PT77416B - Torche a plasma monogaz - Google Patents

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Description

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um bico de plasma do tipo que compreende uma conduta unica de alimenta ção do gãs que desemboca num porta-electrodo metálico e meios divisores para dividir o fluxo de gãs num primeiro fluxo de gãs plasmageneo e num segundo fluxo de gãs de refrigeração. No seguimento, designar-se-ão tais bicos pela expressão "bicos de plasma monogãs".
Compreende-se que a utilização de um circuito único para fornecer o gãs plasmageneo e para arrefecer os principais elementos do bico : electrodo, tubeira, isolador, etc., é sedutor devido ã simplicidade de construção que daí resulta.
Porem, a necessidade de controlar de manei ra precisa a relação entre os dois fluxos, apesar das varia ções importantes de temperatura que se produzem em serviço, põe sérias dificuldades de concepção.
-1-
β provavelmente por essa razão que, tanto quanto ê do conhecimento da Requerente, não foi ainda fabricada industrialmente qualquer bico de plasma monogãs, embora o seu primeiro tenha ja sido enunciado hã vãrios anos ( ver a patente
FR 2 275 270).
A presente invenção tem como objecto fornecer um bico de plasma monogãs capaz de funcionar de maneira satisfatória nas condições reais de utilização.
Para este efeito, a invenção tem como objectivo um bico de plasma do tipo atrãs indicado, caracterizado por os referidos meios divisores compreenderem duas séries de orifícios abertos no porta-eléctrodos ou num porta- tubeira metálica.
Num modo de realização que assegura uma refrigeração particularmente eficaz do eléctrodo, no interior do porta-elêctrodo previu-se uma chicana tubular que dirige o gãs, que entra em primeiro lugar na parte activa do eléctrodo e depois para as duas séries de orifícios.
Neste caso, para baixar a temperatura do gãs de refrigeração, este pode ser guiado entre um suporte da tubeira e uma saia anular provida de pelo menos uma perfuração de aspiração de ar ambiente, e/ou uma passagem suplementar pode ligar a entrada de gãs a um ponto do circuito de refrigeração situado a jusante da referida chicana.
Vai agora descrever-se um exemplo de realização da presente invenção com referência ao desenho anexo, na qual as figuras representam ;
A Fig. 1 , uma vista em corte axial de um bico de corte de plasma manual segundo a presente invenção;
e
As Fig. 2 e 3, cortes transversais do porta-elêctrodo deste bico feitos respectivamente pelas linhas (II-II) e (III-III) da Fig. 1.
0 bico de corte de plasma representado no desenho compreende uma pega (1) e, na extremidade desta cabeça de corte (2), que, no seu conjunto, ê uma peça de revolução em torno de um eixo (X-X). Para maior comodidade da descrição, suporemos o eixo (X-X) vertical e a cabeça dirigida para baixo.A pega (1) contém um tubo unico (3) de alimentação de gãs e da corrente de corte envolvido por uma manga isolante (4) ,’e um cabo eléctrico (5) .
-2-
A cabeça (2) contêm um primeiro conjunto metálico (6) ligado electricamente ao tubo (3), um segundo conjunto metálico (7) ligado electricamente ao cabo (5) e um isolador (8) interposto entre estes conjuntos (6) e (7).
0 conjunto (6) é constituído por três
peças ocas :
- um porta-elêctrodo (9) que apresenta uma conduta axial sem saida (10), aberta para a sua extremidade inferior e cuja outra extremidade comunica com o tubo (3) por uma entrada de gás radial (11);
- um eléctrodo (12) não consumível,constituído por uma taça (13) cujo bordo superior ê enroscado na extremidade inferior do porta-elêctrodo (9) e cujo fundo compreende uma saliência (14) dirigida para cima. Esta saliência esta provida de uma cavidade sem saída (15) , aberta para baixo, que recebe uma peça inclusa (16), por exemplo de zirconio ; e
- uma chicana tubular (17) cuja extremidade superior ê enroscada na conduta (10) do porta-elêctrodo (9), precisamente por baixo da entrada de gás (11) , e cuja extremidade inferior ê alargada para ir cobrir a saliência (14) do eléctrodo a uma pequena distância desta.
0 porta-elêctrodo (9) apresenta uma forma exterior em degraus; a sua parte superior, na região da entrada de gás (11) , termina num ressalto de apoio horizontal (18) e ê seguida por uma parte intermediária de diâmetro ligeiramente inferior; um segundo ressalto de apoio horizontal (19) liga esta a uma parte inferior de diâmetro nitidamente menor, mais ou menos igual ao diâmetro exterior da taça (13) . Quatro orifícios radiais (20), situados a 909 uns dos outros, atravessam o porta-elêctrodo (9) precisamen te por baixo do ressalto de apoio (19) , e dois orifícios (21) de menor diâmetro, também radiais, atravessam este por ta-elêctrodo precisamente por cima do bordo superior da taça (13) .
0 segundo conjunto metálico (7) ê constituído por duas peças, isto é, um porta-tubeira tubular (22) e uma tubeira (23) em forma de taça, cujo bordo superior ê enroscado na extremidade inferior do porta-tubeira e cujo fundo tem aberto um orifício axial (24).
-3-
0 isolador (8), constituído por um material isolante apropriado, apresenta tres partes ; uma parte superior enfiada na parte intermédia do porta-elêctrodo (9) e que se encosta ao ressalto' de apoio (18) , uma parte inter média com uma espessura maior,que delimita com o ressalto de apoio (19) uma câmara anular (25) e tem abertas uma série de passagens longitudinais (26) , e uma parte inferior que envolve com uma folga anular o porta-elêctrodo na região dos orifícios (21). A câmara (25) estã igualmente ligada directamente â extremidade superior da conduta (10) do porta-eléctrodo por uma ou varias passagens suplementares (27) .
0 porta-tubeira (22) compreende uma parte superior enfiada nas partes intermédia e superior do isolador (8), uma parte intermédia mais espessa enfiada na parte inferior deste isolador, e uma parte inferior que recebe a tubeira. A parte intermédia do porta-tubeira delimita com a do isolador uma câmara anular (28) e tem igualmente uma serie de passagens longitudinais (29). Estas passagens desembocam numa câmara anular final (30) delimitada interiormente pela parte inferior do porta-tubeira (22) e pela tubeira e exteriormente por uma saia isolante (31) enroscada ou fixada por outro meio na parte superior do porta-tubeira. A saia (31) tem abertos vãrios furos de aspiração (32) inclinados para o interior e para baixo.
0 bico ê completado por um involucro is£ lante (33)-de material plástico que constitui a parte exterior da pega (1) e da cabeça (2) atê ao nível do bordo superior da saia (31).
Em funcionamento, o conjunto (6) é levado por intermédio de um tubo (3) a um potencial apropriado em relação â peça a cortar (não representada), o conjunto (7) é levado a um potencial intermédio por meio do cabo(5), e um gãs apropriado, por exemplo ar comprimido, é enviado para o tubo (3).
Essencialmente, o gãs penetra pela entrada (11) na conduta (10), desce pela chicana (17) passa sobre a saliência (14) do eléctrodo e sobe novamente para o espaço anular (34) que existe entre a taça (13) e a chicana (17) e depois entre esta e a parede da conduta (10).
-4-
Uma fracção relativamente pequena (por exemplo 10¾ ) do gas sai do espaço anular (34) pelo dois furos (21) para formar uma injecção de gás plasmagéneo no intervalo anular previsto a este nível entre o porta-eléctrc do (9) e o isolador (8), depois na câmara anular deixada livre por baixo deste entre a tubeira (23) e a taça (13). Este gãs plasmagéneo sai da cabeça (2) pelo orificio central (24) .
0 resto do gãs que atingiu o espaço anular (34) é utilizado para refrigerar a cabeça (2) e em especial a tubeira (23). Este gãs sai do porta-elêctrodo pelos orificios (20) e passa sucessivamente na câmara anular (25), nas passagens (26) na câmara anular (28) , nas passagens (29) e na câmara anular (30), donde ê evacuado para baixo para o meio ambiente. Um certo caudal de gãs passa directamente da entrada (11) para a câmara (25) pelas passagens (27) do porta-elêctrodo e o escoamento do gãs de refrigeração na câmara (30) aspira uma quantidade importante de ar ambiente pelos furos (32) da saída (31).
Vê-se assim que o essencial do gãs admitido pelo tubo (3) serve em primeiro lugar para refrigerar o eléctrodo (12) . Uma parte deste gãs aquecido pelo elêctrodo determinada pela relação entre as secções totais dos orificios (20) por um lado, e dos orificios (21), por outro lado, é retirada para constituir o gas plasmagéneo. Este possui assim, em serviço, uma temperatura elevada independente das eventuais variações da temperatura do gas que entra pelo tubo (3) , . Isto é vantajoso porque se sabe que a temperatura do gas plasmagénio influe na eficácia de corte do bico, melhorando-a quando ela aumenta.
A fracção do caudal que sai pelos orificios (21) pode ser regulada de maneira precisa pelo facto de todos os orificios (20) e (21) serem abertos numa mesma peça, que se dilata de maneira uniforme. Isso continuaria a ser valido, aliãs, se o porta-elêctrodo fosse constituído por varias peças com coeficientes de dilatação vizinhas.
Além disso, estes orificios, e espeeialmente os orificios (21), podem facilmente ser abertos numa peça metálica. Pelo contrário, as passagens (26) do isolador (8), que apenas têm uma função de guiamento do gás de refrigeração, podem ter um diâmetro nitidamente maior que os orificios (20), porque o seu diâmetro não é critico.
-5-
WkR mqiqq.
0 gas fresco que entra no circuito de refrigeração a jusante dos orifícios (20) pelas passagens (27) e o ar fresco aspirado pelos furos (32) permitem obter em cada nivel um gas de refrigeração a uma temperatura sufi· cientemente baixa para desempenhar a sua função de maneira eficaz. Em particular, o gãs sai das passagens (27) permite manter o isolador (8) a uma temperatura inferior ã temperatura de amolecimento de certos materiais plásticos, o que e muito vantajoso para o fabrico em serie. Novamente o facto de abrir as passagens (27) na mesma peça metálica que os orifícios (20) e (21) permite uma boa regulação da fracção de gãs assim desviada.
Numa variante, embora actualmente considerada como menos vantajosa, as duas séries de orifícios que constituem o divisor de caudal poderiam ser abertas numa ou em duas peças metálicas que formam o porta-tubeira, Neste caso, o porta-eléctrodo não teria jã os orificios(21) e todo o gãs contido no espaço anular (34) sairia pelos ori ficios (20) para ser novamente injectado em parte na câmara de gãs plasmagêneo. Esta variante foi esquematizada, no seu princípio, na fig. 1, na qual se representaram a traço-e-ponto condutas (21A) que ligam a câmara (28) â câmara de gãs plasmagêneo e abertas no porta-tubeira (22), sendo parte inferior do isolador (8) suprimida para permitir esta ligação. Nesta variante, o caudal total de gãs ê dividido pelas condutas (29) e (21A),que são todas previstas na mesma peça metálica (22).
Deve notar-se que a concepção do bico de acordo com a presente invenção permite dar aos orifícios (20) e (21) qualquer orientação desejada.

Claims (1)

  1. REIVINDICAÇÕES
    -la.Bico de plasma, do tipo que compreende uma conduta unica (3) de alimentação com gãs que desemboca num porta-eléctrodo metálico (9) e meios divisores para dividir o fluxo de gãs num primeiro fluxo de gas plasmagêneo e num segundo fluxo de gãs de refrigeração, caracterizado por os referidos meios divisores compreenderem duas series de orifícios (20, 21 ; 29, 21A) abertas no porta-eléctrodo (9) ou num porta-tubeira metálico.
    -6-2a.Bico de plasma de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os orificios (20) corresponden tes ao gas de refrigeração desembocarem na entrada de uma passagem de guia (26) aberta num isolador (7) que envolve o porta-elêctrodo (9).
    -3a.Bico de plasma de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a passagem de guia ser constituida por uma série de furos axiais (26) previstos no isola dor (8).
    -4a.Bico de plasma de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por no interior do porta-elêctrodo (9) ser prevista uma chicana tubular (17) que dirige o gas, que entra em primeiro lugar para a parte activa do eléctrodo (13) e depois para as duas séries de orifícios (20,21).
    -5a.Bico de plasma de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o gas de refrigeração ser guia do entre um suporte de tubeira (22) e uma saia anular (31) provida de pelo menos um furo (32) de aspiração de ar ambiente .
    -6a. Bico de plasma de acordo com qualquer das reivindicações 4 e 5, caracterizado por compreender uma passagem suplementar (27) que liga a entrada de gas (11) a um ponto (25) do circuito de refrigeração situado a montante da referida chicana (17).
    A requerente declara que o primeiro pedido desta patente foi depositado na França em 1 de Outubro de 1982, sob o n. 82 16.512.
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