CZ296337B6 - Prístroj pro vytvárení plazmatu - Google Patents

Abstract

Prístroj (11) pro vytvárení plazmatu je proveden s drzákem (1) a obsahuje katodu (19) odolnou protiopotrebení, která prochází komurkou (27) spojenous plynovou prípojkou a s elektrickou prípojkou a je upevnena v pridrzovacím dílu (18) provedeném z dobre elektricky vodivého materiálu. Pridrzovací díl (18) a anoda (15) prstencového tvaru obklopující s prstencovou mezerou koncovou oblast katody (19) jsou elektricky vodive spojeny kontaktními plochami, které spolupracují s kontaktními kolíky (9) spojenými s elektrickými prípojnými vedeními (6). Koaxiálne s katodou (19) usporádaný otvor anody (15), která je elektricky izolovane mechanicky spojena s katodou (19), ohranicuje trysku (16) spojenou s komurkou (27). Anoda (15) spolecne s vlozkou (17) ohranicující komurku (27) a alespon jedním spojovacím dílem (13) jsou spolu spojeny a tvorí prístroj (11) pro vytvárení plazmatu ve forme modulu manipulovatelného jako jednotka. Pridrzovací díl (18)s katodou (19) je rovnez cástí tohoto modulu a spolecne s ním je manipulovatelný, pricemz modul je upnutelný v drzáku (1), jehoz osa je kolmá k ose katody (19), a v nemz jsou axiálne pruzne posuvne ulozeny kontaktní kolíky (9), pricemz drzák (1) obsahuje rozebíratelné upevnovací zarízení pro upevnení modulu a prívodní vedení (3) plynu, které pri smontovaném modulu lícuje s radiálne probíhajícím vtokem (26) komurky (27).

Description

Přístroj pro vytváření plazmatu

Oblast techniky

Vynález se týká přístroje pro vytváření plazmatu, s držákem, přičemž tento přístroj obsahuje katodu odolnou proti opotřebení, která prochází komůrkou spojenou s plynovou přípojkou a s elektrickou přípojkou a je upevněna v přidržovacím dílu provedeném z dobře elektricky vodivého materiálu, přičemž přidržovací díl a anoda prstencového tvaru obklopující s prstencovou mezerou koncovou oblast katody jsou elektricky vodivě spojeny kontaktními plochami, které spolupracují s kontaktními kolíky spojenými s elektrickými přípojnými vedeními, a koaxiálně s katodou uspořádaný otvor anody, která je elektricky izolovaně mechanicky spojena s katodou, ohraničuje trysku spojenou s komůrkou, a anoda společně s vložkou ohraničující komůrku a alespoň jedním spojovacím dílem jsou spolu spojeny a tvoří přístroj pro vytváření plazmatu ve formě modulu manipulovatelného jako jednotka.

Dosavadní stav techniky

U známých přístrojů pro vytváření plazmatu jsou katoda a anoda napojeny na přípojné kabely zpravidla pomocí svorek a prostřednictvím odpovídajících rozpěrek jsou spolu navzájem mechanicky spojeny a také definují komůrku, prostřednictvím které je přiváděn plyn elektrickému oblouku, hořícímu mezi anodou a katodou.

V důsledku nevyhnutelného opotřebení katody se tato musí po určitém počtu provozních hodin opracovat. Pro tento účel se musí přístroj pro vytváření plazmatu demontovat a katoda obrousit. Poté se musí katoda přesně nastavit vzhledem k anodě, aby se mohlo provést zamýšlené opracování obrobku, například vytvoření svaru nebo nanesení kovové vrstvy. Práce spojené s nastavováním jsou velice náročné na čas a zapříčiňují podstatné prostoje u obrobků a tím i pokles výroby.

Z tohoto důvodu se v hromadné výrobě pro různé práce používají laserové přístroje nebo přístroje s elektronovým zářením, například pro svařování nebo řezání, ačkoliv tyto jsou výrobně podstatně dražší než přístroje pracující s plazmatem, například svařovací přístroje, a přípravné práce u obrobků, u kteiých se má provést svařování, jsou podstatně nákladnější, protože právě laserové záření, popřípadě elektronové záření, se může vytvořit jen absorpcí tepla, samotné však žádné teplo nevyzařují, jako je tomu u plazmatu.

Dále jsou například ze spisů US 5 258 599 a EP 0 079 019 známy přístroje pro vytváření plazmatu, které pracují s katodami podléhajícími deformaci, a u kterých jsou anody včetně držáku vytvořeny jako modul a společně jsou ručně manipulovatelné. Tento modul se může od držáku odejmout a má také přidržovací ústrojí, respektive vedení, pro katodu podléhající deformaci.

U těchto známých řešení je uspořádán axiální přívod katody a také napájení, respektive zásobování plynem, a stejně tak je realizován přípoj pro napájení elektrickým proudem v axiálním směru komůrky.

Z toho však vyplývá nedostatek, že přístroj pro vytváření plazmatu má velmi velkou stavební délku. Protože se zpravidla přístroj pro vytváření plazmatu na své koncové oblasti, vzdálené od svého ústí, upne do uložení svařovacího robotu, vyplývající z toho tudíž v důsledku nevyhnutelných tolerancí i velké nepřesnosti při vedení, zejména po výměně modulu ústí trysky, které jsou rozhodující pro úspěšné opracování a reprodukovatelnost.

Kromě toho se dostávají u přístrojů pro vytváření plazmatu pro větší proudy než 1000 A velmi velké průměry přístrojů, a tudíž i jejich velké hmotnosti. Kromě toho se dají pro takové velikosti

-1 CZ 296337 B6 proudů vodiče o potřebném průměru sotva opatřit, takže se musí pracovat s proudy o velké hustotě, což vede k odpovídajícímu ohřívání částí vedoucích proud.

U takto axiálně uspořádaných částí přístrojů pro vytváření plazmatu a při nedostatečné robustnosti jejich konstrukce a nevyhnutelně malé vzdálenosti dílů vedoucích proud vede tato skutečnost při vysokých zapalovacích napětích, která jsou potřebná zejména u provozu s héliem, k vnitřním přeskokům proudu a tím i k selhání zapalování.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je uvedené nedostatky odstranit a navrhnout přístroj, u kterého je možné prakticky nepřerušované používání s vysokou reprodukovatelností jeho nastavení i po výměně modulu.

Uvedený úkol splňuje přístroj pro vytváření plazmatu, s držákem, přičemž tento přístroj obsahuje katodu odolnou proti opotřebení, která prochází komůrkou spojenou s plynovou přípojkou a s elektrickou přípojkou a je upevněna v přidržovacím dílu provedeném z dobře elektricky vodivého materiálu, přičemž přidržovací díl a anoda prstencového tvaru obklopující s prstencovou mezerou koncovou oblast katody jsou elektricky vodivě spojeny kontaktními plochami, které spolupracují s kontaktními kolíky spojenými s elektrickými přípojnými vedeními, a koaxiálně s katodou uspořádaný otvor anody, která je elektricky izolovaně mechanicky spojena s katodou, ohraničuje trysku spojenou s komůrkou, a anoda společně s vložkou ohraničující komůrku a alespoň jedním spojovacím dílem jsou spolu spojeny a tvoří přístroj pro vytváření plazmatu ve formě modulu manipulovatelného jako jednotka, podle vynálezu, jehož podstatou je, že přidržovací díl s katodou je rovněž částí tohoto modulu a společně s ním je manipulovatelný, přičemž modul je upnutelný v držáku, jehož osa je kolmá k ose katody, a v němž jsou axiálně pružně posuvně uloženy kontaktní kolíky, přičemž držák obsahuje rozebíratelné upevňovací zařízení pro upevnění modulu a přívodní vedení plynu, které při smontovaném modulu lícuje s radiálně probíhajícím vtokem komůrky.

Navrženými opatřeními je možné modul jednoduchým způsobem vyměnit. Ktomu postačí modul z držáku vyjmout a vyměnit za nový. Přitom odpadá dosud nutná demontáž přípojných vedení, neboť jsou napojena na kontaktní kolíky uspořádané v držáku.

Při výrobě modulu se může katoda pro předpokládané použití optimálně nastavit a ve své poloze zajistit. Posledně uvedené se může provést libovolným způsobem. Tak se může u přístrojů pro vytváření plazmatu s menšími výkony spojit katoda neuvolnitelně s přidržovacím dílem, například pájením.

Pomocí radiálních přípojů pro napěťové a plynové napájení je možná velmi kompaktní konstrukce modulu, přičemž tento modul se může ve srovnání se stávajícími řešeními vytvořit velmi krátký. Kromě toho se mohou elektrické přípoje vytvořit s relativně velkým průřezem, aniž by to vedlo k příliš velkému objemu modulů. Kromě toho se mohou vytvořit dostatečně velké vzdálenosti mezi díly, které vedou elektrický proud, takže nenastanou žádné problémy při vyšších zapalovacích napětích.

Uspořádáním držáku kolmo k ose trysky přístroje pro vytváření plazmatu je také jednoduchým způsobem možné vytvořit pevné a spolehlivé přidržovací ústrojí, čímž se zajistí přesné vedení ústí trysky.

Podle výhodného provedení vynálezu je anoda alespoň v oblasti přímo navazující na oblast její trysky kónicky rozšířena a svou čelní stranou dosedá na elektricky izolující vložku, která obsahuje vtok komůrky, a na jejíž druhou čelní stranu dosedá přidržovací díl, na který dosedá tlačný

-2CZ 296337 B6 díl z izolačního materiálu, přičemž tyto díly jsou vně obklopeny spojovacím dílem z elektricky izolačního materiálu, na který je našroubovatelné víko dosedají s přítlakem na tlačný díl.

Tím je z výrobně technického hlediska definováno velmi jednoduché řešení, které je vhodné zejména pro menší výkony, přičemž se takový přístroj pro vytváření plazmatu může koncipovat jako nevratný konstrukční díl, který je po upotřebení vhodný pro recyklaci.

Podle výhodného provedení vynálezu je držák pro upevnění modulu opatřen třmenem a pro zajištění axiální polohy modulu v třmenu jsou upraveny kontaktní kolíky, které při modulu vloženém do třmenu procházející radiálními otvory jeho spojovacího dílu, přičemž spojovací díl je dále opatřen radiálním otvorem, který lícuje s radiálně procházejícím vtokem komůrky, a který při modulu instalovaném v držáku lícuje s přívodním vedením plynu držáku.

Tím je definována jednoduchá konstrukce držáku, přičemž kontaktní kolíky zajišťují modul v axiálním směru.

Pro přístroje výkonově silnější pro vytváření plazmatu je výhodné, když přístroj pro vytváření plazmatu obsahuje alespoň jednu chladicí komůrku protékanou chladicím médiem, zejména vodou, přičemž přidržovací díl katody je tvořen kleštinou, jejíž uložení je vloženo do kontaktního dílu obsahujícího chladicí komůrku, na jehož jednu čelní stranu dosedá vložka z izolačního materiálu ohraničující komůrku, kterou prochází katoda, a na jehož druhou čelní stranu dosedá anodový kontaktní díl přidržující alespoň nepřímo anodu a obsahující další chladicí komůrku, kterou prochází katoda, přičemž oba kontaktní díly a vložka jsou k sobě upnuty v axiálním směru modulu, přičemž anoda zasahuje do chladicí komůrky, a přičemž obě chladicí komůrky a komůrka vložky jsou prostřednictvím radiálních kanálů spojeny s přípojnými otvory, které při modulu vloženém do držáku lícují s přiváděcími, popřípadě odváděcími vedeními uspořádanými vdržáku.

Podle navržených opatření je rovněž možné modul jednoduchým a rychlým způsobem vyměnit. Současně z toho vyplývá velmi jednoduchá konstrukce modulu, přičemž je také dána možnost katodu po demontáži modulu z upínací kleštiny uvolnit a obrousit. Přitom je také možné pro lepší využití katody obě její koncové oblasti vytvořit kónicky, přičemž vrcholový úhel kužele je přizpůsoben tomu kterému zamýšlenému použití.

Nastavení katody po jejím obroušení se může provést podle návodu vypracovaného pro předem zadaný účel nebo použití modulu. Protože takové opracování katody se může provést po výměně celého modulu, nezpůsobí tyto práce prakticky žádné přerušení výroby, například výrobního pásu.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je do průchozího axiálního otvoru anody vloženo pouzdro z elektricky izolačního materiálu, zejména keramiky, které zasahuje až do komory vložky, přesahuje k ní přivrácenou čelní stranu anody a obklopuje katodu s vůlí a u volné čelní strany anody je vloženo středící pouzdro z elektricky izolačního materiálu, zejména keramiky, jehož směrem dovnitř nasměrovaná vodicí žebra dosedají na katodu.

Tím se dosáhne výhody spočívající ve velmi přesném vedení katody, přičemž je současně zajištěno, že elektrický oblouk může hořet jen mezi ústím anody a mezi čelní stranou středícího pouzdra, která je k ní nejbližší, a v důsledku toho může hořet jen v úzce ohraničené oblasti. Tím je také zajištěna dostatečná kontrola provozu přístroje pro vytváření plazmatu.

Aby se zvýšila doba životnosti anody, je v oblasti ústí anody vložena vložka, zejména ze slitiny wolframu, například slitiny wolframu a thoria. Vložení anody do ústí trysky se může zajistit pájením.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu má anoda ve své oblasti nacházející se u jejího ústí hlavu s kónickou plášťovou plochou, která dosedá na upínací pouzdro stejného tvaru, které je

-3CZ 296337 B6 zašroubovatelné do anodového kontaktního dílu a alespoň částečně ohraničuje jeho chladicí komůrku.

Tím je umožněno vyměnit anodu jednoduchým způsobem, například, když je anoda dostatečně opotřebena, nebo když pro určité použití přístroje, popřípadě pro určité práce, je účelná jiná geometrie anody.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu jsou obě chladicí komůrky navzájem spojeny přepouštěcím kanálem procházejícím vložkou.

Tím vznikne velmi jednoduchá konstrukce, neboť pro každou chladicí komůrku je zapotřebí jen jeden kanál vedoucí k jednomu přípojnému otvoru.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je anoda opatřena diagonálně směrem ven odstávajícími vodícími žebry, zasahujícími až k vnitřní stěně chladicí komůrky, která jsou uspořádána mezi přepouštěcím kanálem a kanálem vedoucím k přípojnému otvoru a alespoň částečně se rozkládají podél axiálního rozložení chladicí komůrky.

Tím je zajištěno dokonalé proudění skrz chladicí komůrku v oblasti anody, přičemž jsou zcela odstraněny mrtvé prostory.

Pro jednoduchou konstrukci přístroje, zejména držáku, je výhodné vytvoření, podle něhož jsou přiváděči a odváděči vedení chladicího prostředku tvořena dutými pružně zatíženými kontaktními kolíky, které jsou axiálně posuvně uloženy v držáku a při sestaveném modulu zasahují do rozšíření kanálů. Tím se mohou kontaktní kolíky pro vytvoření elektrického přípoje použít současně pro přívod chladivá.

Aby se umožnila jednoduchá montáž, zejména větších modulů, je účelně vytvoření, podle něhož je držák opatřen trubkovým třmenem pro uložení modulu.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je v komůrce uspořádán rozdělovači kroužek, který ohraničuje prstencový prostor kolem katody a alespoň na části své vnější plášťové plochy je obklopen prstencovým prostorem vytvořeným mezi vnitřní stěnou a komůrkou a je opatřen radiálními otvory rozmístěnými po obvodu, jejichž průměr se s úhlovou polohou zvětšující se v obou směrech otáčení zvětšuje vzhledem ke kanálu vedoucímu do komůrky. Z toho vyplývá velmi rovnoměrné obtékání katody plynem v oblasti komůrky.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je upínací matice opatřena průchozím otvorem se závitem, do něhož je zašroubovatelná zarážka, která zasahuje do kleštiny tvořící přidržovací díl, a na kterou dosedá katoda, přičemž zarážka je upnutelná v upínací matici.

Tím se spolehlivě odstraní změna axiální polohy katody vůči anodě při upínání katody do kleštiny. U katody se jednoduše zjistí změna její polohy vůči předcházejícímu nastavení a zarážka se o odpovídající rozměr dále zašroubuje do upínací matice a v této poloze se zajistí.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším textu blíže vysvětlen za pomocí připojených výkresů, kde obr. 1 znázorňuje schematicky řez držákem s přístrojem pro vytváření plazmatu podle vynálezu, obr. 2 ve zvětšeném měřítku řez přístrojem pro vytváření plazmatu zobr. 1, obr. 3 řez dalším provedením držáku s dalším provedením přístroje pro vytváření plazmatu podle vynálezu,

-4CZ 296337 B6 obr. 4 pohled shora na držák s přístrojem pro vytváření plazmatu z obr. 3, obr. 5 ve zvětšeném měřítku řez přístrojem pro vytváření plazmatu zobr. 3 a 4, obr. 6 řez chladicí komůrkou části anoda - katoda a obr. 7 řez středícím pouzdrem.

Příklady provedení vynálezu

U provedení podle obr. 1 a 2 je uspořádán držák 1 v podstatě ve tvaru dutého válce zhotovený z elektricky nevodivého materiálu, například z keramiky, do jehož jedné koncové oblasti je zalisovaná vložka 2 zhotovená rovněž z izolačního materiálu.

Tato vložka 2 je prostoupena středovou trubkou, tvořící přívodní vedení 3 plynu a končící na čelní straně vložky 2, vyčnívající nad čelní stranu držáku 1. Dále má vložka 2 ještě dva v diametrální rovině ležící otvory 4, ve kterých jsou drženy zalisované díly 7, sloužící jako opěry, které jsou prostoupeny s vůlí dušemi 5 přípojných vedení 6.

Tato přípojná vedení 6 jsou napojena na neznázoměný zdroj napájecího napětí, který je schopný dodávat kromě provozního proudu, který je potřebný pro provedení požadovaných prací, také zapalovací impulzy potřebné pro zapálení plazmatu.

Na tyto zalisované díly 7 dosedají tlačné pružiny 8, které vytlačují kontaktní kolíky 9, které jsou s dušemi 5 spojeny pájením, směrem ven. Přitom jsou kontaktní kolíky 9 na svém volném konci na čelní straně opatřeny nástavcem 10, který spolupůsobí s kontaktní plochou přístroje 11 pro vytváření plazmatu, který je držen v upevňovacím zařízení 23 uspořádaném na čelní straně držáku 1, které je vytvořeno jako třmen, zhotovený z elektricky izolačního materiálu, do kterého je přístroj 11 pro vytváření plazmatu zasazen shora.

Přístroj 11 pro vytváření plazmatu má spojovací díl 13 z elektricky izolačního materiálu, například keramiky, který je ve své dolní oblasti vytvořen kuželovité se zužující a na své dolní čelní straně má otvor 14.

Otvor 14 je prostoupen anodou 15 ve tvaru prstence, která je, jak je obvyklé, zhotovena z elektricky vodivého a teplotně vysoce zatěžovatelného materiálu a v oblasti svého ústí má otvor trysky £6.

Anoda 15 má oblast rozšiřující se kónicky směrem nahoru, která uvnitř dosedá na spojovací díl 13 a ten přechází ve válcovou oblast.

Na horní čelní stranu anody 15 dosedá vložka 17, která je vytvořena ve tvaru prstence, a je zhotovena z elektricky izolačního materiálu, například keramiky.

Na horní čelní stranu vložky 17 dosedá přidržovací díl 18 zhotovený z elektricky dobře vodivého materiálu, například mědi, do kterého je zalisovaná katoda 19, která je zhotovena z elektricky vodivého a teplotně vysoce zatěžovatelného materiálu, jakým je například slitina wolframu a oxidu ceru, a ve své koncové oblasti blízko otvoru trysky 16 anody 15 je vytvořena kónicky.

Anoda 15 je, stejně jako přidržovací díl 18, pro zajištění vzájemné polohy katody 19 a otvoru trysky 16 v anodě, zalisována ve spojovacím dílu 13.

Anoda 15, vložka 17 a přidržovací díl 18 se zalisovanou katodou 19 přitom tvoří společně se spojovacím dílem 13 modul přístroje, který se může snadno zabudovat do držáku 1 a opět z něho vyjmout.

-5CZ 296337 B6

Na horní čelní stranu přidržovací dílu 18 dosedá tlačný díl 20 zhotovený z izolačního materiálu, který má otvor 21, ve kterém je uložena s vůlí katoda 19 a vyčnívá nad čelní stranu spojovacího dílu 13.

Tlačný díl 20 spolupůsobí s víkem 22, které je našroubováno na vnějším závitu 23, uspořádaným v oblasti blízko horní čelní strany spojovacího dílu 13.

Spojovací díl 13 je opatřen třemi radiálními otvory 24, 25, uspořádanými podél površky pláště, z nichž otvory 24 umožňují průchod nástavcům 10 kontaktních kolíků 9 a nacházejí se v oblasti přidržovacího dílu 13, respektive anody 15. Otvor 25 je uspořádán v oblasti vložky 17 a lícuje s radiálně probíhajícím vtokem 26 vložky 17, který vede ke komůrce 27 ohraničené vnitřní stěnou vložky Π, kterou prochází katoda 19.

Přitom otvor 25, když je přístroj 11 pro vytváření plazmatu zasazen do držáku i a je vytvořen jako modul, lícuje také s přívodním vedením 3 plynu uspořádaným v držáku 1.

Pro zabudování přístroje 11 pro vytváření plazmatu vytvořeného jako modul postačí stáhnout zpět přípojná vedení 6, jejichž izolační plášť 28 je s vůlí veden v otvorech 4 vložky 2 držáku 1, a přístroj H pro vytváření plazmatu vložit shora do třmenu 12. Poté se mohou přípojná vedení 6 uvolnit a kontaktní kolíky 9 se zasunou do otvorů 24 spojovacího dílu 13 a zajišťují polohu přístroje 11 pro vytváření plazmatu v držáku 1. Současně se svými čelními plochami prostřednictvím pružin 8 přitlačí na přidržovací díl 18, popřípadě na anodu 15, čímž se vytvoří dobrý elektrický kontakt.

Při provozu přístroje 11 pro vytváření plazmatu se prostřednictvím přívodního vedení 3 plynu zavede do komůrky 27 plyn, například hélium, oxid uhličitý (CO₂) a další, který katodu 19 oplachuje a při provozu současně chladí. Tento plyn proudí z otvoru trysky 16.

Jestliže se vysokonapěťovým impulzem zapálí elektrický oblouk mezi anodou 15 a katodou 19, vytvoří se plazma, které vystupuje z otvoru trysky 16 a může se použít například pro vytvoření svaru nebo k řezání materiálu.

Jestliže je katoda 19, popřípadě její kuželovitá část, opotřebena tak, že není zajištěn řádný provoz přístroje 11 pro vytváření plazmatu, pak se přístroj 11 pro vytváření plazmatu, vytvořený jako modul jednoduše vymění a nahradí novým. Vyměněný přístroj 11 pro vytváření plazmatu se pak může podrobit recyklaci.

U provedení podle obr. 3 je uspořádán držák 1', který má otvory 4/ pro uložení kontaktních kolíků 9', přičemž tyto kontaktní kolíky jsou v axiálním směru provrtány. Přitom jsou kontaktní kolíky 9' opatřeny v oblasti ležící mimo držák 1' vnějším závitem 29, na kterém jsou našroubovány přípojné matice 30, mezi kterými jsou sevřena kabelová oka 31 přípojných vedení 6 viz obr. 4.

Zadní konec kontaktních kolíků 9/je vytvořen pro připojení hadic, kterými je přiváděna chladicí voda.

Dále je v držáku V uložené přívodní vedení 3' plynu, které je, jak lze seznat z obr. 4, spojeno prostřednictvím radiálního kanálu 32, který je směrem ven uzavřen stavěcím šroubem 33 se zářezem a axiální otvor 34, vyúsťující do tohoto vedení, do kterého je zašroubována koncovka 35 pro hadici, je spojen s plynovou hadicí 36, kterou je přiváděn plyn potřebný pro vytváření plazmatu.

Přitom má přívodní vedení T plynu v oblasti radiálního kanálu 32 mezery 37, kterými může plyn proudit do vnitřku přívodního vedení 3' plynu. Přitom je přívodní vedení 3' plynu ve své poloze zajištěno šroubem 39.

-6CZ 296337 B6

Jak lze seznat z obr. 3, přesahují kontaktní kolíky 9' ve své pružinou zatížené klidové poloze nad čelní plochu 38 držáku 1' a zasahují do plášťové plochy přístroje 11' pro vytváření plazmatu, vytvořeného jako modul. Totéž platí pro přívodní vedení 3' plynu, které při smontovaném přístroji 11' pro vytváření plazmatu do něho zasahuje.

Přístroj 11' pro vytváření plazmatu vytvořený jako modul je uložen v trubkovém třmenu 40, jehož pevná část, uspořádaná na čelní straně držáku T, je držena kontaktními kolíky 42. Přitom má trubkový třmen 40 kloub 43, jehož osa probíhá kolmo k držáku V.

U přístroje 11' pro vytváření plazmatu je přidržovací díl 18' katody 19' tvořen kleštinou, která je zhotovena z elektricky dobře vodivého materiálu. Tato kleština je obvyklým způsobem držena v uložení 44, které je zašroubováno do kontaktního dílu 45.

Tento kontaktní díl 45 je opatřen chladicí komůrkou 46, která je prostřednictvím radiálního kanálu 47 spojena s přípojným otvorem 48. Přitom lícuje tento přípojný otvor 48, při přístroji 11' pro vytváření plazmatu v zamontovaném stavu v držáku V, s kontaktními kolíky 9\

Pro upnutí a uvolnění kleštiny tvořící přidržovací díl 18' je uspořádaná upínací matice 49, která je prostřednictvím dvou těsnění 50 opřena o homí čelní plochu uložení 44, čímž se zabrání výtoku chladicí tekutiny, přičemž uložení 44 je pro utěsnění chladicí komůrky 46 rovněž opřeno prostřednictvím těsnění 51 o kontaktní díl 45.

Pro další utěsnění chladicí komůrky 46 kontaktního dílu 45 je uspořádán kroužek 52, který je zasazen do drážky otvoru 53, který je prostoupen uložením 44.

Pro zajištění nastavené polohy katody 19' při upínání kleštiny tvořící přidržovací díl 18' je upínací matice 49 opatřena průchozím otvorem 90 se závitem, do kterého je zašroubována zarážka 91, která zasahuje do kleštin. Zarážka 91 má hladkou hlavici 94, ve které je vytvořena obvodová drážka pro uložení kroužku 95, který slouží pro utěsnění vnitřku kleštiny.

Pro zajištění polohy zarážky 91, která je nastavitelná pomocí šroubováku zasazeného do mezery 93 na čelní straně, je uspořádaná kontramatice 92, která současně slouží pro pevné spojení mezi zarážkou 91, na kterou dosedá katoda 19' s upínací maticí 49.

Zarážkou 91 je zajištěno, že při upnutí kleštiny tvořící přidržovací díl 18' se katoda 19 od kleštiny směrem k anodě 15' axiálně nemůže pohybovat, neboť upínací matice 49 doléhá na čelní plochu kontaktního dílu 45 a anoda 15' je vůči němu zajištěna.

Kontaktní díl 45, který slouží pro vytvoření kontaktu s katodou 19', dosedá prostřednictvím vloženého těsnění 54 na vložku 55, která je zhotovena z elektricky izolačního materiálu, například z keramiky. Tato vložka 55 vymezuje komůrku 27', která je prostřednictvím radiálního kanálu 56 spojena s přípojným otvorem 57.

Přitom jsou radiální kanály 47 a 56 opatřeny obvodovými drážkami 58, ve kterých jsou uspořádány kroužky 59. Tyto slouží pro utěsnění kontaktních kolíků 9', popřípadě přívodních vedení 3' plynu, zasahujících do těchto kanálů.

V komůrce 27' je uspořádán rozdělovači kroužek 59/, který je opatřen otvory 60 rozdělenými po obvodu, jejichž průměr se v obou směrech otáčení zvětšuje se zvětšujícím se úhlem směrem k radiálnímu kanálu 56. Přitom je axiální otvor rozdělovacího kroužku 59' prostoupen katodou

19'. Přitom zůstává mezi vnitřní stěnou vložky 55 a rozdělovacím kroužkem 59' prstencový prostor 61.

Vložka 55 je prostřednictvím těsnění 62 opřena o anodový kontaktní díl 63. V tomto anodovém kontaktním dílu 63 je zašroubováno upínací pouzdro 64 do vnitřního závitu 65, přičemž těsnění 66 je vloženo mezi anodový kontaktní díl 63 a čelní plochu upínacího pouzdra 64.

Upínací pouzdro 64 má v oblasti svého jednoho konce kónickou dosedací plochu 67, na kterou dosedá obdobná plášťová plocha 68 ve tvaru kužele hlavice 69 anody 15', která je stejně jako upínací pouzdro 64 a anodový kontaktní díl 63 zhotovena z elektricky dobře vodivého materiálu.

Anoda 15' doléhá svým koncem odvráceným od hlavice 69 na další hlavici 70, která s těsněním 71 jako mezivložkou dosedá na osazení anodového kontaktního dílu 63. Přitom prochází anoda 15' chladicí komůrkou 46 anodového kontaktního dílu 63.

Anoda 15' je provrtaná v axiálním směru, přičemž do tohoto otvoru 72 je zasazenou pouzdro 73, které je zhotoveno z elektricky izolačního materiálu, například keramiky, a prochází jím katoda 19/.

Dále jev otvoru 72 v oblasti blízko k ústí katody 15' zasazeno středící pouzdro 74, které je blíže zobrazeno na obr. 7, a jehož vodicí plochy 75 uspořádané na vodicích žebrech 89 doléhají na plášťovou plochu katody 19/.

Anoda 15' má, jak lze seznat z obr. 6, radiálně odsávající vodicí žebra 76, která jsou, jak lze seznat z obr. 6, uspořádaná od anody 15' se šestihranným průřezem až k vnitřní stěně upínacího pouzdra 64 a jsou kolmá k ose radiálního kanálu. Přitom se vodicí žebra 76 táhnou od hlavice 70 směrem k hlavici 69 anody 15', přitom však mezi hlavicí 69 a vodícími žebry 76 zůstává cesta 77 pro proudění.

Tím se chladicí komůrka 46, která je ohraničena anodovým kontaktním dílem 63 a upínacím pouzdrem 64, vodícími žebry 76 rozdělí.

Obě chladicí komůrky 46 kontaktního dílu 45 a anodového kontaktního dílu 63 jsou spolu navzájem spojeny přepouštěcím kanálem 78.

Tento přepouštěcí kanál 78 sestává v podstatě z axiálních otvorů 79 v kontaktním dílu 45, popřípadě anodovém kontaktním dílu 63, a z radiálních otvorů 80, které jsou souosé s radiálními kanály 47, které ústí do axiálních otvorů 79.

Přitom je vložka 55 opatřena otvorem 81, který lícuje s axiálními otvory 79.

Přitom jsou v oblasti otvoru 81 vložky 55 uspořádaná těsnění 82.

V oblasti ústí anody 15' je uspořádána vložka 83 zhotovená z materiálu odolného proti opotřebení, například ze slitiny wolframu a oxidu ceru.

Oba kontaktní díly 45 a 63 jsou obklopeny kroužky 84 z elektricky izolačního materiálu, popřípadě jsou tyto kroužky 84 usazeny na límcích 85.

Jak lze seznat z obr. 3, má trubkový třmen 40 v oblasti límců 85 kontaktních dílů 45 a 63 vybrání 86, čímž se zabrání zkratu mezi oběma kontaktními díly45 a 63.

Při provozu se přivádí plyn, například hélium, oxid uhličitý (CO₂) nebo podobně, do komůrky 27 a vysokonapěťovým impulsem se zapálí elektrický oblouk mezi katodou 19' a anodou 15'. Tímto způsobem vytvářené plazma vystupuje otvorem trysky 16'.

Katoda 19' je na obou svých koncích vytvořena ve tvaru kužele.

-8CZ 296337 B6

Oba kontaktní díly 45 a 63 a vložka 55 jsou prostřednictvím šroubů 87 spolu navzájem spojeny, jak je zřejmé z obr. 4, a představují spojovací místo, kterým je zajištěna modulární konstrukce přístroje 11' pro vytváření plazmatu.

Jakmile je katoda 19' opotřebovaná, pak se může přístroj 11' pro vytváření plazmatu vytvořený jako modul po uvolnění upínacího šroubu 88 a po otevření trubkového třmenu 40 vyjmout, načež se uvolní upínací matice 49 a katoda 19' se může z kleštiny odebrat. Poté se může celá katoda 19' nebo její kuželovité konce přebrousit. Pak se může katoda 19' podle návodu nastavit vzhledem k anodě 151- Následuje nastavení zarážky 91 při otevřené kleštině tvořící připevňovací díl 18/, načež se katoda 19' prostřednictvím upínací matice 49 v této kleštině opět zajistí a modul se může opět namontovat.

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Přístroj pro vytváření plazmatu, s držákem, přičemž tento přístroj (11, 11') obsahuje katodu (19, 19') odolnou proti opotřebení, která prochází komůrkou (27, 27') spojenou s plynovou přípojkou a s elektrickou přípojkou a je upevněna v přidržovacím dílu (18, 18') provedeném z dobře elektricky vodivého materiálu, přičemž přidržovací díl (18, 18') a anoda (15, 15') prstencového tvaru obklopující s prstencovou mezerou koncovou oblast katody (19, 19') jsou elektricky vodivě spojeny kontaktními plochami, které spolupracují s kontaktními kolíky (9, 9') spojenými s elektrickými přípojnými vedeními (6), a koaxiálně s katodou (19, 19') uspořádaný otvor anody (15, 15'), která je elektricky izolovaně mechanicky spojena s katodou (19, 19'), ohraničuje trysku (16, 16') spojenou s komůrkou (27, 27'), a anoda (15, 15') společně s vložkou (17, 55) ohraničující komůrku (27, 27') a alespoň jedním spojovacím dílem (13) jsou spolu spojeny a tvoří přístroj (11, 11') pro vytváření plazma ve formě modulu manipulovatelného jako jednotka, vyznačující se tím, že přidržovací díl (18, 18') s katodou (19, 19') je rovněž částí tohoto modulu a společně s ním je manipulovatelný, přičemž modul je upnutelný v držáku (1, 1'), jehož osa je kolmá kose katody (19, 19'), a v němž jsou axiálně pružně posuvně uloženy kontaktní kolíky (9, 9'), přičemž držák (1, 1') obsahuje rozebíratelné upevňovací zařízení pro upevnění modulu a přívodní vedení (3, 3') plynu, které při smontovaném modulu lícuje s radiálně probíhajícím vtokem (26) komůrky (27, 27').
2. 2. Přístroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že anoda (15) je alespoň v oblasti přímo navazující na oblast její trysky (16) kónicky rozšířena a svou čelní stranou dosedá na elektricky izolující vložku (17), která obsahuje vtok (26) komůrky (27), a na jejíž druhou čelní stranu dosedá přidržovací díl (18), na který dosedá tlačný díl (20) z izolačního materiálu, přičemž tyto díly (18, 20) jsou vně obklopeny spojovacím dílem (13) z elektricky izolačního materiálu, na který je našroubovatelné víko (22) dosedající s přítlakem na tlačný díl (20).
3. 3. Přístroj podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že držák (1) je pro upevnění modulu opatřen třmenem (12) a pro zajištění axiální polohy modulu v třmenu (12) jsou upraveny kontaktní kolíky (9), které při modulu vloženém do třmenu (12)procházejí radiálními otvory (24) jeho spojovacího dílu (13), přičemž spojovací díl je dále opatřen radiálním otvorem (25), který lícuje s radiálně procházejícím vtokem (26) komůrky (27), a který při modulu instalovaném v držáku (1) lícuje s přívodním vedením (3) plynu držáku (1).
4. 4. Přístroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jednu chladicí komůrku (46) protékanou chladicím médiem, zejména vodou, přičemž přidržovací díl (18') katody (19') je tvořen kleštinou, jejíž uložení (44) je vloženo do kontaktního dílu (45) obsahujícího chladicí komůrku (46), na jehož jednu čelní stranu dosedá vložka (55) z izolačního materiálu

   -9CZ 296337 B6 ohraničující komůrku (27'), kterou prochází katoda (19'), a na jehož druhou čelní stranu dosedá anodový kontaktní díl (63) přidržující alespoň nepřímo anodu (15') a obsahující další chladicí komůrku (46), kterou prochází katoda (19'), přičemž oba kontaktní díly (46, 63) a vložka (55) jsou k sobě upnuty v axiálním směru modulu, přičemž anoda (15') zasahuje do chladicí komůrky (46) , a přičemž obě chladicí komůrky (46) a komůrka (27') vložky (55) jsou prostřednictvím radiálních kanálů (47, 56) spojeny s přípojnými otvory (48, 57), které při modulu vloženém do držáku (1') lícují s přiváděcími, popřípadě odváděcími vedeními uspořádanými v držáku (V).
5. 5. Přístroj podle nároku 4, vyznačující se tím, že do průchozího axiálního otvoru (72) anody (15') je vloženo pouzdro (73) z elektricky izolačního materiálu, zejména keramiky, které zasahuje až do komory (27') vložky (55), přesahuje k ní přivrácenou čelní stranu anody (15') a obklopuje katodu (19') s vůlí a u volné čelní strany anody (15') je vloženo středící pouzdro (74) z elektricky izolačního materiálu, zejména keramiky, jehož směrem dovnitř nasměrovaná vodicí žebra (89) dosedají na katodu (19').
6. 6. Přístroj podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že v oblasti ústí anody (15') je vložena vložka (83), zejména ze slitiny wolframu, například slitiny wolframu a thoria.
7. 7. Přístroj podle jednoho z nároku 4 nebo 6, vyznačující se tím, že anoda (15') má ve své oblasti nacházející se u jejího ústí (16') hlavu (69) s kónickou plášťovou plochou (68), která dosedá na upínací pouzdro (64) stejného tvaru, které je zašroubovatelné do anodového kontaktního dílu (63) a alespoň částečně ohraničuje jeho chladicí komůrku (46).
8. 8. Přístroj podle jednoho z nároků 4 až 7, vyznačující se tím, že obě chladicí komůrky (46) jsou navzájem spojeny přepouštěcím kanálem (78) procházejícím vložkou (55).
9. 9. Přístroj podle jednoho z nároků 4až8, vyznačující se tím, že anoda (15') je opatřena diagonálně směrem ven odstávajícími vodícími žebry (76), zasahujícími až k vnitřní stěně chladicí komůrky (46), která jsou uspořádána mezi přepouštěcím kanálem (78) a kanálem (47) vedoucím k přípojnému otvoru (48) a alespoň částečně se rozkládají podél axiálního rozložení chladicí komůrky (46).
10. 10. Přístroj podle jednoho z nároků 4 až 9, vyznačující se tím, že přiváděči a odváděči vedení chladicího prostředku jsou tvořena dutými pružně zatíženými kontaktními kolíky (9'), které jsou axiálně posuvně uloženy v držáku (Γ) a při sestaveném modulu zasahují do rozšíření kanálů (47).
11. 11. Přístroj podle jednoho z nároků 4 až 9, vyznačující se tím, že držák (Γ) je opatřen trubkovým třmenem (40) pro uložení modulu.
12. 12. Přístroj podle jednoho z nároků lažll, vyznačující se tím, že v komůrce (27') je uspořádán rozdělovači kroužek (59'), který ohraničuje prstencový prostor kolem katody (19^ a alespoň na části své vnější plášťové plochy je obklopen prstencovým prostorem (61) vytvořeným mezi vnitřní stěnou a komůrkou (27') a je opatřen radiálními otvory (60) rozmístěnými po obvodu, jejichž průměr se s úhlovou polohou zvětšující se v obou směrech otáčení zvětšuje vzhledem ke kanálu (56) vedoucímu do komůrky (27).
13. 13. Přístroj podle jednoho z nároků 4 až 12, vyznačující se tím, že upínací matice (49) je opatřena průchozím otvorem (90) se závitem, do něhož je zašroubovatelná zarážka (91), která zasahuje do kleštiny tvořící přidržovací díl (18'), a na kterou dosedá katoda (19'), přičemž zarážka (91) je upnutelná v upínací matici (49).