CZ296413B6 - Zpusob lokálního nahrívání predmetu a zarízení k jeho provádení - Google Patents

Abstract

Zpusob lokálního nahrívání predmetu, predevsím tenkých plechu, ostrikováním predmetu plazmou, vyrobenou pomocí elektrického oblouku zapáleného mezi dvema elektrodami, pricemz plazma se vyrábí prilozením napetového impulzu, prekracujícího preskokové napetí úseku mezi elektrodami. Spojované predmety se ostrikují radou za sebou jdoucích plazmových impulzu, pricemz se predmety proti elektrodám pohybují a elektrody se drzí ve stejné vzdálenosti od predmetu a opakovací kmitocet plazmových impulzu je navrzen od 5 do 100 Hz. U zarízení je upraveno napájení napetím, dodávající pouze napetové impulzy, pricemz napetové impulzy prekracují preskokové napetí úseku mezi anodou (15´) a katodou (19´) a tryska (16) je obklopena axiálne vycnívajícím krouzkem(96), jehoz vnitrek definuje predkomoru (97).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu lokálního nahřívání předmětů, především tenkých plechů, ostřikováním předmětů plazmou, vyrobenou pomocí elektrického oblouku zapáleného mezi dvěma elektrodami, přičemž plazma se vyrábí přiložením napěťového impulzu, překračujícího přeskokové napětí úseku mezi elektrodami. Dále se vynález týká zařízení k provádění takového způsobu s vyvíječem plazmy s katodou, která prostupuje komoru spojenou s přívodem plynu, a která je ve spojem s elektrickou přípojkou, popř. napájením napětím, a s prstencovitou anodou, která prstencovou spárou obklopuje jednu její koncovou oblast a která je rovněž ve spojení s elektrickou přípojkou, popř. napájením napětí, a jejíž koaxiálně s katodou vyrovnaný vývrt ohraničuje trysku, spojenou s komorou, a anoda je s katodou elektricky izolovaně v mechanickém spojení a komora je napojením spojitelná se zdrojem plynu.

Dosavadní stav techniky

Obsah spisu US 5 296 665 ukazuje takovýto způsob a zařízení. Tento dokument je považován za nejbližší stav techniky.

U tohoto známého způsobu se používá v podstatě nepřetržitě proudící plazma, většinou k vytvrzování povrchu předmětů z oceli.

Pro jiné způsoby, jako např. ke svařování, především k bodovému svařování tenkých plechů, nebo k výrobě otvoru v tenčích kovových předmětech se většinou používá laserový nebo elektronový paprsek. Přitom je však dána nevýhoda, že proces laserového sváření vyžaduje velmi nákladnou přípravu svařovaných částí, které se musí na sebe přikládat s vysokou přesností, aby se mohly pomocí laserového paprsku svařovat. To samé platí také pro způsob, pracující s elektronovými paprsky. Kromě toho je také aparatura k provádění takového způsobu z konstrukčního hlediska velice nákladná.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je zamezit těmto nevýhodám a navrhnout způsob úvodem zmíněného druhu, který umožní jednoduché opracování předmětů, především zhotovení bodových svarů nebo vypař lování otvorů.

Podle vynálezu se toto dosahuje způsobem lokálního nahřívání předmětů, především tenkých plechů, ostřikováním předmětů plazmou, vyrobenou pomocí elektrického oblouku zapáleného mezi dvěma elektrodami, přičemž plazma se vyrábí přiložením napěťového impulzu, překračujícího přeskokové napětí úseku mezi elektrodami. Podle vynálezu se spojované předměty ostřikují řadou za sebou jdoucích plazmových impulzů, přičemž se předměty proti elektrodám pohybují a elektrody se drží ve stejné vzdálenosti od předmětů a opakovači kmitočet plazmových impulzů je navržen od 5 do 100 Hz.

Navrženými opatřeními je možné s relativně hrubě připravenými částmi tyto vzájemně spojovat pomocí bodového svařování. V podstatě stačí taková opatření, která jsou vyžadována u elektrického odporového bodového svařování.

Přitom je zápalem elektrického oblouku překročením přeskokového napětí úseku mezi anodou a katodou zajištěna velmi vysoká výstupní rychlost plazmového impulzu, takže tento s příslušně vysokou kinetickou energií dopadá na svařované části. Tímto způsobem vyrobené plazmové

-1 CZ 296413 B6 impulzy dosahují velmi vysokých teplot od 20 000 do 50 000 °C a způsobují i přes pouze krátkou dobu působení např. 10^-5 až 10¹ sekundy dostatečné natavování na sebe dosedajících ploch spojovaných částí a tím spolehlivé spojení.

Výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se opracování provádí v ochranné atmosféře. Tímto opatřením se zamezuje vytvoření kysličníkových vrstev na obrobcích, přičemž se plyn, použitý k výrobě plazmy, většinu argon nebo hélium, zároveň účelně používá jako ochranný plyn.

Další výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že plazmový impulz má trvání v rozmezí 10“⁵ až 10’¹ sekundy, výhodně od ΚΓ⁴ do 10^_1 sekundy. Těmito opatřeními je možné vystačit s relativně malými přístroji, popř. plazmovými hořáky, které mohou být krátkodobě provozovány s relativně vysokým výkonem.

Dalším cílem vynálezu je navrhnout zařízení k provádění způsobu podle vynálezu.

Tohoto cíle se podle vynálezu dosahuje zařízením k provádění výše uvedeného způsobu s vyvíječem plazmy s katodou, která prostupuje komoru spojenou s přívodem plynu, a která je ve spojení s elektrickou přípojkou, popř. napájením napětím, a s prstencovitou anodou, která prstencovou spárou obklopuje jednu její koncovou oblast a která je rovněž ve spojení s elektrickou přípojkou, popř. napájením napětím, a jejíž koaxiálně s katodou vyrovnaný vývrt ohraničuje trysku, spojenou s komorou, a anoda je s katodou elektricky izolovaně v mechanickém spojení a komora je napojením spojitelná se zdrojem plynu. Podle vynálezu je upraveno napájení napětím, dodávající pouze napěťové impulzy, přičemž napěťové impulzy překračují přeskokové napětí úseku mezi anodou a katodou a tryskaje obklopena axiálně vyčnívajícím kroužkem, jehož vnitřek definuje předkomoru.

Navrženými opatřeními se jednoduchým způsobem zajišťuje výroba jednotlivých plazmových impulzů. Kromě toho je předkomorou plazmového hořáku dána také možnost nasazovat tento hořák na spojované obrobky, čímž se jednoduchým způsobem umožňuje udržování konstantní vzdálenosti mezi elektrodami a obrobky. Tím je kromě toho také nejjednodušším způsobem možné zhotovení jednotlivých svarových bodů při ochranné atmosféře, protože při udržení proudu plynu, tvořícího plazmu, např. argonu nebo hélia, tento plyn, tvořící plazmu, naplňuje předkomoru.

S takovým zařízením se mohou zhotovovat také švy, sestávající z jednotlivých svarových bodů.

V takovém případě je potřeba pouze upravit posuvné zařízení, které vynucuje relativní pohyb mezi plazmovým hořákem a obrobky, a postarat se o trvalý sled napěťových impulzů, dopadajících na elektrody plazmového hořáku.

V této souvislosti je výhodně navrženo, že napájení napětím je tvořeno kondenzátorovou baterií, která je spojena s nabíjecím obvodem, sestávajícím z nabíjecího odporu a regulovatelného zdroje stejnosměrného proudu, a z výstupní strany je spojeno s anodou a s katodou vyvíječe plazmy.

U takového zařízení je jednoduchým způsobem možné opracovávaný předmět, popř. předměty, ostřikovat sledem velmi krátkých plazmových impulzů. Přitom dochází v průběhu nabíjení kondenzátorové baterie k překročení přeskokového napětí úseku mezi anodou a katodou a tím k vytvoření elektrického oblouku, kterým dochází k vybití kondenzátorové baterie. Přitom elektrický oblouk zhasíná, jakmile napětí kondenzátorové baterie klesne pod provozní napětí elektrického oblouku. Vhodným dimenzováním nabíjecího a vybíjecího okruhu kondenzátorové baterie vzhledem k časovým konstantám se může stanovit doba hoření elektrického oblouku v každém cyklu, jakož i opakovači kmitočet. Tímto způsobem vždy pouze velmi krátkou dobu hořící elektrický oblouk vyrábí plazmové impulzy, které na základě velmi rychlého zahřátí okolního plynu velmi vysokou rychlostí vystupují z výstupního otvoru komory plazmového hořáku a

-2CZ 296413 B6 dopadají na spojované předměty nebo na předmět opatřený otvorem a na základě svých vysokých teplot zajišťují natavování nebo protavování předmětů, popř. předmětu.

Se zařízením podle vynálezu se může dosahovat krátké trvání plazmových impulzů, vyžadovaných pro šetrné opracování opracovávaných předmětů, např. 1CT⁵ až 10“’ sekundy a opakovači kmitočet od 7 do 100 Hz. Touto krátkou dobou působení jednotlivých plazmových impulzů se termické namáhání předmětů udržuje nepatrné a tím se do značné míry zamezuje nebezpečí protahování většinou velmi tenkých nebo tenkostěnných předmětů.

Aby se mohly vyrábět mimořádně krátké plazmové impulzy, je výhodně navrženo, že na anodu a katodu je doplňkově napojen separátní zápalný přístroj. Toto opatření umožňuje spustit zápal elektrického oblouku ještě před dosažením přeskokového napětí úseku mezi anodou a katodou, čímž se může doba hoření elektrického oblouku a tím doba hoření plazmového impulzu udržovat extrémně krátká, aniž by musel být vynaložen mimořádně vysoký náklad k mimořádně nízkoohmovému provedení vybíjecího okruhu kondenzátorové baterie.

V zásadě je také možné místo kondenzátorové baterie jako napájení napětím pro plazmový hořák používat také technickou síť střídavého proudu nebo zdroj napětí, dodávající vysokofrekvenční střídavý proud, ve spojení s fázovým úsekovým řízením. Přitom musí být u elektrod vyrobených z rozdílných materiálů zajištěno, aby se částečně propojovaly pouze stejně polarizované poloviční vlny, takže se na rozdílných elektrodách stále ukládají napěťové impulzy se stejnou polaritou a jsou dány v podstatě stejné vztahy jako u napájení plazmového hořáku impulzy stejnosměrného napětí, např. z kondenzátorové baterie.

U elektrod, vyrobených ze stejných materiálů, se mohou na každé z obou elektrod ukládat impulzy s rozdílnou polaritou.

Protože se u plazmových hořáků z důvodů delší životnosti vyrábějí elektrody zpravidla z rozdílných materiálů a ostřikují se stále stejnou polaritou, mluví se v popisu a nárocích obecně o anodě a katodě.

Především pro použití, při kterých jsou vyžadovány výkonem silnější plazmové hořáky, např. při spojování poněkud silnějších plechů svarovými švy, tvořenými řadou svarových bodů, je výhodně navrženo, že napájení napětím má dále síťový přístroj, opatřený usměrňovacím obvodem, přičemž jeho záporný pól je spojen se záporným pólem výstupu kondenzátorové baterie a jeho kladný pól je spojen s obrobkem, popř. s obrobky.

Navrženými opatřeními se může vystačit s menšími kondenzátorovými bateriemi, protože se část právě vyžadované energie dodává síťovým přístrojem. Kromě toho je napojením obrobku, popř. obrobků, na kladný pól síťového přístroje dána výhoda úzkého svazkování plazmového impulzu a koncentrace jeho energie na velmi malou plochu. Tím se může s relativně malým použitím energie zajišťovat spolehlivé svařování dvou částí v oblasti malé plochy a velmi silně se minimalizuje zahřívání okolních okrajových oblastí, čímž se redukuje nebezpečí pokřivení obrobku.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 řez zařízením podle vynálezu svyvíječem plazmy, obr. 2 pohled shora na držák včetně vyvíječe plazmy podle obr. 1,

-3CZ 296413 B6 obr. 3 řez vyvíječem plazmy podle obr. 1 a 2 ve zvětšeném měřítku, obr. 4 řez chladicí komorou anodové kontaktní části, obr. 5 řez středícím pouzdrem, obr. 6 první formu provedení napájení napětím pro vyvíječ plazmy a obr. 7 další formu provedení napájení napětím pro vyvíječ plazmy.

Příklady provedení vynálezu

U formy provedení podle obr. 1 je navržen držák Γ, který má vývrty 4] k uchycení kontaktních kolíčků 9', přičemž kontaktní kolíčky 9] jsou v axiálním směru provrtány. Přitom jsou kontaktní kolíčky 9] v oblasti, ležící vně držáku Γ, opatřeny vnějším závitem 29, na kterém jsou našroubovány napoj ovací matice 30, mezi kterými jsou sevřena kabelová oka 31 napoj ovacích vedení 6, viz obr. 2.

Zadní konec kontaktních kolíčků 9] je uzpůsoben pro napojení hadic, kterými lze přivádět chladicí vodu.

Dále je v držáku Γ drženo přívodní plynové potrubí 3', které je, jak je vidět na obr. 2, radiálním kanálem 32, který je směrem ven uzavřen stavěcím šroubem 33 se zářezem, a do tohoto ústícím axiálním vývrtem 34, ve kterém je našroubována hadicová koncovka, tvořící napojení 35, spojen s plynovou hadicí 36, kterou lze přivádět plyn, potřebný k výrobě plazmy.

Přitom má přívodní plynové potrubí 3] v oblasti radiálního kanálu 32 zářezy 37, kterými může plyn proudit dovnitř přívodního plynového potrubí 3]. Přitom je přívodní plynové potrubí 3] ve své poloze zajištěno pomocí šroubu 39, který do tohoto přívodního plynového potrubí 3] zabírá.

Jak je vidět na obr. 1, vyčnívají kontaktní kolíčky 9] ve své pružinou 8 zatížené klidové poloze přes čelní plochy 38 držáku Γ a zabírají do plochy pláště vyvíječe 11' plazmy, vytvořeného jako modul. To samé platí také pro přívodní plynové potrubí 3', které při zamontovaném vyvíječi 11' plazmy do něj zabírá.

Vyvíječ 11' plazmy, vytvořený jako modul, je držen pomocí trubní objímky 40, jejíž pevná část, držená na čelní ploše 38 držáku Γ, je držena kolíčky 42. Přitom má trubní objímka 40 kloub 43, jejich osy probíhají kolmo k ose držáku V.

U vyvíječe 11' plazmy je přídržná část katody 19' vytvořena kleštinovým upínacím pouzdrem 18], které je vyrobeno z elektricky dobře vodivého materiálu. Toto kleštinové upínací pouzdro 18' je obvyklým způsobem drženo v úchytu 44, který je zašroubován do kontaktní části 45.

Tato kontaktní část 45 je opatřena chladicí komorou 46, která je radiálním kanálem 47 spojena s napojovacím otvorem 48. Přitom tento napojovací otvor 48 u vyvíječe 11' plazmy, namontovaného v držáku Γ, lícuje s kontaktními kolíčky 9].

K upínání a uvolňování kleštinového upínacího pouzdra 18' je navržena upínací matice 49, která je dvěma těsněními 50 opatřena na horní čelní ploše úchytu 44, čímž se zamezuje výstupu chladicí kapaliny, přičemž se úchyt 44 k utěsnění chladicí komory 46 rovněž těsněním 51 opírá na kontaktní části 45.

K dalšímu utěsnění chladicí komory 46 kontaktní části 45 je navržen „O“-kroužek 52, který je vložen v drážce vývrtu 53, který je prostoupen úchytem 44.

-4CZ 296413 B6

K zajištění axiálního nastavení katody 19' při upínání kleštinového upínacího pouzdra 18' je upínací matice 49 opatřena průchozím závitovým vývrtem 90, ve kterém je zašroubován doraz 91, který zabírá do kleštinového upínacího pouzdra 18’. Tento doraz 91 má hladkou hlavici 94, ve které je zapracována obvodová drážka k uchycení „O“-kroužku 95, který slouží k utěsnění vnitřku kleštinového upínacího pouzdra 18'.

K zajištění polohy dorazu 91, který je nastavitelný pomocí šroubováku, vloženého do čelního zářezu 93, je upravena kontaminace 92, která zároveň zajišťuje v krutu pevné spojení mezi dorazem 91, na kterém dosedá katoda 17, a upínací maticí 49.

Dorazem 91 je zajištěno, že se při upínání kleštinového upínacího pouzdra 18' již nemůže katoda 19' od kleštinového upínacího pouzdra 18' proti anodě 15' axiálně pohybovat, protože upínací matice 49 dosedá na čelní ploše kontaktní části 45 a anoda 15' je oproti ní upevněna.

Kontaktní část 45, která slouží ke kontaktování katody 19' leží pod mezivrstvou těsnění 54 na mezičásti 55, která je vyrobena z elektricky izolujícího materiálu, jako např. z keramiky. Tato mezičást 55 určuje komoru 27', která je radiálním kanálem 56 spojena s napojovacím otvorem 57.

Přitom jsou radiální kanály 47, 56 opatřeny obvodovými drážkami 58, ve kterých jsou upraveny „O“-kroužky 59. Ty slouží k utěsnění od těchto radiálních kanálů 47, 56 zabírajících kontaktních kolíčků 9', popř. přívodního plynového potrubí T.

V komoře 27' je upraven rozdělovači kroužek 59', který je opatřen po obvodu rozděleně upravenými vývrty 60, jejichž průměr se v obou směrech otáčení se zvětšujícím se úhlem zvětšuje na radiální kanál 56. Přitom je axiální vývrt rozdělovacího kroužku 59' prostoupen katodou 17. Přitom zůstává mezi vnitřní stěnou mezičásti 55 a rozdělovacím kroužkem 59' prstencovitý prostor 61.

Mezičást 55 je těsněním 62 opřena na anodové kontaktní části 63. Do této anodové kontaktní části 63 je našroubováno upínací pouzdro 64 do vnitřního závitu 65, přičemž je mezi anodovou kontaktní částí 63 a čelní plochou upínacího pouzdra 64 vloženo těsnění 66.

Upínací pouzdro 64 má v oblasti jednoho svého konce kónickou dosedací plochu 67, na které dosedá proti ní stejná kuželová plocha 68 pláště hlavice 69 anody 15', která je stejně jako upínací pouzdro 64 a anodová kontaktní část 63 zhotovena z elektricky dobře vodivého materiálu.

Anoda 15' svým od hlavice 69 odvráceným koncem přiléhá s další hlavicí 70, která dosedá pod mezivrstvou těsnění 71 na rameni anodové kontaktní části 63. Přitom prostupuje anoda 15' chladicí komoru 46 anodové kontaktní části 63.

Anoda 15' je v axiálním směru provrtána, přičemž je do tohoto vývrtu 72 vyrobeno pouzdro 73 z elektricky izolujícího materiálu, např. z keramiky, a je prostoupeno katodo 17.

Dále je ve vývrtu 72 v oblasti blízké ústí anody 15' vloženo středící pouzdro 74, které je blíže zobrazeno na obr. 5, a jehož vodicí plochy 75, upravené na vodicích žebrech 89, dosedající na ploše pláště katody 17.

Anoda 15' má, jak je vidět na obr. 4, radiálně odstávající vodicí žebra 76, která se, jak je vidět na obr. 4, od anody 15', která má šestiúhelníkový průřez, rozprostírají až k vnitřní stěně upínacího pouzdra 64 a stojí kolmo k ose radiálního kanálu 47. Přitom se vodicí žebra 76 rozprostírají od hlavice 70 dál proti hlavici 69 anody 15', přičemž však mezi hlavicí 69 anody 15' a vodícími žebry 76 zůstává cesta 77 pro proudění.

-5CZ 296413 B6

Tím je chladicí komora 46, která je ohraničena anodovou kontaktní částí 63 a upínacím pouzdrem 64, rozdělena vodícími žebry 76.

Obě chladicí komory 46 kontaktní části 45 a anodové kontaktní části 63 jsou navzájem spojeny přepouštěcím kanálem 78.

Tento přepouštěcí kanál 78 je vytvořen v podstatě z axiálních vývrtů 79 v kontaktní části 45, popř. v anodové kontaktní části 63, a z radiálních vývrtů 80, které jsou s radiálními kanály 47 koaxiální a které ústí do axiálních vývrtů 79. Přitom je mezičást 55 opatřena vývrtem 81, lícujícím s axiálními vývrty 79.

Přitom jsou v oblasti vývrtů 81 mezičásti 55 upravena těsnění 82.

V oblasti ústí anody 15' je upravena vložka 83, která je vyrobena z materiálu, odolného proti opotřebení, např. ze slitiny wolfram-ceroxid a ohraničuje otvor trysky 16. Přitom je úsek anody 15', vyčnívající z upínacího pouzdra 64, obklopen kroužkem 96, který je vyroben z materiálu, odolného proti opotřebení, a axiálně vyčnívá přes otvor trysky 16 anody 15' a určuje předkomoru 97.

Obě kontaktní části 45, 63 jsou obklopeny kroužky 84 z elektricky izolujícího materiálu, popř. dosedají na přírubách 85.

Jak je vidět na obr. 1, má trubní objímka 40 v oblasti přírub 85 kontaktních částí 45, 63 vybrání 86, čímž se zamezuje zkratu mezi oběma kontaktními částmi45, 63.

Katoda 19' je na obou svých koncích vytvořena kuželovité.

Obě kontaktní části 45, 63 a mezičást 55 jsou navzájem spojeny pomocí šroubů 87, které jsou vidět na obr. 2, a znamenají spojovací části, kterými je zajištěna modulární konstrukce vyvíječe 11’ plazmy.

Jakmile je katoda 19' opotřebena, může být vyvíječ 11' plazmy uvolněním upínacího šroubu 88 a otevřením trubní objímky 40 rozebrán, poté se upínací matice 49 uvolní a katoda 19' se může z kleštinového upínacího pouzdra 18' vyjmout. Následně se může katoda 19' otočit nebo se její kuželovité konce přebrousí. Následně se může katoda 19' vzhledem k anodě 15' nastavit pomocí měrky. Návazně se při otevřeném kleštinovém upínacím pouzdru 18' nastaví doraz 91 a potom se katoda 19' pomocí upínací matice 49 v kleštinovém upínacím pouzdru 18' opět fixuje, načež se může vyvíječ 11' plazmy opět montovat.

Při provozu se plyn, např. argon, hélium, dusík nebo pod., dmýchá do komory 27' a elektrický oblouk mezi katodou 19' a anodou 15' se zapaluje napětí elektrického oblouku, takže takto zhasíná. Plazmový impulz, vytvořený tímto způsobem, vystupuje otvorem tiysky 16, prostupuje předkomoru 97 a naráží na zpracovávaný obrobek 138, popř. na zpracovávané obrobky 138. Ty se působením plazmového impulzu natavují, čímž dochází vždy podle energie plazmového impulzu k protavení otvoru nebo k natavení obou svařovaných obrobku 138. V posledním případě dochází při následném ztuhnutí po zhasnutí plazmového impulzu ke spolehlivému spojení obou částí. Přitom se tyto části kinetickou energií plazmového impulzu, vystupujícího vysokou rychlostí, přičemž jsou dosahovány rychlosti 2000 m/s, dostatečně slisovávají k zajištění spolehlivého spojení.

Přitom je předkomorou 97 jednoduchým způsobem možné ostřikování zpracovávaných obrobků 138 plazmovými impulzy pod ochrannou atmosférou. K tomu je zapotřebí pouze napájet vyvíječ 11' plazmy v podstatě konstantním proudem plazmového plynu, např. argonu, hélia, dusíku, přičemž dusík se může použít pouze tehdy, když zpracovávaný obrobek i v nataveném stavu snese dusíkovou atmosféru.

-6CZ 296413 B6

Dále se může vyvíječ 11' plazmy při výrobě jednotlivých svarových bodů čelní stranou kroužku 96 nasazovat na zpracovávaný obrobek 138, čímž je zároveň definována také vzdálenost mezi elektrodami 15', 19' a homí stranou obrobku 138.

Pro mimořádná použití, např. výrobu otvorů s velmi malými průměry, mohou být upraveny trysky 16 s velmi malými průměry až k průměrům např. 10 pm. Protože se u takových vyvíječů 11' plazmy může výkon přiměřeně snižovat, může být u takových vyvíječů 11' plazmy upuštěno od chladicích kanálů.

Napájení napětím pro vyvíječ 11' plazmy podle obr. 1 a 5 je znázorněno na obr. 6, přičemž napájení napětím je upraveno k výrobě plazmového impulzu.

Přitom je kondenzátorová baterie 130 nabíjecím odporem 131 spojena s napojeními XI regulovatelného zdroje 132 stejnosměrného napětí. Kondenzátorová baterie 130 má pevně napojený kondenzátor 1C1 a spínačem 1S1 k němu paralelně přiřaditelný kondenzátor 1C2, přičemž se v obou případech může jednat také o skupiny kondenzátorů.

Tato kondenzátorová baterie 130 je napojovacími vedeními 133, 134 spojena s vyvíječem 11' plazmy, popř. jeho na obr. 6 nezobrazenou katodou 19' a anodou 15].

Paralelně ke kondenzátorové baterii 130 je zařazen odporově kapacitní člen, který je tvořen kondenzátorem 1C3 a odporem 1R1. Tento odporově kapacitní člen tvoří ve spojení s tlumivkou 1L1, zařazenou v napoj ovacím vedení 134, vysokofrekvenční blokovací obvod, který je navržen k ochraně kondenzátorové baterie 130 před vysokofrekvenčními signály.

Dále jsou ještě výstupy zápalného přístroje 135 napojeny na napoj ovací vedení 133, 134. Tento zápalný přístroj 135 ie ze vstupní strany spojen se zdrojem X2 střídavého napětí a opatřen spoušťovým obvodem 1S2. jehož ovládáním lze spouštět zápalný impulz.

Při provozu dochází k nabíjení kondenzátorové baterie 130 podle nastaveného napětí zdroje 132 stejnosměrného proudu, který je nastavitelný např. mezi 50 a 300 V, a podle časové konstanty spoluurčené kapacitou kondenzátorové baterie 130 a odpory vedení a nabíjecím odporem 131.

Dosáhne-li kondenzátorová baterie 130 napětí, které odpovídá přeskokovému napětí úseku mezi anodou 15' a katodou 19' vyvíječe 11' plazmy, dochází k zápalu elektrického oblouku mezi anodou 15] a katodou 19' (obr. 1, obr. 3) a tím ke tvoření plazmy v oblasti ústí anody 15] vyvíječe 11' plazmy.

Zároveň se vybíjí kondenzátorová baterie 130 podle časové konstanty, dané její kapacitou a odpory vedení a odporem elektrického oblouku. Klesne-li tímto vybitím napětí kondenzátorové baterie 130 pod provozní napětí elektrického oblouku, tento oblouk zhasíná a kondenzátorová baterie 130 se opět nabíjí, čímž se popisovaný proces opakuje a je dána frekvence, která je určena časovými konstantami nabíjení a vybíjení. Přitom není provoz zápalného přístroje 135 vyžadován.

Pro určitá použití může být žádoucí přesně určovat okamžik zápalu elektrického oblouku nebo takový spouštět před dosažením přeskokového napětí úseku mezi anodou 15’ a katodou 19', aby se mohly zhotovit mimořádně krátké plazmové impulzy.

V tomto případě se ovládáním spoušťového obvodu 152 spouští zápalný impulz, který vede k zápalu elektrického oblouku mezi anodou 15' a katodou 19' vyvíječe 11' plazmy, aniž by kondenzátorová baterie 130 dosáhla napětí, odpovídající přeskokovému napětí tohoto úseku. Tímto způsobem se může také klíčovací poměr, který se může zvolit např. mezi 1:10 a 1:100 a výše, příslušně měnit a poměr mezi dobou hoření elektrického oblouku a přestávkou v jeho hoření

-7 CZ 296413 B6 během jednoho cyklu se mění ve smyslu prodloužení přestávky v hoření, protože energie zápalných impulzů zápalného přístroje 135 sice stačí k zápalu elektrického oblouku, již ale nestačí kjeho zachování, klesne-li napětí kondenzátorové baterie 130 pod provozní napětí elektrického oblouku.

Forma provedení napájení napětím pro vyvíječ 11' plazmy se podle obr. 7 odlišuje od formy provedení podle obr. 6 pouze tím, že je doplňkově ke kondenzátorové baterii 130 upraven síťový přístroj 136, který je napojen na síť střídavého napětí a je opatřen usměrňovačem. Přitom je upuštěno od zobrazení blokovacího obvodu a tlumivky.

Přitom je napojovací vedení 133', napojené na záporný pól výstupu síťového přístroje 136, spojeno snapojovacím vedením 133, napojeným na záporný pól kondenzátorové baterie 130, a napojovací vedení 134', napojení na kladný pól síťového přístroje 136, je spojeno s obrobkem 138.

Dále je na síťový přístroj 136 napojen hlídač 137 proudu.

V provozu dodává síťový přístroj 136, jakmile je elektrický oblouk mezi anodou 15' a katodou 19' zapálen, rovněž proud do vyvíječe 1Γ plazmy, přičemž proudový obvod pro síťový přístroj 136 je uzavřen katodou 19' vyvíječe plazmy 1Γ, plazmou a obrobkem 138, jakož i napojovacími vedeními 133', 133, 134'.

Jakmile elektrický oblouk ve vyvíječi 11' plazmy na základě poklesu napětí kondenzátorové baterie 130 pod provozní napětí elektrického oblouku zhasne, je přerušen také proudový obvod pro síťový přístroj 136, jehož výstupní napětí nestačí k udržení elektrického oblouku mezi katodou 19' a obrobkem 138.

Proto se také u napájení napětím podle obr. 7 pracuje s impulzovou plazmou.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (7)

1. Způsob lokálního nahřívání předmětů, především tenkých plechů, ostřikováním předmětů plazmou, vyrobenou pomocí elektrického oblouku zapáleného mezi dvěma elektrodami, přičemž plazma se vyrábí přiložením napěťového impulzu, překračujícího přeskokové napětí úseku mezi elektrodami, vyznačující se tím, že spojované předměty se ostřikují řadou za sebou jdoucích plazmových impulzů, přičemž se předměty proti elektrodám pohybují a elektrody se drží ve stejné vzdálenosti od předmětů a opakovači kmitočet plazmových impulzů je navržen od 5 do 100 Hz.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že opracování se provádí v ochranné atmosféře.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že plazmový impulz má trvání v rozmezí 10“⁵ až 1CT¹ sekundy, výhodně od 10^-4 do 10^-1 sekundy.

4. Zařízení k provádění způsobu podle některého z nároků 1 až 3 svyvíječem (11’) plazmy s katodou (19'), která prostupuje komoru (27') spojenou s přívodem plynu, a která je ve spojení s elektrickou přípojkou, popřípadě napájením napětí, a s prstencovitou anodou (15'), která prstencovou spárou obklopuje jednu její koncovou oblast a která je rovněž ve spojení s elektrickou přípojkou, popřípadě napájením napětí, a jejíž koaxiálně s katodou (19') vyrovnaný vývrt ohraničuje trysku (16), spojenou s komorou (27'), a anoda (15') je s katodou (19') elektricky izolovaně

-8CZ 296413 B6 v mechanickém spojení a komora (27') je napojením (35) spojitelná se zdrojem plynu, vyznačující se t í m , že je upraveno napájení napětím, dodávající pouze napěťové impulzy, přičemž napěťové impulzy překračují přeskokové napětí úseku mezi anodou (15') a katodou (19') a tryska (16) je obklopena axiálně vyčnívajícím kroužkem (96), jehož vnitřek definuje předkomoru (97).

5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že napájení napětím je tvořeno kondenzátorovou baterií (130), která je spojena s nabíjecím obvodem, sestávajícím z nabíjecího odporu (131) a regulovatelného zdroje (132) stejnosměrného proudu, a z výstupní strany je spojeno s anodou (15') a s katodou (19') vyvíječe (11') plazmy.

6. Zařízení podle nároku 5, v y z n a č u j í c í se tí m, že na anodu (15') a katodu (19') je doplňkově napojen separátní zápalný přístroj (135).

7. Zařízení podle nároku 5 nebo 6, v y z n a č u j í c í se t í m , že napájení napětím má dále síťový přístroj (136), opatřený usměrňovacím obvodem, přičemž jeho záporný pól je spojen se záporným pólem výstupu kondenzátorové baterie (130) a jeho kladný pól je spojen s obrobkem (138), popř. s obrobky (138).