DD255437A7 - Zusammengesetzte duese fuer ein plasmatron - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zusammengesetzte Duese fuer ein Plasmatron und findet bei der Plasmabearbeitung von Materialien in Luft und unter Wasser Anwendung. Die zusammengesetzte Duese schliesst eine innere und eine aeussre formierende Duese ein, die uebereinander montiert sind und so am Gehaeuse des Plasmatrons befestigt sind, dass ein erster und ein zweiter Spalt entstehen. Im ersten Spalt, der zwischen der Kathode und der inneren formierenden Duese liegt, wird eine innere und im zweiten Spalt eine aeussere Wirbeleinrichtung eingebaut. Die Duese sichert eine gleichzeitige und unabhaengige Zufuehrung von inertem, sauerstoffhaltigem, plasmabildendem Gas und Wasserstrahl und senkt den Gasaufwand. Des weiteren gestattet die Ausbildung der Duese das Schneiden von Werkstuecken von grosser Staerke in Luft und unter Wasser mit bedeutender Eintauchtiefe. Die Zufuehrung erfolgt gleichzeitig und unmittelbar direkt in den formierenden Kanal der Duese. Fig. 1

Description

Die Aufgabe wurde durch eine zusammengesetzte Düse gelöst, mit einer inneren und einer äußeren formierenden Düse, die übereinander angeordnet und so am Gehäuse des Plasmatrons so befestigt sind, daß ein erster und ein zweiter Spalt gebildet werden. Der erste Spalt entsteht zwischen der Kathode des Plasmatrons und der inneren formierenden Düse mit der darin angeordneten inneren Wirbeleinrichtung. Der zweite Spalt ist mit den Kanälen im Gehäuse des Plasmatrons verbunden. Im Vorderende der inneren formierenden Düse ist ein formierender Kanal ausgebildet. Gemäß der Erfindung ist zwischen der inneren und der äußeren formierenden Düse eine formierende Zwischendüse montiert. Zwischen dieser und der inneren formierenden Düse entsteht ein dritter Spalt und der zweite Spalt ist zwischen der Zwischen- und der äußeren formierenden Düse ausgebildet. Im Vorderteil der formierenden Zwischendüse ist ein zweiter formierender Kanal vorgesehen, gleichachsig diesem der inneren formierenden Düse, wobei ein gemeinsamer formierender Kanal gebildet wird. In der Kontaktoberfläche der Zwischen- und der äußeren formierenden Düse ist eine Zwischenwirbeleinrichtung mit tangentialen Kanälen angeschlossen. Die aufgezeigten tangentialen Kanäle sind in ihrem einen Ende mit einem inneren Kreiskanal der formierenden Zwischendüse verbunden. Dieser Kanal ist durch Bohrungen mit einem mit Zuführung verbundenen äußeren Kreiskanal angeschlossen. Der zweite Spalt ist mit den Kanälen des Gehäuses mittels der äußeren Wirbeleinrichtung, der verbindenen Kanäle der formierenden Zwischendüse und des dritten Spaltes verbunden. Die verbindenden Kanäle sind zweckmäßigerweise oberhalb der Zwischenwirbeleinrichtung angeordnet

Die Vorteile der Düse bestehen im Folgenden:

Es ist eine gleichzeitige und unabhängige Zuführung an inertem, sauerstoffhaltigem und plasmabildendem Gas und Wasserstrahl gewährleistet und der Aufwand an inertem Gas wird gesenkt.

Die Konstruktion der Düse gestattet das Schneiden von Werkstücken von großer Stärke in Luft und unter Wasser mit bedeutender Eintauchtiefe.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Düse ist in den beigefügten Zeichnungervdargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: den Teilschnitt der zusammengestzten Düse, montiert am Plasmatron; Fig.2: den Schnitt nach Fig. 1.

Die zusammengesetzte Düse besteht aus einer inneren Düse 1, einer Zwischendüse 2 und einer äußeren formierenden Düse 3, die aufeinander montiert sind. Sie sind am Gehäuse 4 des Plasmatrons so befestigt, daß dadurch drei Spalte entstehen. Der erste Spalt 5 ist zwischen der Kathode des Plasmatrons und der inneren formierenden Düse 1. Der zweite Spalt liegt zwischen dem Spalt 7 und der äußeren formierenden Düse 3. Der dritte Spalt 8 ist zwischen der inneren Düse 1 und der Zwischendüse 2 gebildet. Im ersten Spalt 5 ist die innere Wirbeleinrichtung 9 und im zweiten Spalt 7 die äußere Wirbeleinrichtung 10 montiert. Im Vorderteil der inneren formierenden Düse ist ein formierender Kanal 11 gebildet, verbunden gleichachsig mit zweitem formierendem Kanal 12, ausgebildet in der formierenden Zwischendüse 2 so, daß ein gemeinsamer formierender Kanal 13 gebildet wurde. Die formierenden Kanäle 11; 12 können mit unterschiedlichen Durchmessern und Längen ausgebildet sein. Die Kontaktoberfläche der Zwischendüse 2 und der inneren formierenden Düse 1 besteht aus einer Zwisehenwirbeleinrichtung 14 mit eingeschlossenen Tangentialkanälen 15, die unter verschiedenem Winkel gegenüber dem gemeinsamen formierenden Kanal 13 geneigt sein können. DieTangentialkanäle 15 sind in ihrem einen Ende mit dem gemeinsamen formierenden Kanal 13 und am anderen Ende mit einem inneren Kreiskanal 16 an derformierenden Zwischendüse 2 verbunden. Seinerseits ist der innere Kreiskanal 16 durch Bohrungen 17 mit einem äußeren Kreiskanal 18, welcher an die Zuführung 19 angeschlossen ist, verbunden. Der äußere Kreiskanal 18 kann auch im zweiten Spalt 7 und in der äußeren formierenden Düse 3 ausgeführt werden. Der zweite Spalt 7 ist durch die äußere Wirbeleinrichtung 10, Verbundkanäle 20 der formierenden Zwischendüse 2 und den dritten Spalt 8 mit Kanälen 21 verbunden, die im Gehäuse 4 des Plasmatrons ausgeführt sind. Die Verbundkanäle 20 sind oberhalb der Zwischenwirbeleinrichtung 14 angeordnet

Die zusammengesetzte Düse hat folgende Wirkungsweise:

Inertes Gas bestimmter Ergiebigkeit wird tangential durch die innere Wirbeleinrichtung 9 geführt und bewegt sich im ersten Spalt 5 mit ständig ansteigender Geschwindigkeit, eindringend in den formierenden Kanal 11 der inneren formierenden Düse 1 und setzt die Bewegung im gemeinsamen formierenden Kanal 13 fort.

Der kühlende Wasserstrahl, in das Gehäuse 4 mittels der Kanäle 21 zugeführt, dringt in den dritten Spalt 8 ein, kühlend die innere Düse 1 sowie die Zwischendüse 2 und die formierende Düse 3. Es folgt das Eindringen des Wasserstrahles in die Verbundkanäle 20 und die Kühlung der Zwischendüse 2 und der formierenden Düse 3 fortsetzend, gelangt der Wasserstrahl in den zweiten Spalt oberhalb der äußeren Wirbeleinrichtung 10. Die letztere durchfließend, erlangt der Wasserstrahl eine zwangsläufige Rotationssowie fortschreitende Bewegung, so daß die Kühlung der Zwischendüse 2 und der äußeren formierenden Düse 3 fortgesetzt wird. Im zweiten Spalt 7 bewegt sich der Wasserstrahl mit einer stets erhöhenden Geschwindigkeit nach außen zu ihrer Bohrung gerichtet. Daraus abfließend schafft der Wasserstrahl vordem Plasmatron einen schützenden konischen Wasserschirm mit veränderlich kontrollierbarer Form und mit breiter funktionaler technologischer Vorbestimmung. Das Plasmatron wird dem zu schneidenden Material zugeführt. Eine Spannung wird zwischen der zusammengesetzten Düse und der Kathode 6 angelegt und durch eine manuelle Zündvorrichtung oder automatisch mit Oszillator oder Pneumotaste wird ein Pilotbogen gezündet, der automatisch auf das zu bearbeitende Material wirkt. Gleichzeitig mit der Zunahme der energetischen Parameter des Bogens wird über die Zuführung 19 ein sauerstoffhaltiger Strom mit einer Leistung geleistet, die die Leistung des inerten Gases bedeutend übersteigt. Dieser Strahl dringt in den äußeren Kreiskanal 18 und geht über Bohrungen 17 in den inneren Kreiskanal 16 oberhalb der Zwischenwirbeleinrichtung 14 über. Von dort dringt er über die Tangentiaikanäle 15 in den gemeinsamen formierenden Kanal 13, wirkt auf den generierten Plasmastrahl, indem er seine Länge verändert sowie seine gasdynamischen, energetischen und thermischen Parameter.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1. Zusammengesetzte Düse für ein Plasmatron mit einer inneren und äußeren formierenden Düse, die übereinander angeordnet und so am Gehäuse des Plasmatrons befestigt sind, daß ein erster und ein zweiter Spalt gebildet werden, wobei der erste Spalt zwischen der Kathode des Plasmatrons und der inneren formierenden Düse liegt und darin eine innere Wirbeleinrichtung montiert und im zweiten Spalt eine äußere Wirbeleinrichtung angebracht ist, wobei der zweite Spalt mit im Gehäuse des Plasmatrons ausgeführten Kanälen verbunden und im Vorderende der inneren formierenden Düse ein formierender Kanal ausgebildet ist, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der inneren formierenden Düse und der äußeren formierenden Düse (3) eine Zwischendüse (2) montiert ist, indem zwischen dieser und der inneren formierenden Düse (1) ein dritter Spalt (8) gebildet wird, und der zweite Spalt (7) zwischen der Zwischendüse (2) und der äußeren formierenden Düse (3) ausgebildet ist, indem ein Vorderteil der formierenden Zwischendüse (2) ein zweiter formierender Kanal (12), gleichachsig einem formierenden Kanal (11) der inneren formierenden Düse (1) vorgesehen ist, wobei ein gemeinsamer formierender Kanal (13) der inneren formierenden Düse (1) ausgeformt ist, indem in der Kontaktoberfläche derZwischendüse (2) und der inneren formierenden Düse (1) eine Zwischenwirbeleinrichtung (14) mitTangentialkanälen (15) eingeschlossen ist, verbunden mit ihrem einen Ende mit dem gemeinsamen formierenden Kanal (13) und im anderen Ende mit einem inneren Kreiskanal (16), der über Bohrungen (17) mit einem äußeren Kreiskanal (18) verbunden ist, angeschlossen über eine Zuführung (19), wobei der zweite Spalt (7) mit Kanälen (21) des Gehäuses (4) mittels einer äußeren Wirbeleinrichtung (10), Verbundkanäle (20) der formierenden Zwischendüse (2) und dritter Spalt (8) verbunden ist.
2. 2. Zusammengesetzte Düse gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die verbindenden Kanäle der formierenden Zwischendüse (2) über der Zwischenwirbeleinrichtung (14) angeordnet sind.

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine zusammengesetzte Düse für ein Plasmatron und findet bei der Plasmabearbeitung von Materialien in der Luft und unter Wasser Anwendung.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Bekannt ist eine zusammengesetzte Düse für ein Plasmatron, insbesondere zur unabhängigen Zuführung eines Wasserstrahles und plasmabildenden Gases, einschließend eine äußere und eine innere formierende Düse, die übereinander montiert sind und so am Gehäuse des Plasmatrons befestigt sind, daß zwei Spalte gebildet werden. Der erste Spalt ist zwischen der Kathode und der inneren formierenden Düse vorgesehen, bestimmt zur Zuleitung von plasmabildendem Gas, wobei darin eine innere Wirbeleinrichtung montiert ist. Der zweite Spalt ist zwischen der inneren und der äußeren formierenden Düse vorgesehen, bestimmt zur Zuführung eines Wasserstrahles. Der zweite Spalt ist zwischen der inneren und äußeren formierenden Düse ausgeformt und zur Zuführung eines Wasserstrahles bestimmt. Der Vorderteil des zweiten Spaltes ist als konzentrische Öffnung ausgeformt und der Hinterteil mit Kanälen verbunden, die im Gehäuse des Plasmatrons ausgeführt sind. Unter dem Niveau der Kanäle—an der äußeren Oberfläche der inneren formierenden Düse ist eine äußere Wirbeleinrichtung angebracht. Im Vorderteil der inneren formierenden Düse ist ein formierender Kanal ausgearbeitet. Ein Nachteil dieser Düse ist, daß es nicht möglich ist, gleichzeitig und unabhängig inertes und sauerstoffhaltiges plasmabildendes Gas unmittelbar und direkt in den formierenden Kanal zuzuführen. Ein anderer Nachteil dieser Düse ist, daß bei der Zunahme der Stärke des zu schneidenden Materials oder bei der Zunahme der Eintauchtiefe zugleich mit der Steigerung der Leistung der Düse auch Aufwand an den inerten Gasen Argon, Wasserstoff, Stickstoff, Helium und ihrer Gemische bedeutend zunimmt. Dies macht das Plasmaschneiden von gewöhnlichen Stählen je laufender Meter teurer als beim Gassauerstoffschneiden.

   Ziel der Erfindung

   Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine zusammengesetzte Düse für ein Plasmatron zur Verfügung zu stellen, welche zuverlässig arbeitet und bei welcher der Aufwand an inertem plasmabildendem Gas gesenkt wird.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Aufgabe der Erfindung ist es, eine zusammengesetzte Düse für ein Plasmatron zu schaffen, bei der eine gleichzeitige und unabhängige Zuführung an inertem und sauerstoffhaltigem plasmabildendem Gas unmittelbar und direkt in ihren formierenden Kanal gewährleistet wird.