ПЛАЗМЕННАЯ ГОРЕЛКА Российский патент 1994 года по МПК B23K10/00 

Изобретение относится к сварочной технике, в частности к устройствам для плазменной сварки и резки черных и цветных металлов в среде защитного газа.

Известна плазменная горелка, содержащая корпус с установленным в нем электрододержателем, на котором закреплен электрод, и системой охлаждения электрода и электрододержателя с центральным каналом, выполненным в электрододержателе, и с наружным кольцевым каналом, концентричным центральному, сообщающимся с ним и образованным внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью электрододержателя.

Недостатком известной плазменной горелки является то, что система охлаждения предназначена только для охлаждения электрода и электрододержателя и не является при этом единой системой охлаждения для всех нагревающихся элементов горелки, что не позволяет уменьшить габариты и вес устройства.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является плазменная горелка, содержащая полый корпус, штуцеры для подвода и отвода охлаждающей воды, подачи плазмообразующего газа, установленное в корпусе и соединенное каналом со штуцером для подачи плазмообразующего газа плазмообразующее сопло, внутри которого расположены центрированный относительно корпуса электрод, выполненный с внутренней полостью и закрепленный на выполненном с каналом и продольным наружным пазом электрододержатель, который установлен относительно корпуса с кольцевым зазором, соединенным со штуцером для отвода охлаждающей воды. Канал, выполненный в электрододержателе, соединен со штуцером для подвода охлаждающей среды, кольцевым зазором и внутренней полостью электрода. Горелка имеет втулку, расположенную со стороны электрода.

Недостаток горелки - недостаточно эффективное охлаждение нагревающихся элементов.

Цель изобретения - интенсификация охлаждения нагревающихся элементов горелки.

На фиг. 1 схематически изображена плазменная горелка; на фиг. 2 - корпус горелки; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - плазменная горелка, вид слева.

Плазменная горелка содержит полый медный корпус 1, штуцер 2 для подвода плазмообразующего газа, штуцер 3 для подвода защитного газа, штуцер 4 для подвода и штуцер 5 для отвода охлаждающей воды. В корпусе 1 посредством верхней втулки 6 установлен электрододержатель 7, на нижнем конце которого закреплен медный электрод 8, центрированный относительно корпуса 1 посредством нижней втулки 9. Обе втулки 6 и 9 выполнены из изоляционного материала. В нижней части корпуса 1 установлено сопло 10 для подачи защитного газа и расположенное в нем сопло 11 для подачи плазмообразующего газа. В корпусе 1 выполнены каналы 12 для отвода охлаждающей воды, каналы 13 - для подвода плазмообразующего газа, каналы 14 - для подвода защитного газа. В корпусе 1 со стороны его внутренней поверхности выполнены кольцевая полоcть 15 и винтовые каналы 16. Кольцевая полость 15 посредством канала 13 соединена со штуцером 2 для подвода плазмоообразующего газа и совместно с наружной поверхностью нижней втулки 9 в области ее верхнего торца образует коллектор-распределитель плазмообразующего газа. Винтовые каналы 16 совместно с наружной боковой поверхностью нижней втулки 9 образуют завихритель, посредством которого коллектор-распределитель 15 (фиг. 1) соединен с внутренней полостью плазмообразующего сопла 11. Горелка имеет также систему водяного охлаждения с центральным каналом 17, выполненным в электрододержателе 7, и наружным каналом 18, образованным внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью электрододержателя 7. В электроде 8 выполнена полость 19, которая посредством наружного продольного паза 20, выполненного на нижнем конце электрододержателя 7, и проходного канала 21, образованного внутренней поверхностью нижней втулки 9 и наружной поверхностью электрододержателя 7, соединена с кольцевым каналом 18, который, в свою очередь, соединен со штуцером 5 для отвода охлаждающей воды. Полость 19 электрода 8 соединена также с центральным каналом 17 со смещением этого соединения относительно оси электрододержателя 7 и полости 19 в сторону, противоположную смещению от этой оси паза 20. По первому варианту (фиг. 1) указанное смещение обеспечивается выполнением с соответствующим смещением на величину h центрального канала 17 относительно оси электрододержателя 7; а по второму варианту (фиг. 4) - выполнением в электрододержателе дополнительного наружного паза 22, центральным каналом 17, выполненным по оси электрододержателя 7 (т. е. без упомянутого смещения h) с глухим нижним торцом. Кроме того, показанные на фиг. 1 и 4 каналы 23 предназначены для перепуска защитного газа из каналов 14 в полость сопла 10.

Работа плазменной горелки заключается в следующем.

Охлаждающая вода, подводимая к штуцеру 4, поступает по центральному каналу 17 непосредственно (фиг. 1) или через дополнительный паз 22 (фиг. 4) в полость 19 электрода 8 со смещением от оси этой полости. Из полости 19 вода выходит также со смещением от указанной оси, но в противоположную сторону, через паз 20, проходной канал 21, наружный кольцевой канал 18 и штуцер 5 на слив. Тем самым вода последовательно охлаждает электрододержатель 7, электрод 8, образуя в его полости 19 последовательно и равномерно омывающий поверхность этой полости водоток (показано на фиг. 1 и 4 стрелкой), нижнюю втулку 9 и корпус 1. Одновременно через штуцер 2 по каналу 13 корпуса 1 в коллектор-распределитель 15 поступает плазмообразующий газ. Из этого коллектора-распределителя 15 плазмообразующий газ по завихрителю 16 поступает во внутреннюю полость сопла 11, тем самым дополнительно охлаждая корпус 1 в области, непосредственно прилегающей к электроду 8. Кроме того, через штуцер 3 по каналу 14 корпуса 1 и каналам 23 в сопло 10 поступает защитный газ. При этом, охлаждение сопел 10 и 11 осуществляется за счет отвода тепла в водо- и газоохлаждаемый корпус 1, с которым сопла имеют надежный тепловой контакт, а также защитный и плазмообразующим газом.

Конструкция горелки обеспечивает значительное повышение интенсивности охлаждения горелки, особенно ее наиболее нагревающихся частей - электрода и корпуса, что дает возможность снизить вес горелки и повысить ее мощность.

(56) Авторское свидетельство СССР N 863237, кл. В 23 К 9/16, 1979.

Авторское свидетельство СССР N 559787, кл. В 23 К 10/00, 1977.

Использование: для плазменной сварки и резки черных и цветных металлов. Сущность изобретения: соединение внутренней полости 19 электрода 8 с центральным каналом 17 электрододержателя 7 выполнено со смещением относительно оси электрододержателя 7 в сторону, противоположную смещению от этой оси паза 20 электрододержателя 7. Это интенсифицирует охлаждение электрода 8 за счет улучшения циркуляции воды в полости 19 электрода 8. В корпусе 1 также дополнительно выполнены коллектор-распределитель 15 и завихритель 16. Коллектор-распределитель 15 посредством канала 13 соединен со штуцером 2 для подачи воды, а посредством завихрителя 16 - с внутренней полостью сопла 11. Это обеспечивает дополнительное охлаждение корпуса 1 плазмообразующим газом, проходящим по вихревым газоходам 16. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ПЛАЗМЕННАЯ ГОРЕЛКА , содеpжащая полый коpпус, штуцеpы для подвода и отвода охлаждающей воды, подачи плазмообpазующего газа, установленное в коpпусе и соединенное каналом со штуцеpом для подачи плазмообpазующего газа плазмообpазующее сопло, внутpи котоpого pасположен центpиpованный относительно коpпуса электpод, выполненный с внутpенней полостью и закpепленный на выполненном с каналом и пpодольным наpужным пазом электpододеpжателе, котоpый установлен относительно коpпуса с кольцевым зазоpом, соединенным со штуцеpом для отвода охлаждающей воды, канал, выполненный в электpододеpжателе, соединен со штуцеpом для подвода охлаждающей сpеды, кольцевым зазоpом и внутpенней полостью электpода, а также втулку, pасположенную со стоpоны электpода, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации охлаждения нагpевающихся элементов гоpелки, соединение канала электpододеpжателя и полости электpода выполнено со смещением относительно оси электpододеpжателя в стоpону, пpотивоположную пpодольному наpужному пазу электpододеpжателя, в коpпусе выполнены кольцевая полость и винтовые каналы, обpазующие с наpужной повеpхностью втулки соединенные между собой соответственно коллектоp-pаспpеделитель и завихpитель, пpи этом завихpитель соединен с полостью сопла, а коллектоp-pаспpеделитель - со штуцеpом для подачи плазмообpазующего газа, пpи этом втулка установлена на электpоде с кольцевым зазоpом относительно электpододеpжателя. 2. Гоpелка по п. 1, отличающаяся тем, что канал электpододеpжателя смещен относительно оси электpододеpжателя. 3. Гоpелка по п. 1, отличающаяся тем, что канал электpододеpжателя выполнен глухим центpальным, а на наpужной повеpхности электpододеpжателя выполнен втоpой пpодольный паз, pасположенный пpотивоположно пеpвому и обpазующий с внутpенней повеpхностью электpода канал, соединяющий внутpеннюю полость электpода с центpальным каналом.