RU2217278C2

RU2217278C2 - Burner for plasma working of materials

Info

Publication number: RU2217278C2
Application number: RU2000123008/02A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Кощей; В.В. Бондарь; С.Ю. Чернобоков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Белоярский экспериментально-инструментальный завод"
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2003-11-27

Abstract

FIELD: plasma working procedures, namely manual and powered welding, cutting, surfacing materials in machine engineering. SUBSTANCE: burner for plasma working includes housing 1 in which main nozzle 2 having additional changeable nozzle 7 and electrode holder 3 with electrode 6 are mounted. Additional changeable nozzle has at outer side annular turning 10 which is connected with ducts 9 concentrically arranged around central opening. It allows to create shield-gas flux embracing plasma torch and stabilizing directed flow of plasma between nozzle unit and surface of welded material in order to improve three-dimensional stability. Burner has additional changeable nozzles of different design for producing necessary flux of shield gas for forming plasma torch. EFFECT: enhanced stabilization of plasma torch, high quality of welded joint, increased useful life period, improved operational reliability of burner. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к плазменной обработке и может быть использовано для ручной и механизированной сварки, резки, наплавки и других технологических процессов в различных отраслях машиностроительного комплекса. The invention relates to plasma processing and can be used for manual and mechanized welding, cutting, surfacing and other technological processes in various industries of the engineering complex.

Известна схема плазматрона для плазменной резки с дополнительной подачей газа в канал сопла (И.Г. Ширшов и др. "Плазменная резка", -М.: Машиностроение, 1987, рис. 2.14). A known plasmatron scheme for plasma cutting with additional gas supply to the nozzle channel (I. G. Shirshov et al. "Plasma cutting", -M.: Engineering, 1987, Fig. 2.14).

По известной схеме плазмообразующий газ через газовую линзу совместно с дополнительным газом через сопло подается в зону обработки. Электрод размещен в корпусе плазматрона эксцентрично. Сопло охлаждается водой. According to a known scheme, a plasma-forming gas through a gas lens, together with additional gas through a nozzle, is fed into the treatment zone. The electrode is placed in the plasmatron case eccentrically. The nozzle is water cooled.

Известна горелка для плазменной обработки материалов, содержащая корпус с электродержателем, на наружной поверхности которого выполнены винтовые канавки для закручивания потока плазмообразующего газа, на внутренней поверхности корпуса также выполнены винтовые канавки, входящие своими выступами во впадины винтовых канавок электродержателя, электродержатель установлен с возможностью поворота относительно корпуса (А.с. 872104, SU, кл. В 23 К 9/16, 1980 - прототип). A known burner for plasma processing of materials containing a housing with an electric holder, on the outer surface of which are made helical grooves for swirling the flow of plasma-forming gas, on the inner surface of the housing are also made helical grooves entering their protrusions into the depressions of the helical grooves of the electric holder, the electric holder is mounted for rotation relative to the housing (A.S. 872104, SU, class B 23 K 9/16, 1980 - prototype).

Выполнение внутренней части горелки для плазменной обработки материалов с внутренними выступами, входящими друг в друга, позволяет улучшить стабилизацию горения дуги, а также за счет поворота электродержателя изменять площадь поперечного сечения канала завихрения плазмообразующего газа и тем самым регулировать его расход. The implementation of the inner part of the torch for plasma processing of materials with internal protrusions that enter into each other, allows to improve the stabilization of arc burning, as well as by changing the electrode holder to change the cross-sectional area of the turbulence channel of the plasma-forming gas and thereby control its flow rate.

Цель изобретения - улучшение стабилизации горения дуги, обеспечение надежности работы, пространственная устойчивость факела. The purpose of the invention is to improve the stabilization of arc burning, ensuring reliability, spatial stability of the torch.

Достигается это тем, что в горелке для стабилизации горения и пространственной устойчивости факела основное сопло имеет дополнительное сопло с каналами для выхода газа, расположенными концентрично вокруг выходного канала в кольцевую проточку со стороны рабочей зоны, сжимающую плазменный факел. This is achieved by the fact that in the burner for stabilization of combustion and spatial stability of the torch, the main nozzle has an additional nozzle with gas outlet channels located concentrically around the outlet channel into the annular groove from the side of the working zone, compressing the plasma torch.

Таким образом, известное решение усовершенствовано путем установки в горелке дополнительного сменного сопла в основном сопле. Thus, the known solution is improved by installing in the burner an additional replaceable nozzle in the main nozzle.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом имеется следующая связь: особенностью предложения является то, что стабилизация газового потока происходит за счет дополнительного сопла с каналами в нем, выходящими в кольцевую проточку. Для проявления этого нового качества необходима следующая совокупность отличительных признаков:
наличие дополнительного сменного сопла, сжимающего плазменный факел;
наличие в дополнительном сменном сопле каналов для выхода газа, расположенными концентрично вокруг выходного канала.There is the following connection between the distinguishing features and the technical result achieved: a feature of the proposal is that the gas flow is stabilized by an additional nozzle with channels in it extending into the annular groove. For the manifestation of this new quality, the following set of distinctive features is necessary:
the presence of an additional replaceable nozzle compressing the plasma torch;
the presence in the additional replaceable nozzle of channels for the exit of gas located concentrically around the outlet channel.

Наличие этих совокупностей обеспечивает достижение поставленной цели. The presence of these aggregates ensures the achievement of the goal.

Описанное новое качество проявляется в техническом эффекте: улучшается стабилизация плазменного факела, качественное формирование шва, увеличение срока работы горелки, надежность. The described new quality is manifested in the technical effect: stabilization of the plasma torch, high-quality weld formation, increased burner life, and reliability are improved.

Заявляемое техническое решение не известно из уровня техники и является новым. The claimed technical solution is not known from the prior art and is new.

Заявляемое техническое решение промышленно применимо, так как предназначено для использования в промышленности и экономически легко изготовимо. Таким образом, заявляемое техническое решение ново, имеет изобретательский уровень, промышленно применимо, т.е. соответствует критериям изобретения и на этом основании ему может быть представлена правовая защита. The claimed technical solution is industrially applicable, as it is intended for use in industry and is economically easy to manufacture. Thus, the claimed technical solution is new, has an inventive step, is industrially applicable, i.e. meets the criteria of the invention and, on this basis, legal protection may be presented to him.

На фиг.1 изображен общий вид горелки; на фиг.2, 3, 4 - варианты дополнительного сменного сопла. Figure 1 shows a General view of the burner; figure 2, 3, 4 - options for an additional removable nozzle.

Горелка для плазменной обработки материалов содержит корпус 1, в котором закреплено основное сопло 2 и электрододержатель 3, на наружной поверхности которого выполнены канавки 4 для закручивания потока плазмообразующего газа, катодный узел 5 с электродом 6. Основное сопло 2 содержит дополнительное сменное сопло 7 с центральным выходным каналом 8 и концентрично расположенными вокруг центрального выходного канала 8 каналов 9 для выхода газа в кольцевую проточку 10 (фиг.2), или конусно-кольцевую проточку 15 (фиг.3), или сферическую проточку 16 (фиг.4). Внутри электрододержателя 3 выполнен канал 11 для охладителя, а также ввернут наконечник 12 для подвода плазмообразующего газа, композиционный электрод 6, штуцера для подвода и отвода охладителя 13, резьба 14 для навертывания насадки для защитного газа (на фиг.1 не показана). The torch for plasma processing of materials contains a housing 1 in which the main nozzle 2 and the electrode holder 3 are fixed, on the outer surface of which grooves 4 are made for swirling the plasma gas stream, the cathode assembly 5 with the electrode 6. The main nozzle 2 contains an additional replaceable nozzle 7 with a central outlet channel 8 and concentrically arranged around the Central output channel 8 of the channels 9 for the exit of gas into the annular groove 10 (Fig.2), or conical-annular groove 15 (Fig.3), or a spherical groove 16 (Fig.4). Inside the electrode holder 3, a channel 11 for the cooler is made, and a tip 12 for supplying a plasma-forming gas, a composite electrode 6, a fitting for supplying and removing the cooler 13, a thread 14 for screwing the protective gas nozzle (not shown in Fig. 1) are screwed.

Горелка для плазменной обработки материалов работает следующим образом. Burner for plasma processing of materials works as follows.

Первоначально в кольцевой зазор между электрододержателем 3 и корпусом I подается плазмообразующий газ, после чего возбуждается вспомогательная электрическая дуга, которая горит между электродом 6 и основным соплом 2. Как только поток ионизирующих частиц касается поверхности свариваемого металла, вспомогательная электрическая дуга автоматически переходит в сильноточную (сжатую) дугу (факел), горящую между электродом 6 и изделием. Через концентрично расположенные каналы 9 в дополнительном сменном сопле 7 поступает газ, а кольцевая проточка 10 позволяет сформировать поток плазмообразующего газа, ограждающий плазменный факел и стабилизирующий направленный поток плазмы между дополнительным сменным соплом 7 и поверхностью свариваемого металла, обеспечивая большую пространственную устойчивость. Именно этот эффект обеспечивает качество сварного шва. Initially, a plasma-forming gas is supplied into the annular gap between the electrode holder 3 and the housing I, after which an auxiliary electric arc is excited, which burns between the electrode 6 and the main nozzle 2. As soon as the flow of ionizing particles touches the surface of the metal being welded, the auxiliary electric arc automatically switches to a high-current (compressed ) an arc (torch) burning between the electrode 6 and the product. Gas is supplied through concentrically located channels 9 in the additional replaceable nozzle 7, and the annular groove 10 allows the formation of a plasma-forming gas stream enclosing the plasma torch and stabilizing the directed plasma flow between the additional replaceable nozzle 7 and the surface of the metal being welded, providing greater spatial stability. It is this effect that ensures the quality of the weld.

Claims

1. A torch for plasma processing of materials, comprising a housing and a main nozzle and an electrode holder fixed in it, on the outer surface of which grooves are made for swirling the plasma gas stream, characterized in that the main nozzle has an additional replaceable nozzle having a central outlet channel, an annular groove on the outer side from the side of the working area, which serves to form a gas stream compressing the plasma torch, and gas outlet channels located concentrically around the central outlet one channel and going into the annular groove.

2. The burner according to claim 1, characterized in that the annular groove of the additional removable nozzle is made with a cone at an angle of 120 °.

3. The burner according to claim 1, characterized in that the annular groove of the additional interchangeable nozzle is made spherical.