RU2112635C1

RU2112635C1 - Method for axial stabilization of electric arc column in plasma burner with movable cathode and plasma burner for performing the same

Info

Publication number: RU2112635C1
Application number: RU97109334A
Authority: RU
Inventors: А.И. Апуневич; С.А. Титаренко
Original assignee: Апуневич Александр Иванович; Титаренко Евгений Иванович
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 1998-06-10

Abstract

FIELD: machine engineering and other industry branches, namely, plasma-arc treatment of materials. SUBSTANCE: method comprises steps of radially and resiliently mounting cathode relative to jet-anode of burner and acting upon electric arc column of plasma medium. Plasma burner includes body, reservoir for vapor-generating liquid, jet-anode and cathode resiliently mounted in fastening members with possibility of movement by means of special mechanism. EFFECT: possibility of aligning cathode and output opening of jet-anode when there are thermic gaps between cathode holder and electric-insulation tube. 16 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к плазменно-дуговой обработке материалов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности. Изобретение касается, в частности, генераторов низкотемпературной плазмы (плазмотронов) с подвижным катодом. The invention relates to a plasma-arc processing of materials and can be used in mechanical engineering and other industries. The invention relates, in particular, to low-temperature plasma generators (plasmatrons) with a moving cathode.

Известно, что для эффективной работы плазмотрона столб интенсивно сжатой дуги должен быть стабилизирован по оси катод - сопло - анод плазменной горелки. Отклонение в десятые доли миллиметра могут привести к образованию двойной дуги, а также к выгоранию элементов конструкции горелки. Стабилизация электродугового столба осуществляется путем его обжатия плазмообразующей средой при условии соблюдения соосности электрода (катода) и выходного отверстия сопла-анода. Высокая точность легко достигается при жесткой фиксации взаимного расположения катода и сопла - анода [1, 3], что неприемлемо в плазменных горелках с подвижным катодом, где поджиг дуги и регулировка ее размера осуществляется изменением расстояния между ее электродами. В подобных горелках наибольшее распространение получил способ осевой стабилизации электродугового столба, при котором воздействуют на него плазмообразующей средой, а соосность электродов обеспечивают точностью изготовления и сборки контактно-крепежных узлов горелки. Он реализован, например, в плазменной горелке по [2], в которой катод, жестко связанный с катододержателем, устанавливают в электроизоляционной трубке путем посадки с минимально возможным допуском. При условии жесткой фиксации оси неподвижной изоляционной трубки относительно выходного отверстия сопла - анода способ позволяет перемещать катод до соприкосновения с соплом-анодом, сохраняя их соосность в пределах допустимой величины. Однако допуск не может быть бесконечно малым ввиду необходимости обеспечения зазора для подвижки катода, а также теплового зазора, что существенно в условиях изменения в широких пределах температуры катода и собственно катододержателя. Кроме того, уменьшение зазора между катододержателем и трубкой ухудшает условия охлаждения катода в процессе работы горелки и, как следствие, снижается допустимая тепловая нагрузка на катод, уменьшается плотность тока и мощность плазменной дуги. It is known that for the plasma torch to work effectively, the column of an intensely compressed arc must be stabilized along the axis of the cathode - nozzle - anode of the plasma torch. Deviations in tenths of a millimeter can lead to the formation of a double arc, as well as to burnout of the structural elements of the burner. The stabilization of the electric arc column is carried out by compressing it with a plasma-forming medium, subject to the alignment of the electrode (cathode) and the outlet of the anode nozzle. High accuracy is easily achieved with a rigid fixation of the relative position of the cathode and the nozzle – anode [1, 3], which is unacceptable in plasma torches with a movable cathode, where the arc is ignited and its size is adjusted by changing the distance between its electrodes. In such burners, the method of axial stabilization of the electric arc column, in which a plasma-forming medium is applied to it, is used most widely, and the coaxiality of the electrodes ensures the accuracy of the manufacture and assembly of the contact-fixing nodes of the burner. It is implemented, for example, in a plasma torch according to [2], in which the cathode, rigidly connected to the cathode holder, is installed in the insulating tube by landing with the smallest possible tolerance. Provided that the axis of the stationary insulating tube is rigidly fixed relative to the nozzle-anode outlet, the method allows the cathode to be moved until it contacts the anode nozzle, while maintaining their coaxiality within the permissible value. However, the tolerance cannot be infinitely small in view of the need to provide a gap for the cathode to move, as well as a thermal gap, which is essential in conditions of a wide variation in the temperature of the cathode and the cathode holder itself. In addition, a decrease in the gap between the cathode holder and the tube worsens the cooling conditions of the cathode during burner operation and, as a result, the allowable thermal load on the cathode is reduced, and the current density and plasma arc power are reduced.

Задача изобретения - создание способа осевой стабилизации электродугового столба в плазменной горелке с подвижным катодом, в котором соосность катода и выходного отверстия сопла-анода обеспечивают в условиях наличия тепловых зазоров между подвижным катододержателем и электроизоляционной трубкой, выполненными из материалов со значительно отличающимися коэффициентами линейного расширения. The objective of the invention is the creation of a method of axial stabilization of an electric arc column in a plasma torch with a movable cathode, in which the coaxiality of the cathode and the outlet of the anode nozzle is ensured in the presence of thermal gaps between the movable cathode holder and the insulating tube made of materials with significantly different linear expansion coefficients.

Задача решается тем, что в способе осевой стабилизации электродугового столба в плазменной горелке с подвижным катодом путем установки катода соосно выходному отверстию сопла-анода и воздействия на электродуговой столб плазмообразующей среды, выходящей через упомянутое отверстие, установку катода производят радиально упруго. The problem is solved in that in the method of axial stabilization of an electric arc column in a plasma torch with a movable cathode by installing the cathode coaxially with the outlet hole of the anode nozzle and exposing the plasma arc medium exiting through the said hole to the cathode, the cathode is mounted radially elastic.

Способ реализован в плазменной горелке, являющейся вторым объектом изобретения. Способ и устройство решают одну задачу и связаны единым изобретательским замыслом. The method is implemented in a plasma torch, which is the second object of the invention. The method and device solve one problem and are connected by a single inventive concept.

Известны плазменные горелки с подвижным катодом, в которых соосность катода и сопла-анода обеспечивается высокой точностью изготовления и сборки контактно-крепежных узлов и размещением в них подвижного катода путем посадки с минимально возможным зазором (заявка Франции N 2338105, кл. В 23 К 9/00, 1978). Known plasma torches with a movable cathode, in which the alignment of the cathode and the anode nozzle is ensured by high accuracy in the manufacture and assembly of contact-fixing nodes and placement of a movable cathode in them by landing with the smallest possible clearance (French application N 2338105, class. 23 K 9 / 00, 1978).

Наиболее близким техническим решением из известных является плазменная горелка, в которой катод, установленный в катододержателе, размещен с возможностью перемещения в электроизоляционной трубке путем посадки [2]. Однако необходимость обеспечения теплового зазора между электроизоляционной трубкой и катододержателем для свободного перемещения последнего в упомянутой трубке с относительно низкой точностью изготовления приводит к нарушению соосности. The closest technical solution known is a plasma torch, in which the cathode installed in the cathode holder is placed with the possibility of movement in the insulating tube by landing [2]. However, the need to provide a thermal gap between the insulating tube and the cathode holder for free movement of the latter in the said tube with relatively low manufacturing accuracy leads to misalignment.

Задача решается тем, что в плазменной горелке, содержащей корпус с разрядной камерой и присоединенный к нему резервуар для жидкости, заполненный влаговпитывающим материалом, с соосно установленными в разрядной камере соплом-анодом и катодом, закрепленным в катододержателе, размещенном с возможностью аксиального перемещения в электроизоляционной трубке, которая установлена в теплопроводной трубке-испарителе с развитой наружной поверхностью, причем катододержатель, электроизоляционная трубка и трубка-испаритель проходят через резервуар, при этом последняя соприкасается со стороны резервуара с влаговпитывающим материалом, а со стороны корпуса - с кольцом из теплопроводного материала, имеющим каналы, выходящие в разрядную камеру, и соприкасающимся с соплом-анодом, между катододержателем и электроизоляционной трубкой коаксиально размещен упругодеформируемый в радиальном направлении элемент, соединенный с катододержателем вблизи катода и введенный в контакт с электроизоляционной трубкой. Для повышения степени соосности еще по меньшей мере один упругодеформируемый элемент размещен между катододержателем и электроизоляционной трубкой, соединен с катододержателем, введен в контакт с упомянутой трубкой и отнесен от первого в сторону от сопла-анода. Таким конструктивным решением обеспечивается упругая фиксация катода по оси выходного отверстия сопла-анода и выдерживается зазор между катододержателем и электроизоляционной трубкой, необходимый для подвижки, компенсации теплового расширения и охлаждения катода. Упругодеформируемый элемент может быть выполнен в виде кольца из специального материала, обладающего упругими свойствами и пропускающего пар. Наилучшим является упругодеформируемый элемент, выполненный в виде свернутой в кольцо ленты из металла с вырезами, причем средняя часть ленты выгнута в радиальном направлении кольца. Полученная таким образом пружина, работающая на сжатие, обеспечивает равномерное радиальное усилие, а следовательно, и точную центровку осей взаимодействующих с ней элементов конструкции. Соединение упругодеформируемого элемента с катододержателем осуществляется путем размещения его в кольцевой проточке, выполненной на поверхности последнего. Решение поставленной задачи обеспечивается также и тем, что между электроизоляционной трубкой и трубкой-испарителем также размещены коаксиально по меньшей мере два разнесенных упругодеформируемых в радиальном направлении элемента, соединенных с трубкой-испарителем и введенных в контакт с электроизоляционной трубкой. Они могут быть выполнены не только аналогично описанным выше, но и в виде, например резиновой втулки, размещенной со стороны торцев упомянутых трубок и опирающейся на торцы фланцем, как это представлено в предлагаемой плазменной горелке. Для соединения упругодеформируемого элемента с трубкой-испарителем на ее внутренней поверхности выполнены кольцевые проточки. Резервуар в месте выхода из него катододержателя уплотнен посредством сальника в виде упругого кольца круглого сечения, поджатого в сторону резервуара втулкой с конической поверхностью, введенной в контакт с упомянутым кольцом. При этом кольцо одновременно играет роль упругодеформируемого элемента, обеспечивающего соосность катододержателя относительно выходного отверстия сопла-анода. Упругих колец может быть несколько, при этом углы конусности поверхностей втулок, введенных в контакт с упомянутыми кольцами, должны быть обращены в противоположные стороны. Степень уплотнения резервуара при этом существенно возрастает. The problem is solved in that in a plasma torch containing a housing with a discharge chamber and a fluid reservoir attached to it, filled with moisture-absorbing material, with an anode anode and a cathode coaxially mounted in the discharge chamber, mounted in a cathode holder, axially moved in an electrical insulating tube , which is installed in a heat-conducting evaporator tube with a developed outer surface, and the cathode holder, the insulating tube and the evaporator tube pass through the reserve oar, while the latter is in contact with the moisture-absorbing material from the side of the tank, and with the ring of heat-conducting material having channels extending into the discharge chamber and in contact with the anode nozzle, between the cathode holder and the insulating tube, radially deformable is coaxially placed an element connected to the cathode holder near the cathode and brought into contact with the insulating tube. To increase the degree of alignment, at least one elastically deformable element is placed between the cathode holder and the insulating tube, connected to the cathode holder, brought into contact with the said tube and carried away from the first to the side of the anode nozzle. This constructive solution provides elastic fixation of the cathode along the axis of the outlet nozzle of the anode and maintains the gap between the cathode holder and the insulating tube, necessary for movement, compensation of thermal expansion and cooling of the cathode. The elastic deformable element can be made in the form of a ring from a special material with elastic properties and transmitting steam. The best is the elasto-deformable element, made in the form of a metal tape rolled into a ring with cutouts, with the middle part of the tape curved in the radial direction of the ring. The compression spring obtained in this way provides uniform radial force and, consequently, precise alignment of the axes of the structural elements interacting with it. The connection of an elastically deformable element with a cathode holder is carried out by placing it in an annular groove made on the surface of the latter. The solution to this problem is also provided by the fact that between the insulating tube and the evaporator tube, at least two spaced apart elastically deformable in the radial direction elements are connected coaxially connected to the evaporator tube and brought into contact with the insulating tube. They can be made not only similar to those described above, but also in the form, for example, of a rubber sleeve placed on the side of the ends of the tubes and supported by the ends of the flange, as shown in the proposed plasma torch. To connect the elastically deformable element with the evaporator tube, annular grooves are made on its inner surface. The reservoir at the exit from the cathode holder is sealed by means of a stuffing box in the form of an elastic O-ring, pressed against the reservoir by a sleeve with a conical surface brought into contact with said ring. In this case, the ring simultaneously plays the role of an elastically deformable element, ensuring coaxiality of the cathode holder relative to the outlet of the anode nozzle. There can be several elastic rings, while the taper angles of the surfaces of the bushings brought into contact with the said rings must be turned in opposite directions. The degree of compaction of the tank increases significantly.

Наряду с решением основной задачи изобретение позволяет решить еще целый ряд проблем, связанных с обеспечением процесса возбуждения дуги и регулировки ее интенсивности. Для этого плазменная горелка снабжена механизмом перемещения катододержателя, выполненным, в частности, в виде установленной соосно ему крышки, перемещающейся по резьбе относительно резервуара, с центральным отверстием, в котором размещена электроизолированная от катододержателя кнопка, имеющая фланец, опирающийся на внутреннюю стенку упомянутой крышки, при этом катододержатель снабжен пружиной, прижимающей его торцевую поверхность к упомянутой кнопке. Для обеспечения надежности контакта кнопки и катододержателя при уменьшении его длины в процессе работы горелки на его конце, обращенном в сторону крышки, размещена глухая цанговая гайка с одной плоской, а другой конической поверхностями, при этом плоская поверхность гайки контактирует с кнопкой, а коническая - с пружиной, взаимодействующей с катододержателем. Гайка может быть связана с катододержателем, например по резьбе, и перемещаться по ней в сторону крышки по мере необходимости. Во избежание возникновения радиальных усилий при перемещении катододержателя контактная поверхность кнопки выполнена в виде полусферы. При этом взаимодействующие с ней поверхности перпендикулярны оси катододержателя и имеют высокую чистоту обработки. Along with solving the main problem, the invention allows to solve a number of problems associated with the provision of the process of excitation of the arc and adjust its intensity. For this, the plasma torch is equipped with a cathode holder moving mechanism, made, in particular, in the form of a lid mounted coaxially with it and moving along the thread relative to the reservoir, with a central hole in which a button is provided that is electrically insulated from the cathode holder and has a flange resting on the inner wall of the said cover, this cathode holder is equipped with a spring, which presses its end surface to said button. To ensure the reliability of the contact between the button and the cathode holder when its length is reduced during operation of the burner, a blind collet nut with one flat and the other conical surfaces is placed at its end facing the lid, while the flat surface of the nut is in contact with the button and the conical with a spring interacting with the cathode holder. The nut can be connected to the cathode holder, for example by thread, and move along it towards the cover as necessary. In order to avoid the occurrence of radial forces when moving the cathode holder, the contact surface of the button is made in the form of a hemisphere. Moreover, the surfaces interacting with it are perpendicular to the axis of the cathode holder and have a high purity of processing.

Изобретение содержит также ряд конструктивных решений, направленных на улучшение энергетических и эксплуатационных характеристик плазменной горелки. Охлаждение катододержателя осуществляется паром, образующимся при взаимодействии жидкости с поверхностью трубки-испарителя, нагретой до высокой температуры, для чего резервуар, содержащий жидкость, сообщен с полостью между катододержателем и электроизоляционной трубкой. Поскольку существенную роль в охлаждении катода играет величина поверхности катододержателя, последняя снабжена ребрами, не препятствующими прохождению охлаждающего пара, но увеличивающими поверхность теплоизлучения. Для усиления эффекта ребра выполнены по спирали относительно оси катододержателя. С целью уменьшения влияния деформации элементов конструкции горелки, выполненных из материалов с разными коэффициентами теплового расширения, на параметры горелки, трубка-испаритель подпружинена в сторону сопла-анода относительно резервуара. The invention also contains a number of design solutions aimed at improving the energy and operational characteristics of a plasma torch. The cathode holder is cooled by steam generated during the interaction of the liquid with the surface of the evaporator tube heated to a high temperature, for which the reservoir containing the liquid is in communication with the cavity between the cathode holder and the insulating tube. Since the surface size of the cathode holder plays an important role in cooling the cathode, the latter is equipped with fins that do not impede the passage of the cooling vapor, but increase the surface of heat radiation. To enhance the effect, the ribs are made in a spiral relative to the axis of the cathode holder. In order to reduce the effect of deformation of burner structural elements made of materials with different coefficients of thermal expansion on the burner parameters, the evaporator tube is spring-loaded towards the anode nozzle relative to the reservoir.

На фиг. 1 изображена горелка, вид сбоку в разрезе; на фиг. 2 - установка катододержателя и трубок; на фиг. 3 - установка трубок и уплотнение резервуара. In FIG. 1 shows a burner, a side view in section; in FIG. 2 - installation of a cathode holder and tubes; in FIG. 3 - installation of tubes and tank sealing.

Плазменная горелка имеет корпус 1, в котором соосно установлены сопло-анод 2 и катододержатель 3 со стержневым центральным катодом 4. Корпус 1 соединен с резервуаром 5 для рабочей жидкости, заполненным влаговпитывающим материалом 6. Стержневой катододержатель 3 установлен с возможностью аксиального перемещения внутри влаго- и термостойкой электроизоляционной трубки 7, которая, в свою очередь, помещена соосно в теплопроводную трубку-испаритель 8 с развитой наружной поверхностью в виде ребер или каналов, проходящую через резервуар 5 и входящую в корпус 1. Трубка-испаритель 8 внешней поверхностью контактирует с влаговпитывающим материалом 6, а на конце, обращенном в сторону сопла-анода, имеет фланец 9 из теплопроводного материала с каналами 10, выходящими в разрядную камеру 11. Фланец 9 контактирует с соплом-анодом 2 через теплопроводную втулку 12, также имеющую каналы 13, выходящие в разрядную камеру 11. Горелка снабжена механизмом дискретного и плавного перемещения катододержателя, состоящим из установленной соосно ему крышки 14 из электроизоляционного материала, перемещающейся по резьбе относительно резервуара 5, и кнопки 15, размещенной в центральном отверстии крышки и опирающейся фланцем на ее внутреннюю стенку. Кнопка 15 контактирует сферической поверхностью с торцевой поверхностью глухой цанговой гайки 16, соединенной по резьбе с катододержателем 3, подпружиненным относительно резервуара в сторону кнопки пружиной 17, одновременно поджимающей втулку 18 и упругое кольцо сальника 19 в сторону резервуара. На наружной поверхности катододержателя 3 и внутренней поверхности трубки-испарителя 8 выполнены кольцевые проточки 20 с размещенными в них упругодеформируемыми элементами 21, а концы трубок, электроизоляционной и испарителя, соединены посредством изоляционной упругой втулки 22 с упорами на фланце. Наружная поверхность катододержателя 3 снабжена ребрами. Трубка-испаритель 8 подпружинена в сторону сопла-анода пружиной 23. Резервуар для рабочей жидкости 5 имеет отверстие для залива 24, закрывающееся посредством заглушки 25. Подвод электрического напряжения от источника питания осуществляется с помощью проводов, проходящих под пластмассовой облицовкой 26 к электродам горелки. The plasma torch has a housing 1, in which a nozzle anode 2 and a cathode holder 3 are coaxially mounted with a rod central cathode 4. The housing 1 is connected to a working fluid reservoir 5 filled with moisture-absorbing material 6. The rod cathode holder 3 is mounted for axial movement inside the moisture and heat-resistant insulating tube 7, which, in turn, is placed coaxially in a heat-conducting tube-evaporator 8 with a developed outer surface in the form of ribs or channels passing through the tank 5 and entering into the housing 1. The tube-evaporator 8 contacts the moisture-absorbing material 6 with its outer surface, and at the end facing the nozzle-anode, has a flange 9 of heat-conducting material with channels 10 leading to the discharge chamber 11. The flange 9 is in contact with the nozzle-anode 2 through a heat-conducting sleeve 12, also having channels 13 extending into the discharge chamber 11. The burner is equipped with a mechanism for discrete and smooth movement of the cathode holder, consisting of a lid 14 installed coaxially to it from an insulating material moving along to the relative to the reservoir 5, and the button 15, located in the Central hole of the cover and resting on the inner wall of the flange. The button 15 is in contact with a spherical surface with the end surface of a blind collet nut 16 connected threadedly to a cathode holder 3, spring-loaded relative to the tank towards the button by a spring 17, which simultaneously compresses the sleeve 18 and the elastic ring of the stuffing box 19 towards the tank. On the outer surface of the cathode holder 3 and the inner surface of the tube-evaporator 8, annular grooves 20 are made with elastically deformable elements 21 located therein, and the ends of the tubes, electrical insulating and evaporator, are connected by means of an insulating elastic sleeve 22 with stops on the flange. The outer surface of the cathode holder 3 is provided with ribs. The evaporator tube 8 is spring-loaded towards the anode nozzle by a spring 23. The reservoir for the working fluid 5 has a hole for the gulf 24, which is closed by means of a plug 25. The voltage is supplied from the power source using wires passing under the plastic lining 26 to the burner electrodes.

Плазменная горелка работает следующим образом. The plasma torch operates as follows.

Открывают заглушку 25 резервуара 5 и через отверстие 24 заливают в него рабочую жидкость, например воду. Закрывают заглушку, включают источник питания и подают напряжение на катод 4 относительно заземленного сопла-анода 2. Возбуждение дуги производят кратковременным нажатием кнопки 15 механизма перемещения катододержателя. При нажатии кнопки катододержатель 3 перемещается внутри электроизоляционной трубки 7 до соприкосновения с соплом-анодом 2. Возврат катододержателя в исходное положение осуществляется пружиной 17. При разрыве контакта катод - сопло-анод в разрядной камере 11 возбуждается электрическая дуга. Энергия, выделяемая на катоде и сопле-аноде горелки при протекании тока через дугу, разогревает их и тепло через теплопроводные элементы конструкции передается воде, находящейся во влаговпитывающем материале 6, заполняющем резервуар 5. Вода превращается в пар, создается избыточное давление, под действием которого пар проходит в разрядную камеру 11 и далее выходит через центральное отверстие сопла-анода 2, стабилизируя при этом электродуговой столб и одновременно охлаждая электроды. Влаговпитывающий материал, заполняющий резервуар, обеспечивает равномерную подпитку трубки-испарителя 8 и, соответственно, равномерное во времени испарение воды. Ввинчивая (отвинчивая) резьбовую крышку 14 в противолежащий соплу-аноду торец резервуара 5, плавно перемещают катододержатель 3 внутри изоляционной трубки 7, регулируя межэлектродное расстояние в разрядной камере. В зависимости от требуемого режима использования горелки изменяют выходной ток источника питания, а для создания условий формирования устойчивого дугового столба в широком диапазоне токов вращают крышку 14. Open the plug 25 of the tank 5 and through the hole 24 pour in it a working fluid, such as water. Close the plug, turn on the power source and apply voltage to the cathode 4 relative to the grounded nozzle-anode 2. The arc is excited by briefly pressing the button 15 of the cathode holder mechanism. When the button is pressed, the cathode holder 3 moves inside the insulating tube 7 until it contacts the anode nozzle 2. The cathode holder is returned to its original position by the spring 17. When the cathode - nozzle-anode contact breaks in the discharge chamber 11, an electric arc is excited. The energy released at the cathode and the nozzle-anode of the burner during the flow of current through the arc heats them and heat is transferred through the heat-conducting structural elements to the water in the moisture-absorbing material 6 filling the reservoir 5. The water turns into steam, which creates excess pressure, under which the steam passes into the discharge chamber 11 and then exits through the Central hole of the nozzle-anode 2, while stabilizing the electric arc column and at the same time cooling the electrodes. Moisture-absorbing material filling the tank provides uniform recharge of the tube-evaporator 8 and, accordingly, a uniform evaporation of water in time. By screwing (unscrewing) the threaded cover 14 into the end face of the reservoir 5 opposite the anode nozzle, the cathode holder 3 is smoothly moved inside the insulating tube 7, adjusting the interelectrode distance in the discharge chamber. Depending on the desired mode of use, the burners change the output current of the power source, and to create the conditions for the formation of a stable arc column in a wide range of currents, rotate the cover 14.

Изобретение обеспечивает наилучшие условия формирования столба дуги из всех известных способов стабилизации. При проведении испытаний плазменной горелки, выполненной в соответствии с изобретением, получено устойчивое возбуждение и горение дуги в диапазоне токов 1,0-10 А при выходном напряжении источника питания 20-200 В. The invention provides the best conditions for the formation of an arc column from all known stabilization methods. When conducting tests of a plasma torch made in accordance with the invention, stable excitation and arc burning were obtained in the current range of 1.0-10 A with an output voltage of a power source of 20-200 V.

Claims

1. The method of axial stabilization of the electric arc column in a plasma torch with a movable cathode by installing the cathode coaxially to the outlet of the anode nozzle and exposing the arc column to a plasma-forming medium exiting through the aforementioned hole, characterized in that the cathode is mounted radially elastic.

2. A plasma torch containing a housing with a discharge chamber and a fluid reservoir attached to it, filled with moisture-absorbing material, with an anode nozzle and a cathode coaxially mounted in the discharge chamber, mounted in a cathode holder, which is axially movable in an electrical insulating tube installed in heat-conducting evaporator tube with a developed outer surface, and the cathode holder, the insulating tube and the evaporator tube pass through the tank, the latter is contacted from the side of the reservoir with moisture-absorbing material, and from the housing side, with a ring of heat-conducting material having channels extending into the discharge chamber and in contact with the anode nozzle, characterized in that an elastically radially deformable element is coaxially placed between the cathode holder and the insulating tube connected to the cathode holder near the cathode and brought into contact with the insulating tube.

3. The burner according to claim 2, characterized in that at least one radially elastically deformable element is placed between the cathode holder and the insulating tube, connected to the cathode holder, brought into contact with the said tube and carried from the first to the side of the anode nozzle.

4. The burner according to claim 2 or 3, characterized in that the elastically deformable element is connected to the cathode holder by installing it in an annular groove made on the surface of the cathode holder.

5. The burner according to claim 2 or 3, characterized in that the elastically deformable element is made in the form of a metal tape rolled into a ring with cutouts, and the middle part of the tape is curved in the radial direction of the ring.

6. The burner according to claim 2, characterized in that between the insulating tube and the evaporator tube at least two spaced apart elastically deformable in the radial direction elements are connected coaxially with the evaporator tube and brought into contact with the insulating tube.

7. The burner according to claim 6, characterized in that the elastically deformable element is connected to the evaporator tube by installing it in an annular groove made on the inner surface of said tube.

8. The burner according to claim 2, characterized in that the reservoir at the exit from the cathode holder is sealed by means of an omentum in the form of an O-ring of elastic material, pressed against the side of the reservoir by a sleeve with a conical surface in contact with said ring.

9. The burner according to claim 2, characterized in that it is equipped with a mechanism for moving the cathode holder.

10. The burner according to claim 9, characterized in that the cathode holder mechanism is made in the form of a lid mounted coaxially to it and moving along the thread relative to the reservoir, with a central hole in which there is a button in contact with the spring-loaded cathode holder and electrically insulated from it, having a flange, resting on the inner wall of said lid.

11. The burner according to claim 10, characterized in that on the end of the cathode holder facing the side of the lid there is a blind collet nut with one flat and another conical surface, the flat surface of the nut in contact with the button and the conical in contact with the spring with cathode holder.

12. The burner according to claim 10, characterized in that the contact surface of the button is hemispherical.

13. The burner according to claim 2, characterized in that the reservoir is in communication with the cavity between the cathode holder and the insulating tube.

14. The burner according to item 13, wherein the surface of the cathode holder is equipped with ribs.

15. The burner according to 14, characterized in that the ribs are made in a spiral relative to the axis of the cathode holder.

16. The burner according to claim 2, characterized in that the evaporator tube is spring-loaded towards the anode nozzle relative to the reservoir.