PT2175702E

PT2175702E - Ejector e respectiva tampa para uma tocha de plasma arrefecida a líquido e cabeça de tocha de plasma provida do(s) mesmo(s)

Info

Publication number: PT2175702E
Application number: PT90113226T
Authority: PT
Inventors: Volker Krink; Frank Laurisch; Timo Grundke
Original assignee: Kjellberg Finsterwalde Plasma
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2013-06-27
Also published as: HRP20130559T4; US8941026B2; ZA201102989B; EP2175702B9; EP2563100B1; WO2010040328A1; ES2425436T3; KR101234874B1; RU2519245C2; MX2011002912A; PL2175702T5; BRPI0920511B1; DE102009006132A1; RU2011117304A; CA2734986C; CA2734986A1; BRPI0920511A2; PL2175702T3; SI2175702T1; DK2175702T3

Description

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DESCRIÇÃO "EJECTOR E RESPECTIVA TAMPA PARA UMA TOCHA DE PLASMA ARREFECIDA A LÍQUIDO E CABEÇA DE TOCHA DE PLASMA PROVIDA DO(S) MESMO(S)" O invento diz respeito a um ejector para uma tocha de plasma arrefecida a liquido, a uma tampa de ejector para uma tocha de plasma arrefecida a liquido, bem como a uma cabeça de tocha de plasma provida do(s) mesmo(s). 0 termo 'plasma' designa um gás electricamente condutor aquecido até altas temperaturas e constituído por iões positivos e negativos e electrões, além de átomos e moléculas neutros excitados.

Utiliza-se como gases de plasma diversos gases, por exemplo árgon monoatómico e/ou os gases biatómicos hidrogénio, azoto e oxigénio ou ar. Estes gases ficam ionizados e dissociam-se quando absorvem a energia de um arco luminoso. Depois de sujeito a constrição através de um ejector, o arco luminoso é designado 'jacto de plasma'.

Os parâmetros do jacto de plasma podem ser fortemente influenciados pela configuração do ejector e do eléc-trodo. Estes parâmetros do jacto de plasma consistem por exemplo no diâmetro do jacto e na temperatura, densidade 2 ΡΕ2175702 energética e velocidade de fluxo do gás.

Quando da realização de um corte a plasma, o plasma é, por exemplo, sujeito a uma constrição através de um ejector que pode ser arrefecido a gás ou a água. Alcança-se deste modo densidades de energia que podem atingir 2x106 W/cm2. No jacto de plasma podem ocorrer temmperaturas até a 30 000°C, o que, em conjugação com a elevada velocidade de fluxo do gás, permite dispor de velocidades de corte de materiais muito elevadas.

As tochas a plasma podem ser directa ou indirec-tamente accionadas. No caso do modo de funcionamento direc-to, e partindo da fonte de corrente, a corrente flui de volta para a fonte de corrente depois de ter atravessado o eléctrodo da tocha de plasma, o jacto de plasma produzido por intermédio do arco luminoso e adelgaçado pelo ejector e, directamente, o material a processar. O modo de funcionamento directo viabiliza o corte de materiais electrica-mente condutores.

No caso do modo de funcionamento indirecto, e partindo da fonte de corrente, a corrente flui de volta para a fonte de corrente depois de ter atravessado o eléctrodo da tocha de plasma, o jacto de plasma produzido por intermédio do arco luminoso e adelgaçado pelo ejector e este último. Neste caso, o ejector fica sujeito a uma carga ainda maior do que no caso do corte a plasma directo, uma vez que, ao constituir igualmente o ponto de partida do ar- 3 ΡΕ2175702 co luminoso, ele não se limita a constringir o jacto de plasma. 0 accionamento indirecto viabiliza o corte de materiais quer electricamente condutores, quer não condutores 8 Dada a carga térmica elevada a que fica sujeito, o ejector é em regra fabricado a partir de um material metálico, de preferência cobre, dadas as condutividades eléc-trica e térmica elevadas deste. 0 mesmo se aplica ao suporte dos eléctrodos, que também pode, contudo, ser fabricado em prata. 0 ejector é então encaixado numa tocha de plasma, cujos componentes principais são uma cabeça de tocha de plasma, uma tampa de ejector, uma conduta de gás de plasma, o ejector propriamente dito, um suporte de injec-tor, um receptáculo para eléctrodos, um suporte de eléc-trodo com um eléctrodo nele integrado e, no caso das tochas de plasma modernas, um suporte de uma tampa protectora do ejector e uma tampa protectora do ejector. 0 suporte do ejector serve de fixação a um eléctrodo integrável aguçado fabrocado em volfrâmio e adequado aos casos em que é utilizado como gás de plasma um gás não oxidante, por exemplo uma mistura de árgon e hidrogénio. Um chamado 'eléctrodo plano', cujo eléctrodo integrável foi fabricado, por exemplo, a partir de háfnio, também é adequado ao caso em que é utilizado como gás de plasma um gás não oxidante, por exemplo ar ou oxigénio. Para prolongar o mais possível o seu tempo de vida, o ejector é arrefecido, neste caso, com água. Este meio refrigerante é conduzido para o ejector por via de um canal de afluxo de água e é escoado da vizinhança do ejector por via de um canal de refluxo de água, afluindo 4 ΡΕ2175702 no processo a uma câmara a ele destinada, a qual é delimitada pelo ejector e pela respectiva tampa.

Em DD 36014 BI encontra-se descrito um ejector composto por um material bom condutor, por exemplo cobre, o qual possui uma forma qeométrica correspondente à da respectiva tocha a plasma, sendo por exemplo provido de uma câmara de descarga cónica, a qual exibe uma saida cilíndrica. A forma exterior do ejector foi configurada como cone com uma espessura de parede aproximadamente constante, espessura essa que foi dimensionada de modo a que se dispusesse de um ejector caracterizado por uma boa estabilidade e uma boa condutividade térmica no sentido do meio refrigerante. 0 ejector encontra-se apoiado num suporte. Este suporte é constituído por um material resistente à corrosão, por exemplo latão, e é internamente provido de um re-ceptáculo de centragem destinado ao ejector, bem como de uma ranhura destinada a uma borracha vedante que isola a câmara de descarga no que respeita ao meio refrigerante. Este suporte do ejector exibe ainda orifícios angularmente distanciados uns dos outros de 180° e destinados ao canal de afluxo de meio refrigerante e ao canal de refluxo do mesmo meio. Na superfície correspondente ao diâmetro externo, o suporte exibe uma ranhura destinada a um anel circular de borracha anelar, que isola da atmosfera a câmara destinada ao meio refrigerante, bem como uma rosca e um re-ceptáculo de centragem destinado a uma tampa do ejector. Esta tampa, igualmente constituída por um material resistente à corrosão, por exemplo latão, possui uma forma agu- 5 ΡΕ2175702 çada e uma parede com uma espessura dimensionada de modo a ser adequada à transferência do calor irradiado para o meio refrigerante. A superfície correspondente ao menor diâmetro interno foi provida de um anel circular. Como meio refrigerante é geralmente utilizada água, por se tratar da solução mais simples. Esta disposição de componentes pretende tornar mais simples a produção de ejectores, viabilizar economias no consumo de material utilizado para o efeito, além da tornar mais rápida a substituição dos ejectores e, graças à configuração afunilada destes, a basculação da tocha de plasma relativamente à peça a processar e a consequente possibilidade de cortes oblíquos.

Em DE-OS 1 565 638 encontra-se descrita uma tocha de plasma destinada preferencialmente ao corte sob fusão de materiais e ao processamento prévio de arestas de soldadura. A forma esguia da cabeça da tocha é alcançada com recurso a um ejector de corte especialmente aguçado, cujos ângulos interno e externo são idênticos entre si, além de idênticos aos ângulos interno e externo da tampa do ejector. Entre esta tampa e o ejector de corte fica constituída uma câmara destinada ao meio refrigerante, sendo a tampa provida de uma junta que constitui um vedante metálico juntamente com o ejector de corte, pelo que fica a dispor-se de uma fenda anular uniforme a título de câmara destinada ao meio refrigerante. A afluxo de meio refrigerante, em geral água, e a retirada do mesmo processam-se através de duas fendas angularmente afastadas de 180° uma da outra das quais é provido o suporte do ejector. 6 ΡΕ2175702

Em DE 25 25 939 encontra-se descrita uma tocha de arco de plasma, especialmente destinada ao corte ou à soldadura, em que o suporte do eléctrodo e o corpo do ejector constituem componentes estruturais permutáveis. 0 elemento externo de afluxo de meio refrigerante consiste essencialmente numa tampa sobreponivel envolvente do ejector. 0 meio refrigerante flui através de canais para dentro de uma câmara anular a que dão forma o corpo do ejector e a tampa sobreponivel.

Em DE 692 33 071 T2 diz respeito a um dispositivo de corte por arco de plasma. Encontra-se ai descrita uma forma de execução de um ejector para uma tocha de arco de plasma destinada ao corte, o qual é constituído por um material condutor e exibe um orifício de saída para um jacto de gás de plasma, uma secção oca correspondente ao respec-tivo corpo e configurada de modo a consistir genericamente num cone de paredes finas afunilado no sentido do orifício de saída, e numa secção ampliada correspondente à respecti-va cabeça, a qual constitui uma única peça juntamente com a secção correspondente ao corpo, é maciça se exceptuarmos a presença de um canal central alinhado com o orifício de saída, e exibe uma superfície externa genericamente cónica, também ela afunilada no sentido do orifício de saída, além de adjacente à secção adjacente correspondente ao corpo, mas cujo diâmetro ultrapassa o desta última secção, formando uma reentrância. 0 dispositivo de corte por arco de plasma possui uma tampa de gás secundário. Entre esta e o ejector foi ainda disposta uma tampa arrefecida a água de 7 ΡΕ2175702 modo a dar forma a uma câmara arrefecida a água para a superfície externa do ejector e destinada a alcançar um arrefecimento altamente eficaz. 0 ejector distingue-se pela sua cabeça de grandes dimensões que envolve um orifício de saída destinado ao jacto de plasma e uma reentrância marcada que estabelece a transição para um corpo cónico. Esta configuração do ejector favorece o seu arrefecimento.

Nas tochas de plasma precedentemente descritas, o meio refrigerante é conduzido para o ejector por via de um canal de afluxo de água e é afastado do ejector por via de um canal de refluxo da água. Estes canais estão em geral angularmente afastados de 180° um em relação ao outro, devendo o meio refrigerante banhar o mais uniformemente possível o ejector no seu trajecto entre o canal de afluxo e o canal de refluxo. Contudo estão constantemente a veri-ficar-se sobreaquecimentos na vizinhança do canal do ejector .

Em DD 83890 BI encontra-se descrito um outro modo de conduzir o meio refrigerante numa tocha, de preferência uma tocha de plasma, especialmente para fins de soldadura, corte, fusão e injecção, modo esse que resiste a solicitações térmicas elevadas do ejector e do cátodo. Nele foi disposto, para efeito do arrefecimento do ejector, um anel canalizador do meio refrigerante, anel esse que é facilmente encaixável no componente de suporte do ejector e facilmente desencaixável de dentro do dele e exibe, para efeito da delimitação do fluxo de meio refrigerante, uma ranhura ΡΕ2175702 executada numa camada fina de 3 mm de espessura máxima circundante da parede externa do ejector, na qual desembocam mais do que uma, de preferência duas a quatro condutas de arrefecimento, as quais se dispõem estelarmente no que respeita à ranhura, com a qual formam ângulos compreendidos entre 0 e 90°, de modo a estarem, cada uma, ladeadas por duas condutas de efluxo do meio refrigerante, cada uma das quais está, por sua vez, ladeada por duas condutas de aflu-xo de meio refrigerante.

Esta disposição volta a ter a desvantagem de implicar um maior investimento em termos de arrefecimento, nomeadamente ao recorrer para tal a um componente adicional, o anel condutor do meio refrigerante, o qual contribui, aliás, para aumentar a dimensão total da disposição.

Ao invento subjazia por isso a tarefa de evitar de um modo simples o sobreaquecimento da vizinhança do furo ou orifício do ejector.

De acordo com o invento, este objectivo foi alcançado por via de uma cabeça de tocha de plasma composta por: um ejector de acordo com uma das reivindivações 1 a 2, um suporte de ejector para a fixaçao do mesmo e uma tampa de ejector, de preferência de acordo com a 9 ΡΕ2175702 reivindicação 13, em que a tampa do ejector dá forma juntamente com este a uma câmara destinada ao liquido refriqerante, a qual pode ser liqada a uma conduta de afluxo de liquido refrigerante ou a uma conduta de efluxo de liquido refrigerante por intermédio de dois furos distanciados um do outro de modo a formarem entre si um ângulo compreendido entre 60° e 180°, tendo o suporte do ejector sido configurado de modo a que o líquido refrigerante alcance a câmara a ele destinada segundo uma direcção quase perpendicular ao eixo longitudinal da cabeça da tocha de plasma e incidente sobre o ejector e/ou alcance o suporte do ejector segundo uma direcção quase perpendicular ao eixo longitudinal, vindo da câmara destinada ao líquido refrigerante. O presente invento disponibiliza ainda um ejector para uma tocha de plasma arrefecida a líquido, ejector esse que inclui na sua ponta um orifício para a saída de um jacto de gás de plasma, uma primeira secção cuja superfície externa e essencialmente cilíndrica e, adjacente a esta no sentido da ponta do ejector, uma segunda secção cuja superfície externa sofre um estreitamento essencialmente cónico no sentido daquela ponta, ejector esse em que foi previsto: a) que a superfície externa do ejector exibisse pelo menos uma ranhura de afluxo de líquido, a qual se estende no sentido da ponta do ejector, ao longo de parte da primeira secção e ao longo da segunda secção deste e precisamente uma ranhura de refluxo do líquido, distinta da (ou das) ra- 10 ΡΕ2175702 nhura(s) de afluxo de líquido, a qual se estende ao longo da segunda secção do ejector; ou b) que a superfície externa do ejector exibisse precisamente uma ranhura de afluxo de líquido, a qual se estende no sentido da ponta do ejector, ao longo de parte da primeira secção e ao longo da segunda secção da segunda secção deste e pelo menos uma ranhura de refluxo do líquido, distinta da (ou das) ranhura (s) de afluxo de líquido, a qual se estende ao longo da segunda secção do ejector. Com ' essencialmente cilíndrica' pretende significar-se que, no seu todo, a superfície externa é grosso modo cilíndrica, quando nos abstraímos das ranhuras, nomeadamente das ranhuras de afluxo e de refluxo de líquido. Analogamente, com 'estreitamento essencialmente cónico' pretende-se significar que a superfície externa é grosso modo cónica, quando nos abstraímos das ranhuras, nomeadamente das ranhuras de afluxo e de refluxo de líquido. O presente invento disponibiliza ainda uma tampa de ejector para uma tocha a plasma arrefecida a líquido, tampa essa que exibe uma superfície interna que sofre um estreitamento essencialmente cónico e exibe num seu plano radial pelo menos duas reentrâncias.

De acordo com uma forma especial de execução da cabeça de tocha de plasma, o ejector exibe uma (ou duas) ranhura(s) de afluxo de líquido refrigerante e a tampa exibe na sua superfície interna pelo menos duas, e em especial precisamente três, reentrâncias, cujas aberturas voltadas para o ejector, se estendem, cada uma, por um comprimento 11 ΡΕ2175702 de arco (b2), sendo o comprimento de arco (d4, e4) de cada uma das zonas do ejector adjacentes à(s) ranhura(s) de afluxo do líquido refrigerante segundo a direcção circunfe-rencial e salientes no sentido do exterior maior do que o comprimento de arco das reentrâncias. Deste modo se impede com especial elegância a derivação do canal de afluxo de meio refrigerante para o canal de refluxo deste meio.

Pode ainda ter sido previsto que cada um dos furos exibidos pela cabeça da tocha de plasma se estenda no essencial paralelamente ao eixo longitudinal desta cabeça. Assim se consegue que as condutas destinadas ao líquido refrigerante possam ser acopladas com grande economia de espaço à cabeça da tocha de plasma.

Em particular, os furos destinados ao afluxo do líquido refrigerante podem estar a uma distância do de efluxo de líquido refrigerante correspontente a um ângulo de 180 0 . É vantajoso que o comprimento de arco da secção entre as reentrâncias exibidas pela tampa do ejector seja no máximo metade do comprimento de arco mínimo da ranhura de refluxo do líquido refrigerante ou comprimento de arco mínimo da(s) ranhura(s) de afluxo exibidas pelo ejector.

Vantajosamente, a(s) ranhura(s) de refluxo exibidas pela superfície externa do ejector também se estendem ao longo de parte da primeira secção deste. 12 ΡΕ2175702

Numa forma especial de execução do ejector foram previstas pelo menos duas ranhuras de afluxo de liquido no caso a) e pelo menos duas ranhuras de refluxo do liquido no caso fc>) . É vantajoso que o ponto central da ranhura de afluxo de liquido refrigerante e o ponto central da ranhura de refluxo do liquido refrigerante fiquem angularmente distanciados de 180° um em relação ao outro em torno do ejector. Por outras palavras, as ranhuras de afluxo e de refluxo de liquido são diametralmente opostas. É vantajoso que, no caso a), a largura da ranhura de refluxo do líquido e, no caso b), a largura de afluxo do líquido, medidas segundo a direcção circunferencial, correspondam a um ângulo compreendido entre 90° e 270°. Uma tal ranhura especialmente larga de refluxo ou afluxo de líquido permite alcançar um arrefecimento particularmente eficaz do ejector. É vantajoso que, no caso a) , na primeira secção do ejector haja uma ranhura que se encontra ligada à ranhura de afluxo de líquido e que, no caso b), haja uma ranhura que se encontra ligada à ranhura de refluxo de líquido.

Pode ter sido previsto que, no caso a), a ranhura se estenda segundo a direcção circunferencial da primeira secção do ejector, a toda a volta deste. 13 ΡΕ2175702

Neste caso pode em especial ter sido previsto que, no caso a) , a ranhura se estenda segundo a direcção circunferencial de uma distância correspondente a um ângulo compreendido entre 60° e 300° e que, no caso b), a ranhura se estenda segundo a direcção circunferencial de uma distância correspondente a um ângulo compreendido entre 60° e 300° .

Neste ultimo caso pode em especial ter sido previsto que, no caso a) , a ranhura se estenda segundo a direcção circunferencial de uma distância correspondente a um ângulo compreendido entre 90° e 270° e que, no caso b) , a ranhura se estenda segundo a direcção circunferencial de uma distância correspondente a um ângulo compreendido entre 90° e 270°.

Numa outra forma de execução do ejector foi previsto que estivessem presentes precisamente duas ranhuras de afluxo de liquido e que, no caso b) estivessem presentes precisamente duas ranhuras de refluxo de liquido.

Em particular, no caso a) , as duas ranhuras de afluxo de liquido podem estar dispostas em torno do ejector de modo a serem simétricas em relação a uma recta que se estende em ângulo recto através do eixo longitudinal do ejector, desde o ponto central da ranhura de refluxo de liquido, e no caso b), as duas ranhuras de afluxo de liquido podem estar dispostas em torno do ejector de modo a serem simétricas em relação a uma recta que se estende em ângulo 14 ΡΕ2175702 recto através do eixo longitudinal do ejector, desde o ponto central da ranhura de refluxo de liquido. É vantajoso que, no caso a) , os pontos centrais de ambas as ranhuras de afluxo de líquido e, no caso b) os pontos centrais de ambas as ranhuras de refluxo de líquido estejam dispostos em torno do ejector de modo a que as distâncias entre elas correspondam a ângulos compreendidos entre 30° e 180°. É vantajoso que, no caso a), a largura da ranhura de refluxo de líquido e, no caso b) , a largura da ranhura de afluxo de líquido segundo a direcção circunferencial corresponda a um ângulo compreendido entre 120° e 270°.

Pode também ter sido previsto que, no caso a) , ambas as ranhuras de afluxo de líquido na primeira secção do ejector se encontrem ligadas entre si e que, no caso b), ambas as ranhuras de refluxo de líquido na primeira secção do ejector se encontrem ligadas entre si.

Pode ainda ter sido previsto que, no caso a), ambas as ranhuras de afluxo de líquido na primeira secção do ejector se encontrem ligadas entre si por intermédio de uma ranhura e que, no caso b), ambas as ranhuras de refluxo de líquido na primeira secção do ejector se encontrem ligadas entre si por intermédio de uma ranhura. É vantajoso que, no caso a), a ranhura se prolon- 15 ΡΕ2175702 gue para além de uma ou de ambas as ranhura(s) de afluxo de líquido e, no caso b), a ranhura se prolongue para além de uma ou de ambas as ranhura(s) de refluxo de líquido.

Pode ter sido previsto que, no caso a), a ranhura se estenda segundo a direcção circunferencial da primeira secção do ejector, a toda a volta deste.

Pode neste caso estar previsto que a ranhura se estenda segundo a direcção circunferencial da primeira secção do ejector, ao longo de uma distância correnpondente a um ângulo compreendido entre 60° e 300°.

Pode neste último caso estar previsto que a ranhura se estenda segundo a direcção circunferencial da primeira secção do ejector, ao longo de uma distância correspondente a um ângulo compreendido entre 90° e 270°.

No que toca à tampa do ejector, as reentrâncias podem estar distribuídas em torno da mesma de modo a serem equidistantes.

Em particular, as reentrâncias podem, quando em corte radial, possuir a forma de semicírculos.

Numa forma especial de execução da cabeça da tocha de plasma, cada um dos dois furos se pode estender no essencial paralelamente ao eixo longitudinal da referida cabeça. 16 ΡΕ2175702 É vantajoso que os furos destinados à conduta de afluxo de líquido e à conduta de refluxo de liquido estejam dispostos a uma distância correspondente a 180°.

Ao invento subjaz o reconhecimento surpreendente de que, conduzindo ou escoando o liquido refrigerante segundo uma direcção que forma um ângulo recto com o eixo longitudinal da cabeça da tocha de plasma, em vez de - como sucede nos dispositivos representativos do estado da arte -paralelamente ao eixo longitudinal da cabeça da tocha de plasma, se alcança um arrefecimento notoriamente mais eficaz do ejector, por via de um contacto mais prolongado do líquido refrigerante com o mesmo.

Caso estejam previstas mais do que uma ranhura de afluxo de líquido refrigerante, consegue-se produzir na zona da ponta do ejector, por via do embate dos vários fluxos de líquido refrigerante, um turbilhonamento especialmente vigoroso deste líquido, a que também está associado um melhor arrefecimento do ejector.

Outras características e vantagens do invento poderão ser depreendidas das reivindicações anexas e da descrição que se segue, na qual são individualmente descritos em pormenor diversos seus exemplos de execução com recurso aos desenhos esquemáticos também anexos. Nestes são mostrados :

Figura 1 um corte longitudinal através de uma cabeça de ΡΕ2175702 17

Figura la

Figura lb

Figura 2

Figura 3

Figura 3a

Figura 3b

Figura 4 tocha de plasma provida de condutas de alimentação com plasma e com gás secundário e de uma tampa de acordo com uma forma particular de execução do presente invento; um corte segundo a linha A-A assinalada na Figura 1; um corte segundo a linha B-B assinalada na Figura 1; diversas vistas individuais do ejector representado na Figura 1 (em cima à esquerda: vista frontal superior; em cima à direita: corte longitudinal; em baixo à direita: vista lateral); um corte longitudinal através de uma cabeça de tocha de plasma provida de condutas de alimentação com plasma e com gás secundário e de uma tampa de acordo com uma outra forma particular de execução do presente invento; um corte segundo a linha A-A assinalada na Figura 3; um corte segundo a linha B-B assinalada na Figura 3; diversas vistas individuais do ejector repre- ΡΕ2175702 - 18 -

Figura 5

Figura 5a

Figura 5b

Figura 6

Figura 7

Figura 7a sentado na Figura 3 (em cima à esquerda: vista frontal superior; em cima à direita: corte longitudinal; em baixo à direita: vista lateral); um corte longitudinal através de uma cabeça de tocha de plasma provida de condutas de alimentação com plasma e com gás secundário e de uma tampa de acordo com ainda outra forma particular de execução do presente invento; um corte segundo a linha A-A assinalada na Figura 5; um corte segundo a linha B-B assinalada na Figura 5; diversas vistas individuais do ejector representado na Figura 5 (em cima à esquerda: vista frontal superior; em cima à direita: corte longitudinal; em baixo à direita: vista lateral); um corte longitudinal através de uma cabeça de tocha de plasma provida de condutas de alimentação com plasma e com gás secundário e de uma tampa de acordo com mais uma outra forma particular de execução do presente invento; um corte segundo a linha A-A assinalada na Figura 6; ΡΕ2175702 - 19 -

Figura 7b

Figura 8

Figura 9

Figura 9a

Figura 9b

Figura 10

Figura 11 um corte segundo a linha B-B assinalada na Figura 6; diversas vistas individuais do ejector representado na Figura 7 (em cima à esquerda: vista frontal superior; em cima à direita: corte longitudinal; em baixo à direita: vista lateral); um corte longitudinal através de uma cabeça de tocha de plasma provida de condutas de alimentação com plasma e com gás secundário e de uma tampa de acordo com ainda outra forma particular de execução do presente invento; um corte segundo a linha A-A assinalada na Figura 9; um corte segundo a linha B-B assinalada na Figura 9; diversas vistas individuais do ejector representado na Figura 9 (em cima à esquerda: vista frontal superior; em cima à direita: corte longitudinal; em baixo à direita: vista lateral); um corte longitudinal através de uma cabeça de tocha de plasma provida de condutas de alimentação com plasma e com gás secundário e de uma tampa de acordo com mais uma outra forma parti- ΡΕ2175702 20

Figura 11a

Figura 11b

Figura 12

Figura 13

Figura 14

Figura 15 cular de execução do presente invento; um corte segundo a linha A-A assinalada na Figura 11; um corte segundo a linha B-B assinalada na Figura 11; diversas vistas individuais do ejector representado na Figura 11 (em cima à esquerda: vista frontal superior; em cima à direita: corte longitudinal; em baixo à direita: vista lateral); diversas vistas individuais do ejector de acordo com outra forma particular de execução do presente invento (em cima à esquerda: vista frontal superior; em cima à direita: corte longitudinal; em baixo à direita: vista lateral); diversas vistas individuais da tampa do ejector representada nas Figuras 1, 3 e 5, além de na Figura 11 (à esquerda: corte longitudinal; à direita: vista frontal superior); diversas vistas individuais da tampa do ejector de acordo com uma forma particular de execução do presente invento (à esquerda: corte longitudinal; à direita: vista frontal superior); 21 ΡΕ2175702 A descrição que se segue ocupa-se de formas de execução que exibem pelo menos uma ranhura de afluxo de líquidos, aqui designada 'ranhura de afluxo de líquido refrigerante' e rigorosamente uma ranhura de refluxo de líquidos, aqui designada 'ranhura de refluxo de líquido refrigerante'. 0 invento, contido, não se limita às mesmas. Do mesmo modo, os números de ranhuras de afluxo e de refluxo podem ser trocados ou ser invertidos. A cabeça 1 de uma tocha de plasma mostrada na Figura 1 acolhe, por via de um receptáculo 6 para eléctrodos, um eléctrodo 7, no caso vertente por intermédio de uma rosca (não representada). 0 eléctrodo foi configurado como eléctrodo plano. Na tocha de plasma pode ser utilizado por exemplo ar ou azoto como gás de plasma (PG). Um ejector 4 é acolhido por um suporte 5 essencialmente cilíndrico. Uma tampa 2 de ejector, fixada na tocha de plasma por intermédio de uma rosca (não representada) , fixa por sua vez o ejector 4, juntamente com o qual dá forma a uma câmara 10 para o líquido refrigerante. A câmara 10 destinada ao líquido refrigerante é vedada com recurso a um anel circular 4.16, situado numa ranhura 4.15 exibida pelo ejector 4 entre este e a tampa 2 do mesmo.

Um líquido refrigerante, por exemplo água ou água a que foi adicionado um meio anticongelante, flui através da câmara 10 destinada ao líquido refrigerante, desde um orifício do canal de afluxo (WV) com líquido refrigerante e até a um orifício do canal de refluxo (WR) do líquido re- 22 ΡΕ2175702 frigerante, estando estes orifícios angularmente afastados de 180° um em relação ao outro.

Nas tochas de plasma representativas do estado da arte verifica-se sistematicamente o sobreaquecimento do ejector 4 na zona do seu furo 4.10. No entanto também pode ser observado um sobreaquecimento entre o troço cilíndrico do ejector 4 e o suporte 5 do mesmo. Tal ocorre especialmente no caso de tochas de plasma que funcionam com uma corrente piloto elevada ou são indirectamente accionadas. O sobbreaquecimento manifesta-se através de uma alteração da cor do cobre logo após um curto período de funcionamento. Bastam correntes de 40A para que a cor se altere passado pouco tempo (por exemplo 5 minutos) . 0 local de estanque-idade entre o ejector 4 e a tampa 2 do mesmo também fica sujeita a uma carga excessiva, o que pode danificar o anel circular 4.16 e, em consequência, anular a estanqueidade, conduzindo à saída de líquido refrigerante. Estudos revelaram que este efeito se verifica especialmente naquele dos lados do ejector 4 que defronta o canal de refluxo do líquido refrigerante. Assume-se que a zona termicamente mais solicitada, o furo 4.10 do ejector 4 é insuficientemente arrefecido, uma vez que o líquido refrigerante flui insuficientemente através da parte 10.20 da câmara 10 destinada ao líquido refrigerante que fica mais próxima do furo do ejector e/ou não chega mesmo a alcançar este, em especial no que toca ao seu lado voltado para o canal de refluxo do líquido refrigerante. 23 ΡΕ2175702

Na presente tocha de plasma representada na Figura 1, o líquido refrigerante é introduzido na câmara 10 a ele destinada a partir do suporte 5 do ejector 4 e dirigido a este último segundo uma direcção que é quase perpendicular ao eixo longitudinal da cabeça 1 da tocha de plasma. Para tal, num compartimento 10.10 de deflexão da câmara 10 destinada ao líquido refrigerante, este último é desviado da direcção paralela ao eixo longitudinal do furo do canal de afluxo WV com líquido refrigerante integrante da tocha de plasma em direcção ao primeiro troço 4.1 do ejector (ver Figura 2), segundo uma direcção que é quase perpendicular ao eixo longitudinal da cabaça 1 da tocha de plasma. Em seguida, o líquido refrigerante flui através do compartimento 10.11, formado por uma ranhura 4.20 de afluxo de líquido refrigerante (ver Figuras la, lb e 2) da qual é provido o ejector 4 e pela tampa 2 do mesmo, para a parte 10.20 da câmara 10 destinada ao líquido refrigerante, zona essa que envolve o furo 4.10 e onde banha o ejector 4, a toda a volta do mesmo. Em seguida, o líquido refrigerante flui através de um compartimento 10.15 formado por uma ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante da qual é provido o ejector 4 e pela tampa 2, de volta para o canal de refluxo WR do líquido refrigerante, neste caso ocorrendo a transição praticamente segundo uma paralela ao eixo longitudinal da cabeia da tocha de plasma. A cabeça 1 da tocha de plasma foi ainda provida de um suporte 8 para tampas protectoras e de uma tampa pro-tectora 9. Através desta zona flui o gás secundário SG, en- ΡΕ2175702 - 24 - volvendo o jacto de plasma. O gás secundário flui através de uma conduta de gás secundário 9.1, podendo ser posto em rotação por intermédio da mesma.

Na Figura la é mostrado um corte da tocha de plasma representada na Figura 1 segundo a linha A-A ali assinalada. A figura mostra como o compartimento 10.11, formada por uma ranhura 4.20 de afluxo de liquido refrigerante (ver Figuras la, lb e 2) da qual é provido o ejector 4 e pela tampa 2 do mesmo, impede por meio das secções 4.41 e 4.42 das zonas salientes 4.31 e 4.32 do ejector 4, em combinação com a superfície interna 2.5 da tampa 2 do mesmo, qualquer derivação entre o canal de afluxo de líquido refrigerante e o canal de refluxo do líquido refrigerante. Para que em cada posição relativa do ejector e da respec-tiva tampa seja impedida uma derivação do líquido refrigerante, os comprimentos de arco mínimos d4 e e4 das secções 4.41 e 4.42 das zonas salientes 4.31 e 4.32 do ejector 4 têm de ser pelo menos iguais aos comprimentos de arco mínimos b2 de reentrâncias 2.6 da tampa 2 voltadas para o ejector (ver Figuras 14 a 16)

Alcança-se assim um arrefecimento eficaz da zona da ponta do ejector 4, além de se impedir uma sobrecarga térmica. Fica assegurado que o compartimento 10.20 da câmara 10 destinada ao líquido refrigerante é alcançadoa por um máximo de líquido refrigerante. Nenhuma das experiências realizadas revelou qualquer alteração de cor do ejector na vizinhança do seu furo 4.10. Também não foi observada uma 25 ΡΕ2175702 impermeabilidade deficiente entre o ejector 4 e a tampa 2 do mesmo, e o anel circular 4.16 não foi sobreaquecido.

Na Figura lb é mostrado um corte da tocha de plasma representada na Figura 1 segundo a linha B-B ali assinalada, sendo visível o plano do compartimento de deflexão 10.10.

Na Figura 2 é mostrado o ejector 4 da cabeça da tocha de plasma representada na Figura 1. Este ejector dispõe de um furo 4.10 na sua ponta 4.11 para a saída do jacto de gás de plasma, de uma primeira secção 4.1, cuja superfície externa 4.4 é essencialmente cilíndrica, e, adjacente a esta no sentido da ponta 4.11 do ejector, de uma segunda secção 4.2, cuja superfície externa 4.5 sofre um estreitamento cónico no sentido daquela ponta 4.11. A ranhura 4.20 de afluxo de líquido refrigerante de que é provida a superfície externa 4.5 do ejector 4 estende-se ao longo de parte da primeira secção 4.1 e ao longo da segunda secção 4.2, no sentido da ponta 4.11 do ejector, terminando antes da superfície externa cilíndrica 4.3. A ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante estende-se ao longo da segunda secção 4.2 do ejector 4. No que respeita à sua disposição em torno do ejector 4, o ponto central da ranhura 4.20 de afluxo de líquido refrigerante e o ponto central da ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante ficam angu-larmente distanciados de 180° um em relação ao outro. A largura (Χ4 da ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante, segundo a direcção circunferencial corresponde a 26 ΡΕ2175702 cerca de 250°. Entre a ranhura 4.20 de afluxo de líquido refrigerante e a ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante situam-se as zonas 4.31 e 4.32 salientes no sentido do exterior com as respectivas secções 4.41 e 4.42.

Na Figura 3 é mostrada uma tocha de plasma análoga ao da Figura 1, mas correspondente a uma outra forma especial de execução do invento. 0 ejector 4 dispõe de duas ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo dom líquido refrigerante. Também neste caso o líquido refrigerante é introduzido na câmara 10 destinada ao líquido refrigerante segundo uma di-recção que é quase perpendicular ao eixo longitudinal da cabeça 1 da tocha de plasma, a partir do suporte 5 do ejector e incidindo sobre este último. Para tal, no compartimento de deflexão 10.10 da câmara 10 destinada ao líquido refrigerante, o líquido refrigerante é desviado da direcção paralela ao eixo longitudinal, assumida no furo do canal de afluxo WV com líquido refrigerante de que é provida a tocha de plasma, para a direcção quase perpendicular ao eixo longitudinal da tocha de plasma, orientada no sentido da primeira secção 4.1 do ejector. O líquido refrigerante flui então através de uma ranhura 5.1, de que é provido o suporte 5 do ejector, para dentro de ambos os compartimentos 10.11 e 10.12 formados pelas ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de líquido refrigerante, de que é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último, desaguando no compartimento 10.20 da câmara 10 destinada ao líquido refrigerante, zona essa que envolve o furo 4.10 e onde banha o ejector 4, a toda a volta do mesmo. Em seguida, o líquido refrigerante 27 ΡΕ2175702 flui através do compartimento 10.15 formado pela ranhura 4.22 de refluxo do liquido refrigerante, da qual é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último, de volta para o canal de refluxo WR do liquido refrigerante, sendo esta transição realizada no essencial paralelamente ao eixo longitudinal da cabeça da tocha de plasma.

Na Figura 3a pode ser visto um corte da tocha de plasma representada na Figura 3 segundo a linha A-A ali assinalada. Nela é mostrado como os compartimentos 10.11 e 10.12 formados pelas ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de liquido refrigerante, de que é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último impedem, por meio das secções 4.41 e 4.42 das zonas salientes 4.31 e 4.32 do ejector 4 e em combinação com a superficie interna 2.5 da tampa 2, a derivação entre o canal de afluxo de liquido refrigerante e o canal de refluxo deste liquido. Em simultâneo, uma derivação entre os compartimentos 10.11 e 10.12 é impedida pela secção 4.43 da zona saliente 4.33. Para que, em qualquer posição do ejector 4 relativamente à da sua tampa 2, seja impedida a derivação do liquido refrigerante, os comprimentos de arco d4 e e4 das secções 4.41 e 4.42 do ejector 4 têm de ser iguais aos comprimento de arco b2 das reentrâncias 2.6, voltadas para o ejector, de que é provida a tampa 2 (ver Figuras 14 a 16).

Na Figura 3b é mostrado um corte da tocha de plasma representada na Figura 3 segundo a linha B-B ali assinalada, figura esta em que se mostra o plano do comparti- 28 ΡΕ2175702 mento de deflexão 10.10 e a ligação às duas ranhuras 4.20 e 4.21 do canal de afluxo de líquido refrigerante por via da ranhura 5.1 exibida pelo suporte 5 do ejector.

Na Figura 4 é mostrado o ejector 4 da cabeça da tocha de plasma representada na Figura 3. Este ejector dispõe na sua ponta 4.11 de um furo 4.10 para a saída do jacto de gás de plasma, de uma primeira secção 4.1, cuja superfície externa 4.4 é essencialmente cilíndrica, e de uma segunda secção 4.2, que é adjacente à primeira no sentido da ponta 4.11 do ejector e cuja superfície externa 4.5 se estreita no essencial conicamente no sentido no sentido da referida ponta 4.11. As ranhuras 4.20 e 4.21 do canal de afluxo de líquido refrigerante, das quais é provida a superfície externa 4.5 do ejector, estendem-se ao longo de parte da primeira secção 4.1 e ao longo da segunda secção 4.2, no sentido da ponta 4.11 do ejector, terminando antes da superfície externa cilíndrica 4.3. A ranhura 4.22 de refluxo do liquido refrigerante estende-se ao longo da segunda secção 4.2 do ejector 4. A largura CC4 da ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante, segundo a direcção cir-cunferencial corresponde a cerca de 190°. Entre as ranhuras 4.20, 4.21 de afluxo de líquido refrigerante e a ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante situam-se as zonas 4.31, 4.32 e 4.33 salientes no sentido do exterior com as respectivas secções 4.41, 4.42 e 4.43.

Na Figura 5 é mostrada uma tocha de plasma análoga à representada na Figura 3, mas correspondente a uma ou- 29 ΡΕ2175702 tra forma especial de execução do invento. 0 ejector 4 dispõe de duas ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo dom liquido refrigerante (ver Figura 5a). Também neste caso o liquido refrigerante é introduzido na câmara 10 destinada ao liquido refrigerante segundo uma direcção que é quase perpendicular ao eixo longitudinal da cabeça 1 da tocha de plasma, a partir do suporte 5 do ejector e incidindo sobre este último. Para tal, no compartimento de deflexão 10.10 da câmara 10 destinada ao liquido refrigerante, o liquido refrigerante é desviado da direcção paralela ao eixo longitudinal, assumida no furo do canal de afluxo WV com liquido refrigerante de que é provida a tocha de plasma, para a direcção quase perpendicular ao eixo longitudinal da tocha de plasma, orientada no sentido da primeira secção 4.1 do ejector. O liquido refrigerante flui então através de uma ranhura 4.6, de que é provido o ejector 4, para dentro de ambos os compartimentos 10.11 e 10.12 formados pelas ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de liquido refrigerante, de que é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último, desaguando no compartimento 10.20 da câmara 10 destinada ao liquido refrigerante, zona essa que envolve o furo 4.10 e onde banha o ejector 4, a toda a volta do mesmo. Em seguida, o liquido refrigerante flui através do compartimento 10.15 formado pela ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante, da qual é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último, de volta para o canal de refluxo WR do líquido refrigerante, sendo esta transição realizada no essencial paralelamente ao eixo longitudinal da cabeça da tocha de plasma. 30 ΡΕ2175702

Na Figura 5a pode ser visto um corte da tocha de plama representada na Figura 5 segundo a linha A-A ali assinalada. Nela é mostrado como os compartimentos 10.11 e 10.12 formados pelas ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de liquido refrigerante, de que é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último impedem, por meio das secções 4.41 e 4.42 das zonas salientes 4.31 e 4.32 do ejector 4 e em combinação com a superfície interna 2.5 da tampa 2, a derivação entre o canal de afluxo de liquido refrigerante e o canal de refluxo deste liquido. Em simultâneo, uma derivação entre os compartimentos 10.11 e 10.12 é impedida pela secção 4.43 da zona saliente 4.33. Para que, em qualquer posição do ejector 4 relativamente à da sua tampa 2, seja impedida a derivação do liquido refrigerante, os comprimentos de arco d4 e e4 das secções 4.41 e 4.42 do ejector 4 têm de ser iguais aos comprimentos de arco b2 das reentrâncias 2.6, voltadas para o ejector, de que é provida a tampa 2.

Na Figura 5b é mostrado um corte da cabeça da tocha de plasma representada na Figura 5 segundo a linha B-B ali assinalada, figura esta em que se mostra o plano do compartimento de deflexão 10.10 e a ligação às duas ranhuras 4.20 e 4.21 do canal de afluxo de liquido refrigerante por via da ranhura 4.6 exibida pelo ejector 4.

Na Figura 6 é mostrado o ejector 4 da cabeça da tocha de plasma representada na Figura 5. Este ejector dispõe na sua ponta 4.11 de um furo 4.10 para a saida do jacto de gás de plasma, de uma primeira secção 4.1, cuja superfí- 31 ΡΕ2175702 cie externa 4.4 é essencialmente cilíndrica, e de uma segunda secção 4.2, que é adjacente à primeira no sentido da ponta 4.11 do ejector e cuja superfície externa 4.5 se estreita no essencial conicamente no sentido no sentido da referida ponta 4.11. As ranhuras 4.20 e 4.21 do canal de afluxo de líquido refrigerante, das quais é provida a superfície externa 4.5 do ejector, estendem-se ao longo de parte da primeira secção 4.1 e ao longo da segunda secção 4.2, no sentido da ponta 4.11 do ejector, terminando antes da superfície externa cilíndrica 4.3. A ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante estende-se ao longo da segunda secção 4.2 do ejector 4. A largura CC4 da ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante, segundo a direcção circunferencial corresponde a cerca de 190°. Entre as ranhuras 4.20, 4.21 de afluxo de líquido refrigerante e a ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante situam-se as zonas 4.31, 4.32 e 4.33 salientes no sentido do exterior com as respectivas secções 4.41, 4.42 e 4.43. As ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de líquido refrigerante encontram-se ligadas entre si por intermédio da ranhura 4.6 do ejector.

Na Figura 7 é mostrada uma cabeça de tocha de plasma correspondente a uma outra forma especial de execução do invento. Também neste caso o líquido refrigerante é introduzido na câmara 10 destinada ao líquido refrigerante segundo uma direcção que é quase perpendicular ao eixo longitudinal da cabeça 1 da tocha de plasma, a partir do suporte 5 do ejector e incidindo sobre este último. Para tal, no compartimento de deflexão 10.10 da câmara 10 destinada 32 ΡΕ2175702 ao líquido refrigerante, o líquido refrigerante é desviado da direcção paralela ao eixo longitudinal, assumida no furo do canal de afluxo WV com liquido refrigerante de que é provida a tocha de plasma, para a direcção quase perpendicular ao eixo longitudinal da tocha de plasma, orientada no sentido da primeira secção 4.1 do ejector. 0 liquido refrigerante flui em seguida através de um compartimento 10.11 formado pela ranhura 4.20 de afluxo de líquido refrigerante, de que é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último (ver Figura 7a), para dentro do compartimento 10.20 da câmara 10 destinada ao liquido refrigerante, zona essa que envolve o furo 4.10 e onde banha o ejector 4, a toda a volta do mesmo. Em seguida, o líquido refrigerante flui através do compartimento 10.15 formado pela ranhura 4.22 de refluxo do liquido refrigerante, da qual é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último, de volta para o canal de refluxo WR do líquido refrigerante, sendo esta transição realizada no essencial paralelamente ao eixo longitudinal da cabeça da tocha de plasma, por via de um compartimento de deflexão 10.10.

Na Figura 7a pode ser visto um corte da tocha de plasma representada na Figura 7 segundo a linha A-A ali ali assinalada. Nela é mostrado como o compartimento 10.11 formado pela ranhura 4.20 de afluxo de liquido refrigerante, de que é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último impede, por meio das secções 4.41 e 4.42 das zonas salientes 4.31 e 4.32 do ejector 4 e em combinação com a superfície interna 2.5 da tampa 2, a derivação entre o canal de 33 ΡΕ2175702 afluxo de líquido refrigerante e o canal de refluxo deste líquido.

Na Figura 7b é mostrado um corte da cabeça de tocha de plasma representada na Figura 7 segundo a linha B-B ali assinalada, figura esta em que se mostra o plano do compartimento de deflexão 10.10.

Na Figura 8 é mostrado o ejector 4 de que é provida a cabeça da tocha de plasma representada na Figura 7. Este ejector dispõe na sua ponta 4.11 de um furo 4.10 para a saída do jacto de gás de plasma, de uma primeira secção 4.1, cuja superfície externa 4.4 é essencialmente cilíndrica, e de uma segunda secção 4.2, que é adjacente à primeira no sentido da ponta 4.11 do ejector e cuja superfície externa 4.5 se estreita no essencial conicamente no sentido no sentido da referida ponta 4.11. As ranhuras 4.20 e 4.21 do canal de afluxo de líquido refrigerante, das quais é provida a superfície externa 4.5 do ejector, estendem-se ao longo de parte da primeira secção 4.1 e ao longo da segunda secção 4.2, no sentido da ponta 4.11 do ejector, terminando antes da superfície externa cilíndrica 4.3. No que respeita à sua disposição em torno do ejector 4, o ponto central da ranhura 4.20 de afluxo de líquido refrigerante e o ponto central da ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante ficam angularmente distanciados de 180° um em relação ao outro. Entre a ranhura 4.20 de afluxo de líquido refrigerante e a ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante situam-se as zonas 4.31 e 4.32 salientes no sentido do ex- 34 ΡΕ2175702 terior com as respectivas secções 4.41 e 4.42.

Na Figura 9 é mostrada uma cabeça de tocha de plasma correspondente a uma outra forma especial de execução do invento. 0 ejector 4 dispõe de duas ranhuras 4.20 e 4.12 de afluxo de liquido refrigerante. Também neste caso o liquido refrigerante é introduzido na câmara 10 destinada ao liquido refrigerante segundo uma direcção que é quase perpendicular ao eixo longitudinal da cabeça 1 da tocha de plasma, a partir do suporte 5 do ejector e incidindo sobre este último. Para tal, no compartimento de deflexão 10.10 da câmara 10 destinada ao liquido refrigerante, o líquido refrigerante é desviado da direcção paralela ao eixo longitudinal, assumida no furo do canal de afluxo WV com líquido refrigerante de que é provida a tocha de plasma, para a direcção quase perpendicular ao eixo longitudinal da cabeça da tocha de plasma, orientada no sentido da primeira secção 4.1 do ejector. O líquido refrigerante flui em seguida através deuma ranhura 5.1 de que é provido o suporte 5 do ejector para dentro de ambos os compartimentos 10.11 e 10.12 formados pelas ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de liquido refrigerante, de que é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último para a zona 10.20 da câmara 10 destinada ao líquido refrigerante, zona essa que envolve o furo 4.10 e onde banha o ejector 4, a toda a volta do mesmo. Em seguida, o líquido refrigerante flui através do compartimento 10.15 formado pela ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante, da qual é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último, de volta para o canal de refluxo WR do líqui- 35 ΡΕ2175702 do refrigerante, sendo esta transição realizada quase perpendicularmente ao eixo longitudinal da cabeça da tocha de plasma, por via de um compartimento de deflexão 10.10.

Na Figura 9a pode ser visto um corte da tocha de plasma representada na Figura 9 segundo a linha A-A ali assinalada. Nela é mostrado como os compartimentos 10.11 e 10.12 formados pelas ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de liquido refrigerante, de que é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último impedem, por meio das secções 4.41 e 4.42 das zonas salientes 4.31 e 4.32 do ejector 4 e em combinação com a superfície interna 2.5 da tampa 2, a derivação entre o canal de afluxo de líquido refrigerante e o canal de refluxo deste líquido. Em simultâneo, uma derivação entre os compartimentos 10.11 e 10.12 é impedida pela secção 4.43 da zona saliente 4.33.

Na Figura 9b é mostrado um corte da cabeça de tocha de plasma representada na Figura 9 segundo a linha B-B ali assinalada, figura esta em que se mostra o plano do compartimento de deflexão 10.10 e a ligação às duas ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de líquido refrigerante por via da ranhura 5.1 exibida pelo suporte 5 do ejector.

Na Figura 10 é mostrado o ejector 4 da cabeça da tocha de plasma representada na Figura 9. Este ejector dispõe de um furo 4.10 na sua ponta 4.11 para a saída do jacto de gás de plasma, de uma primeira secção 4.1, cuja superfície externa 4.4 é essencialmente cilíndrica, e, adjacente a 36 ΡΕ2175702 esta no sentido da ponta 4.11 do ejector, de uma segunda secção 4.2, cuja superfície externa 4.5 sofre um estreitamento cónico no sentido daquela ponta 4.11. As ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de líquido refrigerante, das quais é provida a superfície externa 4.5 do ejector 4 estendem-se ao longo de parte da primeira secção 4.1 e ao longo da segunda secção 4.2, no sentido da ponta 4.11 do ejector, terminando antes da superfície externa cilíndrica 4.3. A ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante, de que é provida a superfície externa 4.5 do ejector 4, estende-se ao longo da segunda secção 4.2 e da primeira secção 4.1. Entre as ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de líquido refrigerante e a ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante situam-se as zonas 4.31, 4.32 e 4.33 salientes no sentido do exterior com as respectivas secções 4.41, 4.42 e 4.43.

Na Figura 11 é mostrada uma cabeça de tocha de plasma análoga à da Figura 5, mas correspondente a uma outra forma especial de execução do invento. Os orifícios do canal WV de afluxo de líquido refrigerante e do canal de refluxo deste líquido encintram-se dispostos de modo a formarem entre si um ângulo de 90°. O ejector 4 dispõe de duas ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de líquido refrigerante e de uma ranhura 4.6 que se estende segundo a direcção circunfe-rencial da primeira secção 4.1, a toda a volta desta, e une as ranhuras de afluxo de líquido refrigerante. O líquido refrigerante é introduzido na câmara 10 destinada ao líquido refrigerante segundo uma direcção que é quase perpendicular ao eixo longitudinal da cabeça 1 da tocha de plasma, 37 ΡΕ2175702 a partir do suporte 5 do ejector e incidindo sobre este último. Para tal, no compartimento de deflexão 10.10 da câmara 10 destinada ao liquido refrigerante, o liquido refrigerante é desviado da direcção paralela ao eixo longitudinal, assumida no furo do canal de afluxo WV com liquido refrigerante de que é provida a tocha de plasma, para a direcção quase perpendicular ao eixo longitudinal da tocha de plasma, orientada no sentido da primeira secção 4.1 do ejector. O líquido refrigerante flui então através de uma ranhura 4.6, que se estende segundo a direcção circunferencial da primeira secção 4.1 do ejector 4, por sobre a parte da periferia deste situada entre as ranhuras 4.20 e 4.21, ou seja, abarcando 300°, para dentro de ambos os compartimentos 10.11 e 10.12 formados pelas ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de líquido refrigerante, de que é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último, desaguando no compartimento 10.20 da câmara 10 destinada ao liquido refrigerante, zona essa que envolve o furo 4.10 e onde banha o ejector 4, a toda a volta do mesmo. Em seguida, o líquido refrigerante flui através do compartimento 10.15 formado pela ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante, da qual é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último, de volta para o canal de refluxo WR do liquido refrigerante, sendo esta transição realizada no essencial paralelamente ao eixo longitudinal da cabeça da tocha de plasma.

Na Figura 11a pode ser visto um corte da tocha de plama representada na Figura 11 segundo a linha A-A ali assinalada. Nela é mostrado como os compartimentos 10.11 e 38 ΡΕ2175702 10.12 formados pelas ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de líquido refrigerante, de que é provido o ejector 4, e pela tampa 2 deste último impedem, por meio das secções 4.41 e 4.42 das zonas salientes 4.31 e 4.32 do ejector 4 e em combinação com a superfície interna 2.5 da tampa 2, a derivação entre o canal de afluxo de líquido refrigerante e o canal de refluxo deste líquido. Em simultâneo, uma derivação entre os compartimentos 10.11 e 10.12 é impedida pela secção 4.43 da zona saliente 4.33. Para que seja impedida uma derivação do líquido refrigerante qualquer que seja a posição do ejector 4 relativamente à sua tampa 2, os comprimentos de arco d4 e e4 das secções 4.41 e 4.42 do ejector 4 têm de ser pelo menos equivalentes aos comprimentos de arco b2 das reentrâncias 2.6 exibidas pela tampa 2 e voltadas para o ejector.

Na Figura 11b consiste num corte da tocha de plasma representado na Figura 11 segundo a linha B-B ali representada, figura esta na qual são mostrados o plano do compartimento de deflexão 10.10 e a ligação a ambos os canais de afluxo de líquido refrigerante por via da ranhura 4.6 que se estende ao longo de cerca de 300° exibida pelo ejector 4 e os orifícios para o canal WV de afluxo de líquido refrigerante e o canal WR de refluxo do líquido refrigerante .

Na Figura 12 é mostrado o ejector 4 da cabeça da tocha de plasma representada na Figura 11. Este ejector dispõe de um furo 4.10 na sua ponta 4.11 para a saída do 39 ΡΕ2175702 jacto de gás de plasma, de uma primeira secção 4.1, cuja superfície externa 4.4 é essencialmente cilíndrica, e, adjacente a esta no sentido da ponta 4.11 do ejector, de uma segunda secção 4.2, cuja superfície externa 4.5 sofre um estreitamento cónico no sentido daquela ponta 4.11. As ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de líquido refrigerante, das quais é provida a superfície externa 4.5 do ejector 4 estendem-se ao longo de parte da primeira secção 4.1 e ao longo da segunda secção 4.2, no sentido da ponta 4.11 do ejector, terminando antes da superfície externa cilíndrica 4.3. A ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante estende-se ao longo da segunda secção 4.2 do ejector 4. Entre as ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de líquido refrigerante e a ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante situam-se as zonas 4.31, 4.32 e 4.33, salientes no sentido do exterior, com as respectivas secções 4.41, 4.42 e 4.43. As ranhuras 4.20 e 4.21 de afluxo de líquido refrigerante encontram-se ligadas entre si por intermédio de uma ranhura 4.6 de que é provido o ejector, a qual se estende segundo a di-recção circunferencial da primeira secção 4.1 do ejector 4, por sobre a parte da periferia deste situada entre as ranhuras 4.20 e 4.21, ou seja, abarcando 300°. Isto é particularmente vantajoso no que respeita ao arrefecimento da transição entre o suporte 5 do ejector 4 e este último.

Na Figura 13 é mostrado um ejector de acordo com outra forma especial de execução do invento, o qual pode ser encaixado na cabeça de tocha de plasma representada na Figura 8. A ranhura 4.20 de afluxo de líquido refrigerante 40 ΡΕ2175702 encontra-se ligada a uma ranhura 4.6 que se estende segundo a direcção circunferencial, a toda a volta do ejector. Isto tem a vantagem de permitir que os orifícios para o canal WV de afluxo de líquido refrigerante e o canal WR de refluxo do líquido refrigerante exibidos pela cabeça da tocha de plasma não tenham de estar dispostos um em relação ao outro de modo a formarem um ângulo de 180° entre si, podendo antes, tal como se mostra, por exemplo, na Figura 11, estar dispostos um em relação ao outro de modo a formarem entre si um ângulo de 90°. Acresce que isto é vantajoso no que respeita ao arrefecimento da transição entre o suporte 5 do ejector 4 e este último. O mesmo se aplica evidentemente também à ranhura 4.22 de refluxo do líquido refrigerante.

Na Figura 14 é mostrada uma tampa 2 de um ejector, a qual corresponde a uma forma especial de execução do invento. A tampa 2 exibe uma superfície interna 2.2 essencialmente cónica que, neste caso, é provida de reentrâncias 2.6 num seu plano radial 14. As reentrâncias 2.6 encontram-se equidistantemente dispostas ao longo da periferia interna da tampa, apresentando-se semicirculares quando vistas em corte radial.

As tampas de ejector, correspondentes a outras formas especiais de execução do invento, representadas nas Figuras 15 e 16 distinguem-se da representada na Figura 14 pelo contorno das reentrâncias 2.6. Na vista mostrada na Figura 15, as reentrâncias 2.6 possuem a forma de um cone truncado que se afunila no sentido da ponta do ejector, ao 41 ΡΕ2175702 passo que o contorno de cone truncado representado na Figura 16 é ligeiramente arredondado.

Quer quando consideradas isoladamente, quer quando tomadas numa qualquer das suas combinações discricionárias, as caracteristicas especificadas tanto nos desenhos como nas reivindicações do presente invento são essenciais às diversas formas de execução do mesmo. 0 invento é contudo definido pelas reivindicações que se seguem.

Lisboa, 20 de Junho de 2013

Claims

ΡΕ2175702 1 REIVINDICAÇÕES 1. Ejector (4) para uma tocha de plasma arrefecida por um líquido, ejector esse que inclui um furo (4.10) na sua ponta (4.11) para a saída do jacto de qás de plasma, uma primeira secção (4.1) cuja superfície externa (4.4) é essencialmente cilíndrica e, adjacente a esta no sentido da ponta (4.11) do ejector, uma segunda secção (4.2) cuja superfície externa (4.5) sofre um estreitamento cónico no sentido daquela ponta (4.11), ejector esse em que foi previsto: a) que estivesse presente pelo menos uma ranhura (4.20; 4.21) de afluxo de líquido, a qual se estende no sentido da ponta (4.11) do ejector (4), ao longo da superfície externa (4.5) da segunda secção (4.2) deste e precisamente uma ranhura (4.22) de refluxo do líquido, distinta da (ou das) ranhura(s) (4.20; 4.21) de afluxo de líquido, a qual se estende ao longo da segunda secção (4.2) do ejector; ou b) que estivesse presente precisamente uma ranhura (4.20 ou 4.21) de afluxo de líquido, a qual se estende no sentido da ponta (4.11) do ejector (4), ao longo da superfície externa (4.5) da segunda secção (4.2) deste e pelo menos uma ranhura (4.22) de refluxo do líquido, distinta da (ou das) ranhura(s) (4.20 ou 4.21) de afluxo de líquido, a qual se estende ao longo da segunda secção (4.2) do ejector, caracterizado por a ranhura (4.20; 4.21) de afluxo de líquido também se estender ao longo de parte da primeira secção (4.1) do ejector. 2 ΡΕ2175702
2. Ejector de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado por a(s) ranhura(s) (4.22) de refluxo do líquido de que é provida a superfície externa do ejector (4) também se estenderem ao longo de parte da primeira secção (4.1)
3. Ejector de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por ter sido prevista a presença de pelo menos duas ranhuras (4.20; 4.21) de afluxo de líquido no caso a) e de pelo menos duas ranhuras (4.22) de refluxo do líquido no caso b).
4. Ejector de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por ponto central da ranhura (4.20) de afluxo de líquido refrigerante e o ponto central da ranhura (4.22) de refluxo do líquido refrigerante fiquem angular-mente distanciados de 180° um em relação ao outro em torno do ejector (4) .
5. Ejector de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por, no caso a), a largura da ranhura de refluxo do líquido e, no caso b), a largura de afluxo do líquido, medidas segundo a direcção circunferencial, correspondam a um ângulo compreendido entre 90° e 270°.
6. Ejector de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por, no caso a) , haver na primeira secção (4.1) do ejector (4) uma ranhura (4.6) que se encontra ligada à ranhura (4.20) de afluxo de líquido e 3 ΡΕ2175702 por, no caso b) , haver na primeira secção (4.1) do ejector (4) uma ranhura que se encontra ligada à ranhura (4.22) de refluxo de liquido, em particular por, no caso a) , a ranhura (4.6) se estender segundo a direcção circumferencial da primeira secção (4.1) do ejector (4), a toda a volta deste, ou por, no caso a), a ranhura (4.6) se estender segundo a direcção circumferencial da primeira secção (4.1) do ejector (4) ao longo de uma distância correspondente a um ângulo compreendido entre 60° e 300° e por, no caso a), a ranhura se estender segundo a direcção circumferencial da primeira secção (4.1) do ejector (4) ao longo de uma distância correspondente a um ângulo compreendido entre 60° e 300°, ou por, no caso a), a ranhura (4.6) se estender segundo a direcção circumferencial da primeira secção (4.1) do ejector (4) ao longo de uma distância correspondente a um ângulo compreendido entre 90° e 270° e por, no caso b) , a ranhura se estender segundo a direcção circumferencial da primeira secção (4.1) do ejector (4) ao longo de uma distância correspondente a um ângulo compreendido entre 90° e 270° .
7. Ejector de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por, no caso a), estarem presentes rigorosamente duas ranhuras (4.20; 4.21) de afluxo de liquido e, no caso b), estarem presentes rigorosamente duas ranhuras (4.22) de refluxo de liquido.
8. Ejector de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por, no caso a), as duas ranhuras (4.20; 4.21) 4 ΡΕ2175702 de afluxo de líquido poderem estar dispostas em torno do ejector de modo a serem simétricas em relação a uma recta que se estende em ângulo recto através do eixo longitudinal do ejector (4), desde o ponto central da ranhura (4.22) de refluxo de líquido, e, no caso b) , as duas ranhuras (4.20; 4.21) de afluxo de líquido podem estar dispostas em torno do ejector de modo a serem simétricas em relação a uma recta que se estende em ângulo recto através do eixo longitudinal do ejector (4), desde o ponto central da ranhura (4.22) de refluxo de líquido.
9. Ejector de acordo com as reivindicações 7 ou 8, caracterizado por, no caso a), os pontos centrais de ambas as ranhuras (4.20; 4.21) de afluxo de liquido e, no caso b) os pontos centrais de ambas as ranhuras de refluxo de líquido estarem dispostos em torno do ejector (4) de modo a que as distâncias elas correspondam a ângulos compreendidos entre 30° e 180°.
10. Ejector de acordo com uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado por, no caso a) a largura da ranhura (4.22) de refluxo do líquido e, no caso b) , a largura da ranhura de afluxo de líquido, medidas segundo a direcção circunferencial, corresponderem a ângulos compreendidos entre 120° e 270° .
11. Ejector de acordo com uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado por, no caso a), as duas ranhuras (4.20; 4.21) de afluxo de líquido na primeira secção (4.1) 5 ΡΕ2175702 do ejector (4) estarem ligadas entre si e, no caso b) , as duas ranhuras de refluxo de liquido na primeira secção (4.1) do ejector (4) estarem ligadas entre si.
12. Ejector de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por, no caso a), as duas ranhuras (4.20; 4.21) de afluxo de liquido na primeira secção (4.1) do ejector (4) estarem ligadas entre si por intermédio de uma ranhura (4.6) e, no caso b), as duas ranhuras de refluxo de liquido na primeira secção (4.1) do ejector (4) estarem ligadas entre si por intermédio de uma ranhura, e em particular por, no caso a), a ranhura (4.6) se prolongar para além de uma das ou de ambas as ranhuras (4.20; 4.21) de afluxo de liquido e, no caso b), a ranhura se prolongar para além de uma das ou de ambas as ranhuras de refluxo de liquido.
13. Tampa de ejector para uma tocha de plasma arrefecida a liquido, em que a tampa (2) do ejector exibe uma superfície interna (2.2) que sofre um estreitamento essencialmente cónico, caracterizada por a superfície interna (2.2) da tampa (2) do ejector exibir num seu plano radial pelo menos duas, e em especial rigorosamente três, reentrâncias (2.6) .
14. Cabeça (1) de tocha de plasma composta por - um ejector de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, - um suporte (5) destinado à fixação do ejector (4), 6 ΡΕ2175702 - uma tampa (2) do ejector, de preferência de acordo com a reividicação 13, em que a tampa (2) do ejector (4) e este último dão forma a uma câmara (10) destinada ao liquido refrigerante, a qual pode ser ligada a uma conduta de afluxo de liquido refrigerante ou a uma conduta de refluxo de liquido refrigerante por intermédio de dois furos distanciados um do outro de um ângulo compreendido entre 60° e 180°, em que o suporte (5) do ejector foi configurado de modo a que o liquido refrigerante alcança a câmara (10) a ele destinada segundo uma di-recção incidente sobre o ejector (4) que é quase perpendicular ao eixo longitudinal da cabeça (1) da tocha de plasma e/ou eflui da câmara destinada ao liquido refrigerante e no sentido do suporte do ejector segundo uma direcção quase perpendicular ao referido eixo longitudinal.
15. Cabeça (1) de tocha de plasma de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por o ejector (4) exibir uma (ou duas) ranhura (s) (4.20; 4.21) de afluxo de liquido refrigerante e a tampa (2) exibir na sua superfície interna (2.5) pelo menos duas, e em especial precisamente três, reentrâncias (2.6), cujas aberturas voltadas para o ejector (4), se estendem, cada uma, por um comprimento de arco (b2), sendo o comprimento de arco (d4, e4) de cada uma das zonas (4.31; 4.32) do ejector (4), as quais são adjacentes segundo a direcção circunferencial à(s) ranhura (s) de afluxo do líquido refrigerante e salientes no sentido do exterior, pelo menos igual ao comprimento de arco (b2). 7 ΡΕ2175702
16. Cabeça (1) de tocha de plasma de acordo com as reivindicações 14 ou 15, caracterizada por o comprimento de arco (c2) da secção entre as reentrâncias (2.6) exibidas pela tampa (2) do ejector seja no máximo metade do comprimento de arco (a4) mínimo da ranhura (4.22) de refluxo do líquido refrigerante ou do(s) comprimento(s) de arco (b4) mínimo(s) da(s) ranhura(s) (4.20) e/ou (4.21) de afluxo exibidas pelo ejector (4). Lisboa, 20 de Junho de 2013