CZ301353B6 - Hrot plazmového horáku, plazmový horák s tímto hrotem a zpusob provozování tohoto plazmového horáku - Google Patents

Abstract

Hrot (102) pro elektrický kontakt a pruchod tekutiny mezi hrotem (102) a prilehlým anodovým prvkem (108) plazmového horáku, pricemž hrot (102) zahrnuje obvodový povrch, sousedící s obvodovým povrchem anodového prvku (108), a sousedící obvodové povrchy zajištují elektrický kontakt, výhodne napr. žebry (290) a pruchod chladicí tekutiny, výhodne napr. prostory mezi temito žebry (290). Plazmový horák, který zahrnuje anodový prvek (108), tvorící obvodový povrch, a hrot (102), zkonstruovaný pro elektrický kontakt s anodovým prvkem (108) a pro pruchod tekutiny mezi hrotem (102) a anodovým prvkem (108), pricemž hrot (102) tvorí obvodový povrch, sousedící s obvodovým povrchem anodového prvku (108), a tyto sousedící obvodové povrchy zajištují elektrický kontakt a pruchod chladicí tekutiny. Zpusob provozování tohoto horáku.

Description

Hrot plazmového hořáku, plazmový hořák s tímto hrotem a způsob provozování tohoto plazmového hořáku

Oblast techniky

Vynález se obecně týká plazmového hořáku, konkrétně jeho hrotu, a způsobu jeho použití pro automatizované, velkoproudové plazmové hořáky.

Dosavadní stav techniky

Plazmové hořáky, také známé jako elektrické obloukové hořáky, jsou běžně používány pro řezání, značeni, vyřezávání drážek a svařování kovových dílců nasměrováním vysokoenergetíckého proudu plazmy sestávající z Částic ionizovaného plynu směrem k dílci. V typickém plazmovém hořáku se plyn, který má být ionizován, dodává do distálního konce hořáku a proudí kolem elektrody než se dostane ven otvorem v hrotu nebo v trysce plazmového hořáku. Tato elektroda má relativně negativní potenciál a funguje jako katoda. Naopak hrot hořáku má relativně pozitivní potenciál a funguje jako anoda. Dále je elektroda uspořádána s odstupem od hrotu, čímž se vytvoří mezera-na distálním konci hořáku. Za provozu se v mezeře mezi elektrodou a hrotem vytvoří řídicí oblouk, který ohřívá a následně ionizuje plyn. Dále se ionizovaný plyn vyfukuje z hořáku a jeví se jako plazmový proud, který zasahuje do velké vzdálenosti od hrotu. Když se distální konec hořáku posune do polohy v blízkosti dílce, přeskočí oblouk nebo se přenese oblouk z hrotu hořáku na dílec, protože impedance dílce vzhledem k uzemnění je menší než impedance hrotu hořáku vzhledem k uzemnění. Dílec tedy funguje jako anoda a plazmový hořák pracuje v režimu přesunutého oblouku.

V automatizovaném provozu plazmového hořáku pracuje plazmový hořák s proudy v rozmezí přibližně 30 až 1000 ampérů nebo více. U vyšších hodnot proudu pracuje hořák za relativně vysokých teplot Proto musí být součásti hořáku a odtavné složky řádně chlazeny, aby se zamezilo poškození nebo nesprávné fungování a aby se zvýšila provozní životnost a přesnost plazmového hořáku.

Pro zajištění takovéhoto ochlazování jsou vysokoproudové plazmové hořáky obecně chlazeny vodou, ačkoli mohou být použity přídavné chladicí tekutiny, přičemž jsou použity trubice pro přívod a odvod chladivá pro zajištění oběhu chladicí tekutiny hořákem. Kromě toho je pro správnou funkci plazmového hořáku v různých složkách hořáku uspořádáno množství různých chladicích a plynových kanálků. Avšak proudění chladicích tekutin v plazmovém horáku podle dosavadního stavu techniky bylo relativně omezené vzhledem k umístění a konfiguraci vnitřních chla40 dicích kanálků.

U automatizovaného plazmového hořáku podle dosavadního stavu techniky je pro zachování přesnosti řezání dílce zásadní soustřednost součástí uvnitř hořáku, například elektrody a hrotu nebo trysky.

Dále, elektroda a hrot jsou obecně známy jako odtavné složky, které musí být nahrazeny po určité době provozu v důsledku opotřebení a/nebo poškození, ke kterému za provozu dochází. Proto musí být dodržována soustřednost těchto odtavných složek při četných procesech nahrazování, ke kterým dochází v průběhu životnosti plazmového hořáku.

Dále při nahrazování odtavných složek jsou vzhledem ktypu spojení mezi odtavnými složkami a hlavou hořáku zapotřebí různé nástroje. Například odtavné složky mohou být našroubovány do hořákové hlavy a utaženy klíčem nebo jiným nástrojem. V důsledku toho je pro operátora hořáku nahrazování odtavných složek často časově náročné a namáhavé.

-1 CZ 301353 B6

Navíc se odtavné složky obvykle nahrazují samostatně a nikoli všechny naráz, takže je odstraňování a instalace několika různých odtavných složek v různou dobu ještě časově náročnější a namáhavější.

Proto vznikl požadavek na plazmový hořák a relevantní způsoby provozu, u kterého je zlepšena efektivita a přesnost řezání. Dále je zapotřebí takový plazmový hořák a relevantní způsoby provozu, který by umožňoval relativně rychlé a efektivní nahrazování odtavných složek (například elektrody, hrotu), které jsou v něm uspořádány.

Podstata vynálezu

Obecně tento vynález uvádí plazmový hořák, který zahrnuje sadu hořákových odtavných složek, upevněných k hořákové hlavě.

Hořáková hlava zahrnuje anodové těleso, které je elektricky spojeno s pozitivní stranou energetického zdroje, a katodu, která je elektricky spojena s negativní stranou energetického zdroje. Katoda je dále obklopena centrálním izolantem pro izolaci katody od anodového tělesa a podobně anodové těleso je obklopeno vnějším izolantem pro izolaci anodového tělesa od pláště, který obklopuje hořákovou hlavu a její složky a chrání je před okolním prostředím za provozu. Hořáková hlava je dále spojena s přívodní trubicí pro přívod chladivá, trubicí pro plazmový plyn, odvodní trubicí pro odvod chladivá a trubicí pro sekundární plyn, přičemž plazmový plyn, sekundární plyn a chladicí tekutina jsou dodávány a navraceny za účelem provozu plazmového hořáku. Dále je trubicí pro plazmový plyn nebo trubicí pro kapalinu vedeno spojení katody s negativním vedením a anodovým tělesem je vedeno spojení řídicího signálu s paticí hořáku.

Odtavné složky hořáku zahrnují elektrodu, hrot, vymezovací člen, distální anodový prvek, centrální anodový prvek, mezi stěnu, sekundární kryt, ochranný kryt, sekundární vymez ovací člen, které jsou v jednom provedení vynálezu uloženy v kazetovém tělese. Hrot, centrální anodový člen a distální anodový Člen jsou anodové prvky, které zahrnují část pozitivní strany energetického zdroje, zatímco elektroda je katodový prvek, který zahrnuje část negativní strany energetického zdroje. Vymezovací člen je tedy uspořádán mezi elektrodou a hrotem a zajišťuje elektrickou izolaci mezi anodovou a katodovou stranou energetického zdroje, kromě toho, že zajišťuje určité funkce rozvodu plynu, jak bude dále podrobněji popsáno. Mezistěna je uspořádána mezi distál35 ním anodovým členem a ochranným krytem a za provozu zajišťuje rozvod chladící tekutiny.

Sekundární kryt je uspořádán distálně od hrotu a zajišťuje rozvod sekundárního plynu a sekundární vymezovací člen zajišťuje rozestup mezi hrotem a sekundárním krytem. Kromě toho obklopuje ochranný kryt další odtavné složky a je připevněn k hořákové hlavě pomocí zámkového kroužku nebo jiného připojovacího prvku, jak bude dále podrobněji popsáno.

V dalším provedení vynálezu odtavné složky dále zahrnují chladivové těsnění a vodicí člen uspořádaný mezi hrotem a sekundárním krytem pro směrování a řízení proudu chladicí tekutiny. Elektroda je centrálně uspořádána uvnitř kazetového tělesa a je v elektrickém kontaktu s katodou podél vnitřní Části elektrody. Elektroda a katoda jsou zkonstruovány tak, zeje mezi nimi vytvořen kanálek pro průchod chladicí tekutiny v bezprostřední blízkosti nebo v blízkém okolí elektrického kontaktu. Elektroda dále tvoří centrální dutinu, která je propojena s trubicí pro chladivo, takže katoda a elektroda spolu s ostatními součástmi hořáku jsou za provozu řádně chlazeny. Kazetové těleso obecně rozvádí chladicí tekutinu, plazmový plyn a sekundární plyn, přičemž zajišťuje izolaci mezi různými součástmi hořáku, jak bude dále podrobněji popsáno. Kromě toho je tekutina (chladicí tekutina, plazmový plyn, sekundární plyn) rozváděna v koaxiálním proudu mezi různými součástmi hořáku, což zvyšuje celkový objem proudu a ochlazování uvnitř plazmového hořáku.

Výraz „koaxiální“ zde označuje proud, který je prstencový a proudí stejným směrem v jakékoli radiální poloze od centrální podélné osy plazmového hořáku. Dále výraz „prstencový“ zde označuje proud, který je rozváděn obvodově kolem centrální podélné osy plazmového hořáku (ale nikoli nutně spojitě). Koaxiální proudění je tedy proudění, které je rozváděno obvodově podél centrální podélné osy hořáku a které proudí stejným směrem ve kterékoli radiální poloze od centrální podélné osy. Například proudění, které kříží centrální podélnou osu plazmového hořáku, jako je například popsáno ve spisech US 5 396 043 a US 5 563 896, který je sem tímto odkazem začleněn, není koaxiální proudění. Koaxiální proudění je podrobněji popsáno a znázorněno dále.

io Hrot je uspořádán distálně od elektrody a je od ní oddělen vymezovacím členem. Podobně sekundární kryt je uspořádán distálně od hrotu a je od něj oddělen sekundárním vymezovacím Členem. D i stál ní anodový člen je obecně uspořádán kolem hrotu a je elektricky propojen s hrotem a s centrálním anodovým členem. Hrot a distální anodový člen jsou navrženy tak, zeje mezi nimi vytvořen kanálek pro průchod chladicí tekutiny v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu ajeho okolí. Dále je centrální anodový člen elektricky propojen s anodovým tělesem uvnitř hořákové hlavy pro elektrické propojení uvnitř pozitivní nebo anodové strany energetického zdroje. Kromě toho je kolem distálního anodového členu uspořádána mezi stěna a ochranný kryt je uspořádán kolem této mezistěny. Mezi kazetovým tělesem a distálním anodovým členem a mezi distálním anodovým Členem a mezi stěnou jsou tedy vytvořeny kanálky pro proudění chladicí tekutiny. Podobně je vytvořen průchod mezi stěnou a ochranným krytem pro proudění sekundárního plynu.

V dalších provedeních jsou dány různé sestavy elektrody a hrotu, které zlepšují ochlazování, zajišťují elektrické propojení přes katodovou a anodovou stranu energetického zdroje a které zajišťují účelné připojení elektrody a hrotu k plazmovému hořáku. Kromě toho jsou dána provedení kazet pro odtavné složky, přičemž je v případě potřeby výměny jedné nebo více odtavných složek odebrána a nahrazena jediná kazeta obsahující jednu nebo více příslušných odtavných složek, než aby se vyměňovaly jednotlivé odtavné složky samostatně. Kromě toho jsou dána provedení připevnění hořákové hlavy k přilehlým součástem, například polohovací trubicí.

Další možnosti využití vynálezu jsou zřejmé z níže uvedeného podrobného popisu. Je jasné, že tento podrobný popis a konkrétní příklady sice naznačují výhodná provedení vynálezu, ale jsou pouze ilustrativní a nemají omezovat rozsah vynálezu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále podrobněji popsán pomocí příkladných provedení a obrázků konstrukčních řešení podle vynálezu, kde na obr. 1 je v perspektivě zobrazen plazmový hořák, na obr. 2 je rozloženě v perspektivě zobrazen plazmový hořák, na obr. 3 je podélný řez plazmového hořáku podél čáry A-A zobr. 1, na obr. 4 je rozložený podélný řez plazmového hořáku z obr. 3, na obr. 5 je zvětšený podélný řez vzdálenou částí plazmového hořáku z obr. 3, na obr. 6 je podélný řez odtavných složek horáku, na obr. 7 je řez anodových členů, na obr. 8 je v perspektivě zobrazeno kazetové těleso s flexibilními úchytkami pro centrální anodový člen, na obr. 9a je podélný řez plazmovým hořákem ilustrující koaxiální proudění, na obr. 9b je příčný řez plazmového hořáku ilustrující koaxiální proudění, na obr. 10 je v perspektivě zobrazena hořáková patice plazmového hořáku, na obr. 11 je v perspektivě a v částečném řezu zobrazen plazmový hořák pro ilustraci kanálků pro tekutiny, na obr. 12a je v perspektivě zobrazen řez elektrodou, na obr. 12b je v perspektivě a v částečném řezu a rozloženém stavu katoda uvnitř hořákové hlavy a elektroda, na obr. 12c je so řez elektrodou uspořádanou kolem katody, na obr. 12d je příčný řez podél Čáry B-B zobr. 12c ilustrující sousedící obvodové povrchy mezi elektrodou a katodou, na obr. 13a je v perspektivě zobrazeno druhé provedení elektrody podle vynálezu, na obr. 13b je podélný řez druhým provedením elektrody upevněné v plazmovém hořáku, na obr. 13c je příčný řez druhým provedení elektrody upevněné v plazmovém hořáku, na obr. 14a je v perspektivě zobrazeno třetí provedení elektrody, na obr. 14b je podélný rez třetím provedením elektrody upevněné v plazmovém hořá-3CZ 301353 B6 ku, na obr. 15 je podélný řez čtvrtým provedením elektrody upevněné v plazmovém hořáku, na obr. 16 je podélný řez pátým provedením elektrody upevněné v plazmovém horáku, na obr. 17a je podélný řez kanálkem pro tekutinu, který je vytvořen v katodě v blízkosti elektrického kontaktu s elektrodou, na obr. 17b je příčný řez katodou a elektrodou podél čáry C-C z obr. 17a, na obr. 17c je podélný rez kanálkem pro tekutinu, který je tvořen třetím prvkem mezi katodou a elektrodou, na obr. 17d je podélný řez kanálkem pro tekutinu, který je tvořen spirálovou drážkou mezi katodou a elektrodou, na obr. 17e je podélný řez kanálkem pro tekutinu, který je tvořen katodou a elektrodou, na obr. 17f je podélný řez kanálkem pro tekutinu, který je tvořen elektrodou, na obr. 18 je podélný rez elektrodovým držákem, na obr. 19 je v perspektivě zobrazen hrot, io na obr. 20 je bokorys hrotu z obr. 19, na obr. 21 je podélný řez hrotem z obr.20 podél čáry D-D, na obr. 22 je půdorys hrotu z obr. 19, na obr. 23 je řez hrotem uspořádaným přilehle k distálnímu anodovému členu, na obr. 24a je řez kanálkem pro tekutinu, který je vytvořen v hrotu v blízkosti elektrického kontaktu s distálním anodovým členem, na obr. 24b je řez podél čáry E-E z obr. 24a hrotem a distálním anodovým členem, na obr. 24c je řez kanálkem pro tekutinu, který je tvořen třetím členem uspořádaným mezi hrotem a distálním anodovým členem, na obr. 24d je řez kanálkem pro tekutinu, který je tvořen spirálovou drážkou mezi hrotem a distálním anodovým členem, na obr, 25a je v perspektivě zobrazen sekundární kryt, na obr. 25b je půdorys sekundárního krytu, na obr. 26a je podélný řez odběrovými kanálky pro sekundární plyn, na obr. 26b je půdorys ochranného krytu, který zahrnuje odběrové kanálky pro sekundární plyn, na obr. 26c je podélný řez alternativním provedením hořáku pro odběr sekundárního plynu, na obr. 27a je v perspektivě zobrazen sekundární vymezovací člen pro kryt, na obr. 27b je bokorys sekundárního vymezovacího členu, na obr. 28a je v perspektivě zobrazena kazeta pro odtavné složky, na obr. 28b je podélný řez kazetou pro odtavné složky podél čáry E-E z obr. 28a, na obr. 29 je podélný řez druhým provedením kazety pro odtavné složky, na obr. 30 je podélný řez stupňovitým připojením kazety, který zobrazuje provedení kanálků pro chladicí tekutinu, na obr. 31 je podélný řez stupňovitým připojením kazety, který ilustruje provedení plynových kanálků, na obr, 32a je podélný rez čelním izolačním připojením kazety, který ilustruje provedení kanálků pro chladicí tekutinu, na obr. 32b podélný řez čelním izolačním připojením kazety, který ilustruje provedení plynových kanálků, na obr. 33a je podélný řez přímým připojením kazety, který ilustruje provedení kanálků pro chladicí tekutinu, na obr. 33b je podélný řez přímým připojením kazety, který ilustruje provedení plynových kanálků, na obr, 34a je zvětšený podélný řez uzamčeným kuličkovým zámkem, na obr. 34b je zvětšený podélný řez rozpojeným kuličkovým zámkem, na obr. 35a je podélný řez hořákovou hlavou se souosým uspořádáním, na obr. 35b je půdorys hořákové hlavy se souosým uspořádáním, na obr. 36 je podélný řez druhým provedením plazmového hořáku, na obr. 37 je podélný řez hořákovou hlavou z druhého provedení plazmového horáku, na obr. 38 je podélný řez odtavnými složkami z druhého provedení plazmového hořáku, na obr. 39a je v perspektivě zobrazeno kazetové těleso, na obr. 39b je další pohled v perspektivě na kazetové těleso, na obr. 39c je půdorys kazetového tělesa, na obr. 39d je pohled zdola na kazetové těleso, na obr. 40 je v perspektivě zobrazen centrální anodový prvek, na obr. 41 je perspektivě zobrazen vzdálený anodový člen, na obr. 42 jsou v rozloženém stavu a v perspektivě zobrazeny hrot, vodicí prvek pro hrot a těsnicí prvek hrotu, na obr. 43 je bokorys sestavy hrotu, na obr. 44 je podélný řez plazmovým hořákem, který ilustruje proudění chladicí tekutiny, na obr. 45 je podélný řez plazmovým hořákem, který ilustruje proudění plazmového plynu, na obr. 46 je podélný řez plazmovým hořákem, který ilustruje proudění sekundárního plynu, na obr. 47a je podélný řez kazetou pro odtavné složky, na obr. 47b je podélný řez druhým provedením kazety pro odtavné složky, na obr. 47c je podélný řez třetím provedením kazety pro odtavné složky, na obr. 47d je podélný řez čtvrtým provedení kazety pro odtavné složky, na obr. 47e je podélný řez pátým provedením kazety pro odtavné složky, na obr. 47f je podélný řez šestým provedením kazety pro odtavné složky, na obr. 48a je podélný řez odtavnou sestavou, na obr. 48b je podélný řez druhým provedením odtav50 né sestavy, na obr, 48c je podélný řez třetím provedením odtavné sestavy, na obr. 48d je podélný řez čtvrtým provedením odtavné sestavy, na obr. 48e je podélný řez pátým provedením odtavné sestavy, na obr. 48f je podélný řez šestým provedením odtavné sestavy, na obr. 48g je podélný řez sedmým provedením odtavné sestavy, na obr. 48h je podélný řez osmým provedením odtavné sestavy, na obr. 49 je rozložený podélný řez hořákovou hlavou s ohledem na její připojení, na

-4CZ 301353 B6 obr. 50 je podélný řez dalším provedením plazmového hořáku, na obr. 51 je schéma ilustrující použití různých provedení plazmového hořáku v plazmovém řezacím systému.

Příklady provedení vynálezu

Následující popis příkladných provedení je pouze ilustrativní a nemá omezovat rozsah ochrany vynálezu, jeho provedení nebo použití. S ohledem na přiložené obrázky je plazmový horák 10 podle vynálezu zobrazen na obr. 1 až 6. Plazmový hořák JO obecně zahrnuje hořákovou hlavu J2 io uspořádanou na proximálním konci 14 plazmového horáku JO a soustavu odtavných složek 16 připevněných k hořákové hlavě 12 a uspořádaných na distálním konci 18 plazmového hořáku 10.

Předpokládá se, že plazmový hořák je zkonstruován v dané oblasti jakožto přístroj, který vytváří nebo používá plazmu mimo jiné pro řezání, svařování, stříkání, drážkování, nebo značení, ať už ruční nebo automatické, proto by specifické odkazy na řezací plazmové horáky nebo obecně horáky neměly být považovány za omezující pro rozsah ochrany vynálezu. Dále specifické odkazy na přivádění plynu do plazmového hořáku také nemají omezovat rozsah ochrany vynálezu, takže do plazmového hořáku podle vynálezu mohou být přiváděny i jiné tekutiny nebo kapaliny. Dále proximální směr je směr od odtavných složek 16 k hořákové hlavě 12, jak je naznačeno šipkou A', ta distální směr je směr od hořákové hlavy 12 směrem k odtavným složkám 16, jak je naznačeno šipkou B^f.

Hořáková hlava

Jak je především znázorněno na obr. 5, zahrnuje hořáková hlava 12 anodové těleso 20, které je elektricky propojeno s pozitivní stranou neznázoměného energetického zdroje, a katodu 22, která je elektricky propojena s negativní stranou energetického zdroje. Katoda 22 je dále obklopena centrálním izolátorem 24 pro izolaci katody 22 od anodového tělesa 20, a podobně anodové těleso 20 je obklopeno vnějším izolátorem 26 pro izolaci anodového tělesa 20 od pláště 28, který obklopuje a chrání hořákovou hlavu 12 a její součásti před vnějším prostředím za provozu. Horá30 ková hlava J2 je dále spojena s chladivovou přívodní trubicí 30, plynovou trubicí 32 pro plazmový plyn, chladivovou odvodní trubicí 34 a sekundární plynovou trubicí 35 (jak je komplexně znázorněno na obr. 1 a 2), přičemž za provozu jsou do hořáku 10 dodávány plazmový plyn a sekundární plyn a dodávána a odváděna chladicí tekutina.

Katoda 22 je s výhodou válcová trubice opatřená středovým otvorem 36, která je propojena s chladivovou přívodní trubicí 30 v proximální části 38 hořákové hlavy 12. Centrální otvor 36 je rovněž propojen s katodovou krytkou 40 a chladivovou trubicí 42 uspořádanou na distální části 44 hořákové hlavy 12. Obecně slouží chladivová trubice 42 pro rozvod chladicí tekutiny a katodová krytka 40 chrání distální konec katody 22 před poškozením během výměny odtavných slo40 žek 16 nebo jiných oprav. Jak je dále ukázáno, katoda 22 dále zahrnuje vnitřní prstenec 46, který zapadá do proximální drážky 48 vytvořené v katodové krytce 40. Jak je dále znázorněno, zapadá flexibilní objímka 49 vytvořená na katodové krytce 40 do prstence 46 tak, že je katodová krytka 40 řádně upevněna uvnitř katody 22. Pro upevnění chladivové trubice 42 vytváří katodová krytka 40 vnitřní rameno 50, na něž dosedá prstenec 52 chladivové trubice 42. Dále chladivová trubice

42 vytváří kruhovou drážku 54, v níž je uloženo kruhové těsnění 56 pro utěsnění a zachování rozhraní mezi katodovou krytkou 40 a chladivovou trubicí 42. S výhodou je chladivová trubice 42 vyrobena z trvanlivého materiálu, například z nerezové oceli, a katodová krytka 40 je z izolantu a s výhodou je vyrobena z takového materiálu jako je například Toron nebo podobný materiál známý z dosavadního stavu techniky, který rovněž může pracovat za vysokých teplot (napří50 klad přibližně 250 až 350 °C). Centrální izolátor 24 je s výhodou válcovitá trubice opatřená vnitřním otvorem 60, v němž je uložena katoda 22. Katoda 22 vytváří proximální externí rameno 62, které sousedí s proximálním interním ramenem 64 centrálního izolátoru 24 pro umístění katody 22 podél středové podélné osy X plazmového hořáku 10. Dále katoda 22 zahrnuje externí kruhovou drážku 65, v níž je uložen prstenec 66 pro utěsnění rozhraní mezi katodou 22 a centrálním izolátorem 24. Centrální izolátor 24 je dále uspořádán uvnitř anodového tělesa 20 při centrální

-5CZ 301353 Bó části 68 a rovněž zachycuje hořákovou patici 70, v níž je uložena chladivová přívodní trubice 30, plynová trubice 32 a chladivová odvodní trubice 34.

Elektrické spojení pro elektrické signály, například zpětný řídicí signál, je zajištěno pomocí kon5 taktu 72, který je uspořádán mezi hořákovou patici 70 a anodovým tělesem 20. Kontakt 72 zahrnuje proximální lem 74 přilehlý k zahloubenému rameni 76, které je vytvořeno v hořákové patici 70, a distální konec 78, který je v záběru s anodovým tělesem 20. S výhodou je kontakt 72 zašroubován do anodového tělesa 20, ale mohou být použity i jiné způsoby připojení, například lisované uložení nebo pájení, a přesto zůstane řešení v rozsahu vynálezu. Kromě toho dosedá io distální prstencová stěna 80 hořákové patice 70 na prstenec 82 uspořádaný uvnitř kruhové drážky 84 ve vnějším izolátoru 26 pro utěsnění rozhraní mezi hořákovou patici 70 a vnějším izolátorem 26. Podobně dosedá distální vnitřní stěna 86 pláště 28 na prstenec 88 uspořádaný uvnitř kruhové drážky 90 odtavných složek 16 pro utěsnění rozhraní mezi pláštěm 28 a odtavnými složkami J_6. Další kruhové drážky 92 s odpovídajícími neznázoměnými prstenci jsou uspořádány mezi sousta15 vou rozhraní pro utěsnění kanálků pro tekutiny (plazmový plyn, sekundární plyn, chladicí tekutinu), ale pro lepší srozumitelnost zde nejsou podrobněji popsány.

Alternativně může být elektrické spojení pro zpětný řídicí signál nebo jiné elektrické signály zajištěno přímo přes rozhraní mezi hořákovou patici 70 a anodovým tělesem 20 pomocí zarážky, do které zapadá rameno, jak je to znázorněno a popsáno ve spise US 6 163 008, který je přiřazen k této přihlášce a tímto odkazem je do ní zahrnut. Zarážky mohou být uspořádány na hořákové patici 70 nebo anodě 20 s odpovídajícím ramenem a krytkou na anodovém tělese 20 nebo hořákové patici 70. Dále zarážky zajišťují spojení, které je relativně jednoduché a snadno se spojuje a rozpojuje. Podobně mohou další složky uvnitř plazmového hořáku J_0 využívat zarážky a rame25 na pro jejich příslušné spojení a stále bude řešení spadat do rozsahu vynálezu.

Odtavné složky

Odtavné složky 16, které jsou podrobněji znázorněny na obr. 6, zahrnují elektrodu 100, hrot 102 a vymezovací člen 104 uspořádaný mezi elektrodou 100 a hrotem 102. Vymezovací člen 104 zajišťuje elektrickou izolaci mezi katodovou elektrodou 100 a anodovým hrotem 102 a rovněž zajišťuje určité funkce rozvodu plynu, jak bude dále podrobněji popsáno. Odtavné složky 16 rovněž zahrnují kazetové těleso 106. v němž jsou obecně uloženy a umístěny další odtavné složky 16. Kazetové těleso 106 rovněž rozvádí plazmový plyn, sekundární plyn a chladicí tekutinu za provozu plazmového hořáku j0. Kromě toho zahrnují odtavné složky 16 distální anodový člen 108 a centrální anodový člen 109 pro vytvoření části anodové strany energetického zdroje zajištěním elektrického spojení s hrotem 102. Také je znázorněna mezistěna 110 uspořádaná mezi vzdáleným anodovým členem 108 a ochranným krytem 114, která tvoří kanálky pro průtok chladicí tekutiny, jak je podrobněji popsáno dále. Dále odtavné složky 16 zahrnují sekundární kryt 112 pro rozvod sekundárního plynu a sekundární vymez ovací člen 116, který odděluje sekundární kryt 112 od hrotu 102. Je znázorněn těsnicí kroužek 117 uspořádaný kolem proximální koncové části odtavných složek 16, který se používá k upevnění odtavných složek 16 k hořákové hlavě 12.

Elektroda 100 je uspořádaná centrálně uvnitř kazetového tělesa 106 a je elektricky propojena s katodou 22 (obr. 5) podél vnitrní částí 118 elektrody 100, jak bude dále podrobněji popsáno. Elektroda 100 dále tvoří distální dutinu 120, která je propojena s chladivovou trubicí 42, (obr. 5) a externí rameno 122, které přiléhá k vymezovacímu členu 104 pro správné umístění podél středové podélné osy X plazmového hořáku W. Kazetové těleso 106 dále zahrnuje vnitřní prstenec 124, který přiléhá k proximálnímu konci 126 elektrody 100 pro správné umístění elektrody 100 podél středové podélné osy X plazmového hořáku 10. Dále spojení mezi kazetovým tělesem 106 a katodou 22 může využívat zarážky a ramena, jak bylo popsáno výše, a řešení stále zůstane v rozsahu vynálezu. Kromě umístění různých odtavných složek J_6 kazetové těleso 106 rovněž separuje anodové těleso (například centrální anodový člen 109) od katodových členů (například elektroda 100). Proto je kazetové těleso 106 vytvořeno z izolačního materiálu, například PEEK

-6CZ 301353 B6 nebo podobný materiál z dosavadního stavu techniky, který rovněž může pracovat za relativně vysokých teplot.

Pro rozvod chladicí tekutiny, jak bude podrobněji popsán dále, tvoří kazetové těleso 106 horní komoru 128 a soustavu kanálků 130, které procházejí kazetovým tělesem 106 do vnitřní chladicí komory 132 vytvořené mezi kazetovým tělesem 106 a distálním anodovým členem 108. S výhodou jsou kanálky 130 (znázorněny přerušovaně) uspořádány šikmo radiálně ven v distálním směru od horní komory 128 (znázorněno přerušovaně), aby se zredukovalo jakékoli dielektrické tečení, které se může objevit mezi elektrodou 100 a distálním anodovým členem 108. Kromě toho ío jsou vytvořeny vnější axiální kanálky 133 v kazetovém tělese 106, které zajišťují vracení chladicí tekutiny, jak bude dále podrobněji pospáno. Pro rozvod plazmového plynu je kazetové těleso opatřeno soustavou distálních axiálních kanálků 134, které procházejí od proximálního čela 136 kazetového tělesa 106 po jeho distální konec 138 a které jsou propojeny s neznázoměnou plynovou trubicí 32 pro plazmový plyn a s kanálky vytvořenými v hrotu 102, jak bude dále podrobněji pospáno. Kromě toho je v kazetovém tělese 106 vytvořena soustava proximálních axiálních kanálků 140, které procházejí od zahloubeného proximálního čela 142 k distáínímu vnějšímu čelu 144, pro rozvod sekundárního plynu, což bude rovněž dále podrobněji popsáno. V blízkosti distálního konce odtavných složek 16 mezi distálním anodovým členem 108 a mezi stěnou 110 je vytvořen vnější tekutinový kanálek 148 pro navracení chladicí tekutiny, jak bude dále podrobněji popsáno. Proto má kazetové těleso 106 kromě funkce rozvodu plazmového plynu a sekundárního plynu rovněž funkci rozvodu chladicí tekutiny.

Jak je znázorněno na obr. 5 a 6, je distální anodový člen 108 uspořádán mezi kazetovým tělesem 106 a mezi stěnou 110 a je elektricky propojen s hrotem 102 na distální části a s centrálním ano25 dovým členem 109 na proximální části. Dále je centrální anodový člen 109 elektricky propojen s distální částí anodového tělesa 20. S výhodou je uvnitř drážky 146 uspořádána neznázoměná šikmá spirálová pružina pro zajištění elektrického kontaktu mezi centrálním anodovým členem 109 a anodovým tělesem 20. Alternativně může být elektrické propojení pro zpětný řídicí signál nebo jiné elektrické signály zajištěno přímo přes rozhraní mezi centrálním anodovým členem 109 a anodovým tělesem 20 pomocí zarážky, na kterou dosedá rameno, jak je znázorněno a popsáno ve spise US 6 163 008, který je tímto způsobem přiřazen k této přihlášce a jeho obsah je sem tímto začleněn. Tyto zarážky mohou být uspořádány na centrálním anodovém členu 109 nebo na anodovém tělese 20 s odpovídajícím ramenem a krytkou na příslušném anodovém tělese 20 nebo centrálním anodovém členu 109. Proto anodové těleso 20, distální anodový člen 108, centrální anodový Člen 109 a hrot 102 tvoří anodu nebo pozitivní potenciál plazmového hořáku 10.

Zarážky jsou podrobněji zobrazeny na obr, 7 a 8, kde centrální anodový člen 109 je s výhodou připevněn ke kazetovému tělesu 106 pomocí zarážek 260, jak je to znázorněno (některé části plazmového hořáku K) a kazetového tělesa 106 jsou pro lepší přehlednost vynechány). Zarážky

260 procházejí radiálně dovnitř pro zachycení ramena 262 vytvořeného na proximálním konci kazetového tělesa 106, které prochází radiálně směrem ven, jak je to znázorněno. V dalším provedení vynálezu mohou alternativně zarážky 260 procházet radiálně směrem dovnitř. Kromě toho jsou zarážky 260 vytvořeny ve flexibilních plátcích 264 na centrálních anodových členech 109, přičemž plátky 264 zajišťují další flexibilitu pro montáž centrálního anodového členu 109 do kazetového tělesa 106.

Jak je opět zřejmé z obr. 6, ochranný kryt 114 obklopuje mezistěnu 110, přičemž průchod 150 pro sekundární plyn je vytvořen mezi nimi. Obecně proudí sekundární plyn z proximálních axiálních kanálků 140 vytvořených v kazetovém tělese 106 do průchodu 150 pro sekundární plyn a skrz sekundární kryt 112, aby stabilizoval plazmový proud, který za provozu vychází ze sekundárního krytu 112.

Ochranný kryt 114 dále určuje polohu sekundárního krytu 112, přičemž sekundární kryt 112 tvoří prstencové rameno 152, které je v záběru s kónickým vnitřním povrchem 154 ochranného krytu

U4. Alternativně může ochranný kryt 114 spíše tvořit neznázoměný oblý roh než kónický

-7Cl 301353 B6 povrch pro záběr s prstencovým ramenem 152, čímž se docílí lepšího uložení. Podobně může sekundární kryt 112 alternativně tvořit zaoblený roh, který je v záběru s kónickým vnitřním povrchem 154 ochranného krytu 114.

Sekundární vymezovací člen 116 odděluje a izoluje sekundární kryt 112 od hrotu 102. S výhodou zahrnuje sekundární vymezovací člen 116 proximální čelo 156, které sousedí s prstencovým ramenem 158 hrotu 102, a distální čelo 160 a rameno 162, které sousedí s vnitřním ramenem J_64 sekundárního krytu 1,12. Jak je dále znázorněno, mezi hrotem 102 a sekundárním kiytem 112 je vytvořena sekundární plynová komora 167, přičemž pro stabilizaci plazmového proudu je rozvái o děn sekundární plyn, jak bude dále podrobněj i popsáno.

Sekundární kryt 112 dále zahrnuje středový výstupní otvor 168, kterým vystupuje plazmový proud, a zahloubené čelo 170, které napomáhá řízení plazmového proudu. Kromě toho mohou být skrz sekundární kryt 112 vytvořeny vypouštěcí průduchy 171, které jsou sice znázorněny jako axiální otvory, ale jsou možné jiné konfigurace, jak bude dále podrobněji popsáno, a které slouží k vypouštění části sekundárního plynu za účelem přídavného ochlazování za provozu.

Hrot 102 je elektricky izolován od elektrody 100 vymezovacím členem 104, takže se mezi elektrodou 100 a hrotem 102 vytvoří plazmová komora 172. Hrot 102 dále zahrnuje středový výstup20 ní otvor 174, kterým za provozu plazmového hořáku 10 vystupuje plazmový proud, když je plazmový plyn ionizován uvnitř plazmové komory 172.

Plazmový plyn tedy vstupuje do hrotu 102 skrz kruhový prstenec 176 a vířivé otvory 178, které budou dále podrobněji popsány a které jsou provedeny skrz vnitřní stěnu 180 hrotu 102.

Jak je dále znázorněno, těsnicí kroužek 117 připevňuje odtavné složky _16 k hořákové hlavě 12, když je plazmový hořák 10 kompletně smontován. Těsnicí kroužek 117 tvoří vnitřní rameno 182, které je v záběru s prstencem 184 vytvořeným na kazetovém tělese 106, a je s výhodou připevněn k hořákové hlavě 12 sroubením. Alternativně může být hořáková hlava Γ2 připevněna k hořáko30 vým odtavným složkám 16 pomocí dvoustupňového zámkového konektoru, jak je znázorněno a popsáno přihlášce vynálezu US 10/035 534 podané 9. listopadu 2001, která je běžným způsobem přiřazena k této přihlášce a jejíž obsah je tímto sem začleněn.

Chladicí tekutina

Jak je opět znázorněno na obr. 5 a 6, proudí chladicí tekutina za provozu distálním směrem skrz centrální otvor 36 katody 22, chladivovou trubicí 42 a do distální dutiny 120 elektrody 100. Chladicí tekutina pak proudí proximálním směrem skrz proximální dutinu 118 elektrody 100 pro zajištění chlazení elektrody 100 a katody 22, které pracují při relativně vysokých hodnotách prou40 du a teploty. Chladicí tekutina dále proudí proximálním směrem do radiálních kanálků 130 v kazetovém tělese 106 a dále skrz kanálky 130 do vnitřní chladicí komory 132. Chladicí tekutina pak proudí distálním směrem k hrotu 102, který rovněž pracuje za relativně vysokých teplot, aby se zajistilo chlazení hrotu 102.

Když se chladicí tekutina dostane do distální části distálního anodového členu 108, mění znovu svůj směr a proudí proximálním směrem skrz vnější tekutinový kanálek 148 a pak skrz vnější axiální kanálky 133 v kazetovém tělese 106. Chladicí tekutina pak proudí proximálním směrem skrz zapuštěné stěny 190 (znázorněny přerušovanou čarou) a axiální kanálky 192 (znázorněny přerušovanou čarou) vytvořené v anodovém tělese 20. Když se chladicí tekutina dostane do proximálního ramena 193 anodového tělesa 20, proudí chladivovou odvodní trubicí 34 a je znovu vracena do oběhu přes chladivovou přívodní trubici 30.

Výsledkem je, že proudění chladicí tekutiny je koaxiální, což je znázorněno na obr. 9a a 9b, přičemž proudění chladicí tekutiny je znázorněno silnými tmavými šipkami. Jak je znázorněno, proudí chladicí tekutina obecně distálním směrem, pak proximálním směrem, pak opět distálním

-8CZ 301353 B6 směrem a pak se proximálním směrem vrací do oběhu. Kromě toho proudí chladicí tekutina také prstencovitě, což je nejlépe zřejmé z obr. 9b, přičemž proudění je obecně prstencovité kolem centrální podélné osy X plazmového hořáku j0. Jak je dále znázorněno, proudění má stejný směr (tedy distální nebo proximální) v každé radiální poloze K, L, M a N. V radiální poloze K proudí chladicí tekutina distálním směrem, v radiální poloze L proudí chladicí tekutina proximálním směrem, v radiální poloze M proudí chladicí tekutina distálním směrem a v radiální poloze N proudí chladicí tekutina znovu proximálním směrem. Rovněž je nutno zaznamenat, že chladicí tekutina neproudí radiálně tak, aby křížila centrální podélnou osu X plazmového horáku W za účelem navracení tekutiny. Chladicí tekutina proudí spíše koaxiálně a postupně směrem ven, za io účelem ochlazování součástí plazmového hořáku 10 a vrací se za účelem recirkulace. Termín koaxiální proudění je zde tedy používán v tom smyslu, že znamená proudění, které je prstencovité a které proudí stejným směrem ve kterékoli radiální poloze od centrální podélné osy X plazmového hořáku JO. Kromě toho se jako prstencovité označuje proudění, které je rozváděno obvodově kolem centrální podélné osy plazmového hořáku. Koaxiální proudění je tedy proudění, které je rozváděno obvodově kolem centrální podélné osy hořáku a které proudí stejným směrem ve kterékoli radiální poloze od centrální podélné osy. Tímto vynálezem je tedy dáno koaxiální proudění za účelem účinného ochlazování složek v celém plazmovém hořáku Γ0.

Proudění plazmového plynu

Jak je zřejmé z obr. 5 a 6, plazmový plyn obecně proudí distálním směrem plynovou trubicí 32 pro plazmový plyn, axiálním průchodem 194 (znázorněn přerušovanou čarou) v hořákové paticí 70 a do centrální dutiny 196 vytvořené v anodovém tělese 20. Plazmový plyn pak proudí distálním směrem axiálním kanálkem 198 vytvořeným ve vnitřním distálním ramenu 200 anodového tělesa 20 a do distálních axiálních kanálků 134 vytvořených v kazetovém tělese 106. Plazmový plyn pak vstupuje do plazmové komory 172 skrz kanálky ve hrotu 102, které budou dále podrobněji popsány, a vytváří plazmový proud, když je plazmový plyn ionizován řídicím obloukem.

Proudění sekundárního plynu

Jak je zřejmé z obr. 5, 10 a 11, sekundární plyn obecně proudí distálním směrem ze sekundární plynové trubice 35 (znázorněno na obr. 1 a 2) a skrz axiální průchod 202 vytvořený mezi vnější stěnou 204 hořákové patice 70 a pláštěm 28. Sekundární plyn pak proudí dále distálním směrem skrz axiální kanálky 206 vytvořené v prstencovitém výstupku 208 vnějšího izolátoru 26 a do pro35 ximálních axiálních kanálků 140 kazetového tělesa 106. Sekundární plyn se pak dostává do průchodu 150 pro sekundární plyn a proudí distálně mezi mezi stěnou 110 a ochranným krytem Π4- skrz distální průchod 209 pro sekundární plyn. Nakonec se sekundární plyn dostává do sekundární plynové komory 167 skrz kanálky vytvořené v sekundárním krytu 112, jak bude dále podrobněji popsáno, a stabilizuje plazmový proud, který vychází ze středového výstupního otvo40 ru 174 hrotu 102.

Provoz

Za provozu je katodový nebo negativní potenciál nesen katodou 22 a elektrodou 100. Anodový nebo pozitivní potenciál je nesen anodovým tělesem 20, distálním anodovým členem 108, centrálním anodovým členem 109 a hrotem 102. Tedy, když se do plazmového hořáku J_0 dodá elektrická energie, vytvoří se řídicí oblouk v mezeře mezi elektrodou 100 a hrotem 102 uvnitř plazmové komory 172. Když se plazmový plyn dostane do plazmové komory 172, ionizuje se řídicím obloukem, takže se v plazmové komoře 172 vytvoří plazmový proud a ten proudí distálně skrz so středový výstupní otvor 174 hrotu 102. Kromě toho proudí sekundární plyn do sekundární plynové komory 167 a stabilizuje plazmový proud při výstupu ze středového výstupního otvoru 174 hrotu 102. V důsledku toho vystupuje ze středového výstupního otvoru 168 sekundárního krytu 112 vysoce homogenní a stabilní plazmový proud pro vysokoproudové přesné řezání.

-9CZ 301353 B6

Provedení elektrod

Jak je zřejmé z obr. 12a až 18, elektroda 100 může zahrnovat rozmanitá uspořádání pro řádné chlazení, elektrický kontakt s katodou 22 a připojení ke kazetovému tělesu 106. V provedeních, která jsou zde znázorněna a popsána, chlazení elektrody 100 je prováděno přímo nebo v bezprostředním okolí elektrického kontaktu mezi elektrodou 100 a katodou 22, jak je dále podrobněji popsáno.

ίο V prvním provedení znázorněném na obr. 12a až 12d elektroda 100 vymezuje drážky 220 a vystouplá žebra 222. Drážky 220 tvoří tekutinové kanálky mezi elektrodou 100a a katodou 22a (nejlépe zřejmé z obr. 12d) pro bezprostřední ochlazování elektrického kontaktu mezi elektrodou 100a a katodou 22a. Konkrétně drážky 220 zajišťují relativně velmi rychlé proudění v blízkosti rozhraní mezi elektrodou 100a a katodou 22a, kde je ochlazování nejdůležitější, Kromě toho jsou vystouplá žebra 222 v elektrickém kontaktu s vnější stěnou 224 katody 22a, což zajišťuje elektrické spojení mezi katodovými členy (t.j. katodou, elektrodou) plazmového hořáku 10. S výhodou vytváří vnější stěna 224 soustavu axiálních jazýčků 226, jak je znázorněno na obr. 12b, takže katodová krytka 40 a chladivová trubice 42 mohou být uvnitř katody 22a snadněji smontovány.

Jak je především zřejmé z obr. 12d, který znázorňuje boční rozhraní mezi elektrodou 100a a katodou 22a, elektroda 100a vymezuje obvodový povrch 225 a katoda 22a podobně vymezuje obvodový povrch 227. Obvodové povrchy 225 a 227 jsou definovány provedením řezu podél boční roviny skrz rozhraní mezi elektrodou 100a a katodou 22a nebo jiným katodovým prvkem. (Tyto povrchy jsou znázorněny na obr. 12d sázkou mezerou pouze pro lepší názornost a obvodový povrch 225 elektrody 100a je za provozu fyzicky v kontaktu s obvodovým povrchem 227 katody 22a). Tedy obvodový povrch 225 elektrody 100a je přilehlý k obvodovému povrchu 227 katody 22a, přičemž sousedící obvodové povrchy 225 a 227 vytváří jak elektrický kontakt, tak průchod pro chladicí tekutinu. Novým aspektem tohoto vynálezu tedy je vytvoření jak elektrického kontaktu, tak průchodu pro chladicí tekutinu pomocí sousedících obvodových povrchů. Výsledkem toho je, že je zajištěno chlazení i elektrický kontakt bezprostředně mezi nimi nebo v jejích nejbližším okolí, což umožňuje účinnější provoz plazmového hořáku 10.

Jak je znázorněno na obr. 13a až 13c, druhé provedení elektrody označené jako 100b může alternativně tvořit axiální kanálky 230 místo drážek 220, přičemž axiální kanálky 230 zajišťují rela35 ti vně vysokou rychlost proudění chladicí tekutiny, která jimi proudí v proximálním směru.

Chladicí tekutina tedy proudí proximálním směrem axiálními kanálky 230 za účelem chlazení rozhraní mezi elektrodou 100b a katodou 22b. Pro elektrický kontakt je uvnitř elektrody 100b vytvořena vnitřní stěna 228, která se dotýká vnější stěny 224 katody 22b.

Jak je zřejmé z obr. 13c, což je příčný řez zobrazující rozhraní mezi elektrodou 100b a katodou 22b, elektroda 100c tvoří obvodový povrch 229 a katoda 22c tvoří obvodový povrch 331- Obvodový povrch 229 elektrody 100c, sousedí s obvodovým povrchem 331 katody 22c. (Tyto povrchy jsou znázorněny na obr. 13c s úzkou mezerou pouze pro lepší názornost a obvodový povrch 229 elektrody 100c se za provozu fyzicky dotýká obvodového povrchu 331 katody 22c). Ačkoli sousedící obvodové povrchy 229 a 331 v tomto provedení vynálezu zajišťují pouze elektrický kontakt, průchod chladicí tekutiny axiálními kanálky 230 je uskutečňován bezprostředně nebo v blízkém okolí elektrického kontaktu, jak je to znázorněno, takže je dosaženo účinného chlazení rozhraní mezi elektrodou 100c katodou 22c.

Například pro definici blízkého okolí je v jednom provedení vynálezu vzdálenost P mezi axiálními kanálky 230 a obvodovým povrchem 331 katody 22c až přibližně 1,27 mm. Avšak mohou být použity jiné vzdálenosti, pokud elektrické rozhraní mezi elektrodou 100c a katodou 22c je řádně chlazeno chladicí tekutinou proudící kanálky pro tekutinu. Proto výrazy „bezprostředně“ nebo „blízké okolí“ se zde užívají s ohledem na chlazení rozhraní mezi elektrodou 100c a katodou 22c

- 10CZ 301353 B6 a znamenají v místě elektrického kontaktu nebo v jeho blízké vzdálenosti, takže je dosaženo účinného ochlazování.

Sousedící obvodové povrchy pro veškerá zbývající provedení elektrody nebudou tedy pro lepší srozumitelnost znázorněny.

Ve třetím provedení elektrody, označené 100c na obr. 14a a 14b, tvoří elektroda 100c radiální kanálky 232 a axiální drážky 234 pro zajištění chlazení mezi elektrodou 100c a katodou 22c. Chladicí tekutina obecně proudí v proximálním směru k radiální kanálkům 232 a pak v proximálio ním směru k axiálním drážkám 234, načež chladicí tekutina opouští rozhraní mezi elektrodou

100c a katodou 22c a pokračuje skrz kanálky 130, jak bylo popsáno výše. Pro elektrický kontakt je v elektrodě 100c podobně vytvořena vnitřní stěna 236, která tvoří kontakt s vnější stěnou 224 katody 22c. Tedy obvodový povrch elektrody 100c sousedí s obvodovým povrchem katody 22c, Čímž se vytvoří kanálek pro tekutinu pro chlazení v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu.

Jak je zřejmé z obr. 15, čtvrté provedení elektrody, označené lOOd zahrnuje vnitřní vybrání 240 pro zajištění přídavného chlazení elektrody lOOd a rozhraní mezi elektrodou lOOd a katodou 22d. Dále katoda 22d tvoří radiální kanálky 242, které poskytují zpáteční cestu pro chladicí tekutinu, která proudí v proximálním směru mezi chladivovou trubicí 42d a katodou 22d, jak je to znázor20 něno. Chladicí tekutina tedy proudí distálním směrem chladivovou trubicí 42d, proximálním směrem vnitřním vybráním 240, pak radiálně dovnitř radiálními kanálky 242 a pak proximálním směrem mezi chladivovou trubicí 42d a katodou 22d pro uzavření oběhu. Dále je mezi vnitřní stěnou 244 elektrody lOOd a vnější stěnou 224 katody 22d vytvořen elektrický kontakt. Tedy, tekutinový kanálek je vytvořen tak, zeje chlazení prováděno v bezprostřední blízkosti elektrické25 ho kontaktu mezi elektrodou lOOd a katodou 22d. Alternativně může mít elektroda lOOd vnější vybrání místo vnitřního vybrání a při tom zůstat v rozsahu tohoto vynálezu.

Jak je znázorněno na obr. 16, je páté provedení elektrody lOOe s výhodou zajištěno uvnitř katody 22e pomocí zarážek 250, jak je znázorněno a popsáno ve spisu US 6 163 008, který je běžným způsobem přiřazen k této přihlášce a jehož obsah je tímto odkazem sem začleněn. Ve znázorněném provedení jsou zarážky 250 v záběru s rameny 252 krytky 254 upevněné na distálním konci katody 22e.

Podobně může být hrot 102, jak je znázorněno, rovněž připevněn ke kazetovému tělesu 106 pomocí zarážek 256, přičemž zarážky 256 jsou v záběru s rameny 258 izolačního prvku 260 upevněného k distálnímu konci kazetového tělesa 106 (není znázorněno). Jak je znázorněno, zarážky 250 a 256 vystupují radiálně směrem ven pro záběr s příslušnými rameny 252 a 258. Avšak zarážky 250 a 256 mohou v alternativním provedení vystupovat radiálně směrem dovnitř pro záběr s rameny, která vystupují radiálně směrem ven (není znázorněno).

Na obr. 17a až 17f jsou znázorněna další provedení elektrody 100 a katody 22, přičemž chlazení je prováděno přímo nebo v bezprostředním okolí elektrického kontaktu mezi elektrodou 100 a katodou 22 a chladicí tekutina proudí alespoň jedním tekutinovým kanálkem tvořeným elektrodou 100 a/nebo katodou 10. V každém z následujících provedení může být tekutinový kanálek vytvořen bud’ v elektrodě Γ00, nebo katodě 22 v závislosti na tom, zdaje katoda 22 uspořádána uvnitř elektrody 100 neboje elektroda 100 uspořádána kolem katody 22. Proto zobrazení a popis kapalinových kanálků tvořených elektrodou 100 se může v alternativních provedeních vztahovat na kapalinové kanálky tvořené katodou 22 a naopak.

Na obr. 17a a 17b je znázorněna elektroda 1 OOf, která má rozšířenou vnitřní stěnu 251, a katoda 22f, která má alespoň jedno bodové vybrání 253. Proto chladicí tekutina proudí distálním směrem katodou 22f a pak proximálním směrem skrz bodové vybrání 253. Protože bodové vybrání 253 neprochází kontinuálně po obvodě katody 22f, rozšířená vnitřní stěna 251 elektrody lOOf se dotýká vnější stěny 23f katody 22f, jak je znázorněno, pro elektrický kontakt. Proto elektroda lOOf a katoda 22f tvoří sousedící obvodové povrchy, které zajišťují chlazení i elektrický kontakt, jak bylo popsáno výše.

Na obr. 17c je provedení plazmového hořáku 10, kde je mezi katodou 22g a elektrodou lOOg uspořádán třetí prvek 255 pro zajištění elektrického kontaktu a vytvoření tekutinového kanálku. Třetí prvek 255 je v elektrickém kontaktu s elektrodou lOOg a katodou 22g. Proto je třetí prvek 255 vodivý a umožňuje, aby jím chladicí tekutina proudila v proximálním směru. Například může třetí prvek 255 tvořit šikmou spirálovou pružinu nebo porézní vodivý materiál.

ío Na obr. 17d je elektroda lQOh opatřena spirálovou drážkou 257 pro průchod chladicí tekutiny. Tato spirálová drážka 257 je vytvořena kolem a podél vnitřního povrchu elektrody lOOh, takže výsledkem je soustava žeber 259 vytvořených kolem elektrody lOOh pro zajištění elektrického kontaktu mezi elektrodou lOOh a katodou 22h. Podobně může být spirálová drážka 257 vytvořena v katodě 224 místo v elektrodě lOOh, jak je zde znázorněno. Kapalinové kanálky tedy zahrnují spirálovou drážku 257 a sousedící obvodové povrchy elektrody 1 OOh a katody 22h zajišťují chlazení a elektrický kontakt, jak bylo popsáno výše.

Jak je znázorněno v dalším provedení na obr. 17e, elektroda IQOi tvoří axiální kanálky 259 a prstencovité čelo 261 vytvořené na proximálním konci elektrody 10Qi. Kromě toho katoda 22 i tvoří proximální prstencovité čelo 263 a fluidní kanálek 265, který je propojen s axiálními kanálky 259. Prstencovité čelo 261 tedy přiléhá k proximálnímu prstencovitému čelu 263 pro vytvoření elektrického kontaktu a chladicí tekutina proudí axiálními kanálky 259 v elektrodě IQOi a skrz kapalinový kanálek 265 v katodě IQOi pro zajištění chlazení v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu, jak bylo popsáno výše.

Na obr. 17f je znázorněno další provedení, které zajišťuje chlazení v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu. Jak je znázorněno, elektroda IQOi tvoří vnitřní komoru 267 a šikmé kanálky 269, které jsou propojeny s vnitřní komorou 267. Elektroda lOOj je dále opatřena výřezy 271, které jsou propojeny se šikmými kanálky 269. Za provozu proudí chladicí tekutina distálním směrem skrz katodu 22] do vnitřní komory 267, pak proximálním směrem skrz šikmé kanálky 269 a výřezy 271 pro přívod do kazetového tělesa 106 (není znázorněno), jak bylo popsáno výše. Proto je chlazení zajištěno v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu mezi katodou 22] a elektrodou 100],

Další provedení plazmového hořáku 10, které zajišťuje chlazení v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu, je znázorněno na obr. 18. Jak je znázorněno, elektroda lOOk je připevněna ke katodě 22k pomocí elektrodového držáku 273. Obecně je elektrodový držák 273 vodivý a je opatřen tekutinovými kanálky a je v elektrickém kontaktu s katodou 22k, zatímco elektroda lOOk je připevněna k elektrodovému držáku 273 způsobem běžně známým z dosavadního stavu techni40 ky, například závitovým spojením. Elektrodový držák 273 je znázorněn opatřený žebry 275 a drážkami 277, jak byly popsány výše, avšak u elektrodového držáku 273 mohou být použity kterékoli tekutinové kanálky, které zde byly popsány a znázorněny, a řešení stale zůstane v rozsahu tohoto vynálezu. Chlazení je tedy zajištěno spíše v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu mezi katodou 22k a elektrodovým držákem 273, než přímo mezi katodou 22k a elektrodou lOOk.

Provedení hrotu

Hrot 102 může mít rovněž různá provedení pro zajištění řádného proudění tekutiny, elektrického 50 kontaktu a připojení, jak je to znázorněno na obr. 19 až 24f. Podobně jako u elektrody 100 a katody 22, jak bylo popsáno výše, chlazení hrotu 102 je zajišťováno v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu mezi hrotem 102 a distálním anodovým členem 108 nebo přilehlým anodovým prvkem. Proto výrazy přilehlý obvodový povrch, v bezprostřední blízkosti a nej bližším okolí, používané v souvislosti s popisem elektrického kontaktu a chlazení rozhraní mezi hrotem 102

-12CZ 301353 B6 distálním anodovým členem 108, mají zde stejný význam v jakém byly používány výše v souvislosti s elektrodou 100 a katodou 22.

Jak je znázorněno na obr. 19 až 23, jedno provedení hrotu 102 obsahuje proximální prstencovitou drážku 280 opatřenou vířivými otvory 282 odsazenými od středu hrotu 102 a vytvořenými v proximálním prstencovitém vybrání 280. Plazmový plyn tedy proudí prstencovitým vybráním a vířivými otvory 282 a vstupuje do plazmové komory 172, jak bylo popsáno výše. Kromě toho zahrnuje hrot 102 distální prstencovíté vybrání 284, v němž je uložen neznázoměný těsnicí kroužek, který utěsňuje rozhraní mezi hrotem 102 a kazetovým tělesem 106 (není znázorněno).

io

Jak je znázorněno, hrot 102 dále zahrnuje soustavu drážek 288 a vystouplých žeber 290 uspořádaných mezi drážkami 288, které zajišťují průchod tekutiny a elektrický kontakt s distálním anodovým členem 108. Chladicí tekutina, která proudí distálním směrem podél hrotu 102, proudí drážkami 288, což přináší relativně velkou rychlost proudění v blízkosti rozhraní mezi hrotem

102 a distálním anodovým členem 108 pro lepší ochlazování. Kromě toho se vystouplá žebra 290 dotýkají distálního anodového členu 108 pro zajištění elektrického spojení anodových členů (tedy hrotu 102, distálního anodového členu 108, centrálního anodového členu 109) plazmového hořáku. Tedy hrot 102 a distální anodový člen 108 tvoří sousedící obvodové povrchy, jak byly popsány výše, přičemž je zajištěno chlazení i elektrický kontakt.

Na obr. 24a až 24d jsou znázorněna další provedení hrotu 102a, 102c, 102d a distálního anodového členu 108a, 108c, 108d, přičemž chlazení je zajištěno v bezprostřední blízkosti nebo v nejbližším okolí elektrického kontaktu mezi hrotem 102a, 102c, 102d a distálním anodovým členem 108a, 108c, 108d a chladicí tekutina proudí alespoň jedním tekutinovým kanálkem tvořeným hro25 tem 102a, 102c, 102d a/nebo distálním anodovým členem 108a, 108c, 108d. V každém z následujících provedení může být tekutinový kanálek vytvořen buďto v hrotu 102a, 102c, 102d a/nebo v distálním anodovém členu 108a, 108c, 108d. Proto zobrazení a popis tekutinových kanálků v hrotu 102a, 102c, 102d mohou být také vztaženy na tekutinové kanálky vytvořené v distálním anodovém členu v alternativním provedení vynálezu a naopak.

Obr. 24a a 24b znázorňují hrot 102a, v němž je vytvořeno alespoň jedno bodové vybrání 275, a distální anodový člen 108a. který má rozšířenou vnitřní stěnu 277. Chladicí tekutina tedy proudí distálním směrem bodovými vybráními 275. protože bodová vybrání 275 neprocházejí kontinuálně po obvodě hrotu 102a. Kromě toho se rozšířená vnitřní stěna 277 distálního anodového členu

108a dotýká hrotu 102a pro vytvoření elektrického kontaktu, jak je znázorněno. Proto hrot 102 a distální anodový člen 108a tvoří sousedící obvodové povrchy, které zajišťují chlazení i elektrický kontakt, jak bylo popsáno výše.

Na obr. 24c je znázorněno provedení plazmového hořáku 10. přičemž pro zajištění elektrického kontaktu a vytvoření tekutinového kanálku je mezi hrotem 102e a distálním anodovým členem 108c uspořádán třetí prvek 279. Třetí prvek 279 je v elektrickém kontaktu s hrotem 102e a distálním anodovým členem 108e. Třetí prvek 279 je tedy vodivý a umožňuje, aby jím proudila chladicí tekutina proximálním směrem. Například může být třetí prvek 279 tvořen šikmou spirálovou pružinou nebo porézním vodivým materiálem.

Jak je znázorněno na obr, 24d, je v hrotu 102d vytvořena spirálová drážka 281 pro průchod chladicí tekutiny. Spirálová drážka 281 je vytvořena kolem a podél vnějšího povrchu hrotu 102d, takže se kolem hrotu 102d vytvoří soustava žeber 283 pro zajištění elektrického kontaktu. Podobně může být spirálová drážka 281 vytvořena v distálním anodovém členu 108d místo v hrotu

102d, jak je zde znázorněno. Tekutinové kanálky tedy zahrnují spirálovou drážku 281 a přilehlé obvodové povrchy hrotu 102d a distálního anodového členu 108d zajišťují chlazení v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu, jak bylo popsáno výše.

Dále může být rovněž použit držák hrotu, stejně jako byl použit výše popsaný elektrodový držák, a řešení stále zůstane v rozsahu vynálezu, přičemž držák hrotu obsahuje kanálky pro průchod

-13CZ 301353 B6 chladicí tekutiny v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu s distálním anodovým členem 108. Držák hrotuje tedy přilehlý anodový člen, který je v elektrickém kontaktu s distálním anodovým členem 108.

Sekundární kryt a vymezovací člen

Jak je zřejmé z obr. 25a a 25b, proud sekundárního plynu skrz sekundární kryt 112 v jednom provedení vynálezu je vířen použitím vířivých kanálků 300 vytvořených v sekundárním krytu 112. S výhodou jsou vířivé kanálky 300 odsazeny od středu sekundárního krytu 112, jak je znázoměio no na obr. 13b, a tvoří průchod pro proudění sekundárního plynu mezi sekundárním krytem 112 a neznázoměným ochranným krytem 114. Alternativně mohou být vířivé kanálky 300 vytvořeny přímo skrz sekundární kryt 112, jak je nejlépe zřejmé z obr. 25b, a jsou podobně odsazeny od středu sekundárního krytu U2. Kromě toho jsou v tomto provedení znázorněny sekundární vypouštěcí kanálky 121 jako axiální otvory,

Alternativně mohou být vypouštěcí kanálky vytvořeny v ochranném krytu 114 nebo mezi ochranným krytem 114 a sekundárním krytem 112, jak je znázorněno na obr. 26a až 26c. Jak je zřejmé z obr. 26a a 26b vypouštěcí kanálky 173 pro sekundární plyn jsou s výhodou vytvořeny podél boční stěny 175 ochranného krytu 114 a vedou část sekundárního plynu z distálního průchodu 209 (viz obr. 5) pro sekundární plyn podél vnější strany sekundárního krytu 112. Vypouštěcí kanálky 173 pro sekundární plyn zajišťují další ochlazování za provozu plazmového hořáku 10. Alternativně může být vytvořen vypouštěcí otvor 177 pro sekundární plyn mezi ochranným krytem 114 a sekundárním krytem 112, jak je znázorněno na obr. 26c. Obdobně vede vypouštěcí otvor 177 pro sekundární plyn část sekundárního plynu z distálního průchodu 209 pro sekundární plyn podél vnější strany sekundárního krytu 112 pro zajištění přídavného chlazení.

Jak je znázorněno na obr. 27a a 27b, mohou být alternativně vytvořeny vířivě kanálky 302 skrz sekundární vymezovací člen 116, místo v sekundárním krytu JJ_2. Vířivé kanálky 302 procházejí skrz boční stěnu 303 sekundárního vymezovacího členu. Dále jsou vířivé kanálky s výhodou odsazeny od středu sekundárního vymezovacího členu 116, jak bylo popsáno výše, avšak je možné také uspořádání, v němž jsou kanálky vytvořeny kolmo skrz sekundární vymezovací člen 116 pro víření sekundárního plynu.

Kazeta pro odtavné složky

V dalším provedení vynálezu je pro zvýšení efektivity a usnadnění výměny za provozu použita kazeta 310a pro odtavné složky, znázorněná na obr. 28a a 28b. V jednom provedení kazeta 310a pro odtavné složky obsahuje elektrodu 312. hrot 314, vymezovací člen 316 uspořádaný mezi elektrodou 312 a hrotem 314, kazetové těleso 316 a anodový člen 318, které jsou sestaveny a dodány jako samostatná jednotka.

Jak je znázorněno na obr. 29, druhé provedení kazety 310b pro odtavné složky je s výhodou připevněno k plazmovému horáku JO pomocí zarážek 320 vytvořených v elektrodě 312, jak bylo popsáno výše, které jsou v záběru s ramenem 322 vytvořeném v izolační krytce 324. Izolační krytka 324 je připevněna k distální koncové části katody 325 a zarážky 320 elektrody 312 se dotýkají katody 325, jak je to znázorněno, pro vytvoření části katodové nebo negativní strany energetického zdroje. Kazeta 310b pro odtavné složky se tedy snadno instaluje do plazmového hořáku JO nebo z něj odstraňuje.

Alternativně může být kazeta 310b pro odtavné složky připevněna k hořáku JO pomocí neznázorněné šikmé spirálové pružiny, jak bylo popsáno výše s ohledem na jiné spoje, například mezi centrálním anodovým členem 109 a anodovým tělesem 20, což zde není znázorněno.

-14CZ 301353 B6

Spojení hořákové hlavy

Jak je znázorněno na obr. 30 až 33 je kazeta tóa, 16b pro odtavné složky připevněna k přilehlé hořákové hlavě 12a, 12b buďto pomocí stupňovité konstrukce (obr. 30, 31), konstrukce s čelním těsněním, (obr. 32a, b), nebo pomocí přímé konstrukce kazety (obr. 33a, b). Jak je zřejmé zobr. 30 (znázorňujícího kanálky pro chladicí tekutinu) a obr. 31 (znázorňujícího kanálky pro plyn), kazeta 16a pro odtavné složky tvoří soustavu stupňů 352 obrácených proximálním směrem, které lícují s odpovídající soustavou stupňů 354 obrácených distálním směrem na hořákové io hlavě 12a. Kromě toho čtyři neznázoměné těsnicí kroužky utěsňují rozhraní mezi kazetou 16a pro odtavné složky a hořákovou hlavou 12a. V důsledku toho není požadováno žádné rotační seřízení mezi kazetou 16a pro odtavné složky a hořákovou hlavou 12a. přičemž je zajištěno snadné oddělování s minimálním využitím těsnicích kroužků.

Jak je zřejmé z obr. 32a (znázorňujícího kanálky pro chladicí tekutinu) a obr. 32b (znázorňuj ícího kanálky pro plyn) je alternativně použita konstrukce s čelním těsněním mezi kazetou 16b pro odtavné složky a hořákovou hlavou 12b, přičemž těsnicí kroužky 340 jsou uspořádány mezi proximálními čely kazety 16b pro odtavné složky a distálními čely hořákové hlavy 12b, jak je to znázorněno. Proto může být vytvořena relativně kompaktní hořáková hlava 12b. V dalším prove20 dění z obr. 33a (znázorňujícím kanálky pro chladicí tekutinu) a z obr. 33b (znázorňujícím kanálky pro plyn) je použita přímá konstrukce kazety, přičemž je prstencovitě mezi hořákovou hlavou 12c a kazetou 16c pro odtavné složky uspořádána sada kruhových těsnění 342, zatímco tekutinové kanálky 344 jsou uspořádány mezi těsnicími kroužky 342.

V dalším provedení jsou odtavné složky upevněny k horákové hlavě pomocí kuličkového zámkového mechanizmu 360 uspořádaného uvnitř zámkového kroužku 17d, který je podrobněji znázorněn na obr. 34a (uzavřený) a na obr. 34b (rozpojený). Kuličkový zámkový mechanizmus 360 obsahuje kuličku 362 uspořádanou ve vybrání 364, když jsou odtavné složky 16d spojeny. Pro oddělení odtavných složek 16d se zámkový kroužek 17d posune proximálním směrem a odtavné složky 16d se posunou distálním směrem vzhledem k hořákové hlavě, takže kulička 362 se posune radiálně směrem ven do vybrání 366 v zámkovém kroužku 17d. Odtavné složky 16d tedy mohou být odstraněny z hořákové hlavy převedením kuličkového uzamykacího mechanizmu 360 do zámkového kroužku 17d.

Jak je znázorněno na obr. 35a a 35b, hořáková hlava 12e v dalším provedení tvoří seřizovači stěnu 390 pro řádné spojení odtavných složek 16e se zdrojem chladicí tekutiny, plazmového plynu a sekundárního plynu. Hořáková patice 70e rovněž tvoří odpovídající seřizovači stěnu 392, která je spojena se spojovací stěnou 390 hořákové hlavy pro správné nastavení polohy hořákové hlavy 12e a odtavných složek 16e pro provoz. Plyny používané jako plazmový plyn a sekundární plyn se liší podle vlastností zpracovávaného dílce, například podle typu materiálu a tloušťky a mohou zahrnovat například N₂ jako plazmový plyn a H₂O jako sekundární plyn. Alternativně může být použita směs Ar, H₂ a N₂ pro plazmový plyn a N₂ jako sekundární plyn. Kromě toho je chladicí tekutinou směs H₂O-ethylen glykolu nebo směs H₂O-propylen glykolu.

Alternativní provedení plazmového hořáku

Další provedení plazmového hořáku podle vynálezu je znázorněno na obr. 36 až 38 a označeno vztahovou značkou 410. Plazmový hořák 410 zahrnuje hořákovou hlavu 412 (která je podrobněji znázorněna na obr. 37) uspořádanou na proximálním konci 414 plazmového hořáku 410 a sousta50 vu odtavných složek 416 (znázorněnou podrobněji na obr. 38), upevněnou k hořákové hlavě 412 a uspořádanou na distálním konci 418 plazmového horáku 410.

- 15CZ 301353 B6

Hořáková hlava

Jak je především znázorněno na obr. 37, hořáková hlava 412 zahrnuje anodové těleso 420, které je elektricky propojeno s pozitivní stranou neznázoměného energetického zdroje, a katodu 422, která je propojena s negativní stranou energetického zdroje. Katoda 422 je dále obklopena centrálním izolátorem 424 pro izolaci katody 422 od anodového tělesa 420, a podobně anodové těleso 420 je obklopeno vnějším izolátorem 426 pro izolaci anodového tělesa 420 od pláště 428, který obklopuje a chrání hořákovou hlavu 412 a její složky před okolním prostředím za provozu. Hořáková hlava 412 dále sousedí s přívodní trubicí 430 pro chladivo, trubicí 432 pro plazmový plyn, io vratnou trubicí 434 pro chladivo a trubicí 435 pro sekundární plyn, jak je to znázorněno, přičemž za provozu jsou plazmový plyn a sekundární plyn dodávány do plazmového hořáku 4,10 a chladicí tekutina je do něj dodávána a z něj odváděna tak, jak bude dále podrobněji popsáno.

Katoda 432 s výhodou tvoří válcovou trubici s centrálním otvorem 436, který je propojen s pří15 vodní trubicí 430 pro chladivo na proximální Části 438 hořákové hlavy 412. Centrální otvor 436 je rovněž propojen s katodovou krytkou 440 a chladivovou trubicí 442 na distální části 444 hořákové hlavy 412. Obecně chladivová trubice 442 zajišťuje průchod chladicí tekutiny, zatímco katodová krytka 440 chrání konec katody 422. Katodová krytka 440 dále zahrnuje prstencové rameno 448, které je v záběru s vnitřní prstencovou drážkou 446 uvnitř katody 422 pro připev20 není katodové krytky 440 ke katodě 422. S výhodou je chladivová trubice 442 vyrobena z odolného materiálu, například z nerezavějící ocelí, a katodová krytka 440 je z izolačního materiálu, s výhodou například z Torlonu nebo jiného materiálu z dosavadního stavu techniky, který rovněž může pracovat za relativně vysokých teplot, jak bylo popsáno výše.

Centrální izolátor 424 s výhodou tvoří válcovou trubici s vnitřním otvorem 460, v němž je uložena katoda 422, jak je to znázorněno. Katoda 422 tvoří proximální vnější rameno 462, které přiléhá k proximálnímu vnitřnímu rameni 464 centrálního izolátoru 424 pro umístění katody 422 podél centrální podélné osy X plazmového hořáku. Centrální izolátor 424 je dále uspořádán uvnitř anodového tělesa 420 podél centrální části 468 a rovněž je v záběru s hořákovou paticí

470, v níž je uložena přívodní trubice 430 pro chladivo, trubice 432 pro plazmový plyn a vratná trubice 434 pro chladivo.

Elektrické propojení pro elektrické signály, například pro zpětný řídicí signál, je zajištěno pomocí kontaktu 472 uspořádaného mezi hořákovou paticí 470 a anodovým tělesem 420. Kontakt 472 zahrnuje proximální tem 474, který přiléhá k zahloubenému rameni 476 vytvořenému v hořákové paticí 470, a distální konec 478, který je v záběru s anodovým tělesem 420, jak je to znázorněno. S výhodou je kontakt 472 našroubován do anodového tělesa 420, avšak v souladu s vynálezem mohou být použity i jiné způsoby připojení, jako například lisováním nebo pájením.

Alternativně může být elektrické propojení pro zpětný řídicí signál nebo jiné signály zajištěno přímo pres rozhraní mezi hořákovou paticí 470 a anodovým tělesem 420 pomocí zarážek, které jsou v záběru s ramenem, jak je to znázorněno a popsáno ve spise patent US 6 163 008, který je běžným způsobem přiřazen k této přihlášce a jeho obsah je sem tímto odkazem začleněn. Zarážky mohou být provedeny na hořákové paticí 470 nebo na anodovém tělese 420 s odpovídajícím ramenem a krytem na anodovém tělese 420 nebo hořákové paticí 470. Dále zarážky zajišťují spojení, které je relativně jednoduché a snadno spojitelné a rozebíratelné. Podobně mohou být použity zarážky a rameno pro další spoje mezi součástmi v plazmovém hořáku 10, přičemž řešení zůstane v rozsahu tohoto vynálezu.

Odtavné složky

Odtavné složky 416, kteréjsou podrobněji znázorněny na obr. 38 a rovněž na obr. 36, zahrnují elektrodu 500, hrot 502 a vymezovací člen 504, uspořádaný mezi elektrodou 500 a hrotem 502. Vymezovací člen 504 zajišťuje elektrickou izolaci mezi katodovou elektrodou 500 a anodovým hrotem 502 a dále zajišťuje určité funkce rozvodu plynu, jak bude dále podrobněji popsáno.

-16CZ 301353 B6

Vodicí člen 503 hrotu 502 a těsnění 505 hrotu 502 jsou uspořádány na distální koncové částí hrotu 502 a zajišťují určité funkce rozvodu chladicí tekutiny a funkci těsnění, které budou rovněž dále podrobněji popsány,

Dále zahrnují odtavné složky 416 kazetové těleso 506, v němž jsou obecně uloženy a rozmístěny ostatní odtavné složky 416 a které je součástí kazety pro odtavné složky, která bude dále podrobněji popsána. Kazetové těleso 506 rovněž rozvádí plazmový plyn, sekundární plyn a chladicí tekutinu za provozu plazmového hořáku 410, jak bude dále podrobněji popsáno. Kromě toho zahrnují odtavné složky 416 distální anodový člen 508 a centrální anodový člen 509 pro vytvořeio ní části anodové strany energetického zdroje zajištěním elektrického propojení s hrotem 502. Rovněž je znázorněna mezistěna 510 uspořádaná mezi distálním anodovým členem 508 a ochranným krytem 514, která tvoří kanálky pro proudění chladicí tekutiny, jak bude dále podrobněji popsáno. Dále zahrnují odtavné složky 416 sekundami kryt 512 pro rozvod sekundárního plynu a sekundární vymezovací člen 516, který odděluje sekundární kryt 512 od hrotu 502 a řídí proud sekundárního plynu. Zámkový kroužek 517 je znázorněn usprádaný kolem proximální koncové části odtavných složek 416 a používá se k připevnění odtavných složek 416 k hořákové hlavě 412,

Elektroda 500 je uspořádána centrálně uvnitř kazetového tělesa 506 a je elektricky propojena s katodou 422 podél vnitřní části 518 elektrody 500, jak bude dále podrobněji popsáno. Elektroda 500 dále tvoří distální dutinu 520, která je propojena s chladivovou trubicí 442, a vnější rameno 522, které přiléhá k vymezovacímu členu 504 pro správné umístění podél centrální podélné osy X plazmového hořáku 410. Elektroda 500 dále zahrnuje alespoň jeden kanálek pro průchod chladicí tekutiny v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu s katodou 422. Konkrétně zahr25 nuje elektroda 500 s výhodou soustavu žeber 521 a odpovídající soustavu drážek 523 uspořádaných mezi žebry 521, přičemž žebra 521 zajišťují elektrický kontakt s katodou 422 a drážky 523 zajišťují průchod chladicí tekutiny, jak již bylo popsáno v popise prvního provedení plazmového hořáku 10. Elektroda 500 a katoda 422 tedy tvoří sousedící obvodové povrchy, jak bylo popsáno výše, tak, že chlazení elektrody 500 ie zajištěno přímo nebo v bezprostřední blízkosti elektrické30 ho kontaktu mezi elektrodou 500 a katodou 422.

Alternativně mohou elektroda 500 a katoda 422 zahrnovat další provedení, jak bylo popsáno výše, přičemž pro řádné chlazení je v blízkosti elektrického kontaktu vytvořen alespoň jeden tekutinový kanálek.

Kazetové těleso 506 dále zahrnuje vnitřní prstencovitý kroužek 524, který přiléhá k proximalnímu konci 526 elektrody 500 pro správné umístění elektrody 500 podél centrální podélné osy X plazmového horáku 410. Kromě toho spojení mezi kazetovým tělesem 506 a katodou 422 může být uskutečňováno pomocí zarážek a ramena, jak bylo popsáno výše, a řešení stále zůstane v roz40 sáhu vynálezu. Kromě polohování různých odtavných složek 416 kazetové těleso 506 rovněž odděluje anodové členy (tedy centrální anodový člen 509) od katodových členů (tedy elektrody 500). Kazetové těleso 506 je tedy z izolačního materiálu, jako je například PEEK nebo podobný materiál obecně známý z dosavadního stavu techniky, který rovněž může pracovat za relativně vysokých teplot.

Jak je znázorněno na obr. 38 a 39a až 39d, kazetové těleso 506 zajišťuje kromě polohování ostatních odtavných složek 416 rovněž rozvod chladicí tekutiny, plazmového plynu a sekundárního plynu. Pro rozvod chladicí tekutiny, který bude dále podrobněji popsán, tvoří kazetové těleso 506 centrální komoru 528 a soustavu kanálků 530, které procházejí skrz kazetové těleso 506 a do vnitřní chladicí komory 532 vytvořené mezi kazetovým tělesem 506 a distálním anodovým členem 508. S výhodou jsou kanálky 530 vyhnuty radiálně směrem ven v distálním směru od horní komory 528 pro minimalizaci dielektrického tečení, ke kterému může dojít mezi elektrodou 500 a distálním anodovým členem 508. Kromě toho jsou v kazetovém tělese vytvořeny vnější axiální kanálky 533 (znázorněny přerušovanou čarou), které zajišťují návrat chladicí tekutiny.

Vnější axiální kanálky 533 jsou rovněž umístěny podél distálního anodového členu 508 a centrál- 17CZ 301353 B6 ního anodového Členu 509 a v bezprostřední blízkosti elektrického rozhraní mezi nimi. Pozice vnějších axiálních kanálků 533 zajišťuje zlepšené chlazení distálního anodového členu 508 a centrálního anodového členu 509. V blízkosti distálního konce kazety 416 pro odtavné složky je vytvořen vnější tekutinový průchod 548 mezi distálním anodovým členem 508 a mezi stěnou

510. Vnější tekutinový průchod 548 je propojen s vnějšími axiálními kanálky 533 pro návrat chladicí tekutiny, což bude dále podrobněji popsáno.

Pro rozvod plazmového plynu tvoří kazetové těleso 506 soustavu distálních axiálních kanálků 534 (znázorněny přerušovanou čarou na obr. 38), které procházejí od proximálního čela 536 io kazetového tělesa 506 k jeho distálnímu konci 538 a které jsou propojeny s neznázoměnou trubicí 532 pro plazmový plyn a s kanálky vytvořenými ve vymezovacím členu 504, jak bude dále podrobněji popsáno. Kromě toho je skrz kazetové těleso 506 vytvořena soustava proximálních axiálních kanálků 540 (na obr. 38 znázorněny přerušovanou čarou), které procházejí od zahloubeného proximálního čela 542 k distálnímu vnějšímu čelu 544 pro rozvod sekundárního plynu, což bude dále podrobněji popsáno. Dále má kazetové těleso 506 vroubkovaný proximální okraj 507, který zajišťuje snadné usazení kazetového tělesa 506 uvnitř hořákové hlavy 412.

Jak je znázorněno na obr. 36 a 38, distální anodový člen 508 je uspořádán mezi kazetovým tělesem 506 a mezi stěnou 510 a je v elektrickém kontaktu s hrotem 502 na distální části a s centrál20 ním anodovým členem 509 na proximální části. Dále je centrální anodový člen 509 elektricky propojen s distální koncovou částí 546 anodového tělesa 420. S výhodou zahrnuje centrální anodový člen 509 soustavu plátků 547 (nejlépe zřejmých z obr. 40), které tvoří zarážky 549 na jeho proximálním konci pro zajištění spolehlivého elektrického kontaktu mezi centrálním anodovým členem 509 a anodovým tělesem 420. Jak je znázorněno, zarážky 549 přesahují rameno 551 vytvořené na distálním hrdle 553 uspořádaném přes distální koncovou část 546 anodového tělesa 42 (viz obr. 36). Distální hrdlo 553 je s výhodou vytvořeno z izolačního materiálu, jako je například ULTEM, a je lisováním uloženo přes distální koncovou část 546 anodového tělesa 420. Zarážky 549 jsou podobné zarážkám popsaným ve spise patent US 6 163 008, který je běžným způsobem přiřazen k této přihlášce a jehož obsahuje tímto odkazem sem začleněn. Zarážky 549 mohou být uspořádány na centrálním anodovém členu 509 nebo na anodovém tělese 420 s odpovídajícím ramenem nebo krytkou na anodovém tělese 420, případně centrálním anodovém členu 509. Anodové těleso 420, distální anodový člen 508, centrální anodový člen 509 a hrot 502 tedy tvoří anodový nebo kladný potenciál pro plazmový hořák 410.

Jak je znázorněno na obr. 36, 38 a 41, jsou v distálním anodovém členu 508 vytvořeny axiální plátky 566, které podobně tvoří zarážky 567 a jsou vychýleny dovnitř, jak je to znázorněno, pro zajištění elektrického propojení mezi distálním anodovým členem 508 a centrálním anodovým členem 509. Proximální koncová část distálního anodového členu 508 tvoří rozšířenou vrchní stěnu 569, která se rozšiřuje směrem ven, jak je to znázorněno, pro umístění axiálních plátků 566 kolem centrálního anodového členu 509. Jak je dále znázorněno, je kolem centrální části kazetového tělesa 506 uspořádán příchytný kroužek 571 pro přichycení a umístění centrálního anodového členu 509 podél centrální podélné osy X plazmového hořáku 410. Tedy axiální plátky 566 a rozšířená vrchní stěna 569 zasahují přes příchytný kroužek 571 pro vytvoření elektrického kontaktu s centrálním anodovým členem 509.

Jak je znázorněno na obr. 36 a 38, ochranný kryt 514 obklopuje mezi stěnu 510, přičemž průchod 550 pro sekundární plyn je vytvořen mezi nimi. Obecně proudí sekundární plyn z proximálních axiálních kanálků 540 vytvořených v kazetovém tělese 506 do průchodu 550 pro sekundární plyn a skrz sekundární kryt 512, jak bude dále podrobněji popsáno, pro stabilizaci plazmového proudu vystupujícího za provozu ze sekundárního krytu 512· Ochranný kryt 514 dále poíohuje sekundární kryt 512, přičemž sekundární kryt 512 tvoří prstencovité rameno 552, které je v záběru s vnitřním ramenem 554 ochranného krytu 514.

Sekundární vymezovací člen 516 odděluje a izoluje sekundární kryt 512 od hrotu 502 a rovněž rozvádí sekundární plyn za účelem stabilizace plazmového proudu za provozu. S výhodou obsa- 18CZ 301353 B6 huje sekundární vymezovací člen 516 proximální čelo 556, které sousedí s prstencovým ramenem 558 těsnění 505 hrotu 502, a distální čelo 560 a rameno 562. které sousedí s vnitřním ramenem 564, případně proxímálním čelem 573 sekundárního krytu 512. Jak je dále znázorněno, sekundární vymezovací člen 516 tvoří komoru 578 pro sekundární plyn mezi těsněním 505 a sekundárním krytem 512, přičemž sekundární plyn je rozváděn za účelem stabilizace plazmového proudu, jak bude dále podrobněji popsáno. Sekundární vymezovací čten 516 tedy tvoří kanálky 513 pro sekundární plyn, jak byly popsány, které směrují a s výhodou víří proud sekundárního plynu do komory 578 pro sekundární plyn. Sekundární kryt 512 dále zahrnuje centrální výstupní hrdlo 568, kterým vystupuje plazmový proud, a zahloubené čelo 570, které napomáhá io v řízení plazmového proudu.

Jak je znázorněno na obr, 38 a 42, vodicí člen 503 a těsnění 505 jsou uspořádány na distální koncové části hrotu 502. Hrot 502 zahrnuje kónickou koncovou část 577, která tvoří soustavu drážek 579 a vystouplých žeber 581, jak již bylo popsáno pro jiná provedení hrotu, přičemž is vystouplá žebra 581 se dotýkají distální koncové části distálního anodového členu 508 pro zajištění elektrického kontaktu a drážky 579 umožňují průchod chladicí tekutiny za provozu, jak bude dále podrobněji popsáno. Mezi hrotem 502 a vodicím členem 503 a rovněž mezi vodícím členem

503 a těsněním 505 je tedy vytvořen distální tekutinový kanálek 580, přičemž vodicí člen 503 vede chladicí tekutinu distálním směrem za hrot 502 a pak proxímálním směrem za účelem recir20 kulace chladicí tekutiny, což bude dále podrobněji popsáno.

Jak je nejlépe zřejmé z obr. 42, vodicí člen 503 tvoří radiální plátky 583, které jsou umístěny v drážkách 579 pro řádné vedení chladicí tekutiny za provozu. Vodicí člen 503 rovněž zahrnuje kónickou koncovou stěnu 585, která má tvar odpovídající kónické koncové části 577 hrotu 502.

Jak je dále znázorněno tvoří těsnění 505 rovněž kónickou koncovou část 587 odpovídající vodícímu členu 503 a výsledkem je vytvoření distálního tekutinového kanálku 580. S výhodou je vodicí člen 503 vyroben z mosazi a těsnění 505 a hrot 502 jsou z teluru mědi.

Jak je znázorněno na obr. 38 a 43, hrot 502 dále zahrnuje patky 589 a předsazené patky 591, přičemž patky 589 vystupují v distálním směru za předsazené patky 591, jak je to znázorněno. Když jsou připevněny k těsnění 505, jsou patky 589 v záběru s prstencovým čelem 601 těsnění 505 a mezi předsazenými patkami 591 a vrchním prstencovým čelem 601 těsnění 505 je vytvořena mezera 603. Mezera 603 tedy zajišťuje přídavný prostor pro proud chladicí tekutiny, která se vrací pro recirkulaci. Jak je dále znázorněno, hrot tvoří distální čelo 605, které je v záběru s vnitř35 ním prstencovým ramenem 605 těsnění 505 pro další poíohování hrotu 502 vzhledem k těsnění 505.

Jak je znázorněno na obr. 38, hrot 502 je elektricky oddělen od elektrody 500 pomocí vymezovacího členu 504 a v důsledku toho se mezi elektrodou 500 a hrotem 502 vytvoří plazmová komora

572. Vymezovací člen 504 tvoří vířivé kanálky 607 (znázorněny přerušovanou čarou), které víří plazmový plyn proudící z distálních axiálních kanálků 534 do plazmové komory 572. Hrot 102 dále zahrnuje centrální výstupní hrdlo 574, kterým plazmový proud vystupuje za provozu plazmového hořáku 410, když je plazmový plyn ionizován uvnitř plazmové komory 572, jak bude dále podrobněji popsáno.

Jak je dále znázorněno, zámkový kroužek 517 připevňuje odtavné složky 416 k hořákové hlavě 412, když je plazmový hořák 410 kompletně smontován. Zámkový kroužek 517 je s výhodou připevněn k hořákové hlavě 412 pomocí závitového spojení, přičemž zahrnuje závitovou vložku 519. S výhodou je tato závitová vložka 519 vyrobena z mosazi a zámkový kroužek 517 je z ter50 mosetu, který je utvořen do závitové vložky 519. Alternativně mohou být odtavné složky 416 upevněny k hořákové hlavě 412 pomocí zámkové spojky s dvojitým stoupáním závitu, jak je znázorněno a popsáno v přihlášce vynálezu US 10/035 534 poddané 9. 11. 2001, která je běžným způsobem přiřazena k této přihlášce a jejíž obsah je sem tímto odkazem začleněn.

- 19CZ 301353 Bó

Proudění chladicí tekutiny

Jak je znázorněno na obr. 44, za provozu proudí chladicí tekutina z přívodní trubice 430 pro chladivo distálním směrem skrz centrální otvor 436 katody 422, skrz chladivovou trubici 442 a do distální dutiny 520 elektrody 500. Chladicí tekutina pak proudí proximálním směrem skrz proximální dutinu 518 vytvořenou mezi drážkami 523 elektrody 500 a katodou 422 pro zajištění chlazení elektrody 500 a katody 422, které pracují s relativně vysokými proudy a za relativně vysokých teplot. Chladicí tekutina dále proudí proximálním směrem ke kanálkům 530 v kazetovém tělese 506 a pak proudí skrz kanálky 530 a do vnitřní chladicí komory 532. Chladicí tekutina pak proudí kolem hrotu 502, který rovněž pracuje za relativně vysokých teplot pro zajištění chlazení hrotu 502, Konkrétně proudí chladicí tekutina skrz distální tekutinový kanálek 580 tvořený vodicím členem 503 mezi hrotem 502 a těsněním 505. Chladicí tekutina nejprve proudí distálním směrem drážkami 579 hrotu 502 a pak změní směr kolem distálního konce vodícího členu 503 a pak proudí proximálním směrem skrz distální tekutinové kanálky 580 mezi vodicím členem 503 a těsněním 505. Chladicí tekutina pak proudí proximálním směrem skrz vnější tekutinový průchod 548 vytvořený mezi distálním anodovým členem 508 a mezi stěnou 510 a skrz vnější axiální kanálky 533 (znázorněny přerušovanou čarou) v kazetovém tělese 506. Chladicí tekutina pak proudí proximálním směrem skrz zapuštěné stěny 590 a axiálními kanálky 592 vytvořenými v anodovém tělese 420. Když se chladicí tekutina dostane k proximálnímu rameni

593 anodového tělesa 420, proudí vratnou trubicí 434 pro chladivo a je vedena zpátky pro další rozvod přívodní trubicí 430 pro chladivo.

V důsledku toho je proudění chladicí tekutiny „koaxiální“, jak bylo výše popsáno, za účelem lepšího chlazení a provozu plazmového hořáku 410. Proto je proud chladicí tekutiny rozváděn obvodově kolem centrální podélné osy X plazmového hořáku 410 a proudí stejným směrem ve kterékoli radiální poloze od centrální podélné osy X pro vytvoření koaxiálního proudění. Plazmový plyn

Jak je zřejmé z obr. 45, proudí plazmový plyn obecně distálním směrem od trubice 432 pro plazmový plyn, skrz hořákovou patici 470 a do centrální dutiny 596 vytvořené v anodovém tělese 420. Plazmový plyn pak proudí distálním směrem skrz zapuštěné prstencové stěny 425 (znázorněny přerušovanou čarou) centrálního izolátoru 424 a do distálních axiálních kanálků 534 (znázorněny přerušovanou čarou) vytvořených v kazetovém tělese 506. Plazmový plyn pak proudí vířivými kanálky 607 (znázorněny přerušovanou čarou) vytvořenými ve vymezovacím členu 504 mezi elektrodou 500 a hrotem 502. Plazmový plyn pak vstupuje do plazmové komory 572, kde vytváří plazmový proud, když je plazmový plyn ionizován řídicím obloukem, a plazmový proud pak vystupuje z centrálního výstupního hrdla 574 hrotu 502 a centrálního výstupního hrdla 568 sekundárního krytu 512, Kromě toho je proudění plazmového plynu koaxiální, jak bylo popsáno výše, přičemž plazmový plyn je rozváděn obvodově kolem centrální podélné osy hořáku a proudí stejným směrem ve kterékoli radiální poloze od centrální podélné osy.

Proudění sekundárního plynu

Jak je zřejmé z obr, 36 až 38, sekundární plyn obecně proudí distálním směrem od trubice 435 pro sekundární plyn (znázorněna přerušovanou čarou) a skrz axiální průchod 602 (znázorněn přerušovanou čarou) vytvořený skrz hořákovou patici 470. Sekundární plyn pak proudí radiálně směrem ven skrz prstencovou komoru 595 (znázorněna přerušovanou čarou obr. 46), mezi hořákovou patici 470 a anodovým tělesem 420 a dále pokračuje distálním směrem do vnější komory

610 vytvořené mezi hořákovou patici 470 a pláštěm 428. Sekundární plyn pak proudí skrz axiální kanálky 606 procházející skrz prstencový výstupek 608 na vnějším izolátoru 426 a do proximálních axiálních kanálků 540 (znázorněny přerušovanou čarou) kazetového tělesa 506, Sekundární plyn pak vstupuje do otvoru 550 pro sekundární plyn a proudí distálním směrem mezi mezistěnou 510 a ochranným krytem 514, distálním průchodem 609 pro sekundární plyn, kanálky 513 pro sekundární plyn vytvořenými v sekundárním vymezovacím členu 516. Sekundární plyn pak

-20CZ 301353 B6 vstupuje do komory 578 pro sekundární plyn mezi těsněním 505 a sekundárním krytem 512 pro stabilizaci plazmového proudu, který vystupuje z centrálního výstupního hrdla 574 hrotu 502. Kromě toho je proudění sekundárního plynu koaxiální, jak bylo popsáno výše, přičemž sekundární plyn je rozváděn obvodově kolem centrální podélné osy hořáku a proudí stejným směrem ve kterékoli radiální poloze od centrální podélné osy.

Provoz

Jak je znázorněno na obr. 36 a 44 až 46, katodový nebo negativní potenciál je nesen katodou 422 io a elektrodou 500. a anodový nebo pozitivní potenciál je nesen anodovým tělesem 420, centrálním anodovým členem 509, distálním anodovým členem 508 a hrotem 502, takže, když se k plazmovému hořáku 410 připojí zdroj elektrické energie, vytvoří se v mezeře mezi elektrodou 500 a hrotem 502 uvnitř plazmové komory 572 řídicí oblouk. Jak plazmový plyn vstupuje do plazmové komory 572, ionizuje se řídicím obloukem, a v důsledku toho se uvnitř plazmové komory 572 vytvoří plazmový proud a ten proudí distálním směrem skrz centrální výstupní hrdlo 574 hrotu

502, Kromě toho proudí sekundární plyn do komory 578 pro sekundární plyn a stabilizuje plazmový proud při výstupu z centrálního výstupního hrdla 574 hrotu 502. Výsledkem je, že z centrálního výstupního hrdla 568 sekundárního krytu 512 vystupuje velmi rovnoměrný a stabilní plazmový proud pro vysokoproudové, velmi přesné procesy řezání.

Plazmový hořák 410 zahrnuje rovněž soustavu těsnicích kroužků a odpovídajících kruhových drážek, jak je to znázorněno na obr. 36 až 38, které zde nejsou pro lepší srozumitelnost vyjmenovány. Těsnicí kroužky obecně utěsňují tekutinové kanálky, konkrétně kanálky pro chladicí tekutinu, plazmový plyn a sekundární plyn za provozu plazmového hořáku, což by mělo být odbomí25 kovi z dané oblasti zřejmé.

Kazeta pro odtavné složky

Jak je znázorněno na obr. 47a až 47f, tento vynález uvádí kazetu 650a až 650f pro odtavné složky, která obecně zahrnuje kazetové těleso 506 (obr. 46) a alespoň jednu další odtavnou složku. Například, jak je to znázorněno na obr. 47a, kazeta 650a pro odtavné složky zahrnuje centrální anodový člen 509, elektrodu 500, hrot 502, vymezovací člen 504, distální anodový člen 508, ochranný kryt 514, mezi stěnu 510, vodicí člen 503, těsnění 505. sekundární kryt 512, sekundární vymezovací člen 516 a zámkový kroužek 517, spolu se soustavou těsnicích kroužků. Při použí35 vání kazety 650a pro odtavné složky je spíše nahrazována celá kazeta 650a, když je zapotřebí vyměnit jednu nebo více odtavných složek, aby se dosáhlo rychlé a efektivní výměny odtavných složek, než aby se nahrazovaly jednotlivé odtavné složky samostatně.

Jak je to znázorněno na obr. 47b, kazeta 650b pro odtavné složky zahrnuje centrální anodový člen 509, elektrodu 500, hrot 502, vymezovací člen 504, distální anodový Člen 508, ochranný kryt 514, mezí stěnu 510, vodící člen 503, těsnění 505, sekundární kryt 512 a sekundární vymezovací člen 516. Kazeta 650c z obr. 47c zahrnuje centrální anodový člen 508 a zámkový kroužek 517. Kazeta 650d z obr. 47d zahrnuje elektrodu 500, hrot 502. vymezovací člen 504, vodící člen

503, těsnění 505, sekundární kryt 512 a sekundární vymezovací člen 516.

Jak je znázorněno na obr. 47e, kazeta 65 Oe pro odtavné složky zahrnuje elektrodu 500, hrot 502, vymezovací člen 504, sekundární kryt 512 a sekundární vymezovací člen 516. Alternativně zahrnuje kazeta 650f z obr. 47f centrální anodový člen 509, elektrodu 500, hrot 502, vymezovací člen

504, distální anodový člen 508, ochranný kryt 514, mezistěnu 510, sekundární kryt 512 a sekun50 dámí vymezovací člen 516. Podle tohoto vynálezu mohou být použity i jiné kombinace odtavných složek a zde znázorněná konkrétní provedení nemají být pokládána za omezující pro rozsah vynálezu. Dále mohou být použity v některých kazetách 650 pro odtavné složky těsnicí kroužky pro těsnění za provozu plazmového hořáku.

-21 CZ 301353 B6

Sestavy

Jak je zřejmé z obr. 48a až 48g, jsou pro snadnou montáž a údržbu plazmového hořáku 410 s výhodou dány tímto vynálezem specifické sestavy odtavných složek. Například sestava ochran5 ného krytu 514, mezi stěny 510 a distálního anodového krytu 508 je znázorněna na obr. 48a jakožto sestava 660 ochranného krytu. S výhodou je sestava 660 ochranného krytu dodávána koncovému uživateli jako zkompletovaná sestava, přičemž ochranný kryt 514, mezi stěna 510 a distální anodový kryt 508 jsou s výhodou navzájem spojeny sestavou uložení s přesahem. Kromě toho je na obr. 48b znázorněna sestava 662 hrotu, která zahrnuje hrot 502 a vodicí člen io 503. Další sestava 664 hrotu je znázorněna na obr. 48c, která zahrnuje hrot 502, vodicí člen 503 a těsnění 505.

Na obr. 48d je znázorněna sestava 666 sekundárního vymezovacího členu, která zahrnuje vodicí člen 505, sekundární vymezovací člen 516 a sekundární kryt 512. Elektrodová sestava 668 je znázorněna na obr. 48e a zahrnuje elektrodu 500 a vymezovací člen 504. Na obr. 48f je znázorněna kazetová sestava 670, která zahrnuje kazetové těleso 506, centrální anodový člen 509 a zámkový kroužek 517. Další kazetová sestava 672 je znázorněna na obr. 48g a zahrnuje kazetové těleso 506 a centrální anodový člen 509. Podle tohoto vynálezu mohou být použity další kombinace sestava znázorněná konkrétní provedení nemají být pokládána za omezující pro roz20 sah tohoto vynálezu. Dále mohou být v některých sestavách použity těsnicí kroužky pro těsnění za provozu plazmového hořáku.

Kazety pro odtavné složky a sestavy mají být brány tak, jako by zahrnovaly všechny možné kombinace zde popsaných provedení odtavných složek. Tedy, zde uvedené kazety pro odtavné složky a sestavy nejsou omezeny na odtavné složky, které zde byly uvedeny jako součást konkrétního plazmového hořáku 410.

Připojení hořákové hlavy

Jak je to znázorněno na obr. 49, odtavné složky 416 jsou upevněny k hořákové hlavě 412 pomocí zámkového kroužku 517 a závitového spojení, jak bylo popsáno výše. V kompletně smontovaném stavuje distální čelo 680 vnějšího izolátoru 426 uspořádáno přilehlé k zahloubenému proximálnímu čelu 542 kazetového tělesa 506. Tak je vytvořena prstencová komora 682 mezi distálním čelem 680 vnějšího izolátoru 426 a zahloubeným proximálním čelem 542 kazetového tělesa.

Proto sekundární plyn, který proudí axiálními kanálky 606 vnějšího izolátoru 426, je rozváděn kolem prstencové komory 682 pro průchod proximálními axiálními kanálky 540 (znázorněny přerušovanou čarou) kazetového tělesa 506. V důsledku toho proudí sekundární plyn mezi hořákovou hlavou 412 a odtavnými složkami 416 nezávisle na rotačním seřízení odtavných složek 416 vzhledem k hořákové hlavě 412.

Podobně zapuštěné prstencové stěny 425 centrálního izolátoru 424 (obr, 36, 37) jsou uspořádány přilehlé k proximálnímu čelu 536 kazetového tělesa 506. Je tedy vytvořena prstencová komora 692 mezi zapuštěnými prstencovými stěnami 425 centrálního izolátoru 424 a proximálním čelem 536 kazetového tělesa 506. Proto plazmový plyn, který proudí skrz zapuštěné prstencové stěny

425 centrálního izolátoru 424, je rozváděn kolem prstencové komory 692 pro průchod distálními axiálními kanálky 534 (znázorněny přerušovanou čarou) vytvořenými v kazetovém těle se 506. V důsledku toho proudí sekundární plyn mezi hořákovou hlavou 412 a odtavnými složkami 416 nezávisle na rotačním seřízení odtavných složek 416 vzhledem k hořákové hlavě 412.

Podobně jako pro proudění sekundárního plynu a plazmového plynu, připojení hořákové hlavy, které je nezávislé na rotačním seřízení, umožňuje zpětný proud chladicí tekutiny. Jak je znázorněno, přilehle k vnějšímu proximálnímu čelu 702 kazetového tělesa 506 je uspořádáno vnější distální čelo 700 anodového tělesa 420. Mezi vnějším distálním čelem 700 anodového tělesa 420 a vnějším proximálním čelem 702 kazetového tělesa 506 je tedy vytvořena prstencová komora

7 04. Takže chladicí tekutina, která proudí vnějšími axiálními kanálky 533 (znázorněny přerušo-22CZ 301353 B6 vanou čarou) v kazetovém tělese 506 je rozváděna kolem prstencové komory 704 pro průchod skrz zapuštěné stěny 590 a axiální kanálky 592 vytvořené v anodovém tělese 420. V důsledku toho proudí chladicí tekutina mezi odtavnými složkami 416 a hořákovou hlavou 412 nezávisle na rotačním seřízení odtavných složek 416 vzhledem k hořákové hlavě 412.

Tedy proximální prvek (například anodové těleso 420, vnější izolátor 426) a distální prvek (například kazetové těleso 506) jsou navrženy tak, aby definovaly alespoň jednu komoru, když jsou proximální a distální prvek navzájem spojeny. Tato komora je propojena s alespoň jedním průchodem skrz proximální prvek a alespoň jedním tekutinovým kanálkem v distálním prvku pro io vytvoření propojení mezi tekutinovými průchody nezávisle na rotačním seřízení proximálního a distálního prvku.

Kromě toho je na proximální koncové části plazmového hořáku 410 uspořádáno řídicí zpětné vedení 800, které jev čelním kontaktu s anodovým tělesem 420, takže elektrické spojení je rov15 něž vytvořeno nezávislé na rotačním seřízení odtavných složek 416. Dále, elektrické spojení mezi centrálním anodovým členem 509 a anodovým tělesem 420 je rovněž vytvořeno nezávislé na rotačním seřízení za pomoci zarážek 549 na centrálním anodovém členu 509. Tímto vynálezem je tedy vytvořeno elektrické propojení i tekutinové propojení, která jsou nezávislá na rotačním seřízení.

Je jasné, že zde popsaná připojení hořákové hlavy mohou být rovněž využita s jinými provedeními plazmových hořáků. Kromě toho, připojení hořákové hlavy, jak byla popsána výše, například stupňovitá konstrukce kazety (obr. 30, 31), konstrukce s čelním těsněním (obr. 32a, b), přímá konstrukce kazety (obr. 33a, b) nebo kuličkový zámkový mechanismus (obr. 34a, b) mohou být rovněž využita pro různá, zde popsaná provedení plazmových hořáků, a řešení stále zůstane v rozsahu tohoto vynálezu. Tedy připojení hořákové hlavy by neměla být omezena na konkrétní provedení plazmového hořáku, například plazmového horáku 410.

Kromě toho, každé provedení odtavných složek, které je zde popsáno (například elektrody 100a až lOOk, hroty 102a až 102c, mimo jiné) nemá být omezeno na použití v konkrétním provedení plazmového horáku, v němž je popsáno. Například kterékoli provedení elektrody může být použito v alternativním plazmovém hořáku 410 a řešení stále zůstane v rozsahu vynálezu. Každé provedení tohoto vynálezu tedy může být použito ve kterémkoli, zde popsaném plazmovém hořáku, a řešení stále zůstane v rozsahu vynálezu.

Alternativní provedení plazmového hořáku

Ještě další provedení plazmového hořáku podle vynálezu je znázorněno na obr. 50 a označeno vztahovou značkou ELO. Pro lepší srozumitelnost jsou znázorněny pouze některé odtavné složky plazmového hořáku 810. Provoz plazmového hořáku 810 je v zásadě podobný výše popsanému provozu s koaxiálním prouděním, rozvodem plazmy a sekundárního plynu, s různými provedeními odtavných složek a s použitím kazety pro odtavné složky a sestav připojení hořákové hlavy. Avšak plazmový hořák 810 rovněž zahrnuje dielektrický vymezovací člen 812 mezi elektrodou 814 a hrotem 816, jak je to znázorněno. Dielektrický vymezovací člen 812 je uspořádán ve vymezovacím členu 818, který odděluje a izoluje elektrodu 814 od hrotu 816, jak bylo popsáno výše. Dielektrický vymezovací člen 812 tedy zvyšuje dielektrický efekt mezi katodovou elektrodou 814 a anodovým hrotem 816, takže se řídicí oblouk negeneruje v blízkosti proximálního konce hrotu 816 mezi elektrodou 814 a hrotem 816, jak je naznačeno Číslem 820. Řídicí oblouk se spíše vytvoří v blízkosti distálního konce elektrody 814, jak je naznačeno Číslem 822. S výho50 dou je dielektrický vymezovací člen 812 vytvořen z materiálu Fluorosints.

Popis vynálezu je svou podstatou pouze příkladný, tedy variantní provedení, která nevybočují z podstaty vynálezu, spadají do jeho rozsahu. Například, jak je znázorněno na obr. 51, mohou být použita různá provedení vynálezu, jak zde byla popsána, v plazmovém hořáku 910 v řezném systému 912, který zahrnuje řídicí systém 914 pro tekutiny, řídicí systém 916 pohybu, iniciátor

-23CZ 301353 B6

918 oblouku a/nebo centrální řídicí systém 920, přičemž řešení zůstane v rozsahu vynálezu. Takovéto varianty nemají být považovány za vybočení z rozsahu ochrany vynálezu nebo jeho ducha.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY ío

   1. Hrot (102) pro elektrický kontakt a průchod tekutiny mezi hrotem (102) a přilehlým anodovým prvkem (108) plazmového hořáku, přičemž hrot (102) zahrnuje obvodový povrch sousedící s obvodovým povrchem anodového prvku (108) a sousedící obvodové povrchy zajišťují elektrický kontakt a průchod tekutiny.
2. 2. Hrot (102) podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje alespoň jeden kanálek.
3. 3. Hrot (102) podle nároku 2, vyznačující se tím, že kanálek zahrnuje alespoň jed20 no bodové vybrání (275) vytvořené v hrotu (102).
4. 4. Hrot (102) podle nároku 2, vyznačující se tím, že kanálek zahrnuje spirálové drážky (288) vytvořené v hrotu (102).

   25 5. Hrot (102) podle nároku 2, vyznačující se tím, že kanálek zahrnuje axiální kanálek vytvořený v hrotu (102).

   6. Hrot (102) podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje alespoň jednu drážku (288) pro průchod tekutiny a alespoň jedno vystouplé žebro (290) pro elektrický kontakt.

   7. Hrot (102) podle nároku 6, vyznačující se tím, že drážky (288) a vystouplá žebra (290) jsou uspořádány na vnější části hrotu (102).

   8. Hrot (102) podle nároku 7, vyznačující se tím, že drážky (288) a vystouplá žebra

   35 (290)jsou rovnoměrně rozloženy kolem distální koncové části hrotu (102).

   9. Hrot (102) podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje vybrání tvořící kanálky, které směřují plazmový plyn.

   40 10. Hrot (102) podle nároku 1, vyznačující se tím, že dáte zahrnuje zarážku pro připojení k sousední součásti plazmového hořáku.

   11. Hrot (102) pro použití v plazmovém hořáku, přičemž hrot (102) je utvořen pro koaxiální proudění tekutiny a koaxiální proudění tekutiny zahrnuje distální proudění proudící distálně smě45 rem k hrotu (102) a proximální proudění proudící proximálně od hrotu (102), zatímco hrot (102) zavádí distální proudění do proximálního proudění vně distálního konce hrotu (102), přičemž hrot (102) je dále utvořen pro elektrický kontakt s přilehlým anodovým prvkem (108) atekutina proudí v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu.

   50 12. Hrot (102) podle nároku 11, vyznačující se tím, že dále zahrnuje alespoň jeden kanálek pro průchod tekutiny.

   13. Hrot (102) zkonstruovaný pro elektrický kontakt s anodovým prvkem (108) plazmového hořáku, přičemž hrot (102) zahrnuje alespoň jeden kanálek a obvodový povrch sousedící s obvo55 dovým povrchem anodového prvku (108), zatímco chladicí tekutina prochází kanálkem pro

   -24CZ 301353 B6 ochlazování v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu a sousedící obvodové povrchy zajišťují pro elektrický kontakt.

   14. Tekutinou chlazený hrot (102) zkonstruovaný pro elektrický kontakt s anodovým prvkem
5. 5 (108) plazmového hořáku, přičemž anodový prvek (108) je umístěn na distálním konci hrotu (102) a tento hrot (102) zahrnuje alespoň jeden kanálek pro průchod tekutiny vytvořený mezi distálním koncem hrotu (102) a anodovým prvkem (108).

   15. Hrot (102) zkonstruovaný pro elektrický kontakt s anodovým prvkem (108) plazmového io hořáku a pro průchod chladicí tekutiny v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu, přičemž tento hrot (102) zahrnuje alespoň jednu drážku (288) a alespoň jedno vystouplé žebro (290) sousedící s drážkou (288) a vystouplé žebro (290) se dotýká anodového prvku (108) pro vytvoření elektrického kontaktu a chladicí tekutina prochází drážkou (288) pro ochlazování v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu.

   16. Hrot (102) zkonstruovaný pro elektrický kontakt s anodovým prvkem (108) plazmového hořáku a pro průchod chladicí tekutiny v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu, přičemž tento hrot (102) zahrnuje soustavu drážek (288) a soustavu vystouplých žeber (290) uspořádaných mezi drážkami (288), a vystouplá žebra (290) se dotýkají anodového prvku (108) pro vytvo20 ření elektrického kontaktu a chladicí tekutina prochází drážkami (288) pro ochlazování v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu.

   17. Tekutinou chlazený hrot (102) pro elektrický kontakt s anodovým prvkem (108) plazmového hořáku a pro průchod chladicí tekutiny pro chlazení v bezprostřední blízkosti elektrického kon25 taktu, přičemž tento hrot (102) zahrnuje soustavu vnějších vystouplých žeber (290) a soustavu drážek (288) uspořádaných mezi vystouplými žebry (290) a vystouplá žebra (290) zajišťují elektrický kontakt s anodovým prvkem (108) a zajišťují alespoň část proudění chladicí tekutiny a soustava drážek (288) zajišťuje alespoň část proudění chladicí tekutiny.

   30 18. Hrot (102) podle nároku 17, vyznačující se tím, že dále zahrnuje soustavu patek a odsazených patek uspořádaných na distální koncové části hrotu (102), přičemž odsazené patky zajišťují zlepšené chlazení hrotu (102).

   19. Hrot (102) pro použití v plazmovém hořáku, který zahrnuje prostředek pro vedení elektrické

   35 energie mezi přiléhajícími obvodovými povrchy hrotu (102) a přilehlého anodového prvku (108) a prostředek pro vedení tekutiny mezi přiléhajícími obvodovými povrchy hrotu (102) a přilehlého anodového prvku (108) v bezprostřední blízkosti prostředků pro vedení elektrické energie.

   20. Plazmový hořák, který zahrnuje anodový prvek (108), tvořící obvodový povrch, a hrot

   40 (102), zkonstruovaný pro elektrický kontakt s anodovým prvkem (108) a pro průchod tekutiny mezi hrotem (102) a anodovým prvkem (108), přičemž hrot (102) tvoří obvodový povrch sousedící s obvodovým povrchem anodového prvku (108) a tyto sousedící obvodové povrchy zajišťují elektrický kontakt a průchod tekutiny.

   45 21. Plazmový hořák podle nároku 20, vyznačující se tím, že dále zahrnuje alespoň jeden kanálek,

   22. Plazmový hořák podle nároku 21, vyznačující se tím, že kanálek zahrnuje drážky (288) vytvořené v anodovém prvku (108).

   23. Plazmový hořák podle nároku 21, vyznačující se tím, že kanálek zahrnuje drážky (288) vytvořené na anodovém prvku (108) a na hrotu (102).

   24. Plazmový hořák podle nároku 21, vyznačující se tím, že kanálek zahrnuje ales55 poň jedno bodové vybrání (275) vytvořené v hrotu (102).

   -25CZ 301353 B6

   25. Plazmový hořák podle nároku 21, vyznačující se tím, že kanálek zahrnuje třetí prvek (279) uspořádaný mezi hrotem (102) a anodovým prvkem (108).

   5 26. Plazmový hořák podle nároku 25, vyznačující se tím, že třetí prvek (279) je z porézního vodivého materiálu.

   27. Plazmový hořák podle nároku 26, vyznačující se tím, že třetí prvek (279) je šikmá spirálová pružina.

   o

   28. Plazmový hořák podle nároku 21, vyznačující se tím, že kanálek zahrnuje spirálové drážky (288) vytvořené v hrotu (102).

   29. Plazmový hořák podle nároku 21, vyznačující se tím ní kanálek vytvořený v hrotu (102).

   30. Plazmový hořák podle nároku 21, vy zn ač uj íc í se tím ní kanálek vytvořený v anodovém prvku (108).

   že kanálek zahrnuje axiálže kanálek zahrnuje axiál31. Plazmový hořák podle nároku 20, vyznačující se tím, že hrot (102) dále zahrnuje alespoň jednu drážku (288) a alespoň jedno vystouplé žebro (290),

   32. Plazmový hořák podle nároku 31, vyznačující se tím, že drážky (288) a vystouplá žebra (290) jsou uspořádány podél vnější části hrotu (102).

   33. Plazmový horák podle nároku 31, vyznačující se tím, že drážky (288) a vystouplá žebra (290) jsou rovnoměrně rozloženy kolem distální koncové části hrotu (102).

   34. Plazmový hořák podle nároku 31, vyznačující se tím, že drážky (288) zajišťují 30 chlazení hrdla.

   35. Plazmový hořák podle nároku 20, vyznačující se tím, že hrot (102) dále zahrnuje vybrání, která tvoři kanálky směřující plazmový plyn.

   35 36. Plazmový horák podle nároku 20, vyznačující se tím, že hrot (102) dále zahrnuje zarážku pro připojení k sousední součásti plazmového hořáku.

   37. Plazmový hořák, který zahrnuje anodový prvek (108) a hrot (102), sousedící s anodovým prvkem (108) a zkonstruovaný pro koaxiální proudění tekutiny, přičemž tekutina je vedena hro40 tem (102) distálním směrem k vnějšku distálního konce hrotu (102) a pak proximálním směrem od hrotu (102).

   38. Plazmový hořák, který zahrnuje anodový prvek (108), tvořící obvodový povrch, a hrot (102) zkonstruovaný pro elektrický kontakt s anodovým prvkem (108), přičemž tento hrot (102) zahr45 nuje alespoň jeden kanálek a obvodový povrch sousedící s obvodovým povrchem anodového prvku (108), a chladicí tekutina prochází tímto kanálkem pro chlazení v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu a přilehlé obvodové povrchy zajišťují elektrický kontakt.

   39. Plazmový hořák, který zahrnuje anodový prvek (108) a tekutinou chlazený hrot (102), zkon50 strnovaný pro elektrický kontakt s anodovým prvkem (108), uspořádaným na distálním konci tekutinou chlazeného hrotu (102), přičemž hrot (102) zahrnuje alespoň jeden kanálek pro průchod tekutiny vytvořený mezi anodovým prvkem (108) a distálním koncem hrotu (102).

   40. Plazmový hořák, který zahrnuje anodový prvek (108) a hrot (102), zkonstruovaný pro elekt55 rický kontakt s anodovým prvkem (108) a pro průchod chladicí tekutiny v bezprostřední blízkosti

   -26CZ 301353 B6 elektrického kontaktu, přičemž tento hrot (102) zahrnuje alespoň jednu drážku (288) a alespoň jedno vystouplé žebro (290) sousedící s drážkou (288), přičemž vystouplé žebro (290) se dotýká anodového prvku (108) pro zajištění elektrického kontaktu a chladicí tekutina prochází drážkou (288) pro chlazení v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu.

   41. Plazmový hořák, který zahrnuje anodový prvek (108), držák hrotu (102), který je uspořádaný na distální koncové části anodového prvku (108) a je v elektrickém kontaktu s anodovým prvkem (108), a hrot (102) zkonstruovaný pro elektrický kontakt s držákem hrotu (102), přičemž chladicí tekutina prochází držákem hrotu (102) a v nejbližším okolí elektrického kontaktu mezi io držákem hrotu (102) a hrotem (102).

   42. Způsob provozování plazmového hořáku, který zahrnuje krok vedení chladicí tekutiny a elektrické energie mezi sousedícími obvodovými povrchy hrotu (102) a přilehlého anodového prvku (108), přičemž sousedící obvodové povrchy zajišťují elektrický kontakt a průchod tekuti15 ny.

   43. Způsob provozování plazmového hořáku, který zahrnuje krok vedení tekutiny koaxiálně mezi hrotem (102) a sousedícím anodovým prvkem (108), přičemž tekutina je vedena hrotem (102) distálním směrem k vnějšku distálního konce hrotu (102) a proximálním směrem od hro20 tu (102).

   44. Způsob provozování plazmového hořáku, který zahrnuje kroky vedení chladicí tekutiny alespoň jedním kanálkem vytvořeným podél hrotu (102) a vedení elektrické energie podél sousedících obvodových povrchů hrotu (102) a přilehlého anodového prvku (108), přičemž chladicí

   25 tekutina prochází tímto kanálkem pro chlazení v bezprostřední blízkosti elektrického kontaktu a sousedící obvodové povrchy zajišťují elektrický kontakt.

   45. Způsob provozování tekutinou chlazeného plazmového hořáku, který zahrnuje kroky vedení elektrické energie mezi hrotem (102) a přilehlým anodovým prvkem (108), uspořádaným na

   30 distálním konci hrotu (102), a vedení tekutiny alespoň jedním kanálkem vytvořeným mezi distálním koncem hrotu (102) a přilehlým anodovým prvkem (108).

   46. Způsob provozování plazmového hořáku, který zahrnuje kroky vedení chladicí tekutiny soustavou drážek (288) vytvořených podél hrotu (102) v bezprostřední blízkosti elektrického spojení

   35 mezi hrotem (102) a přilehlým anodovým prvkem (108) a vedení elektrické energie soustavou žeber (290) uspořádaných mezi soustavou drážek (288), přičemž žebra (290) jsou v elektrickém kontaktu s anodovým prvkem (108).