CZ2018516A3 - Zmenšené plasmové trysky a adaptér pro jejich upevnění do plasmového hořáku - Google Patents

Zmenšené plasmové trysky a adaptér pro jejich upevnění do plasmového hořáku Download PDF

Info

Publication number
CZ2018516A3
CZ2018516A3 CZ2018-516A CZ2018516A CZ2018516A3 CZ 2018516 A3 CZ2018516 A3 CZ 2018516A3 CZ 2018516 A CZ2018516 A CZ 2018516A CZ 2018516 A3 CZ2018516 A3 CZ 2018516A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
nozzle
plasma
reduced
adapter
gas
Prior art date
Application number
CZ2018-516A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ308964B6 (cs
Inventor
Roman Chumchal
Original Assignee
B&Bartoni, spol. s r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by B&Bartoni, spol. s r.o. filed Critical B&Bartoni, spol. s r.o.
Priority to CZ2018516A priority Critical patent/CZ308964B6/cs
Priority to EP18204224.2A priority patent/EP3629679A1/en
Priority to CZ2019-35868U priority patent/CZ33900U1/cs
Priority to SG11202102984UA priority patent/SG11202102984UA/en
Priority to PCT/CZ2019/000048 priority patent/WO2020064032A1/en
Priority to CN201980078915.5A priority patent/CN113196886A/zh
Priority to AU2019348100A priority patent/AU2019348100A1/en
Priority to US17/281,188 priority patent/US20210400797A1/en
Priority to MX2021003742A priority patent/MX2021003742A/es
Priority to EP19786718.7A priority patent/EP3881651A1/en
Publication of CZ2018516A3 publication Critical patent/CZ2018516A3/cs
Priority to IL281828A priority patent/IL281828A/en
Publication of CZ308964B6 publication Critical patent/CZ308964B6/cs

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/28Cooling arrangements
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3478Geometrical details
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3484Convergent-divergent nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00Welding or cutting by means of a plasma

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

Předmětem vynálezu jsou trysky pro plasmový hořák a univerzální adaptér pro jejich připojení k hořáku. Tryska (100) je určena pro použití při proudovém zatížení až 130 A a zatížení 70 až 90 A na 1 mmprůřezu otvoru (101) trysky (100) ve vodou chlazeném dvouplynovém plasmovém hořáku, v němž je tryska (100) chlazená na povrchu (103) přímo kapalinou. Vzdálenost mezi chlazeným povrchem (103) a otvorem (101), jímž prochází plasmový oblouk se pohybuje v rozmezí 2,5 až 10,0 mm. Tryska (100) je opatřena upevňovací plochou (110) pro nasunutí do adaptéru, je opatřena těsněním (109), které brání průchodu kapaliny nebo plynu v místě, kde se tryska (100) napojuje na adaptér a její největší vnější průměr (D2) je menší než 15,9 mm. Trysky podle vynálezu díky svým menším rozměrům a konstrukci snižují náklady na jejich výrobu a výrazně snižují jejich opotřebení.

Description

Vynález se obecně týká trysky pro plasmový hořák, uspořádání takové trysky a jejího tvaru.
Dosavadní stav techniky
Plasmový hořák se používá pro plasmové obloukové řezání kovových materiálů, jako je ocel. Obloukový plasmový hořák se obecně skládá z těla hořáku, chladící trubky, elektrody, vířivého kroužku, trysky, držáku trysky, ochranného krytu, a krytu trysky.
Samotné dělení probíhá proudem plasmy vytvořeném v plasmovém hořáku. Tento proud plasmy je tvořen ionizovaným plynem nebo plyny o vysoké teplotě. Ionizovaný plyn o vysoké teplotě pod tlakem proudí přes otvor v trysce. Tímto je proud ionizovaného plynu zúžen do koncentrovaného proudu plasmy, který následně vytváří plasmový oblouk.
Takto vytvořený plasmový oblouk dosahuje teploty až 30000 °C a energetické hustoty až 2x106 W/cm2. Čím je energetická hustota a teplota plasmového oblouku vyšší, tím je možné řezat kovové materiály o větší tloušťce, a vyšší rychlostí.
Během posledních 30 let došlo k mnoha konstrukčním změnám u kapalinou chlazených plasmových hořáků. Jednou ze změn je konstrukce plasmového hořáku umožňující používání dvou oddělených plynů. Plasmového plynu, a ochranného plynu. Starší kapalinou chlazené plasmové hořáky používaly pouze plasmový plyn. Z důvodu složitější konstrukce kapalinou chlazených dvou plynových plasmových hořáků se zvětšil jejich rozměr, a to jejich délka i průměr.
Plasmový hořák, jímž při provozu za účelem jeho ochlazování protéká chladící kapalina, je kapalinou chlazený plasmový hořák. Jednotlivé součásti plasmového hořáku, které přijdou přímo do kontaktu s protékající chladící kapalinou, jsou přímo chlazené součásti plasmového hořáku.
Obdobným konstrukčním vývojem prošly i jednotlivé součástí plasmového hořáku. Zejména elektroda a tryska. Z důvodu zvětšení rozměrů kapalinou chlazených dvou plynových plasmových hořáků se zvětšily rozměry plasmových trysek používaných v kapalinou chlazených dvou plynových plasmových hořácích. Tato skutečnost zvýšila materiálovou náročnost na výrobu plasmových trysek. V námi známém stavu techniky se plasmové trysky pro kapalinou chlazené dvou plynové plasmové hořáky s přímým chlazením kapalinou vyráběly nebo vyrábí s největším vnějším průměrem v rozsahu 16,0 mm až 36,5 mm pro zatížení na 15 A až 130 A, a v rozsahu 18,5 mm až 36,5 mm pro zatížení nad 130 A. V námi známém stavu techniky se plasmové trysky pro kapalinou chlazené dvou plynové plasmové hořáky s nepřímým chlazením kapalinou a zatížení na 15 A až 260 A vyráběly nebo vyrábí s největším vnějším průměrem v rozsahu 26,0 mm až 34,0 mm.
Z ekonomických důvodů jsme zkoumali nejmenší možný rozměr těla plasmové trysky s přímým a nepřímým chlazením pro proudové zatížení v rozsahu 15 A až 400 A. Cílem bylo snížení výrobních nákladů na výrobu, a vylepšení funkčních vlastností a životnosti plasmové trysky s přímým a nepřímým chlazením pro kapalinou chlazené dvou plynové plasmové hořáky.
Konstrukcí trysky lze ve značné míře ovlivnit parametry koncentrovaného proudu plasmy. Tryska ovlivňuje parametry proudu plasmy jako například průměr proudu plasmy, rychlost proudění, teplotu, a energetickou hustotu proudu plasmy.
- 1 CZ 2018 - 516 A3
Tryska se v místě otvoru, přes který prochází proud plasmy, velmi zahřívá. Přehřátí trysky zrychluje její opotřebení. Tomu se předchází ochlazováním trysky plynem nebo kapalinou co nejblíže k místu největšího zahřívání trysky. Při přehřátí trysky dojde knatavení materiálu, z něhož je tryska vyrobena, a k nesymetrickému zvětšení otvoru, který usměrňuje proud ionizovaného plynu v koncentrovaný proud plasmy. Tryska s nesymetricky zvětšeným otvorem nekoncentruje dostatečně proud plasmy a vlivem nesymetričnosti otvoru vychyluje proud plasmy do strany. Takto opotřebenou trysku je nutno vyměnit za novou.
Pro životnost trysky je důležitá stabilita plasmového oblouku, aby proud plasmy plynule procházel osou otvoru v trysce. Stabilní plasmový oblouk je důležitý pro kvalitní řez. Nestabilní plasmový oblouk se projevuje nekvalitním povrchem na řezaném materiálu, a ovlivněním rozměrů vyřezaného výrobku. Stabilitu plasmového oblouku řeší konstrukce plasmové trysky dle US 5317126. Takto konstruovaná tryska umožňuje stabilizaci plasmového oblouku díky odvodu části plasmového plynu, a tím upravuje tlak plasmového plynu v prostoru vzniku plasmového oblouku. Toto řešení konstrukce plasmové trysky 38 je znázorněno na OBR, 1. Je zde znázorněná tryska 38, která se skládá ze dvou částí. Těla trysky a vnitřní vlisované vložky. Tryska 38 obsahuje otvor 38c, kterým prochází plasmový oblouk. V místě 38b je tryska 38 po obvodu ochlazována proudem kapaliny. Tryska 38 je zkonstruována tak, že mezi tělem trysky a vlisovanou vložkou je vytvořen prostor 18 a 36 pro průchod plynu ve směru 16 z prostoru vzniku plasmového oblouku 36c k bočnímu otvoru 20a. Bočním otvorem 20a odchází část plasmového plynu, a tím dochází k stabilizaci tlaku plasmového plynu v místě vzniku plasmového oblouku 36c.
Pro prodloužení životnosti trysky je důležité její chlazení plynem nebo kapalinou. Na OBR. 2 je znázorněná plasmová tryska 4 podle EP 140 739 Bl. Tato konstrukce trysky 4 řeší optimální nasměrování proudu chladící kapaliny, tak aby byla tryska 4 ochlazována rovnoměrně po celém vnějším obvodu. Díky dostatečné chladící ploše a rovnoměrnému proudění chladící kapaliny se prodlouží životnost plasmové trysky 4.
Materiál, z něhož je vyrobená plasmová tryska ovlivňuje svými vlastnostmi životnost plasmové trysky. Na OBR, 3 je znázorněná plasmová tryska 14 dle CZ/EP 1 531 652 T3. U této varianty plasmové trysky je životnost trysky 14 prodloužena použitím vložky 26 v místě otvoru 22, jímž prochází plasmový oblouk 16. Vložka 26 je vyrobená z žáruvzdorného materiálu. Toto konstrukční řešení podstatně prodlužuje životnost plasmové trysky 14.
Podstata vynálezu
Při hledání optimální co nejmenší konstrukce plasmové trysky jsme zjistili, že pro její životnost je rozhodující materiál, ze kterého je vyrobená část plasmové trysky v oblasti průchodu plasmového oblouku, chlazení plasmové trysky na dostatečné ploše a v optimální vzdálenosti, od části trysky, kterou prochází plasmový oblouk, tvar otvoru, jímž prochází plasmový oblouk, konstrukce trysky umožňující stabilizaci plasmového oblouku, a rozměry plasmového hořáku. Tyto aspekty mají největší vliv na potřebné rozměry a tvar plasmové trysky.
Při studiu konstrukce stávajících kapalinou chlazených dvou plynových plasmových hořáků, jsme zjistili, že průměr plasmového hořáku v místě napojení plasmové trysky nelze zmenšit a přitom plně zachovat stávající funkčnost plasmového hořáku a nesnížit jeho životnost. Tímto jsme vyloučili možnost zmenšení rozměru plasmové trysky díky zmenšení průměru plasmového hořáku v místě napojení plasmové trysky.
Pokud celou plasmovou trysku, nebo její část vyrobíme z materiálu wolfram s teplotou tavení nad 3000 °C, tak jak je uvedeno v CZ/EP 1531652 T3, docílíme vysoké odolnosti trysky proti poškození v místě průchodu proudu plasmy a prodloužení její životnosti. Ale výrobní náklady na takovou plasmovou trysku budou tak vysoké, že se toto řešení ekonomicky nevyplatí. Jako
-2CZ 2018 - 516 A3 nejvhodnější materiál se nám osvědčila slitina mědi Cu-ETP CW004A, která má vysokou tepelnou a elektrickou vodivost, je lépe obrobitelná než wolfram a má podstatně nižší cenu.
Z hlediska funkčnosti jsme trysku rozdělili na dvě části. První část trysky, která je přímo v kontaktu s plasmovým obloukem, a na druhou část trysky, která má rozměry a tvar potřebné pro napojení do plasmového hořáku. První částí trysky prochází plasmový oblouk, a je nejvíce tepelně namáhána. První část má nároky na vlastnosti materiálu, ze kterého je vyrobená, a na dostatečné chlazení a vzdálenost ochlazované plochy od místa, jímž prochází plasmový oblouk. Tuto část dále označujeme jako zmenšená tryska. Druhá část vyžaduje, aby její rozměry a tvar byly uzpůsobeny pro napojení do plasmového hořáku. A tuto část dále označujeme jako adaptér.
Nyní jsme se soustředili na nalezení řešení, jak plasmovou trysku rozdělit na tyto dvě výše uvedené samostatné funkční části, tak, aby ve výsledku námi vyzkoumaná plasmová tryska měla nižší výrobní náklady, vylepšené funkční vlastnosti a prodlouženou životnost.
U plasmové trysky s přímým chlazením kapalinou, kdy je část plochy trysky přímo v kontaktu s chladící kapalinou, jsme zjistili, že potřebný vnější průměr zmenšené trysky pro zatížení na 15 A až 130 A je 12,3 mm, a u zmenšené trysky pro zatížení nad 130 A je potřebný vnější průměr 13,5 mm. U plasmové trysky s nepřímým chlazením kapalinou, kdy plocha trysky není v kontaktu s chladící kapalinou, jsme zjistili, že nejmenší potřebný vnější průměr u zmenšené trysky pro zatížení až 400 A je 18 mm.
Tyto rozměry vychází z vnějšího průměru plasmové elektrody, potřebného prostoru pro průchod plasmového plynu mezi elektrodou a tryskou, a na tloušťce stěny trysky. Průměr elektrody je dán jejím maximálním zatížením, a to nechceme snižovat. Prostoru mezi vnějším průměrem elektrody a vnitřním průměrem trysky mimo jiné určuje potřebná vzdálenost obou ploch, tak aby mezi nimi nedocházelo ke zkratu. Rozměr prostoru pro průchod plasmového plynu mezi elektrodou a tryskou nelze z funkčního hlediska zmenšit. Zmenšit můžeme pouze tloušťku stěny trysky.
Abychom mohli zmenšit vnější průměr trysky, zaměřili jsme se na zlepšení jejího chlazení. Chlazení trysky jsme zvýšili díky konstrukční úpravě držáku trysky. Následnými testy jsme zjistili, že pokud je chlazená plocha trysky ve vzdálenosti od otvoru trysky, jímž prochází plasmový oblouk menší než 10 mm a větší než 2,5 mm, disponuje již zmenšená tryska pro zatížení na 15 A až 130 A při vnějším průměru nad 13,0 mm dostatečnou plochou pro chlazení a dostatečným průřezem pro odvod tepla od místa zahřívání zmenšené trysky k ochlazované ploše zmenšené trysky, tak aby snesla zatížení na 15 A až 130 A. Zmenšená tryska pro zatížení nad 130A při vzdálenosti ochlazované plochy 2,5 až 10 mm od otvoru, jímž prochází plasmový oblouk a vnějším průměru nad 16 mm, již disponuje dostatečnou plochou pro chlazení a dostatečným průřezem pro odvod tepla od místa zahřívání zmenšené trysky k ochlazované ploše zmenšené trysky, tak aby snesla zatížení při řezání proudem nad 130 A.
U plasmové trysky, která není přímo chlazená kapalinou, je pro její dostatečné chlazení důležitý průřez těla trysky a velikost kontaktní plochy. Při dostatečném průřezu těla trysky je materiál, z kterého je vyrobena plasmový tryska schopen díky své tepelné vodivosti odvést potřebné množství tepelné energie z místa zahřátí plasmové trysky ke kontaktní ploše. Přes kontaktní plochu předá tryska tepelnou energii chladnějšímu materiálu, na nějž doléhá kontaktní plocha trysky. Při testech jsme zjistili, že pro dostatečný přestup tepelné energie z plasmové trysky přes kontaktní plochu na chladnější materiál je potřebný poměr velikosti kontaktní plochy k zatížení trysky vetší jak 0,8 mm2 na jeden ampér zatížení. Při tomto poměru a vnějším průměru trysky nad 19,7 mm již tryska disponuje dostatečným průřezem pro odvod tepla od místa zahřívání trysky ke kontaktní ploše a velikostí kontaktní plochy, aby snesla zatížení až 400 A.
Dále jsme při testech zjistili, že při dlouhém použití plasmové trysky klesá kvalita řezu z důvodu zanesení otvoru v trysce. K zanesení otvoru dochází z důvodu usazování drobných částí
-3 CZ 2018 - 516 A3 vypáleného materiálu z plasmové elektrody. Ve všeobecné praxi se u plasmového řezání osvědčilo měnit plasmovou trysku společně s plasmovou elektrodou. Opotřebený, nebo zanešený otvor v trysce ovlivňuje negativně koncentraci a směr proudu plasmy a tímto se zhoršuje kvalita a kolmost řezu na vyřezávaném výrobku. U plasmové elektrody dochází při jejím použití k opotřebení v místě kontaktu s plasmovým obloukem. Během použití elektrody dochází k opotřebení elektrody do hloubky až 3 mm v závislosti na typu elektrody. Část vypáleného materiálu z elektrody se usadí v otvoru trysky a tímto se zhoršuje kvalita a kolmost řezu na vyřezávaném výrobku. Při postupném vypálení materiálu z elektrody v místě kontaktu s plasmovým obloukem dochází k prodloužení plasmového oblouku. Při vypálení elektrody o 2 mm se plasmový oblouk prodlouží o 2 mm, a tím se negativně změní jeho parametry a následně se sníží energie proudu plasmy a poklesne kvalita řezu a kolmost řezu na vyřezaném výrobku. Pokud dojde při řezání k poškození elektrody nebo trysky, projeví se to na zhoršené kvalitě a kolmosti řezu na řezaném výrobku. Materiál vypálený z elektrody a usazený v otvoru trysky sníží schopnost trysky správně koncentrovat proud ionizovaného plynu do proudu plasmy, a tím se zhorší kvalita a kolmost řezu na vyřezávaném výrobku.
Zjistili jsme, že pokud zvětšíme otvor v trysce, snížíme tímto zahřívání plasmové trysky a také snížíme usazování materiálu vypáleného z elektrody na stěnách otvoru trysky. Zvětšením otvoru ale dojde ke snížení koncentrace proudu plasmy, a tím ke snížení rychlosti a tloušťky řezu. Pro dodržení požadovaných řezných vlastností je potřeba docílit minimálně zatížení 70A na 1 mm2 průřezu otvoru v trysce přes který prochází proud plasmy.
Námi vyzkoumaná zmenšená plasmová tryska s lepším chlazením a správnou vzdáleností ochlazované plochy od otvoru, jímž prochází plasmový oblouk, snese koncentraci / zatížení až 90 A na 1 mm2 průřezu otvoru v trysce, přes který prochází proud plasmy
Dále jsme zjistili, že životnost zmenšené trysky můžeme prodloužit, když ji galvanicky pokovíme vrstvou niklu a/nebo chrómu o tloušťce 0,008-0,012 mm po celé její ploše.
Dále jsme zjistili, že vlastnosti zmenšené plasmové trysky můžeme zlepšit úpravou tvaru otvoru, jímž prochází proud plasmy. Toto řešení je zobrazeno na OBR.5. Zde je zobrazená plasmová tryska 100 pro vodou chlazený dvou plynový plasmový hořák. Otvor 101, přes který prochází proud plasmy je divergentní. Divergentní otvor 101 v plasmové trysce 100 se za nejužším místem
104 rozšiřuje ve směru proudění plasmy V. Tato konstrukce vychází z Lavalovy trysky (konvergentně-divergentní tryska). V oblasti (x) je konvergentní část trysky, a v oblasti (y) je divergentní část trysky. V konvergentní části trysky (x) dochází pomocí energie elektrického oblouku k ionizaci stlačeného plynu, který disociuje energií elektrického oblouku. Ionizovaný plyn je zhuštěn / zkoncentrován při průchodu nejužším místem 104 trysky 100. V oblasti (v) již proudí zkoncentrovaný proud plasmy, u kterého probíhá expanze objemu vlivem probíhající disociace. Tím, že se divergentní otvor 101 rozšiřuje, jsme vytvořili vhodné podmínky pro expanzi proudu plasmy, a snížili jsme tření proudu plasmy o stěny trysky 100 v divergentním otvoru 101. Tímto jsme snížili usazovaní materiálu vypáleného z elektrody na stěnách v divergentním otvoru 101. Tímto jsme snížili ztrátové teplo plasmového oblouku vlivem nižšího tření proudu plasmy o stěnu trysky 100 v divergentního otvoru 101. Tímto dochází k menšímu zahřívání plasmové trysky 100 v divergentním otvoru 101.
Následně jsme prováděli praktické testy za účelem zjistit nejvhodnější úhel A° kuželu 105. Dospěli jsme ke zjištění, že nejvhodnější je úhel A° v rozmezí 0,5-3°, v závislosti na délce kuželu
105 a tlaku plasmového plynu. V rozmezí 0,5-3° dochází ke snížení usazování materiálu vypáleného z elektrody na povrchu divergentního otvoru 101, a k nárůstu energie plasmového oblouku vlivem snížení tepelných ztrát, v porovnání s plasmovou tryskou s válcovým otvorem pro plasmový oblouk.
U plasmové trysky 100 pro proudové zatížení 260 A, která je zobrazená na OBR.5, se nám nejvíce osvědčil úhel A° o hodnotě 2°. Tato plasmová tryska 100, vyrobena ze slitiny mědi Cu
-4CZ 2018 - 516 A3
OF CW008A (EN13601), vykazovala průměrně o 42 % delší životnost pri zachování minimálně stejné kvality řezu oproti té samé trysce s válcovým otvorem místo kuželového. Životnost trysky 100 jsme ještě prodloužili, když jsme ji galvanicky pokovili vrstvou niklu nebo chrómu o tloušťce 0,008-0,012 mm po celé její ploše.
Pro napojení zmenšené plasmové trysky do vodou chlazeného dvou plynového plasmového hořáku jsme vyvinuli adaptér 200 na OBRA, který toto umožňuje. Tento adaptér 200 je uzpůsoben tak, aby do jeho přední části 202 dosedala zmenšená plasmová tryska 100. Spojení mezi zmenšenou plasmovou tryskou 100 a adaptérem 200 v místě 202 je utěsněno pružným těsněním 109 proti průchodu kapaliny nebo plynu. Spojení mezi zmenšenou plasmovou tryskou 100 a adaptérem 200 je volně rozebíratelné. Po zasunutí zmenšené plasmové trysky 100 do adaptéru 200 je zmenšená plasmová tryska 100 fixována v adaptéru 200 pomocí pružného těsnění, které je ve spoji mezi zmenšenou plasmovou tryskou 100 a adaptérem 200. Díky této fixaci nevypadne zmenšená plasmová tryska 100 vlastní váhou z adaptéru 200 ani při vertikální poloze, jak je zobrazená na OBRA. Zmenšená plasmová tryskaje upevněna v plasmovém hořáku pomocí držáku trysky, který na ni dosedá v místě upevňovací plochy 110. Bez této upevňovací plochy nelze zmenšenou trysku upevnit v plasmovém hořáku. Adaptér 200 je na straně 201 tvarově uzpůsoben pro zasunutí do těla hořáku 300. Tento adaptér 200 není v kontaktu s plasmovým obloukem. Tako skutečnost umožňuje, aby byl adaptér 200 vyroben z materiálu s nižší tepelnou odolností, například z mosazi, při kombinaci se zmenšenou plasmovou tryskou, která je přímo chlazená kapalinou.
Náklady na plasmovou trysku se nám podařilo obecně snížit díky skutečnosti, že naše zmenšená plasmová tryska má podstatně nižší výrobní náklady než stávající velká plasmová tryska. A dále díky tomu, že námi vyvinutý adaptér lze používat opakovaně, protože se díky své konstrukci neopotřebovává.
Příklady uskutečnění vynálezu:
Příklad č. 1
Na tomto příkladu je znázorněno srovnání stávající plasmové trysky pro zatížení na 130A a naší zmenšené plasmové trysky pro zatížení na 130A pro použití v kapalinou chlazeném dvouplynovém plasmovém hořáku. U tohoto hořáku není plasmová tryska chlazená přímo kapalinou. Kapalinou je chlazená elektroda a tělo hořáku.
Stávající tryska pro zatížení na 130A má největší vnější průměr 32,8 mm. Celá je vyrobená z mědi CuTeP CW118C. Po opotřebení trysky v místě nejvíce namáhané části, je nutné opotřebovanou trysku nahradit, za novou neopotřebovanou trysku.
Zmenšená tryska pro zatížení na 130A je vyrobená v rozměru potřebném pro optimální funkčnost této trysky. Zmenšená tryska má největší vnější průměr 22,8 mm. Zmenšená tryskaje vyrobená z materiálu Cu-OF CW008A (EN13601). Zmenšená tryska vyrobená z materiálu Cu-OF CW008A (EN13601) vykazovala stejnou životnost jako stávající tryska vyrobená z materiálu CuTeP CW118C. Po galvanickém pokovení niklem nebo chromém vykazovala zmenšená tryska prodloužení životnosti v průměru o 26%. Napojení plasmové trysky do plasmového hořáku zajišťuje adaptér, který je vyroben z materiálu EN CW 617 N (CuZn40Pb2). Ve volně rozebíratelném spoji mezi zmenšenou tryskou a adaptérem je těsnění zabraňující průchodu kapaliny a plynu. Těsnění je součástí zmenšené trysky. Těsnění je možné umístit na jakékoli styčné ploše mezi zmenšenou tryskou a adaptérem. Po opotřebení zmenšené trysky v místě nejvíce namáhané části, je nutné opotřebenou zmenšenou trysku nahradit novou neopotřebovanou zmenšenou tryskou. U adaptéru nedochází k opotřebení. Adaptér plnil svou funkci i po spotřebování 20ks zmenšených trysek.
-5 CZ 2018 - 516 A3
Když jsme srovnali výrobní náklady na 20ks stávajících trysek pro zatížení na 130 A vůči výrobním nákladům na 20ks zmenšených trysek pro zatížení na 130 A + Iks adaptéru, tak jsme zjistili, že u našeho řešení jsme snížili potřebu materiálu o 69,5 % a výrobní čas zkrátili o 45,4%.
Příklad č. 2
Na tomto příkladu je znázorněno srovnání stávající plasmové trysky pro zatížení na 30 A, a naší zmenšené plasmové trysky pro zatížení na 30 A pro použití v kapalinou chlazeném dvouplynovém plasmovém hořáku. U tohoto hořáku není plasmová tryska chlazená přímo kapalinou. Kapalinou je chlazená elektroda a tělo hořáku.
Stávající tryska pro zatížení na 30 A má největší vnější průměr 32,8 mm. Celá je vyrobená z mědi CuTeP CW118C. Po opotřebení trysky v místě nejvíce namáhané části, je nutné opotřebovanou trysku nahradit, za novou neopotřebovanou trysku.
Zmenšená tryska pro zatížení na 30 A je vyrobená v rozměru potřebném pro optimální funkčnost této trysky. Zmenšená tryska má největší vnější průměr 22,8 mm. Zmenšená plasmová tryska pro zatížení na 30 A obsahuje dva otvory pro odvod části plasmového plynu s vyústěním do ochranného plynu. Zmenšená tryska je vyrobená z materiálu Cu-OF CW008A (EN13601). Zmenšená tryska vyrobená z materiálu Cu-OF CW008A (EN13601) vykazovala delší životnost jako stávající tryska vyrobená z materiálu CuTeP CW118C. Napojení plasmové trysky do plasmového hořáku zajišťuje adaptér, který je vyroben z materiálu EN CW 617 N (CuZn40Pb2). Ve volně rozebíratelném spoji mezi zmenšenou tryskou a adaptérem je těsnění zabraňující průchodu kapaliny a plynu. Těsnění je součástí zmenšené trysky. Těsnění je možné umístit na jakékoli styčné ploše mezi zmenšenou tryskou a adaptérem. Použili jsme stejný adaptér jako v příkladu použití č.l. Tento stejný adaptér jsme použili pro testování zmenšených plasmových trysek pro zatížení na 30 A, 40 A, 80 A, 100 A, 130 A, 200 A, a 260 A. Po opotřebení zmenšené trysky v místě nejvíce namáhané části, je nutné opotřebenou zmenšenou trysku nahradit novou neopotřebovanou zmenšenou tryskou. U adaptéru nedochází k opotřebení. Adaptér plnil svou funkci i po spotřebování 20ks zmenšených trysek.
Když jsme srovnali výrobní náklady na 20 ks stávajících trysek pro zatížení na 30 A vůči výrobním nákladům na 20 ks zmenšených trysek pro zatížení na 30 A + Iks adaptéru, tak jsme zjistili, že u našeho řešení jsme snížili potřebu materiálu o 69,5 % a výrobní čas zkrátili o 45,4 %.
Příklad č. 3
Na tomto příkladu je znázorněno srovnání stávající plasmové trysky pro zatížení na 130 A, a naší zmenšené plasmové trysky pro zatížení na 130 A pro použití v kapalinou chlazeném dvouplynovém plasmovém hořáku. U tohoto hořáku je plasmová tryska chlazená přímo kapalinou. Kapalinou je chlazená také elektroda a tělo hořáku.
Stávající tryska pro zatížení na 130A má největší vnější průměr 26,85 mm a její konstrukce odpovídá US 5,317,126. Obě její části se vyrábí z mědi CuTeP CW118C. Po opotřebení trysky v místě nejvíce namáhané části je nutné opotřebenou trysku nahradit novou neopotřebovanou tryskou.
Zmenšená tryska pro zatížení na 130A je vyrobená v rozměru potřebném pro optimální funkčnost této trysky. Největší průměr zmenšené trysky pro zatížení na 130 A je 14,6 mm. Zmenšená tryska pro zatížení na 130 A je vyrobená z materiálu Cu-OF CW008A (EN13601). Zmenšená tryska pro zatížení na 130 A obsahuje 3 otvory pro odvod části plasmového plynu do ochranného plynu, pro vyrovnání tlaku plasmového plynu. Zmenšená tryska pro zatížení na 130 A vykazovala stejnou životnost jako stávající tryska pro zatížení na 130 A. Napojení zmenšené plasmové trysky pro zatížení na 130 A do plasmového hořáku zajišťuje adaptér pro napojení zmenšené plasmové trysky do plasmového hořáku. Adaptér je vyroben z materiálu EN CW 617 N (CuZn40Pb2). Ve
-6CZ 2018 - 516 A3 volně rozebíratelném spoji mezi zmenšenou tryskou a adaptérem je těsnění zabraňující průchodu kapaliny a plynu. Těsnění je součástí adaptéru. Těsnění je možné umístit na jakékoli styčné ploše mezi zmenšenou tryskou a adaptérem. Tento stejný adaptér jsme použili pro testování zmenšených plasmových trysek pro zatížení na 30 A, 50 A, 80 A, a 130 A. Po opotřebení zmenšené trysky v místě nejvíce namáhané části, je nutné opotřebenou zmenšenou trysku nahradit novou neopotřebovanou zmenšenou tryskou. U adaptéru nedochází k opotřebení. Adaptér plnil svou funkci i po spotřebování 20ks zmenšených trysek.
Když jsme srovnali výrobní náklady na 20ks stávajících trysek pro zatížení na 130 A vůči výrobním nákladům na 20ks zmenšených trysek pro zatížení na 130 A + Iks adaptéru, tak jsme zjistili, že u našeho řešení jsme snížili potřebu materiálu o 82,3 % a výrobní čas zkrátili o 42,2 %.
Příklad č. 4
Na tomto příkladu je znázorněna zmenšená plasmová tryska pro zatížení na 130 A v kombinaci s adaptéry “A“ a “B“ umožňující použití této stejné zmenšené plasmové trysky pro zatížení na 130 A ve dvou rozdílných kapalinou chlazených dvouplynových plasmových hořácích. U obou těchto hořáků je plasmová tryska chlazená přímo kapalinou. Kapalinou jsou chlazeny také elektrody a těla hořáků.
Zmenšená tryska pro zatížení na 130 A je v rozměru potřebném pro optimální funkčnost této trysky. Největší průměr zmenšené trysky pro zatížení na 130 A je 14,1 mm. Zmenšená tryska pro zatížení na 130 A je z materiálu Cu-OF CW008A (EN13601). Zmenšená tryska pro zatížení na 130 A má divergentní tvar otvoru, který prodlužuje její životnost. Další prodloužení životnosti zmenšené trysky jsme dosáhli, díky galvanickému pokovení vrstvou niklu nebo chrómu o tloušťce 0,008-0,012 mm po celé její ploše.
Adaptér A a B umožňuje napojení zmenšené plasmové trysky pro zatížení na 130 A do dvou rozdílných plasmových hořáků. Obecně umožňuje adaptér napojení identické zmenšené plasmové trysky do různých plasmových hořáků. Adaptéry A a B jsou z materiálu EN CW 617 N (CuZn40Pb2). Ve volně rozebíratelném spoji mezi zmenšenou tryskou a adaptéry je těsnění zabraňující průchodu kapaliny a plynu. Těsnění je součástí zmenšené trysky. Těsnění je možné umístit na jakékoli styčné ploše mezi zmenšenou tryskou a adaptérem.
Příklad č. 5
Na tomto příkladu je znázorněno srovnání stávající plasmové trysky pro zatížení na 260 A, a naší zmenšené plasmové trysky pro zatížení na 260A pro použití v kapalinou chlazeném dvouplynovém plasmovém hořáku. U tohoto hořáku je plasmová tryska chlazená přímo kapalinou. Kapalinou je chlazená také elektroda a tělo hořáku.
Stávající tryska pro zatížení na 260A má největší vnější průměr 26,85 mm. Obě její části se vyrábí z mědi CuTeP CW118C. Po opotřebení trysky v místě nejvíce namáhané části je nutné opotřebenou trysku nahradit novou neopotřebovanou tryskou.
Zmenšená tryska pro zatížení na 260A je vyrobená v rozměru potřebném pro optimální funkčnost této trysky. Největší průměr zmenšené trysky je 16,7 mm. Zmenšená tryska je vyrobená z materiálu Cu-OF CW008A (EN13601). Otvor zmenšené trysky, jímž prochází proud plasmy na divergentní tvar (tvar trysky laval). Napojení zmenšené plasmové trysky do plasmového hořáku zajišťuje adaptér, který je vyroben z materiálu EN CW 617 N (CuZn40Pb2). Ve volně rozebíratelném spoji mezi zmenšenou tryskou a adaptérem je těsnění zabraňující průchodu kapaliny a plynu. Těsnění je možné umístit na jakékoli styčné ploše mezi zmenšenou tryskou a adaptérem. Těsnění je součástí adaptéru. Po opotřebení zmenšené trysky pro zatížení na 260 A, v místě nejvíce namáhané části je nutné opotřebenou zmenšenou trysku nahradit novou
-7 CZ 2018 - 516 A3 neopotřebovanou zmenšenou tryskou pro zatížení na 260 A. U adaptéru nedochází k opotřebení. Adaptér plnil svou funkci i po spotřebování 20 ks zmenšených trysek.
Když jsme srovnali výrobní náklady na 20 ks stávajících trysek pro zatížení na 260 A vůči 20 ks zmenšených trysek pro zatížení na 260 A + 1 ks adaptéru, tak jsme zjistili, že u našeho řešení jsme snížili potřebu materiálu o 72,8 %, a výrobní čas zkrátili o 20,5 %.
Příklad č. 6
Na tomto příkladu je znázorněno srovnání stávající plasmové trysky pro zatížení na 260 A, a naší zmenšené plasmové trysky pro zatížení na 260 A pro použití v kapalinou chlazeném dvouplynovém plasmovém hořáku. U tohoto hořáku je plasmová tryska chlazená přímo kapalinou. Kapalinou je chlazená také elektroda a tělo hořáku.
Stávající tryska pro zatížení na 260 A má největší vnější průměr 26,85 mm, a její konstrukce odpovídá US 5317126. Obě její části se vyrábí z mědi CuTeP CW118C. Po opotřebení trysky v místě nejvíce namáhané části je nutné opotřebenou trysku nahradit novou neopotřebovanou tryskou.
Zmenšená tryska pro zatížení na 260A je vyrobená v rozměru potřebném pro optimální funkčnost této trysky. Největší průměr zmenšené trysky je 15,7 mm. Zmenšená tryska je vyrobená z materiálu Cu-OF CW008A (EN13601). Otvor zmenšené trysky, jímž prochází proud plasmy na divergentní tvar ( tvar trysky laval). Zmenšená tryska obsahuje 3 otvory pro odvod části plasmového plynu do ochranného plynu, pro vyrovnání tlaku plasmového plynu. Zmenšená tryska vykazovala prodloužení životnosti v průměru o 42%. Napojení zmenšené plasmové trysky do plasmového hořáku zajišťuje adaptér, který je vyroben z materiálu EN CW 617 N (CuZn40Pb2). Ve volně rozebíratelném spoji mezi zmenšenou tryskou a adaptérem je těsnění zabraňující průchodu kapaliny a plynu. Těsnění je možné umístit na jakékoli styčné ploše mezi zmenšenou tryskou a adaptérem. Těsnění je součástí zmenšené trysky. Po opotřebení zmenšené trysky pro zatížení na 260 A v místě nejvíce namáhané části je nutné opotřebenou zmenšenou trysku nahradit novou neopotřebovanou zmenšenou tryskou pro zatížení na 260 A. U adaptéru nedochází k opotřebení. Adaptér plnil svou funkci i po spotřebování 20ks zmenšených trysek.
Když jsme srovnali výrobní náklady na 20ks stávajících trysek pro zatížení na 260A vůči 20ks zmenšených trysek pro zatížení na 260A + Iks adaptéru, tak jsme zjistili, že u našeho řešení jsme snížili potřebu materiálu o 75,5%, a výrobní čas zkrátili o 5%.
Objasnění výkresů:
OBR. 1 znázorňuje plasmovou trysku 38 dle patentu US 5,317,126 pro kapalinou chlazený dvou plynový plasmový hořák. Je zde znázorněná tryska 38, která se skládá ze dvou částí. Těla trysky a vnitřní vlisované vložky. Tryska 38 obsahuje otvor 38c, kterým prochází plasmový oblouk. V místě 38b je tryska 38 po obvodu ochlazována proudem kapaliny. Trysky 38 je zkonstruována tak, že mezi tělem trysky a vlisovanou vložkou je vytvořen prostor 18 a 36 pro průchod plynu z prostoru vzniku plasmového oblouku 36c k bočnímu otvoru 20a. Bočním otvorem 20a odchází část plasmového plynu, a tím dochází k stabilizaci tlaku plasmového plynu v místě vzniku plasmového oblouku 36c. Vnější průměr trysek uvedených na trh firmou Hypertherm podle tohoto patentu byl 18,95 mm, 36,5 mm, 28,45 mm a 26,85 mm.
OBR. 2 znázorňuje plasmovou trysku 4 dle patentu EP 2 140 739 B1 pro kapalinou chlazený dvou plynový plasmový hořák. Je zde znázorněna tryska 4, která jev místě chladící komory 10 chlazená kapalinou. Tvar trysky 4 je v místech 4,21 a 4,22 uzpůsoben tak, aby zvýšil účinnost chlazení trysky 4 v místě 10,20 po celém obvodu trysky 4. Tato konstrukce trysky 4 řeší optimální nasměrování proudu chladící kapaliny, tak aby byla tryska 4 ochlazována rovnoměrně
-8CZ 2018 - 516 A3 po celém vnějším obvodu. Díky dostatečné chladící ploše a rovnoměrnému proudění chladící kapaliny se prodlouží životnost plasmové trysky 4. Vnější průměr trysky uvedené na trh firmou Kjellberg podle tohoto patentu byl 21,98 mm.
OBR. 3 znázorňuje plasmovou trysku 14 dle patentu CZ/EP 1 531 652 T3 pro kapalinou chlazený dvou plynový plasmový hořák. U této varianty plasmové trysky je životnost trysky 14 prodloužena použitím vložky 26 v místě otvoru 22, jímž prochází plasmový oblouk 16. Vložka 26 je vyrobená z žáruvzdorného materiálu. Toto konstrukční řešení podstatně prodlužuje životnost plasmové trysky 14. Vnější průměr trysky uvedené na trh firmou Thermacut podle tohoto patentu byl 22,1 mm.
OBR. 4 znázorňuje řez kapalinou chlazeným dvou plynovým hořákem 300 se zmenšenou plasmovou tryskou 100 pro zatížení na 260A, která v místě 202 dosedá do adaptéru 200. V místě 202 je spojení zmenšené trysky 100 a adaptéru 200 utěsněno těsnícím kroužkem 109 proti průniku kapaliny a plynu. Adaptér 200 dosedá v místě 201 do plasmového hořáku 300.
OBR. 5 znázorňuje řez zmenšenou plasmovou tryskou 100 pro zatížení na 260A v plasmovém vodou chlazeném dvou plynném hořáku, v němž je plasmová tryska chlazená přímo kapalinou. Zmenšená tryska 100 obsahuje otvor 101, kterým prochází proud plasmy ve směru V. Otvor 101, přes který prochází proud plasmy je divergentní. Divergentní otvor 101 se rozšiřuje ve směru
V proudění plasmy. Divergentní otvor v místě 105 má kuželovitý tvar. Divergentní otvor má v místě 106 rádiusový tvar. Divergentní otvor má v místě 108 eliptický tvar. Otvor 101 neobsahuje válcový tvar. Kuželový otvor 101 ve zmenšené plasmové trysce 100 se za nejužším místem 104 rozšiřuje pod úhlem A° ve směru proudění plasmy (V). U zmenšené trysky 100 je úhel A° 2°. Tato konstrukce vychází z Lavalovy trysky (konvergentně-divergentní tryska).
V oblasti (x) je konvergentní část trysky a v oblasti (y) je divergentní část trysky. Oblasti (x) a (y) mají dohromady délku LI, V konvergentní části trysky (x) dochází pomocí energie elektrického oblouku k ionizaci stlačeného plynu, který disociuje energií elektrického oblouku. Ionizovaný plyn je zhuštěn / zkoncentrován při průchodu nejužším místem trysky 104. V oblasti trysky (y) již proudí zkoncentrovaný proud plasmy, u kterého probíhá expanze objemu vlivem probíhající disociace. Průměr D4 je větší než průměr DL Tím, že se otvor 101 rozšiřuje ve směru V je snížené tření proudu plasmy o stěny trysky 105, 106 a 108. Tímto jsme snížili usazovaní materiálu vypáleného z elektrody na stěnách otvoru trysky 101 na místech 105, 106 a 108. Dále jsme snížili ztrátové teplo plasmového oblouku vlivem nižšího tření proudu plasmy o stěnu trysky v místě 105, 106 a 108. Tímto dochází k menšímu zahřívání zmenšené plasmové trysky 100 v místech 105, 106, a 108. Zmenšená tryska 100 obsahuje tři otvory 102, které odvádí část plasmového plynu z oblasti (x) a tím vyrovnávají tlak plasmového plynu v oblasti (x). Zmenšená tryska 100 je na povrchu 103 chlazená kapalinou. Součástí zmenšené plasmové trysky 100 je těsnění 109, které brání průchodu kapaliny a plynu přes spoj mezi zmenšenou plasmovou tryskou 100 a adaptérem. Na vnějším obvodu má zmenšená plasmová tryska 100 největší průměr D2, který je 15,7 mm.
OBR. 6 znázorňuje řez zmenšenou plasmovou tryskou 120 pro zatížení na 260 A v plasmovém vodou chlazeném dvou plynném hořáku, v němž není plasmová tryska chlazená přímo kapalinou. Zmenšená tryska 120 obsahuje otvor 101, kterým prochází proud plasmy ve směru V. Otvor 101, přes který prochází proud plasmy je divergentní. Divergentní otvor 101 se rozšiřuje ve směru
V proudění plasmy. Divergentní otvor v místě 105 má kuželovitý tvar. Divergentní otvor má v místě 126 rádiusový tvar. Divergentní otvor má v místě 108 eliptický tvar. Otvor 101 neobsahuje válcový tvar. Kuželový otvor 121 ve zmenšené plasmové trysce 120 se za nejužším místem 104 rozšiřuje pod úhlem A° ve směru proudění plasmy V. U zmenšené trysky 120 je úhel A° 1,6°. Tato konstrukce vychází z Lavalovy trysky (konvergentně-divergentní tryska). V oblasti X je konvergentní část trysky, a v oblasti Y je divergentní část trysky. Oblasti X a Y mají dohromady délku L21. V konvergentní části trysky dochází pomocí energie elektrického oblouku k ionizaci stlačeného plynu, který disociuje energií elektrického oblouku. Ionizovaný plyn je zhuštěn / zkoncentrován při průchodu nejužším místem trysky 104. V oblasti Y již proudí
-9CZ 2018 - 516 A3 /koncentrovaný proud plasmy, u kterého probíhá expanze objemu vlivem probíhající disociace. Průměr D4 je větší než průměr Dl. Tím, že se otvor 101 rozšiřuje ve směru V je snížené tření proudu plasmy o stěny trysky 105, 106 a 108. Tímto jsme snížili usazovaní materiálu vypáleného z elektrody na stěnách otvoru 101 trysky na místech 105, 106 a 108. Dále jsme snížili ztrátové teplo plasmového oblouku vlivem nižšího tření proudu plasmy o stěnu zmenšené plasmové trysky 120 v místě 105, 106 a 108. Tímto dochází k menšímu zahřívání zmenšené plasmové trysky 120 v místech 105, 106, a 108. Zmenšená plasmová tryska 120 plochou 123 dosedá v adaptéru. Přes plochu 123 dochází k ochlazování zmenšené plasmové trysky 120, kdy chladnější adaptér přejímá teplo z teplejší zmenšené plasmové trysky 120. Součástí zmenšené plasmové trysky 120 je těsnění 109, které brání průchodu a plynu přes spoj mezi zmenšenou plasmovou tryskou 120 a adaptérem. Na vnějším obvodu má zmenšená tryska 120 největší průměr D22, který je 22,8 mm.
Průmyslová využitelnost
Vynález lze využít při výrobě příslušenství k plazmovým hořákům.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (15)

1. Zmenšená tryska (100) pro použití při proudovém zatížení až 130 A a zatížení 70 až 90 A na 1 mm2 průřezu otvoru (101) ve vodou chlazeném dvouplynovém plasmovém hořáku (300), v němž je tryska (100) chlazená na povrchu (103) přímo kapalinou, vyznačující se tím, že vzdálenost mezi chlazeným povrchem (103) a otvorem (101), jímž prochází plasmový oblouk se pohybuje v rozmezí 2,5 až 10,0 mm, tryska (100) je opatřena upevňovací plochou (110) pro nasunutí do adaptéru (200), je opatřena těsněním (109), které brání průchodu kapaliny nebo plynu v místě, kde se tryska (100) napojuje na adaptér (200) a její největší vnější průměr (D2) je menší než 15,9 mm.
2. Zmenšená tryska (100) pro použití při proudovém zatížení až 130 A a zatížení 70 až 90 A na 1 mm2 průřezu otvoru (101) ve vodou chlazeném dvouplynovém plasmovém hořáku (300), v němž je tryska (100) chlazená na povrchu (103) přímo kapalinou, vyznačující se tím, že vzdálenost mezi chlazeným povrchem (103) a otvorem (101), jímž prochází plasmový oblouk se pohybuje v rozmezí 2,5 až 10,0 mm, tryska (100) je opatřena upevňovací plochou (110) pro nasunutí do adaptéru (200), je opatřena těsněním (109), které brání průchodu kapaliny nebo plynu v místě, kde se tryska (100) napojuje na adaptér (200) a její největší vnější průměr (D2) je menší než 18,5 mm.
3. Zmenšená tryska (100) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je ve svém nejužším místě (104) rozdělena na konvergentní oblast (X) a divergentní oblast (Y), přičemž divergentní oblast (Y) obsahuje otvor (101) pro průchod proudu plasmy, kde otvor (101) se od místa (104) rozšiřuje pod úhlem (A°) ve směru (V) proudění plasmy, otvor (101) má v místě (105) kuželovitý tvar, v místě (106) rádiusový tvar a v místě (108) eliptický tvar.
4. Zmenšená tryska (100) podle nároku 3, vyznačující se tím, že velikost úhlu (A°) se pohybuje v rozmezí 0,5 až 3,0°, výhodněji v rozmezí 1,8 až 2,2°.
5. Zmenšená tryska podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je vyrobena ze slitiny Cu-ETP CW004A nebo Cu-OF CW008A / EN13601.
6. Zmenšená tryska podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je po celé její ploše galvanicky pokovena vrstvou chrómu nebo niklu o tloušťce 0,008 až 0,012 mm.
- 10CZ 2018 - 516 A3
7. Zmenšená tryska (100) podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dále obsahuje otvory (102) pro odvod části plasmového plynu z oblasti (X).
8. Zmenšená tryska (120) pro použití při proudovém zatížení až 400 A a zatížení 70 až 90 A na 1 mm2 průřezu otvoru (101) ve vodou chlazeném dvouplynovém plasmovém hořáku (300), v němž je tryska (120) chlazená kapalinou nepřímo, vyznačující se tím, že je opatřena upevňovací plochou (110) pro nasunutí do adaptéru (200), dosedací plochou (123) pro přestup tepla do adaptéru (200), dále je opatřena těsněním (109), které brání průchodu kapaliny nebo plynu v místě, kde se tryska (120) napojuje na adaptér (200) a její největší vnější průměr (D22) je menší než 25,9 mm.
9. Zmenšená tryska (120) podle nároku 8, vyznačující se tím, že ve svém nejužším místě (104) rozdělena na konvergentní oblast (X) a divergentní oblast (Y), přičemž divergentní oblast (Y) obsahuje otvor (101) pro průchod proudu plasmy, kde otvor (101) se od místa (104) rozšiřuje pod úhlem (A°) ve směru (V) proudění plasmy, otvor (101) má v místě (105) kuželovitý tvar, v místě (106) rádiusový tvar a v místě (108) eliptický tvar.
10. Zmenšená tryska (120) podle nároku 9, vyznačující se tím, že velikost úhlu (A°) se pohybuje v rozmezí 0,5 až 3,0°, výhodněji v rozmezí 1,8 až 2,2°.
11. Zmenšená tryska podle nároků 8 až 10, vyznačující se tím, že je vyrobena ze slitiny CuETP CW004A nebo Cu-OF CW008A / EN13601.
12. Zmenšená tryska podle nároků 8 až 11, vyznačující se tím, že je po celé její ploše galvanicky pokovena vrstvou chrómu nebo niklu o tloušťce 0,008 až 0,012 mm.
13. Adaptér (200) pro upevnění trysek (100, 120) do plazmového hořáku (300), vyznačující se tím, že je na straně (202) opatřen dosedací částí pro zasunutí trysky (100, 120) a na straně (201) je opatřen tvarováním pro zasunutí do těla hořáku (300) a spojení adaptéru (200) s tryskou (100, 120) je na straně (202) utěsněno těsněním (109) proti průchodu kapaliny a/nebo plynu, přičemž spojení adaptéru (200) s tryskou (100, 120) je volně rozebíratelné.
14. Adaptér (200) podle nároku 13, vyznačující se tím, že je vyroben z mosazi, výhodně ze slitiny ENCW617N / CuZn40Pb2.
15. Adaptér (200) podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že těsnění (109) je jeho přímou součástí.
15 výkresů
CZ2018516A 2018-09-30 2018-09-30 Sestava trysky s adaptérem pro použití v kapalinou chlazeném dvouplynovém plazmovém hořáku CZ308964B6 (cs)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018516A CZ308964B6 (cs) 2018-09-30 2018-09-30 Sestava trysky s adaptérem pro použití v kapalinou chlazeném dvouplynovém plazmovém hořáku
EP18204224.2A EP3629679A1 (en) 2018-09-30 2018-11-03 Reduced scale nozzles for plasma torch and adapter for the nozzles
CZ2019-35868U CZ33900U1 (cs) 2018-09-30 2019-01-30 Zmenšená tryska s adaptérem pro použití v kapalinou chlazeném dvouplynovém plazmovém hořáku
CN201980078915.5A CN113196886A (zh) 2018-09-30 2019-09-18 用于等离子炬的缩小比例喷嘴和用于该喷嘴的转接器
PCT/CZ2019/000048 WO2020064032A1 (en) 2018-09-30 2019-09-18 Reduced scale nozzles for plasma torch and adapter for the nozzles
SG11202102984UA SG11202102984UA (en) 2018-09-30 2019-09-18 Reduced scale nozzles for plasma torch and adapter for the nozzles
AU2019348100A AU2019348100A1 (en) 2018-09-30 2019-09-18 Reduced scale nozzles for plasma torch and adapter for the nozzles
US17/281,188 US20210400797A1 (en) 2018-09-30 2019-09-18 Reduced scale nozzles for plasma torch and adapter for the nozzles
MX2021003742A MX2021003742A (es) 2018-09-30 2019-09-18 Boquillas a escala reducida para soplete de plasma y adaptador para las boquillas.
EP19786718.7A EP3881651A1 (en) 2018-09-30 2019-09-18 Reduced scale nozzles for plasma torch and adapter for the nozzles
IL281828A IL281828A (en) 2018-09-30 2021-03-25 Reduced size nozzles for plasma torch and nozzle adapter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018516A CZ308964B6 (cs) 2018-09-30 2018-09-30 Sestava trysky s adaptérem pro použití v kapalinou chlazeném dvouplynovém plazmovém hořáku

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2018516A3 true CZ2018516A3 (cs) 2019-10-16
CZ308964B6 CZ308964B6 (cs) 2021-10-20

Family

ID=68164664

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018516A CZ308964B6 (cs) 2018-09-30 2018-09-30 Sestava trysky s adaptérem pro použití v kapalinou chlazeném dvouplynovém plazmovém hořáku
CZ2019-35868U CZ33900U1 (cs) 2018-09-30 2019-01-30 Zmenšená tryska s adaptérem pro použití v kapalinou chlazeném dvouplynovém plazmovém hořáku

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-35868U CZ33900U1 (cs) 2018-09-30 2019-01-30 Zmenšená tryska s adaptérem pro použití v kapalinou chlazeném dvouplynovém plazmovém hořáku

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20210400797A1 (cs)
EP (2) EP3629679A1 (cs)
CN (1) CN113196886A (cs)
AU (1) AU2019348100A1 (cs)
CZ (2) CZ308964B6 (cs)
IL (1) IL281828A (cs)
MX (1) MX2021003742A (cs)
SG (1) SG11202102984UA (cs)
WO (1) WO2020064032A1 (cs)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2605798A (en) * 2021-04-13 2022-10-19 Hiiroc X Developments Ltd Plasma torch and method of operation

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE629882A (cs) * 1962-03-30
DE1565638A1 (de) * 1967-06-12 1970-04-16 Kjellberg Elektroden & Maschin Plasmabrenner
US4059743A (en) * 1974-10-28 1977-11-22 Eduard Migranovich Esibian Plasma arc cutting torch
US4405853A (en) * 1981-08-14 1983-09-20 Metco Inc. Plasma spray gun with cooling fin nozzle and deionizer
US5317126A (en) 1992-01-14 1994-05-31 Hypertherm, Inc. Nozzle and method of operation for a plasma arc torch
WO1994012308A1 (en) * 1992-11-27 1994-06-09 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Plasma torch
US5640843A (en) * 1995-03-08 1997-06-24 Electric Propulsion Laboratory, Inc. Et Al. Integrated arcjet having a heat exchanger and supersonic energy recovery chamber
JP2001287039A (ja) * 2000-04-03 2001-10-16 Koike Sanso Kogyo Co Ltd プラズマトーチ
US6963045B2 (en) 2003-11-14 2005-11-08 Tatras, Inc. Plasma arc cutting torch nozzle
US7342197B2 (en) * 2005-09-30 2008-03-11 Phoenix Solutions Co. Plasma torch with corrosive protected collimator
US8268586B2 (en) 2006-12-21 2012-09-18 Novozymes, Inc. Modified messenger RNA stabilizing sequences for expressing genes in bacterial cells
US8772667B2 (en) * 2007-02-09 2014-07-08 Hypertherm, Inc. Plasma arch torch cutting component with optimized water cooling
CN101541465B (zh) * 2007-02-09 2012-11-14 海别得公司 具有优化水冷却的等离子弧切割焊炬部件
DE102008018530B4 (de) 2008-04-08 2010-04-29 Kjellberg Finsterwalde Plasma Und Maschinen Gmbh Düse für einen flüssigkeitsgekühlten Plasmabrenner, Anordnung aus derselben und einer Düsenkappe sowie flüssigkeitsgekühlter Plasmabrenner mit einer derartigen Anordnung
US20160107260A1 (en) * 2014-01-13 2016-04-21 Camarc Llc Welding nozzle of a welding torch
US9560733B2 (en) * 2014-02-24 2017-01-31 Lincoln Global, Inc. Nozzle throat for thermal processing and torch equipment
US9398679B2 (en) * 2014-05-19 2016-07-19 Lincoln Global, Inc. Air cooled plasma torch and components thereof
US9686848B2 (en) * 2014-09-25 2017-06-20 Lincoln Global, Inc. Plasma cutting torch, nozzle and shield cap
DE102015101532A1 (de) * 2015-02-03 2016-08-04 Kjellberg Stiftung Düse für Plasmalichtbogenbrenner

Also Published As

Publication number Publication date
IL281828A (en) 2021-05-31
US20210400797A1 (en) 2021-12-23
CZ33900U1 (cs) 2020-04-07
WO2020064032A1 (en) 2020-04-02
EP3629679A1 (en) 2020-04-01
CZ308964B6 (cs) 2021-10-20
MX2021003742A (es) 2021-05-27
EP3881651A1 (en) 2021-09-22
SG11202102984UA (en) 2021-04-29
AU2019348100A1 (en) 2021-05-27
CN113196886A (zh) 2021-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2082622B1 (en) Method and apparatus for alignment of components of a plasma arc torch
EP2952069B1 (en) Optimized thermal nozzle and method of using same
US6946617B2 (en) Method and apparatus for alignment of components of a plasma arc torch
JP2739522B2 (ja) プラズマアークトーチ及びプラズマアークトーチを用いてプラズマアークにより工作物を突き通し、次いで切断する方法
US20060289396A1 (en) Apparatus for cooling plasma arc torch nozzles
JP2005118816A (ja) プラズマトーチ用のノズル
CN107113957B (zh) 冷却等离子体焊炬喷嘴及相关的系统和方法
JP2017509783A (ja) ライニングされた長寿命プラズマ・ノズル
JPS5999700A (ja) イオン化可能なガスをア−クバ−ナおよびプラズマバ−ナのプラズマ内に導入する方法およびこの方法を実施するためのプラズマバ−ナ
CZ2018516A3 (cs) Zmenšené plasmové trysky a adaptér pro jejich upevnění do plasmového hořáku
KR20150031472A (ko) 플라즈마 아크 절단 토치용 전극
CN118345328A (zh) 用于等离子喷涂机的喷嘴板以及等离子喷涂机
JP2018162520A (ja) ライニングされた長寿命プラズマ・ノズル
JPS6287268A (ja) プラズマスプレ−ガン用ノズル組立体
CZ202054A3 (cs) Sestava elektrody pro plazmový obloukový hořák se zlepšeným přenosem elektrického proudu
KR970004755Y1 (ko) 플라즈마 아아크 토오치의 냉각구조

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20230930