UA82584C2

UA82584C2 - Electric-arc plasmatron

Info

Publication number: UA82584C2
Application number: UAA200607655A
Authority: UA
Inventors: Анатолий Тимофеевич Неклеса; Игорь Алексеевич Шиман; Алексей Николаевич Марченко
Original assignee: Анатолий Тимофеевич Неклеса
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-04-25
Also published as: RU2340125C2; RU2007101140A

Description

Опис винаходу

Даний винахід відноситься до машинобудування, зокрема до плазмової техніки, і може бути використаний в 2 установках для плазмово-дугового різання металу.

Відомий електродуговий плазмотрон, що включає корпус, виконаний з діелектрика, із установленим у ньому порожнистим мідним катодом, водоохолоджувальний соленоїд, пов'язаний з струмопроводом і електродом через клему-вставку, у якій виконані наскрізні канали, циліндричний кожух з конічним звуженням і осьовим отвором у нижній його частині, за допомогою якого закріплені в діелектричному корпусі електрод і сопло, 70 діелектричну прокладку, розташовану між електродом і соплом, у конусній частині якого виконані тангенціальні канавки (Патент України Моб6919, кл. Н 05 В 7/22, В23КО/16. Заявл. 01.11.2001. Опубл. Бюл. Моб, 20041.

Недоліком відомого плазмотрона є недостатня надійність його роботи через вихід з ладу теплонавантажених елементів - електрода й сопла через низьку ефективність системи охолодження.

Найбільш близьким по технічній суті й результату, що досягається, (прототип) до описуваного винаходу 79 прийнятий єелектродуговий плазмотрон, що включає діелектричний корпус, у якому встановлені порожнистий мідний електрод, сопло й водоохолоджувальний соленоїд, пов'язаний з струмопроводом і електродом через клему-вставку, у якій виконані наскрізні канали, при цьому електрод і сопло закріплені в діелектричному корпусі за допомогою діелектричного кожуха з конічним звуженням і осьовим отвором у нижній його частині, з розташованою між електродом і соплом діелектричною ущільнювальною прокладкою, з виконаними в конусній частині сопла тангенціальними отворами, у торці електрода герметично закріплена втулка, на поверхні якої виконані різьбові канавки, що з'єднують Через герметичну діелектричну вставку канал подачі газу із внутрішньою порожниною електрода, при цьому в зазорі між соплом і кожухом установлена циліндрична втулка, у якій виконана порожнина, що з'єднує колектор подачі газу з кільцевою щілиною, утвореною поверхнею сопла й поверхнею конічного звуженого кожуха |Патент України Моб8449, кл. 7 НО5В7/22, В2З3КО/16. Заявл. 18.03.2002. с

Опубл. Бюл. Мо8, 20041. о

Існуючий в прототипі електричний зв'язок соленоїда з електродом, при однаковому намотуванні соленоїда, здійснювався в одній точці, що приводило до прогару порожнистого катода через порушення топографії магнітного поля в місці пайки, що знижує стійкість плазмотрона й, отже, надійність роботи.

В основу винаходу поставлено завдання вдосконалення електродугового плазмотрона, у якому шляхом - модифікації конструкції основних вузлів, збільшується стійкість сопла й порожнистого електрода, с забезпечується стабільність геометричних і енергетичних параметрів плазмової дуги, збільшується інтенсивність теплознімання з теплонавантажених вузлів і за рахунок цього забезпечується підвищення ресурсу роботи юю плазмотрона і його надійність. с

Поставлене завдання вирішується тим, що в електродуговому плазмотроні, що містить діелектричний корпус, у якому встановлені порожнистий мідний електрод, сопло й водоохолоджувальний соленоїд, пов'язаний з со струмопроводом і електродом через клему-вставку, канали підведення води й газу, при цьому електрод і сопло закріплені в діелектричному корпусі за допомогою циліндричного кожуха з конічним звуженням і осьовим отвором у нижній його частині, а в торці мідного електрода встановлений торцевий завихрювач, виконаний у « вигляді втулки, відповідно до винаходу, між порожнистим мідним електродом і соплом установлений кільцевий 70 ізолятор, до якого герметично примикають основний завихрювач, виконаний у вигляді кільця з тангенціальними о, с отворами, і кільцевий водяний колектор, причому основний і торцевий завихрювачі зв'язані через золотники з» перерозподілу витрати газу з каналом подачі газу, а соленоїд розташований усередині сталевої циліндричної гільзи, один торець якої примикає до клеми-вставки, установленої в зоні стику порожнистого мідного електрода й кільцевого водяного колектора, при цьому клема-вставка виконана з наскрізними отворами, що з'єднують кільцевий водяний колектор з порожниною, утвореною стінками електрода й циліндричної гільзи, причому осі со суміжних наскрізних отворів розташовані під кутом 60-702 одна до одної в проекції на площину, що проходить км через поздовжню вісь плазмотрона, а інший торець гільзи примикає до діелектричного корпуса, при цьому соленоїд виконаний з декількох паралельних витків мідного ізольованого проводу однакового перетину, вихідні о кінці соленоїда, кожний окремо, припаяні рівномірно по кругу до клеми-вставки, а в торцевому завихрювачі о 20 виконані наскрізні тангенціальні отвори, що з'єднують канал подачі газу з порожниною електрода.

Перерозподіл витрати газу за допомогою золотників дозволяє настроїти режим горіння дуги із прив'язкою ї» усередині порожнини електрода. Збільшення витрати газу через торцевий завихрювач пересуває прив'язку дуги до вихідного перетину порожнистого електрода. Зменшення витрати - пересуває прив'язку до торцевого завихрювача. Ресурс порожнистого мідного електрода залежить від місця прив'язки дуги. 99 Переміщення місця прив'язки дуги по внутрішній поверхні електрода уздовж його осі дозволяє збільшити

Ге) ресурс роботи цього електрода й усього плазмотрона.

Припаювання рівномірно по окружності клеми-вставки окремих проводів соленоїда дозволяє вирівняти ко топографію магнітного поля усередині порожнини порожнистого мідного електрода, ліквідувати локальну внутрішню прив'язку дуги, розподіливши цю прив'язку по всій внутрішній поверхні електрода, що дозволяє 60 збільшити ресурс роботи плазмотрона.

Розташування соленоїда усередині сталевої циліндричної гільзи дозволяє сформувати потік рідини, що охолоджує соленоїд і порожнистий мідний електрод, підсилити магнітне поле усередині електрода, а, отже, збільшити швидкість обертання дуги й ресурс електрода.

Подача води через наскрізні отвори в клемі-вставці збільшує тепловіддачу від стінки електрода в зоні бо шунтування дуги, оскільки максимальний тепловий потік зі стінки знімається в зоні гальмування струменя.

Виконання наскрізних отворів у клемі-вставці таким чином, що кут між осями суміжних отворів у проекції на площину, що проходить через поздовжню вісь плазмотрона, становить о-60-7092 , при однаковій кількості отворів, збільшує поверхню контакту електрода з охолоджувальною рідиною й дозволяє охопити активним охолодженням максимальну площу електрода. При значенні кута 5602 ефективність охолодження зменшується.

Верхня межа значення кута 4-70 обмежена конструктивними можливостями виконання отворів у клемі-вставці, призначених для перетікання охолоджувальної рідини з кільцевого водяного колектора в порожнину, утворену стінками електрода й циліндричної гільзи. Обрані раціональні значення кута о0о-60-702 розширюють зону інтенсивного охолодження й забезпечують зростання ресурсу електрода.

Виконання наскрізних тангенціальних отворів у торцевому й основному завихрювачах дозволяє здійснити вихрову стабілізацію дуги при подачі плазмоутворюючого газу шляхом інтенсивного її обтиснення, що збільшує теплоізоляцію стінок електрода й сопла від дуги.

Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 - представлений поздовжній розріз електродугового плазмотрона з вузлами газорозподілу; на фіг.2 - поздовжній розріз електродугового плазмотрона з вузлами водоохолодження; на фіг.З - розріз А-А фіг.2; на фіг.4 - поздовжній розріз клеми-вставки.

Плазмотрон складається з корпуса 1, виконаного з діелектрика, усередині якого розташований порожнистий мідний електрод 2, на зовнішній поверхні якого виконані канавки 3. Електрод 2 розміщений усередині водоохолоджувального соленоїда 4. Соленоїд 4 розташований усередині сталевої циліндричної гільзи 5, один торець якої примикає до клеми-вставки б, у якій виконані наскрізні отвори 7, що зв'язують порожнину 8, утворену зовнішніми стінками електрода 2 і внутрішніми стінками гільзи 5, з кільцевим водяним колектором 9.

Осі суміжних наскрізних отворів 7 розташовані під кутом 60-70 одна до одної в проекції на площину, що проходить через поздовжню вісь плазмотрона. Інший торець гільзи 5 сполучений з діелектричним корпусом 1. ЄМ Соленоїд 4 виконаний з декількох паралельних витків мідного ізольованого проводу однакового перетину й о зв'язаний, з одного боку, спільною скруткою з струмопроводом 10, а з іншого боку - з електродом 2 через клему-вставку 6, причому кожний окремий провід соленоїда припаяний Через рівні відстані по окружності клеми-вставки 6.

Порожнистий електрод 2 і сопло 11 закріплені в діелектричному корпусі 1 за допомогою циліндричного чФ кожуха 12 з конічним звуженням і осьовим отвором у нижній його частині. У діелектричному корпусі виконаний со канал 13 для підведення, канал 14 для відводу охолоджувальної рідини й канал 15 подачі газу.

У верхній частині порожнистого електрода 2 установлений торцевий завихрювач 16, виконаний у вигляді Со) втулки з тангенціальними отворами, що з'єднують канал 15 подачі газу із внутрішньою порожниною електрода 2.

Між порожнистим електродом 2 і соплом 11 установлений кільцевий ізолятор 17, до якого герметично примикає ся основний завихрювач 18, виконаний у вигляді кільця з тангенціальними отворами, що з'єднують канал 15 подачі ФО газу з порожниною сопла 11.

Основний завихрювач 18 і торцевий завихрювач 16 зв'язані через золотники 19 і 20 перерозподілу витрати газу з каналом 15 подачі газу. «

Плазмотрон працює в такий спосіб.

Через канал 15 подачі газу плазмоутворюючий газ проходить золотники 19 і 20 перерозподілу витрати газу й щей) с надходить на основний завихрювач 18 і торцевий завихрювач 16. Газовий потік, проходячи через тангенціальні ч отвори основного завихрювача 18, надходить у сопло 11. Одночасно газ через торцевий завихрювач 16 -» надходить у внутрішню порожнину мідного електрода 2. У результаті змішання повітряних потоків у порожнині мідного електрода утвориться зона тільки з тангенціальним напрямком руху газу. У цій зоні формується мінімальний тиск газу й саме в цій зоні здійснюється прив'язка дуги. Шляхом зміни співвідношень витрат газу о через торцевий і основний завихрювачі можна переміщати цю зону по довжині електрода, управляючи процесом з зношування його внутрішньої поверхні.

Охолоджувальна рідина, наприклад вода, подається в плазмотрон по каналу 13, надходить у кругову 1 порожнину сопла 11 і далі - у кільцевий водяний колектор 9, з якого через отвори 7 у клемі-вставці 6 20 направляється в порожнину 8, утворену зовнішніми стінками електрода 2 і внутрішніми стінками циліндричної со гільзи 5, охолоджуючи при цьому соленоїд 4 і одночасно електрод 2. З порожнини 8 вода направляється в канал і» 14 відводу.

Золотники 19 і 20 установлюють необхідну витрату газу, що подається на основний і торцевий завихрювачі.

На плазмотрон подають напругу від джерела електроживлення й одночасно за допомогою осцилятора збуджують дуговий розряд у проміжку між порожнистим електродом і стінкою сопла. Дуговий розряд видувають газовим вихром через канал сопла 11, що, переміщаючись уздовж стінки сопла, забезпечує теплову ізоляцію і) стовпа дуги від стінки каналу сопла й не допускає місцевого перегріву. Після шунтування дугового розряду на кз виріб, що розрізається, відключають систему збудження. Виводять плазмотрон на робочий режим, установлюють необхідну швидкість переміщення плазмотрона й здійснюють різання виробу. 60 Перерозподіл газу за допомогою золотників і керування стовпом дуги за допомогою соленоїда, а також інтенсивний тепловідбір дозволяють більш сильно обжати плазмову дугу й забезпечити тим самим більшу продуктивність пристрою для плазмового різання при підвищеній стійкості сопла й електрода.

Claims

65 Формула винаходу

1. Електродуговий плазмотрон, що містить діелектричний корпус, у якому встановлені порожнистий мідний електрод, сопло й водоохолоджувальний соленоїд, з'єднаний зі струмопроводом і електродом Через клему-вставку, канали підведення води й газу, при цьому електрод і сопло закріплені в діелектричному корпусі за допомогою циліндричного кожуха з конічним звуженням і осьовим отвором у нижній його частині, а в торці мідного електрода встановлений торцевий завихрювач, виконаний у вигляді втулки, який відрізняється тим, що між порожнистим мідним електродом і соплом установлений кільцевий ізолятор, до якого герметично примикають основний завихрювач, виконаний у вигляді кільця з тангенціальними отворами, і кільцевий водяний колектор, причому основний і торцевий завихрювачі зв'язані через золотники перерозподілу витрати газу з /о каналом подачі газу, а соленоїд розташований усередині сталевої циліндричної гільзи, один торець якої примикає до клеми-вставки, установленої в зоні стику порожнистого мідного електрода й кільцевого водяного колектора, при цьому клема-вставка виконана з наскрізними отворами, що з'єднують кільцевий водяний колектор з порожниною, утвореною стінками електрода й циліндричної гільзи, а інший торець гільзи примикає до діелектричного корпусу, при цьому соленоїд виконаний з декількох паралельних витків мідного ізольованого 7/5 проводу однакового перерізу, вихідні кінці соленоїда, кожний окремо, припаяні рівномірно по колу до клеми-вставки, а в торцевому завихрювачі виконані наскрізні тангенціальні отвори, що з'єднують канал подачі газу з порожниною електрода.

2. Електродуговий плазмотрон за п. 1, який відрізняється тим, що осі суміжних наскрізних отворів клеми-вставки розташовані під кутом 60-70 одна до одної в проекції на площину, що проходить через поздовжню вісь плазмотрона. с 7 о (ге) Іо) с Зо со

- . и? со ко 1 со ко 60 б5