RU2050235C1

RU2050235C1 - Plasmatron

Info

Publication number: RU2050235C1
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Кичигин
Original assignee: Валерий Николаевич Кичигин
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: plasma welding and cutting of metals. SUBSTANCE: plasmatron has electrode placed within casing through electrically insulating sleeve. Electrode has supply channel of electrode liquid cooling system. Supply channel is communicated with discharge cavity defined by casing inner surface and electrode outer surface. Plasmatron has second electrically insulating sleeve with water openings. Second sleeve is positioned in discharge cavity in spaced relation with respect to electrode and casing in contact with first sleeve. EFFECT: increased efficiency and reliable ignition. 1 dwg

Description

Известен плазмотрон, содержащий корпус с плазмообразующим соплом и установленным внутри корпуса электродом, а также подводящий и отводящий каналы системы жидкостного охлаждения плазмотрона, причем подводящий канал выполнен в виде глухого осевого отверстия в электроде, а отводящий канал в виде кольцевого пространства между боковой поверхностью электрода и внутренней поверхностью корпуса и соединен с подводящим каналом посредством проходного канала, выполненного в виде пространства между внутренней поверхностью посадочной электроизоляционной втулки, посредством которой электрод установлен в корпусе, и боковой поверхностью электрода. Known plasma torch containing a housing with a plasma-forming nozzle and an electrode installed inside the housing, as well as the inlet and outlet channels of the liquid cooling system of the plasma torch, and the inlet channel is made in the form of a blind axial hole in the electrode, and the outlet channel in the form of an annular space between the side surface of the electrode and the inner the surface of the housing and is connected to the supply channel through a passage channel made in the form of a space between the inner surface of the landing electric olyatsionnoy sleeve through which electrode is mounted in the housing, and the side surface of the electrode.

Недостатком прототипа является сложность системы охлаждения плазмотрона, обусловленная сложностью проходного канала, а также сложность эксплуатации, обусловленная ненадежностью зажигания дуги. The disadvantage of the prototype is the complexity of the cooling system of the plasma torch, due to the complexity of the passage channel, as well as the complexity of operation due to the unreliability of ignition of the arc.

Задача изобретения повышение надежности высокочастотного зажигания дуги. The objective of the invention is to increase the reliability of high-frequency ignition of the arc.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в исключении шунтирующего действия охлаждающей жидкости на высокочастотный разряд при сохранении этой жидкостью способности передавать в необходимом объеме электрический потенциал с электрода на корпус. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to exclude the shunting effect of the coolant on the high-frequency discharge while maintaining this ability to transmit the electric potential in the required volume from the electrode to the housing.

Наличие втулки в отводящем канале плазмотрона значительно повышает электрическое сопротивление участка электрод-корпус, что снижает шунтирующее действие охлаждающей жидкости на высокочастотный разряд. В то же время наличие отверстий в стенке втулки и поперечных отверстий в теле электрода для прохождения охлаждающей жидкости обеспечивает необходимую скорость движения жидкости в отводящей полости в направлении от электрода к корпусу, совпадающем с направлением переноса ионов от электрода к корпусу, обеспечивая тем самым необходимый перенос электрического потенциала на корпус плазмотрона для формирования дуги путем ее обжатия. В случае сварки на обратной полярности алюминиевых и магниевых сплавов обеспечивается дополнительный эффект катодной очистки поверхности металла плазмообразующим соплом. The presence of a sleeve in the outlet channel of the plasma torch significantly increases the electrical resistance of the electrode-housing section, which reduces the shunting effect of the coolant on the high-frequency discharge. At the same time, the presence of holes in the wall of the sleeve and transverse holes in the body of the electrode for the passage of coolant provides the necessary velocity of the fluid in the outlet cavity in the direction from the electrode to the housing, which coincides with the direction of ion transfer from the electrode to the housing, thereby ensuring the necessary transfer of electrical potential on the plasma torch body to form an arc by crimping it. In the case of reverse polarity welding of aluminum and magnesium alloys, an additional effect of cathodic cleaning of the metal surface by a plasma-forming nozzle is provided.

На чертеже показан плазмотрон. The drawing shows a plasmatron.

Плазмотрон содержит корпус 1, плазмообразующее сопло 2, электрод 3, установленный внутри корпуса посредством электроизоляционной втулки 4, втулки 5 из электроизоляционного материала с поперечными отверстиями 6 в стенке втулки, подводящий канал 7 и отводящую полость 8 системы охлаждения плазмотрона. При этом подводящий канал 7 выполнен в виде глухого осевого отверстия в теле электрода 3, в котором расположена трубка 9 для подачи в канал 7 охлаждающей жидкости от внешнего источника. The plasma torch comprises a housing 1, a plasma-forming nozzle 2, an electrode 3 mounted inside the housing by means of an electrical insulating sleeve 4, a sleeve 5 of electrical insulation material with transverse holes 6 in the wall of the sleeve, a supply channel 7 and a discharge cavity 8 of the plasma torch cooling system. In this case, the supply channel 7 is made in the form of a blind axial hole in the body of the electrode 3, in which the tube 9 is located for supplying coolant from the external source to the channel 7.

Отводящая полость 8 выполнена в виде кольцевого пространства между боковой поверхностью электрода 3 и внутренней поверхностью корпуса 1. В отводящей полости 8 расположена упомянутая втулка 5. Подводящий канал 7 и отводящая полость 8 соединены между собой посредством поперечных отверстий 10 в теле электрода 3, выполняющих функцию проходных каналов. The outlet cavity 8 is made in the form of an annular space between the side surface of the electrode 3 and the inner surface of the housing 1. In the outlet cavity 8, said sleeve 5 is located. The inlet channel 7 and the outlet cavity 8 are interconnected via transverse holes 10 in the body of the electrode 3, which serve as passage channels.

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

Охлаждающая жидкость от внешней подающей системы по трубке 9 поступает в нижнюю часть подводящего канала 7. По каналу 7 жидкость проходит вверх и через поперечные отверстия 10 в теле электрода 3 поступает в отводящую полость 8, в которой расположена втулка 5 из электроизоляционного материала, разделяющая отводящую полость 8 на две части внутреннюю и внешнюю. Внутренняя и внешняя части отводящей полости 8 сообщаются между собой посредством поперечных отверстий 6 в стенке втулки 5. Благодаря этому обеспечивается электрический контакт через жидкость между электродом 3 и корпусом 1. Наличие такого контакта обеспечивает передачу на корпус и соответственно на плазмообразующее сопло электрического потенциала электрода 3, что необходимо для формирования правильной геометрии дуги. При этом опытным путем установлено, что оптимальный режим указанной передачи потенциала достигается при выполнении условия:
0<S<8 π ˙ e² где S суммарная площадь поперечных отверстий 6 в стенке втулки 5;
e расстояние между боковой поверхностью электрода 3 и внутренней поверхностью корпуса 1 (0<e<3 мм).The cooling fluid from the external supply system through the pipe 9 enters the lower part of the supply channel 7. Through the channel 7, the liquid passes upward and through the transverse holes 10 in the body of the electrode 3 enters the discharge cavity 8, in which there is a sleeve 5 made of an insulating material that separates the discharge cavity 8 into two parts internal and external. The inner and outer parts of the outlet cavity 8 communicate with each other through transverse holes 6 in the wall of the sleeve 5. This ensures electrical contact through the fluid between the electrode 3 and the housing 1. The presence of such a contact ensures the transfer to the housing and, accordingly, to the plasma-forming nozzle of the electric potential of the electrode 3, what is needed to form the correct arc geometry. At the same time, it was experimentally established that the optimal mode of the indicated potential transfer is achieved when the following conditions are met:
0 <S <8 π ˙ e ² where S is the total area of the transverse holes 6 in the wall of the sleeve 5;
e the distance between the side surface of the electrode 3 and the inner surface of the housing 1 (0 <e <3 mm).

Однако, обеспечивая оптимальную передачу потенциала электрода 3 на корпус 1, в то же время "дырчатая" втулка 5 увеличивает электрическое сопротивление участка электрод-корпус для переменного высокочастотного тока, который протекает через охлаждающую жидкость в отводящей полости 8 при подаче высокочастотного напряжения между электродом 3 и соплом 2 для зажигания дуги. However, providing optimal transfer of the potential of the electrode 3 to the housing 1, at the same time, the "hole" sleeve 5 increases the electrical resistance of the electrode-housing section for an alternating high-frequency current, which flows through the coolant in the outlet cavity 8 when a high-frequency voltage is applied between the electrode 3 and nozzle 2 for ignition of the arc.

Таким образом, наличие "дырчатой" втулки 5 из электроизоляционного материала позволяет снять противоречие между необходимостью передачи через жидкость потенциала электрода на корпус и необходимостью исключения шунтирующего действия указанной жидкости на высокочастотный разряд в момент зажигания дуги. Thus, the presence of a “hole” sleeve 5 made of an insulating material allows one to remove the contradiction between the need to transfer the potential of the electrode through the liquid to the housing and the need to exclude the shunting action of this liquid on the high-frequency discharge at the moment of arc ignition.

Claims

PLAZMOTRON, comprising a housing with a plasma-forming nozzle and an electrode installed in the housing by means of an electrical insulating sleeve, an inlet channel of a plasma torch liquid cooling system located in the electrode body and a discharge cavity connected to it formed by the inner surface of the housing and the outer surface of the electrode, characterized in that it is provided a second electrical insulating sleeve with holes for the passage of water installed in the outlet cavity with a gap relative to the electrode and the housing and in contact with rvoy insulating sleeve.