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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen wassergekühlten Plasmabrenner und insbesondere auf einen wassergekühlten Plasmabrenner, der die Geschwindigkeit einer Hochtemperatur-Plasmaflamme unter Verwendung einer einfachen Struktur erhöhen kann, die Lebensdauer einer Düse und einer Elektrode aufgrund einer verbesserten Kühleffizienz erhöhen kann und aufgrund der verbesserten Kühleffizienz eine hohe Spannung anlegen kann.
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Hintergrundtechnik
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Plasmaschneiden unter Verwendung eines Plasmabrenners ist in dem
japanischen Patent Registrierungs-Nr. Hei. 3-27309 offenbart. Als kurze Beschreibung der Ausbildung eines Plasmabrenners ist eine Elektrode in der Mitte eines Plasmabrenners angeordnet und eine abnehmbare Düse mit einer Öffnung zum Ausstoßen eines Plasmalichtbogens in der Mitte ist gegenüber von der Elektrode angeordnet.
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Die Düse ist durch Koppeln einer Kappe mit dem Plasmabrenner fixiert und ein Durchgang für Kühlwasser ist zwischen der Außenseite der Düse und der Innenseite der Kappe gebildet.
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Ferner sind Kanäle (Zuführkanal und Abgabekanal) zum Kühlen der Elektrode und der Düse in dem Plasmabrenner gebildet und die Zuführkanäle und Abgabekanäle sind mit dem Durchgang verbunden, der zwischen der Düse und der Kappe gebildet ist.
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Bei dieser Ausbildung kühlt Kühlwasser, das dem Plasmabrenner zugeführt wird, die Elektrode, indem es mit der Rückseite der Elektrode in Kontakt kommt, fließt dann in den Durchgang, der zwischen der Kappe und der Düse gebildet ist, kühlt die Düse während des Fließens durch den Durchgang und wird dann aus dem Plasmabrenner abgegeben.
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Entsprechend werden die Elektrode und die Düse durch das Kühlwasser gekühlt, wobei so ein Überhitzen aufgrund der Wärme durch einen Plasmalichtbogen verhindert wird.
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In dem Plasmabrenner mit dieser Ausbildung wird ein Plasmalichtbogen, der durch elektrische Leitung zwischen der Elektrode und einem zu schneidenden Basismaterial erzeugt wird, während des Durchlaufens der Öffnung gekühlt und komprimiert, wodurch es möglich ist, das Basismaterial ohne geschmolzenes Basismaterial zu schneiden.
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Plasmaschneiden besitzt eine hohe Schneidgeschwindigkeit, hat jedoch dahin gehend ein Problem, dass die Schnittbreite im Vergleich zu Gasschneiden bzw. Brennschneiden groß ist.
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Entsprechend gibt es Verfahren dafür, den Plasmalichtbogen dünn zu komprimieren, um die Schnittbreite beim Plasmaschneiden zu senken.
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Insbesondere wird eine hohe Stromdichte benötigt, um eine hohe Schneidqualität zu erzielen, so dass es außerdem nötig ist, den Plasmalichtbogen ausreichend zu komprimieren.
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Es ist erforderlich, die Düse effektiv zu kühlen, insbesondere um die Öffnung zum Ausstoßen des Plasmalichtbogens herum, um den Plasmalichtbogen zu komprimieren. Wenn jedoch ein Kühlwasserdurchgang zwischen der Außenseite einer Düse und der Innenseite einer Kappe gebildet ist, wie in dem Patentdokument beschrieben ist, ist der Durchgang nahe an der Öffnung gebildet, das zugeführte Kühlwasser von dem Plasmabrenner jedoch zirkuliert um einen Körper des Plasmabrenners herum (die kürzeste Entfernung von dem Zuführkanal zu dem Abgabekanal), so dass der Fluss des Kühlwassers am Ende der Düse (um die Öffnung herum) stagniert und die Kühlung nur unzureichend durchgeführt wird. Entsprechend wird die Lebensdauer der Düse reduziert, so dass ein Arbeiter die Düse häufig austauschen muss.
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Offenbarung
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Technisches Problem
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Deshalb erfolgte die vorliegende Erfindung in einer Bemühung, die Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen wassergekühlten Plasmabrenner bereitzustellen, der die Geschwindigkeit einer Hochtemperatur-Plasmaflamme unter Verwendung einer einfachen Struktur erhöhen kann, die Lebensdauer einer Düse und einer Elektrode aufgrund einer verbesserten Kühleffizienz erhöhen kann und aufgrund der verbesserten Kühleffizienz eine hohe Spannung anlegen kann.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen wassergekühlten Plasmabrenner bereitzustellen, der die Lebensdauer einer Düse erhöhen kann, indem eine Beschädigung der Düse aufgrund einer Plasmaflamme minimiert wird.
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Technische Lösung
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Um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein wassergekühlter Plasmabrenner bereitgestellt, der folgende Merkmale aufweist: einen ersten Körper, der einen Körperteil mit Einlasskanälen für Gas und Luft und Einlass- und Abgabekanälen für Kühlwasser in demselben, einen Erster-Durchmesser-Teil, der von dem Kühlwasser-Einlasskanal in einer Mitte des Körperteils vorsteht, und einen Zweiter-Durchmesser-Teil aufweist, der von dem Körperteil in einer vorbestimmten Entfernung von dem Erster-Durchmesser-Teil vorsteht; einen zweiten Körper, der mit einem ersten Ende des ersten Körpers gekoppelt ist, um einen ersten Gaskanal zu bilden, der mit dem Gaseinlasskanal verbunden ist, außerhalb des Erster-Durchmesser-Teils und des Zweiter-Durchmesser-Teils; eine Elektrode, die mit einem Ende des Erster-Durchmesser-Teils gekoppelt ist; ein Kühlwasserrohr, das in eine Mitte des ersten Körpers eingeführt ist, um der Elektrode Kühlwasser zuzuführen; einen Isolierer, der in ein Ende des zweiten Körpers eingefügt ist, einen ersten Kühlwasserkanal in demselben aufweist, und einen ersten Luftkanal aufweist, der um eine vorbestimmte Entfernung von dem ersten Kühlwasserkanal beabstandet ist; einen dritten Körper, der mit einem Ende des Isolierers gekoppelt ist und einen zweiten Kühlwasserkanal in demselben aufweist, der mit dem ersten Kühlwasserkanal verbunden ist; einen Pilotanschluss, der durch den ersten Körper, den zweiten Körper und den Isolierer in Kontakt mit einem vorbestimmten Abschnitt des dritten Körpers steht; eine Düse, die eine Mitte eines Abschnitts aufweist, die in ein Ende des dritten Körpers eingeführt ist, eine Innenseite aufweist, die gewindemäßig an einem ersten Gewindeabschnitt befestigt ist, der an einer Außenseite des dritten Körpers gebildet ist, und einen dritten Kühlwasserkanal aufweist, der mit dem zweiten Kühlwasserkanal verbunden ist; eine Innenkappe, die gewindemäßig an einem zweiten Gewindeabschnitt befestigt ist, der an einer Außenseite des Isolierers derart gebildet ist, dass die Düse in dieselbe eingeführt ist, und einen zweiten Luftkanal aufweist, der mit dem ersten Luftkanal verbunden ist, zwischen einer Innenseite derselben und einer Außenseite der Düse; und eine Außenkappe, die an eine Außenseite der Innenkappe gepasst ist.
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Eine Verbindungsrohranordnung kann mit einem zweiten Ende des ersten Körpers gekoppelt sein und die Verbindungsrohranordnung kann folgende Merkmale aufweisen: ein erstes Rohr, das mit einem zweiten Ende des ersten Körpers gekoppelt ist und einen Kühlwasser-Zuführkanal in demselben aufweist, der mit dem Kühlwasser-Einlasskanal verbunden ist; ein zweites Rohr, das derart mit dem ersten Rohr gekoppelt ist, dass ein Hauptgaskanal, der mit dem Gaseinlasskanal verbunden ist, außerhalb des ersten Rohrs gebildet ist; ein Isolierrohr, das an eine Außenseite des zweiten Rohrs gepasst ist; und ein Verbindungrohr, das mit einem Ende des ersten Rohrs gekoppelt ist, ein Mittelloch aufweist, das durch eine Mitte desselben gebildet ist und mit dem Kühlwasser-Zuführkanal verbunden ist, und ein Gaszuführrohr aufweist, das an einer vorbestimmten Position nahe an einem Rand desselben mit dem Hauptgaskanal verbunden ist.
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Ein Schweißkabel kann mit einem Ende der Verbindungsrohranordnung gekoppelt sein und das Schweißkabel kann folgende Merkmale aufweisen: einen Kupferdraht; einen Gewebeschlauch, der um eine Außenseite des Kupferdrahts herum mit einem vorbestimmten Zwischenraum zwischen denselben angeordnet ist, um einen Kühlwasser-Zuführdurchgang zu bilden; ein Kupferband, das an einer Außenseite des Gewebeschlauchs angebracht ist; einen Außenabdeckschlauch, der an einer Außenseite des Kupferbands angeordnet ist; ein Paar von Koppelelementen, die teilweise in beide Enden des Gewebeschlauchs eingeführt sind, wobei Enden jeweils mit beiden Enden des Kupferdrahts gekoppelt sind; und Fassungen, die mit den Enden der Koppelelemente gekoppelt sind, wobei ein beliebiges Ende des Kupferbands in Kontakt mit einem beliebigen des Paars von Koppelelementen stehen kann.
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Ein Verbindungskabel kann so angeordnet sein, dass ein erstes Ende mit einem vorbestimmten Abschnitt an einer Außenseite des Verbindungsrohrs gekoppelt ist und ein zweites Ende mit dem Pilotanschluss gekoppelt ist, und ein Schalter kann an dem Verbindungskabel an einer vorbestimmten Position in einer Längsrichtung des Verbindungskabels angeordnet sein.
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Die Düse kann folgende Merkmale aufweisen: eine erste Düse mit einem Paar T-förmiger Rillen, die symmetrisch um eine Außenseite derselben herum mit einem vorbestimmten Zwischenraum zwischen denselben gebildet sind; eine zweite Düse, die mit der ersten Düse derart kombiniert ist, dass ein dritter Kühlwasserkanal zwischen einer Innenseite derselben und dem Paar T-förmiger Rillen gebildet ist, und eine Mehrzahl von Löchern aufweist, die in einer Umfangsrichtung an vorbestimmten Positionen in einer Höhenrichtung gebildet sind, um den zweiten Kühlwasserkanal und das dritte Kühlwasser miteinander zu verbinden; eine dritte Düse, die mit einem Ende der zweiten Düse gekoppelt ist, um einen dritten Luftkanal zu bilden, der mit dem zweiten Luftkanal verbunden ist, zwischen einer Innenseite derselben und einer Außenseite der zweiten Düse; und eine Düsenkappe, die derart in die zweite Düse eingeführt ist, dass die dritte Düse an dem Ende der zweiten Düse fixiert ist und gewindemäßig an dem ersten Gewindeabschnitt an einer Innenseite eines Abschnitts derselben befestigt ist.
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Vorteilhafte Auswirkungen
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Gemäß der vorliegenden Erfindung mit dieser Ausbildung ist es möglich, die Geschwindigkeit einer Hochtemperatur-Plasmaflamme unter Verwendung einer einfachen Struktur zu erhöhen, die Lebensdauer einer Düse und einer Elektrode aufgrund einer verbesserten Kühleffizienz zu erhöhen und aufgrund der verbesserten Kühleffizienz eine hohe Spannung anzulegen.
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Ferner ist es möglich, eine Lebensdauer zu erhöhen, indem eine Beschädigung an der Düse aufgrund einer Plasmaflamme minimiert wird.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Querschnittsansicht eines wassergekühlten Plasmabrenners gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des wassergekühlten Plasmabrenners gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine auseinandergezogene Querschnittsansicht des wassergekühlten Plasmabrenners gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine Ansicht, die einen Fluss von Kühlwasser in dem wassergekühlten Plasmabrenner gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist eine Ansicht, die einen Fluss von Luft in dem wassergekühlten Plasmabrenner gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6a ist eine Ansicht, die einen Fluss von Gas in dem wassergekühlten Plasmabrenner gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6b ist eine Ansicht, die einen Fluss von Gas in einem ersten Gaskanal und einem zweiten Gaskanal, die in 6a gezeigt sind, zeigt.
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7 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines Verbindungskabels, das in 1 gezeigt ist.
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8 zeigt Querschnittsansichten entlang Linien I-I und II-II, die in 7 gezeigt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 110
- erster Körper
- 112
- Körperteil
- 112a
- Gaseinlasskanal
- 112b
- Lufteinlasskanal
- 112c
- Kühlwasser-Einlasskanal
- 112d
- Kühlwasser-Abgabekanal
- 114
- Erster-Durchmesser-Teil
- 116
- Zweiter-Durchmesser-Teil
- 117
- erstes Kühlwasser-Zirkulationsrohr;
- 118
- zweites Kühlwasser-Zirkulationsrohr;
- 119
- ein Paar von Luftabgaberohren;
- 120
- zweiter Körper
- 122
- erster Gaskanal
- 130
- Elektrode
- 132
- Elektrodenmaterial
- 140
- Kühlwasserrohr
- 142
- Kühlwasser-Zirkulationskanal
- 150
- Isolierer
- 152
- erster Kühlwasserkanal
- 154
- erster Luftkanal
- 156
- zweiter Gewindeabschnitt
- 160
- dritter Körper
- 162
- zweiter Kühlwasserkanal
- 164
- erster Gewindeabschnitt
- 170
- Pilotanschluss
- 180
- Düse
- 180a
- dritter Kühlwasserkanal
- 180b
- zweiter Gaskanal
- 182
- erste Düse
- 182a
- T-förmige Rille
- 184
- zweite Düse
- 184a
- Loch
- 186
- dritte Düse
- 186a
- dritter Luftkanal
- 188
- Düsenkappe
- 190
- Innenkappe
- 192
- zweiter Luftkanal
- 200
- Außenkappe
- 210
- Verbindungsrohranordnung
- 212
- erstes Rohr
- 212a
- Kühlwasser-Zuführkanal
- 214
- zweites Rohr
- 214a
- Hauptgaskanal
- 216
- Isolierrohr
- 218
- Verbindungsrohr
- 218a
- Mittelloch
- 218b
- Gaszuführrohr
- 220
- Verbindungskabel
- 222
- Schalter
- 230
- Schweißkabel
- 232
- Kupferdraht
- 233
- Gewebeschlauch
- 233a
- Kühlwasser-Zuführdurchgang
- 234
- Kupferband
- 235
- Abdeckschlauch
- 236
- ein Paar von Koppelelementen
- 237
- Fassung
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Bester Modus
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Im Folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Die Dicken von Linien und die Größen von Komponenten, die in den Zeichnungen gezeigt sind, könnten übertrieben sein, um die folgende Beschreibung klar zu machen.
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Ferner ist unten beschriebene Terminologie eine Terminologie, die unter Berücksichtigung der Funktionen in der vorliegenden Erfindung bestimmt ist, und könnte durch das Vorhaben von Benutzern oder Bedienern oder Kunden derselben in unterschiedlichen Weisen aufgefasst werden. Deshalb soll die Terminologie auf der Basis der vollständigen Beschreibung definiert sein.
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1 ist eine Querschnittsansicht eines wassergekühlten Plasmabrenners gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegende Erfindung, 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des wassergekühlten Plasmabrenners gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, 3 ist eine auseinandergezogene Querschnittsansicht des wassergekühlten Plasmabrenners gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, 4 ist eine Ansicht, die einen Fluss von Kühlwasser in dem wassergekühlten Plasmabrenner gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, 5 ist eine Ansicht, die einen Fluss von Luft in dem wassergekühlten Plasmabrenner gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, 6a ist eine Ansicht, die einen Fluss von Gas in dem wassergekühlten Plasmabrenner gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, 6b ist eine Ansicht, die einen Fluss von Gas in einem ersten Gaskanal und einem zweiten Gaskanal, die in 6a gezeigt sind, zeigt, 7 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines Verbindungskabels, das in 1 gezeigt ist, und 8 zeigt Querschnittsansichten entlang Linien I-I und II-II, die in 7 gezeigt sind.
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Bezug nehmend auf die 1 bis 8 beinhaltet ein wassergekühlter Plasmabrenner 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen ersten Körper 110, einen zweiten Körper 120, eine Elektrode 130, ein Kühlwasserrohr 140, einen Isolierer 150, einen dritten Körper 160, einen Pilotanschluss 170, eine Düse 180, eine Innenkappe 190 und eine Außenkappe 200.
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Der erste Körper 110 beinhaltet einen Körperteil 112 mit Einlasskanälen 112c und 112d für Gas und Luft und Einlass- und Abgabekanälen 112c und 112d für Kühlwasser in demselben, einen Erster-Durchmesser-Teil 114, der von dem Kühlwasser-Einlasskanal 112c in der Mitte des Körperteils 112 vorsteht, und einen Zweiter-Durchmesser-Teil 116, der von dem Körperteil 112 in einer vorbestimmten Entfernung von dem Erster-Durchmesser-Teil 114 vorsteht.
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Ein erstes und ein zweites Kühlwasser-Zirkulationsrohr 117 sind symmetrisch in einer vorbestimmten Entfernung voneinander umfangsmäßig um den Rand des ersten Körpers 110 herum gebildet. Ferner ist ein Paar von Luftabgaberohren 119 zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlwasser-Zirkulationsrohr 117 und 118 gebildet und mit dem Lufteinlasskanal 112b verbunden.
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Ferner ist eine Verbindungsrohranordnung 210 mit einem zweiten Ende des ersten Körpers 110 gekoppelt. Die Verbindungsrohranordnung 210 weist folgende Merkmale auf: ein erstes Rohr 212, das mit einem zweiten Ende des ersten Körpers 110 gekoppelt ist und einen Kühlwasser-Zuführkanal 212a in demselben aufweist, der mit dem Kühlwasser-Einlasskanal 112c verbunden ist; ein zweites Rohr 214, das mit dem ersten Rohr 212 derart gekoppelt ist, dass ein Hauptgaskanal 214a, der mit dem Gaseinlasskanal 112a verbunden ist, außerhalb des ersten Rohrs 212 gebildet ist; ein Isolierrohr 216, das an die Außenseite des zweiten Rohrs 214 gepasst ist; und ein Verbindungsrohr 218, das mit einem Ende des ersten Rohrs 212 gekoppelt ist, ein Mittelloch 218a aufweist, das durch eine Mitte desselben gebildet und mit dem Kühlwasser-Zuführkanal 212a gekoppelt ist, und ein Gaszuführrohr 218b aufweist, das mit dem Hauptgaskanal 214a an einer vorbestimmten Position nahe an dem Rand verbunden ist.
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Ein beliebiges von beiden Enden des zweiten Rohrs 214 kann mit einem vorbestimmten Abschnitt des Verbindungsrohrs 218 so in Kontakt stehen, dass, wenn ein negativer (–) Strom, der ein Hauptstrom ist, der dem Verbindungsrohr 218 durch einen Kupferdraht des Verbindungskabels 220, das unten noch beschrieben wird, zugeführt wird, dem ersten Rohr 212 zugeführt wird, ein Strom auch dem zweiten Rohr 214 zugeführt wird, damit negative (–) Ströme parallel in der gleichen Richtung in dem ersten Rohr 212 und dem zweiten Rohr 214 fließen.
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Dies bedeutet, dass, da negative (–) Ströme parallel in der gleichen Richtung in dem ersten Rohr 212 und dem zweiten Rohr 214 fließen, separate Magnetfelder durch die beiden Ströme erzeugt werden, die in dem ersten Rohr 212 und dem zweiten Rohr 214 fließen, und eine Kraft in Richtung des Hauptgaskanals 214a zwischen den beiden Magnetfeldern erzeugt wird, wodurch die Geschwindigkeit von Gas, das durch den Hauptgaskanal 214a fließt, erhöht wird.
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Das Verbindungskabel ist so angeordnet, dass ein erstes Ende mit einem vorbestimmten Abschnitt an der Außenseite des Verbindungsrohrs 218 gekoppelt ist und ein zweites Ende mit dem Pilotanschluss 170 gekoppelt ist, und ein Schalter 222 kann an dem Verbindungskabel 220 an einer vorbestimmten Position in der Längsrichtung des Verbindungskabels 220 angeordnet sein. Entsprechend wird, wenn ein Arbeiter selektiv dem dritten Körper 160 einen negativen (–) Strom, der der Hauptstrom ist, durch den Pilotanschluss 170 zuführt, so dass der Strom der Düse 108 zugeführt wird, die Geschwindigkeit des Gases, das durch den zweiten Gaskanal 180b fließt, der zwischen der Innenseite der Düse 180 und der Außenseite der Elektrode 130 gebildet ist, erhöht.
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Dies bedeutet, dass, wenn ein negativer (–) Strom, der der Hauptstrom ist, dem dritten Körper 160 durch den Pilotanschluss 170 zugeführt wird und dann der Düse 180 zugeführt wird, negative (–) Ströme parallel in der gleichen Richtung in der Elektrode 130 und der Düse 180 fließen, so dass separate Magnetfelder durch die beiden Ströme erzeugt werden, die in der Elektrode 130 und der Düse 180 fließen, und eine Kraft in Richtung des zweiten Gaskanals 180b zwischen dem Magnetfeld erzeugt wird. Entsprechend wird die Geschwindigkeit des Gases, das durch den zweiten Gaskanal 180b fließt, erhöht.
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Ferner ist ein Schweißkabel 230 mit einem Ende der Verbindungsrohranordnung 210 gekoppelt. Das Schweißkabel 230 beinhaltet: den Kupferdraht 232 zum Zuführen eines negativen (–) Stroms an die Verbindungsrohranordnung 210; einen Gewebeschlauch 233, der um die Außenseite des Kupferdrahts 232 herum mit einem vorbestimmten Zwischenraum zwischen denselben angeordnet ist, um einen Kühlwasser-Zuführdurchgang 233a zu bilden; ein Kupferband 234, das an der Außenseite des Gewebeschlauchs 233 angebracht ist; einen Außenabdeckschlauch 235, der an der Außenseite des Kupferbands 234 angeordnet ist; ein Paar von Koppelelementen 236, die teilweise in beide Enden des Gewebeschlauchs 233 eingeführt sind, wobei Enden jeweils mit beiden Enden des Kupferdrahts 232 gekoppelt sind; und Fassungen 237, die mit den Enden der Koppelelemente 236 gekoppelt sind.
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Das eine beliebige Ende des Kupferbands 234 kann mit einem beliebigen des Paars von Koppelelementen 236 in Kontakt stehen.
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Ein Kupferdraht kann an die Außenseite des Gewebeschlauchs 233, anstelle des Kupferbands 234 geflochten sein.
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Der zweite Körper 120 ist an die Außenseite des Zweiter-Durchmesser-Teils 116 gepasst, um einen ersten Gaskanal 122 zu bilden, der mit dem Gaseinlasskanal 112a verbunden ist, außerhalb des Erster-Durchmesser-Teils 114 und des Zweiter-Durchmesser-Teils 116.
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Gas, das dem ersten Gaskanal 122 durch den Gaseinlasskanal 112a zugeführt wird, nimmt an Geschwindigkeit zu, während es durch den ersten Gaskanal 122 fließt.
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Dies bedeutet, dass, da der negative (–) Strom, der der Hauptstrom ist, der dem ersten Körper 110 durch die Verbindungsrohranordnung 210 zugeführt wird, parallel in der gleichen Richtung auch in dem zweiten Körper 120 fließt, separate Magnetfelder durch die beiden Ströme erzeugt werden, die in dem ersten Körper 110 und dem zweiten Körper 120 fließen, und eine Kraft in Richtung des ersten Gaskanals 122 zwischen den beiden Magnetfeldern erzeugt wird, so dass die Geschwindigkeit des Gases, das durch den ersten Gaskanal 122 fließt, erhöht wird.
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Die Elektrode 130 ist lösbar mit einem Ende des Erster-Durchmesser-Teils 114 gekoppelt, um einen Austritt von Kühlwasser zu verhindern, und zwar durch Umgeben des Kühlwasserrohrs 140, und um eine Plasmaflamme zwischen einem Basismaterial, dem ein positiver (+) Strom zugeführt wird, und der Elektrode 130 zu erzeugen, und zwar durch Aufnehmen der negativen (–) Ströme, die durch den ersten Körper 110 und den zweiten Körper 120 zugeführt werden, und weist ein Elektrodenmaterial 132 auf, das ein Heißemissionsmaterial ist (beispielsweise Hafnium oder Zirkonium).
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Das Kühlwasserrohr 140 ist in die Mitte des ersten Körpers 110 eingeführt, um der Elektrode 130 Kühlwasser zuzuführen, das durch den Kühlwasser-Einlasskanal 112c zugeführt wird.
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Ein Kühlwasser-Zirkulationskanal 142 ist zwischen der Außenseite des Kühlwasserrohrs 140, das in den ersten Körper 110 eingeführt ist, und den Außenseiten des Erster-Durchmesser-Teils 114 und der Elektrode 130 derart gebildet, dass das Kühlwasser, das der Elektrode 130 durch den Kühlwasser-Einlasskanal 112c zugeführt wird, dem ersten Kühlwasser-Zirkulationsrohr 117 zugeführt wird.
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Der Isolierer 150 ist in ein Ende des zweiten Körpers 120 eingeführt und weist in demselben einen ersten Kühlwasserkanal 152, der mit dem ersten und dem zweiten Kühlwasser-Zirkulationsrohr 117 und 118 verbunden ist, und einen ersten Luftkanal 154 auf, der von dem ersten Kühlwasserkanal 152 beabstandet und mit dem Paar von Luftabgaberohren 119 verbunden ist.
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Der dritte Körper 160 ist mit einem Ende des Isolierers 150 gekoppelt und weist einen zweiten Kühlwasserkanal 162 auf, der mit dem ersten Kühlwasserkanal 152 in demselben verbunden ist.
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Der Pilotanschluss 170, der der Düse 180 einen Pilotstrom zuführt, so dass eine Plasmaflamme anfänglich zwischen der Elektrode 130 und der Düse 180 erzeugt werden kann, steht durch den Isolierer 150 in Kontakt mit einem vorbestimmten Abschnitt des dritten Körpers 160.
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Die Mitte eines Abschnitts der Düse 180 ist in ein Ende des dritten Körpers 160 eingeführt, die Innenseite der Düse 180 ist gewindemäßig an einem ersten Gewindeabschnitt befestigt, der an der Außenseite des dritten Körpers 160 gebildet ist, und ein dritter Kühlwasserkanal 180a, der mit dem zweiten Kühlwasserkanal 162 verbunden ist, ist in der Düse 180 gebildet.
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Ein zweiter Gaskanal 180b ist zwischen der Innenseite der Düse 180 und der Außenseite der Elektrode 130 gebildet.
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Die Düse 180 beinhaltet: eine erste Düse 182 mit einem Paar T-förmiger Rillen 182a, die symmetrisch um die Außenseite mit einem vorbestimmten Zwischenraum zwischen denselben gebildet sind; eine zweite Düse 184, die mit der ersten Düse 182 derart kombiniert ist, dass der dritte Kühlwasserkanal 180a zwischen der Innenseite derselben und dem Paar T-förmiger Rillen 182a gebildet ist, und eine Mehrzahl von Löchern 184a aufweist, die in der Umfangsrichtung an vorbestimmten Positionen in der Höhenrichtung gebildet sind, um den zweiten Kühlwasserkanal 162 und das dritte Kühlwasser 180a miteinander zu verbinden; eine dritte Düse 186, die mit einem Ende der zweiten Düse 184 gekoppelt ist, um einen dritten Luftkanal 186a zu bilden, der mit einem zweiten Luftkanal 192, der unten noch beschrieben wird, verbunden ist, zwischen der Innenseite derselben und der Außenseite der zweiten Düse 184; und eine Düsenkappe 188, die derart in die zweite Düse 184 eingeführt ist, dass die dritte Düse 186 an dem Ende der zweiten Düse 184 fixiert und gewindemäßig an dem ersten Gewindeabschnitt 164 an der Innenseite eines Abschnitts derselben befestigt ist.
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Die Innenkappe 190 ist gewindemäßig an einem zweiten Gewindeabschnitt 156 befestigt, der an der Außenseite des Isolierers 150 gebildet ist, und zwar derart, dass die Düse 180 in dieselbe eingeführt ist, und der zweite Luftkanal 192, der mit dem ersten Luftkanal 154 verbunden ist, ist zwischen der Innenseite der Innenkappe und der Außenseite der Düsenkappe 188 gebildet.
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Ferner ist die Außenkappe 200, die aus einem isolierenden Material hergestellt ist, an die Außenseite der Innenkappe 190 gepasst.
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Im Folgenden wird eine Verwendung des wassergekühlten Plasmabrenners mit der oben beschriebenen Ausbildung beschrieben.
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4 ist eine Ansicht, die einen Fluss von Kühlwasser in dem wassergekühlten Plasmabrenner gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Bezug nehmend auf 4 wird Kühlwasser, das durch den Kühlwasser-Zuführdurchgang 233a des Schweißkabels 230 zugeführt wird, dem Kühlwasser-Einlasskanal 112c des ersten Körpers 110 zugeführt, nachdem es durch das Mittelloch 218a der Verbindungsrohranordnung 210 und den Kühlwasser-Zuführkanal 212a geflossen ist.
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Das Kühlwasser, das in den Kühlwasser-Einlasskanal 112c zugeführt wird, wird der Elektrode 130 durch das Kühlwasserrohr 140 zugeführt, wodurch die Elektrode 130 gekühlt wird. Ferner fließt das Kühlwasser, nachdem es die Elektrode 130 gekühlt hat, durch den Kühlwasser-Zirkulationskanal 142, der zwischen der Außenseite des Kühlwasserrohrs 140 und den Innenseiten des Erster-Durchmesser-Teils 114 und der Elektrode 130 gebildet ist, zu dem ersten Kühlwasser-Zirkulationsrohr 117.
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Das Kühlwasser fließt in dem ersten Kühlwasser-Zirkulationsrohr 117 und fließt danach durch den ersten Kühlwasserkanal 152 und den zweiten Kühlwasserkanal 152, die miteinander verbunden sind, innerhalb des Isolierers 150 und des dritten Körpers 160, wird dem dritten Kühlwasserkanal 180a, der in der Düse 180 gebildet ist, zugeführt und kühlt die Düse 180, während es durch den dritten Kühlwasserkanal 180a in der Düse 180a zirkuliert.
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Das Kühlwasser, das in dem dritten Kühlwasserkanal 180a zugeführt wird und die Düse 180 kühlt, fließt wieder durch den ersten Kühlwasserkanal 152 und den zweiten Kühlwasserkanal 152, die miteinander verbunden sind, innerhalb des Isolierers 150 und des dritten Körpers 160, fließt zu dem zweiten Kühlwasser-Zirkulationsrohr 117, fließt zu dem Kühlwasser-Abgabekanal 112d, der in dem ersten Körper 110 gebildet ist, und wird dann an das Kühlwasser-Abgaberohr 115 abgegeben, das mit dem Kühlwasser-Abgabekanal 112d verbunden ist.
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5 ist eine Ansicht, die einen Fluss von Luft in dem wassergekühlten Plasmabrenner gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Bezug nehmend auf 5 wird, wenn Luft dem Lufteinlasskanal 112b durch das Luftzuführrohr 113 zugeführt wird, das mit einem Ende des ersten Körpers 110 gekoppelt ist, die Luft, die in den Lufteinlasskanal 112b zugeführt wird, dem Paar von Luftabgaberohren 119 zugeführt, die umfangsmäßig um den Rand des ersten Körpers 110 herum gebildet sind.
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Die Luft, die dem Paar von Luftabgaberohren 119 zugeführt wird, wird dem ersten Luftkanal 154 zugeführt, der in dem Isolierer 150 gebildet ist, fließt durch den zweiten Luftkanal 192, der zwischen der Innenseite der Innenkappe 190 und der Außenseite der Düse 180 gebildet ist, und wird dann durch den dritten Luftkanal 186a abgegeben, der zwischen der zweiten Düse 184 und der dritten Düse 186 gebildet ist.
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Die 6a und 6b sind Ansichten, die einen Fluss von Gas in dem wassergekühlten Plasmabrenner gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei 6a eine Ansicht ist, die einen Fluss von Gas durch den ersten Gaskanal und den zweiten Gaskanal, die in 6a gezeigt sind, zeigt.
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Bezug nehmend auf die 6a und 6b wird Gas dem Hauptgaskanal 214a durch das Gaszuführrohr 218b der Verbindungsrohranordnung 210 zugeführt. Das Gas, das in dem Hauptgaskanal 214a zugeführt wird, wird dem Gaseinlasskanal 112a, der in dem ersten Körper 110 gebildet ist, zugeführt und dann dem ersten Gaskanal 122, der in dem ersten Körper 110 und dem zweite Körper 120 gebildet ist, zugeführt.
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Das Gas, das in dem ersten Gaskanal 122 zugeführt wird, fließt durch den zweiten Gaskanal 180b, der zwischen der Innenseite der Düse 180 und der Außenseite der Elektrode 130 gebildet ist, und fließt dann in einen Raum, der zwischen einem Ende der Elektrode 130 und einem Ende innerhalb der Düse 180 gebildet ist.
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Danach wird hochdichtes Gas durch den Potenzialunterschied in dem Zwischenraum zwischen der Elektrode 130 und der Düse 180 erzeugt, was ein Pilot-Lichtbogenstrahl genannt wird (PLASMA). Der hochdichte Gas-Lichtbogenstrahl, der auf diese Weise erzeugt wird, weist eine geringe Leistung auf, da nur ein geringer Strom durch einen Widerstand geführt wurde, wenn jedoch der Lichtbogenstrahl mit einem zu schneidenden Objekt verbunden ist, wird ein großer Strom kurzgeschlossen und Elektrodenionen werden sofort und fortwährend erzeugt. Dann wird Plasmagas nach außen in Richtung des zu schneidenden Objekts durch die Außenkappe 200 abgegeben.
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Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung oben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden, wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung durch Fachleute auf diesem Gebiet in verschiedenen Weisen verändert und modifiziert werden kann, ohne von der Wesensart der vorliegenden Erfindung, die in den folgenden Ansprüchen beschrieben ist, abzuweichen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen wassergekühlten Plasmabrenner und insbesondere kann diese für einen wassergekühlten Plasmabrenner eingesetzt werden, der die Geschwindigkeit einer Hochtemperatur-Plasmaflamme unter Verwendung einer einfachen Struktur erhöhen kann, die Lebensdauer einer Düse und einer Elektrode aufgrund einer verbesserten Kühleffizienz erhöhen kann und aufgrund der verbesserten Kühleffizienz eine hohe Spannung anlegen kann.
