FI92562C - Plasmapolttimen suojakaasusuutin - Google Patents

Description

92562

Plasmapolttimen suojakaasusuutin Tåmån keksinnon kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen 5 plasmapolttimen suojakaasun syottosuutin.

Plasmakaaripolttimessa hitsaukseen kåytettåvå ns. pååvalokaari palaa polttimen elektrodin ja tyokappaleen vålillå. Polttimen suutinosa koostuu kahdesta sisåk-kåin olevasta kammiosta. Sisemmån kammion keskellå on volframelektrodi, ja 10 kammion pååsså on reikå elektrodin kårjen kohdalla. Plasmakaasu syotetåån tåhån kammioon. Sisemmån kammion ympårillå on toinen kammio, joka avautuu sisemmån kammion reiån ympårille. Tåhån ulompaan kammioon syotetåån valo-kaarta ympåroivå suojakaasu.

15 Koska plasmakaaripolttimen valokaari palaa tyokappaleen ja elektrodin vålillå olevassa kaasussa, on kaasua ionisoitava ennen pååvalokaaren sytyttåmistå jotta kaasu johtaisi såhkoå ennen pååvalokaaren sytyttåmistå. Ionisointi tapahtuu sisemmån kammion muodostaman suuttimen ja elektrodin vålillå palavan apuva-lokaaren avulla. Apuvalokaari ionisoi plasmakaasua, jolloin tyokappaleen ja 20 elektrodin vålille muodostuu såhkoå johtava ionisilta ja pååvalokaari voi syttyå.

Pååvalokaari saa palaa ainoastaan elektrodin ja tyokappaleen vålillå, koska elektrodin ja suuttimen vålillå palava suuritehoinen valokaari tuhoaa nopeasti suuttimen. Normaalisti suuttimen jååhdytys ja polttimessa vallitsevat såhkoiset ja mag-neettiset voimat eståvåt pååvalokaaren syttymisen elektrodin ja suuttimen vålille. 25 Tålloin kuitenkin elektrodin kåijen on sijaittava tarkasti suuttimen såhkoisesså keskiosså. Såhkoisiå låpilyontejå ei saisi esiintyå polttimen suojakaasukuvun ja runko-osan vålillå.

Suojakaasu johdetaan tunnetuissa polttimissa plasmakaasusuuttimen ja suoja-30 kaasukuvun våliseen tilaan joko suoraan suutinta ympåroivållå kanavalla, jolloin tåsså tilassa on huokoista, kaasua låpåisevåå eristeainetta, tai yleisemmin plasmakaasusuuttimen ympårille on kierretty erillinen suojakaasusuutinosa. Suojakaasu *' johdetaan tålloin suutinosan ylåpååhån ja kaasu virtaa suojakaasukammioon 2 92562 pienten suutinosan pitkittåisakselin suuntaisten porausten kautta. Suutinosa valmistetaan låhes aina messingistå sen sopivien fysikaalisten ominaisuuksien ja helpon tyostettåvyyden takia.

5 Kuvatun kaltaisella suojakaasusuuttimella on kuitenkin useita heikkouksia. Suoja- kaasureiåt ovat erittåin pieniå, niiden halkaisija on yleenså alle 2 mm ja useimmi-ten η. 1 mm. Useiden nåin pienten reikien poraaminen taikka valmistaminen muulla tavalla on vaikeaa ja kallista. Suutinosa valmistetaan lastuamalla, mikå vaatii monia tyovaiheita ja johtaa pitkåån kappalekohtaiseen valmistusaikaan ja 10 siten suurin tyostokustannuksiin. Koska suutinosa valmistetaan messingistå, se voidaan kiinnittåå kupariseen plasmasuuttimeen kåytånnosså ainoastaan me-kaanisesti, esimerkiksi kierteellå, tai kovajuottamalla. Kummassakin tapauksessa liitos on erittain vaikea saada tiiviiksi edes valmistettaessa ja vuotoja esiintyy varmasti polttimen kåyton aikana. Tållainen suutinosa on lisåksi suurikokoinen, 15 joten se kasvattaa turhaan polttimen ulkomittoja.

Jos suojakaasu johdetaan suoraan plasmasuuttimen ja suojakaasukuvun våliin, suojakaasukupu tulee erittain låhelle polttimen runkoa. Tålloin såhkoinen låpi-lyontimatka jåå erittåin pieneksi ja låpilyontejå pååsee tapahtumaan erityisesti, 20 jos polttimessa tai hitsattaessa esiintyy håirioitå. Keraamista suojakaasukupua kåytettåesså ei tåtå ongelmaa esiinny, mutta keraamien hauraus ja muut me-kaaniset ominaisuude tekevåt niiden kåyton hankalaksi.

Tåmån keksinnon tarkoituksena on saada aikaan suojakaasusuutin jonka avulla 25 plasmapolttimen suojakaasukuvun ja polttimen rungon vålistå såhkoistå låpilyon- •: timatkaa voidaan kasvattaa ja polttimen rakennetta yksinkertaistaa.

Keksinto perustuu suuttimen erityiseen vaippaosaan, joka valmistetaan kuparista muovaamalla siten, ettå sen sisåpinnalla on pitkittåissuntaisia uria. Vaippaosa 3 0 kiinnitetåån plasmakaasusuuttimen tai runko-osan, johon plasmakaasusuutin on kiinnitetty, ympårille siten, ettå urien harjat koskettavat plasmakaasusuuttimen tai runko-osan ulkopintaan, jolloin vaippaosan ja runko-osan våliin muodostuu kana-

II

3 92562 via suojakaasua vårten.

Tåsmållisemmin sanottuna keksinnon mukaiselle suojakaasusuuttimelle on tun-nusomaista se, mitå on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

5

Keksinnon avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Keksinnon mukaisen ratkaisun avulla suojakaasukuvun ja polttimen rungon såh-koistå låpilyontimatkaa voidaan kasvattaa riittåvån suureksi, jotta suuijaksolåpi-10 lyonneiltå våltytåån. Polttimen rakenne yksinkertaistuu, jolloin hyvån eristyksen jarjestaminen on helppoa. Suojakaasusuuttimen vaippaosan massa on erittain pieni ja suuri osa sen pinta-alasta koskettaa vesijååhdytettyyn plasmasuuttimeen. Siten vaippaosa ei kuumene liikaa ja polttimen kuumeneminen mutenkin våhe-nee jååhdyttåmattomån massan pienentyesså. Koska vaippaosan massa on pieni 15 ja sen lammonjohtavuus hyvå, se ei sula, vaikka suurjaksokipinointia tapahtuisi- kin. Kaasureiåt ovat plasmasuuttimen pinnan suuntaisia ja niita on erittain pal-jon, joten tåmån rakenteen avulla saadaan ohjattua erittain tasainen ja laminaari-nen suojakaasuvirta suoraan oikeaan kohteeseen valokaaren alueelle pienellåkin suojakaasun kulutuksella. Suojavaikutus on siten hyvå. Erillista keraamisintteria, 20 lasivillaa tai metalliverkkoja ei tarvita virtauksen laminarisointiin. Vaippaosan valmistaminen on erittain halpaa ja koska se voidaan valmistaa kuparista, polttimen runko voidaan koota elektronisuihkuhitsaamalla ja polttimesta saadaan tiivis.

25 Keksintoå selostetaan seuraavassa lahemmin oheisten piirustusten avulla.

Kuvio 1 on kaaviokuva plasmapolttimesta, jossa on keksinnon mukainen suoja-kaasusuutin.

3C Kuvio 2 on suurennettu halkileikkaus kuvan 1 plasmasuuttimen kårjestå.

Kuvio 3 on poikkileikkaus kuvan 1 plasmasuuttimen kårjestå.

4 92562

Kuvio 4 on halkileikkaus suojakaasusuuttimen vaippaosan yhdestå suoritusmuo-dosta.

Kuviossa 1 on esitetty plasmapoltin, jossa on tåmån keksinnon mukainen suoja-5 kaasusuutin. Tåsså kuviossa on jååhdytysveden virtausta kuvattu pitkillå valkoisil- la nuolilla 11, plasmakaasun virtausta mustilla nuolilla 10 ja suojakaasun virtausta lyhyillå valkoisilla nuolilla 9. Polttimen jååhdytystå ja plasmakaasun virtausta ei kåsitellå seuraavassa tarkemmin, koska nåiden virtausten toteuttaminen plasma-kaaripolttimessa on hyvin tunnettua eikå virtausjåijestelyillå ole vaikutusta kek-10 sinnon soveltamiseen. Kuviossa esitetyn polttimen rakennetta om kuvattu tarkem min hakijan aikaisemmassa hakemuksessa FI 910883.

Polttimen rungon kuoriosa 8 on epoksimuovia ja se jatkuu kahvaksi, jonka sisållå kulkee tarvittavat såhko-, kaasu-, ja vesijohdot. Kuoriosan 8 sisållå on vesijååhdy-15 tetty poltinpåån runko, jossa on tarvittavat elektrodin 1 sååtomekanismit ja vir- tauskanavat muodostavat elimet. Plasmasuutinta 2 ympåroi poltinrungon pååsså suojakaasukupu 4, joka on kiinnitetty polttimen kuoriosaan 8 kiinnitysmuhvilla 5. Polttimen rungossa on muhvia vårten kiinnityspinta 12, joka on eristetty polttimen runko-osista paksulla eristekerroksella 14 (kuvio 2). Itse plasmasuutin 2 on 20 kiinnitetty polttimen rungon alapååsså olevaan vesijååhdytettyyn alarunkoon 6.

Elektrodin 1 kårki on plasmasuuttimen 2 reiån keskellå. Alarungon 6 påå on kartiokas ja sitå ympåroi suojakaasusuuttimen vaippaosa 3.

Vaippaosa 3 on kuparista valmistettu pyoråhdyskappale, joka koostuu lierion 25 muotoisesta rungosta 18 ja katkaistun kartion muotoisesta kanavaosasta 15.

Rungon 18 sisåpinta on sileå ja kanavaosan 15 sisåpinnassa on pituusakselin « suuntaisia haijanteita 13, joiden våliin muodostuu uria 16. Vaippaosan 3 rungon 18 sivulle on sovitettu suojakaasuyhde 7. Vaippaosa 3 on erittåin kevytrakentei-nen, kåsipolttimissa kanavaosan 15 harjojen 13 ja vaippaosan ulkopinnan vålinen H 0 paksuus on η. 1 mm ja runko-osan 18 ainepaksuus voi olla noin puolet tåstå mitasta. Vaippaosan 3 mitoitus riippuu polttimen koosta, mutta suurillakin poltti-·' milla haijojen 13 ja kanavaosan ulkopinnan vålisen ainepaksuuden, eli vaippa- 11 S2562 5 osan suurimman ainepaksuuden, tulisi olla alle 3 mm., sopivimmin kuitenkin alle 1,5 mm. jotta vaippaosan 3 terminen massa saataisiin pysymåån alhaisena. Run-ko-osan 18 ainepaksuus on valmistusteknisistå syistå yleenså pienempi kuin kana-vaosan 15 ainepaksuus, mutta runko-osan 18 materiaalivahvuudella ei ole merki-5 tystå keksinnon soveltamisen kannalta. Niinpå runko-osa voidaan mitoittaa halu- tulla tavalla. Sellaisissa polttimissa, joissa kåytetåån keraamista suojakaasukupua, vaippaosan 3 runko-osan on oltava riittåvån paksusta materiaalista, jotta siihen voidaan tyoståå kuvun kiinnityspinta, esimerkiksi kierre. Urien 16 syvyys, leveys ja lukumåårå voidaan valita vapaasti, mutta suurella uramåårållå pååståån edulli-10 sempaan suojakaasuvirtaukseen. Tållainen vaippaosa 3 voidaan valmistaa esimer kiksi kuparisesta putkiaihiosta tuumaa vasten painamalla. Edellå o le vie n mittojen mukaiset vaippaosat 3 valmistetaan aihiosta, jonka seinåmåpaksuus on kanava-osan suurin paksuus. Tålloin muovaavilla tyostomenetelmillå saadaan kuvatun kaltainen vaippaosa 3. Suojakaasuyhde 7 liitetåån vaippaosaan 3 esim. elekt-15 ronisuihkuhitsauksella.

Vaippaosa 3 sovitetaan kuvion 1 suoritusmuodossa polttimen vesijååhdytetyn alarungon 6 påån ympårille. Tåmå alarunko 6 muodostaa plasmakaasukammion, joka pååttyy vaihdettavaan suuttimeen 2. Alarungon 6 påå on kartiomainen ja 20 vaippaosan 3 kartiomainen kanavaosa 15 on tåmån kartion ulkopintaa vasten siten, ettå urien 16 haijat 13 ovat alarunkoa 6 vasten. Tålloin urat 16 muodosta-vat yhdesså alarungon 6 ulkopinnan kanssa kaasunsyottoreikiå, jotka pååttyvåt vaippaosan 3 kåijesså 17. Vaippaosan 3 runko on tålloin pienen vålimatkan pååsså alarungon 6 seinåmåstå. Vaippaosa 3 on kiinnitetty runko-osan 18 ylå-25 reunasta alarunkoon 6, jolloin runko-osa 18 muodostaa alarungon ympårille kammion 19. Jos alarunko 6 ja vaoppaosa 3 on valmistettu kuparista, liitokset voidaan tehdå elektronisuihkuhitsauksella. Tålloin urien 15 haijat 13 voidaan hitsata vaippaosan 3 kårjesså 17 alarunkoon 6, mutta se ei ole vålttåmåtontå.

30 Suojakaasu tulee keksinnon mukaisella suuttimella varustetussa polttimessa polt timen kahvan kautta suojakaasuliitåntåån 7. Suojakaasuliitåntå 7 avautuu vaippa- *« ··· osan rungon 18 ja polttimen alarungon 6 rajaamaan kammioon 19. Tåstå kam- 6 92562 miosta 19 kaasu jakautuu kanavaosan 15 muodostamiin kanaviin ja virtaa alaran-gon 6 pinnan suuntaisesti kanavaosan karkeen 17.

Edellå esitetyn lisåksi tållå keksinnollå on muitakin suoritusmuotoja. Vaippaosa 3 5 voi koostua ainoastaan kanavaosasta 15, joka on kiinnitetty polttimen runkoon, esimerkiksi alarunkoon 6, tyostettyyn suojakaasun syottokammioon. Urien 16 ja vastaavasti haijanteiden 13 lukumååråå voidaan vaihdella halutulla tavalla. Kanavaosan 15 muoto valitaan sen osan ulkopinnan mukaan, jonka påålle se sovite-taan. Vaippaosa voidaan valmistaa kuparin sijasta myos messingistå tai muista 10 metalleista. Tuurnalle muovaamisen sijasta vaippaosa voidaan valmistaa myos aventimella tyoståmållå. Polttimen alarungon 6 kårki voi muodostaa itsessåån plasmasuuttimen tai suutin voi olla irroitettava kuten yllå esitetysså esimerkisså.

Keksinnon mukaista suutinrakennetta voidaan kåyttåå myos TIG-polttimen suoja-15 kaasun virtauksen laminarisointiin.

• ·

II

Claims (9)

92562

1. Plasmahitsauspolttimen suojakaasusuutin, joka kåsittåå 5. plasmapolttimen elektrodia (1) ympåroivån ulkopinnaltaan kartiomaisen kappaleen (6), joka muodostaa elektrodin (1) ymparille suljetun plasmakaasun syottokammion ja jonka kårkeen on muodostettu plasmasuutin (2), ja lo - suojakaasun syottoyhteen (7), jonka kautta suojakaasu voi- daan syottåå elektrodia (1) ympåroivån kappaleen (6) ymparille sovitettuun suojakaasun syottokammioon (19), tunnettu 15 - ylåosastaan kaasutiiviisti elektrodia (1) ympåroivåån kappalee-seen (6) liitetystå vaippaosasta (3), joka kåsittåå ainakin kartiomaisen kanavaosan (15), jonka sisåpinnalla on uria (16) ja niiden vålisiå harjanteita (13) ja joka on sovitettu myotåilemåån 2. elektrodia (1) ympåroivåå kappaletta (6) siten, ettå sisåpuoliset harjat (13) koskettavat kappaleen (6) ulkopintaa, jolloin urat (16) muodostavat suojakaasun syottokanavat, jotka avautuvat elektrodia ympåroivån kappaleen ymparille, ja 25. vaippaosaan (3) kanavaosaan (15) liittyvåstå runko-osasta • (18), jonka ylåreunasta vaippaosa (3) on kiinnitetty elektrodia (1) ympåroivåån kappaleeseen (6) ja jonka sisåpuolinen halkaisi-ja on suurempi kuin elektrodia ympåroivån kappaleen (6) hal-kaisija, jolloin nåmå osat muodostavat kammion (19), jonka 3. kautta suojakaasu voidaan syottåå kanavaosan (15) syotto- kanaviin. 92562

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutin, tunnettu siitå, ettå vaip-paosa (3) on kuparia.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen poltin, tunnettu siitå, ettå suoja- 5 kaasusuuttimen osat on liitetty polttimen runkoon elektronisuihkuhitsauksel- la.

4. Jonkin edellå olevan patenttivaatimuksen mukainen suutin, tunnet-t u siitå, ettå kanavaosan (15) muoto on katkaistu kartio. 10

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutin, tunnettu siitå, ettå vaip-paosan (3) suurin ainepaksuus on korkeintaan 3 mm.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suutin, tunnettu siitå, ettå vaip- 15 paosan (3) suurin ainepaksuus on korkeintaan 1,5 mm, edullisimmin n. 1 mm.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutin, tunnettu vaippaosan run-ko-osan (18) ulkopinnalla olevasta keraamisen suojakaasukuvun (4) kiinni- 20 tyspinnasta, esim. kierteestå. * w

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutin, tunnettu siitå, ettå vaip-paosa (3) on valmistettu tuurnan påålle muovaamalla.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutin, tunnettu siitå, ettå vaip- paosa (3) on valmistettu aventimella tyoståmållå. « . · · II 92562