MXPA04008229A - Distribuidor de punta de gas. - Google Patents

Distribuidor de punta de gas.

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MXPA04008229A
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Abstract

Se proporciona un distribuidor de punta de gas que de preferencia comprende una pluralidad de orificios de torbellino y una pluralidad de orificios de gas secundarios, en donde los orificios de torbellino dirigen un gas de plasma para generar una corriente de plasma, y los orificios de gas secundarios dirigen un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma. Adicionalmente, se proporciona un distribuidor de punta de gas que comprende pasajes de torbellino y pasajes de gas secundarios formados entre el distribuidor de punta de gas y un componente adyacente para generar y estabilizar la corriente de plasma. Ademas, se proporcionan metodos para generar y estabilizar la corriente de plasma a traves del uso de los pasajes y los orificios de torbellino, junto con los pasajes y los orificios de gas secundarios.

Description

PUNTA DISTRIBUIDORA DE GAS REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS
[0001] La presente solicitud corresponde a una continuación-en-parte de la solicitud de patente de los E.U.A. No. de Serie 09/794,540, con título "Contact Start Plasma Torch" (Soplete con plasma de arranque por contacto) presentada en febrero 27, 2001. CAMPO DE LA INVENCIÓN
[0002] La presente invención se refiere en general a sopletes con arco de plasma y más particularmente a dispositivos y métodos para generar y estabilizar una corriente de plasma. ANTEDECENTES DE LA INVENCIÓN
[0003] Los sopletes con arco de plasma también conocidos como sopletes de arco eléctrico, se emplean comúnmente para cortar, marcar, acanalar y soldar piezas de trabajo de metal, al dirigir una corriente de plasma de alta energía que consiste de partículas de gas ionizadas, hacia la pieza de trabajo. En un soplete con arco de plasma típico, el gas a ionizarse se suministra a un extremo distante del soplete y fluye más allá de un electrodo antes de salir a través de un orificio en una junta o boquilla, del soplete con arco de plasma. El electrodo (que es uno entre varias partes consumibles en un soplete con arco de plasma) tiene un potencial relativamente negativo y opera como un cátodo. Por el contrario la punta de soplete constituye un potencial relativamente positivo y opera como un ánodo. Además, el electrodo se encuentra en una relación espaciada con la punta, de esta manera creando una separación o espacio en el extremo distante del soplete. En operación, un arco piloto se crea en el espacio entre el electrodo y la punta, que calienta y subsecuentemente ioniza el gas. Además, el gas ionizado se sopla fuera del soplete y aparece como una corriente de plasma que se extiende distante de la punta. Conforme el extremo distante del soplete se mueve a una posición cercana a la pieza de trabajo, el arco salta o se transfiere de la junta del soplete a la pieza de trabajo, debido a que la impedancia de la pieza de trabajo a tierra es menor que la impedancia de la junta del soplete a tierra. De acuerdo con esto, la pieza de trabajo sirve como el ánodo y el soplete con arco de plasma se opera en un modo de "arco transferido".
[0004] Uno de los dos métodos típicamente se emplea para iniciar el arco piloto entre el electrodo y la punta. En el primer método, referido comúnmente como un arranque de "alta frecuencia" o "alto voltaje", se aplica un alto potencial a través del electrodo y la punta, lo suficiente para crear un arco en el espacio entre el electrodo y la punta. De acuerdo con esto, el primer método también se refiere como un arranque "sin contacto", ya que el electrodo y la punta no hacen contacto físico para generar el arco piloto En el segundo método, comúnmente referido como "arranque de contacto", el electrodo y la punta se ponen en contacto y se separan gradualmente, de esta manera dirigiendo un arco o trazando un arco entre el electrodo y la punta. El método de arranque de contacto de esta manera permite que se inicie un arco a potenciales mucho menores, ya que la distancia entre el electrodo y la punta es mucho más pequeña.
[0005] Con cualquier método de arranque, la distribución y regulación del gas de plasma utilizado para formar la corriente de plasma, típicamente se proporciona por un elemento separado referido comúnmente como un distribuidor de gas o un anillo de torbellino. Adicionalmente, un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma, a menudo se proporciona a través de otro elemento separado o combinación de elementos dentro del soplete con arco de plasma tales como pasajes a través de los cuales una copa de blindaje o protección o entre una copa de blindaje y otro componente consumible tal como una punta. A manera de ejemplo, un distribuidor de gas tal como el descrito en la patente de los E. U.A. No. 6,163,008 que aquí se incorpora por referencia, es primordialmente responsable por regular el gas de plasma en un pasaje de gas que lleva a un orificio de salida central de la punta. El gas secundario generalmente se hace circular a través de pasajes formados entre un inserto de copa de blindaje y la punta, y viaja sobre la punta exterior para estabilizar la corriente de plasma que sale del orificio de salida central. De acuerdo con esto, se requieren varios elementos de soplete (es decir distribuidor de gas, copa de blindaje y punta) para distribuir y regular el gas de plasma y el gas secundario.
[0006] Muchos de los componentes consumibles, incluyendo el distribuidor de gas, la punta y el electrodo, a menudo se intercambian como una función de un nivel de corriente operativa, a fin de mejorar el flujo de gas y formar una corriente de plasma estable. Por ejemplo, si un suministro de energía se utiliza que opera a 40 mps, un conjunto de componentes consumibles se instala dentro del soplete con arco de plasma para optimizar el desempeño de corte. Por otra parte, si un suministro de energía se utiliza que opera a 80 amps, otro juego de componentes consumibles típicamente se instala para optimizar el desempeño de corte para el nivel de corriente incrementado. Desafortunadamente, el cambiar los componentes consumibles puede ser consumidor de tiempo y problemático, y si un operador utiliza diferentes niveles de corriente operativos en una base regular, un número incrementado de componentes consumibles debe mantenerse en inventario para facilitar los diferentes niveles de corriente.
[0007] De acuerdo con esto, queda una necesidad en la técnica para un dispositivo y método para simplificar la operación del soplete con arco de plasma que opera a diferente niveles de corriente. Además, el dispositivo y método deberán simplificar y reducir la cantidad de tiempo requerido, para cambiar componentes consumibles cuando se opera a diferentes niveles de corriente. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN [0008J En una forma preferida, la presente invención proporciona un distribuidor de punta o punta distribuidora de gas, que comprende una pluralidad de orificios de torbellino y orificios de gas secundario, en donde los orificios de torbellino dirigen un gas de plasma para generar una corriente de plasma y los orificios de gas secundario dirigen un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma. De acuerdo con esto, la regulación del gas de plasma y gas secundario, se controla por un solo componente del soplete, que además proporciona una función como una punta, que tiene potencial positivo o ánodo, además de dosificar la corriente de plasma durante operación.
[0009] En otra forma, se proporciona una punta distribuidora de gas, que comprende una pluralidad de orificios de torbellino, sin ningunos orificios de gas secundario, para dirigir un gas de plasma, para generar una corriente de plasma. Además, se proporciona una punta distribuidora de gas que comprende una pluralidad de orificios de gas secundario sin ningún orificio de torbellino para estabilizar la corriente de plasma. Adicionalmente, se proporcionan puntas distribuidoras de gas, que comprenden cuando menos un orificio de torbellino y/o cuando menos un orificio de gas secundario.
[0010] En otras formas de la presente invención, se proporcionan puntas distribuidoras de gas que comprenden pasajes de torbellino y/o pasajes de gas secundario, formados entre la punta distribuidora de gas y un componente adyacente en vez de orificios formados dentro de la punta distribuidora de gas. Similarmente, los pasajes de torbellino dirigen un gas de plasma para generar una corriente de plasma y los pasajes de gas secundario dirigen un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma. [001 1] Adicionalmente, se proporcionan métodos para dirigir un gas de plasma para generar una corriente de plasma y dirigir un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma, en donde una fuente de gas se proporciona que se distribuye a través de un aparato con arco de plasma, para generar un gas de plasma y un gas secundario. El gas de plasma luego se dirige a través de al menos un orificio de torbellino formado en una punta distribuidora de gas del aparato con arco de plasma y el gas secundario se dirige a través de al menos un orificio secundario de gas formado en la punta distribuidora de gas. De acuerdo con esto, el orificio del torbellino dirige el gas de plasma para generar una corriente de plasma y el orificio secundario de gas dirige el gas secundario, para estabilizar la corriente de plasma que sale de la punta distribuidora de gas. Aún más, se proporcionan métodos para generar una corriente de plasma y estabilizar la corriente de plasma, que utilizan cuando menos un pasaje de torbellino y al menos un pasaje secundario de gas.
[0012] Adicionales áreas de aplicación de la presente invención, serán aparentes a partir de la descripción detallada que se proporciona a continuación. Habrá de entenderse que la descripción detallada y ejemplos específicos, mientras que indican la modalidad preferida de la invención, se pretenden para propósitos de ilustración solamente y no se pretende que limiten el alcance de la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0013] La presente invención será más completamente comprendida a partir de la descripción detallada y los dibujos acompañantes, en donde:
[0014] La Figura 1 es una vista en perspectiva de un aparato con arco de plasma manualmente operado, de acuerdo con los principios de la presente invención;
[0015] La Figura 2 es una vista en sección transversal que se toma a través de una cabeza de soplete ejemplar que ilustra una punta distribuidora de gas, de acuerdo con los principios de la presente invención;
[0016] La Figura 3 es una vista en perspectiva despiezada, que ilustra una punta distribuidora de gas con otros componentes consumibles que se sujetan a una cabeza de soplete con arco de plasma;
[0017] La Figura 4a es una vista en perspectiva superior de una punta distribuidora de gas, construida de acuerdo con los principios de la presente invención;
[0018] La Figura 4b es una vista en perspectiva inferior de una punta distribuidora de gas, construida de acuerdo con los principios de la presente invención;
[0019] La Figura 5 es una vista en sección transversal que se toma a través de una punta distribuidora de gas, construida de acuerdo con los principios de la presente invención;
[0020] La Figura 6 es una vista superior de una punta distribuidora de gas que ilustra orificios de torbellino descentrados y construida de acuerdo con los principios de la presente invención; [0021 ] La Figura 7 es una vista de fondo de una punta distribuidora de gas que ilustra orificios de gas secundario y construida de acuerdo con los principios de la presente invención.
[0022] La Figura 8 es una vista en perspectiva de una segunda modalidad de una punta distribuidora de gas, construida de acuerdo con los principios de la presente invención;
[0023] La Figura 9 es una vista de fondo de la segunda modalidad de la punta distribuidora de gas que ilustra el tamaño y número de orificios de gas secundario, de acuerdo con los principios de la presente invención;
[0024] La Figura 10a es una vista en sección transversal a través de una tercer modalidad de una punta distribuidora de gas dentro de un soplete con arco de plasma, que ilustra pasajes de torbellino y pasajes de gas secundario, y construida de acuerdo con los principios de la presente invención;
[0025] La Figura 10b es una vista lateral de la tercer modalidad de la punta distribuidora de gas, de acuerdo con los principios de la presente invención;
[0026] La Figura 1 1 es una vista lateral de una cuarta modalidad de una punta distribuidora de gas que ilustra orificios de torbellino, construida de acuerdo con los principios de la presente invención;
[0027] La Figura 12 es una vista lateral de una quinta modalidad de una punta distribuidora de gas que ilustra un pasaje de torbellino y construida de acuerdo con los principios de la presente invención;
[0028] La Figura 13 es una vista lateral de una sexta modalidad de una punta distribuidora de gas que ilustra un orificio de gas secundario y construida de acuerdo con los principios de la presente invención; y
[0029] La Figura 14 es una vista lateral de una séptima modalidad de una punta distribuidora de gas que ilustra un pasaje de gas secundario y construida de acuerdo con los principios de la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS
[0030] La siguiente descripción de las modalidades preferidas es simplemente ejemplar en naturaleza y de ninguna manera se pretende que limite la invención, su aplicación o usos.
[0031] Con referencia a los dibujos, una punta distribuidora de gas de acuerdo con la presente invención en general es operable con un aparato con arco de plasma operado manualmente como se indica por el número de referencia 10 en la Figura 1. Típicamente, el aparato con arco de plasma operado manualmente 10 comprende un soplete con arco de plasma 12 conectado a un suministro de energía 14 a través de una terminal de soplete 16, que puede estar disponible en una variedad de longitudes de acuerdo con una aplicación específica. Además, el suministro de energía 14 proporciona tanto energía eléctrica como gas, que circula a través de la terminal de soplete 16 para operación del soplete con arco de plasma 2, como se describe con mayor detalle a continuación.
[0032] Como se emplea aquí, un aparato con arco de plasma, ya sea operado manual o automatizado, deberá construirse por aquellos con destreza en la especialidad para hacer un aparato que genere o utilice plasma para corte, soldadura, rocío, acanalado o operación de marcado, entre otras. De acuerdo con esto, la referencia específica a sopletes de corte con arco de plasma, sopletes con arco de plasma o sopletes con arco de plasma manualmente operados aquí, no habrá de considerarse como limitante del alcance de la presente invención. Además, la referencia especifica para proporcionar gas a un soplete con arco de plasma, no deberá considerarse como limitante del alcance de la presente invención, tal que otros fluidos, por ejemplo líquidos, también puedan proporcionarse al soplete con arco de plasma, de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención.
[0033] Ahora con referencia a las Figuras 2 y 3, una punta distribuidora de gas de acuerdo con la presente invención se ilustra y generalmente indica por el número de referencia 20 dentro de una cabeza de soplete 22 del soplete con arco de plasma 12. La punta distribuidora de gas 20 es uno de varios componentes consumibles que operan con y se sujetan a la cabeza de soplete 22 durante operación del soplete con arco de plasma 2. Como se muestra, la cabeza de soplete 22 define un extremo distante 24 al cual se sujetan los componentes consumibles, en donde los componentes consumibles además comprenden, a manera de ejemplo, un electrodo 26, un cartucho de arranque 28 (que se utiliza para tratar un arco piloto como se ilustra y describe en la solicitud copendiente con título "Contact Start Plasma Are Torch," (Soplete con arco de plasma de arranque por contacto) presentada en febrero 26 de 2002 y cedida comúnmente con la presente solicitud, los contendidos de la cual aquí se incorporan por referencia), y una copa de protección 30 que sujeta a los componentes consumibles al extremo distante 24 de la cabeza de soplete 22 y además aisla los componentes consumibles del área circundante durante operación del soplete. La copa de blindaje 30 también ubica y orienta los componentes consumibles, por ejemplo el cartucho de arranque 28 y la punta distribuidora de gas 20, entre sí, para operaciones adecuada del soplete cuando la copa de blindaje 30 se acopla completamente con la cabeza de soplete 22. Como se emplea aquí, los términos próximo y dirección próxima deberá considerarse que significan hacia o en dirección del suministro de energía 14 (no mostrado) y los términos distante o dirección distante deberán considerarse como que significan hacia o en la dirección de la punta distribuidora de gas 20.
[0034] Como se ilustra adicionalmente, la cabeza de soplete 22 comprende un alojamiento 32 en donde se colocan componentes fijos. Más específicamente, los componentes fijos comprenden un cátodo 34 que tiene un potencial relativamente negativo, un ánodo 36 que tiene un potencial relativamente positivo y un cuerpo aislante 38 que aisla el cátodo 34 del ánodo 36, cada uno de los cuales proporciona ciertas funciones de distribución de gas. En operación, el electrodo 26 está en contacto eléctrico con el cátodo 34 para formar el lado negativo del suministro de energía, y la punta distribuidora de gas 20 está en contacto eléctrico con el ánodo 36, más específicamente a través de un inserto de copa protectora o de blindaje 40, para formar el lado positivo del suministro de energía. De acuerdo con esto, la punta distribuidora de gas 20 es un miembro conductor y de preferencia se forma de un material de cobre o aleación de cobre.
[0035] La punta distribuidora de gas 20 se monta sobre una porción distante del electrodo 26 y se encuentra una relación radial y longitudinalmente espaciada con el electrodo 26, para formar un pasaje primario de gas 42 que también se refiere como una cámara de arco o cámara de plasma. Un orificio de salida central 44 de la punta distribuidora de gas 20, comunica con el pasaje de gas primario 42 para descargar gas desionizado en la forma de una corriente de plasma desde la punta distribuidora de gas 20 y dirigir la corriente de plasma hacia abajo contra una pieza de trabajo. La punta distribuidora de gas 20 además comprende una porción distante generalmente cilindrica hueca 46 y una brida anular 48 en un extremo próximo. La brida anular 48 define una cara próxima generalmente plana 50, que se apoya contra y sella con un asiento de punta 52 del cartucho de arranque 28, y una cara distante 54 adaptada para asentar dentro y hacer contacto eléctrico con el inserto conductor 40 colocado dentro de la copa de blindaje 30. El inserto conductor 40 además se adapta para conexión con el ánodo 36 tal como a través de una conexión roscada, de manera que se mantenga continuidad eléctrica entre el lado positivo y del suministro de energía.
[0036] Adicionalmente, la punta distribuidora de gas 20, de preferencia define una superficie interior cónica 58, que hace contacto eléctrico con una porción del cartucho de arranque 32 en la forma de la presente invención. En operación, un gas de trabajo se suministra a la punta distribuidora de gas 20 a través de una cámara primaria de gas 60 que se extiende distalmente de la cabeza de soplete 22, en donde el gas de trabajo subsecuentemente se divide en un gas de plasma para generar una corriente de plasma y un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma por la punta distribuidora de gas 20, como se establece a continuación.
[0037] Ahora con referencia a las Figuras 4 a 7, la punta distribuidora de gas 20 además define una pluralidad de orificios de torbellino 32 alrededor de y a través de la brida anular 48 y una pluralidad de orificios de gas secundario 74 que se extienden radialmente a través de la brida anular 48 y en un rebajo anular 66 en la cara distante 54. De preferencia, los orificios de torbellino 52 se desplazan desde un centro de la punta distribuidora de gas 20 como se ilustra en la Figura 6, de manera tal que el gas de plasma se introduce en el pasaje primario de gas 44 en un movimiento de torbellino, que genera una corriente de plasma más robusta y además enfría el electrodo 26 (no mostrado) durante operación. Adicionalmente, los orificios de gas secundario 64 de preferencia se forman aproximadamente normales a través de la brida anular 48 como se ¡lustra más claramente en la Figura 7, de manera tal que el gas secundario fluye directamente en el rebajo anular 66 y distalmente sobre la porción distante cilindrica para estabilizar la corriente de plasma que sale a través del orificio central de salida 44.
[0038] En operación, el gas de trabajo fluye a la punta distribuidora de gas 20 y se divide o separa en el gas de plasma y el gas secundario por los orificios de torbellino 62 y los orificios de gas secundario 64, respectivamente. El gas de plasma fluye a través de los orificios de torbellino 62 y se arremolina próximo a la superficie interior cónica 58 para generar la corriente de plasma. El gas secundario fluye a través de los orificios de gas secundario 64 en el rebajo anular 66 y sobre la porción distante cilindrica 46, para estabilizar la corriente de plasma conforme la corriente sale del orificio de salida central 44. De acuerdo con esto, la punta distribuidora de gas 20 regula el gas de plasma y el gas secundario mientras que dosifica la corriente de plasma y mantiene el lado positivo o ánodo del suministro de energía.
[0039] Como se ilustra, la punta distribuidora de gas 20 en una forma comprende 3 (tres) orificios de torbellino 62 y 3 (tres) orificios de gas secundario 64 espaciados uniformemente alrededor de la brida anular 48, que es una configuración preferida para una corriente de operación de aproximadamente 40 amps. Sin embargo, con diferentes corrientes de operación, una proporción de gas de flujo de la corriente de plasma a través del orificio de salida central 44 a un gasto de flujo del gas secundario a través de los orificios de gas secundario 64, se ajusta de preferencia, para producir una corriente de plasma óptima. De acuerdo con esto, con un nivel diferente de corriente, el tamaño del orificio de salida central 44 y/o el tamaño y el número de orificios de gas secundario 64, se ajusta para la corriente de plasma óptima, mientras que los orificios de torbellino 62 pueden ser ajustados o pueden permanecer constantes de acuerdo con los requerimientos de flujo específicos. Por lo tanto, una punta distribuidora de gas diferente 20 se prefiere para diferentes niveles de corriente de operación. En operación por lo tanto solo la punta distribuidora de gas 20 requiere ser cambiada con diferentes niveles de corriente, en vez de una pluralidad de componentes consumibles para lograr la proporción de flujo adecuada para una corriente de plasma óptima.
[0040] Por ejemplo, a un nivel de corriente operativa de aproximadamente 80 amps, la punta distribuidora de gas 20 de preferencia define 6 (seis) orificios de torbellino 62 y 6 (seis) orificios de gas secundario 64, para optimizar la corriente de plasma como se ilustra en las Figuras 8 y 9. Además, el diámetro del orificio de salida central 46 de preferencia es de 0.140 cm (.055 in) que resulta en una proporción de 1 :2 del gasto de corriente de plasma, que circula a través del orificio de salida central 44 a el gasto de gas secundario que circula a través de los orificios de gas secundario 64. De acuerdo con esto, de preferencia las configuraciones de punta distribuidora de gas para diferentes niveles de corriente operativa se citan a continuación en la tabla I, en donde se ilustran el número y diámetro preferido de orificios de gas secundario 64, junto con los diámetros de orificio de salida central 44 correspondientes y la proporción correspondiente de gas de flujo a través del orificio de salida central 46 al gasto de flujo a través de los orificios de gas secundario 64. [0041 ] Tabla I Corriente Diámetro de Orificios de Orificio de gas Gasto de flujo Operativa orificio de plasma torbellino secundario Plasma: (cm/in) (número) (número por secundario diá.) 0.08/ 40 0.033 3 3x.07(.028) 1 :2 0.12/ 60 0.049 3 4x.08(.033) 1 :2 0.14/ 80 0.055 6 6x.08(.033) 1 :2
[0042] Como se emplea aquí, el término "orificio" también puede construirse como una abertura a través de la punta distribuidora de gas 20 que permite el paso de flujo de gas, tal como una ranura u otra configuración poligonal o una elipse, entre otras. De acuerdo con esto, las ilustraciones de los orificios de torbellino 62 y los orificios de gas secundario 64 por ser circulares en forma, no deberán considerarse como limitantes del alcance de la presente invención. Además, la punta distribuidora de gas 20 puede comprender al menos un orificio de torbellino 62 y/o al menos un orificio de gas secundario 64 entre las diversas formas de la presente invención.
[0043] Ahora con referencia a las Figuras 10a y 10b, se van a formar pasajes de torbellino 70 y pasajes de gas secundarios 72 en una punta distribuidora de gas 70 y un componente adyacente en vez de exclusivamente a través de la punta distribuidora de gas 20 como se describió previamente. En una forma como se ilustra, los pasajes de torbellino 70 se forman entre la punta distribuidora de gas 80 y el asiento de punta 52 del cartucho de arranque 28, mientras que los pasajes de gas secundario 62 se forman entre la punta distribuidora de gas 80 y el inserto conductor 40 de la copa de blindaje 30. Como se ilustra, los pasajes de torbellino 70 de preferencia se forman en la cara próxima 50 de la punta distribuidora de gas 80, mientras que los pasajes de gas secundario 72 de preferencia se forman en la cara distante 54 de la punta distribuidora de gas 80.
Adicionalmente, la punta distribuidora de gas 80 puede comprender al menos un pasaje de torbellino 70 y/o al menos un pasaje de gas secundario 72 entre las diversas formas de la presente invención.
[0044] En forma alterna, los orificios de torbellino 62 (mostrados en líneas punteadas) como se describió previamente, pueden formarse a través de la brida anular 48 de la punta distribuidora de gas 80 mientras que los pasajes de gas secundario 72 se forman entre la punta distribuidora de gas 80 y un componente adyacente tal como el inserto conductor 40. Por el contrario, los pasajes de torbellino 70 pueden formarse entre la punta distribuidora de gas 80 y un componente adyacente tal como el asiento de punta 52, mientras que los orificios de gas secundario 64 (mostrados en líneas punteadas) como se describió previamente, se forman a través de la brida anular 48 de la punta distribuidora de gas 80. De acuerdo con esto, una combinación de orificios y pasajes puede emplearse en la punta distribuidora de gas 80, de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención.
[0045] Ahora con referencia a las Figuras 1 1 y 12, se ilustran modalidades adicionales de la presente invención, en donde puntas distribuidoras de gas 21 y 81 comprenden orificios de torbellino 72 y pasajes de torbellino 70 respectivamente sin los orificios de gas secundario 64 o pasajes de gas secundario 72 como se describió previamente. De acuerdo con esto, las puntas distribuidoras de gas 21 y 81 regulan el flujo de gas plasma para generación de una corriente de plasma como se describió previamente. En forma alterna, como se ilustra en las Figuras 13 y 14, juntas distribuidoras de gas 23 y 83 comprenden orificios de gas secundario 64 y pasajes de gas secundario 72 respectivamente sin los orificios de torbellino 62 o pasajes de torbellino 70 como se describió previamente.
Similarmente, las puntas distribuidoras de gas 23 y 83 regulan el flujo de gas secundario para estabilizar la corriente de plasma. De acuerdo con esto, las puntas distribuidoras de gas 21 , 23, 81 , y 83 sirven funciones adicionales más allá de una misma punta convencional (por ejemplo regular la corriente de plasma que sale de la punta y mantener el lado positivo o ánodo, de suministro de energía), al proporcionar funciones de distribución de gas hasta la fecha no observadas en sopletes con arco de plasma de la técnica.
[0046] Todavía en otras formas de la presente invención, se proporcionan métodos para dirigir un gas plasma para generar una corriente de plasma y dirigir un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma, que en general comprenden las etapas de proporcionar una fuente de gas, distribuir el gas a través de un aparato con arco de plasma para generar el gas de plasma y el gas secundario, dirigir el gas plasma a través de cuando menos uno y de preferencia una pluralidad de orificios de torbellino formados en una punta distribuidora de gas del aparato con arco de plasma, y dirigir el gas secundario a través de al menos y de preferencia una pluralidad de orificios de gas secundario, formados en la punta distribuidora de gas. Se proporcionan métodos adicionales para generar una corriente de plasma y dirigir un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma, que dirigen gas plasma a través de cuando menos una y de preferencia una pluralidad de pasajes de torbellino y además dirigen el gas secundario a través de al menos uno y de preferencia una pluralidad de pasajes de gas secundario. De acuerdo con esto, los orificios o pasajes de torbellino regulan el gas plasma, para generar la corriente de plasma mientras que los orificios o pasajes de gas secundario regulan el gas secundario para estabilizar la corriente de plasma que sale de la punta distribuidora de gas.
[0047] En resumen, las puntas distribuidoras de gas como se describe aquí, regulan cualquiera o tanto un gas plasma que se utiliza para generar una corriente de plasma como un gas secundario que se utiliza para estabilizar la corriente de plasma. De acuerdo con esto, un solo componente sirve múltiples funciones en oposición a numerosos componentes de soplete que realizan las mismas funciones (es decir generar una corriente de plasma, estabilizar la corriente de plasma y funciones de punta) como se requiere en sopletes con arcos de plasma en la técnica. Como resultado, la operación del soplete con arco de plasma se simplifica y el número de partes consumibles requeridas para diferente nivel de corriente se reduce de manera significante, junto con una reducción significante en la cantidad de inventario requerida para soportar la operación de un solo soplete con arco de plasma a diferentes niveles de corriente.
[0048] La descripción de la invención es simplemente ejemplar en naturaleza y de esta manera variaciones que no se apartan de la sustancia de la invención, se pretenden dentro de alcance de la invención. Estas variaciones no habrán de considerarse como una separación del espíritu y alcance de la invención.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES 1. Una punta distribuidora de gas caracterizada porque comprende: una pluralidad de orificios de torbellino; y una pluralidad de orificios de gas secundario, en donde los orificios de torbellino dirigen un gas plasma para generar una corriente de plasma, y los orificios de gas secundario dirigen un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma. 2. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque además comprende: una brida anular formada en un extremo próximo de la punta distribuidora de gas; una porción distante generalmente cilindrica formada en un extremo distante de la punta distribuidora de gas; un pasaje primario de gas formado dentro de la porción distante generalmente cilindrica; y un orificio de salida central, en donde los orificios de torbellino y los orificios de gas secundario, se forman a través de la brida anular de manera tal que los orificios de torbellino dirigen el gas primario para generar una corriente de plasma que circula a través del pasaje de gas primario y el orificio de salida central, y los orificios de gas secundarios dirigen un gas secundario sobre la porción distante generalmente cilindrica, para estabilizar la corriente de plasma que sale del orificio de salida central. 3. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque los orificios de torbellino se desplazan de un centro de la punta distribuidora de gas. 4. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque los orificios de gas secundario se orientan aproximadamente normales a través de la brida anular. 5. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la brida anular además define una cara distante, y la punta distribuidora de gas además comprende un rebajo anular formado en la cara distante, de manera tal que los orificios de gas secundario formados a través de la brida anular están en comunicación fluida con el rebajo anular. 6. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque además comprende una superficie interior cónica formada en un extremo próximo de la punta distribuidora de gas, los orificios de torbellino se forman a través de la superficie interior cónica y la brida anular. 7. Una punta distribuidora de gas que define un extremo próximo y un extremo distante, la punta distribuidora de gas se caracteriza porque comprende: una brida anular formada en el extremo próximo; una porción distante generalmente cilindrica formada en el extremo distante; un pasaje de gas primario formado dentro de la porción distante generalmente cilindrica; un orificio de salida central; una pluralidad de orificios de torbellino, formados a través de la brida anular; y una pluralidad de orificios de gas secundario formados a través de la brida anular, en donde los orificios de torbellino dirigen un gas primario para generar una corriente de plasma que circula a través del pasaje de gas primario y el orificio de salida central, y los orificios de gas secundario dirigen un gas secundario sobre la porción distante generalmente cilindrica para estabilizar la corriente de plasma que sale a través del orificio central. 8. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque los orificios de torbellino están desplazados desde un centro de la punta distribuidora de gas. 9. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque los orificios de gas secundario se orientan aproximadamente normales a través de la brida anular. 10. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque la brida anular además define una cara distante, y la punta distribuidora de gas además comprende un rebajo anular formado en la cara distante, de manera tal que los orificios de gas secundario formados a través de la brida anular están en comunicación fluida con el rebajo anular. 1 1. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque además comprende una superficie interior cónica formada en el extremo próximo de la punta distribuidora de gas, los orificios de torbellino se forman a través de la superficie interior cónica y la brida anular. 12. Una punta distribuidora de gas que define un extremo próximo y un extremo distante, la punta distribuidora de gas se caracteriza porque comprende: una brida anular formada en el extremo próximo, la brida anular define una cara distante; un rebajo anular formado en la cara distante; una porción distante generalmente cilindrica formada en el extremo distante; un pasaje de gas primario formado a través de la porción distante generalmente cilindrica; un orificio de salida central; una pluralidad de orificios de torbellino formados a través de la brida anular y en comunicación fluida con el pasaje de gas primario y el orificio de salida central; y una pluralidad de orificios de gas secundarios formados a través de la brida anular y en comunicación fluida con el rebajo anular, en donde los orificios de torbellino dirigen un gas primario para generar una corriente de plasma que circula a través del pasaje de gas primario y el orificio de salida central, y los orificios de gas secundario dirigen un gas secundario sobre la porción distante generalmente cilindrica, para estabilizar la corriente de plasma que sale del orificio de salida central. 13. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque los orificios de torbellino se orientan a un ángulo a través de la brida anular. 14. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque los orificios de gas secundario se orientan aproximadamente normales a través de la brida anular. 15. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque además comprende una superficie interior cónica formada en un extremo cónico de la punta distribuidora de gas, los orificios de torbellino se forman a través de la superficie interior cónica y la brida anular. 16. Una punta distribuidora de gas, , caracterizada porque comprende: una pluralidad de orificios de torbellino en donde los orificios de torbellino dirigen un gas plasma para generar una corriente de plasma. 17. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque además comprende una brida anular formada en un extremo próximo de la punta distribuidora de gas; una porción distante generalmente cilindrica formada en un extremo distante de la punta distribuidora de gas; un pasaje de gas primario formado dentro de la porción distante generalmente cilindrica; y un orificio de salida central, en donde los orificios de torbellino se forman a través de la brida anular, de manera tal que los orificios de torbellino dirigen el gas primario para generar una corriente de plasma que circula a través del gas primario y el orificio de salida central. 18. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque además comprende una superficie interior cónica formada en un extremo próximo de la punta distribuidora de gas, los orificios de torbellino se forman a través de la superficie interior cónica y la brida anular. 19. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque los orificios de torbellino están desplazados desde un centro de la punta distribuidora de gas. 20. Una punta distribuidora de gas, caracterizada porque comprende: cuando menos un pasaje de torbellino; al menos un pasaje de gas secundario, en donde el pasaje de torbellino dirige un gas de plasma para generar una corriente de plasma y el pasaje de gas secundario dirige un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma. 21. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada porque además comprende: una brida anular y una cara próxima formada en la brida anular, en donde el pasaje de torbellino se forma en la cara próxima de la brida anular. 22. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada porque además comprende una cara distante, en donde el pasaje de gas secundario se forma en la cara distante de la brida anular. 23. Una punta distribuidora de gas, caracterizada porque comprende: cuando menos un pasaje de torbellino, en donde el pasaje de torbellino dirige un gas plasma para generar una corriente de plasma. 24. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 23, caracterizada porque además comprende: una brida anular y una cara próxima formada en la brida anular, en donde el pasaje de torbellino se forma en la cara próxima de la brida anular. 25. Una punta distribuidora de gas, caracterizada porque comprende: una brida anular; una cara distante formada en la brida anular; y cuando s menos un pasaje de gas secundario formado en la cara distante, en donde el pasaje de gas secundario dirige un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma. 26. Una punta distribuidora de gas, caracterizada porque comprende: cuando menos un orificio de torbellino, y al menos un orificio de gas secundario, en donde el orificio de torbellino dirige un gas plasma para generar una o corriente de plasma y el orificio de gas secundario dirige un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma. 27. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 26, caracterizada porque además comprende: una brida anular formada en un extremo próximo de la punta distribuidora de gas; una porción 5 distante generalmente cilindrica formada en un extremo distante de la punta distribuidora de gas; un pasaje de gas primario formado dentro de la porción distante generalmente cilindrica; y un orificio de salida central, en donde el orificio de torbellino y el orificio de gas secundario se forman a través de la brida anular, de manera tal que el orificio de torbellino dirige el gas primario para generar una 0 corriente de plasma que fluye a través del pasaje de gas primario y el orificio de salida central, y el orificio de gas secundario dirige un gas secundario sobre la porción distante generalmente cilindrica para estabilizar la corriente de plasma que sale del orificio de salida central. 28. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada porque el orificio de torbellino está desplazado de un centro de la punta distribuidora de gas. 29. . La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada porque el orificio de gas secundario se orienta aproximadamente normal a través de la brida anular. 30. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada porque la brida anular además define una cara distante, y la punta distribuidora de gas además comprende un rebajo anular formado en la cara distante, de manera tal que el orificio de gas secundario formado a través de la brida anular, está en comunicación fluida con el rebajo anular. 31. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada porque además comprende una superficie interior cónica formada en un extremo próximo de la punta distribuidora de gas, el orificio de torbellino se forma a través de la superficie interior cónica y la brida anular. 32. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 26, caracterizada porque además comprende tres orificios de torbellino y tres orificios de gas secundario. 33. Una punta distribuidora de gas, caracterizada porque comprende: cuando menos un orificio de torbellino, en donde el orificio de torbellino dirige un gas plasma para generar una corriente de plasma. 34. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 33, caracterizada porque además comprende: una brida anular formada en un extremo próximo de la punta distribuidora de gas; una porción distante generalmente cilindrica formada en un extremo distante de la punta distribuidora de gas; un pasaje de gas primario formado dentro de la porción distante generalmente cilindrica; y un orificio de salida central, en donde el orificio de torbellino se forma a través de la brida anular de manera tal que el orificio de torbellino dirige el gas primario para generar una corriente de plasma que fluye a través del pasaje de gas primario y el orificio de salida central. 35. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 34, caracterizada porque además comprende una superficie interior cónica formada en un extremo próximo de la punta distribuidora de gas, el orificio de torbellino se forma a través de la superficie interior cónica y la brida anular. 36. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 33, caracterizada porque el orificio de torbellino está desplazado de un centro de la punta distribuidora de gas. 37. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 33, caracterizada porque además comprende tres orificios de torbellino. 38. Una punta distribuidora de gas, caracterizada porque comprende: una pluralidad de orificios de gas secundario, en donde los orificios de gas secundario dirigen un gas secundario para estabilizar una corriente de plasma. 39. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 38, caracterizada porque además comprende: una brida anular; una cara distante formada en la brida anular; y rebajo anular formado en la cara distante, en donde los orificios de gas secundario se forman a través de la brida anular y están en comunicación fluida con el rebajo anular. 40. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 39, caracterizada porque además comprende: una porción distante generalmente cilindrica, en donde el gas secundario fluye sobre la porción distante generalmente cilindrica para estabilizar la corriente de plasma. 41. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 39, caracterizada porque los orificios de gas secundario se forman aproximadamente normales a través de la brida anular. 42. Una punta distribuidora de gas, caracterizada porque comprende: cuando menos un orificio de gas secundario, en donde el orificio de gas secundario dirige un gas secundario para estabilizar una corriente de plasma. 43. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque además comprende: una brida anular; una cara distante formada en la brida anular; y rebajo anular formado en la cara distante, en donde los orificios de gas secundario se forman a través de la brida anular y están en comunicación fluida con el rebajo anular. 44. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 43, caracterizada porque además comprende: una porción distante generalmente cilindrica, en donde el gas secundario fluye del rebajo anular sobre la porción distante generalmente cilindrica para estabilizar la corriente de plasma. 45. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 43, caracterizada porque el orificio de gas secundario se forma aproximadamente normal a través de la brida anular. 46. La punta distribuidora de gas de conformidad con la reivindicación 42, caracterizada porque comprende tres orificios de gas secundario. 47. En un aparato con arco de plasma, un método para dirigir un gas de plasma para generar una corriente de plasma y dirigir un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma, el método se caracteriza porque comprende las etapas de: proporcionar una fuente de gas, distribuir el gas a través del aparato con arco de plasma para generar el gas de plasma y el gas secundario; dirigir el gas de plasma a través de una pluralidad de torbellinos formados en una punta distribuidora de gas del aparato con arco de plasma; y dirigir el gas secundario a través de una pluralidad de orificios de gas secundario formados en la punta distribuidora de gas, en donde los orificios de torbellino dirigen el gas plasma para generar la corriente de plasma y los orificios de gas secundario dirigen el gas secundario para estabilizar la corriente de plasma que sale de la punta distribuidora de gas. 48. Método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque además comprende la etapa de dirigir el gas de plasma a través de los orificios de torbellino y dentro del pasaje de gas primario. 49. Método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque además comprende las etapas de: dirigir el gas secundario a través de los orificios de gas secundario y un rebajo anular; y dirigir el gas secundario sobre una porción generalmente cilindrica de la punta distribuidora de gas. 50. Método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque además comprende la etapa de dosificar un gasto de flujo a través de un orificio de salida central y los orificios de gas secundario para un nivel de corriente de operación. 51. Método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque además comprende la etapa de cambiar una cantidad y tamaño de los orificios de gas secundario y un tamaño de un orificio de salida central para un nivel de corriente de operación. 52. En un aparato con arco de plasma, un método para dirigir un gas de plasma para generar una corriente de plasma, el método se caracteriza porque comprende las etapas de: proporcionar una fuente de gas; distribuir el gas a través del aparato con arco de plasma para generar el gas de plasma; dirigir el gas de plasma a través de una pluralidad de orificios de torbellino formados en una punta distribuidora de gas del aparato con arco de plasma, en donde los orificios de torbellino dirigen el gas de plasma para generar la corriente de plasma. 53. En un aparato con arco de plasma, un método para dirigir un gas de plasma para generar una corriente de plasma y dirigir un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma, el método se caracteriza porque comprende las etapas de: proporcionar una fuente de gas, distribuir el gas a través del aparato con arco de plasma para generar el gas de plasma y el gas secundario; dirigir el gas de plasma a través de al menos un orificio de torbellino formado en una punta distribuidora de gas del aparato con arco de plasma; y dirigir el gas secundario a través de al menos un orificio de gas secundario formado en la punta distribuidora de gas, en donde el orificio de torbellino dirige el gas de plasma, para generar la corriente de plasma y el orificio de gas secundario dirige el gas secundario para estabilizar la corriente de plasma que sale de la punta distribuidora de gas. 54. El método de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porque además comprende la etapa de dirigir el gas de plasma a través del orificio de torbellino y en un pasaje de gas primario. 55. El método de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porque además comprende las etapas de: dirigir el gas secundario a través de los orificios de gas secundario y un rebajo anular; y dirigir el gas secundario desde el rebajo anular sobre una porción generalmente cilindrica de la punta distribuidora de gas. 56. En un aparato con arco de plasma, un método para dirigir un gas de plasma para generar una corriente de plasma, el método se caracteriza porque comprende las etapas de: proporcionar una fuente de gas, distribuir el gas a través del aparato con arco de plasma para generar un gas de plasma; dirigir el gas de plasma a través de al menos un orificio de torbellino formado en una punta distribuidora de gas del aparato con arco de plasma, en donde el orificio de torbellino dirige el gas plasma para generar la corriente de plasma. 57. En un aparato con arco de plasma, un método para dirigir un gas secundario para estabilizar una corriente de plasma, el método se caracteriza porque comprende las etapas de: proporcionar una fuente de gas; distribuir el gas a través del aparato con arco de plasma para generar el gas secundario; y dirigir el gas secundario a través de una pluralidad de orificios de gas secundario formados en una punta distribuidora de gas, en donde los orificios de gas secundario dirigen el gas secundario para estabilizar la corriente de plasma que sale de la punta distribuidora de gas. 58. El método de conformidad con la reivindicación 57, caracterizado porque además comprende las etapas de: dirigir el gas secundario a través de los orificios de gas secundario y en un rebajo anular; y dirigir el gas secundario desde el rebajo anular sobre una porción generalmente cilindrica de la punta distribuidora de gas. 59. En un aparato con arco de plasma, un método para dirigir un gas secundario para estabilizar una corriente de plasma, el método comprende las etapas de: proporcionar una fuente de gas; distribuir el gas a través del aparato con arco de plasma, para generar el gas secundario y dirigir el gas secundario a través de al menos un orificio de gas secundario formado en una punta distribuidora de gas, en donde el orificio de gas secundario dirige el gas secundario para estabilizar la corriente de plasma que sale de la punta distribuidora de gas. 60. En un aparato con arco de plasma, un método para dirigir un gas de plasma para generar una corriente de plasma y dirigir un gas secundario para estabilizar la corriente de plasma, el método se caracteriza porque comprende las etapas de: proporcionar una fuente de gas, distribuir el gas a través del aparato con arco de plasma para generar el gas de plasma y el gas secundario; dirigir el gas de plasma a través de al menos un pasaje de torbellino formado en una punta distribuidora de gas del aparato con arco de plasma; y dirigir el gas secundario a través de al menos un pasaje de gas secundario formado en la punta distribuidora de gas, en donde el pasaje de torbellino dirige el gas de plasma para generar la corriente de plasma y el pasaje de gas secundario dirige el gas secundario para estabilizar la corriente de plasma que sale de la junta distribuidora de gas. 61. En un aparato con arco de plasma, un método para dirigir un gas de plasma para generar una corriente de plasma, el método se caracteriza porque comprende las etapas de: proporcionar una fuente de gas, distribuir el gas a través del aparato con arco de plasma para generar el gas de plasma y dirigir el gas de plasma a través de al menos un pasaje de torbellino formado en una punta distribuidora de gas del aparato con arco de plasma, en donde el pasaje de torbellino dirige el gas de plasma para generar la corriente de plasma.
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