FR2707824A1 - Torche plasma transféré (PTA) à cathode radiale. - Google Patents

Torche plasma transféré (PTA) à cathode radiale. Download PDF

Info

Publication number
FR2707824A1
FR2707824A1 FR9308802A FR9308802A FR2707824A1 FR 2707824 A1 FR2707824 A1 FR 2707824A1 FR 9308802 A FR9308802 A FR 9308802A FR 9308802 A FR9308802 A FR 9308802A FR 2707824 A1 FR2707824 A1 FR 2707824A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
plasma
cathode
torch
anode
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR9308802A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2707824B1 (fr
Inventor
Girard Frederic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to FR9308802A priority Critical patent/FR2707824B1/fr
Priority to AT94420206T priority patent/ATE144368T1/de
Priority to DE69400737T priority patent/DE69400737D1/de
Priority to EP94420206A priority patent/EP0634887B1/fr
Publication of FR2707824A1 publication Critical patent/FR2707824A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2707824B1 publication Critical patent/FR2707824B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3421—Transferred arc or pilot arc mode
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3463—Oblique nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3468—Vortex generators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Torche à plasma d'arc transféré dont l'anode (5) longue et de faible diamètre est particulièrement adaptée au rechargement de petits alésages. La cathode (7) est disposée perpendiculairement à l'axe du jet de plasma (10). Le plasma est émis latéralement par rapport à l'axe de la torche grâce à un circuit gazeux supplémentaire (8) imposant une direction prédominante aux flux de plasma. Cette torche dispose donc de deux circuits de gaz plasmagène: un circuit d'initialisation (6) dans lequel le gaz s'écoule le long de la cathode (7), un circuit d'orientation (8) dirigé perpendiculairement à l'axe de la cathode. L'intérêt d'une telle disposition est de pouvoir utiliser des cathodes (7) de grande dimension que l'on peut venir monter et démonter commodément par l'embase de la torche.

Description

-- i --
DESCRIPTION
La génération d'un plasma d'arc électrique est un phénomène bien connu.
Le plasma dans une torche de soudure ou de rechargement à plasma transféré
est utilisé depuis plusieurs dizaines d'années. De nombreux modes de réalisa-
tion des torches ont été proposés. Tous font appel à l'effet de pointe d'une cathodes affûtée pour amorcer l'arc et stabiliser son extrémité au potentiel négatif. La plupart des réalisations sont de structure parfaitement coaxiale. La
pointe de la cathode est disposée sur l'axe de la torche et positionnée légère-
ment en recul du convergent de la tuyère-anode qui l'entoure.
Dans toutes les réalisations connues à ce jour, la structure géométrique du dispositif générateur du plasma est une structure colinéaire au plasma - au moins au voisinage de l'origine de celui-ci. Le plasma naît et commence à se propager dans l'axe de l'électrode négative, même si on le dévie ensuite avant le point d'utilisation, par l'orientation du canal incliné et la position de l'électrode positive constituée par la pièce à recharger sur laquelle l'arc transféré vient se boucler; comme cela est décrit dans le brevet n0 91 01253
du 01/02/1991.
L'objet de la présente invention est de mettre en oeuvre un principe dif-
férent pour créer un plasma qui dès l'origine se propage dans une direction qui n'est pas parallèle à l'axe anode-cathode et fait un angle notable avec
ce dernier. Cet angle dans le cas typique évoqué dans la description qui va
suivre atteint 90 degrés.
On joue sur le phénomène fluidique de déviation d'un jet de gaz à faible vites-
se par un jet de débit moindre à vitesse élevée. (Planche 1/2).
On utilise à cet effet deux circuits distincts de gaz plasmagène, l'un d'ini-
tiation (6) cheminant le long de la cathode (7), l'autre directionnel (8) arrive perpendiculairement à l'axe du couple anode-cathode; soit selon l'axe de l'orifice plasma (10). Chacun de ces circuits indépendants est muni de
ses propres moyens de contrôle du débit du gaz.
Ainsi le contrôle des paramètres de fonctionnement du plasma résulte directe-
ment des réglages absolus et relatifs des deux circuits de gaz plasmagène.
De plus la tuyère-anode (5) permettant la mise en oeuvre de l'invention doit 8tre montée sur une embase d'une torche modulaire qui autorise le montage et le démontage de la cathode (7) par la zone arrière de la torche. Cette disposition facilite également le réglage de positionnement axial de la cathode
qui détermine les caractéristiques du plasma obtenu.
-2- En outre, l'espace rendu disponible par le changement de direction du jet de plasma au voisinage de l'extrémité de l'anode (5) est utilisé pour mettre
en oeuvre un refroidissement (4) énergique dans cette zone.
A titre d'exemple, la description qui va suivre correspond à la mise en
oeuvre de la présente invention à l'aide de la torche modulaire décrite dans
le brevet n 91 01253.
Un autre organe collecteur et distributeur de fluides apte à recevoir le couple anode-cathode pourrait donc se substituer à l'embase de torche citée
en exemple.
Dans l'opération de rechargement de petits alésages, avec un bain de fusion
à plat, la partie cylindrique intérieure à revêtir se trouve à axe horizontal.
La torche qui pénètre dans l'alésage durant l'opération se trouve donc avec son axe principal horizontal et seul le jet de plasma est émis verticalement
à la sortie de l'orifice pratiqué latéralement à l'extrémité de la tuyère-
anode dont les dimensions hors tout sont bien sûr adaptées au diamètre in-
térieur de la pièce à recharger.
En se reportant à la planche 2/2 on trouve de droite à gauche l'embase de la torche qui comprend le bloc de cathode (1) séparé par un isolateur (2)
de l'embase d'anode (3).
Les trois principaux composants cités ci-dessus constituent l'embase de la torche, ils sont dotés de tous les canaux nécessaires à l'acheminement des fluides permettant la mise en oeuvre du procédé PTA: Le circuit d'eau de refroidissement (4) est collecté sur l'embase d'anode (3) puis parcourt jusqu'à son extrémité l'anode (5) avant de revenir à travers
l'embase d'anode (3) ainsi que l'isolateur (2) à l'embase de cathode (1).
Le canal d'alimentation du gaz plasmagène (6) que nous affectons dans le cas de la présente invention au gaz plasma initiateur qui s'écoule le long
de la cathode (7).
Le canal d'alimentation du gaz protecteur (non figuré sur la planche) qui
est dirigé vers un diffuseur approprié.
Deux canaux indépendants d'amenée du mélange gaz-poudre (8) et (9).
Dans le cas tout particuliers de mise en oeuvre de la présente invention
nous gardons l'affectation initiale de l'un de ces deux canaux (9) pour l'ame-
née du mélange gaz-poudre; mais nous utilisons le deuxième canal (8) pour
l'acheminement du gaz directionnel.
-3 - En effet le principe objet de la présente invention (Planche 1/2) consiste
à donner à la veine plasma une direction qui dès son origine se trouve perpen-
diculairement à l'axe de la cathode grâce à l'effet de déviation de jet obtenu par l'action fluidique du gaz directionnel émis perpendiculaire à la cathode, soit selon l'axe de l'orifice plasma (10). L'écoulement du gaz plasmagène initial (6) à quant à lui un débit et une vitesse moindre, son rôle principal est la protection de la cathode ainsi
que l'initialisation de l'ionisation du gaz.
Le gaz plasma initial (6) est répartit à l'entrée du convergent (11) de l'anode (5) à l'aide d'un dispositif "Vortex" (12); jouant également le rôle
de centreur à la cathode (7).
La cathode (7) doit être montée, réglée en position, ou démontée - par exemple pour procéder à son affûtage - sur l'axe de la torche. Ces opérations s'effectuent commodément par l'arrière de l'embase, sans démontage d'éléments
miniaturisés ou en contact direct avec le circuit d'eau.
La pince (13) à l'aide d'un écrou borgne vissé sur le filetage (14) donne un accès très direct à la cathode que l'on vient immobiliser sur une position
axiale souhaitée.
Cette position axiale de la cathode, ainsi que le réglage indépendant du débit des deux gaz plasma (6) et (8) constitue les trois principaux éléments
de réglage de la torche.
Bien sûr, en fonction de chaque cas à traiter et comme dans toutes les applications de rechargements PTA, les autres paramètres tels que par exemple l'intensité transférée seront à ajuster en fonction des épaisseurs, taux de
dépôts et autres données rencontrées.
- 4-

Claims (1)

    REVENDICATIONS Revendication 1 Torche à plasma transféré (PTA) caractérisée en ce que le plasma est créé et se propage dans une direction qui n'est pas parallèle à l'axe anode-cathode et fait un angle notable avec ce dernier. Cet angle dans un cas typique atteint 90 degrés. Revendication 2 - Torche à plasma transféré selon la revendication 1 carac- térisée en ce qu'elle utilise deux circuits distincts de gaz plasmagène, l'un d'initialisation (6) cheminant le long de la cathode (7), l'autre directionnel (8) arrive perpendiculairement à l'axe du couple anode-cathode; soit selon l'axe de l'orifice plasma (10). Chacun de ces circuits indépendants est muni de ses propres moyens de contrôle du débit du gaz. Revendication 3 - Torche selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que le contrôle des paramètres de fonctionnement du plasma résulte directe- ment des réglages absolus et relatifs des deux circuits de gaz plasmagène. Revendication 4 - Torche selon la revendication 1 caractérisée en ce que la tuyère-anode est prévue être montée sur une embase d'une torche modulaire qui autorise le montage et le démontage de la cathode (7) par la zone arrière de la torche. Cette disposition facilite également le réglage de positionnement axial de la cathode qui détermine les caractéristiques du plasma obtenu. Revendication 5 - Torche selon une ou plusieurs des revendications 1 à
  1. 4 caractérisée en ce que l'espace rendu disponible par le changement de direc-
    tion du jet de plasma au voisinage de l'extrémité de l'anode (5) est utilisé
    pour mettre en oeuvre un refroidissement (4) énergique dans cette zone.
FR9308802A 1993-07-15 1993-07-15 Torche plasma transféré (PTA) à cathode radiale. Expired - Fee Related FR2707824B1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9308802A FR2707824B1 (fr) 1993-07-15 1993-07-15 Torche plasma transféré (PTA) à cathode radiale.
AT94420206T ATE144368T1 (de) 1993-07-15 1994-07-13 Plasmabrenner für übertragenen lichtbogen
DE69400737T DE69400737D1 (de) 1993-07-15 1994-07-13 Plasmabrenner für übertragenen Lichtbogen
EP94420206A EP0634887B1 (fr) 1993-07-15 1994-07-13 Torche à plasma d'arc transféré

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9308802A FR2707824B1 (fr) 1993-07-15 1993-07-15 Torche plasma transféré (PTA) à cathode radiale.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2707824A1 true FR2707824A1 (fr) 1995-01-20
FR2707824B1 FR2707824B1 (fr) 1995-12-01

Family

ID=9449342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9308802A Expired - Fee Related FR2707824B1 (fr) 1993-07-15 1993-07-15 Torche plasma transféré (PTA) à cathode radiale.

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0634887B1 (fr)
AT (1) ATE144368T1 (fr)
DE (1) DE69400737D1 (fr)
FR (1) FR2707824B1 (fr)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5837959A (en) * 1995-09-28 1998-11-17 Sulzer Metco (Us) Inc. Single cathode plasma gun with powder feed along central axis of exit barrel
AT4599U1 (de) * 2000-06-21 2001-09-25 Inocon Technologie Gmbh Plasmabrenner
DE102006012100B3 (de) * 2006-03-16 2007-09-20 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasma-Jets
US9211603B2 (en) 2012-01-31 2015-12-15 The Esab Group, Inc. Plasma gouging torch and angled nozzle therefor
US9497845B2 (en) 2012-08-06 2016-11-15 Hypertherm, Inc. Consumables for a plasma arc torch for bevel cutting
US10314155B2 (en) 2012-08-06 2019-06-04 Hypertherm, Inc. Asymmetric consumables for a plasma arc torch
US10721812B2 (en) 2012-08-06 2020-07-21 Hypertherm, Inc. Asymmetric consumables for a plasma arc torch
US9107282B2 (en) * 2012-08-06 2015-08-11 Hypertherm, Inc. Asymmetric consumables for a plasma arc torch
US9781818B2 (en) 2012-08-06 2017-10-03 Hypertherm, Inc. Asymmetric consumables for a plasma arc torch
CN115734449B (zh) * 2022-11-29 2023-11-14 哈尔滨工程大学 一种固定电弧发生位置的等离子电弧发生器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1338390A (fr) * 1962-07-05 1963-09-27 Air Liquide Tête orientable de générateur de plasma
CH490154A (fr) * 1967-06-08 1970-05-15 Rikagaku Kenkyusho Chalumeau à arc électrique
US3740522A (en) * 1971-04-12 1973-06-19 Geotel Inc Plasma torch, and electrode means therefor
FR2672459A1 (fr) * 1991-02-01 1992-08-07 Girard Frederic Dispositif de rechargement par plasma a orifice oblique.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1338390A (fr) * 1962-07-05 1963-09-27 Air Liquide Tête orientable de générateur de plasma
CH490154A (fr) * 1967-06-08 1970-05-15 Rikagaku Kenkyusho Chalumeau à arc électrique
US3740522A (en) * 1971-04-12 1973-06-19 Geotel Inc Plasma torch, and electrode means therefor
FR2672459A1 (fr) * 1991-02-01 1992-08-07 Girard Frederic Dispositif de rechargement par plasma a orifice oblique.

Also Published As

Publication number Publication date
EP0634887A1 (fr) 1995-01-18
ATE144368T1 (de) 1996-11-15
FR2707824B1 (fr) 1995-12-01
EP0634887B1 (fr) 1996-10-16
DE69400737D1 (de) 1996-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0775436B1 (fr) Torche a plasma avec une alimentation par injection axiale
KR940002841B1 (ko) 연장된 노즐을 갖는 플라스마 아아크 토오치
US4853515A (en) Plasma gun extension for coating slots
US5609777A (en) Electric-arc plasma steam torch
JP3838914B2 (ja) プラズマノズル
FR2707824A1 (fr) Torche plasma transféré (PTA) à cathode radiale.
US5733662A (en) Method for depositing a coating onto a substrate by means of thermal spraying and an apparatus for carrying out said method
JP3283845B2 (ja) アーク溶射ガン延長装置及びアーク溶射ガン延長装置のためのガスジェット部材
JP4013997B2 (ja) 改良されたプラズマ移行式ワイヤー・アーク溶射装置
JP2849573B2 (ja) 噴水ノズルアセンブリーを有するプラズマアークトーチ
EP0457067A2 (fr) Dispositif de pulvérisation de plasma avec alimentation externe de poudre
KR20080005946A (ko) 플라즈마 아크 토치 애플리케이션에서의 개별 가스 젯의생성
FR2539942A1 (fr) Generateur de plasma et son procede de fonctionnement
US6054669A (en) Plasma marking torch and method of operating same
JPS60223668A (ja) プラズマ溶接または切断用トーチ
WO2001002129A2 (fr) Buse d'alimentation en poudre pour soudage par laser
JP3783014B2 (ja) プラズマアークトーチ及びその作動方法
JPH0710361B2 (ja) 半径方向と接線方向のプラズマガス流の比を調節可能にした改良プラズマフレ−ム・スプレ−ガンの方法および装置
EP0487573A1 (fr) Appareil de coupage au jet de plasma muni d'un ecran pour le diffuseur et d'un regulateur de flux ameliores.
CS427790A3 (en) Method of plasma arc torch start-up
US4853513A (en) Arc spray gun for coating confined areas
US5194715A (en) Plasma arc torch used in underwater cutting
US3217133A (en) Plasma torch
KR100262800B1 (ko) 아크플라즈마토치,아크플라즈마 토치용전극 및 이들의 작동방법
US5214262A (en) Electrode adaptor

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse