CZ25961U1

CZ25961U1 - Hlavice plazmového horáku

Info

Publication number: CZ25961U1
Application number: CZ201328257U
Authority: CZ
Inventors: Zustín@Branislav; Veselý@Petr; Lapcík@Zdenek
Original assignee: Thermacut, S.R.O.
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2013-10-14
Also published as: SK500492014U1; RU150194U1; SK7042Y1; DE202014102563U1

Description

Hlavice plazmového hořáku

Oblast techniky

Technické řešení se týká hlavice plazmového hořáku zahrnující trysku, držák trysky, vložku držáku trysky, elektrodu a krytku trysky.

Dosavadní stav techniky

Jedním z problémů, které plazmové hořáky vykazují, je chlazení trysky, která obklopuje elektrodu. To je podle známého stavu techniky provedeno tak, že mezi vnějším obvodem elektrody a vnitřním obvodem trysky je ponechán prostor, který je přes válcovitý výstupní otvor vyústěn vně plazmového hořáku. Chladicí médium je do prostoru nad vnějším povrchem trysky zavedeno z otvorů upravených v držáku trysky, příkladně navzájem osově symetrických. Osově symetrické řešení však vede k osově nesymetrickému proudění chladicího média, což je z hlediska chlazení nevýhodné. Teplota trysky dosahuje největší hodnoty v její přední části a směrem dozadu klesá. Tím je způsobeno, že jen část chladicího média přispívá k chlazení, poněvadž podstatná část chladicího média proudí kolem zadní části trysky, kde je malý teplotní rozdíl a efektivita chlazení je nízká.

Jiné řešení chlazení trysky spočívá v asymetrickém uspořádání přívodního a odvodního otvoru chladicího média. Toto provedení umožňuje lepší odlišení vstupu a výstupu chladicího média a tím i možnost lépe optimalizovat proudění chladicího média. Takový typ plazmového hořáku je znám z DE 102008018530. U tohoto plazmového hořáku proudí část chladicího média mezi přívodním otvorem k vzdálenějšímu konci ochlazovacího prostoru a dále po části kružnice zpět k bližšímu konci ochlazovacího prostoru a odváděcím otvorem ven z plazmového hořáku. Zbývající část chladicího média však proudí od přívodního otvoru prakticky ve směru tečny po části kružnice k odvodnímu otvoru a na chlazení se podílí minimálně. Účinnost chlazení v tepelně nejvíce namáhané části trysky je tím snížena, což má vliv na délku životnosti trysky.

Z DE 102007005316 je známo řešení plazmového hořáku, u něhož je podstatná část chladivá usměrněna prouděním kolem tepelně nejvíce namáhané přední části trysky. Nicméně pozitivní efekt chlazení je snížen vzhledem k relativně malému povrchu, na kterém dochází k tepelné výměně. Tryska, která je za účelem umožnění proudění opatřena drážkami, vyžaduje rotační pozicování drážek vůči vstupnímu, respektive výstupnímu otvoru, poněvadž jen tak chladicí médium proudí drážkami a chlazení je intenzivnější.

Z popisu DE 102009006132 je známo provedení, které je charakterizováno dvěma typy drážek, a to jeden typ pro přivádění chladicího média a druhý typ pro odvádění chladicího média. Nevýhodou tohoto typu plazmového hořáku je výrobní složitost a rovněž požadavek na pozicování trysky vůči vstupnímu a výstupnímu otvoru chladicího média. Kromě životnosti trysky mají na efektivnost využití plazmového hořáku vliv i prostoje způsobené při výměně trysky.

Podstata technického řešení

Úkolem technického řešení je vyřešit plazmový hořák tak, aby dále zlepšil chlazení trysky, odstranit pozicování trysky vůči vstupnímu a výstupnímu otvoru a zjednodušit tím konstrukci plazmového hořáku. Toho se značnou měrou dosáhne hlavicí plazmového hořáku, která zahrnuje trysku, držák trysky, vložku držáku trysky, elektrodu a krytku trysky podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že mezi elektrodou a tryskou je upraven vířivý kroužek pro elektrické oddělení elektrody od trysky, která je rozebíratelně upevněna na těle plazmového hořáku držákem opatřeným vložkou, která je ustavena mezi vnějším povrchem trysky a vnitřním povrchem držáku pro vytvoření kanálu pro chladicí médium, přičemž na trysce je uspořádána manžeta, přes kterou je propojen kanál s homogenizační komorou.

- 1 CZ 25961 Uí

S ohledem na rovnoměrné proudění chladicího média a jednoduchost provedení se jeví výhodné, když je tryska v přední části opatřena žebrem, na které dosedá držák trysky, a manžeta uspořádaná na trysce je opatřena pravidelně rozmístěnými průchody, přičemž na manžetě je upravena dosedací plocha pro tělo plazmového hořáku a dosedací plocha pro vložku.

S ohledem na vedení ochranného plynu je účelné, když na přední části držáku trysky je uspořádán distanční kroužek, na jehož čelo dosedá krytka, a z opačné strany čela jsou po obvodu distančního kroužku rozmístěny průchody pro ochranný plyn.

S ohledem na rovnoměrné proudění chladicího média je vhodné, když vložka jev zadní části opatřena přírubou, v níž j sou pravidelně uspořádány průchody pro ohřátí chladicího média, přičemž v přední části vložky jsou výstupky.

Pro jednoduchost výroby je účelné, když vložka je v přední části kuželovitá a v zadní části válcovitá, přičemž na zadní části válcovitého tvaru jsou pravidelně uspořádaná a směrem k přední části vložky prohlubující se drážky.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže objasněno s použitím výkresů, na nichž je schematicky znázorněno na obr. 1 hlavice plazmového hořáku v řezu, obr. 2 podélný řez tryskou plazmového hořáku, obr. 3 čelní pohled na trysku plazmového hořáku, obr. 4 axonometrický pohled na držák trysky, obr. 5 podélný řez držákem trysky podle obr. 4, obr. 6 axonometrický pohled na vložku držáku trysky, obr. 7 čelní pohled na vložku držáku trysky, obr. 8 podélný řez vložkou držáku trysky, obr. 9 alternativní provedení vložky držáku trysky v axonometrickém pohledu, a obr. 10 podélný řez vložkou držáku trysky podle obr. 9.

Příklady uskutečnění technického řešení

Jak je patrno z obr. 1 sestává hlavice 13 plazmového hořáku 3 z trysky 2, v níž je umístěna elektroda 9 opatřená emisním elementem 11. Mezi elektrodou 9 a tryskou 2 je upraven vířivý kroužek 12 opatřený těsnicími kroužky 7 mezi ním elektrodou 9 a tryskou 2. Vířivý kroužek 12 elektricky odděluje elektrodu 9 od trysky 2 a napomáhá k vystředění trysky 2. Upevnění trysky 2 na těle 1 plazmového hořáku 3 je pomocí držáku 4 provedeno rozebíratelně, přičemž mezi tělem 1 plazmového hořáku 3 a držákem 4 trysky 2 je těsnicí kroužek 7. Držák 4 trysky 2 je opatřen vložkou 5 ustavenou mezi vnějším povrchem 17 trysky 2 a vnitřním povrchem 18 držáku 4 trysky 2, čímž vytváří kanál 19 pro průchod chladicího média. Vnější stěnu hlavice 13 tvoří krytka 14, jak je patrno z obr. 1, upevněná na plazmovém hořáku 3 pomocí dílce 15 mezi nímž a krytkou 14 je těsnicí kroužek 7. Vzájemná poloha krytky 14 a držáku 4 trysky 2 je ustavena pomocí distančního kroužku 6. Prostor mezi držákem 4, krytkou 14 a dílcem 15 tvoří kanál 20 pro ochranný plyn. Plazmová komora 8 podle obr. 1, 2 je upravena v přední části 39 trysky 2 a je vyústěna průchozím otvorem 16 navenek trysky 2. Všechny těsnicí kroužky jsou pro přehlednost a zjednodušení označeny stejnou vztahovou značkou 7.

Konstrukční provedení trysky 2 je patrné z obr. 2 a 3. V přední části 39 trysky 2 je upraven těsnicí kroužek 7 a žebro 25 sloužící jako dosedací plocha pro držák 4 trysky 2. Na válcovité části vnějšího povrchu 17 trysky 2 je uspořádána manžeta 36 opatřená pravidelně rozmístěnými průchody 21, které ze strany zadní části 40 trysky 2 vychází z prstencového vybrání 22. Na manžetě 36 je rovněž upravena dosedací plocha 24, na kterou dosedá tělo 1 plazmového hořáku 3, a dosedací plocha 42 pro vložku 5. V zadní části 40 trysky 2 je rovněž uložen těsnicí kroužek 7 mezi tělem 1 plazmového hořáku 3 a tryskou 2. Po zasunutí trysky 2 do těla 1 plazmového hořáku 3 podle obr. 1, 2 je prstencové vybrání 22 uzavřeno a je tak vytvořena homogenizační komora 32 pro chladicí médium, do které je vyústěn kanál 10 v tělese 1 plazmového hořáku 3, kterým je přiváděno chladicí médium.

Na obr. 4 je v axonometrickém pohledu znázorněn držák 4 trysky 2. Na přední části držáku 4 je uspořádán distanční kroužek 6, na jehož čelo 30 dosedá krytka 14. Podél opačné strany čela 30

-2CZ 25961 Ul distančního kroužku 6 jsou v držáku 4 průchody 28 pro ochranný plyn. Jak je také patrno z obr. 4, průchody 28 mohou být vůči ose držáku 4 skloněné, přičemž prostorem 31 mezi distančním kroužkem 6 a držákem 4 lze regulovat množství ochranného plynu přiváděného do kanálu 20 pro ochranný plyn. Z obr. 5 je patrno, že mezi držákem 4 a distančním kroužkem 6 je rovněž upravena homogenizační komora 29, v níž dochází k vyrovnání tlaku a rychlosti ochranného plynu a tím k rovnoměrnému průtoku ochranného plynu k přední části 39 trysky 2. Distanční kroužek 6, který vymezuje polohu krytky 14 a trysky 2 vůči sobě, současně krytku 14 od trysky 2 elektricky odděluje. Prostor mezi vložkou 5 a držákem 4 trysky 2 formuje část kanálu 19, kterým prochází ohřáté chladicí médium do kanálu 23 v tělese 1 plazmového hořáku 3 podle obr. 1.

Na obr. 6, 7, 8 je znázorněno provedení vložky 5 opatřené v zadní části 38 přírubou 35, v níž jsou pravidelně uspořádány průchody 27 pro ohřáté chladicí médium. Z přední části 37 vložky 5 jsou po jejím obvodu pravidelně rozmístěny radiální výstupky 45, mezi nimiž rovněž prochází chladicí médium. Vložka 5 se při sestavení s držákem 4 výstupky 45 opírá o opěrnou plochu 26 na držáku 4.

Jiné provedení vložky 5 držáku 4 trysky 2 je znázorněno na obr. 9 a 10. Vložka 5 je v přední části 37 kuželová a na zadní části 38 válcovitého tvaru jsou upraveny pravidelně uspořádané, směrem k přední části 37 se prohlubující drážky 44. Zadní část 38 vložky 5, příslušně upravená na válcovitý tvar, dosedá opěrnou plochou 26 na držáku 4.

Při chlazení trysky 2 v popsaném konstrukčním uspořádání hlavice 13 obr. 1, při činnosti plazmového hořáku 3, je chladicí médium přiváděno kanálem 10 do homogenizační komory 32, z níž axiálními průchody 21 prochází do kanálu 19 mezi vnějším povrchem 17 trysky 2 a vnitřním povrchem 18 vložky 5 a v prostoru kanálu 19 dochází k tepelné výměně mezi tryskou 2 a chladicím médiem. Kanál 19 se kolem přední části 37 vložky 5, kde má chladicí médium vyšší rychlost, obrací do protisměru a prochází prostorem kanálu 19 k průchodům 27 a z nich do prstencové mezery 34 mezi tělem 1 plazmového hořáku 3 a držákem 4 trysky 2. Z prstencové mezery 34 postupuje potom chladicím médiem do výstupního kanálu 23 v tělese 1. S ohledem na proudění chladicího média není nutné, aby dosedací plocha 42 na manžetě 36 trysky 2 dosedala těsně na vložku 5 držáku 4. Je možné, aby byla mezi nimi vůle, která by umožňovala průtok chladicího média menší než 10 %.

Výměna trysky 2 je podle tohoto technického řešení velmi snadná, protože ji není nutné polohově nijak ustavovat, což platí i vložce 5 držáku 4 trysky 2. Tím se zkrátí i provozní prostoje.

Průmyslová využitelnost

Technické řešení je určeno k využití na plazmových hořácích.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Hlavice plazmového držáku, zahrnujícího trysku, držák trysky, vložku držáku trysky, elektrodu a krytku trysky, vyznačující se tím, že mezi elektrodou (9) a tryskou (2) je upraven vířivý kroužek (12) pro elektrické oddělení elektrody (9) od trysky (2), která je rozebíratelně upevněna na těle (1) plazmového hořáku (3) držákem (4) opatřeným vložkou (5), která je ustavena mezi vnějším povrchem (17) trysky (2) a vnitřním povrchem (18) držáku (4) pro vytvoření kanálu (19) pro chladicí médium, přičemž na trysce (2) je uspořádána manžeta (36), přes kterou je propojen kanál (19) s homogenizační komorou (32).

2. Hlavice podle nároku 1, vyznačující se tím, že tryska (2) je v přední části (39) opatřena žebrem (25), na které dosedá držák (4) trysky (2), a manžeta (36) uspořádaná na trysce

-3CZ 25961 U1 (2) je opatřena pravidelně rozmístěnými průchody (21), přičemž na manžetě (36) je upravena dosedací plocha (24) pro tělo (1) plazmového hořáku (3) a dosedací plocha (42) pro vložku (5).

3. Hlavice podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že na přední části držáku (4) trysky (2) je uspořádán distanční kroužek (6), na jehož čelo (30) dosedá krytka (14), a z

5 opačné strany čela (30) jsou po obvodu distančního kroužku (6) rozmístěny průchody (28) pro ochranný plyn.

4. Hlavice podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že vložka (5) je v zadní části (38) opatřena přírubou (35), v níž jsou pravidelně uspořádány průchody (27) pro ohřátí chladicího média, přičemž v přední části (37) vložky (5) jsou výstupky (45).

ío

5. Hlavice podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že vložka (5) je v přední části (37) kuželovitá a v zadní části (38) válcovitá, přičemž na zadní části (38) válcovitého tvaru jsou pravidelně uspořádané a směrem k přední části (37) vložky (5) prohlubující se drážky (41).