DK144085B

DK144085B - Nozzle for plasma burners

Info

Publication number: DK144085B
Application number: DK52573A
Authority: DK
Inventors: O A Svensson
Original assignee: Aga Ag
Priority date: 1973-01-31
Filing date: 1973-01-31
Publication date: 1981-12-07
Also published as: DK144085C

Description

144085 i144085 i

Opfindelsen angår en dyse til en plasmabrænder, hvilken dyse er uden kølekanaler, og som ved hjælp af gevind er anbragt i en dyseholder. En plasmabrænder kan anvendes til plasmasvejsning, plasmaskæring, plasmapålægssvejsning eller plasmasprøjtning.The invention relates to a nozzle for a plasma burner, which nozzle is without cooling ducts and which is threadedly placed in a nozzle holder. A plasma burner can be used for plasma welding, plasma cutting, plasma welding or plasma spraying.

5 Ved plasmabrændere opstår der som bekendt et forholdsvis stort slid på brænderens dyse, hvilket medfører, at dysen ofte skal udskiftes med en ny. Disse hyppige udskiftninger er både tidskrævende og besværlige at udføre. De medfører desuden sædvanligvis, at man får vand i brænderen på grund af, at dysen inde-10 holder kølekanaler, som står i forbindelse med kølekanaler i dyseholderen, således at der opnås en direkte vandkøling af dysen.5 Plasma burners, as is well known, cause a relatively large wear on the burner's nozzle, which means that the nozzle often has to be replaced with a new one. These frequent replacements are both time consuming and cumbersome to perform. In addition, they usually cause water to get into the burner because the nozzle contains cooling ducts which are connected to cooling ducts in the nozzle holder so that direct water cooling of the nozzle is obtained.

Ved sådan køling af dysen skal tætninger mellem dyse og holder anvendes. Dysen bliver i dette tilfælde kompliceret i sin udformning og dermed dyr at fremstille, hvilket er en stor ulempe, 15 da dysen betragtes som en forbrugsgenstand.In such cooling of the nozzle, seals between nozzle and holder must be used. The nozzle in this case becomes complicated in its design and thus expensive to manufacture, which is a major disadvantage, since the nozzle is considered a consumable.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at anvise en dyse af den nævnte art, ved hvilken de nævnte ulemper undgås. Dysen ifølge opfindelsen er kendetegnet ved, at dysen er udformet med en konisk kontaktflade, der er indrettet til at ligge an mod 20 en tilsvarende kontaktflade i dyseholderen, hvorunder kontaktfla derne presses mod hinanden ved hjælp af nævnte gevind, hvorhos hældningsvinklen af den koniske flade i forhold til brænderens akse, diameteren af gevindpartiet og dettes længde er valgt på en sådan måde, at kvotienten mellem den radiale og den aksiale 25 bevægelse af et vilkårligt punkt på den koniske flade ved opvarmning altid er større end tangens til den koniske flades hældningsvinkel. Herved opnås det, at kontakttrykket mellem de koniske kontaktflader vil stige ved opvarmning af dysen i forhold til dyseholderen. Hvis nemlig kvotienten mellem de nævnte bevæ-30 gelser var lig med tangens til hældningsvinklen af den koniske flade, ville resultanten af de to bevægelser forløbe i den koniske flades retning. Da den nævnte kvotient imidlertid ifølge den foreliggende opfindelse er valgt større end tangens til den nævnte vinkel, opnås det altså som nævnt, at kontakttrykket vil stige, 35 hvorved der således sikres en pålidelig varmeafledning fra dysen til dyseholderen, hvorved kølekanaler i dysen kan undværes.It is the object of the present invention to provide a nozzle of the kind in which the disadvantages mentioned are avoided. The nozzle according to the invention is characterized in that the nozzle is formed with a tapered contact surface adapted to abut a corresponding contact surface in the nozzle holder, under which the contact surfaces are pressed against each other by means of said thread, the angle of inclination of the tapered surface of the nozzle. relative to the axis of the burner, the diameter of the threaded portion and its length is chosen such that the quotient between the radial and axial movement of any point on the tapered surface upon heating is always greater than the tangent to the inclined angle of the tapered surface. Hereby it is obtained that the contact pressure between the tapered contact surfaces will increase with heating of the nozzle relative to the nozzle holder. For, if the quotient between said movements was equal to tangent to the angle of inclination of the conical surface, the resultant of the two movements would proceed in the direction of the conical surface. However, as the quotient according to the present invention is selected larger than tangent to the said angle, it is thus obtained, as mentioned, that the contact pressure will increase, thus ensuring a reliable heat dissipation from the nozzle to the nozzle holder, thereby avoiding cooling ducts in the nozzle.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor 2 144085 fig. 1 viser et længdesnit gennem en udførelsesform for dysen ifølge opfindelsen, og fig. 2 en skematisk tegning af dysen i fig. 1.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, in which FIG. 1 is a longitudinal section through an embodiment of the nozzle according to the invention; and FIG. 2 is a schematic drawing of the nozzle of FIG. First

På tegningen er der vist den nederste del af en plasmabrænder 5 li snit. Den omfatter en dyseholder 2, som er forsynet med køle kanaler 3. En dyse 4 er ved hjælp af gevind 5 fastgjort til dyseholderen og er på konventionel måde forsynet med et gennemgående hul 6 til plasmastrålen. Dysen er endvidere udformet med en konisk flade 7, der er indrettet til, når dysen skrues ind i holde-10 ren, at ligge an mod en tilsvarende konisk flade 8 i holderen 2.The lower part of a plasma burner 5 is shown in the drawing. It comprises a nozzle holder 2 provided with cooling ducts 3. A nozzle 4 is secured to the nozzle holder by means of thread 5 and is conventionally provided with a through hole 6 for the plasma jet. The nozzle is further provided with a tapered surface 7 which, when screwed into the holder 10, screws in on the corresponding tapered surface 8 of the holder 2.

Den i dysen frembragte varme vil over disse kontaktflader 7 og 8 blive ført over til holderen 2, der som nævnt er vandkølet, og hvorfra varmen bortledes.The heat generated in the nozzle will pass over these contact surfaces 7 and 8 to the holder 2, as mentioned above, water-cooled and from which the heat is dissipated.

For at undgå, at kontakttrykket mellem de koniske flader for-15 mindskes, når dysens temperatur stiger, og dysen udvider sig, er den koniske flades vinkel, gevindets diameter og dets længde valgt på en sådan måde, at kvotienten mellem den radiale og den aksiale bevægelse af et vilkårligt punkt på den koniske flade altid er større end tangens til hældningsvinklen β. For at kontakttrykket 20 i et punkt P på den koniske flade med en hældningsvinkel β ikke skal formindskes, når dysens temperatur stiger med størrelsen At, kan nedenstående betingelse opstilles. Gevinddelens diameter sættes herunder lig med D, gevindets længde lig med L, afstanden fra gevindets begyndelse til det punkt A på gevindet, hvor aksial be-25 vægelse i forhold til dyseholderen ikke forekommer, lig med a og dysens længdeudvidelseskoefficient lig med a. Hvis dysen antages jævnt opvarmet, og dyseholderens temperatur ikke ændres, gælder der for et overfladeelement i punktet P beliggende i afstanden x fra gevindets begyndelse, atIn order to prevent the contact pressure between the tapered surfaces decreasing as the temperature of the nozzle increases and the nozzle expands, the angle of the tapered surface, the diameter of the thread and its length are chosen in such a way that the quotient between the radial and the axial movement of any point on the conical surface is always greater than the tangent to the angle of inclination β. In order that the contact pressure 20 at a point P on the conical surface with an inclination angle β not be reduced when the temperature of the nozzle rises with the size A1, the following condition can be set. The diameter of the thread part is set equal to D, the length of the thread equal to L, the distance from the beginning of the thread to the point A of the thread where axial movement relative to the nozzle holder does not occur, equal to a and the coefficient of length of the nozzle equals a. is assumed to be evenly heated and the nozzle holder temperature is not changed, for a surface element at the point P located at the distance x from the beginning of the thread,

30 Ata (D/2 + xtgB) > Ata (x + a) tgB30 Ata (D / 2 + xtgB)> Ata (x + a) tgB

D/2 + xtgB > (x + a) tgBD / 2 + xtgB> (x + a) tgB

Hvis hældningsvinklen vælges lig med 45°, fås: D/2 > a I praksis viser det sig, at a aldrig kan blive større end 35 L/2. I forekommende tilfælde bliver a betydeligt mindre end L/2, hvorfor man får D/2 > L/2 eller D > L for den valgte hældningsvinkel.If the angle of inclination is chosen equal to 45 °, you get: D / 2> a In practice, it turns out that a can never be greater than 35 L / 2. In some cases, a becomes significantly smaller than L / 2, so you get D / 2> L / 2 or D> L for the selected inclination angle.