IT201600081330A1

IT201600081330A1 - PLASMA TORCH WITH CONTACT IGNITION

Info

Publication number: IT201600081330A1
Application number: IT102016000081330A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Fazzioli; Mauro Vancini; Silvano Dallavalle
Original assignee: Cebora Spa
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2018-02-02

Description

TORCIA AL PLASMA CON ACCENSIONE A CONTATTO PLASMA TORCH WITH CONTACT IGNITION

La presente invenzione ha per oggetto una torcia al plasma con accensione a contatto. The present invention relates to a contact ignition plasma torch.

Nelle torce di questo tipo, utilizzate usualmente per il taglio di metalli, un arco elettrico, definito da un arco voltaico stabilito tra l'oggetto metallico su cui si opera ed un elettrodo, viene utilizzato in unione a gas mono o bi -atomici con la funzione di portare il gas stesso allo stato di plasma con temperature elevatissime atte alla fusione del metallo stesso. In torches of this type, usually used for metal cutting, an electric arc, defined by an electric arc established between the metal object on which one operates and an electrode, is used in conjunction with mono or bi-atomic gases with the function of bringing the gas itself to the state of plasma with very high temperatures suitable for the melting of the metal itself.

Un esempio di torcia con accensione a contatto è descritto nel documento brevettuale FR2669847. Nella soluzione descritta in FR2669847, gli archi, che si formano nel momento del distacco tra l’elettrodo e l’estremità deN’ugello, producono erosioni sulla superfice interna deN’ugello che possono alterare la geometria della camera plasma con conseguente alterazione della qualità di taglio. An example of a contact ignition torch is described in patent document FR2669847. In the solution described in FR2669847, the arcs, which are formed at the moment of detachment between the electrode and the tip of the nozzle, produce erosions on the internal surface of the nozzle which can alter the geometry of the plasma chamber with consequent alteration of the quality of cut.

Altri esempi di torce di questo tipo sono descritti nei documenti brevettuali US6815632 e WO2007129194. La struttura di queste torce comprende generalmente un corpo alloggiente, in corrispondenza di una sua estremità distale, un ugello presentante un orifizio da cui fuoriesce il plasma ed un elettrodo cilindrico parzialmente inserito nell’ugello e delimitante con esso una camera. Other examples of torches of this type are described in patent documents US6815632 and WO2007129194. The structure of these torches generally comprises a housing body, at one of its distal ends, a nozzle having an orifice from which the plasma comes out and a cylindrical electrode partially inserted in the nozzle and delimiting a chamber with it.

L’elettrodo è montato centralmente sul corpo della torcia ed è collegato, mediante un conduttore, al polo negativo della tensione di potenza. L’ugello è isolato elettricamente dall'elettrodo e collegabile, mediante un secondo conduttore, al polo positivo della tensione di potenza. The electrode is mounted centrally on the torch body and is connected, by means of a conductor, to the negative pole of the power voltage. The nozzle is electrically isolated from the electrode and can be connected, through a second conductor, to the positive pole of the power voltage.

L’ugello è mantenuto nella sua posizione stabile di funzionamento mediante un porta-ugello. Il porta-ugello è rivestito di materiale isolante per la sicurezza operativa e permette la fuoriuscita del gas attraverso una pluralità di fori, o zone anulari, distribuite in corrispondenza della sua porzione distale prossima all'insieme ugello/elettrodo, per ottenere un raffreddamento della zona operativa. The nozzle is kept in its stable operating position by means of a nozzle holder. The nozzle holder is covered with insulating material for operational safety and allows the gas to escape through a plurality of holes, or annular zones, distributed in correspondence with its distal portion close to the nozzle / electrode assembly, to obtain a cooling of the zone operational.

In una configurazione non operativa delle torce al plasma con accensione a contatto, l’elettrodo è disposto in una posizione avanzata di accensione in cui si trova a contatto con l’ugello. In an inoperative configuration of plasma torches with contact ignition, the electrode is arranged in an advanced ignition position where it is in contact with the nozzle.

L’arco elettrico viene fatto scoccare attraverso una azione di allontanamento dell’elettrodo rispetto aN’ugello attraverso cui l’elettrodo passa dalla posizione avanzata di accensione ad una posizione arretrata operativa. The electric arc is triggered through an action of moving the electrode away from the nozzle through which the electrode passes from the advanced ignition position to a backward operating position.

Per ottenere tale movimentazione dell’elettrodo, quest’ultimo può essere associato ad un albero alloggiato all’interno del corpo e mobile tra la sopra citata posizione avanzata di accensione e la posizione arretrata operativa per mezzo di un sistema di movimentazione comprendente uno o più attuatori; tale attuatore costituisce mezzi di movimentazione; tali mezzi di movimentazione possono essere mezzi meccanici o pneumatici, che possono (in una possibile forma di realizzazione) utilizzare lo stesso gas plasmogeno, cioè di utilizzo per la generazione del plasma. To obtain this movement of the electrode, the latter can be associated with a shaft housed inside the body and movable between the aforementioned advanced ignition position and the rear operating position by means of a movement system comprising one or more actuators ; this actuator constitutes handling means; these handling means can be mechanical or pneumatic means, which can (in a possible embodiment) use the same plasmogenic gas, ie used for the generation of the plasma.

In questo ultimo caso, l’albero presenta una architettura atta a definire, per esempio in prossimità della sua estremità prossimale, una o più superfici di spinta su cui l’aria o il gas in entrata esercita una spinta tale da indurre lo scorrimento assiale dell’albero e dell’elettrodo in allontanamento dall’ugello. Un elemento meccanico, preferenzialmente una molla, agisce sull’albero al fine di riportare l’elettrodo in posizione avanzata di accensione, a contatto con l’ugello, quando l’aria o il gas vengono a mancare. In this last case, the shaft has an architecture capable of defining, for example near its proximal end, one or more thrust surfaces on which the incoming air or gas exerts a thrust such as to induce the axial sliding of the shaft and electrode away from the nozzle. A mechanical element, preferably a spring, acts on the shaft in order to bring the electrode back to the advanced ignition position, in contact with the nozzle, when there is no air or gas.

La Richiedente ha osservato che finché la pressione del gas o deN’aria sulle superfici di spinta non ha raggiunto il valore limite che vince il contrasto della molla, il gas stesso lambisce facilmente l’esterno deN’ugello mentre trafila difficilmente attraverso la zona di contatto tra ugello ed elettrodo. In questo caso quindi si ha il rischio di accensione deN'arco in condizioni non idonee del flusso di gas e con conseguenze distruttive per la torcia. The Applicant has observed that as long as the pressure of the gas or air on the thrust surfaces has not reached the limit value which overcomes the contrast of the spring, the gas itself easily licks the outside of the nozzle while hardly leaking through the contact area. between nozzle and electrode. In this case, therefore, there is a risk of arc ignition in unsuitable gas flow conditions and with destructive consequences for the torch.

Tale inconveniente è tanto più sentito quanto più è lungo e tortuoso il percorso del gas all’interno della torcia in quanto, pur garantendo in questo modo il corretto raffreddamento dei componenti della torcia stessa, il gas non presenta sufficiente spinta per trafilare attraverso la zona di contatto tra ugello ed elettrodo. This drawback is all the more felt the longer and more tortuous the path of the gas inside the torch is since, while ensuring in this way the correct cooling of the components of the torch itself, the gas does not have sufficient thrust to seep through the area of contact between nozzle and electrode.

Scopo del presente trovato è rendere disponibile una torcia al plasma con accensione a contatto che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati. The object of the present invention is to make available a plasma torch with contact ignition which overcomes the drawbacks of the prior art mentioned above.

In particolare, è scopo del presente trovato mettere a disposizione una torcia al plasma con accensione a contatto in grado di garantire la corretta accensione in qualsiasi condizione di flusso del gas. In particular, it is an object of the present invention to provide a plasma torch with contact ignition capable of guaranteeing correct ignition in any gas flow condition.

Detti scopi sono pienamente raggiunti dalla torcia al plasma con accensione a contatto oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate. Said objects are fully achieved by the contact ignition plasma torch object of the present invention, which is characterized by the contents of the claims reported below.

In particolare, è previsto di realizzare il contatto fra l’ugello e l’elettrodo in corrispondenza di rispettive porzioni anulari di contatto definenti una zona di contatto o di accensione della torcia al plasma disposta, con riferimento all’elettrodo, in una zona intermedia tra un’estremità distale ed un’estremità prossimale dell’elettrodo stesso. Inoltre almeno una delle porzioni anulari di contatto presenta almeno una luce di passaggio adatta a mantenere in comunicazione il percorso di alimentazione e la camera quando l’elettrodo è disposto a contatto con l’ugello in posizione avanzata di accensione. In particular, it is envisaged to make contact between the nozzle and the electrode in correspondence with respective annular contact portions defining a contact or ignition area of the plasma torch arranged, with reference to the electrode, in an intermediate area between a distal end and a proximal end of the electrode itself. Furthermore, at least one of the annular contact portions has at least one passage opening suitable for maintaining communication between the power supply path and the chamber when the electrode is placed in contact with the nozzle in an advanced ignition position.

In questo modo si evita l’erosione della superfice interna deN’ugello (in prossimità del foro di uscita del foro deN’ugello) che porterebbe ad alterare la geometria della camera con conseguente alterazione della qualità di taglio e si garantisce che l’arco si formi in condizioni di flusso di gas sempre idoneo. In this way, erosion of the internal surface of the nozzle (near the exit hole of the nozzle hole) is avoided, which would lead to altering the geometry of the chamber with consequent alteration of the cutting quality and it is ensured that the arc is form under conditions of always suitable gas flow.

Preferibilmente una luce di passaggio è realizzata mediante un intaglio ricavato in una superficie di battuta della rispettiva porzione anulare di contatto definendo un’area di contatto ed un’area di passaggio della porzione anulare di contatto stessa. Preferably a passage opening is made by means of a notch made in a striking surface of the respective annular contact portion defining a contact area and a passage area of the annular contact portion itself.

La realizzazione della luce di passaggio risulta così semplice ed affidabile. Preferibilmente l’area di passaggio presenta conformazione a segmento circolare che rappresenta un ottimale compromesso fra semplicità della lavorazione ed efficacia dell’accensione. The realization of the passage opening is thus simple and reliable. Preferably, the passage area has a circular segment conformation which represents an optimal compromise between simplicity of processing and effectiveness of ignition.

Preferibilmente, misurando l’altezza lungo l’asse longitudinale, l’intaglio presenta altezza costante lungo la rispettiva area di passaggio. Preferibilmente almeno una delle porzioni anulari di contatto presenta una pluralità di luci di passaggio ricavate mediante intagli distribuiti circonferenzialmente lungo la rispettiva superficie di battuta in modo da definire un’alternanza di aree di contatto ed aree di passaggio della porzione anulare di contatto stessa per distribuire flusso del gas. Preferably, by measuring the height along the longitudinal axis, the notch has a constant height along the respective passage area. Preferably at least one of the annular contact portions has a plurality of passage openings obtained by means of notches distributed circumferentially along the respective abutment surface so as to define an alternation of contact areas and passage areas of the annular contact portion itself to distribute flow of gas.

Preferibilmente sono previsti quattro intagli uniformemente distribuiti circonferenzialmente lungo la rispettiva superficie di battuta. Preferably, four notches are provided uniformly distributed circumferentially along the respective abutment surface.

Preferibilmente ciascuna area di contatto presenta estensione minore di ciascuna area di passaggio. Preferably, each contact area has a smaller extension than each passage area.

Preferibilmente ciascun intaglio è configurato e disposto in modo da imporre al flusso di gas una velocità di ingresso nella camera avente una componente tangenziale. Preferably, each notch is configured and arranged so as to impose on the gas flow an inlet velocity into the chamber having a tangential component.

Preferibilmente le superfici di battuta sono disposte perpendicolari all’asse longitudinale. Preferably the abutment surfaces are arranged perpendicular to the longitudinal axis.

Preferibilmente la luce di passaggio è realizzata mediante un intaglio ricavato in una superficie di battuta della porzione anulare di contatto dell’elettrodo definendo un’area di contatto ed un’area di passaggio della porzione anulare di contatto stessa. Preferably, the passage opening is made by means of a notch made in a striking surface of the annular contact portion of the electrode, defining a contact area and a passage area of the annular contact portion itself.

Preferibilmente i mezzi di movimentazione comprendono un albero associato all’elettrodo e comprendente un pistone definente almeno una superficie di spinta per il flusso di gas per muovere assialmente l’albero e l’elettrodo dalla posizione avanzata di accensione alla posizione arretrata operativa. Preferably the handling means comprise a shaft associated with the electrode and comprising a piston defining at least one thrust surface for the flow of gas to axially move the shaft and the electrode from the advanced ignition position to the rear operating position.

Preferibilmente, con riferimento aN’ugello, la zona di contatto o di accensione della torcia al plasma è disposta in una zona prossima ad un’estremità prossimale deN’ugello stesso. Preferably, with reference to the nozzle, the contact or ignition area of the plasma torch is arranged in an area close to a proximal end of the nozzle itself.

Questa ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di una preferita forma realizzativa, illustrata a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno, in cui: This and other characteristics will be more evident from the following description of a preferred embodiment, illustrated purely by way of non-limiting example in the accompanying drawing tables, in which:

- la figura 1 illustra una vista schematica in sezione longitudinale di una torcia al plasma con accensione a contatto in una posizione arretrata operativa; Figure 1 illustrates a longitudinal sectional schematic view of a contact ignition plasma torch in a retracted operating position;

la figura 2 illustra la torcia al plasma di cui a figura 1 in una posizione avanzata di accensione; Figure 2 illustrates the plasma torch of Figure 1 in an advanced ignition position;

- la figura 3 illustra una vista schematica laterale di un elettrodo delle torcia di cui alle figure precedenti; Figure 3 illustrates a schematic side view of an electrode of the torch of the preceding figures;

la figura 4 illustra una vista schematica frontale secondo la freccia IV dell’elettrodo di figura 3; figure 4 illustrates a schematic front view according to arrow IV of the electrode of figure 3;

la figura 5 illustra una vista in sezione secondo la traccia V-V dell’elettrodo di figura 4. Figure 5 illustrates a sectional view along the V-V trace of the electrode of Figure 4.

Conformemente alle figure allegate e con particolare riferimento alle figure 1 e 2, con 1 è stata complessivamente indicata una torcia al plasma con accensione a contatto, di seguito indicata più semplicemente torcia al plasma 1. In accordance with the attached figures and with particular reference to figures 1 and 2, the reference number 1 generally indicates a plasma torch with contact ignition, hereinafter referred to simply as plasma torch 1.

La torcia al plasma 1 è usualmente utilizzata per il taglio di metalli e presenta uno sviluppo prevalente lungo un asse longitudinale “X”. Con sviluppo prevalente si intende che le dimensioni della torcia al plasma 1 lungo tale asse longitudinale “X” sono maggiori delle dimensioni rilevate lungo le altre direzioni, in particolare lungo le direzioni trasversali all’asse longitudinale “X”, e/o che la maggior parte dei componenti della torcia plasma 1 presenta conformazione simmetrica rispetto all’asse longitudinale “X”. The plasma torch 1 is usually used for metal cutting and has a prevalent development along a longitudinal axis "X". By prevalent development it is meant that the dimensions of the plasma torch 1 along this longitudinal axis "X" are greater than the dimensions detected along the other directions, in particular along the directions transverse to the longitudinal axis "X", and / or that the greatest part of the components of the plasma torch 1 has a symmetrical conformation with respect to the longitudinal axis "X".

Con il termine “distale” si intende una zona o una porzione della torcia al plasma 1 disposta in corrispondenza di una zona di emissione del plasma e con il termine “prossimale” si intende una zona o una porzione della torcia al plasma 1 opposta alla zona o porzione distale, per esempio in corrispondenza di mezzi di presa non illustrati. The term "distal" means an area or a portion of the plasma torch 1 arranged in correspondence with a plasma emission area and the term "proximal" means an area or a portion of the plasma torch 1 opposite the area or distal portion, for example in correspondence with gripping means not illustrated.

La torcia al plasma 1 comprende un corpo 2, a sviluppo prevalente longitudinale. The plasma torch 1 comprises a body 2, with a prevalently longitudinal development.

All’interno del corpo 2, la torcia al plasma 1 comprende un albero 3, collegabile al polo negativo di un generatore di corrente (non illustrato). L’albero 3 è almeno parzialmente cavo, ossia presenta una cavità 4 interna che, in corrispondenza di una porzione di estremità prossimale 3a dell’albero 3, presenta uno o più ingressi 4a posti in comunicazione con un condotto di alimentazione 5 di un flusso di gas “F”. L’albero 3, in corrispondenza della sua porzione di estremità prossimale 3a, comprende un pistone 6 definente almeno una superficie di spinta 6a su cui il flusso di gas “F” opera per muovere assialmente l’albero 3 da una posizione avanzata di accensione illustrata in figura 2 alla posizione arretrata operativa illustrata in figura 1. Inside the body 2, the plasma torch 1 includes a shaft 3, which can be connected to the negative pole of a current generator (not shown). The shaft 3 is at least partially hollow, i.e. it has an internal cavity 4 which, in correspondence with a proximal end portion 3a of the shaft 3, has one or more inlets 4a placed in communication with a supply duct 5 for a flow of gas "F". The shaft 3, at its proximal end portion 3a, comprises a piston 6 defining at least one thrust surface 6a on which the gas flow "F" operates to axially move the shaft 3 from an illustrated advanced ignition position in figure 2 to the rear operating position illustrated in figure 1.

Con 7 sono stati indicati mezzi elastici, preferibilmente una molla elicoidale, definenti mezzi di spinta meccanici adatti a muovere assialmente l’albero 3 dalla posizione arretrata operativa di figura 1 alla posizione avanzata di accensione di figura 2. With 7 have been indicated elastic means, preferably a helical spring, defining mechanical thrust means suitable for axially moving the shaft 3 from the rear operating position of figure 1 to the advanced ignition position of figure 2.

Il pistone 6 azionato dal flusso di gas ed i mezzi elastici 7 definiscono un esempio di mezzi di movimentazione configurati per muovere assialmente l’elettrodo 10 rispetto aN’ugello 13 fra la posizione avanzata di accensione e la posizione arretrata operativa. The piston 6 driven by the flow of gas and the elastic means 7 define an example of handling means configured to axially move the electrode 10 with respect to the nozzle 13 between the advanced ignition position and the backward operating position.

In accordo con una possibile forma di realizzazione, l’albero 3 può essere internamente associato ad un condotto 8 in modo da definire un’intercapedine interna 9 radialmente interposta fra il condotto 8 e l’albero 3. In accordance with a possible embodiment, the shaft 3 can be internally associated with a duct 8 so as to define an internal gap 9 radially interposed between the duct 8 and the shaft 3.

Con 10 è stato illustrato un elettrodo disposto in collegamento strutturale ed elettrico con una porzione di estremità distale 3b dell’albero 3. With 10 an electrode has been shown arranged in structural and electrical connection with a distal end portion 3b of the shaft 3.

L’elettrodo 10 presenta una conformazione cava, chiusa in corrispondenza di una sua estremità distale 10a e definita da una parete anulare 10b destinata ad essere fissata all’albero 3 in corrispondenza di un’estremità prossimale 10c dell’elettrodo stesso. The electrode 10 has a hollow conformation, closed at its distal end 10a and defined by an annular wall 10b intended to be fixed to the shaft 3 at a proximal end 10c of the electrode itself.

L’elettrodo 10 è disposto attorno al condotto 8 con interposizione dell’intercapedine interna 9. The electrode 10 is arranged around the duct 8 with the interposition of the internal gap 9.

L’albero 3 presenta una prima serie 11 di fori passanti trasversali longitudinalmente disposta in corrispondenza di una zona prossimale dell’intercapedine interna 9 ed una seconda serie 12 di fori passanti trasversali longitudinalmente disposta fra la prima serie 11 e la porzione di estremità prossimale 3a dell’albero 3. The shaft 3 has a first series 11 of longitudinally transverse through holes arranged in correspondence with a proximal zone of the internal gap 9 and a second series 12 of longitudinally transverse through holes arranged between the first series 11 and the proximal end portion 3a of the 'shaft 3.

Con 13 è stato indicato un ugello che si estende longitudinalmente fra un’estremità distale 13a ed un’estremità prossimale 13b e circonda l’elettrodo 10 in modo da definire una camera 14 per la generazione del plasma. L’ugello 13 è associabile al corpo 2 ed elettricamente collegabile ad un polo positivo di un generatore di corrente (non illustrato). With 13 a nozzle has been indicated that extends longitudinally between a distal end 13a and a proximal end 13b and surrounds the electrode 10 so as to define a chamber 14 for the generation of the plasma. The nozzle 13 can be associated with the body 2 and electrically connectable to a positive pole of a current generator (not shown).

Con 15 è stato definito un orifizio di uscita del plasma dalla torcia al plasma 1 ed in particolare daN’ugello 13. L’orifizio di uscita 15 definisce l’estremità distale 1a della torcia plasma 1 e l’estremità distale 13a deN’ugello 13. 15 defines an outlet for the plasma from the plasma torch 1 and in particular from the nozzle 13. The outlet 15 defines the distal end 1a of the plasma torch 1 and the distal end 13a of the nozzle 13 .

L’ugello 13 è supportato da un porta-ugello 16 definente una porzione distale del corpo 2. Un manicotto isolante 17 è radialmente disposto fra l’albero 3 ed il porta-ugello 16 definendo rispettivamente un’intercapedine intermedia 18 ed un’intercapedine esterna 19. The nozzle 13 is supported by a nozzle holder 16 defining a distal portion of the body 2. An insulating sleeve 17 is radially disposed between the shaft 3 and the nozzle holder 16 defining respectively an intermediate interspace 18 and an external interspace 19.

La seconda serie 12 di fori passanti trasversali è tale da porre in comunicazione la cavità 4 dell’albero 3 e l’intercapedine intermedia 18. Si osservi anche che il manicotto isolante 17 definisce una battuta, preposta a riscontrare in appoggio una spalla dell’albero 3, nella posizione di accensione. Tale battuta definisce un fine corsa per lo spostamento dell’albero in allontanamento dall’orifizio 15 di uscita. Nella figura 2, in cui l’albero è nella posizione avanzata (non di lavoro), è visibile una luce tra detta battuta del manicotto isolante 17 e la spalla dell’albero 3. The second series 12 of transverse through holes is such as to place the cavity 4 of the shaft 3 and the intermediate interspace 18 in communication. It should also be noted that the insulating sleeve 17 defines a stop, designed to abut a shoulder of the shaft 3, in the ignition position. This stop defines an end stop for moving the shaft away from the outlet orifice 15. In figure 2, in which the shaft is in the advanced (non-working) position, a light is visible between said stop of the insulating sleeve 17 and the shoulder of the shaft 3.

Un anello diffusore 20, realizzato in materiale elettricamente isolante, è interposto fra l’ugello 13 e l’elettrodo 10. L’anello diffusore 20 presenta una prima serie 21 di fori passanti trasversali ed una seconda serie 22 di fori passanti trasversali. La prima serie 21 è disposta in modo da porre in comunicazione l’intercapedine intermedia 18 e l’intercapedine esterna 19. La seconda serie 22 è disposta in modo da porre in comunicazione l’intercapedine esterna 19 e la camera 14 per la generazione del plasma. Con “P” è stato indicato un percorso di alimentazione configurato per alimentare il flusso “F” di gas alla camera 14. Secondo una possibile forma di realizzazione di cui gli esempi allegati costituiscono un esempio non limitativo, il percorso di alimentazione “P” è realizzato mediante la cavità 4, il condotto 8, l’intercapedine interna 9, l’intercapedine intermedia 18, l’anello diffusore 20 e i fori passanti trasversali 22. A diffuser ring 20, made of electrically insulating material, is interposed between the nozzle 13 and the electrode 10. The diffuser ring 20 has a first series 21 of transverse through holes and a second series 22 of transverse through holes. The first series 21 is arranged in such a way as to put in communication the intermediate interspace 18 and the external interspace 19. The second series 22 is arranged in such a way as to put in communication the outer interspace 19 and the chamber 14 for the generation of the plasma . With "P" a feeding path has been indicated configured to feed the gas flow "F" to chamber 14. According to a possible embodiment of which the attached examples are a non-limiting example, the feeding path "P" is made by means of the cavity 4, the duct 8, the internal interspace 9, the intermediate interspace 18, the diffuser ring 20 and the transverse through holes 22.

Il porta-ugello 16 è avvitato a una ghiera 32. In un una forma di realizzazione, la ghiera 32 è un corpo a simmetria cilindrica (anulare) allungato lungo l’asse X. The nozzle holder 16 is screwed to a ring nut 32. In one embodiment, the ring nut 32 is a cylindrical (annular) symmetrical body elongated along the X axis.

Con 23 è stata indicata una prima serie di fori passanti trasversali del porta-ugello 16 disposta in corrispondenza di una sua porzione di estremità distale 16a in modo da porre in comunicazione l’intercapedine esterna 19 con la superficie esterna deN’ugello 13. Con 24 è stata indicata una seconda serie di fori. In una forma di realizzazione, i fori 24 sono realizzati nella ghiera 32. Preferibilmente, i fori 24 sono passanti. In una forma di realizzazione, i fori 24 sono trasversali del porta-ugello 16 disposta in corrispondenza di una sua porzione di estremità prossimale 16b in modo da porre in comunicazione l’intercapedine esterna 19 con l’esterno della torcia plasma 1 e realizzare così una zona di sfiato. With 23 a first series of transversal through holes of the nozzle holder 16 has been indicated, arranged in correspondence with one of its distal end portion 16a so as to put the external interspace 19 in communication with the external surface of the nozzle 13. With 24 a second set of holes was indicated. In one embodiment, the holes 24 are made in the ferrule 32. Preferably, the holes 24 are through holes. In one embodiment, the holes 24 are transversal of the nozzle holder 16 arranged in correspondence with one of its proximal end portion 16b so as to put the external interspace 19 in communication with the outside of the plasma torch 1 and thus create a vent area.

Con 25A sono stati indicati primi organi di tenuta interposti tra l’albero 3 e/o l’elettrodo 10, da un lato, e il manicotto isolante 17 e/o l’anello diffusore 20, dall’altro. Con 25B sono stati indicati secondi organi di tenuta interposti tra il porta-ugello 16, da un lato, e la ghiera 32, dall’altro. 25A indicates the first sealing elements interposed between the shaft 3 and / or the electrode 10, on one side, and the insulating sleeve 17 and / or the diffuser ring 20, on the other. 25B indicates second sealing members interposed between the nozzle holder 16, on one side, and the ring nut 32, on the other.

Per generare l’arco elettrico, l’albero 3 e l’elettrodo 10 sono mobili assialmente fra la posizione avanzata di accensione (figura 2), in cui l’elettrodo 10 è a contatto con l’ugello 13, e la posizione arretrata operativa (figura 1), in cui l’elettrodo 10 risulta allontanato daN’ugello 13, in contrasto all’azione della molla 7, a causa della spinta esercitata dal flusso “F” sul pistone 6. To generate the electric arc, the shaft 3 and the electrode 10 are axially movable between the advanced ignition position (Figure 2), in which the electrode 10 is in contact with the nozzle 13, and the retracted operating position (Figure 1), in which the electrode 10 is moved away from the nozzle 13, in contrast to the action of the spring 7, due to the thrust exerted by the flow "F" on the piston 6.

In posizione avanzata di accensione, il contatto fra l’elettrodo 10 e l’ugello 13 avviene in corrispondenza di porzioni anulari di contatto 26, 27 rispettivamente appartenenti all’elettrodo 10 e aN’ugello 13. In the advanced ignition position, the contact between the electrode 10 and the nozzle 13 occurs at the annular contact portions 26, 27 respectively belonging to the electrode 10 and to the nozzle 13.

Le porzioni anulari di contatto 26, 27 definiscono la zona di contatto o di accensione della torcia al plasma 1. The annular contact portions 26, 27 define the contact or ignition area of the plasma torch 1.

In una forma di realizzazione, tale zona di contatto è disposta, con riferimento all’elettrodo 10, in una zona intermedia tra l’estremità distale 10a e l’estremità prossimale 10c dell’elettrodo stesso. Con riferimento aN’ugello 13, la zona di contatto o di accensione della torcia al plasma 1 è disposta in una zona prossima all’estremità prossimale 13b deN’ugello stesso. In one embodiment, this contact area is arranged, with reference to the electrode 10, in an intermediate area between the distal end 10a and the proximal end 10c of the electrode itself. With reference to the nozzle 13, the contact or ignition area of the plasma torch 1 is arranged in an area close to the proximal end 13b of the nozzle itself.

La zona di contatto è disposta fra il percorso di alimentazione “P” e la camera 14. The contact area is arranged between the feed path "P" and the chamber 14.

In una forma di realizzazione, tale zona di contatto è disposta, rispetto all’asse X della torcia, in una zona intermedia tra detta spalla dell’albero 3 (preposta a riscontrare una battuta definente un fine corsa per la posizione di accensione, ossia la posizione non di lavoro) e l’estremità 10a dell’elettrodo affacciata (ovvero rivolta verso) l’orifizio 15 di uscita (ovvero l’estremità 10a distale dell’elettrodo 10). In one embodiment, this contact area is arranged, with respect to the X axis of the torch, in an intermediate area between said shoulder of the shaft 3 (designed to abut a stop defining an end-of-stroke for the ignition position, i.e. non-working position) and the end 10a of the electrode facing (i.e. facing towards) the outlet orifice 15 (i.e. the distal end 10a of the electrode 10).

Almeno una porzione anulare di contatto 26, 27 presenta almeno una luce di passaggio 28 adatta a mantenere in comunicazione il percorso di alimentazione “P” e la camera 14 quando l’elettrodo 10 è disposto a contatto con l’ugello 13 in posizione avanzata di accensione. Preferibilmente la luce di passaggio 28 è adatta a porre in comunicazione l’intercapedine esterna 19 e la camera 14. At least one annular contact portion 26, 27 has at least one passage opening 28 suitable for keeping the feed path "P" and the chamber 14 in communication when the electrode 10 is arranged in contact with the nozzle 13 in an advanced position of power on. Preferably the passage opening 28 is suitable for placing the external interspace 19 and the chamber 14 in communication.

Preferibilmente la luce di passaggio 28 è ricavata nell’elettrodo 10, come verrà di seguito descritto. In aggiunta o in alternativa, la luce di passaggio può essere ricavata nell’ugello 13. In questo caso si potrà applicare la descrizione che segue con riferimento all’elettrodo 10. Preferably the passage opening 28 is obtained in the electrode 10, as will be described below. In addition or alternatively, the passage opening can be obtained in the nozzle 13. In this case, the following description can be applied with reference to the electrode 10.

In accordo con una possibile forma di realizzazione, la luce di passaggio 28 è realizzata mediante un intaglio ricavato in una superficie di battuta 29 della rispettiva porzione anulare di contatto 26 definendo un’area di contatto 30 ed un’area di passaggio 31 della porzione anulare di contatto stessa. In accordance with a possible embodiment, the passage opening 28 is made by means of a notch made in an abutment surface 29 of the respective annular contact portion 26 defining a contact area 30 and a passage area 31 of the annular portion contact itself.

Preferibilmente, come per esempio illustrato nelle figure 3-5, l’area di passaggio 31 presenta conformazione a segmento circolare. Preferably, as shown for example in figures 3-5, the passage area 31 has a circular segment conformation.

Preferibilmente, indicando con “H” l’altezza dell’intaglio lungo l’asse longitudinale “X”, l’intaglio presenta altezza “H” costante lungo la rispettiva area di passaggio 31. Preferably, indicating with "H" the height of the notch along the longitudinal axis "X", the notch has a constant "H" height along the respective passage area 31.

Preferibilmente è prevista una pluralità di luci di passaggio 28 ricavate mediante intagli distribuiti circonferenzialmente lungo la superficie di battuta 29 in modo da definire un’alternanza di un’aree di contatto 30 ed aree di passaggio 31 della porzione anulare di contatto stessa. In accordo con una possibile forma di realizzazione, di cui i disegni allegati costituiscono un esempio non limitativo, sono previste quattro tacche uniformemente distribuite circonferenzialmente lungo la rispettiva superficie di battuta 29. Preferably a plurality of passage openings 28 is provided, obtained by means of notches distributed circumferentially along the abutment surface 29 so as to define an alternation of a contact area 30 and passage areas 31 of the annular contact portion itself. In accordance with a possible embodiment, of which the attached drawings are a non-limiting example, four notches are provided uniformly distributed circumferentially along the respective abutment surface 29.

Preferibilmente ciascuna area di contatto 30 presenta estensione minore di ciascuna area di passaggio 31. Preferably each contact area 30 has a smaller extension than each passage area 31.

In accordo con una possibile forma di realizzazione, non illustrata, ciascun intaglio è configurato e disposto in modo da imporre al flusso di gas una velocità di ingresso nella camera 14 avente una componente tangenziale, ossia tale da definire un moto vorticoso del flusso di gas. In accordance with a possible embodiment, not shown, each notch is configured and arranged in such a way as to impose on the gas flow an entry speed into the chamber 14 having a tangential component, ie such as to define a swirling motion of the gas flow.

Come per esempio illustrato in figura 1 , le superfici di battuta dell’elettrodo 10 e deN’ugello 13 sono disposte perpendicolari all’asse longitudinale X. In uso, e con riferimento alla fase di accensione della torcia plasma 1 , tale accensione avviene in una posizione intermedia dell’elettrodo con vantaggi dal punto di vista costruttivo e di usura, mantenendo, grazie alla presenza della luce di passaggio 28, la possibilità di passaggio del flusso di gas verso la camera 14 anche in posizione avanzata di accensione dell’elettrodo 10. As for example illustrated in Figure 1, the abutment surfaces of the electrode 10 and of the nozzle 13 are arranged perpendicular to the longitudinal axis X. In use, and with reference to the ignition phase of the plasma torch 1, this ignition takes place in a intermediate position of the electrode with advantages from the point of view of construction and wear, maintaining, thanks to the presence of the passage opening 28, the possibility of passage of the gas flow towards the chamber 14 even in the advanced ignition position of the electrode 10.

Infatti, evitando che il contatto tra elettrodo ed ugello impedisca il flusso di gas, l’arco plasma si forma in condizioni di flusso di gas sempre idoneo. Inoltre, allontanando la zona di contatto dall’orifizio di uscita si evita che gli archi che si formano nel momento del distacco tra elettrodo ed ugello producano erosioni sulla superfice interna deN’ugello stesso tali da alterare la geometria della camera con conseguente alterazione della qualità di taglio. In fact, by avoiding that the contact between the electrode and the nozzle prevents the flow of gas, the plasma arc is formed in conditions of always suitable gas flow. Furthermore, by moving the contact area away from the outlet orifice, the arcs that are formed at the moment of detachment between the electrode and the nozzle from producing erosions on the internal surface of the nozzle itself such as to alter the geometry of the chamber with consequent alteration of the quality of cut.

In particolare grazie alla presenza della almeno una luce di passaggio 28 che garantisce la formazione dell’arco in condizioni idonee del flusso del gas, il transitorio di accensione in cui il gas raggiunge la pressione necessaria a fare sollevare l’elettrodo in contrasto all’azione della molla non incide sulla formazione dell’arco. Tale aspetto è ulteriormente rilevante nei casi in cui il percorso di alimentazione “P” sia volutamente lungo e tortuoso in modo da definire un sistema di raffreddamento della torcia plasma. In particular, thanks to the presence of at least one passage opening 28 which guarantees the formation of the arc in suitable conditions of the gas flow, the ignition transient in which the gas reaches the pressure necessary to raise the electrode in contrast to the action of the spring does not affect the formation of the arc. This aspect is further relevant in cases where the power path "P" is deliberately long and tortuous in order to define a cooling system for the plasma torch.

Claims

CLAIMS 1. Contact ignition plasma torch (1) comprising: a body (2) elongated along a longitudinal axis (X), a nozzle (13) which has an outlet orifice (15) for the plasma outlet, an electrode (10) which extends along the longitudinal axis (X) between a distal end (10a) and a proximal end (10c), said electrode (10) being at least partially inserted in the nozzle (13) and arranged with respect to it so as to define a chamber (14) for the generation of the plasma in communication with said outlet orifice (15), an actuator configured to axially move the electrode (10) with respect to the nozzle (13) between an advanced ignition position, in which the electrode (10) is in contact with the nozzle (13) at respective annular portions contact (26, 27), and an operating backward position, in which the electrode (10) is moved away from the nozzle (13), in which the annular contact portions (26, 27) define a contact or contact area ignition of the plasma torch (1) arranged, with reference to the electrode (10), in an intermediate area between the distal end (10a) and the proximal end (10c) of the electrode itself, a supply path (P) configured to supply a gas flow to the chamber (14), in which said contact area is arranged between said supply path (P) and the chamber (14), characterized by the fact that at least one of the annular contact portions (26, 27) has at least one passage opening (28) suitable for keeping the supply path (P) and the chamber (14) in communication when the electrode (10) it is arranged in contact with the nozzle (13) in the advanced ignition position.

2. Plasma torch (1) according to claim 1, wherein said at least one passage opening (28) is made by means of a notch made in an abutment surface (29) of the respective annular contact portion (26, 27) defining a contact area (30) and a passage area (31) of the annular contact portion itself.

3. Plasma torch (1) according to claim 2, wherein said passage area (31) has a circular segment conformation.

4. Plasma torch (1) according to claim 2 or 3, in which, along the longitudinal axis (X), said notch has a constant height along the respective passage area (31).

5. Plasma torch (1) according to one or more of claims 2 to 4, wherein at least one of the annular contact portions (26, 27) has a plurality of passage ports (28) obtained by means of notches distributed circumferentially along the respective abutment surface (29) so as to define an alternation of contact areas (30) and passage areas (31) of the annular contact portion itself.

6. Plasma torch (1) according to claim 5, comprising four notches uniformly distributed circumferentially along the respective abutment surface (29).

Plasma torch (1) according to claim 5 or 6, wherein each contact area (30) has a smaller extension than each passage area (31).

Plasma torch (1) according to claim 2, wherein each notch is configured and arranged so as to impose on the gas flow an inlet velocity into the chamber (14) having a tangential component.

9. Plasma torch (1) according to one or more of claims 2 to 8, in which the abutment surfaces (29) are arranged perpendicular to the longitudinal axis (X):

10. Plasma torch (1) according to one or more of the preceding claims, wherein said at least one passage opening (28) is made by means of a notch made in an abutment surface (29) of the annular contact portion (26) of the electrode (10) defining a contact area (30) and a passage area (31) of the annular contact portion itself.

Plasma torch (1) according to one or more of the preceding claims, wherein the actuator includes a shaft (3) associated with the electrode (10) and comprising a piston (6) defining at least one thrust surface (6a) for the gas flow (F) to axially move the shaft (3) and the electrode (10) from the advanced ignition position to the rear operating position.

12. Plasma torch (1) according to one or more of the preceding claims, wherein with reference to the nozzle (13), the contact or ignition area of the plasma torch (1) is arranged in an area close to a proximal end (13b) of the nozzle itself.

13. Method of igniting a plasma torch (1), wherein the torch includes a body (2) elongated along a longitudinal axis (X), a nozzle (13), having an outlet orifice (15) for the plasma , and an electrode (10), extending along the longitudinal axis (X) between a distal end (10a) and a proximal end (10c) and defining a chamber (14) for the generation of the plasma in communication with said orifice outlet (15), comprising the following steps: - axial displacement of the electrode (10) with respect to the nozzle (13) between an advanced ignition position, in which the electrode (10) is in contact with the nozzle (13) at respective annular contact portions ( 26, 27), and an operating backward position, in which the electrode (10) is moved away from the nozzle (13), in which the annular contact portions (26, 27) define a contact or ignition area of the torch plasma (1) arranged, with reference to the electrode (10), in an intermediate zone between the distal end (10a) and the proximal end (10c) of the electrode itself; - feeding, along a feeding path (P), of a gas flow to the plasma chamber (14), in which said contact area is arranged between said feeding path (P) and the chamber (14), characterized in that it comprises a passage of gas from the supply path (P) to the chamber (14), when the electrode (10) is arranged in contact with the nozzle (13) in the advanced ignition position, through at least one port passage (28) defined by at least one of the annular contact portions (26, 27).