior do que nitreto de alumínio (cerca de 180 W/(m*K)), que é atualmente considerado ser um dos melhores materiais termica- mente condutivos que não tinham simultaneamente boa condutividade elétrica. Entretanto, existe também nitreto de alumínio com uma condutividade térmica de 220 W/(m*K).[00131] If, for example, copper is used for part 3.3, the thermal conductivity of the plasma
[00132] Por conta da melhor condutividade térmica, isto resulta em troca de calor ainda melhor entre o bocal 4 e o eletrodo 2 da tocha de arco plasma da tocha de corte de plasma 1, de acordo com as figuras 1 a 9.[00132] Because of the better thermal conductivity, this results in even better heat exchange between the
[00133] No caso mais simples, as partes 3.2 e 3.3 são conectadas juntas pelas faces de contato 3.21 e 3.31 sendo empurradas uma sobre a outra.[00133] In the simplest case, parts 3.2 and 3.3 are connected together by contact faces 3.21 and 3.31 being pushed together.
[00134] As partes 3.2 e 3.3 podem também serem conectadas em uma maneira de acoplamento por força por meio das faces de contato que se tocam pressionadas juntas opostas 3.20 e 3.30, 3.21 e 3.31, e 3.22 e 3.32. As faces de contato 3.20, 3.21 e 3.22 são faces de contato da parte 3.2, e as faces de contato 3.30, 3.31 e 3.32 são faces de contato da parte 3.3. As faces de contato cilindricamente configuradas 3.31 (face externa cilíndrica da parte 3.3) e 3.21 (face interna cilíndrica da parte 3.2) formam uma conexão de acoplamento por força por serem pressionadas entre si. Neste caso, um acoplamento de interferência DIN EN ISO 286 (por exemplo, H7/n6; H7/m6) é usado entre as faces interna e externa cilíndricas.[00134] Parts 3.2 and 3.3 may also be connected in a force-coupled manner by means of the contacting faces pressed against opposite joints 3.20 and 3.30, 3.21 and 3.31, and 3.22 and 3.32. Contact faces 3.20, 3.21 and 3.22 are part 3.2 contact faces, and contact faces 3.30, 3.31 and 3.32 are part 3.3 contact faces. Cylindrically configured contact faces 3.31 (cylindrical outer face of part 3.3) and 3.21 (cylindrical inner face of part 3.2) form a coupling connection by force by being pressed together. In this case, a DIN EN ISO 286 interference coupling (eg H7/n6; H7/m6) is used between the cylindrical inner and outer faces.
[00135] É também possível conectar as duas partes (3.2 e 3.3) juntas por meio de um acoplamento por forma, por soldadura e/ou por ligação adesiva, e/ou por meio de um método térmico.[00135] It is also possible to connect the two parts (3.2 and 3.3) together by means of form coupling, by welding and/or by adhesive bonding, and/or by means of a thermal method.
[00136] Desde que a usinagem mecânica do material cerâmico é usualmente mais difícil do que aquela de um metal, a complexidade da usinagem cai. Aqui, por exemplo, seis furos 3.1 foram introduzidos na parte de metal 3.3, referidos furos tendo um desvio radial a1 e sendo distribuídos equidistantemente em um ângulo α1 ao redor da circunferência do duto de gás de plasma. Formações muito diferentes, por exemplo, ranhuras, cortes, furos etc., são também mais fáceis de produzir quando elas são introduzidas no metal.[00136] Since the mechanical machining of the ceramic material is usually more difficult than that of a metal, the machining complexity drops. Here, for example, six holes 3.1 have been introduced into the metal part 3.3, said holes having a radial offset a1 and being equidistantly distributed at an angle α1 around the circumference of the plasma gas duct. Very different formations, eg grooves, cuts, holes, etc., are also easier to produce when they are introduced into the metal.
[00137] As Figuras 12a e 12b mostram uma parte de transporte de gás de plasma 3 que consiste de duas partes, no qual uma primeira parte 3.2 consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, enquanto que uma se- gunda parte 3.3 consiste de um material eletricamente não-condutivo e material termi- camente não-condutivo.[00137] Figures 12a and 12b show a plasma
[00138] Para a parte 3.2 da parte de transporte de gás de plasma 3, uso é feito aqui, por exemplo, de cerâmica, novamente, por exemplo, nitreto de alumínio, que tem muito boa condutividade térmica (cerca de 180 W/(m*K)), e alta resistividade elétrica (1012 Q*cm). Para a parte 3.3 da parte de transporte de gás de plasma 3, uso pode ser feito, por exemplo, de um material plástico, por exemplo, PEEK, PTFE (politetraflu- oroetileno), Torlon, poliamida-imida (PAI), poliimida (PI), que tem estabilidade a alta temperatura (pelo menos, 200°C), e alta resistividade elétrica (pelo menos 106, melhor ainda pelo menos 1010 Q*cm).[00138] For part 3.2 of plasma
[00139] No caso mais simples, as partes 3.2 e 3.3 são conectadas juntas pelas faces de contato 3.21 e 3.31 sendo empurradas uma sobre a outra. Elas podem também serem conectadas em uma maneira de acoplamento por força por meio das faces de contato de toque pressionadas juntas, opostas, 3.20 e 3.30, 3.21 e 3.31, e 3.22 e 3.32. As faces de contato cilindricamente configuradas 3.31 (face externa cilíndrica da parte 3.3) e 3.21 (face interna cilíndrica da parte 3.2), então formam a conexão de acoplamento por força por serem pressionadas entre si. Neste caso, um acoplamento de interferência DIN EN ISO 286 (por exemplo, H7/n6; H7/m6) é usado entre as faces interna e externa cilíndricas. É também possível conectar as duas partes (3.2 e 3.3) juntas por meio de um acoplamento por forma, e/ou por ligação adesiva.[00139] In the simplest case, parts 3.2 and 3.3 are connected together by contact faces 3.21 and 3.31 being pushed over each other. They may also be connected in a force-coupled manner by means of the oppositely pressed together touching contact faces 3.20 and 3.30, 3.21 and 3.31, and 3.22 and 3.32. The cylindrically configured contact faces 3.31 (cylindrical outer face of part 3.3) and 3.21 (cylindrical inner face of part 3.2) then form the coupling connection by force by being pressed together. In this case, a DIN EN ISO 286 interference coupling (eg H7/n6; H7/m6) is used between the cylindrical inner and outer faces. It is also possible to connect the two parts (3.2 and 3.3) together by means of a form coupling and/or an adhesive bond.
[00140] Desde que a usinagem mecânica do material cerâmico é usualmente mais difícil do que aquele de um material plástico, a complexidade da usinagem cai. Aqui, por exemplo, seis furos 3.1 foram introduzidos na parte plástica 3.3, referidos furos tendo um desvio radial a1 e sendo distribuídos equidistantemente a um ângulo α1 ao redor da circunferência do duto de gás. Formações muito diferentes, por exemplo, ranhuras, cortes, furos etc., são também mais fáceis de produzir quando eles são introduzidos no material plástico.[00140] Since the mechanical machining of the ceramic material is usually more difficult than that of a plastic material, the machining complexity drops. Here, for example, six holes 3.1 have been introduced into the plastic part 3.3, said holes having a radial offset a1 and being equidistantly distributed at an angle α1 around the circumference of the gas duct. Very different formations, eg grooves, cuts, holes etc., are also easier to produce when they are introduced into the plastic material.
[00141] As Figuras 13a e 13b mostram uma parte de transporte de gás de plasma 3 como na figura 12, exceto que uma parte adicional 3.4, que consiste de um material com as mesmas propriedades como a parte 3.3, pertence a parte de transporte de gás de plasma 3.[00141] Figures 13a and 13b show a plasma
[00142] As partes 3.2 e 3.4 podem ser conectadas juntas no mesmo modo como as partes 3.2 e 3.3, no qual as faces de contato 3.23 e 3.43, 3.24 e 3.44, e 3.25 e 3.25 são conectadas.[00142] Parts 3.2 and 3.4 can be connected together in the same way as parts 3.2 and 3.3, in which contact faces 3.23 and 3.43, 3.24 and 3.44, and 3.25 and 3.25 are connected.
[00143] Desde que a usinagem mecânica do material cerâmico é usualmente mais difícil do que aquela de um material plástico, a complexidade da usinagem cai, e formações muito diferentes, por exemplo, cortes, furos etc., são também mais fáceis de produzir quando eles são introduzidos no material plástico.[00143] Since mechanical machining of ceramic material is usually more difficult than that of a plastic material, machining complexity drops, and very different formations, e.g. cuts, holes, etc., are also easier to produce when they are introduced into the plastic material.
[00144] As Figuras 14a a 14b mostram uma concretização adicional de uma parte de transporte de gás de plasma 3. As Figuras 14c e 14d mostram uma parte 3.3 da parte de transporte de gás de plasma 3. Neste caso, as figuras 14a e 14c mostram uma seção longitudinal, e as figuras 14b e 14d mostram uma vista lateral em corte parcial.[00144] Figures 14a to 14b show a further embodiment of a plasma
[00145] Uma parte 3.2 consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, enquanto que a parta 3.3 consiste de um material eletricamente não-condutivo e material termicamente não-condutivo.[00145] A part 3.2 consists of an electrically non-conductive material with good thermal conductivity, while a part 3.3 consists of an electrically non-conductive material and a thermally non-conductive material.
[00146] Localizadas na parte 3.3 da parte de transporte de gás de plasma 3, estão aberturas radialmente dispostas, neste caso, furos 3.1, que podem ser radialmente afastados e/ou radialmente inclinados com relação à linha de centro M, e através da qual um gás de plasma PG escoa quando a parte de transporte de gás de plasma 3 foi assentada na tocha de corte de plasma 1 (ver figuras 1 a 9).[00146] Located in part 3.3 of the plasma
[00147] A parte 3.3 tem furos radialmente dispostos 3.9 que são maiores do que os furos 3.1. Introduzidos nestes furos estão seis partes 3.2 que são ilustradas aqui, por exemplo, como pinos redondos. Estes são distribuídos equidistantemente ao redor da circunferência a um ângulo que resulta entre as linhas de ponto médio M3.9, de α3=60°.[00147] Part 3.3 has radially arranged holes 3.9 which are larger than holes 3.1. Inserted into these holes are six 3.2 parts which are illustrated here, for example, as round pins. These are distributed equidistantly around the circumference at an angle that results between the midpoint lines M3.9, of α3=60°.
[00148] Quando a parte de transporte de gás de plasma 3 foi assentada na tocha de corte de plasma 1, de acordo com figuras 1 a 9, as faces de contato 3.61 (faces externas) das partes 3.2 (pinos redondos) estão em contato de toque com uma face de contato 4.3 (uma face interna cilíndrica aqui) do bocal 4 e faces de contato 3.51 (faces internas) das partes 3.2 (pinos redondos) estão em contato de toque com a face de contato 2.3 (uma face externa cilíndrica aqui) do eletrodo 2 da tocha de arco plasma.[00148] When the plasma
[00149] As partes 3.2 têm um diâmetro d3 e um comprimento l3 que é pelo menos tão grande quanto a metade da diferença dos diâmetros d10 e d20 da parte 3.3. É ainda melhor quando o comprimento l3 é levemente maior de modo a obter contato seguro entre as faces de contato dos pinos redondos 3.2 e o bocal 4 e o eletrodo 2 da tocha de arco plasma. É também vantajoso para a superfície das faces de contato 3.61 e 3.51 não serem planares, mas serem adaptadas à face externa cilíndrica (face de contato 2.3) do eletrodo 2 da tocha de arco plasma e à face interna cilíndrica (face de contato 4.3) do bocal 4, tal que um acoplamento por forma é produzido.[00149] Parts 3.2 have a diameter d3 and a length l3 that is at least as large as half the difference between the diameters d10 and d20 of part 3.3. It is even better when the length l3 is slightly longer in order to secure contact between the contact faces of the round pins 3.2 and the
[00150] Na face de contato 3.6, existem ranhuras 3.8. Estas guiam o gás de plasma PG para os furos 3.1 antes dele ser transportado pelos últimos em um espaço interior 4.2 no bocal 4, em que o eletrodo 2 da tocha de arco plasma é disposto.[00150] On contact face 3.6, there are grooves 3.8. These guide the PG plasma gas to holes 3.1 before it is transported by the latter into an interior space 4.2 in
[00151] Desde que a usinagem mecânica do material cerâmico é usualmente mais difícil do que aquele de um material plástico, a complexidade da usinagem cai, e formações muito difíceis, por exemplo, ranhuras, cortes, furos etc., são também mais fáceis de produzir quando eles são introduzidos no material plástico. Desse modo, apesar do uso de pinos redondos idênticos, dutos de gás muito diferentes podem ser produzidos em uma maneira de custo efetivo.[00151] Since mechanical machining of ceramic material is usually more difficult than that of a plastic material, machining complexity drops, and very difficult formations, e.g. grooves, cuts, holes, etc., are also easier to make. produce when they are introduced into the plastic material. In this way, despite the use of identical round pins, very different gas pipelines can be produced in a cost-effective manner.
[00152] Além disso, pela mudança do número ou do diâmetro dos pinos redondos 3.2, resistências térmicas diferentes ou condutividades térmicas da parte de transporte de gás de plasma 3, são alcançáveis.[00152] Furthermore, by changing the number or diameter of the round pins 3.2, different thermal resistances or thermal conductivities of the plasma
[00153] Se o diâmetro e/ou o número de pinos redondos é/são reduzidos, a resistência térmica aumenta, e a condutividade térmica cai.[00153] If the diameter and/or the number of round pins is/are reduced, the thermal resistance increases, and the thermal conductivity drops.
[00154] Desde que cargas térmicas muito diferentes ocorrem no bocal 4 e o eletrodo 2 da tocha de arco plasma, dependendo da energia de 500 W a 200 kW a ser implementada na tocha de plasma, ou tocha de corte de plasma, é vantajoso adaptar a resistência térmica. Desse modo, por exemplo, os custos de manufatura são reduzidos quando poucos furos têm que ser introduzidos e poucos pinos redondos têm que serem usados.[00154] Since very different thermal loads occur on the
[00155] As Figuras 15 a 17 mostram (adicionalmente) concretizações diferentes de uma peça isolante configurada como uma parte de transporte de gás secundário 7 para um gás secundário SG, sendo possível implementar referidas concretizações em uma tocha de corte de plasma 1, conforme é mostrado nas figuras 6 a 9, no qual cada figura com a letra “a” mostra uma vista plana em corte parcial, e cada figura com a letra “b” mostra uma vista lateral em corte.[00155] Figures 15 to 17 show (additionally) different embodiments of an insulating piece configured as a secondary
[00156] As Figuras 15a e 15b mostram uma parte de transporte de gás secundário 7 para um gás secundário SG, conforme pode ser usado em uma tocha de corte de plasma de acordo com as figuras 6 a 9.[00156] Figures 15a and 15b show a secondary
[00157] A parte de transporte de gás secundário 7 mostrada nas figuras 15a e 15b consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, por exemplo, cerâmica, neste caso. Nitreto de alumínio, que tem boa condutividade térmica (cerca de 180 W/(m*K)), e alta resistividade elétrica (cerca de 1012 Q*cm), é particularmente adequado novamente aqui. Como um resultado da baixa resistência térmica e alta condutividade térmica, grandes diferenças de temperatura podem ser evitadas e tensões mecânicas na tocha de corte de plasma que são causadas, desse modo, podem ser reduzidas.[00157] The secondary
[00158] Localizados na parte de transporte de gás secundário 7 estão furos radialmente dispostos 7.1 que podem também serem radiais ou radialmente afastados e/ou radialmente inclinados com relação à linha de centro M, e através da qual o gás secundário SG pode escoar ou escoa quando a parte de transporte de gás secundário 7 foi assentada na tocha de corte de plasma 1. Neste exemplo, 12 furos são radialmente afastados por uma dimensão a11, e são distribuídos equidistantemente ao redor da circunferência, no qual o ângulo que é encerrado pelos pontos médios dos furos é denotado α11. Contudo, existem também aberturas, ranhuras ou cortes através das quais o gás secundário SG escoa quando a parte de transporte de gás secundário 7 foi assentada na tocha de corte de plasma 1. A parte de transporte de gás secundário 7 tem duas faces anulares de contato 7.4 e 7.5.[00158] Located in the secondary
[00159] Pelo uso desta parte de transporte de gás secundário 7, isolamento elétrico é alcançado entre a tampa protetora do bocal 8 e a tampa de bocal 5 e, desse modo, também o bocal 4 da tocha de corte de plasma 1 ilustrada nas figuras 6 a 9. Em combinação com o gás secundário, o isolamento elétrico protege o bocal 4, a tampa de bocal 5 e a tampa protetora do bocal 8 de arcos que podem se formar entre eles, e a peça de operação (não mostrada). Estes são referidos como arcos duplos, e podem resultar em dano ao bocal 4, à tampa de bocal 5, e à tampa protetora do bocal 8.[00159] By the use of this secondary
[00160] Ao mesmo tempo, calor é transferido entre a tampa protetora do bocal 8 e a tampa de bocal 5 a partir do componente mais quente para o componente mais frio, neste caso, a partir da tampa protetora do bocal 8 para a tampa de bocal 5, via a peça isolante com boa condutividade térmica que é configurada como uma parte de transporte de gás secundário 7. A parte de transporte de gás secundário 7 está em contato de toque com a tampa protetora do bocal 8 e a tampa de bocal 5. Nesta concretização exemplar, isto ocorre, via faces anulares 8.2 da tampa protetora do bocal 8 e 7.4 da parte de transporte de gás secundário 7 e faces anulares 7.5 da parte de transporte de gás secundário 7 e 5.3 da tampa de bocal 5, que se tocam, conforme ilustrado nas figuras 6 a 9.[00160] At the same time, heat is transferred between the nozzle
[00161] As Figuras 16a e 16b, do mesmo modo, mostram uma parte de transporte de gás secundário 7 para um gás secundário SG, que consiste de duas partes. Uma primeira parte 7.2 consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa con- dutividade térmica, enquanto que uma segunda parte 7.3 consiste de um material com boa condutividade elétrica e boa condutividade térmica.[00161] Figures 16a and 16b likewise show a secondary
[00162] Para a parte 7.2 da parte de transporte de gás secundário 7, uso é feito aqui, por exemplo, de cerâmica, novamente, por exemplo, nitreto de alumínio, que tem muito boa condutividade térmica (cerca de 180 W/(m*K)), e alta resistividade elétrica (cerca de 1012 Q*cm). Para a parte 7.3 da parte de transporte de gás secundário 7, uso é feito aqui de um metal, por exemplo, prata, cobre, alumínio, estanho, zinco, ferro, aço ligado, ou uma liga de metal (por exemplo, latão) em que estes metais estão contidos individualmente, ou em uma quantidade total de pelo menos 50%.[00162] For part 7.2 of the secondary
[00163] Se, por exemplo, cobre é usado para a parte 7.3, a condutividade térmica da parte de transporte de gás secundário 7 é maior do que se ela somente consiste de material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, por exemplo, nitreto de alumínio. Dependendo de sua pureza, o cobre tem maior condutividade térmica (máx. cerca de 390 W/(m*K)) do que nitreto de alumínio (cerca de 180 W/(m*K)), que é atualmente considerado para ser um dos melhores materiais ter- micamente conduzidos que não tinham simultaneamente boa condutividade elétrica. Por conta da melhor condutividade, isto resulta em troca de calor ainda melhor entre a tampa protetora do bocal 8 e a tampa de bocal 5 da tocha de corte de plasma 1, de acordo com as figuras 6 a 9.[00163] If, for example, copper is used for part 7.3, the thermal conductivity of the secondary
[00164] No caso mais simples, as partes 7.2 e 7.3 são conectadas juntas pelas faces de contato 7.21 e 7.31 sendo empurradas uma sobre a outra.[00164] In the simplest case, parts 7.2 and 7.3 are connected together by contact faces 7.21 and 7.31 being pushed over each other.
[00165] As partes 7.2 e 7.3 podem também serem conectadas em uma maneira de acoplamento por força por meio das faces de contato pressionadas juntas opostas e tocando as faces de contato 7.20 e 7.30, 7.21 e 7.31, e 7.22 e 7.32. As faces de contato 7.20, 7.21 e 7.22 são faces de contato da parte 7.2, e as faces de contato 7.30, 7.31 e 7.32 são faces de contato da parte 7.3. As faces de contato cilindricamente configuradas 7.31 (face externa cilíndrica da parte 7.3) e 7.21 (face interna cilíndrica da parte 7.2) formam uma conexão de acoplamento por força por serem pressionadas entre si. Neste caso, um acoplamento de interferência DIN EN ISO 286 (por exemplo, H7/n6; H/m6) é usado entre as faces interna e externa cilíndricas.[00165] Parts 7.2 and 7.3 may also be connected in a force-coupled manner by means of contact faces pressed together oppositely and touching contact faces 7.20 and 7.30, 7.21 and 7.31, and 7.22 and 7.32. Contact faces 7.20, 7.21 and 7.22 are part 7.2 contact faces, and contact faces 7.30, 7.31 and 7.32 are part 7.3 contact faces. Cylindrically configured contact faces 7.31 (cylindrical outer face of part 7.3) and 7.21 (cylindrical inner face of part 7.2) form a coupling connection by force by being pressed together. In this case, a DIN EN ISO 286 interference coupling (eg H7/n6; H/m6) is used between the cylindrical inner and outer faces.
[00166] É também possível conectar as duas partes juntas por meio de um acoplamento por forma, por soldadura, e/ou por ligação adesiva.[00166] It is also possible to connect the two parts together by form coupling, by welding, and/or by adhesive bonding.
[00167] Desde que a usinagem mecânica do material cerâmico é usualmente mais difícil do que aquele de um metal, a complexidade da usinagem cai. Aqui, por exemplo, doze furos 7.1 foram introduzidos na parte de metal 7.3, referidos furos tendo um desvio radial a11, e sendo distribuídos equidistantemente a um ângulo α11 ao redor da circunferência do duto de gás. Formações muito diferentes, por exemplo, ranhuras, cortes, furos, etc., são também mais fáceis de produzir quando eles são introduzidos no metal.[00167] Since the mechanical machining of the ceramic material is usually more difficult than that of a metal, the machining complexity drops. Here, for example, twelve holes 7.1 have been introduced into the metal part 7.3, said holes having a radial offset a11, and being equidistantly distributed at an angle α11 around the circumference of the gas duct. Very different formations, eg grooves, cuts, holes, etc., are also easier to produce when they are driven into metal.
[00168] As Figuras 17a e 17b, do mesmo modo, mostram uma parte de transporte de gás secundário 7 para um gás secundário SG, que consiste de duas partes. Em contraste à concretização de acordo com a figura 16, uma primeira parte 7.2 consiste aqui de um material com boa condutividade elétrica e boa condutividade térmica, e uma segunda parte 7.3 consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa con- dutividade térmica. De outro modo, as mesmas observações conforme feitas com relação às figuras 16a e 6b se aplicam.[00168] Figures 17a and 17b likewise show a secondary
[00169] As Figuras 18a, 18b, 18c e 18d mostram uma concretização adicional de uma parte de transporte de gás secundário 7 para um gás secundário SG, que pode ser usado em uma tocha de corte de plasma de acordo com as figuras 6 a 9.[00169] Figures 18a, 18b, 18c and 18d show a further embodiment of a secondary
[00170] A Figura 18a mostra uma vista plana, e as figuras 18b e 18c mostram vistas laterais em corte de concretizações diferentes destas. A Figura 18d mostra uma parte 7.3, consistindo de material eletricamente não-condutivo e material termica- mente não-condutivo, da parte de transporte de gás secundário 7.[00170] Figure 18a shows a plan view, and figures 18b and 18c show sectional side views of different embodiments thereof. Figure 18d shows a part 7.3, consisting of electrically non-conductive material and thermally non-conductive material, of the secondary
[00171] Localizados na parte 7.3 da parte de transporte de gás secundário 7 estão furos radialmente dispostos 7.1 que podem também serem radiais ou radialmente afastados e/ou radialmente inclinados com relação à linha de centro M, e através da qual o gás secundário SG pode escoar quando a parte de transporte de gás secundário 7 foi assentada na tocha de corte de plasma 1. Neste exemplo, doze furos são radialmente afastados por uma dimensão a11, e são distribuídos equidistantemente ao redor da circunferência, no qual o ângulo que é encerrado pelos pontos médios dos furos é denotado α11 (por exemplo, 30° aqui). Contudo, existem também aberturas, ranhuras ou cortes através dos quais o gás secundário SG escoa quando a parte de transporte de gás secundário 7 foi assentada na tocha de corte de plasma 1 (ver, nesta relação, por exemplo, figuras 6 a 9).[00171] Located in part 7.3 of the secondary
[00172] A Figura 18d mostra que, neste exemplo, a parte 7.3 tem doze furos adicionais axialmente dispostos 7.9 que são maiores do que os furos ou aberturas 7.1.[00172] Figure 18d shows that, in this example, part 7.3 has twelve additional axially arranged holes 7.9 that are larger than the holes or openings 7.1.
[00173] Nas figuras 18a e 18b, doze partes 7.2, que são ilustradas aqui, por exemplo, como pinos redondos, foram introduzidas nestes furos 7.9. Os pinos redondos 7.2 consistem de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, enquanto que a parte 7.3 consiste de um material eletricamente não-condutivo e material termicamente não-condutivo.[00173] In figures 18a and 18b, twelve parts 7.2, which are illustrated here, for example, as round pins, have been inserted into these holes 7.9. Round pins 7.2 consist of electrically non-conductive material with good thermal conductivity, while part 7.3 consists of electrically non-conductive material and thermally non-conductive material.
[00174] Quando a parte de transporte de gás secundário 7 foi assentada na tocha de corte de plasma 1, de acordo com as figuras 6 a 9, as faces de contato 7.51 dos pinos redondos 7.2 estão em contato de toque com uma face de contato 5.3 (face anular aqui, por exemplo) da tampa de bocal, 5 e as faces de contato 7.41 dos pinos redondos 7.2 estão em contato de toque com uma face de contato 8.2 (face anular aqui, por exemplo) da tampa protetora do bocal (figuras 6 a 9).[00174] When the secondary
[00175] As partes 7.2 têm um diâmetro d7 e um comprimento l7 que é pelo menos tão grande quanto a largura b da parte 7.3. É ainda melhor quando o comprimento l7 é levemente maior de modo a obter contato seguro entre as faces de contato dos pinos redondos 7.2 e a tampa de bocal 5 e a tampa protetora do bocal 8.[00175] Part 7.2 has a diameter d7 and a length l7 which is at least as large as the width b of part 7.3. It is even better when the length l7 is slightly longer so as to obtain secure contact between the contact faces of the round pins 7.2 and the
[00176] A Figura 18c mostra outra concretização da parte de transporte de gás secundário 7 para gás secundário. Neste caso, duas partes 7.2 e 7.6 indicadas como pinos redondos, por exemplo, foram introduzidas em cada furo 7.9. A parte 7.3 consiste de um material eletricamente não-condutivo e material termicamente não-condutivo, os pinos redondos 7.2 consistem de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, e os pinos redondos 7.6 consistem de um material com boa condutividade elétrica e boa condutividade térmica.[00176] Figure 18c shows another embodiment of the secondary
[00177] Quando a parte de transporte de gás secundário 7 foi assentada na tocha de corte de plasma 1, de acordo com as figuras 6 a 9, as faces de contato 7.51 dos pinos redondos 7.2 estão em contato de toque com uma face de contato 5.3 (face anular aqui, por exemplo) da tampa de bocal 5, e as faces de contato 7.41 dos pinos redondos 7.6 estão em contato de toque com uma face de contato 8.2 (face anular aqui, por exemplo) da tampa protetora do bocal 8 (ver também figuras 6 a 9). Ambos pinos redondos 7.2 e 7.6 são conectados por suas faces de contato 7.42 e 7.52 se tocando.[00177] When the secondary
[00178] As partes 7.2 têm um diâmetro d7 e um comprimento l71. Neste exemplo, as partes 7.6 têm o mesmo diâmetro e um comprimento l72, no qual a soma dos comprimentos l71 e l72 é pelo menos tão grande quanto a largura b da parte 7.3. É ainda melhor quando a soma dos comprimentos é levemente maior, por exemplo, maior do que 0,1 mm, de modo a obter contato seguro entre as faces de contato 7.51 dos pinos redondos 7.2 e a tampa de bocal 5, e as faces de contato 7.41 dos pinos redondos 7.6 e a tampa protetora do bocal 8.[00178] Parts 7.2 have a diameter of d7 and a length of l71. In this example, parts 7.6 have the same diameter and a length of l72, where the sum of the lengths l71 and l72 is at least as large as the width b of part 7.3. It is even better when the sum of the lengths is slightly greater, e.g. greater than 0.1 mm, so as to obtain secure contact between the contact faces 7.51 of the round pins 7.2 and the
[00179] A figura 18c e a descrição associada mostrada na presente invenção, desse modo, também se relacionam em uma forma generalizada a uma peça isolante para uma tocha de plasma, em particular, uma tocha de corte de plasma, para isolamento elétrico entre pelo menos dois componentes eletricamente condutivos da tocha de plasma, no qual a peça isolante consiste de pelo menos três partes, no qual uma das partes consiste de um material eletricamente não-condutivo com boa condutividade térmica, uma outra das partes consiste de um material eletricamente não-condutivo, e material termicamente não-condutivo, e a parte adicional, ou uma adicional uma das partes consiste de um material com boa condutividade elétrica e boa condutividade térmica.[00179] Figure 18c and the associated description shown in the present invention thus also relate in a generalized way to an insulating part for a plasma torch, in particular a plasma cutting torch, for electrical isolation between at at least two electrically conductive components of the plasma torch, in which the insulating part consists of at least three parts, in which one of the parts consists of an electrically non-conductive material with good thermal conductivity, another of the parts consists of an electrically non-conductive material -conductive, and thermally non-conductive material, and the additional part, or an additional one of the parts, consists of a material with good electrical conductivity and good thermal conductivity.
[00180] As partes de transporte de gás secundário 7 mostradas nas figuras 15 a 18 podem também serem usadas em uma tocha de corte de plasma 1, de acordo com figura 5. Aqui, pelo uso desta parte de transporte de gás secundário 7, isolamento elétrico é alcançado entre a tampa protetora do bocal 8 e o bocal 4. Em combinação com o gás secundário SG, o isolamento elétrico protege o bocal 4 e a tampa protetora do bocal 8 de arcos que podem se formar entre eles, e uma peça de operação. Estes são referidos como arcos duplos, e podem resultar em dano ao bocal 4 e à tampa protetora do bocal 8.[00180] The secondary
[00181] Ao mesmo tempo, calor é transferido entre a tampa protetora do bocal 8 e o bocal 4 a partir do componente mais quente para o componente mais frio, neste caso, a partir da tampa protetora do bocal 8 para o bocal 4, via a peça isolante com boa condutividade térmica que é configurada como uma parte de transporte de gás secundário 7. A parte de transporte de gás secundário 7 está em contato de toque com a tampa protetora do bocal 8 e o bocal 4. Para as concretizações exemplares da parte de transporte de gás secundário 7 que são mostradas nas figuras 15, 16 e 17, isto ocorre, via as faces anulares de contato 8.2 da tampa protetora do bocal 8, e as faces anulares de contato 7.4 da parte de transporte de gás secundário 7, e as faces anulares de contato 7.5 da parte de transporte de gás secundário 7, e as faces anulares de contato 4.4 do bocal 4, que, conforme ilustrado na figura 5, se tocam.[00181] At the same time, heat is transferred between the nozzle
[00182] Nas concretizações exemplares, a parte de transporte de gás secundário 7 mostrada nas figuras 18b e 18c, a transferência de calor ocorre via a face anular de contato 8.2 da tampa protetora do bocal 8, e as faces de contato 7.41 dos pinos redondos 7.2 ou 7.6 da parte de transporte de gás secundário 7 e 7.51 dos pinos redondos 7.2 por toque da face de contato 4.4 (a face anular, por exemplo, aqui) do bocal 4, conforme ilustrado na figura 5.[00182] In the exemplary embodiments, the secondary
[00183] As Figuras 19a a 19d mostram ilustrações em corte de disposições de um bocal 4 e uma parte de transporte de gás secundário 7 para um gás secundário SG, de acordo com concretizações particulares da invenção nas figuras 15 a 18. As declarações dadas com relação à figura 5 e figuras 15 a 18, se aplicam aqui.[00183] Figures 19a to 19d show sectional illustrations of arrangements of a
[00184] Neste caso, a figura 19a mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás secundário 7, de acordo com as figuras 15a e 15b, a figura 19b mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás secundário, de acordo com as figuras 16a e 16b, a figura 19c mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás secundário, de acordo com as figuras 17a e 17b, e a figura 19d mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás secundário, de acordo com a figura 18a e figura 18b.[00184] In this case, figure 19a shows an arrangement with a secondary
[00185] Nestas concretizações exemplares, a parte de transporte de gás secundário 7 pode ser conectada ao bocal 4, no caso mais simples, por ser empurrada sobre a outra. Elas podem também serem conectadas em uma maneira de acoplamento por forma e de acoplamento por força, ou por ligação adesiva, contudo. Quando metal/metal e/ou metal/cerâmica é usado no ponto de conexão, soldadura é também possível como uma conexão.[00185] In these exemplary embodiments, the secondary
[00186] As Figuras 20a a 20d mostram ilustrações em corte de disposições de uma tampa de bocal 5 e uma parte de transporte de gás secundário 7 para um gás secundário SG, de acordo com as figuras 15 a 18, de acordo com concretizações particulares da invenção. As declarações dadas com relação às figuras 6 a 9 e as figuras 15 a 18, se aplicam aqui.[00186] Figures 20a to 20d show sectional illustrations of arrangements of a
[00187] Neste caso, a figura 20a mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás secundário, de acordo com as figuras 15a e 15b; a figura 20b mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás secundário, de acordo com as figuras 16a e 16b; a figura 20c mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás secundário, de acordo com as figuras 17a e 17b, e a figura 20d mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás secundário, de acordo com as figuras 18a a 18d.[00187] In this case, figure 20a shows an arrangement with a secondary gas transport part, according to figures 15a and 15b; figure 20b shows an arrangement with a secondary gas transport part, according to figures 16a and 16b; figure 20c shows an arrangement with a secondary gas transport part according to figures 17a and 17b , and figure 20d shows an arrangement with a secondary gas transport part according to figures 18a to 18d .
[00188] Nestas concretizações exemplares, a parte de transporte de gás secundário 7 pode ser conectada à tampa de bocal 5, no caso mais simples, por ser empurrada sobre a outra. Elas podem também serem conectadas em uma maneira de acoplamento por forma e de acoplamento por força, ou por ligação adesiva, contudo. Quando me- tal/metal e/ou metal/cerâmica é usado no ponto de conexão, soldadura é também possível como uma conexão.[00188] In these exemplary embodiments, the secondary
[00189] As Figuras 21a a 21d mostram ilustrações em corte de disposições de uma tampa protetora do bocal 8 e uma parte de transporte de gás secundário 7 para o gás secundário SG, de acordo com as figuras 15 a 18. As declarações dadas com relação às figuras 5 a 9 e figuras 15 a 18, se aplicam aqui.[00189] Figures 21a to 21d show sectional illustrations of arrangements of a
[00190] Neste caso, a figura Fig. 21a mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás secundário de acordo com as figuras 15a e 15b; a figura 21b mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás secundário de acordo com as figuras 16a e 16b; a figura 21c mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás secundário de acordo com as figuras 17a e 17b, e a figura 21d mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás secundário de acordo com as figuras Fig. 18a a 18d.[00190] In this case, the figure Fig. 21a shows an arrangement with a secondary gas transport part according to figures 15a and 15b; figure 21b shows an arrangement with a secondary gas transport part according to figures 16a and 16b; figure 21c shows an arrangement with a secondary gas transport part according to figures 17a and 17b , and figure 21d shows an arrangement with a secondary gas transport part according to figures Fig. 18a to 18d.
[00191] Nestas concretizações exemplares, a parte de transporte de gás secundário 7 pode ser conectada à tampa protetora do bocal 8 no caso mais simples por ser empurrada sobre a outra. Elas podem também serem conectadas em uma maneira de acoplamento por forma e acoplamento por força, ou por ligação adesiva, contudo. Quando metal/metal e/ou metal/cerâmica é usado no ponto de conexão, soldadura é também possível como uma conexão.[00191] In these exemplary embodiments, the secondary
[00192] As Figuras 22a e 22b mostram disposições de um eletrodo 2 da tocha de arco plasma e uma parte de transporte de gás de plasma 3 para um gás de plasma PG, de acordo com as figuras 11 a 13, de acordo com concretizações particulares da invenção.[00192] Figures 22a and 22b show arrangements of an
[00193] Neste caso, a figura 22a mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás de plasma, de acordo com figura 11a e figura 11b, e a figura 22b mostra uma disposição com uma parte de transporte de gás de plasma de acordo com a figura 13a e a figura 13b.[00193] In this case, figure 22a shows an arrangement with a plasma gas transport part according to figure 11a and figure 11b, and figure 22b shows an arrangement with a plasma gas transport part according to figure 13a and figure 13b.
[00194] Nesta concretização exemplar, uma face de contato 2.3 é, por exemplo, uma face externa cilíndrica do eletrodo 2 da tocha de arco plasma, e uma face de contato 3.5 é uma face interna cilíndrica da parte de transporte de gás de plasma 3. De preferência, um acoplamento de folga com uma pequena folga, por exemplo, H7/h6, de acordo com DIN EN ISO 286, entre as faces interna e externa cilíndricas, é usado aqui de modo a realizar ambos a obturação entre si, e também bom contato e, desse modo, baixa resistência térmica e, desse modo, boa transferência de calor. A transferência de calor pode ser aperfeiçoada por aplicação de pasta termicamente condutiva a estas faces de contato. Um acoplamento com uma folga maior, por exemplo, H7/g6, pode, em seguida, ser usado.[00194] In this exemplary embodiment, a contact face 2.3 is, for example, a cylindrical outer face of the
[00195] É também possível usar um acoplamento de interferência entre a parte de transporte de gás de plasma 3 e o eletrodo 2 da tocha de arco plasma. Isto aperfeiçoa a transferência de calor, naturalmente. Contudo, isto tem a consequência que o eletrodo 2 da tocha de arco plasma e parte de transporte de gás de plasma 3 podem somente serem substituídos juntos na tocha de corte de plasma 1.[00195] It is also possible to use an interference coupling between the plasma
[00196] A Figura 23 mostra uma disposição de um eletrodo 2 da tocha de arco plasma e uma parte de transporte de gás de plasma 3 para um gás de plasma PG, de acordo com uma concretização particular da presente invenção.[00196] Figure 23 shows an arrangement of an
[00197] Nesta disposição, faces de contatos 3.51 dos pinos redondos 3.2 da parte de transporte de gás de plasma 3 estão em contato de toque com uma face de contato 2.3 (face externa cilíndrica, por exemplo, aqui) do eletrodo 2 da tocha de arco plasma (ver também figuras 1 a 9).[00197] In this arrangement, contact faces 3.51 of round pins 3.2 of plasma
[00198] As partes 3.2 têm um diâmetro d3 e um comprimento l3 que é pelo menos tão grande quanto a metade da diferença dos diâmetros d10 e d20 da parte 3.3. É ainda melhor quando o comprimento l3 é levemente maior de modo a obter contato seguro entre as faces de contato dos pinos redondos 3.2 e o bocal 4 e o eletrodo 2 da tocha de arco plasma. É também vantajoso para a superfície das faces de contato 3.61 e 3.51 não serem planares, mas para serem adaptadas à face externa cilíndrica (face de contato 2.3) do eletrodo 2 da tocha de arco plasma, e à face interna cilíndrica (face de contato 4.3) do bocal, tal que um acoplamento por forma é produzido.[00198] Parts 3.2 have a diameter d3 and a length l3 that is at least as large as half the difference between the diameters d10 and d20 of part 3.3. It is even better when the length l3 is slightly longer in order to secure contact between the contact faces of the round pins 3.2 and the
[00199] As disposições compostas de partes de desgaste e a peça isolante, ou a parte de transporte de gás, são listadas somente por meio de exemplo. Outras combinações, por exemplo, bocal e parte de transporte de gás, são também possíveis, naturalmente.[00199] Arrangements consisting of wear parts and the insulating part, or the gas carrying part, are listed by way of example only. Other combinations, for example nozzle and gas transport part, are also possible, of course.
[00200] Onde referência foi feita a líquido de resfriamento ou similar na descrição acima, um meio de resfriamento é muito geralmente pretendido para ser desse modo significativo.[00200] Where reference has been made to coolant or the like in the above description, a cooling medium is very generally intended to be so significant.
[00201] Disposições e tochas de plasma completa, entre outros, são descritos na descrição acima. Isto sem dizer a um técnico no assunto que a invenção pode também consistir de subcombinações e partes individuais, por exemplo, componentes ou partes de desgaste. Portanto, proteção é também explicitamente reivindicada para estas.[00201] Arrangements and full plasma torches, among others, are described in the description above. This is without telling a person skilled in the art that the invention may also consist of sub-combinations and individual parts, for example components or wear parts. Therefore, protection is also explicitly claimed for these.
[00202] Finalmente, novas definições que são pretendidas se aplicam a descrição total acima:[00202] Finally, new definitions that are intended apply to the full description above:
[00203] “Boa condutividade elétrica” é pretendido significar que a resistividade elétrica é, no máximo, 0,01 Q*cm.[00203] “Good electrical conductivity” is intended to mean that the electrical resistivity is at most 0.01 Q*cm.
[00204] “Eletricamente não-condutivo” é pretendido significar que a resistividade é pelo menos106 Q*cm, melhor ainda pelo menos 1010 Q*cm, e/ou que a resistência elétrica é pelo menos 7 kV/mm, melhor ainda pelo menos 10 kV/mm.[00204] "Electrically non-conductive" is intended to mean that the resistivity is at least 106 Q*cm, better yet at least 1010 Q*cm, and/or that the electrical resistance is at least 7 kV/mm, better yet at least 10 kV/mm.
[00205] “Boa condutividade térmica” é pretendido significar que a condutividade térmica é pelo menos 40 W/(m*K), melhor ainda pelo menos 60 W/(m*K), ainda melhor ainda pelo menos 90 W/(m*K).[00205] “Good thermal conductivity” is intended to mean that the thermal conductivity is at least 40 W/(m*K), better still at least 60 W/(m*K), even better still at least 90 W/(m *K).
[00206] “Boa condutividade térmica” é pretendida significar que a condutividade térmica é pelo menos 120 W/(m*K), melhor ainda pelo menos 150 W/(m*K), ainda melhor ainda pelo menos 180 W/(m*K).[00206] “Good thermal conductivity” is intended to mean that the thermal conductivity is at least 120 W/(m*K), better still at least 150 W/(m*K), even better still at least 180 W/(m*K) *K).
[00207] Finalmente, “boa condutividade térmica” particularmente para metais é compreendido significar que a condutividade térmica é pelo menos 200 W/(m*K), melhor ainda pelo menos 300 W/(m*K).[00207] Finally, "good thermal conductivity" particularly for metals is understood to mean that the thermal conductivity is at least 200 W/(m*K), better still at least 300 W/(m*K).
[00208] As características da invenção que são reveladas na descrição acima, no desenho e nas reivindicações, podem ser essenciais ambos individualmente e em quaisquer combinações desejadas de modo a realizar a invenção em suas várias concretizações. LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA 1 Tocha de corte de plasma 2 Eletrodo 2.1 Retentor de eletrodo 2.2 Inserto de emissão 2.3 Face de contato 2.10 Espaço de refrigerante 3 Parte de transporte de gás de plasma 3.1 Furo 3.2 Parte 3.3 Parte 3.4 Parte 3.5 Face de contato 3.6 Face de contato 3.7 Face de contato 3.8 Ranhura 3.9 Furo 3.20 Face de contato 3.21 Face de contato 3.22 Face de contato 3.23 Face de contato 3.24 Face de contato 3.25 Face de contato 3.30 Face de contato 3.31 Face de contato 3.32 Face de contato 3.43 Face de contato 3.44 Face de contato 3.45 Face de contato 3.51 Face de contato 3.61 Face de contato 4 Bocal 4.1 Furo do bocal 4.2 Espaço interior 4.3 Face de contato 4.4 Face de contato 4.5 Face de contato 4.10 Espaço de refrigerante 4.20 Rosca externa 5 Tampa de bocal 5.1 Tampa de furo do bocal 5.3 Face de contato 5.20 Rosca interna 6 Retentor de bocal 6.10 Espaço de refrigerante 6.11 Espaço de refrigerante 6.20 Rosca interna 6.21 Rosca externa 7 Parte de transporte de gás secundário 7.1 Furo 7.2 Parte 7.3 Parte 7.4 Face de contato 7.5 Face de contato 7.6 Parte 7.9 Furos 7.20 Face de contato 7.21 Face de contato 7.22 Face de contato 7.30 Face de contato 7.31 Face de contato 7.32 Face de contato 7.41 Face de contato 7.42 Face de contato 7.51 Face de contato 7.52 Face de contato 8 Tampa protetora do bocal 8.1 Tampa protetora do furo do bocal 8.2 Face de contato 8.3 Face de contato 8.10 Espaço interior 8.11 Espaço interior 9 Retentor de tampa protetora do bocal 9.1 Face de contato 9.10 Espaço interior 9.20 Rosca interna 10 Tubo de resfriamento 10.1 Espaço de refrigerante 11 Receptáculo 11.1 Parte 11.2 Parte 11.5 Face de contato 11.6 Face de contato 11.10 Passagem de refrigerante 11.11 Passagem de refrigerante 11.20 Rosca externa PG Gás de plasma SG Gás secundário WR1 Linha de retorno de refrigerante 1 WR2 Linha de retorno de refrigerante 2 WV1 Linha de alimentação de refrigerante 1 WV2 Linha de alimentação de refrigerante 2 a1 Desvio radial a11 Desvio radial b Largura d3 Diâmetro d7 Diâmetro d10 Diâmetro externo d11 Diâmetro interno d15 Diâmetro d20 Diâmetro interno d21 Diâmetro externo d25 Diâmetro d30 Diâmetro interno d31 Diâmetro externo d60 Diâmetro externo l3 Comprimento l31 Comprimento l32 Comprimento l7 Comprimento l71 Comprimento 172 Comprimento 173 Comprimento 11.21 Comprimento M Linha de centro M3.1 Linha de centro M3.2 Linha de centro M3.9 Linha de centro M7.1 Linha de centro M3.6 Linha de centro α1 Ângulo α3 Ângulo α7 Ângulo α11 Ângulo[00208] The features of the invention which are disclosed in the above description, drawing and claims may be essential both individually and in any desired combinations in order to carry out the invention in its various embodiments. LIST OF REFERENCE SIGNS 1 Plasma cutting torch 2 Electrode 2.1 Electrode retainer 2.2 Emission insert 2.3 Contact face 2.10 Refrigerant space 3 Plasma gas transport part 3.1 Bore 3.2 Part 3.3 Part 3.4 Part 3.5 Contact face 3.6 Contact face 3.7 Contact face 3.8 Groove 3.9 Hole 3.20 Contact face 3.21 Contact face 3.22 Contact face 3.23 Contact face 3.24 Contact face 3.25 Contact face 3.30 Contact face 3.31 Contact face 3.32 Contact face 3.43 Contact face contact 3.44 Contact face 3.45 Contact face 3.51 Contact face 3.61 Contact face 4 Nozzle 4.1 Nozzle bore 4.2 Interior space 4.3 Contact face 4.4 Contact face 4.5 Contact face 4.10 Coolant space 4.20 External thread 5 Nozzle cap 5.1 Nozzle bore cap 5.3 Contact face 5.20 Inner thread 6 Nozzle retainer 6.10 Refrigerant space 6.11 Refrigerant space 6.20 Inner thread 6.21 Outer thread 7 Dry gas transport part 7.1 Hole 7.2 Part 7.3 Part 7.4 Contact face 7.5 Contact face 7.6 Part 7.9 Holes 7.20 Contact face 7.21 Contact face 7.22 Contact face 7.30 Contact face 7.31 Contact face 7.32 Contact face 7.41 Contact face 7.42 Contact face contact 7.51 Contact face 7.52 Contact face 8 Nozzle protective cover 8.1 Nozzle hole protective cover 8.2 Contact face 8.3 Contact face 8.10 Interior space 8.11 Interior space 9 Nozzle protective cover retainer 9.1 Contact face 9.10 Interior space 9.20 Internal thread 10 Coolant tube 10.1 Refrigerant space 11 Receptacle 11.1 Part 11.2 Part 11.5 Contact face 11.6 Contact face 11.10 Refrigerant passage 11.11 Refrigerant passage 11.20 External thread PG Plasma gas SG Secondary gas WR1 Refrigerant return line 1 WR2 Coolant return line 2 WV1 Coolant supply line 1 WV2 Coolant supply line 2 a1 Radial deviation a11 Radial deviation b Width d3 Diameter d7 Diameter d10 Outside Diameter d11 Inside Diameter d15 Diameter d20 Inside Diameter d21 Outside Diameter d25 Diameter d30 Inside Diameter d31 Outside Diameter d60 Outside Diameter l3 Length l31 Length l32 Length l7 Length l71 Length 171 Line Length 173. M3.1 Centerline M3.2 Centerline M3.9 Centerline M7.1 Centerline M3.6 Centerline α1 Angle α3 Angle α7 Angle α11 Angle
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