RU2009815C1

RU2009815C1 - Plasma torch

Info

Publication number: RU2009815C1
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Кичигин
Original assignee: Валерий Николаевич Кичигин
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: plasma welding. SUBSTANCE: inner cavity 19 of electrode 8 is connected to central channel 17 by electrode holder 7 with displacement relative to the axis of electrode holder 7 in the direction opposite to the displacement of slot 20 of electric holder 7 from this axis. This intensifies cooling of electrode 8 due to improvement in water circulation in cavity 19 of electrode 8. Collector-distributor 15 and swirler 16 are additionally made in body 1. Collector-distributor 15 is connected to water feed union 2 by channel 13, and to the inner cavity of nozzle 11 by swirler 16. This provides additional cooling of body 1 by the plasma-forming gas passing through vortex gas ducts. EFFECT: improved cooling. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к сварочной технике, в частности к устройствам для плазменной сварки и резки черных и цветных металлов в среде защитного газа. The invention relates to welding equipment, in particular to devices for plasma welding and cutting of ferrous and non-ferrous metals in a protective gas environment.

Известна плазменная горелка, содержащая корпус с установленным в нем электрододержателем, на котором закреплен электрод, и системой охлаждения электрода и электрододержателя с центральным каналом, выполненным в электрододержателе, и с наружным кольцевым каналом, концентричным центральному, сообщающимся с ним и образованным внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью электрододержателя. A plasma torch is known, comprising a housing with an electrode holder installed on it, on which an electrode is fixed, and a cooling system for the electrode and electrode holder with a central channel made in the electrode holder and with an outer annular channel concentric with the central channel communicating with it and formed by the inner surface of the housing and the outer electrode holder surface.

Недостатком известной плазменной горелки является то, что система охлаждения предназначена только для охлаждения электрода и электрододержателя и не является при этом единой системой охлаждения для всех нагревающихся элементов горелки, что не позволяет уменьшить габариты и вес устройства. A disadvantage of the known plasma torch is that the cooling system is intended only for cooling the electrode and the electrode holder and is not a single cooling system for all heating elements of the burner, which does not allow to reduce the dimensions and weight of the device.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является плазменная горелка, содержащая полый корпус, штуцеры для подвода и отвода охлаждающей воды, подачи плазмообразующего газа, установленное в корпусе и соединенное каналом со штуцером для подачи плазмообразующего газа плазмообразующее сопло, внутри которого расположены центрированный относительно корпуса электрод, выполненный с внутренней полостью и закрепленный на выполненном с каналом и продольным наружным пазом электрододержатель, который установлен относительно корпуса с кольцевым зазором, соединенным со штуцером для отвода охлаждающей воды. Канал, выполненный в электрододержателе, соединен со штуцером для подвода охлаждающей среды, кольцевым зазором и внутренней полостью электрода. Горелка имеет втулку, расположенную со стороны электрода. Closest to the invention in terms of technical nature and the achieved effect is a plasma torch containing a hollow body, fittings for supplying and discharging cooling water, supplying a plasma forming gas, installed in the housing and connected by a channel with a fitting for supplying a plasma forming gas, a plasma forming nozzle inside which are centered relatively housing an electrode made with an internal cavity and mounted on an electrode holder made with a channel and a longitudinal external groove, which is installed it is mounted relative to the housing with an annular gap connected to the nozzle for draining cooling water. A channel made in the electrode holder is connected to a fitting for supplying a cooling medium, an annular gap and an internal cavity of the electrode. The burner has a sleeve located on the side of the electrode.

Недостаток горелки - недостаточно эффективное охлаждение нагревающихся элементов. The disadvantage of the burner is the insufficiently effective cooling of the heating elements.

Цель изобретения - интенсификация охлаждения нагревающихся элементов горелки. The purpose of the invention is the intensification of the cooling of the heating elements of the burner.

На фиг. 1 схематически изображена плазменная горелка; на фиг. 2 - корпус горелки; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - плазменная горелка, вид слева. In FIG. 1 schematically shows a plasma torch; in FIG. 2 - burner body; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2; in FIG. 4 - plasma torch, left view.

Плазменная горелка содержит полый медный корпус 1, штуцер 2 для подвода плазмообразующего газа, штуцер 3 для подвода защитного газа, штуцер 4 для подвода и штуцер 5 для отвода охлаждающей воды. В корпусе 1 посредством верхней втулки 6 установлен электрододержатель 7, на нижнем конце которого закреплен медный электрод 8, центрированный относительно корпуса 1 посредством нижней втулки 9. Обе втулки 6 и 9 выполнены из изоляционного материала. В нижней части корпуса 1 установлено сопло 10 для подачи защитного газа и расположенное в нем сопло 11 для подачи плазмообразующего газа. В корпусе 1 выполнены каналы 12 для отвода охлаждающей воды, каналы 13 - для подвода плазмообразующего газа, каналы 14 - для подвода защитного газа. В корпусе 1 со стороны его внутренней поверхности выполнены кольцевая полоcть 15 и винтовые каналы 16. Кольцевая полость 15 посредством канала 13 соединена со штуцером 2 для подвода плазмоообразующего газа и совместно с наружной поверхностью нижней втулки 9 в области ее верхнего торца образует коллектор-распределитель плазмообразующего газа. Винтовые каналы 16 совместно с наружной боковой поверхностью нижней втулки 9 образуют завихритель, посредством которого коллектор-распределитель 15 (фиг. 1) соединен с внутренней полостью плазмообразующего сопла 11. Горелка имеет также систему водяного охлаждения с центральным каналом 17, выполненным в электрододержателе 7, и наружным каналом 18, образованным внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью электрододержателя 7. В электроде 8 выполнена полость 19, которая посредством наружного продольного паза 20, выполненного на нижнем конце электрододержателя 7, и проходного канала 21, образованного внутренней поверхностью нижней втулки 9 и наружной поверхностью электрододержателя 7, соединена с кольцевым каналом 18, который, в свою очередь, соединен со штуцером 5 для отвода охлаждающей воды. Полость 19 электрода 8 соединена также с центральным каналом 17 со смещением этого соединения относительно оси электрододержателя 7 и полости 19 в сторону, противоположную смещению от этой оси паза 20. По первому варианту (фиг. 1) указанное смещение обеспечивается выполнением с соответствующим смещением на величину h центрального канала 17 относительно оси электрододержателя 7; а по второму варианту (фиг. 4) - выполнением в электрододержателе дополнительного наружного паза 22, центральным каналом 17, выполненным по оси электрододержателя 7 (т. е. без упомянутого смещения h) с глухим нижним торцом. Кроме того, показанные на фиг. 1 и 4 каналы 23 предназначены для перепуска защитного газа из каналов 14 в полость сопла 10. The plasma torch contains a hollow copper housing 1, a fitting 2 for supplying a plasma-forming gas, a fitting 3 for supplying a protective gas, a fitting 4 for supplying and a fitting 5 for draining cooling water. An electrode holder 7 is installed in the housing 1 by means of the upper sleeve 6, at the lower end of which a copper electrode 8 is fixed, centered relative to the housing 1 by means of the lower sleeve 9. Both bushings 6 and 9 are made of insulating material. In the lower part of the housing 1 is installed a nozzle 10 for supplying a protective gas and a nozzle 11 located therein for supplying a plasma-forming gas. In the housing 1, channels 12 are made for draining cooling water, channels 13 are for supplying a plasma-forming gas, channels 14 are for supplying a protective gas. An annular cavity 15 and screw channels 16 are made in the housing 1 from the side of its inner surface. The annular cavity 15 is connected via a channel 13 to the nozzle 2 for supplying a plasma-forming gas and together with the outer surface of the lower sleeve 9 forms a collector-distributor of plasma-forming gas in the region of its upper end . The screw channels 16 together with the outer side surface of the lower sleeve 9 form a swirl, through which the collector-distributor 15 (Fig. 1) is connected to the internal cavity of the plasma forming nozzle 11. The burner also has a water cooling system with a central channel 17 made in the electrode holder 7, and the outer channel 18 formed by the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the electrode holder 7. In the electrode 8, a cavity 19 is made, which, through the outer longitudinal groove 20, is made on the bottom m the end of the electrode holder 7, and the passage channel 21 formed by the inner surface of the lower sleeve 9 and the outer surface of the electrode holder 7, is connected to the annular channel 18, which, in turn, is connected to the nozzle 5 for the removal of cooling water. The cavity 19 of the electrode 8 is also connected to the Central channel 17 with an offset of this connection relative to the axis of the electrode holder 7 and the cavity 19 in the direction opposite to the offset from this axis of the groove 20. According to the first variant (Fig. 1), this offset is provided by performing with the corresponding offset by the value h the Central channel 17 relative to the axis of the electrode holder 7; and according to the second variant (Fig. 4), by performing an additional external groove 22 in the electrode holder, a central channel 17 made along the axis of the electrode holder 7 (i.e., without the mentioned offset h) with a blind bottom end. Also shown in FIG. 1 and 4, the channels 23 are designed to bypass the protective gas from the channels 14 into the cavity of the nozzle 10.

Работа плазменной горелки заключается в следующем. The operation of the plasma torch is as follows.

Охлаждающая вода, подводимая к штуцеру 4, поступает по центральному каналу 17 непосредственно (фиг. 1) или через дополнительный паз 22 (фиг. 4) в полость 19 электрода 8 со смещением от оси этой полости. Из полости 19 вода выходит также со смещением от указанной оси, но в противоположную сторону, через паз 20, проходной канал 21, наружный кольцевой канал 18 и штуцер 5 на слив. Тем самым вода последовательно охлаждает электрододержатель 7, электрод 8, образуя в его полости 19 последовательно и равномерно омывающий поверхность этой полости водоток (показано на фиг. 1 и 4 стрелкой), нижнюю втулку 9 и корпус 1. Одновременно через штуцер 2 по каналу 13 корпуса 1 в коллектор-распределитель 15 поступает плазмообразующий газ. Из этого коллектора-распределителя 15 плазмообразующий газ по завихрителю 16 поступает во внутреннюю полость сопла 11, тем самым дополнительно охлаждая корпус 1 в области, непосредственно прилегающей к электроду 8. Кроме того, через штуцер 3 по каналу 14 корпуса 1 и каналам 23 в сопло 10 поступает защитный газ. При этом, охлаждение сопел 10 и 11 осуществляется за счет отвода тепла в водо- и газоохлаждаемый корпус 1, с которым сопла имеют надежный тепловой контакт, а также защитный и плазмообразующим газом. Cooling water supplied to the nozzle 4, enters through the Central channel 17 directly (Fig. 1) or through an additional groove 22 (Fig. 4) into the cavity 19 of the electrode 8 with an offset from the axis of this cavity. Water also leaves the cavity 19 with an offset from the indicated axis, but in the opposite direction, through the groove 20, the passage channel 21, the outer annular channel 18, and the nozzle 5 for discharge. Thus, the water sequentially cools the electrode holder 7, the electrode 8, forming in its cavity 19 successively and evenly washing the surface of this cavity a water stream (shown in Fig. 1 and 4 by an arrow), the lower sleeve 9 and the housing 1. At the same time through the nozzle 2 through the channel 13 of the housing 1, a plasma-forming gas enters the manifold distributor 15. From this collector-distributor 15, the plasma-forming gas through the swirler 16 enters the inner cavity of the nozzle 11, thereby further cooling the housing 1 in the area immediately adjacent to the electrode 8. In addition, through the nozzle 3 through the channel 14 of the housing 1 and the channels 23 into the nozzle 10 shielding gas flows. At the same time, the nozzles 10 and 11 are cooled by removing heat into the water and gas-cooled housing 1, with which the nozzles have reliable thermal contact, as well as a protective and plasma-forming gas.

Конструкция горелки обеспечивает значительное повышение интенсивности охлаждения горелки, особенно ее наиболее нагревающихся частей - электрода и корпуса, что дает возможность снизить вес горелки и повысить ее мощность. The design of the burner provides a significant increase in the cooling rate of the burner, especially its most heated parts - the electrode and the housing, which makes it possible to reduce the weight of the burner and increase its power.

(56) Авторское свидетельство СССР N 863237, кл. В 23 К 9/16, 1979. (56) Copyright certificate of the USSR N 863237, cl. B 23 K 9/16, 1979.

Авторское свидетельство СССР N 559787, кл. В 23 К 10/00, 1977. USSR author's certificate N 559787, cl. B 23K 10/00, 1977.

Claims

1. A PLASMA BURNER containing a hollow body, fittings for supplying and discharging cooling water, supplying a plasma-forming gas, installed in the housing and connected by a channel with a fitting for supplying a plasma-forming gas, a plasma-forming nozzle inside of which there is a relatively central on an electric holder made with a channel and a longitudinal external groove, which is mounted relative to the housing with an annular gap connected to a fitting for draining cooling water, the channel made in the electric holder is connected to the nozzle for supplying a cooling medium, an annular gap and the internal cavity of the electrode, as well as a sleeve located on the side of the electrode, characterized in that, in order to intensify the cooling of the heated burner elements, the electrode channel is connected to the electrode with an offset relative to the axis of the electric holder to the side opposite to the longitudinal external groove of the electric holder, an annular cavity and helical channels forming from the outside are made in the housing the surface of the sleeve is interconnected respectively by a collector-distributor and a swirl, while the swirl is connected to the nozzle cavity, and the collector-distributor is connected to a nozzle for supplying plasma-forming gas, while the sleeve is mounted on an electrode with an annular gap relative to.

2. The burner according to claim 1, characterized in that the channel of the electric holder is offset relative to the axis of the electric holder.

3. The burner according to claim 1, characterized in that the electrode holder channel is made blind central, and on the external surface of the electrode holder a second longitudinal groove is arranged, which is opposite to the first one and forms the channel electrode inner with the inner electrode surface.