RU99678U1

RU99678U1 - FLUID PLASMOTRON

Info

Publication number: RU99678U1
Application number: RU2010130111/07U
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Агриков; Дмитрий Александрович Дуюнов; Александр Юрьевич Семёнов; Сергей Александрович Иванов; Вадим Леонидович Блинов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АС и ПП"
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2010-11-20

Abstract

1. Плазмотрон парожидкостной электродуговой, содержащий размещенные соосно в корпусе подвижный центральный электрод и выполняющее функцию второго электрода съемное сопло, обеспечивающие возможность образования электроразрядной камеры, механизм контактного возбуждения в ней электрической дуги, устройство для парообразования рабочей жидкости (испаритель) и подачи образующихся паров в электроразрядную камеру, устройство вихревой стабилизации дуги вблизи оси плазматрона, встроенный резервуар с влаговпитывающим материалом для рабочей жидкости и пусковой механизм, отличающийся тем, что в состав плазмотрона входит корпус, расположенный параллельно или под острым углом к удлиненной части Г-образного по форме резервуара, сопло-конфузор, удерживающий его колпачок, прикрепленный к корпусу и примыкающий с обеспечением теплопередачи к соосно расположенной в корпусе цилиндрической головной части трубчатого теплопроводного испарителя-завихрителя с тангенциальными отверстиями в его противоположной хвостовой части, имеющей вид усеченного конуса с расширением в сторону головной части, и с центральным каналом для подачи паров рабочей жидкости в электроразрядную камеру между соплом-конфузором и центральным электродом, закрепленным в головной части подвижного стержневого держателя, хвостовая часть которого закреплена в пускорегулирующем и центрирующем электрод механизме, при этом дополнительно плазмотрон содержит охватывающий снаружи конусную часть испарителя-завихрителя составной трубчатый вкладыш, выполненный из набора колец, изготовленных из гидрофильного упругодеформируемого капиллярно-пористо� 1. A plasma-vapor plasma arc plasma torch containing a movable central electrode arranged coaxially in the housing and a removable nozzle that acts as a second electrode, which makes it possible to form an electric discharge chamber, a contact excitation mechanism in it of an electric arc, a device for vaporizing a working fluid (evaporator) and supplying the generated vapors to an electric discharge camera, vortex arc stabilization device near the axis of the plasmatron, built-in reservoir with moisture-absorbing material for working fluid and a trigger mechanism, characterized in that the plasma torch includes a housing located parallel or at an acute angle to the elongated portion of the L-shaped reservoir, a nozzle-confuser holding its cap, attached to the housing and adjacent to ensure heat transfer to the coaxially located in the body of the cylindrical head part of a tubular heat-conducting evaporator-swirl with tangential openings in its opposite tail part, having the form of a truncated cone with an extension towards the goal oval part, and with a central channel for supplying working fluid vapor to the electric discharge chamber between the confuser nozzle and the central electrode fixed in the head part of the movable rod holder, the tail part of which is fixed in the mechanism for regulating and centering the electrode, while the plasma torch additionally contains a conical outside part of the evaporator-swirler composite tubular liner made of a set of rings made of hydrophilic elastically deformable capillary-porous

Description

Настоящая полезная модель относиться к малогабаритным устройствам для получения плазменной струи (плазматронам) из паров рабочей жидкости и может быть использовано в различных отраслях промышленности, строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве.This useful model refers to small-sized devices for producing a plasma jet (plasmatrons) from the vapor of a working fluid and can be used in various industries, construction, and housing and communal services.

Известна электродуговая плазменная горелка (RU 2040124), охлаждаемая парами рабочей жидкости, содержащая соосно установленные выходное сопло-анод и центральный стержневой катод. Катод прикреплен к держателю, охватываемому цилиндром из теплопроводного материала, на который надета трубка из пористого материала. Трубка контактирует с влагопоглощающим материалом, помещенным в резервуар для рабочего тела. Катододержатель установлен с возможностью осевого перемещения и снабжен механизмом для такого перемещения, позволяющим для возбуждения дуги замыкать катод и анод, а для плавного изменения мощности - изменять их взаимное расположение.Known electric arc plasma torch (RU 2040124), cooled by vapor of the working fluid, containing coaxially mounted output nozzle-anode and a central rod cathode. The cathode is attached to a holder covered by a cylinder of heat-conducting material, on which a tube of porous material is worn. The tube is in contact with a moisture-absorbing material placed in a reservoir for the working fluid. The cathode holder is mounted with the possibility of axial movement and is equipped with a mechanism for such movement, allowing to close the cathode and anode to excite the arc, and to change their relative position for smooth power changes.

Известен электродуговой малогабаритный плазматрон (RU 93720) с резервуаром для плазмообразующей жидкости, заполненным капиллярно-пористым влаговпитывающим материалом. Процесс парообразования в нем осуществляется за счет тепла, выделяющегося на рабочих электродах при заданных значениях токов дуги косвенного или косвенного и прямого действия. Изменение давления в плазматроне осуществляется дискретно, установкой формирующих плазменную струю сопел с различными диаметрами рабочих отверстий и/или заданием различных значений токов дуги.Known electric small-sized plasmatron (RU 93720) with a reservoir for a plasma-forming liquid filled with capillary-porous moisture-absorbing material. The process of vaporization in it is carried out due to the heat released on the working electrodes at given values of the arc currents of indirect or indirect and direct action. The change in pressure in the plasmatron is carried out discretely, by setting nozzles forming a plasma jet with different diameters of the working holes and / or by setting different values of the arc currents.

Известен коаксиальный плазмотрон, содержащий размещенные соосно в корпусе трубчатый электрод, насадку с осевым сквозным отверстием, съемный центральный электрод, расположенный в стержневом держателе электрода коаксиально внутри трубчатого электрода и с зазором относительно него и насадки с обеспечением возможности образования разрядной камеры и с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения, механизм контактного возбуждения электрической дуги между насадкой и центральным электродом, выполненный в виде разрывного электрического контакта, включающего механизм осевого перемещения стержневого электрода, имеющий винтовую пару, пружину и кнопку, устройство для парообразования и подачи в разрядную камеру плазмообразующей среды в виде пара рабочей жидкости. Плазмотрон содержит резервуар с патрубком для подачи этой жидкости, заполненный влаговпитывающим материалом с обеспечением контакта влаговпитывающего материала с трубчатым электродом, устройство вихревой стабилизации электрической дуги, устройство охлаждения насадки и электрода, механизм центрирования электрода относительно сквозного отверстия насадки, токоотводы для электрического подсоединения терминалов независимого источника электрического тока и защитный кожух (RU 2278328, 13.05.2005 - прототип)Known coaxial plasmatron containing coaxially placed a tubular electrode, a nozzle with an axial through hole, a removable central electrode located in the rod holder of the electrode coaxially inside the tubular electrode and with a gap relative to it and nozzle with the possibility of the formation of a discharge chamber and with the possibility of axial reciprocating translational movement, the mechanism of contact excitation of the electric arc between the nozzle and the central electrode, made in the form of a discontinuous ektricheskogo contact mechanism comprising axially displaceable rod-shaped electrode having a pair of helical, spring and button device for vaporization and delivery into the discharge chamber plasma-forming medium in the form of vapor of the working fluid. The plasma torch contains a reservoir with a nozzle for supplying this fluid, filled with moisture-absorbing material to ensure that the moisture-absorbing material contacts the tubular electrode, a vortex stabilization device for the electric arc, a nozzle and electrode cooling device, an electrode centering mechanism relative to the nozzle through-hole, current collectors for electrical connection of the terminals of an independent source of electrical source current and protective casing (RU 2278328, 05/13/2005 - prototype)

Недостатки аналогов и прототипа связаны с тем, что давление плазмообразующих паров внутри плазмотрона, определяющее основные параметры плазменной струи, нестабильно и плавно растет по мере расхода рабочей жидкости и прогрева деталей плазмотрона, зависит от начальной температуры заправляемой рабочей жидкости, температуры окружающей среды и интенсивности работы плазмотрона. В процессе работы плазмотрона давление зависит также от количества тепла, отраженного на сопло обрабатываемым материалом, от начальной температуры плазмообразующего узла плазмотрона, неравномерного распределения давления внутри резервуара с рабочей жидкостью, качества теплопередачи от сопла к испарителю, зависящего от состояния сопрягаемых поверхностей, степени износа катода. Следствием указанных недостатков является продолжительное время выхода на рабочий режим из-за тепловой инерционности плазмотрона, нестабильность плазменной струи, неравномерное испарение компонентов плазмообразующей жидкости, а также возможное прерывание дуги в режиме сварки при работе на смеси в виде многокомпонентной рабочей жидкости. Вызывает известную сложность процесс установки соосности сопла и центрального электрода из-за отклонения стержневого держателя от оси плазмотрона, отрицательно влияющего на работу плазмотрона. К недостаткам можно отнести низкую надежность узла установки соосности сопла и центрального электрода, в частности дорогостоящего керамического изолятора.The disadvantages of the analogues and the prototype are related to the fact that the pressure of the plasma-forming vapors inside the plasma torch, which determines the main parameters of the plasma jet, is unstable and smoothly increasing as the working fluid is consumed and the details of the plasma torch are heated, it depends on the initial temperature of the charged working fluid, the ambient temperature, and the intensity of the plasma torch . During the operation of the plasma torch, the pressure also depends on the amount of heat reflected on the nozzle by the processed material, on the initial temperature of the plasma-forming unit of the plasma torch, the uneven distribution of pressure inside the reservoir with the working fluid, the quality of heat transfer from the nozzle to the evaporator, depending on the state of the mating surfaces, the degree of cathode wear. The consequence of these drawbacks is a long time for reaching the operating mode due to the thermal inertia of the plasma torch, the instability of the plasma jet, uneven evaporation of the components of the plasma-forming liquid, as well as the possible interruption of the arc in welding mode when working on a mixture in the form of a multicomponent working fluid. The process of setting the alignment of the nozzle and the central electrode causes a known complexity due to the deviation of the rod holder from the axis of the plasma torch, which negatively affects the operation of the plasma torch. The disadvantages include the low reliability of the installation site of the alignment of the nozzle and the central electrode, in particular, an expensive ceramic insulator.

Указанные недостатки могут быть устранены введением в конструкцию плазмотрона дополнительных деталей и устройств, которые позволяют стабилизировать давление в плазмообразующем узле и/или управлять им, а также сократить время выхода плазмотрона на рабочий режим, особенно при низких температурах окружающей среды, а также упрощают установку соосности сопла и центрального электрода.These disadvantages can be eliminated by introducing additional parts and devices into the plasma torch design that can stabilize and / or control the pressure in the plasma-forming unit, as well as reduce the time for the plasma torch to reach the operating mode, especially at low ambient temperatures, and also simplify nozzle alignment and a central electrode.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении стабильности работы и управляемости параметрами плазменной струи, стабилизации давления в плазмотроне, в основном достигаемого путем дополнительного подогрева резервуара с рабочей жидкостью, и/или в реализации возможности управления указанным давлением за счет управляемого расхода рабочей жидкости при подаче ее в испаритель.The technical result of the proposed utility model is to increase the stability and controllability of the plasma jet parameters, to stabilize the pressure in the plasma torch, which is mainly achieved by additional heating of the reservoir with the working fluid, and / or to realize the possibility of controlling the specified pressure due to the controlled flow of the working fluid when it is supplied to the evaporator.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой полезной модели плазмотрон парожидкостной электродуговой, содержит размещенные соосно в корпусе подвижный центральный электрод и съемное сопло, выполняющее функцию второго электрода, обеспечивающие возможность образования электроразрядной камеры, механизм контактного возбуждения в ней электрической дуги, устройство для парообразования рабочей жидкости (испаритель) и подачи образующихся паров в электроразрядную камеру, устройство вихревой стабилизации дуги вблизи оси плазматрона, встроенный резервуар с влаговпитывающим материалом для рабочей жидкости и механизм центрирования стержневого электрода относительно сопла, отличающийся тем, что в состав плазмотрона входит корпус, расположенный параллельно или под острым углом к удлиненной части Г-образного по форме резервуара, сопло-конфузор, удерживающий его колпачок, прикрепленный к корпусу и примыкающий с обеспечением теплопередачи к соосно расположенной в корпусе цилиндрической головной части трубчатого теплопроводного испарителя-завихрителя с тангенциальными отверстиями в его противоположной хвостовой части, имеющей вид усеченного конуса с расширением в сторону головной части, и с центральным каналом для подачи паров рабочей жидкости в электроразрядную камеру между соплом-конфузором и центральным электродом, закрепленным в головной части подвижного стержневого держателя, хвостовая часть которого закреплена в пускорегулирующем и центрирующем электрод механизме, при этом дополнительно плазмотрон содержит охватывающий снаружи конусную часть испарителя-завихрителя составной трубчатый вкладыш, выполненный из гидрофильного упругодеформируемого капиллярно-пористого материала с термостойкостью в парах 50%-го водно-спиртового раствора не ниже 100°С, причем вкладыш в области крепления резервуара к корпусу плазмотрона контактирует с влаговпитывающим материалом, заполняющим резервуар, а также достигается это тем, что используют плазмотрон парожидкостной со встроенным резервуаром для рабочей жидкости, отличающийся тем, что внутри резервуара расположена дренажная трубка, выравнивающая давление.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed utility model, the steam-liquid arc plasma torch contains a movable central electrode and a removable nozzle arranged coaxially in the housing, which performs the function of a second electrode, which makes it possible to form an electric discharge chamber, a contact excitation mechanism in it of an electric arc, a device for vaporizing a working liquid (evaporator) and the supply of generated vapors to the electric discharge chamber, the device of vortex stabilization of the arc and the axis of the plasmatron, an integrated reservoir with a moisture-absorbing material for the working fluid and a centering mechanism of the rod electrode relative to the nozzle, characterized in that the plasmatron includes a housing located parallel to or at an acute angle to the elongated part of the L-shaped reservoir, nozzle-confuser, cap holding it, attached to the casing and adjacent to ensure heat transfer to the coaxially located cylindrical head part of the tubular heat-conducting evaporator-swirl I with tangential openings in its opposite tail section, having the form of a truncated cone with expansion towards the head part, and with a central channel for supplying working fluid vapor to the electric discharge chamber between the confuser nozzle and the central electrode fixed in the head part of the movable rod holder, tail a part of which is fixed in a ballast and centering electrode mechanism, while the plasma torch additionally contains a conical part of the evaporator-swirler enveloping from the outside with a tubular liner made of a hydrophilic elastically deformable capillary-porous material with a heat resistance in pairs of a 50% aqueous-alcoholic solution of at least 100 ° C, and the liner in contact with the moisture-absorbing material filling the reservoir in the region where the reservoir is attached to the plasma torch body is also reached this is because they use a steam-liquid plasmatron with an integrated reservoir for the working fluid, characterized in that a drainage tube is located inside the reservoir, equalizing the pressure.

Также достигается это тем, что существует вариант, в котором используют плазмотрон, отличающийся тем, что снабжен резистивным нагревателем резервуара с рабочей жидкостью.This is also achieved by the fact that there is an option in which a plasmatron is used, characterized in that it is equipped with a resistive heater of the reservoir with the working fluid.

Также достигается это тем, что существует вариант, в котором используют плазмотрон, отличающийся тем, что пускорегулирующий и центрирующий механизм в нем включает устройство для осевого перемещения держателя электрода, состоящее из корпуса, выполненного из электроизоляционного материала в виде втулки с наружной резьбой для присоединения к корпусу плазмотрона, и с круговой внутренней проточкой под уплотнительное центрирующее кольцо, а также возвратной пружины, подвижного штока с фиксирующим держатель винтом, подпружиненной пусковой кнопки с кольцом, опирающимся на предохранительное фиксирующее устройство, состоящее из антифрикционного кольца и стопорной шайбы, которая установлена в кольцевую проточку на этом корпусе.This is also achieved by the fact that there is an option in which a plasmatron is used, characterized in that the ballast and centering mechanism in it includes a device for axial movement of the electrode holder, consisting of a housing made of electrical insulation material in the form of a sleeve with an external thread for connection to the housing a plasma torch, and with a circular internal groove under the sealing centering ring, as well as a return spring, a movable rod with a fixing screw, a spring-loaded trigger to Buttons with a ring resting on a safety locking device consisting of an antifriction ring and a lock washer, which is installed in an annular groove on this housing.

Также достигается это тем, что возможен вариант, в котором используют Плазмотрон, отличающийся тем, что его корпус сочленяется с пускорегулирующим и центрирующим механизмом сферическим шарниром, снабженным фиксатором углового положения держателя центрального электрода относительно оси плазмотрона, причем фиксатор выполнен в виде втулки с наружной резьбой для присоединения к корпусу плазмотрона.It is also achieved by the fact that a variant is possible in which a Plasmatron is used, characterized in that its housing is articulated with a ball-and-center and a centering mechanism with a spherical hinge equipped with a latch for the angular position of the central electrode holder relative to the axis of the plasma torch, and the latch is made in the form of a sleeve with external thread for connection to the plasma torch body.

Также достигается это тем, что возможен вариант, в котором используется плазмотрон, отличающийся тем, что снабжен поворотной ручкой-держателем, а устройство контактного возбуждения дуги приводится в действие подвижным штоком-сердечником соленоида, при этом обмотка соленоида включена в электрическую цепь параллельно электродам плазмотрона через пороговый элемент (стабилитрон, тиратрон, супресор, варистор или защитный диод) с напряжением срабатывания большим, чем максимальное рабочее напряжение плазмотрона, и меньшим, чем напряжение холостого хода источника питания, а так же может быть подключена к блоку питания и управления плазмотрона.This is also achieved by the fact that a variant is possible in which a plasmatron is used, characterized in that it is equipped with a rotary handle-holder, and the contact excitation device of the arc is driven by a movable rod-core of the solenoid, while the coil of the solenoid is connected to the electric circuit parallel to the electrodes of the plasma torch through threshold element (zener diode, thyratron, suppressor, varistor or protective diode) with a trip voltage greater than the maximum operating voltage of the plasma torch, and less than the voltage single-stroke power source, and can also be connected to a power supply and control unit of the plasma torch.

На фиг.1 изображен в разрезе плазмотрон парожидкостной, который содержит корпус (1), колпачок (2), упорное кольцо (3), трубчатый испаритель-завихритель (4) с тангенциальными отверстиями (5), вставку (6), сопло-конфузор (7), цилиндрический центральный электрод (8), размещенный в головной части стержневого держателя (9), разрядную камеру (10) и пускорегулирующий и центрирующий механизм (далее - ПРЦМ), имеющий резьбовое сопряжение с корпусом (1), при этом ПРЦМ включает устройство осевого перемещения, состоящее из корпуса (11) с кольцевой проточкой под уплотнительное кольцо (12), возвратной пружины (13), подвижного штока (14) с винтом-фиксатором (15) для фиксфции хвостовой части держателя электрода, подпружиненной кнопки (16) с кольцом (17), опирающимся на предохранительное устройство. Оно состоит из антифрикционного кольца (18) и стопорного кольца (19), которая установлена в кольцевую проточку на корпусе (11). Кроме того, плазмотрон содержит устройство, включающее Г-образный по форме резервуар (20) для рабочей жидкости с пробкой (21) и с патрубком (22), заполненный влаговпитывающим материалом (23), который через поверхность (24) контактирует с термостойким упругодеформирующимся капиллярно-пористым вкладышем (25). Токоотводы (26) и (27) служат для электрического подсоединения терминалов независимого источника тока. На корпусе плазмотрона расположен датчик температуры (28). Со стороны сопла торец корпуса плазмотрона выполнен в виде штуцера и снабжен кольцом, которое служит упором соплу, вставке (6) и испарителю, прижимаемым колпачком (2), с возможностью обеспечения теплопередачи к вкладышу (25) и далее к испарителю для испарения рабочей жидкости и перегрева ее пара. Изменение объема вкладыша механическим воздействием, например, в виде сжатия вдоль оси плазмотрона изменяет его пористость. Так как рабочая жидкость подается в нагретый испаритель через поры, то таким образом проницаемостью вкладыша регулируют ее расход и, как следствие, устанавливают требуемое давление плазмообразующих паров внутри плазмотрона. Использование вкладыша из термохимически стойкого (не ниже 100°С) материала позволяет устранить термохимическую деградацию и последующее разрушение материала вкладыша, обусловленное тепловым контактом с испарителем и перегретым паром рабочей жидкости, например, в виде 50%-го водного раствора спиртов. При этом наполнитель в резервуаре в отличие от аналогов и прототипа при наличии указанного вкладыша может быть выполнен из менее термостойкого, доступного и дешевого материала, например, марли.Figure 1 shows a sectional plasmatron vapor-liquid, which contains a housing (1), a cap (2), a thrust ring (3), a tubular evaporator-swirl (4) with tangential openings (5), an insert (6), a nozzle-confuser (7), a cylindrical central electrode (8) located in the head of the rod holder (9), a discharge chamber (10) and a ballast and centering mechanism (hereinafter - PRCM) having threaded interface with the housing (1), while the PRCM includes axial movement device, consisting of a housing (11) with an annular groove under the seal Flax ring (12), the return spring (13), the movable rod (14) with a locking screw (15) for fiksftsii tail portion of the electrode holder, the spring-loaded button (16) with a ring (17) resting on the safety device. It consists of an antifriction ring (18) and a retaining ring (19), which is installed in an annular groove on the housing (11). In addition, the plasmatron contains a device comprising a L-shaped reservoir (20) for the working fluid with a stopper (21) and a nozzle (22) filled with moisture-absorbing material (23), which through the surface (24) is in contact with heat-resistant capillary -porous liner (25). The down conductors (26) and (27) are used to electrically connect the terminals of an independent current source. A temperature sensor (28) is located on the plasma torch body. From the nozzle side, the end face of the plasma torch body is made in the form of a fitting and is equipped with a ring that serves as a stop for the nozzle, insert (6) and the evaporator, pressed cap (2), with the possibility of heat transfer to the liner (25) and further to the evaporator for evaporation of the working fluid and overheating her steam. Changing the liner volume by mechanical action, for example, in the form of compression along the axis of the plasma torch, changes its porosity. Since the working fluid is fed into the heated evaporator through the pores, in this way the permeability of the insert regulates its flow rate and, as a result, sets the required pressure of the plasma-forming vapors inside the plasma torch. The use of a liner made of thermochemically stable (not lower than 100 ° C) material allows eliminating thermochemical degradation and subsequent destruction of the liner material due to thermal contact with the evaporator and superheated steam of the working fluid, for example, in the form of a 50% aqueous solution of alcohols. In this case, the filler in the tank, unlike analogues and prototype, in the presence of the specified liner can be made of less heat-resistant, affordable and cheap material, for example, gauze.

Существует вариант, в котором плазмотрон (фиг.2) содержит, кроме перечисленных выше деталей и устройств (1-28), резистивный нагреватель (29), контроллер управления нагревателем, соленоид (30, рядом с ним изображен вариант схемы его включения с пороговым элементом), распорную пружину (31), защитную кольцевую насадку (32), пластиковый кожух (33) и ось крепления (34) поворотной ручки-держателя (35), (36)-дренажная трубка, выравнивающая давление в резервуаре.There is an option in which the plasmatron (Fig. 2) contains, in addition to the above parts and devices (1-28), a resistive heater (29), a heater control controller, a solenoid (30, next to it a variant of its switching circuit with a threshold element is shown ), a spacer spring (31), a protective ring nozzle (32), a plastic casing (33) and an axis of fastening (34) of the rotary holder-holder (35), (36) - a drainage tube equalizing the pressure in the tank.

На фиг.3 изображен один из вариантов общего вида плазмотрона парожидкостного.Figure 3 shows one of the options for the General view of the plasma torch vapor-liquid.

Плазмотрон, изображенный на фиг.1, функционирует следующим образом.The plasma torch shown in figure 1, operates as follows.

Пример 1 (обработка поверхности изделий с нагреванием ее плазменной струей, сформированной сжатой дугой косвенного действия). Через патрубок (22) в резервуар (20) подают рабочую жидкость, пропитывая ею влаговпитывающий материал (23), вкладыш (25) и заполняют каналы, соединяющие резервуар с разрядной камерой, до появления капель рабочего тела из сквозного отверстия сопла. Патрубок закрывают пробкой (21). От источника тока на токоотводы подают пусковое напряжение. Нажатием кнопки (16) приближают торец электрода (8) к внутренней поверхности сопла до возникновения кратковременного контакта, затем отпускают кнопку. При этом разрыв электрического контакта с помощью пружины (13) между электродом и соплом возбуждает электрическую дугу. Выделяемая дугой тепловая энергия передается через теплопроводные вставку и испаритель к рабочей жидкости во вкладыше. Она превращается в пар, создавая избыточное давление, под действием которого пар через отверстия (5) подается, завихряясь, в межэлектродное пространство, стабилизирует дугу в приосевой области, перегревается и поступает в профилированный канал сопла в виде конфузора. В канале пар под действием энергии дуги, геометрически сжатой стенками сопла, переходит в плазменное состояние с формированием на выходе из сопла плазменной струи, которую используют для термической плазменной обработки изделий с помощью известных методов и приемов. При этом влаговпитывающий материал за счет капиллярных сил обеспечивает через поверхность (24) за счет дренажной трубки в резервуаре равномерную подпитку жидкостью вкладыша (25), влагопроницаемость которого определяет заданное условиями обработки количество рабочей жидкости, подаваемой в испаритель. Объем и, соответственно, влагопроницаемость вкладыша регулируют перемещением корпуса (11) вручную путем его вращения. Для управления током дуги и контроля с помощью датчика (28) температуры деталей плазмотрона во избежание их перегрева и нарушения режима обработки применяют программируемый блок питания и управления плазматроном со встроенным регулятором стабилизированного тока как в аналогах. Таким образом, управляют основными параметрами плазменной струи (скорость истечения из сопла, распределение температур в струе, форма струи), включая их стабильность, обеспечивая высокое качество и широту технических возможностей термической обработки в соответствии с изобретением.Example 1 (surface treatment of products with heating with a plasma jet formed by a compressed arc of indirect action). Through the nozzle (22), a working fluid is fed into the reservoir (20), soaking it with moisture-absorbing material (23), a liner (25), and the channels connecting the reservoir to the discharge chamber are filled until droplets of the working fluid appear from the through hole of the nozzle. The nozzle is closed with a stopper (21). Starting current is supplied to the down conductors by a starting voltage. By pressing the button (16), the end of the electrode (8) is brought closer to the inner surface of the nozzle until a short-term contact occurs, then the button is released. In this case, the breaking of the electrical contact with the help of a spring (13) between the electrode and the nozzle excites an electric arc. The thermal energy generated by the arc is transmitted through the heat-conducting insert and the evaporator to the working fluid in the liner. It turns into steam, creating excess pressure, under the influence of which steam is supplied through holes (5), swirling into the interelectrode space, stabilizes the arc in the axial region, overheats and enters the shaped channel of the nozzle in the form of a confuser. Under the action of arc energy, geometrically compressed by the nozzle walls, it passes into the plasma state in the vapor channel with the formation of a plasma jet at the exit from the nozzle, which is used for thermal plasma processing of products using known methods and techniques. In this case, the moisture-absorbing material due to capillary forces provides through the surface (24) due to the drainage tube in the tank a uniform liquid feed of the liner (25), the moisture permeability of which determines the amount of working fluid supplied to the evaporator specified by the processing conditions. The volume and, accordingly, the moisture permeability of the liner is controlled by moving the housing (11) manually by rotating it. To control the arc current and control with the help of a sensor (28) the temperature of the plasma torch parts in order to avoid their overheating and violation of the processing mode, a programmable power supply and plasmatron control unit with an integrated stabilized current regulator are used as in analogues. Thus, the main parameters of the plasma jet are controlled (nozzle outflow rate, temperature distribution in the jet, jet shape), including their stability, providing high quality and wide technical capabilities of heat treatment in accordance with the invention.

Пример 2 (обработка поверхности материалов с нагреванием ее плазменной струей, сформированной дежурной дугой косвенного действия и совмещенной с дугой прямого действия, возбужденной между плазмотроном и изделием). Выполняют все операции, описанные выше в примере 1. Затем от блока питания и управления плазмотроном на сопло (7) и обрабатываемое электропроводящее изделие известными способами подают напряжение и создают между ними разность потенциалов. Затем уменьшают расстояние между соплом и изделием до возникновения дуги прямого действия, совмещенной с плазменной струей, и производят обработку, например, регулируя указанные выше основные параметры плазменной струи и дуги прямого действия, осуществляют плазменную сварку, применяя известные методы и приемы.Example 2 (surface treatment of materials with heating by a plasma jet formed by a duty arc of indirect action and combined with a direct-acting arc excited between the plasma torch and the product). All the operations described above in Example 1 are carried out. Then, voltage is applied to the nozzle (7) and the electrically conductive article being processed by the known methods from the power supply unit and controlling the plasma torch and creating a potential difference between them. Then, the distance between the nozzle and the product is reduced to the appearance of a direct-acting arc combined with a plasma jet, and processing is performed, for example, by adjusting the main parameters of the plasma jet and direct-acting arc described above, plasma welding is carried out using known methods and techniques.

Плазматрон, изображенный на фиг.2, функционирует аналогично плазмотрону на Фиг.1, но предварительно с помощью шарового шарнира устанавливают соосность сопла и центрального электрода и фиксируют его поворотом фиксатора (18).The plasmatron shown in Fig. 2 functions similarly to the plasmatron in Fig. 1, but first, using the ball joint, the nozzle and the central electrode are aligned and fixed by turning the lock (18).

Claims

1. A plasma-vapor plasma arc plasma torch containing a movable central electrode arranged coaxially in the housing and a removable nozzle that acts as a second electrode, which makes it possible to form an electric discharge chamber, a contact excitation mechanism in it of an electric arc, a device for vaporizing a working fluid (evaporator) and supplying the generated vapors to an electric discharge camera, vortex arc stabilization device near the axis of the plasmatron, built-in reservoir with moisture-absorbing material for working fluid and a trigger mechanism, characterized in that the plasma torch includes a housing located parallel or at an acute angle to the elongated portion of the L-shaped reservoir, a nozzle-confuser holding its cap, attached to the housing and adjacent to ensure heat transfer to the coaxially located in the body of the cylindrical head part of a tubular heat-conducting evaporator-swirl with tangential openings in its opposite tail part, having the form of a truncated cone with an extension towards the goal the oval part, and with a central channel for supplying working fluid vapor to the electric discharge chamber between the confuser nozzle and the central electrode fixed in the head part of the movable rod holder, the tail part of which is fixed in the trigger and centering electrode mechanism, while the plasma torch additionally contains a conical outside part of the evaporator-swirler composite tubular liner made of a set of rings made of hydrophilic elastically deformable capillary-porous about a material with heat resistance in vapors of a 50% aqueous-alcoholic solution of at least 100 ° C, and the liner in the area of attachment of the tank to the plasma torch body is in contact with moisture-absorbing material filling the tank.

2. A vapor-liquid plasma torch with an integrated reservoir for the working fluid, characterized in that a pressure equalizing drainage tube is located inside the reservoir.

3. The plasma torch according to claim 1 or 2, characterized in that it is equipped with a resistive heater of the reservoir with the working fluid.

4. The plasma torch according to claim 1, characterized in that the ballast and centering mechanism in it includes a device for axial movement of the electrode holder, consisting of a body made of electrical insulation material in the form of a sleeve with an external thread for connection to the plasma torch body, and with a circular inner a groove for the centering o-ring, as well as a return spring, a movable rod with a fixing screw, a spring-loaded start button with a ring resting on a safety locking troystvo consisting of an antifriction ring and the locking washer, which is mounted in an annular groove in this case.

5. The plasma torch according to claim 1, characterized in that its housing is articulated with a ball and centering mechanism with a spherical hinge equipped with a latch for the angular position of the central electrode holder relative to the axis of the plasma torch, and the latch is made in the form of a sleeve with an external thread for connection to the plasma torch body.

6. The plasma torch according to claim 1, characterized in that it is equipped with a rotary handle holder, and the arc contact excitation device is driven by a movable rod-core of the solenoid, while the coil of the solenoid is connected to the electric circuit parallel to the plasma torch electrodes through a threshold element (zener diode, thyratron , suppressor, varistor or protective diode) with a tripping voltage greater than the maximum operating voltage of the plasma torch, and less than the open circuit voltage of the power source.