NO148081B

NO148081B - COMPOSED TREE AND ALUMINUM WINDOW.

Info

Publication number: NO148081B
Application number: NO793701A
Authority: NO
Inventors: Armin Toensmann
Original assignee: Schuermann & Co Heinz
Priority date: 1978-11-16
Filing date: 1979-11-15
Publication date: 1983-04-25
Also published as: DK483679A; DE7834009U1; NO148081C; CH643028A5; ATA718979A; SE435081B; SE7909400L; NO793701L; AT371899B

Abstract

Sammensatt tre- og aluminiumvindu.Composite wood and aluminum window.

Description

Lysbueplasmabrenner. Arc plasma torch.

Foreliggende oppfinnelse angår en lysbueplasmabrenner med et ekstra gass-sjikt som omgir den sentrale plasmastrålen, og spesielt beregnet for skjæring, sveising og høvlebrennlng. The present invention relates to an arc plasma torch with an additional gas layer surrounding the central plasma jet, and especially intended for cutting, welding and planer burning.

Ved tidligere kjente anvendelser av on lysbue, trekkes buen mellom en stavelektrode som er anordnet i en dyse som har et lysbuen innsnevrende utløp og et arbeidsstykke. En gasstrøm som er innført i dysen og som passerer ut gjennom den innsnevrende utløpspassasje sammen med buen danner et bueplasma som har en høy retningsstabilitet. Dette rettes mot arbeidsstykket. Metodens effektivitet bestemmes av kvaliteten for skjæreflaten eller for sveisesømmen og den hastighet hvormed arbeidet kan utføres. In previously known applications of an arc, the arc is drawn between a rod electrode which is arranged in a nozzle which has an arc narrowing outlet and a work piece. A gas stream which is introduced into the nozzle and which passes out through the narrowing outlet passage together with the arc forms an arc plasma which has a high directional stability. This is aimed at the workpiece. The effectiveness of the method is determined by the quality of the cutting surface or of the weld seam and the speed with which the work can be carried out.

Det er derfor hensikten med foreliggende oppfinnelse å skaffe en lysbueplasmabrenner som i høy grad vil forbedre kvaliteten og den hastighet hvormed materialet kan bearbeides. It is therefore the purpose of the present invention to provide an arc plasma torch which will greatly improve the quality and the speed with which the material can be processed.

Generelt er det kjent å rette en gasstrøm sammen med og på utsiden av buen som kommer ut fra en sentralt anordnet passasje i en gassdyse. Det er nå funnet at tilveiebringelsen av et antall små hull gjennom den del av dysen som omgir bueåpningen gjennom hvilken gass kan strømme, resulterer i vesentlig økede bearbeidelseshastigheter som representerer mer enn det dobbelte av det som kan oppnås med en enkel åpning som ikke har disse omgivende hull. Grunnen til den uventede økning i bearbeidelseshastigheten er ikke fullstendig for-stått. Det er imidlertid postulert at gasstrømmen gjennom de nevnte hull kan ha den virkning at den begrenser det utstrømmende plasma eller fortsetter dennss søylevirkning eller nevnte hull kan muligens tjene til å skjære gjennom den omgivende atmosfære og lette passasjen av utstrømmende plasma. In general, it is known to direct a gas flow together with and on the outside of the arc that emerges from a centrally arranged passage in a gas nozzle. It has now been found that the provision of a number of small holes through the portion of the nozzle surrounding the arc opening through which gas can flow results in substantially increased processing speeds representing more than double what can be achieved with a simple opening that does not have these surrounding hole. The reason for the unexpected increase in processing speed is not fully understood. However, it is postulated that the gas flow through said holes may have the effect of limiting the flowing plasma or continuing its columnar effect or said holes may possibly serve to cut through the surrounding atmosphere and facilitate the passage of flowing plasma.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt According to the present invention, it is thus provided

en lysbueplasmabrenner med et ekstra gass-sjikt som omgir den sentrale plasmastråle som er stabilisert i en innsnevrende åpning i en dyse, spesielt for skjæring, sveising og høvlebrenning, kjennetegnet ved at den innsnevrende åpning i dysen er konsentrisk omgitt av en flerhet i ringform anordnede gass-passasjer som står i forbindelse med gassrommet i dysen og som er rettet vesentlig parallelt med den innsnevrende åpning. Et videre kjennetegn ved oppfinnelsen er at lysbue-plasmabrenneren omfatter et ringformig gasskammer, som på den ene side står i forbindelse med gasstilførselen og på den annen side ved hjelp av en eller flere tangentiale kanaler er forbundet med det ringformede rom mellom dysens indre vegg og stavelektroden. an arc plasma torch with an additional gas layer surrounding the central plasma jet which is stabilized in a narrowing opening in a nozzle, especially for cutting, welding and planing burning, characterized in that the narrowing opening in the nozzle is concentrically surrounded by a plurality of annularly arranged gas -passages which are in connection with the gas space in the nozzle and which are directed substantially parallel to the narrowing opening. A further characteristic of the invention is that the arc plasma torch comprises an annular gas chamber, which on the one hand is connected to the gas supply and on the other hand is connected by means of one or more tangential channels to the annular space between the inner wall of the nozzle and the rod electrode .

Brenneren er også kjennetegnet ved at gass-passasjene parvis er anordnet på motsatte sider av den innsnevrede åpningen slik at strålene som kommer ut fra nevnte passasjer spenner over en søm som skal sveises ved hjelp av bue-utstrømningen fra nevnte åpning. The burner is also characterized by the fact that the gas passages are arranged in pairs on opposite sides of the narrowed opening so that the jets coming out of said passage span a seam to be welded using the arc discharge from said opening.

På tegningen er fig. 1 et vertikalt aksialt snitt gjennom en lysbueplasmabrenner ifølge foreliggende oppfinnelse, Fig. 2 er et grunnriss av brenneren som vist på fig. 1, og Fig. 3 er et vertikalt snitt etter linjen 3-3 i fig. 2. In the drawing, fig. 1 a vertical axial section through an arc plasma torch according to the present invention, Fig. 2 is a plan view of the torch as shown in fig. 1, and Fig. 3 is a vertical section along the line 3-3 in Fig. 2.

Brenneren omfatter et legeme B av isolerende materiale, f.eks. nylon med en sentral boring hvori det er anbragt en elektrode E. En strømkilde S er forbundet med elektroden E og med et arbeidsstykke W. The burner comprises a body B of insulating material, e.g. nylon with a central bore in which an electrode E is placed. A current source S is connected to the electrode E and to a workpiece W.

I den viste anordning omfatter elektroden E en stavelektrode 12 fortrinnsvis av messing anbragt i toppen av boringen i brenner-legemet B og lukket ved bunnen med en elektrodeplugg 14, fortrinnsvis av varmeledende metall slik som kobber. Røret 15 strekker seg inn i elektroderøret 12 og har utløp nær pluggen 14 og avgir kjølevann som passerer tilbake på utsiden av røret 15 og inne i elektroderøret 12 for uttømning. In the device shown, the electrode E comprises a rod electrode 12, preferably of brass placed at the top of the bore in the burner body B and closed at the bottom with an electrode plug 14, preferably of heat-conducting metal such as copper. The pipe 15 extends into the electrode pipe 12 and has an outlet near the plug 14 and emits cooling water which passes back on the outside of the pipe 15 and inside the electrode pipe 12 for discharge.

Elektrodepluggen 14 har en buespiss 20 anbragt i sentrum av bunndelen og er fortrinnsvis fremstilt av et ikke-konsumerbart materiale, f.eks. zirkon, wolfram, zirkonoksyd eller toriumoksyd. The electrode plug 14 has an arc tip 20 placed in the center of the bottom part and is preferably made of a non-consumable material, e.g. zircon, tungsten, zirconium oxide or thorium oxide.

En gassdyse 22 fortrinnsvis av varmeledende metall, f.eks. kobber, er festet til legemet B ved hjelp av en gjenget hylse 24» fortrinnsvis av messing. A gas nozzle 22 preferably made of heat-conducting metal, e.g. copper, is attached to the body B by means of a threaded sleeve 24", preferably made of brass.

Mellom elektrodepluggen 14 og det indre av dysen er et ringformet gasskammer 26. Gass tilføres ved hjelp av et inntak 28 til en ringformet passasje 30 mellom legemet 10 og den gjengede hylse 24, hvorfra gassen innføres tangensielt i kammeret 26 gjennom inntaks-passasje J2. Between the electrode plug 14 and the interior of the nozzle is an annular gas chamber 26. Gas is supplied by means of an intake 28 to an annular passage 30 between the body 10 and the threaded sleeve 24, from where the gas is introduced tangentially into the chamber 26 through intake passage J2.

Bunnen på pluggen 14 og innsiden på dysen 22 har overflater The bottom of the plug 14 and the inside of the nozzle 22 have surfaces

i avstand fra hverandre, hvilke avgrenser en konisk passasje eller gassrom 34 som fører til en sentral innsnevret åpning 36. Mellom utsiden av dysen 22 og innsiden på den gjengede hylse 24 finnes en ringformet kjølekappe 38. at a distance from each other, which delimit a conical passage or gas space 34 leading to a central narrowed opening 36. Between the outside of the nozzle 22 and the inside of the threaded sleeve 24 is an annular cooling jacket 38.

Dysebunnen er forsynt med et antall gass-passasjer 40 som i det vesentlige omgir den sentrale innsnevrede åpning 36. The nozzle bottom is provided with a number of gas passages 40 which essentially surround the central narrowed opening 36.

Dysen som er vist i detalj på fig. 2 og 3 omfatter et kopp-formet legeme som har en sentral utboring 42 med sylindriske side-vegger og som har en konisk bunn 44* Sideveggen har en ringformet rille 46 som danner vannkappen 38 mellom øvre og nedre flenser 48 og 50, hvilke er skråformet for å danne seter for varmemotstandsdyktig pakningsmateriale slik som silikonpakningsringer 52. Passasjene 40 er fortrinnsvis boret fra utsiden opp gjennom den koniske bunn 44 °6 er fortrinnsvis i et antall fra 8 til 16 og fortrinnsvis i vesentlig like stor avstand fra og betydelig mindre enn den innsnevrede åpning 36. Passasjene 40 er fortrinnsvis tilstrekkelig nær hverandre til å sammen-smelte og danne en i det vesentlige ringformet gasstrøm som omgir den utstrømmende plasma fra den innsnevrede åpning 36. The nozzle shown in detail in fig. 2 and 3 comprises a cup-shaped body having a central bore 42 with cylindrical side walls and having a conical bottom 44* The side wall has an annular groove 46 which forms the water jacket 38 between upper and lower flanges 48 and 50, which are inclined to form seats for heat resistant packing material such as silicone packing rings 52. The passages 40 are preferably drilled from the outside up through the conical bottom 44 °6 are preferably in number from 8 to 16 and preferably at substantially equal distances from and significantly smaller than the narrowed opening 36. The passages 40 are preferably sufficiently close to each other to merge and form a substantially annular gas flow which surrounds the flowing plasma from the narrowed opening 36.

Ved drift er den gass som tilføres inntak 28, ringformet gasskammer 30 °6 ringformet gasskammer 26 fortrinnsvis en reaktiv gass, f.eks. oksygen, en blanding av hydrogen og nitrogen, luft, karbondioksyd eller karbonmonoksyd, særlig for skjæreforraål. For sveising foretrekkes argon og helium. During operation, the gas supplied to intake 28, annular gas chamber 30 °6 annular gas chamber 26 is preferably a reactive gas, e.g. oxygen, a mixture of hydrogen and nitrogen, air, carbon dioxide or carbon monoxide, especially for cutting purposes. For welding, argon and helium are preferred.

Buen etableres gjennom gassen i den innsnevrende åpning 36 mellom elektrodespissen 20 og arbeidsstykket W. Åpningen 36 avgrenser og stabiliserer buen og den dannede lysbue medfører en med stor hastighet utstrømmende plasma som bearbeider arbeidsstykket. The arc is established through the gas in the narrowing opening 36 between the electrode tip 20 and the workpiece W. The opening 36 delimits and stabilizes the arc and the formed arc causes a plasma flowing out at high speed which processes the workpiece.

Bruken av ringen av små passasjer 40 som omgir den sentrale åpning 36 gir et kutt med liten skråstilling og intet slagg. Et arbeidsstykke av karbonstål med en tykkelse på 2,54 cm ble skåret med 75 cm/min., 100 volt og 200 amp. idet det anvendtes 5,89 m-Vtime oksygen. Med dette kraftforbruk var eroderingen av elektrodespissen som hadde en diameter på 0,46 cm ubetydelig. Når brenneren ble drevet med 380 amp, 130 volt og 14.0 m^/time oksygen, ble skjærhastigheten holdt på over 200 cm/min., men levetiden for elektrodespissen ble sannsynligvis redusert. For karbonstål med en tykkelse på 1,27 cm ved 275 amp. erholdtes kutt av god kvalitet ved 200 cm/min. og det ble utført skjæringer med 300 cm/min. med betydelig skråstilling. Det ble gjort flere kutt på rustfritt stål med en tykkelse på 1,27 cm og det ble gjort kutt med høy kvalitet med rette kanter ved 200 cm/min. men med grove overflater. The use of the ring of small passages 40 surrounding the central opening 36 provides a cut with little bevel and no slag. A 2.54 cm thick carbon steel workpiece was cut at 75 cm/min, 100 volts and 200 amps. using 5.89 m-Vh of oxygen. With this power consumption, the erosion of the electrode tip, which had a diameter of 0.46 cm, was negligible. When the torch was operated at 380 amps, 130 volts and 14.0 m^/hr of oxygen, the cutting speed was maintained at over 200 cm/min, but the life of the electrode tip was likely reduced. For carbon steel with a thickness of 1.27 cm at 275 amp. good quality cuts were obtained at 200 cm/min. and cuts were made at 300 cm/min. with significant inclination. Multiple cuts were made on stainless steel with a thickness of 1.27 cm and high quality cuts with straight edges were made at 200 cm/min. but with rough surfaces.

Den foretrukne konstruksjon som er blitt prøvet har vært med 0,63 cm lang hals, 0,31 cm diameter eenterhull omgitt av 10 hull med en diameter på 0,089 cm i en ring med en diameter på 0,93 cm. The preferred design that has been tried has been with a 0.63 cm long neck, 0.31 cm diameter single hole surrounded by 10 0.089 cm diameter holes in a 0.93 cm diameter ring.

Skjæreprøver med en brenner forsynt med innsatt zirkonium-katode og en gassdyse med flere åpninger resulterte i følgende optimum-betingelser for et 2,54 cm tykt materiale: Cutting tests with a torch equipped with an inserted zirconium cathode and a gas nozzle with multiple openings resulted in the following optimum conditions for a 2.54 cm thick material:

Ved de ovenfor beskrevne prøver ble buegassen innført tangensielt med lydhastighet. For sammenlignings skyld ble det utført prøver med radiell gassinnføring og det resulterte i nedsatt skjærehastighet, dårligere kvalitet for kuttene og større erosjon av zirkoniumspissen. In the tests described above, the arc gas was introduced tangentially at the speed of sound. For the sake of comparison, tests were carried out with radial gas introduction and this resulted in reduced cutting speed, poorer quality of the cuts and greater erosion of the zirconium tip.

Claims

1. Arc plasma torch with an additional gas layer surrounding the central plasma jet which is stabilized in a narrowing opening in a nozzle, especially for cutting, welding and planing burning, characterized in that the narrowing opening (36) in the nozzle (22) is concentrically surrounded of a plurality of ring-shaped gas passages (40) which are in connection with the gas space (34) in the nozzle and which are directed substantially parallel to the narrowing opening.

2. Arc plasma torch according to claim 1, characterized in that it comprises an annular gas chamber (30)" which on the one hand is connected to the gas supply (28) and on the other hand is connected by means of one or more tangential channels (32) with the annular space (26) between the inner wall of the nozzle (22) and the rod electrode (12).

3. Arc plasma torch according to claim 1 or 2, characterized in that the gas passages (40) are arranged in pairs on opposite sides of the narrowing opening (36) so that the rays coming out of the nth passage (40) span a seam which must be welded using the arc discharge from said opening (36).