FI101672B

FI101672B - Water cooled plasma torch

Info

Publication number: FI101672B
Application number: FI954925A
Authority: FI
Inventors: Tom Ahola
Original assignee: Plasma Modules Oy
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 1995-10-16
Publication date: 1998-07-31
Also published as: FI954925A; FI954925A0; FI101672B1

Description

Vesi jäähdytetty plasmapoltin 1 0 1 672 Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen X johdannon 5 mukainen vesijäähdytetty plasmapoltin erityisesti jauhemaisella lisäaineella tapahtuvaa hitsausta varten.The present invention relates to a water-cooled plasma torch according to the preamble of claim X, in particular for welding with a powdered additive.

Plasmakaaripolttimessa hitsaukseen käytettävä ns. päävalo-kaari palaa polttimen elektrodin ja työkappaleen välillä.The so-called welding arc used in a plasma arc torch the main light arc illuminates between the torch electrode and the workpiece.

10 Polttimen suutinosa koostuu kahdesta sisäkkäin olevasta kammiosta. Sisemmän kammion keskellä on volframielektrodi, ja kammion päässä on reikä elektrodin kärjen kohdalla. Plasmakaasu syötetään tähän kammioon. Sisemmän kammion ympärillä on toinen kammio, joka avautuu sisemmän kammion 15 reiän ympärille. Tähän ulompaan kammioon syötetään valo-kaarta ympäröivä suojakaasu.10 The nozzle part of the burner consists of two nested chambers. There is a tungsten electrode in the center of the inner chamber, and there is a hole at the end of the chamber at the tip of the electrode. Plasma gas is fed into this chamber. Around the inner chamber is a second chamber that opens around the 15 holes of the inner chamber. A shielding gas surrounding the light arc is fed to this outer chamber.

Koska plasmakaaripolttimen valokaari palaa työkappaleen ja elektrodin välillä olevassa kaasussa, on kaasua ionisoitava 20 ennen päävalokaaren sytyttämistä jotta kaasu johtaisi sähköä. Ionisointi tapahtuu sisemmän kammion muodostaman suut-timen ja elektrodin välillä palavan apuvalokaaren avulla. Apuvalokaari ionisoi plasmakaasua, jolloin työkappaleen ja elektrodin välille muodostuu sähköä johtava ionisilta ja 25 päävalokaari voi syttyä.Since the arc of the plasma arc torch burns in the gas between the workpiece and the electrode, the gas must be ionized 20 before the main arc is ignited in order for the gas to conduct electricity. Ionization takes place between the nozzle formed by the inner chamber and the electrode by means of a burning auxiliary arc. The auxiliary arc ionizes the plasma gas, forming an electrically conductive ionic bridge between the workpiece and the electrode, and the main arc can ignite.

Päävalokaari saa palaa ainoastaan elektrodin ja työkappaleen välillä, koska elektrodin ja suuttimen välillä palava suuritehoinen valokaari tuhoaa nopeasti suuttimen. Normaa-30 listi suuttimen jäähdytys ja polttimessa vallitsevat sähköiset ja magneettiset voimat estävät päävalokaaren syttymisen elektrodin ja suuttimen välille. Tällöin kuitenkin elektrodin kärjen on sijaittava tarkasti suuttimen sähköisessä keskiössä. Jos suuttimen reikä ja elektrodin kärki 35 ovat symmetrisiä, sähköinen keskiö on yleensä myös geometrinen keskiö.The main arc should only burn between the electrode and the workpiece, as a high-power arc burning between the electrode and the nozzle quickly destroys the nozzle. The normal-30 nozzle cooling and the electric and magnetic forces in the torch prevent the main arc from igniting between the electrode and the nozzle. In this case, however, the tip of the electrode must be located exactly in the electrical center of the nozzle. If the nozzle hole and the electrode tip 35 are symmetrical, the electrical hub is generally also a geometric hub.

2 1016722 101672

Plasmakaarihitsauksessa käytetään pienissäkin polttimissa melko suurta virtaa, jolloin virtatiheys polttimen sähköisissä osissa on suuri. Suuri virtatiheys aiheuttaa sähköisten osien kuumenemista. Polttimen suutinosan kärkeä ja 5 suojakaasukupua taas kuumentaa voimakkaasti plasmakaari.Plasma arc welding uses a fairly high current even in small torches, which means that the current density in the electrical parts of the torch is high. High current density causes the electrical components to heat up. The tip of the torch nozzle section and the 5 shielding gas hoods, on the other hand, are strongly heated by the plasma arc.

Voimakkaan kuumenemisen takia plasmapolttimia jäähdytetään tavallisesti vedellä, joka kiertää polttimen ylärungossa ja jäähdyttää sen sähköisiä osia ja niiden välityksellä suo-jakaasukupua, ja kiertää polttimen suuttimen kärjen kautta 10 mahdollisimman läheltä kärkeä. Suuttimen kärjen jäähdytyksen tarkoituksena on estää plasmakaarta kuumentamasta kärkeä liikaa, joten veden olisi kierrettävä mahdollisimman lähellä suuttimen kärkeä. Tämä on luonnollisesti sitä vaikeampaa toteuttaa mitä pienemmästä suuttimesta on kyse.Due to the intense heating, the plasma torches are usually cooled by water circulating in the upper body of the torch and cooling its electrical parts and through them the shielding gas hood, and circulating through the tip of the torch nozzle 10 as close as possible to the tip. The purpose of nozzle tip cooling is to prevent the plasma arc from overheating the tip, so water should circulate as close to the nozzle tip as possible. This is, of course, more difficult to implement the smaller the nozzle.

1515

Yhdysvaltalaisessa patentissa 5 208 442 on kuvattu vesijäähdytteinen plasmapoltin, jossa jäähdytys on toteutettu johtamalla jäähdytysvesi letkuilla polttimen jäähdytyskam-mioihin. Polttimen rungon kuoriosa on epoksimuovia ja se 20 jatkuu kahvaksi, jonka sisällä kulkevat tarvittavat sähkö-, kaasu-, ja vesijohdot. Kuoriosan sisällä on vesijäähdytetty poltinpään ylärunko, jossa on laakeripesä polttimen elektrodin säätämiseen käytettävää pallo-osaa varten. Kes-kielektrodille tuleva sähkövirta johdetaan elektrodille 25 ylärungon kautta ja tuodaan ylärungolle johdolla. Ylärungon laakeripesän puoleiseen päähän tukeutuu välieriste, jonka toisella puolella on vesijäähdytteinen alarunko. Alarunkoon johdetaan sähkövirtaa johdolla ja virta kulkee alarungon kautta sen päähän kiinnitettyyn plasmasuuttimeen. Edellä 30 mainitut osat muodostavat suuttimen ja elektrodin välille apukaaren virtapiirin. Plasmasuutinta ympäröi poltinrungon päässä keraaminen suojakaasukupu, joka on kiinnitetty polttimen kuoriosaan kiinnitysmuhvilla. Suojakaasukuvun ja ala-rungon väliin jäävään kaasutilaan voidaan sijoittaa suoja-35 kaasun virtauksen laminarisointivastus.U.S. Patent No. 5,208,442 describes a water-cooled plasma torch in which cooling is accomplished by passing cooling water through hoses to the cooling chambers of the torch. The shell part of the burner body is made of epoxy plastic and it 20 continues into a handle, inside which the necessary electrical, gas and water pipes pass. Inside the shell part is a water-cooled upper body of the burner head with a bearing housing for the ball part used to adjust the burner electrode. The electric current coming to the center electrode is conducted to the electrode 25 through the upper body and supplied to the upper body by a wire. The end of the upper frame on the bearing housing side is supported by an Intermediate Insulation with a water-cooled lower frame on one side. An electric current is applied to the lower body by a wire and the current flows through the lower body to a plasma nozzle attached to its end. The above-mentioned parts 30 form an auxiliary arc circuit between the nozzle and the electrode. The plasma nozzle is surrounded at the end of the torch body by a ceramic shielding gas hood attached to the torch shell portion by a mounting sleeve. A lamination resistor for the shielding gas flow 35 can be placed in the gas space between the shielding gas hood and the lower body.

3 101672 Jäähdytysvesi tuodaan ylärunkoon letkulla ja se kiertää ensin ylärungon vesitilassa ja jatkaa sitten muovista tai muusta sähköä johtamattomasta aineesta polttimen alarunkoon, kiertää alarungon vesitilassa ja poistuu letkua pitkin.3 101672 Cooling water is introduced into the upper body by a hose and first circulates the upper body in the water space and then extends from plastic or other non-conductive material into the burner lower body, circulates the lower body in the water space and exits along the hose.

5 Siten tässä ratkaisussa on neljä letkuliitosta, joiden valmistaminen vuotamattomiksi vaatii suurta huolellisuutta. Syynä tähän rakenteeseen on se, että polttimen ylärunko on eristettävä sähköisesti alarungosta ja plasmasuuttimesta. Plasmasuutin on kiinnitetty alarunkoon, joten sen jäähdytys 10 tapahtuu epäsuorasti siten, että lämpö johtuu suuttimesta alarunkoon ja sieltä kiertävään veteen. Plasmasuuttimen kärki saattaa siten kuumentua liikaa koska lämmönsiirron tehokkuus riippuu lämpöä siirtävästä poikkipinnasta. Tämä rakenne on suhteellisen vaikea ja kallis valmistaa koska 15 osien ja liitosten lukumäärä on suuri ja hyvää lämmönjohta-vuutta vaadittaessa osien liitokset on toteutettava tarkasti koneistamalla, jotta saataisiin aikaan mahdollisimman laajat ja hyvät lämpöä johtavat pinnat.5 Thus, there are four hose connections in this solution, which require great care to make them leak-proof. The reason for this structure is that the upper body of the torch must be electrically isolated from the lower body and the plasma nozzle. The plasma nozzle is attached to the lower body, so that its cooling 10 takes place indirectly so that the heat is due from the nozzle to the lower body and the water circulating therefrom. The tip of the plasma nozzle may thus overheat because the efficiency of heat transfer depends on the heat transfer cross section. This structure is relatively difficult and expensive to manufacture because of the large number of parts and joints and the requirement for good thermal conductivity, the joints of the parts must be made by precise machining in order to obtain the widest and best possible heat-conducting surfaces.

20 Erilaisten poltinten jäähdytysratkaisut poikkeavat luonnollisesti toisistaan, mutta yhteistä niille on edellä kuvatun kaltaiset erilliset vesitilat ja veden kiertoa varten tarvittavat monet vesikanavien liitokset. Monimutkaisen rakenteen takia polttimet ovat kalliita ja niiden kokoonpano 25 vaatii paljon huolellista käsityötä, jotta vesikanavista saataisiin vuotamattomia. Hyvin toimivaa plasmasuuttimen jäähdytystä ei myöskään ole toteutettu, koska vesikanavan johtaminen lähelle suuttimen kärkeä on vaikeaa erityisesti pienissä polttimissa.20 The cooling solutions of different burners naturally differ from each other, but they have in common separate water spaces as described above and many water duct connections required for water circulation. Due to the complex structure, the burners are expensive and their assembly 25 requires a lot of careful craftsmanship to make the water channels leak-proof. Well-functioning plasma nozzle cooling has also not been implemented because it is difficult to conduct the water channel close to the nozzle tip, especially in small burners.

30 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan plasmapoltin, jossa plasmasuuttimen kärki saadaan jäähdytettyä tehokkaasti ja polttimen vesikierto on siten järjestetty, että polttimen rakennetta voidaan yksinkertaistaa.The object of the present invention is to provide a plasma torch in which the tip of the plasma nozzle can be effectively cooled and the water circulation of the torch is arranged in such a way that the structure of the torch can be simplified.

Keksintö perustuu siihen, että alarungon kärkeen muodoste- 35 4 101672 taan vesikanava puristamalla elektrodinpidintä ympäröivän alarungon päälle vaippaosa, joka kiinnittyy alarunkoon kärjestään ja on painettu yläosastaan ainakin kahdesta kohdasta alarunkoa vasten siten, että vaipan yläosaan muo-5 dostuu kaksi kanavaa, jotka johtavat vaippaosan sulkemaan kärkiosaan.The invention is based on forming a water channel at the tip of the lower body by pressing on the lower body surrounding the electrode holder a sheath portion which engages the lower body at its tip and is pressed from its upper part at least two points against the lower body so that two channels form the tip portion.

Keksinnön edullisimman suoritusmuodon mukaan jäähdytysvesi johdetaan toiseen vaippaosan muodostamista kanavista, jolio loin se poistuu vastakkaisesta kanavasta polttimen rungon ja rungon ympärille sovitetun kuoriosan väliin ja kulkee tässä kanavassa polttimen ylärungossa olevaan kanavaan ja poistuu ylärunkoon kiinnitettyä putkea pitkin.According to a most preferred embodiment of the invention, the cooling water is led to one of the ducts formed by the jacket part, leaving the opposite duct between the burner body and the shell part arranged around the body and passing into the duct in the upper body of the burner.

15 Edelleen runkoa ympäröivä vaippa on hyvin lämpöä johtavaa materiaalia ja siinä on kiinnityselimet suojakaasukupua varten, joten kiertävä vesi jäähdyttää tehokkaasti myös suoj akaasukupua.15 Furthermore, the jacket surrounding the body is made of a highly thermally conductive material and has fastening means for the shielding gas hood, so that the circulating water also effectively cools the shielding gas hood.

20 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle plasmapoltti-melle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the plasma torch according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.

2525

Polttimen jäähdytys saadaan huomattavasti tehokkaammaksi kuin aikaisemmilla järjestelmillä. Polttimen alarungon kärkeen muodostuu pakkovirtaus, joka kierrättää jatkuvasti vaihtuvaa kylmää vettä kärjen kautta ja vesi ei pääse ohit-30 tamaan kärkeä, kuten aiemmissa alarunkoon muovatuissa vaip-pamaisissa jäähdytyskanavissa. Keskielektrodin ja ylärungon vaatima sähköinen eristys voidaan toteuttaa ilman ylä- ja alarungon välistä eristetystä materiaalista valmistettua vesiliitäntää, joten rakenne on huomattavasti yksinkertai-35 sempi. Vesikanavien liitokset poltinrunkoon voidaan valmistaa elektronisuihkuhitsaamalla, koska vesikanava voidaan 5 101672 johtaa kahvaosan sisään kuparisella tai muulla metallisella putkella. Mahdollisesti vuotavia joustavien vesiletkujen liitoksia ei tarvita lainkaan, joten polttimesta tulee huomattavasti luotettavampi. Polttimeen muodostetut jääh-5 dyttävät veden kanssa koskettavat pinnat ovat suuret. Erityisesti polttimen runkoa ympäröivä vaippa jäähtyy tehokkaasti, koska se muodostaa osan polttimen yläosan vesi-kanavistosta. Koska ylärungon vaippa on sähköisesti eristetty polttimen sähköisistä osista, se voidaan valmistaa 10 esimerkiksi kuparista, jolloin se siirtää tehokkaasti lämpöä siihen kiinnitetystä suojakaasukuvusta.The cooling of the burner is made considerably more efficient than with previous systems. A forced flow is formed at the tip of the burner lower body, which circulates continuously changing cold water through the tip and water cannot pass the tip, as in previous jacketed cooling channels formed in the lower body. The electrical insulation required by the middle electrode and the upper body can be realized without a water connection made of insulated material between the upper and lower body, so that the structure is considerably simpler. The connections of the water channels to the burner body can be made by electron beam welding, since the water channel can be led into the handle part with a copper or other metal pipe. Potentially leaking flexible water hose connections are not needed at all, making the burner much more reliable. The cooling-water-contacting surfaces formed in the burner are large. In particular, the jacket surrounding the burner body cools efficiently because it forms part of the water duct system at the top of the burner. Since the upper body jacket is electrically insulated from the electrical parts of the burner, it can be made of, for example, copper, whereby it efficiently transfers heat from the shielding gas hood attached to it.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisten piirustusten avulla.The invention is explained in more detail below with the aid of the accompanying drawings.

1515

Kuvio 1 esittää osittaisena leikkauksena keksinnön mukaista poltinta.Figure 1 shows a partial section of a burner according to the invention.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 poltinta, kuvantona josta on jä-20 tetty selvyyden vuoksi esittämättä joitain kuviossa 1 esitettyjä osia.Fig. 2 shows the burner of Fig. 1, a view of which, for the sake of clarity, some parts shown in Fig. 1 have been omitted.

Polttimen keskiosan muodostaa ylärunko 1 ja elektrodinpidin 2. Elektrodinpidin 2 kulkee ylärungon 1 läpi ja ulottuu 25 lähelle polttimen suutinosan kärkeä. Elektrodinpitimessä 2 on ulkopinnalla kierre, johon on ensin kierretty ylärunko 1 ja sen jälkeen eristeholkki 3. Eristeholkissa 3 on olake 4 ja hoikin 3 ulkopinnalle on sovitettu alarunko 5, jonka yläpää on olaketta 4 vasten. Alarungossa 5 on puolestaan 30 olake 6, joka on sovitettu eristeholkin 3 alapäätä vasten ja jonka kohdalla alarunko 5 kapenee.The central part of the burner is formed by the upper body 1 and the electrode holder 2. The electrode holder 2 passes through the upper body 1 and extends 25 close to the tip of the nozzle part of the burner. The electrode holder 2 has a thread on the outer surface, into which the upper body 1 is first screwed and then the insulating sleeve 3. The insulating sleeve 3 has a shoulder 4 and a lower body 5 with a top end against the shoulder 4 is arranged on the outer surface of the sleeve 3. The lower body 5, in turn, has a shoulder 6 30 which is fitted against the lower end of the insulating sleeve 3 and at which the lower body 5 tapers.

Alarungon 5 päälle on sovitettu vaippaosa 7. Vaippaosa 7 on alaosastaan kartiomainen kappale, jonka kartion kärjen 35 sisämitta vastaa alarungon 5 kapeamman osan ulkomittaa.A jacket part 7 is arranged on the lower body 5. The jacket part 7 is a conical body at its lower part, the inner dimension of the conical tip 35 corresponding to the outer dimension of the narrower part of the lower body 5.

Vaippaosan 7 kärki on sovitettu likimain alarungon 5 kärjen 6 101672 kohdalle siten, että alarunko 5 pistää hieman ulos vaippa-osasta 7. Tällä tavoin alarungon 5 ja vaippaosan 7 kärjet muodostavat pienaliitoksen 8, joka on helppo hitsata tiiviisti kiinni esimerkiksi elektronisuikulla. Vaippaosan 7 5 yläosa on puristettu kahdelta sivulta alarungon 5 leveämmän osan pintaa vasten siten, että puristetut osat ovat kuvioissa katsojaa kohti ja katsojasta poispäin, jolloin sen puristamattomille sivuille muodostuu vesikanavat 9, 10. Siten vaippaosa 7 on kiinnitetty alarunkoon 5 rungon kär-10 jestä ja kahdelta kohdalta alarungon 5 paksummalla osalla. Vesikanavien 9 ja 10 sekä alarungon 5 kapeammalla kohdalla vaippaosa 7 on irti alarungosta ja muodostaa siten vesiti-lan 11 alarungon ympärille. Vesitila 11 ulottuu hyvin lähelle alarungon 5 kärkeä ja koska vaippaosa 7 on kahdelta 15 sivultaan kiinni alarungon 5 yläosassa, vesitilaan 11 syntyy tehokas kierto kun vesi syötetään sisään kanavasta 9 ja poistetaan kanavasta 10.The tip of the sheath part 7 is arranged approximately at the tip 6 of the lower body 5 101672 so that the lower body 5 protrudes slightly from the sheath part 7. In this way the tips of the lower body 5 and the sheath part 7 form a small joint 8 which can be easily welded tightly. The upper part of the jacket part 5 is pressed on two sides against the surface of the wider part of the lower body 5 so that the pressed parts are in the figures towards and away from the viewer, forming non-compressed sides with water channels 9, 10. Thus the jacket part 7 is attached to the lower body 5 at two points on the thicker part of the lower body 5. At the narrower point of the water channels 9 and 10 and the lower body 5, the jacket part 7 is detached from the lower body and thus forms a water space 11 around the lower body. The water space 11 extends very close to the tip of the lower body 5 and since the jacket part 7 is attached on its two sides to the upper part of the lower body 5, an effective circulation is created in the water space 11 when water is fed in and out of the channel 10.

Poltinrungon yläosaa ympäröi kuori 12, jonka yläosa on ylä-20 rungon 1 yläreunan kohdalla ja alareuna ulottuu vaippaosan 7 vesikanavien 9, 10 alapuolelle. Kuori 12 on kiinnitetty ylärunkoon 1 ja vaippaosaan 7 silikonimassalla 13, joten kuori 12 on sähköisesti eristetty polttimen sähköisistä osista. Koska kuori 12 on kiinnitetty polttimen sisäosiin 25 ainoastaan reunoiltaan, se muodostaa polttimen sisäosien ympärille vesitilan 14. Vesi tulee tähän vesitilaan 14 alarungon 7 vesitilan poistokanavasta 10. Ylärunko 1 muodostuu sisäholkista 15, joka on sovitettu elektrodinpitimen 2 päälle, ja sisäholkkia 15 ympäröivästä vaipasta 16. Tässä 30 vaipassa 16 on kaksi aukkoa 17, 18. Ensimmäinen aukoista on samalla puolella kuin alarungon 5 poistokanava 10 ja toinen sen vastakkaisella puolella.The upper part of the burner body is surrounded by a shell 12, the upper part of which is at the upper edge of the upper body 20 and the lower edge extends below the water channels 9, 10 of the casing part 7. The housing 12 is fixed to the upper body 1 and the casing part 7 by a silicone mass 13, so that the housing 12 is electrically isolated from the electrical parts of the burner. Since the shell 12 is attached to the inner parts 25 of the burner only at its edges, it forms a water space 14 around the inner parts of the burner. Water enters this water space 14 from the water space outlet 10 of the lower body 7. The upper body 1 consists of an inner sleeve 15 arranged on the electrode holder 2 This sheath 16 has two openings 17, 18. The first of the openings is on the same side as the outlet channel 10 of the lower body 5 and the second on the opposite side thereof.

Vesi tuodaan poltinrunkoon tuloputkella 19, joka on kiinni-35 tetty hitsaamalla alarungon 5 ja vaippaosan 7 muodostamaan vesikanavaan 9, joka on siten koko rakenteen tulokanava.Water is introduced into the burner body by an inlet pipe 19 which is connected by welding to a water channel 9 formed by the lower body 5 and the jacket part 7, which is thus the inlet channel of the whole structure.

7 1016727 101672

Vesi poistetaan polttimesta ylärungon l vaippaan 16 muodostettuun toiseen aukkoon 18 kiinnitettyä poistoputkea 20 pitkin. Näiden putkien lisäksi kuviossa 1 on esitetty plas-makaasuputki 21, joka on kiinnitetty eristeholkkiin 3. Nämä 5 putket 10, 20, 21 tulevat poltinrunkoon kuoreen 12 muodostetun muhvin kautta. Muhvi suljetaan sähköä eristävällä massalla siten, että kuoren vesitila 14 on täysin suljettu. Vesi kiertää tässä rakenteessa ensin alarungon vesitilassa 11 edellä kuvatulla tavalla ja tulee sitten kuoren 12 vesi-10 tilaan 14. Vesi jäähdyttää tehokkaasti laajalta alueelta kuorta 12, jolloin se pystyy johtamaan hyvin lämpöä kuoren kiinnityselimiin 22 kiinnitetystä suojakaasukuvusta (ei esitetty). Kuoren vesitilasta 14 vesi kulkee ylärungon sisään ensimmäisestä aukosta 17 ja poistuu toisesta aukosta 15 18 poistoputkeen 20. Virtakaapelissa vettä voidaan tarvit taessa käyttää kaapelin jäähdyttämiseen.Water is removed from the burner via an outlet pipe 20 attached to a second opening 18 formed in the jacket 16 of the upper body 1. In addition to these tubes, Figure 1 shows a plasma gas tube 21 attached to an insulating sleeve 3. These tubes 10, 20, 21 enter the burner body through a sleeve formed in the housing 12. The sleeve is closed with an electrically insulating mass so that the water space 14 of the shell is completely closed. In this structure, water first circulates in the water body 11 of the lower body as described above and then enters the water 14 of the shell 12. The water effectively cools the shell 12 over a wide area, allowing it to conduct heat well from the shielding gas dome attached to the shell attachments 22 (not shown). From the shell water space 14, water enters the upper body from the first opening 17 and exits the second opening 15 18 into the outlet pipe 20. In the power cable, water can be used to cool the cable if necessary.

Polttimeen kuuluu luonnollisesti muun muassa elektrodi, plasmasuutin ja tarvittavat sähköiset liitännät, mutta nämä 20 rakenteet eivät ole keksinnön kannalta oleellisia,joten niitä ei ole tässä kuvattu. Polttimen elektrodia voidaan säätää nupilla 23 ja laitteen säätömekanismi voisi olla esimerkiksi Yhdysvaltalaisessa patentissa 5 208 442 kuvatulla mekanismilla. Kuviossa 1 on lisäksi kuvattu lisäaine-25 jauheensyöttöputket 24, jotka on edullisesti sovitettu vaippaosan 7 päälle siten, että putket 24 kulkevat vaippa-osan 7 alarunkoa vasten puristettujen osien reunoilla, joihin muodostuu automaattisesti sopivat urat. Poltinta ja keksinnön mukaista rakennetta voidaan käyttää myös muussa 30 plasmahitsauksessa kuin jauhemaisen lisäaineen kanssa, ; jolloin lisäaineen syöttökanavia ei tarvita.The torch naturally includes, but is not limited to, an electrode, a plasma nozzle, and the necessary electrical connections, but these structures are not essential to the invention and are therefore not described herein. The burner electrode can be adjusted with the knob 23 and the adjustment mechanism of the device could be, for example, the mechanism described in U.S. Patent 5,208,442. Figure 1 further illustrates additive-25 powder supply tubes 24, which are preferably arranged on the jacket part 7 so that the tubes 24 run against the lower body of the jacket part 7 at the edges of the pressed parts, in which suitable grooves are automatically formed. The torch and the structure according to the invention can also be used in plasma welding other than with a powdered additive; whereby additive supply channels are not required.

Edellä esitetyn lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suoritusmuotoja. Sähkö ja lämpöä johtavien osien materiaalina 35 voidaan käyttää edullisesti kuparia ja messinkiä niiden hyvän johtavuuden ja korroosionkestävyyden takia, mutta 8 101672 keksinnön sovellusalue ei luonnollisestikaan rajoitu mihinkään määrättyyn materiaalivalintaan. Tämä sama pätee luonnollisesti myös käytettäviin eristemateriaaleihin. Alarun-gossa voi olla useampiakin vesikanavia, mutta tällöin ra-5 kenteesta tulee monimutkaisempi eikä parempaa jäähdytystä todennäköisesti saavutettaisi. Kuvioissa esitetty poltin on tarkoitettu käsipolttimeksi, jolloin putket 19, 20, 21 tulevat kahvan sisälle. Polttimen rakenteesta tulee luonnollisestikin hieman erilainen jos se on tarkoitettu esi-10 merkiksi robottihitsaukseen. Polttimen mekaaniset liitokset kuten vesiputkien ja alarungon ja vaippaosan liitokset on edullisinta tehdä elektronisuihkuhitsauksella, jolloin saadaan tiiviit ja hyvälaatuiset saumat. Poltin voidaan tosin koota juottamalla tai muilla hitsausmenetelmillä, 15 mutta tällöin sen valmistaminen on vaikeampaa koska joudutaan käyttämään eri lämpötiloissa sulavia juotteita tai rakenteeseen paljon lämpöä tuovia hitsausmenetelmiä. Saumoista ei myöskään muilla menetelmillä saada yhtä mitta-tarkkoja.In addition to the above, the present invention has other embodiments. As the material 35 of the electrically and thermally conductive parts, copper and brass can be advantageously used due to their good conductivity and corrosion resistance, but the scope of the invention is, of course, not limited to any particular choice of material. The same, of course, also applies to the insulation materials used. There may be more water channels in the bottom, but then the structure will become more complex and better cooling is unlikely to be achieved. The burner shown in the figures is intended as a hand burner, whereby the tubes 19, 20, 21 enter the handle. The structure of the torch will, of course, become slightly different if it is intended as a precedent for robot welding. The mechanical connections of the burner, such as the connections of the water pipes and the lower body and the jacket part, are most preferably made by electron beam welding, which results in tight and good quality seams. Although the torch can be assembled by soldering or other welding methods, it is more difficult to manufacture it because it is necessary to use solder fuses at different temperatures or welding methods that bring a lot of heat into the structure. The seams also do not give the same dimensional accuracy with other methods.

t tt t

Claims

A water-cooled plasma burner comprising: 5. a first body part or upper body (1), - an electrode holder (2) arranged inside the first body part (1), 10. a second body part or lower body (5) arranged around the electrode holder (2) , soin is electrically insulated from the first body part (1), - connections for conducting at least electric current, plasma gas (21) and cooling water (19, 20) tili and from the burner, - an electrical insulated capsule structure (12) from the burner 20 - at least one cooling channel inlet channel (9) arranged in the lower body (5) and at least one outlet channel (10) for cooling the lower body (5), 25 - one at least one inlet channel (9). connected water inlet pipe (19), and - connected to the at least one outlet channel (10) for water, characterized in that - at least two water channels (9, 10), one inlet channel and one outlet channel, formed in the tip of the lower body (5) by applying a sheath portion to the lower body (7) surrounding the electrode holder (2), such that the sheath portion is attached to the lower body (5) at its tip and is at least two places of its upper part 5 pressed against the lower body (5) in such a way that two water channels (9, 10) are formed between the sheath part (7) and the lower body, which channels lead to one between the sheath part (7) and the the lower body (5) located water space (11), which is closed by the tip connection between them and surrounds the entire tip of the lower body (5).

A burner according to claim 1, characterized by a capsule (12), the upper part of which is aligned with the upper edge of the first body part (1) and whose lower edge extends below the water channels (9, 10) in the jacket part (7), and which at these edges are attached to the upper body (1) and the casing part (7) by means of an insulating mass (13) in such a way that a water space (14) is formed between capsein 20 (12) and the electrically conductive parts of the burner .

Burner according to claim 2, characterized by a water space formed in the first body part (1) and a first opening (17) leading to the same from the water space (14) formed by capsein (12), and a second opening (18) connected to the outlet pipe for water, wherein the cooling water is led to one (9) of the channels formed by the jacket part (7), the cooling water being removed through the opposite channel (10) to the water space (14) between the burner body and the capsule (12) arranged around the body and flows from this water space (14) to the water space in the first body part (1) and is removed by a tube (20) attached to the first body part (1).

Burner according to any of the preceding claims, characterized in that the capsein (12) is of a material with good thermal conductivity and has fasteners 13 for a gas shield, so that the water circulating in the water space in the capsein (12) also provides a efficient cooling of the gas shield.