BRPI0920511B1 - bocal para uma tocha de plasma resfriada a líquido - Google Patents

Abstract

bocal para uma tocha de plasma resfriada a líquido, capa de bocal para uma tocha de plasma resfriada a líquido e cabeçote de tocha de plasma com a mesma. a invenção refere-se a um bocal (4) para uma tocha de plasma (1) resfriada a líquido, compreendendo uma perfuração de bocal (4.10) para a saída de um feixe de gás de plasma em uma ponta de bocal (4.11), uma primeira seção (4.1), cuja superfície externa (4.4) é essencialmente cilíndrica, e uma segunda seção (4.2) conectada a esta na direção da ponta do bocal (4.11), segunda seção esta cuja superfície externa (4.5) se afunila essencialmente em forma cônica na direção da ponta do bocal (4.11), onde (a) pelo menos uma ranhura de suprimento (4.20) de líquido é provida e se estende sobre uma parte da primeira seção (4.1) e sobre a segunda seção (4.2) na superfície externa (4.5) do bocal (4) na direção da ponta do bocal (4.11) e precisamente uma ranhura de retorno (4.22) de líquido separada da(s) ranhura(s) de suprimento de líquido é provida e se estende sobre a segunda seção (4.2), ou (b) precisamente uma ranhura de suprimento de líquido (4.20) é provida e se estende sobre uma parte da primeira seção e sobre a segunda seção na superfície externa do bocal (4) na direção da ponta do bocal (4.11) e pelo menos uma ranhura de retorno de líquido (4.22) separada da ranhura de suprimento de líquido (4.20) é provida e se estende sobre a segunda seção.

Description

A presente invenção refere-se a um bocal para uma tocha de plasma resfriada a líquido, a uma capa de bocal para uma tocha de plasma resfriada a líquido e a um cabeçote de bocal com a mesma.

Plasma refere-se a um gás eletricamente condutor termicamente aquecido para uma temperatura alta e consistindo em íons positivos e negativos, elétrons e átomos e moléculas excitados e neutros.

Diferentes gases são utilizados como plasma, por exemplo, argônio de átomo único e/ou os gases de dois átomos hidrogênio, nitrogênio, oxigênio ou ar. Estes gases são dissociados por meio da energia de um arco. O arco constrito por meio de um bocal é então descrito como um feixe de plasma.

O feixe de plasma pode ser altamente influenciado em seus parâmetros pela forma do bocal e do eletrodo. Estes parâmetros do feixe de plasma são, por exemplo, o diâmetro do feixe, a temperatura, a densidade de energia e a velocidade de fluxo do gás.

No corte com plasma, por exemplo, o plasma é restrito por meio de um bocal que pode ser resfriado a gás ou resfriado a água. Densidades de energia de até 2 x 106 W/cm2 pode, desta forma, ser obtidas. Temperaturas de até 30000°C ocorrem no feixe de plasma, o que produz, em associação com a alta velocidade de fluxo do gás, velocidades de corte muito altas nos materiais.

Tochas de plasma podem ser operadas diretamente ou indiretamente. No modo direto de operação, a corrente flui a partir da fonte de corrente através dos eletrodos da tocha de plasma, do feixe de plasma produzido por meio de um arco e restrito através do bocal, diretamente através da peça de trabalho de volta para a fonte de corrente. Materiais eletricamente condutores podem ser cortados com o modo direto de operação.

No modo indireto de operação, a corrente flui a partir da fonte de corrente através do eletrodo da tocha de plasma, do feixe de plasma, produzido por meio de um arco e restrito pelo bocal, e do bocal de volta para a fonte de corrente. O bocal é, desta forma, mais fortemente exigido que durante o corte direto com plasma, na medida em que não apenas restringe o feixe de plasma, mas também produz o ponto de partida do arco. Com o modo indireto de operação tanto materiais eletricamente condutores quanto materiais não eletricamente condutores podem ser cortados.

Devido à carga térmica alta sobre o bocal, este é geralmente feito de um material metálico, preferivelmente de cobre devido à sua lata condutividade elétrica e condutividade térmica. O mesmo se aplica ao suporte do eletrodo, que pode ser feito também de prata. O bocal é então utilizado em uma tocha de plasma, da qual o componente principal é um cabeçote de tocha de plasma, uma capa de bocal, uma parte de guia de gás de plasma, um bocal, um suporte de bocal, um elemento receptor de eletrodo, um suporte de eletrodo com inserção para o eletrodo e, em tochas de plasma modernas, um suporte de capa de proteção de bocal e uma capa de proteção de bocal. O suporte de eletrodo fixa uma inserção pontuda de eletrodo feita de tungstênio, o qual é adequado para uso de gases não oxidantes como gás de plasma, por exemplo, uma mistura de argônio-hidrogênio. Um assim chamado eletrodo plano, cuja inserção é feita, por exemplo, de háfnio, é também adequado para uso de gases oxidantes como gás de plasma, por exemplo, ar ou oxigênio. De maneira a se obter um tempo de vida alto para o bocal, este é resfriado com um líquido, por exemplo, água. O refrigerante é suprido por meio de um elemento de suprimento de água para o bocal e retirado do bocal por um elemento de retorno de água e, desta forma, flui através de uma câmera de refrigerante, a qual é delimitada pelo bocal e a capa do bocal.

O documento DD 36014 B1 descreve um bocal. Este consiste em um material com boa condutividade, por exemplo, cobre, e apresenta uma forma geométrica atribuída ao respectivo tipo de tocha de plasma, por exemplo, uma câmera de descarga em forma cônica com uma saída de bocal cilíndrica. A forma externa do bocal é de um cone, pelo que é obtida uma espessura de parede virtualmente uniforme, pelo que suas dimensões são tais que garantem uma boa estabilidade do bocal e uma boa condução do cabeçote para o refrigerante. O bocal é localizado em um suporte de bocal. O suporte de bocal consiste em um material resistente a corrosão, por exemplo, bronze, e apresenta internamente um elemento receptor centralizador para o bocal e uma ranhura para uma borracha de vedação, a qual veda a câmera de descarga do refrigerante. Além disto, orifícios espaçados em 180° são dispostos no suporte de bocal para o suprimento e retorno de refrigerante. No diâmetro externo do suporte de bocal se encontra uma ranhura para um anel de borracha para vedar a câmera de refrigerante em relação à atmosfera e também uma rosca e um elemento receptor centralizador para a capa do bocal. A capa de bocal, da mesma forma feita de um material resistente à corrosão, por exemplo, bronze, é formada em um ângulo agudo e apresenta uma espessura de parede dimensionada adequadamente para facilitar a remoção do calor de radiação para o refrigerante. O diâmetro interno menor é provido com um anel. Água é utilizada como refrigerante no caso mais simples. Esta disposição se destina a facilitar a manufatura dos bocais com uso econômico de materiais e troca rápida de bocais, bem como permitir, por meio da construção com ângulos agudos, uma articulação da tocha de plasma em relação à peça de trabalho e, desta forma, cortes inclinados.

O documento DE-OS 1 565 638 descreve uma tocha de plasma, preferivelmente corte por fusão de plasma de peças de trabalho e para a preparação de bordas de soldagem. A forma mais estreita do cabeçote de tocha é obtida por meio da utilização de um bocal de corte particularmente em ângulo agudo, do qual os ângulos interno e externo são iguais entre si e também iguais aos ângulos interno e externo da capa de bocal. Uma câmera de refrigerante é formada entre a capa de bocal e o bocal de corte, câmera de refrigerante na qual a capa de bocal é provida com um colar que veda de forma metálica o bocal de corte, de tal modo que um espaço anular uniforme é formado como câmera de refrigerante. O suprimento e a remoção do refrigerante, geralmente água, são realizados através de duas fendas no suporte de bocal, as quais são dispostas deslocadas entre si em 180°.

O documento DE 25 25 939 descreve uma tocha de arco de plasma, particularmente para corte ou soldagem, em que o suporte de eletrodo e o corpo do bocal formam uma unidade intercambiável. O suprimento externo de refrigerante é obtido essencialmente por meio de uma tampa de fixação que envolve o corpo do bocal. O refrigerante flui por meio de canais para dentro de um espaço anular, o qual é formado pelo corpo de bocal e a tampa de fixação.

O documento DE 692 33 071 T2 refere-se a um dispositivo de corte de arco de plasma. Uma realização de um bocal é descrita para uma tocha de corte de arco de plasma, bocal este que é formado de um material condutor e compreende uma abertura de saída para um feixe de gás de plasma e uma seção de corpo oca. A dita seção de corpo é formada de tal maneira que apresenta uma configuração genericamente cônica de parede delgada, que é inclinada na direção da abertura de saída, e apresenta uma seção de cabeçote aumentada, que é formada integralmente com a seção de corpo. A seção de cabeçote é, desta forma, sólida com exceção de um canal central que é alinhado com a abertura de saída e apresenta uma superfície externa genericamente cônica, a qual é também inclinada na direção da abertura de saída e apresenta um diâmetro adjacente à seção do corpo adjacente que excede o diâmetro da seção de corpo, de maneira a formar um recesso entalhado. O dispositivo de corte de arco de plasma apresenta uma capa de gás secundário. Além disto, uma capa resfriada a água é disposta entre o bocal e a capa de gás secundário de maneira a formar uma câmera resfriada a água para a superfície externa do bocal para um resfriamento altamente efetivo. O bocal é caracterizado por um grande cabeçote, o qual circunda a abertura de saída para o feixe de plasma, e um entalhe agudo ou um recesso para um corpo cônico. Esta construção de bocal encoraja o resfriamento do bocal.

Nas tochas de plasma descritas acima o refrigerante é suprido através de um canal de suprimento de água para o bocal e retirado do bocal por um canal de remoção de água. Estes canais são principalmente deslocados em 180° entre si e o refrigerante é destinado a fluir em torno do bocal tão uniformemente quanto possível do canal de suprimento para o canal de remoção. Não obstante, o superaquecimento nas proximidades do canal do bocal é assegurado continuamente.

Um outro guia de refrigerante para uma tocha, preferivelmente uma tocha de plasma, em particular para propósitos de soldagem por plasma, corte por plasma, fusão por plasma e aspersão de plasma, que suporta altas cargas térmicas no bocal e no catodo, é descrito no documento DD 83890 B1. Aqui, um anel de guia de refrigerante, o qual pode ser facilmente inserido na parte de suporte do bocal e facilmente removido desta, é provido para o resfriamento do bocal. O dito anel de guia de refrigerante apresenta, para os propósitos de limitação do guia de refrigerante a uma camada delgada de no máximo 3 mm de espessura, ao longo da parede externa do bocal, uma ranhura circundante. Correndo para esta ranhura circundante se encontram mais de uma linha de refrigerante, preferivelmente duas a quatro, as quais são dispostas em forma de estrela radialmente e simetricamente ao eixo do bocal e em forma de estrela em relação a este em um ângulo entre 0 e 90°, de tal forma que seja adjacente respectivamente a duas correntes de saída de refrigerante e cada corrente de saída sendo adjacente a duas correntes de entrada de refrigerante.

Entretanto, esta disposição apresenta a desvantagem de serem necessários recursos maiores para o resfriamento pelo uso de um componente adicional, o anel de guia de refrigerante. Em adição, a disposição como um todo é maior.

Portanto, é um objetivo da invenção evitar de maneira simples um superaquecimento nas vizinhanças do canal do bocal/perfuração do bocal.

Este objetivo é alcançado de acordo com a invenção por meio de um cabeçote de tocha de plasma, incluindo: - um bocal de acordo com uma das reivindicações 1 a 19, - um suporte de bocal para fixar o bocal, e uma capa de bocal, preferivelmente de acordo com uma das reivindicações 20 a 22, pelo que a capa de bocal e o bocal formam uma câmera de líquido refrigerante, a qual pode ser conectada a uma linha de suprimento de refrigerante e uma linha de retorno de refrigerante através de duas perfurações espaçadas respectivamente em 60° e 180°. O suporte de bocal é assim formado tal que o líquido refrigerante é transportado virtualmente em perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma, entrando em contanto com o bocal, dentro da câmera de líquido refrigerante e/ou virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal da câmera de líquido refrigerante para dentro do suporte de bocal.

Além disto, a presente invenção provê um bocal para uma tocha de plasma resfriada, incluindo uma perfuração de bocal para a saída de um feixe de gás de plasma em uma ponta do bocal, uma primeira seção, da qual a superfície externa é essencialmente cilíndrica, e uma segunda seção conectando a esta na direção da ponta do bocal, da qual a superfície externa se afunila essencialmente de forma cônica na direção da ponta do bocal, pelo que (a) pelo menos uma ranhura de suprimento de líquido é provida e se estende sobre uma parte da primeira seção e sobre a segunda seção na superfície externa do bocal na direção da ponta do bocal e precisamente é provida uma ranhura de retorno de líquido separada da(s) ranhura(s) de suprimento de líquido que se estende sobre a segunda seção, ou (b) precisamente uma ranhura de suprimento de líquido é provida e se estende sobre uma parte da primeira seção e sobre a segunda seção na superfície externa do bocal na direção da ponta do bocal e pelo menos uma ranhura de retorno de líquido separada da ranhura de suprimento de líquido é provida e se estende sobre a segunda seção. Por “essencialmente cilíndrica” se pretende significar que a superfície externa, pelo menos sem se considerar as ranhuras, tal como a ranhura de suprimento de líquido e a ranhura de retorno de líquido, é aproximadamente cilíndrica.

Similarmente, “se afunila essencialmente de forma cônica” pretende significar que a superfície externa, pelo menos sem consideração às ranhuras, tal como a ranhura de suprimento de líquido e a ranhura de retorno de líquido, se afunila aproximadamente de forma cônica.

Em adição, a presente invenção provê uma capa de bocal para uma tocha de plasma resfriada a líquido, onde a capa de bocal compreende uma superfície interna que se afunila de forma essencialmente cônica, caracterizada pelo fato da superfície interna da capa de bocal compreender pelo menos dois recessos em um plano radial.

De acordo com uma realização particular do cabeçote de tocha de plasma, o bocal compreende uma ou mais ranhuras de suprimento de líquido refrigerante e a capa de bocal compreende em sua superfície interna pelo menos dois, em particular precisamente três, recessos, doa quais as aberturas voltadas para o bocal respectivamente se estendem sobre um comprimento de arco (b2), pelo que o comprimento de arco das regiões do bocal adjacentes na direção circunferencial à(s) ranhura(s) de suprimento de líquido refrigerante e na direção para fora se projetando em relação à(s) ranhura(s) de suprimento de líquido refrigerante, é respectivamente maior que o comprimento de arco (d4, e4). Desta forma, uma conexão secundária a partir do suprimento de refrigerante para o retorno de refrigerante é evitada em uma forma particularmente elegante.

Pode ser provido ainda no cabeçote de tocha de plasma que as duas perfurações cada uma se estenda essencialmente paralela ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma. É então possível para as linhas de líquido refrigerante serem conectadas de forma a economizar espaço para o cabeçote de tocha de plasma.

Em particular as perfurações para o suprimento de líquido refrigerante podem ser dispostas afastadas em relação ao retorno de líquido refrigerante em 180°.

A medida circular da seção entre os recessos da capa do bocal é vantajosamente no máximo metade do tamanho da medida circular mínima da ranhura de retorno de líquido refrigerante ou a medida circular mínima da(s) ranhura(s) de suprimento de líquido refrigerante do bocal.

No bocal, a(s) ranhura(s) de suprimento de líquido refrigerante pode(m) também se estenderem favoravelmente sobre uma parte da primeira seção na superfície externa do bocal.

Em uma realização particular do bocal, no caso (a) pelo menos duas ranhuras de suprimento de líquido são providas e no caso (b) pelo menos duas ranhuras de retorno de líquido são providas.

O ponto médio da ranhura de suprimento de líquido e o ponto médio da ranhura de retorno de líquido são vantajosamente dispostos deslocados em 180° entre si em torno da circunferência do bocal. Em outras palavras, a ranhura de suprimento de líquido e a ranhura de retorno de líquido ficam em oposição entre si.

No caso (a), a largura da ranhura de retorno de líquido e no caso (b) a largura da ranhura de suprimento de líquido ficam vantajosamente na direção circunferencial na faixa de 90° a 270°. Por meio de tal ranhura de retorno/suprimento de líquido ampla é alcançado um resfriamento do bocal particularmente bom.

No caso (a) uma ranhura é adequadamente disposta na primeira seção, ranhura esta que está em conexão com a ranhura de suprimento de líquido, e no caso (b) uma ranhura é vantajosamente disposta na primeira seção, ranhura esta que está em conexão com a ranhura de retorno de líquido.

Pode ser provido que no caso (a) a ranhura se estenda na direção circunferencial da primeira seção do bocal em torno de toda a circunferência.

Em particular, desta forma, pode ser provido que no caso (a) a ranhura se estenda na direção circunferencial da primeira seção do bocal em um ângulo de 60° a 300°, e no caso (b) a ranhura se estenda na direção circunferencial da primeira seção do bocal em um ângulo na faixa de 60° a 300°.

Em particular, desta forma, pode ser provido que no caso (a) esta ranhura se estenda na direção circunferencial da primeira seção do bocal em um ângulo na faixa de 90° a 270° e no caso (b) a ranhura se estenda na direção circunferencial da primeira seção do bocal em um ângulo na faixa de 90° a 270°.

Em uma realização adicional do bocal, no caso (a) precisamente duas ranhuras de suprimento de líquido são providas e no caso (b) precisamente duas ranhuras de retorno de líquido são providas.

Em particular duas ranhuras de suprimento de líquido podem ser dispostas no caso (a) em torno da circunferência do bocal simetricamente a uma linha reta que se estende do ponto médio da ranhura de retorno de líquido em um ângulo reto através do eixo longitudinal do bocal e no caso (b) as duas ranhuras de retorno de líquido são dispostas em torno da circunferência do bocal simetricamente a uma linha reta que se estende do ponto médio da ranhura de suprimento de líquido em um ângulo reto através do eixo longitudinal do bocal.

No caso (a) os pontos médios das duas ranhuras de suprimento de líquido e no caso (b) os pontos médios das duas ranhuras de retorno de líquido são vantajosamente dispostos deslocados em um ângulo entre si em torno da circunferência do bocal, ângulo este que fica entre 30° e 180°.

No caso (a) a largura da ranhura de suprimento de líquido e no caso (b) a largura da ranhura de retorno de líquido vantajosamente ficam na direção circunferencial na faixa de 120° a 270°.

Pode ser provido também que no caso (a) as ranhuras de suprimento de líquido sejam conectadas entre si na primeira seção do bocal e no caso (b) as ranhuras de retorno de líquido sejam conectadas entre si na primeira seção do bocal.

Pode ser adicionalmente provido que no caso (a) as duas ranhuras de suprimento de líquido sejam conectadas entre si na primeira seção do bocal por uma ranhura e no caso (b) as duas ranhuras de retorno de líquido sejam conectadas entre si na primeira seção do bocal por uma ranhura.

A ranhura no caso (a) adequadamente se estende para além de uma ou ambas as ranhuras de suprimento de líquido e no caso (b) a ranhura se estende adequadamente para além de uma ou ambas as ranhuras de retorno de líquido.

Pode ser provido que no caso (a) a ranhura se estenda na direção circunferencial da primeira seção do bocal em torno de toda a circunferência do bocal.

Em particular pode ser provido, desta forma, que a ranhura se estenda na direção circunferencial da primeira seção do bocal em um ângulo na faixa de 60° a 300°.

Em particular pode ser provido, desta forma, que a ranhura se estenda na direção circunferencial da primeira seção do bocal em um ângulo na faixa de 90° a 270°.

A invenção se baseia na descoberta surpreendente de que o suprimento e/ou remoção de líquido refrigerante em um ângulo reto em relação ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma em vez de - como no estado da técnica - em paralelo ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma, é obtido um melhor resfriamento do bocal por meio de um contato mais prolongado do líquido refrigerante com o bocal.

Se mais de uma ranhura de suprimento de líquido são providas, uma vorticidade particularmente boa do líquido refrigerante pode então ser obtida na região da ponta do bocal por meio da junção dos fluxos de líquido, pelo que isto usualmente vai de encontro com um melhor resfriamento do bocal.

Características e vantagens adicionais da invenção se seguem a partir das reivindicações anexas e da descrição a seguir, na qual várias realizações são explicadas individualmente com referência aos desenhos esquemáticos, nos quais: A Fig. 1 mostra uma vista em seção longitudinal através de um cabeçote de tocha de plasma com plasma e suprimento de gás secundário com um bocal e uma capa de bocal de acordo com uma realização particular da presente invenção. A Fig. 1a é uma representação em seção ao longo da linha A-A da Fig. 1. A Fig. 1b é uma representação em seção ao longo da linha B-B da Fig. 1. A Fig. 2 são representações individuais (superior à esquerda: vista superior da frente; superior à direita: vista em seção longitudinal; inferior à direita: vista lateral) do bocal da Fig. 1. A Fig. 3 é uma vista em seção longitudinal de um cabeçote de tocha de plasma com plasma e suprimento de gás secundário com um bocal e uma capa de bocal de acordo com uma realização adicional particular da presente invenção. A Fig. 3a é uma representação em seção ao longo da linha A-A da Fig. 3. A Fig. 3b é uma representação em seção ao longo da linha B-B da Fig. 3. A Fig. 4 são representações individuais (superior à esquerda: vista superior da frente; superior à direita: vista em seção longitudinal; inferior à direita: vista lateral) do bocal da Fig. 3. A Fig. 5 é uma vista em seção longitudinal de um cabeçote de tocha de plasma com plasma e suprimento de gás secundário com um bocal e uma capa de bocal de acordo com uma realização adicional particular da presente invenção. A Fig. 5a é uma representação em seção ao longo da linha A-A da Fig. 5. A Fig. 5b é uma representação em seção ao longo da linha B-B da Fig. 5. A Fig. 6 são representações individuais (superior à esquerda: vista superior da frente; superior à direita: vista em seção longitudinal; inferior à direita: vista lateral) do bocal da Fig. 5. A Fig. 7 é uma vista em seção longitudinal de um cabeçote de tocha de plasma com plasma e suprimento de gás secundário com um bocal de acordo com uma realização preferida da presente invenção. A Fig. 7a é uma representação em seção ao longo da linha A-A da Fig. 7. A Fig. 7b é uma representação em seção ao longo da linha B-B da Fig. 7. A Fig. 8 são representações individuais (superior à esquerda: vista superior da frente; superior à direita: vista em seção longitudinal; inferior à direita: vista lateral) do bocal da Fig. 7. A Fig. 9 é uma vista em seção longitudinal de um cabeçote de tocha de plasma com plasma e suprimento de gás secundário com um bocal de acordo com uma realização adicional particular da presente invenção. A Fig. 9a é uma representação em seção ao longo da linha A-A da Fig. 9. A Fig. 9b é uma representação em seção ao longo da linha B-B da Fig. 9. A Fig. 10 são representações individuais (superior à esquerda: vista superior da frente; superior à direita: vista em seção longitudinal; inferior à direita: vista lateral) do bocal da Fig. 9. A Fig. 11 é uma vista em seção longitudinal de um cabeçote de tocha de plasma com plasma e suprimento de gás secundário com um bocal de acordo com uma realização adicional particular da presente invenção. A Fig. 11a é uma representação em seção ao longo da linha A-A da Fig. 11. A Fig. 11b é uma representação em seção ao longo da linha B-B da Fig. 11. A Fig. 12 são representações individuais (superior à esquerda: vista superior da frente; superior à direita: vista em seção longitudinal; inferior à direita: vista lateral) do bocal da Fig. 11. A Fig. 13 são representações individuais (superior à esquerda: vista superior da frente; superior à direita: vista em seção longitudinal; inferior à direita: vista lateral) do bocal de acordo com uma realização particular adicional da invenção. A Fig. 14 são representações individuais (esquerda: vista em seção longitudinal; direita: vista superior da frente) da capa do bocal da Fig. 1, Fig. 3 e Fig. 5, bem como da Fig. 11. A Fig. 15 são representações individuais (esquerda: vista em seção longitudinal; direita: vista superior da frente) de uma capa de bocal de acordo com uma realização preferida da invenção. A Fig. 16 são representações individuais (esquerda: vista em seção longitudinal; direita: vista superior da frente) de uma capa de bocal de acordo com uma realização especial adicional da presente invenção.

Na descrição a seguir, as realizações mostradas compreendem pelo menos uma ranhura de suprimento de líquido, referida aqui como uma ranhura de suprimento de líquido refrigerante, e precisamente uma ranhura de retorno de líquido referida aqui como uma ranhura de retorno de líquido refrigerante. Entretanto, a invenção não se limita a isto. O número de ranhuras de suprimento de líquido e ranhuras de retorno de líquido pode ser facilmente alterado ou revertido.

O cabeçote de tocha de plasma (1) mostrado na Fig. 1 recebe um eletrodo (7) com um elemento receptor de eletrodo (6), no presente caso por meio de uma rosca (não mostrada).

O eletrodo é formado como um eletrodo plano. Ar ou oxigênio podem ser utilizados como gás de plasma (PG) para a tocha de plasma. Um bocal (4) é recebido por um suporte de bocal (5) essencialmente cilíndrico. Uma capa do bocal (2), a qual é fixada por meio de uma rosca (não mostrada) ao cabeçote de tocha de plasma (1), fixa o bocal (4) e forma com este uma câmera de líquido refrigerante (10). A câmera de líquido refrigerante (10) é vedada por uma vedação formada de um anel (4.16), o qual é disposto em uma ranhura (4.15) do bocal (4), entre o bocal (4) e a capa do bocal (2).

Um líquido refrigerante, por exemplo, água ou água com anti-congelante, flui através da câmera de líquido refrigerante (10) a partir de uma perfuração do suprimento de líquido refrigerante (WV) para uma perfuração do retorno de líquido refrigerante (WR), pelo que as perfurações são dispostas deslocadas em 180° entre si.

Nas tochas de plasma de acordo com o estado da técnica ocorre continuamente um superaquecimento do bocal (4) na região da perfuração do bocal (4.10). Entretanto, o superaquecimento pode ocorrer também entre a seção cilíndrica do bocal (4) e o suporte de bocal (5). Isto se aplica em particular a tochas de plasma operadas com uma corrente piloto alta ou indiretamente. Isto é evidenciado por uma descoloração do cobre após o tempo de operação. Já em correntes de 40 A à descoloração ocorre após um curto período de tempo (por exemplo, 5 minutos). Da mesma forma, o ponto de vedação entre o bocal (4) e a capa do bocal (2) é sobrecarregado, o que conduz a avarias no anel (4.16) e, desta forma, a alterações na vedação e escape do líquido refrigerante. Estudos mostraram que este efeito ocorre particularmente no lado do bocal (4) voltado para o retorno de líquido refrigerante. É assumido que a região submetida à carga térmica mais alta, a perfuração do bocal (4.10) do bocal (4), é inadequadamente resfriada porque o líquido refrigerante flui insuficientemente através da parte (10.20) da câmera de líquido refrigerante (10) que fica próxima à perfuração do bocal e/ou nem mesmo atinge esta parte, particularmente no lado voltado para o retorno de líquido refrigerante.

Na presente tocha de plasma de acordo com a Fig. 1, o refrigerante é conduzido virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma (1) a partir do suporte de bocal (5), contatando o bocal (4), para a câmera de líquido refrigerante (10). Para isto, o líquido refrigerante é defletido em uma área de deflexão (10.10) da câmera de líquido refrigerante (10) a partir de uma direção paralela ao eixo longitudinal na perfuração do suprimento de líquido refrigerante (WV) da tocha de plasma na direção de uma primeira seção do bocal (4.1) (ver Fig. 2) virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma (1). O líquido refrigerante flui então através da área (10.11) formada por uma ranhura de suprimento de líquido refrigerante (4.20) (ver Figs. 1a, 1b e 2) do bocal (4) e da capa de bocal (2) para a região (10.20) da câmera de líquido refrigerante (10) circundando a perfuração do bocal (4.10) e flui em torno do bocal (4). O líquido refrigerante flui então através da área (10.15) formada por uma ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) do bocal (4) e da capa de bocal (2) de volta para o retorno de líquido refrigerante (WV), pelo que a transição ocorre aqui essencialmente paralela ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma.

Além disto, o cabeçote de tocha de plasma (1) é equipado com um suporte de capa de proteção de bocal (8) e uma capa de proteção de bocal (9). O gás secundário (SG) que circunda o feixe de plasma flui através desta região. O gás secundário (SG) flui através de um elemento guia de gás secundário (9.1) e pode ser posto em rotação por este. A Fig. 1a mostra uma representação em seção ao longo da linha A-A da tocha de plasma da Fig. 1. Esta mostra como a área formada pela ranhura de suprimento de líquido refrigerante (4.20) do bocal (4) e da capa de bocal (2) evita, por meio das seções (4.41) e (4.42) das regiões em projeção (4.31) e (4.32) do bocal em combinação com a superfície interna (2.5) da capa do bocal (2), uma conexão secundária entre o suprimento de líquido refrigerante e o retorno de líquido refrigerante. De maneira a assegurar que a conexão secundária do líquido refrigerante seja evitada em cada posição do bocal (4) em relação à capa do bocal (2), as medidas circulares (d4) e (e4) das seções (4.41) e (4.42) das regiões em projeção (4.31) e (4.32) do bocal (4) devem ser pelo menos tão grandes quanto a medida circular (b2) dos recessos (2.6), voltados para o bocal, da capa de bocal (2) (ver Figs. 14 a 16).

Um resfriamento efetivo do bocal (4) na região da ponta do bocal é, desta forma, alcançado e uma sobrecarga térmica é evitada.

É assegurado que tanto líquido refrigerante quanto possível alcance a área (10.20) da câmera de líquido refrigerante (10). Não mais ocorreu descoloração do bocal na região da perfuração do bocal (4.10) nos experimentos. Problemas na vedação entre o bocal (4) e a capa do bocal (2) não mais ocorreram e também o anel não mais foi superaquecido. A Fig. 1b mostra uma representação em seção ao longo da linha B-B do cabeçote de tocha de plasma da Fig. 1, que mostra o plano da área de deflexão (10.10). A Fig. 2 mostra o bocal (4) do cabeçote de tocha de plasma da Fig. 1. Apresenta uma perfuração de bocal (4.10) para a saída de um feixe de gás de plasma na ponta do bocal (4.11), uma primeira seção (4.1), cuja superfície externa (4.4) é essencialmente cilíndrica, e uma segunda seção (4.2) que se conecta a esta na direção da ponta do bocal (4.11), cuja superfície externa (4.5) se afunila essencialmente de forma cônica na direção da ponta do bocal (4.11). A ranhura de suprimento de líquido refrigerante (4.20) se estende sobre uma parte da primeira seção (4.1) e sobre a segunda seção (4.2) na superfície externa (4.5) do bocal (4) na direção da ponta do bocal (4.11) e termina antes da face externa cilíndrica (4.3). A ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) se estende sobre a segunda seção (4.2) do bocal (4). O ponto médio da ranhura de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e o ponto médio da ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) são dispostos deslocados entre si em torno da circunferência do bocal (4). A largura α4 da ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) na direção circunferencial é em torno de 120°. As regiões que se projetam para fora (4.31) e (4.32) com as seções associadas (4.41) e (4.42) são dispostas entre a ranhura de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e a ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22). A Fig. 3 mostra uma tocha de plasma similar à da Fig. 1, mas de acordo com uma realização adicional particular. O bocal (4) apresenta duas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21). Aqui também, o líquido refrigerante é conduzido virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma (1) a partir do suporte de bocal (5), contatando o bocal (4), para a câmera de líquido refrigerante (10). Para isto, o líquido refrigerante é defletido na área de deflexão (10.10) da câmera de líquido refrigerante (10) da direção paralela ao eixo longitudinal na perfuração do suprimento de líquido refrigerante (WV) da tocha de plasma na direção da primeira seção do bocal (4.1) virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma (1). O líquido refrigerante flui então através da ranhura (5.1) do suporte de bocal (5) para as duas áreas (10.11) e (10.12) formadas pelas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) do bocal (4) e da capa de bocal (2) para a região (10.20) da câmera de líquido refrigerante (10) circundando a perfuração do bocal (4.10), e flui em torno do bocal (4). O líquido refrigerante flui então através da área (10.15) formada pela ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) do bocal (4) e da capa de bocal (2) de volta para o retorno de líquido refrigerante (WR), pelo que a transição aqui ocorre essencialmente paralela ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma. A Fig. 3a mostra uma representação em seção ao longo da linha A-A da tocha de plasma da Fig. 3. Mostra como as áreas (10.11) e (10.12) formadas pelas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) do bocal (4) e da capa de bocal (2) evitam, por meio das seções (4.41) e (4.42) das regiões que se projetam (4.31) e (4.32) do bocal (4) em combinação com a superfície interna (2.5) da capa de bocal (2), uma conexão secundária entre o suprimento de líquido refrigerante e o retorno de líquido refrigerante. Ao mesmo tempo uma conexão secundária entre as áreas (10.11) e (10.12) é evitada pela seção (4.43) da região em projeção (4.33).

De maneira a assegurar que em cada posição do bocal (4) em relação à capa de bocal (2) a conexão secundária do líquido refrigerante seja evitada, as medidas circulares de (d4) e (e4) das seções (4.41) e (4.42) do bocal (4) devem ser pelo menos tão grandes quanto a medida circular (b2) dos recessos (2.6), voltados para o bocal, da capa de bocal (2) (ver Figs. 14 a 16). A Fig. 3b é uma ilustração em seção ao longo da linha B-B da tocha de plasma da Fig. 3. Mostra o plano da área de deflexão (10.10) e a conexão com as duas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) por meio da ranhura (5.1) no suporte de bocal (5). A Fig. 4 mostra o bocal (4) do cabeçote de tocha de plasma da Fig. 3. Apresenta uma perfuração de bocal (4.10) para a saída de um feixe de gás de plasma na ponta do bocal (4.11), uma primeira seção (4.1), cuja superfície externa (4.4) é essencialmente cilíndrica, e uma segunda seção (4.2) conectada a esta na direção da ponta do bocal (4.11), cuja superfície externa (4.5) se afunila essencialmente em forma cônica na direção da ponta do bocal (4.11). As ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) se estendem sobre uma parte da primeira seção (4.1) e sobre a segunda seção (4.2) na superfície externa (4.5) do bocal (4) na direção da ponta do bocal (4.11) e termina antes da face externa cilíndrica (4.3). A ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) se estende sobre a segunda seção (4.2) do bocal (4). A largura α4 da ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) na direção circunferencial é em torno de 190°. As regiões que se projetam para fora (4.31), (4.32) e (4.(33) com as seções associadas (4.41), (4.42) e (4.43) são dispostas entre as ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20, 4.21) e a ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22). A Fig. 5 mostra uma tocha de plasma similar à da Fig. 1, mas de acordo com uma realização adicional particular. O bocal (4) apresenta duas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) (ver Fig. 5a). Aqui também, o líquido refrigerante é conduzido virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma (1) a partir do suporte de bocal (5), contatando o bocal (4), para a câmera de líquido refrigerante (10). Para isto, o líquido refrigerante é defletido na área de deflexão (10.10) da câmera de líquido refrigerante (10) da direção paralela ao eixo longitudinal na perfuração do suprimento de líquido refrigerante (WV) da tocha de plasma na direção da primeira seção do bocal (4.1) virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma (1). O líquido refrigerante flui então através de uma ranhura (4.6) do bocal (4) para as duas áreas (10.11) e (10.12) formadas pelas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) do bocal (4) e da capa de bocal (2) para a região (10.20) da câmera de líquido refrigerante (10) circundando a perfuração do bocal (4.10), e flui em torno do bocal (4). O líquido refrigerante flui então através da área (10.15) formada pela ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) do bocal (4) e da capa de bocal (2) de volta para o retorno de líquido refrigerante (WR), pelo que a transição aqui ocorre essencialmente paralela ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma. A Fig. 5a mostra uma representação em seção ao longo da linha A-A da tocha de plasma da Fig. 5. Mostra como as áreas (10.11) e (10.12) formadas pelas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) do bocal (4) e da capa de bocal (2) evitam, por meio das seções (4.41) e (4.42) das regiões que se projetam (4.31) e (4.32) do bocal (4) em combinação com a superfície interna (2.5) da capa de bocal (2), uma conexão secundária entre o suprimento de líquido refrigerante e o retorno de líquido refrigerante. Ao mesmo tempo uma conexão secundária entre as áreas (10.11) e (10.12) é evitada pela seção (4.43) da região em projeção (4.33). De maneira a assegurar que a conexão secundária do líquido refrigerante seja evitada em cada posição do bocal (4) em relação à capa de bocal (2), as medidas circulares de (d4) e (e4) das seções (4.41) e (4.42) do bocal (4) devem ser pelo menos tão grandes quanto a medida circular dos recessos (2.6), voltados para o bocal, da capa de bocal (2). A Fig. 5b é uma ilustração em seção ao longo da linha B-B da tocha de plasma da Fig. 5. Mostra o plano da área de deflexão (10.10) e a conexão com as duas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante por meio da ranhura (4.6) no bocal (4). A Fig. 6 mostra o bocal (4) do cabeçote de tocha de plasma da Fig. 5. Apresenta uma perfuração de bocal (4.10) para a saída de um feixe de gás de plasma na ponta do bocal (4.11), uma primeira seção (4.1), cuja superfície externa (4.4) é essencialmente cilíndrica, e uma segunda seção (4.2) conectada a esta na direção da ponta do bocal (4.11), cuja superfície externa (4.5) se afunila essencialmente em forma cônica na direção da ponta do bocal (4.11). As ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) se estendem sobre uma parte da primeira seção (4.1) e sobre a segunda seção (4.2) na superfície externa (4.5) do bocal (4) na direção da ponta do bocal (4.11) e termina antes da superfície externa cilíndrica (4.3). A ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) se estende sobre a segunda seção (4.2) do bocal (4).

A largura α4 da ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) na direção circunferencial é de aproximadamente 190°. Dispostas entre as ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20, 4.21) e a ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) se encontram as regiões que se projetam para fora (4.31), (4.32) e (4.33) com as seções associadas (4.41), (4.42) e (4.43). As ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) são conectadas entre si pela ranhura (4.6) do bocal. A Fig. 7 mostra uma tocha de plasma de acordo com uma realização especial adicional da invenção. Aqui também, o líquido refrigerante é conduzido virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma (1) a partir do suporte de bocal (5), contatando o bocal (4), para a câmera de líquido refrigerante (10). Para isto, o líquido refrigerante é defletido na área de deflexão (10.10) da câmera de líquido refrigerante (10) da direção paralela ao eixo longitudinal na perfuração do suprimento de líquido refrigerante (WV) da tocha de plasma na direção da primeira seção do bocal (4.1) virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma (1). O líquido refrigerante flui então através de uma área (10.11) (ver Fig. 7a) formada por uma ranhura de suprimento de líquido refrigerante (4.20) do bocal (4) e da capa de bocal (2) (ver Fig. 7a) para a região (10.20) da câmera de líquido refrigerante (10) circundando a perfuração do bocal (4.10), e flui em torno do bocal (4). O líquido refrigerante flui então através de uma área (10.15) formada pela ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) do bocal (4) e da capa de bocal (2) de volta para o retorno de líquido refrigerante (WR), pelo que a transição aqui ocorre essencialmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma, através da área de deflexão (10.10). A Fig. 7a mostra uma representação em seção ao longo da linha A-A da tocha de plasma da Fig. 7. Mostra como a área (10.11) formada pela ranhura de suprimento de líquido refrigerante (4.20) do bocal (4) e da capa de bocal (2) evita, por meio das seções (4.41) e (4.42) das regiões que se projetam (4.31) e (4.32) do bocal (4) em combinação com a superfície interna da capa de bocal (2), uma conexão secundária entre o suprimento de líquido refrigerante e o retorno de líquido refrigerante. A Fig. 7b é uma ilustração em seção ao longo da linha B-B da tocha de plasma da Fig. 7, que mostra o plano das áreas de deflexão (10.10). A Fig. 8 mostra o bocal (4) do cabeçote de tocha de plasma da Fig. 7. Apresenta uma perfuração de bocal (4.10) para a saída de um feixe de gás de plasma na ponta do bocal (4.11), uma primeira seção (4.1), cuja superfície externa (4.4) é essencialmente cilíndrica, e uma segunda seção (4.2) conectada a esta na direção da ponta do bocal (4.11), cuja superfície externa (4.5) se afunila essencialmente em forma cônica na direção da ponta do bocal (4.11). A ranhura de suprimento de líquido refrigerante (4.20) se estende sobre uma parte da primeira seção (4.1) e sobre a segunda seção (4.2) na superfície externa (4.5) do bocal (4) na direção da ponta do bocal (4.11) e termina antes da superfície externa cilíndrica (4.3). O ponto médio da ranhura de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e o ponto médio da ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) são dispostos deslocados entre si em 180° em torno da circunferência do bocal (4) e são de mesmo tamanho. Dispostas entre a ranhura de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e a ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) se encontram as regiões que se projetam para fora (4.31) e (4.32) com as seções associadas (4.41) e (4.42). A Fig. 9 mostra um cabeçote de tocha de plasma de acordo com uma realização especial adicional da invenção. O bocal (4) apresenta duas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21). Aqui também, o líquido refrigerante é conduzido virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma (1) a partir do suporte de bocal (5), contatando o bocal (4), para a câmera de líquido refrigerante (10). Para isto, o líquido refrigerante é defletido na área de deflexão (10.10) da câmera de líquido refrigerante (10) da direção paralela ao eixo longitudinal na perfuração do suprimento de líquido refrigerante (WV) da tocha de plasma na direção da primeira seção do bocal (4.1) virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma (1). O líquido refrigerante flui então através de uma ranhura (5.1) do suporte de bocal (5) para as duas áreas (10.11) e (10.12) formadas pelas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) do bocal (4) e da capa de bocal (2) para a região (10.20) da câmera de líquido refrigerante (10) circundando a perfuração do bocal (4.10), e flui em torno do bocal (4). O líquido refrigerante flui então através da área (10.15) formada pela ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) do bocal (4) e da capa de bocal (2) de volta para o retorno de líquido refrigerante (WR), pelo que a transição aqui ocorre virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma, através de uma área de deflexão (10.10). A Fig. 9a mostra uma representação em seção ao longo da linha A-A da tocha de plasma da Fig. 9. Mostra como as áreas (10.11) e (10.12) formadas pelas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) do bocal (4) e da capa de bocal (2) evitam, por meio das seções (4.41) e (4.42) das regiões que se projetam (4.31) e (4.32) do bocal (4) em combinação com a superfície interna da capa de bocal (2), uma conexão secundária entre o suprimento de líquido refrigerante e o retorno de líquido refrigerante. Ao mesmo tempo uma conexão secundária entre as áreas (10.11) e (10.12) é evitada pela seção (4.43) da região em projeção (4.33). A Fig. 9b é uma representação em seção ao longo da linha B-B do cabeçote de tocha de plasma da Fig. 9. Mostra o plano das áreas de deflexão (10.10) e a conexão a ambas as ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) por meio da ranhura (5.1) no suporte de bocal (5). A Fig. 10 mostra o bocal (4) do cabeçote de tocha de plasma da Fig. 9. Apresenta uma perfuração de bocal (4.10) para a saída de um feixe de gás de plasma na ponta do bocal (4.11), uma primeira seção (4.1), cuja superfície externa (4.4) é essencialmente cilíndrica, e uma segunda seção (4.2) conectada a esta na direção da ponta do bocal (4.11), cuja superfície externa (4.5) se afunila essencialmente em forma cônica na direção da ponta do bocal (4.11). As ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) se estendem sobre uma parte da primeira seção (4.1) e sobre a segunda seção (4.2) na superfície externa (4.5) do bocal (4) na direção da ponta do bocal (4.11) e termina antes da superfície externa cilíndrica (4.3). A ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) se estende sobre a segunda seção (4.2) e a primeira seção (4.1) na superfície externa (4.5) do bocal (4). Dispostas entre as ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20, 4.21) e a ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) se encontram as regiões que se projetam para fora (4.31), (4.32) e (4.33) com as seções associadas (4.41), (4.42) e (4.43). A Fig. 11 mostra um cabeçote de tocha de plasma similar ao da Fig. 5, mas de acordo com uma realização particular adicional da invenção. As perfurações do suprimento de líquido refrigerante (WV) e do retorno de líquido refrigerante são dispostas deslocadas em um ângulo de 90°. O bocal (4) apresenta duas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) e uma ranhura (4.6) se estendendo na direção circunferencial da primeira seção (4.1) em torno de toda a circunferência e conectando as ranhuras de suprimento de líquido refrigerante. O líquido refrigerante é conduzido virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma (1) a partir do suporte de bocal (5), contatando o bocal (4), para a câmera de líquido refrigerante (10). Para isto, o líquido refrigerante é defletido na área de deflexão (10.10) da câmera de líquido refrigerante (10) da direção paralela ao eixo longitudinal na perfuração do suprimento de líquido refrigerante (WV) da tocha de plasma na direção da primeira seção do bocal (4.1) virtualmente perpendicular ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma (1). O líquido refrigerante flui então através da ranhura (4.6), que se estende na direção circunferencial da primeira seção (4.1) do bocal (4) em uma circunferência parcial entre as ranhuras (4.20) e (4.21), isto é, em torno de 300°, para as duas áreas (10.11) e (10.12) formadas pelas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) do bocal (4) e da capa de bocal (2) para a região (10.20) da câmera de líquido refrigerante (10) circundando a perfuração do bocal (4.10), e flui em torno do bocal (4). O líquido refrigerante flui então através da área (10.15) formada pela ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) do bocal (4) e da capa de bocal (2) de volta para o retorno de líquido refrigerante (WR), pelo que a transição aqui ocorre essencialmente paralela ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma. A Fig. 11a mostra uma representação em seção ao longo da linha A-A da tocha de plasma da Fig. 11. Mostra como as áreas (10.11) e (10.12) formadas pelas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) do bocal (4) e da capa de bocal (2) evitam, por meio das seções (4.41) e (4.42) das regiões que se projetam (4.31) e (4.32) do bocal (4) em combinação com a superfície interna (2.5) da capa de bocal (2), uma conexão secundária entre o suprimento de líquido refrigerante e o retorno de líquido refrigerante. Ao mesmo tempo uma conexão secundária entre as áreas (10.11) e (10.12) é evitada pela seção (4.43) da região em projeção (4.33). De maneira a assegurar que a conexão secundária do líquido refrigerante seja evitada em cada posição do bocal (4) em relação à capa de bocal (2), as medidas circulares (d4) e (e4) das seções (4.41) e (4.42) do bocal (4) devem ser pelo menos tão grandes quanto a medida circular dos recessos (2.6), voltados para o bocal, da capa de bocal (2). A Fig. 11b é uma representação em seção ao longo da linha B-B da tocha de plasma da Fig. 11. Mostra o plano da área de deflexão (10.10) e a conexão com as duas ranhuras de suprimento de líquido refrigerante por meio da ranhura (4.6) que se estende em aproximadamente 300° no bocal (4) e as perfurações dispostas deslocadas em 90° para o suprimento de líquido refrigerante (WV) e retorno de líquido refrigerante (WR). A Fig. 12 mostra o bocal (4) do cabeçote de tocha de plasma da Fig. 11. Apresenta uma perfuração de bocal (4.10) para a saída de um feixe de gás de plasma na ponta do bocal (4.11), uma primeira seção (4.1), cuja superfície externa (4.4) é essencialmente cilíndrica, e uma segunda seção (4.2) conectada a esta na direção da ponta do bocal (4.11), cuja superfície externa (4.5) se afunila essencialmente em forma cônica na direção da ponta do bocal (4.11). As ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) se estendem sobre uma parte da primeira seção (4.1) e sobre a segunda seção (4.2) na superfície externa (4.5) do bocal (4) na direção da ponta do bocal (4.11) e termina antes da superfície externa cilíndrica (4.3). A ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) se estende sobre a segunda seção (4.2) do bocal (4). Dispostas entre as ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20, 4.21) e a ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22) se encontram as regiões que se projetam para fora (4.31), (4.32) e (4.33) com as seções associadas (4.41), (4.42) e (4.43). As ranhuras de suprimento de líquido refrigerante (4.20) e (4.21) são conectadas entre si por uma ranhura (4.6) do bocal, se estendendo na direção circunferencial da primeira seção (4.1) do bocal em uma circunferência parcial entre as ranhuras (4.20) e (4.21), isto é, em aproximadamente 300°. Isto é particularmente vantajoso para o resfriamento da transição entre o suporte de bocal (5) e o bocal (4). A Fig. 13 mostra um bocal de acordo com uma realização especial adicional da invenção, que pode ser inserido no cabeçote de tocha de plasma de acordo com a Fig. 8. A ranhura de suprimento de líquido refrigerante (4.20) é conectada a uma ranhura (4.6), a qual se estende na direção circunferencial em torno de toda a circunferência. Isto tem a vantagem de que as perfurações para o suprimento de líquido refrigerante (WV) e para o retorno de líquido refrigerante (WR) no cabeçote de tocha de plasma não necessitam ser dispostas deslocadas em exatamente 180°, mas, ao contrário, podem ser deslocadas em 90° como mostrado para o exemplo da Fig. 11. Em adição, isto é vantajoso para o resfriamento da transição entre o suporte de bocal (5) e o bocal (4). A mesma disposição pode, certamente, também ser utilizada para a ranhura de retorno de líquido refrigerante (4.22). A Fig. 14 mostra uma capa de bocal (2) de acordo com uma realização particular da invenção. A capa de bocal (2) compreende uma superfície interna (2.2) que se afunila essencialmente em forma cônica, que neste caso compreende recessos (2.6) em um plano radial (14). Os recessos (2.6) são dispostos de forma equidistante em torno da 5 circunferência interna e em uma forma semicircular na seção radial.

As capas de bocal mostradas nas Figs. 15 e 16, de acordo com realizações particulares adicionais da invenção, diferem da realização mostrada na Fig. 14 na forma dos recessos 10 (2.6). Os recessos (2.6) na Fig. 15 na vista mostrada são na forma de cone truncado na direção da ponta do bocal, pelo que na Fig. 16 o formato de cone truncado é um pouco arredondado.

As características descritas no presente relatório, nos 15 desenhos e nas reivindicações são essenciais para a realização da invenção em suas diferentes concretizações tanto individualmente quanto em quaisquer combinações.

Claims (41)

1. Bocal (4) para uma tocha de plasma resfriada a líquido que compreende: uma perfuração de bocal (4.10) para a saída de um feixe de gás de plasma em uma ponta do bocal (4.11); uma primeira seção (4.1) do referido bocal, a referida seção compreendendo uma superfície externa (4.4) cilíndrica; uma segunda seção (4.2) do referido bocal que conectada a referida primeira seção à referida ponta do bocal, a referida segunda seção compreendendo uma superfície externa (4.5) se afunila em forma cônica na direção da ponta do bocal (4.11); pelo menos uma ranhura de suprimento de líquido (4.20), a referida pelo menos uma ranhura se estendendo sobre uma parte da referida primeira seção (4.1) e sobre a referida segunda seção (4.2) da referida superfície externa (4.5) do referido bocal (4) na direção da referida ponta do bocal (4.11); uma única ranhura de retorno de líquido (4.22) que é separada da referida pelo menos uma ranhura de suprimento de líquido (4.20), a referida ranhura de retorno de líquido se estendendo sobre a referida segunda seção do referido bocal, caracterizada pelo fato de ainda compreender uma ranhura adicional (4.6) conectada à referida pelo menos uma ranhura de suprimento de líquido, estando disposta na referida primeira seção do referido bocal.

2. Bocal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que a referida ranhura de retorno de líquido (4.22) também se estende sobre uma parte da referida superfície externa da referida primeira seção (4.1) do referido bocal (4).

3. Bocal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos duas ranhuras de suprimento de líquido (4.20, 4.21).

4. Bocal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um ponto médio da referida pelo menos uma ranhura de suprimento de líquido (4.20) e um ponto médio da referida ranhura de retorno de líquido (4.22), os referidos pontos médios da referida pelo menos uma ranhura de suprimento de líquido e da referida ranhura de retorno de líquido serem dispostos deslocados em 180° relativos entre si em torno da circunferência do referido bocal (4).

5. Bocal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a largura da referida ranhura de retorno de líquido (4.22) na direção circunferencial ficar na faixa de 90° a 270°.

6. Bocal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida ranhura adicional (4.6) se estende na direção circunferencial da referida primeira seção (4.1) do referido bocal (4) em torno da circunferência inteira.

7. Bocal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender duas ranhuras de suprimento de líquido (4.20, 4.21).

8. Bocal de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de as referidas duas ranhuras de suprimento de líquido (4.20, 4.21) serem dispostas em torno da circunferência do referido bocal simetricamente a uma linha reta que se estende do ponto médio da ranhura de retorno de líquido (4.22) em um ângulo reto através do eixo longitudinal do referido bocal (4).

9. Bocal de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de os pontos médios das referidas duas ranhuras de suprimento de líquido (4.20, 4.21) serem dispostos deslocados relativos entre si em torno da circunferência do referido bocal (4) em um ângulo no qual fica na faixa de 30° a 180°.

10. Bocal de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a largura da referida ranhura de retorno de líquido (4.22) na direção circunferencial ficar na faixa de 120° a 270°.

11. Bocal de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de as referidas duas ranhuras de suprimento de líquido (4.20, 4.21) serem conectadas entre si na referida primeira seção (4.1) do referido bocal (4).

12. Bocal de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de as referidas duas ranhuras de suprimento de líquido (4.20, 4.21) serem conectadas entre si na referida primeira seção (4.1) do referido bocal (4) por uma ranhura (4.6).

13. Bocal de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a referida ranhura (4.6) ir além de uma ou de ambas as referidas ranhuras de suprimento de líquido (4.20, 4.21).

14. Bocal de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a referida ranhura (4.6) se estender na direção circunferencial da referida primeira seção (4.1) do referido bocal (4) em torno de toda a circunferência do referido bocal.

15. Bocal (4) para uma tocha de plasma resfriada a líquido que compreende uma perfuração de bocal (4.10) para a saída de um feixe de gás de plasma em uma ponta do bocal (4.11); uma primeira seção (4.1) do referido bocal, a referida seção compreendendo uma superfície externa (4.4) cilíndrica; uma segunda seção (4.2) do referido bocal que conectada a referida primeira seção à referida ponta do bocal, a referida segunda seção compreendendo uma superfície externa (4.5) se afunila em forma cônica na direção da ponta do bocal (4.11); uma única ranhura de suprimento de líquido (4.20), a referida ranhura de suprimento de líquido se estendendo sobre uma parte da referida primeira seção (4.1) e sobre a referida segunda seção (4.2) da referida superfície externa (4.5) do referido bocal (4) na direção da referida ponta do bocal (4.11); pelo menos uma ranhura de retorno de líquido (4.22) que é separada da referida pelo menos uma ranhura de retorno de líquido (4.22), a referida pelo menos uma ranhura de retorno de líquido se estendendo sobre a referida segunda seção (4.2) do referido bocal (4); caracterizada pelo fato de ainda compreender uma ranhura adicional (4.6) conectada à referida pelo menos uma ranhura de suprimento de líquido, estando disposta na referida primeira seção do referido bocal.

16. Bocal de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato que a referida pelo menos uma ranhura de retorno de líquido (4.22) também se estende sobre uma parte da referida superfície externa da referida primeira seção (4.1) do referido bocal (4).

17. Bocal de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos duas ranhuras de retorno de líquido

18. Bocal de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um ponto médio da referida ranhura de suprimento de líquido (4.20) e um ponto médio da referida pelo menos uma ranhura de retorno de líquido (4.22), os referidos pontos médios da referida ranhura de suprimento de líquido e da referida pelo menos uma ranhura de retorno de líquido serem dispostos deslocados em 180° relativos entre si em torno da circunferência do referido bocal (4).

19. Bocal de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a largura da referida ranhura de suprimento de líquido (4.20) na direção circunferencial ficar na faixa de 90° a 270°.

20. Bocal de acordo com a reivindicação 1 ou 15, caracterizado pelo fato de outra ranhura se estender na direção circunferencial da referida primeira seção (4.1) sobre um ângulo no qual fica na faixa de 60° a 300°.

21. Bocal de acordo com a reivindicação 1 ou 15, caracterizado pelo fato de outra ranhura se estender na direção circunferencial da referida primeira seção (4.1) sobre um ângulo no qual fica na faixa de 90° a 270°.

22. Bocal de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender duas ranhuras de retorno de líquido.

23. Bocal de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que as referidas duas ranhuras de retorno de líquido serem dispostas em torno da circunferência do referido bocal simetricamente a uma linha reta que se estende do ponto médio da ranhura de suprimento de líquido em um ângulo reto através do eixo longitudinal do referido bocal (4).

24. Bocal de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que os pontos médios das referidas duas ranhuras de retorno de líquido serem dispostos deslocados relativos entre si em torno da circunferência do referido bocal (4) em um ângulo no qual fica na faixa de 30° a 180°.

25. Bocal de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de a largura da referida ranhura de suprimento de líquido na direção circunferencial ficar na faixa de 120° a 270°.

26. Bocal de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que as referidas duas ranhuras de retorno de líquido serem conectadas entre si na referida primeira seção (4.1) do referido bocal (4).

27. Bocal de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que as referidas duas ranhuras de retorno de líquido serem conectadas entre si na referida primeira seção (4.1) do referido bocal (4) por uma ranhura (4.6).

28. Bocal de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de a referida ranhura (4.6) ir além de uma ou de ambas as referidas ranhuras de retorno de líquido.

29. Bocal de acordo com a reivindicação 12 ou 27, caracterizado pelo fato de a referida ranhura se estender na direção circunferencial da referida primeira seção (4.1) sobre um ângulo no qual fica na faixa de 60° a 300°.

30. Bocal de acordo com a reivindicação 12 ou 27, caracterizado pelo fato de a referida ranhura se estender na direção circunferencial da referida primeira seção (4.1) sobre um ângulo no qual fica na faixa de 90° a 270°.

31. Bocal de acordo com a reivindicação 1 ou 15, caracterizado pelo fato de compreender uma capa de bocal (2), a referida capa de bocal compreende uma superfície interna (2.2) que se afunila em forma cônica, a referida superfície interna (2.2) inclui pelo menos dois recessos em um plano radial.

32. Bocal de acordo com a reivindicação 1 ou 15, caracterizado pelo fato de compreender uma capa de bocal, a referida capa de bocal compreende uma superfície interna (2.2) que se afunila em forma cônica, a referida superfície interna (2.2) inclui pelo menos dois recessos em um plano radial, os referidos pelo menos dois recessos (2.6) serem dispostos de forma equidistante em torno da referida circunferência interna do referido bocal.

33. Bocal de acordo com a reivindicação 1 ou 15, caracterizado pelo fato de compreender uma capa de bocal, a referida capa de bocal compreende uma superfície interna (2.2) que se afunila em forma cônica, a referida superfície interna (2.2) inclui pelo menos três recessos em um plano radial.

34. Bocal de acordo com a reivindicação 1 ou 15, caracterizado pelo fato de compreender uma capa de bocal (2), a referida capa de bocal compreende uma superfície interna (2.2) que se afunila em forma cônica, a referida superfície interna (2.2) inclui pelo menos dois recessos em um plano radial, os referidos recessos (2.6) serem em forma semicircular no referido plano radial.

35. Bocal de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um suporte de bocal (5) para fixar o bocal (4); uma capa de bocal (2), a referida a capa de bocal (2) e o referido bocal (4) sendo posicionados para formar uma câmera refrigerante (10), a referida câmera de líquido refrigerante pode ser conectada, por meio de duas perfurações respectivamente deslocadas em 60° a 180°, para pelo menos uma de uma linha de suprimento de líquido refrigerante e uma linha de retorno de líquido refrigerante; e o referido suporte de bocal ser posicionado para permitir que o líquido refrigerante seja conduzido pelo menos um de: - perpendicular ao eixo longitudinal da referida tocha de plasma (1), contatando o referido bocal (4), e para a referida câmera de líquido refrigerante (10); e - perpendicular ao eixo longitudinal da referida tocha de plasma (1), a partir da referida câmera de líquido refrigerante para o suporte de bocal.

36. Bocal de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: no referido bocal a inclusão de pelo menos uma ranhura de suprimento de líquido refrigerante e pelo menos uma região de projeção; uma superfície interior da referida capa de bocal, a referida superfície interior compreende pelo menos dois recessos compreendendo aberturas voltadas para o referido bocal, os referidos recessos respectivamente se estendem sobre uma medida de recesso circular; na referida pelo menos uma região de projeção do referido bocal, uma medida de região de projeção circular; e a referida medida de região de projeção circular do referido bocal adjacente, na direção circunferencial, para a referida pelo menos uma ranhura de suprimento de líquido refrigerante e se projetando para fora em relação a referida pelo menos uma ranhura de suprimento de líquido refrigerante, é pelo menos tão grande quanto a referida medida de recesso circular.

37. Bocal de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de a referida capa de bocal compreender pelo menos duas ranhuras de suprimento de líquido.

38. Bocal de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de a referida superfície interna do referido bocal compreender pelo menos três recessos.

39. Bocal de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de as referidas duas perfurações cada se estenderem paralelas ao eixo longitudinal do cabeçote de tocha de plasma.

40. Bocal de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de as perfurações para a referida linha de suprimento de líquido refrigerante e para a referida linha de retorno de líquido refrigerante serem dispostas deslocadas em 180°.

41. Bocal de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: a extensão circunferencial da seção da referida capa de bocal compreendendo uma pluralidade de recessos, a referida seção da capa do bocal entre os referidos recessos sendo de pelo menos um de: - no máximo a metade do tamanho da medida circumferente mínima da referida ranhura de retorno de líquido; ou - no máximo a medida circumferente mínima de pelo menos uma das referidas ranhura de suprimento de líquido e o referido bocal.

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