ПЛАЗМОТРОН Российский патент 1995 года по МПК B23K10/00 

Известен плазмотрон, содержащий корпус с плазмообразующим соплом и установленным внутри корпуса электродом, а также подводящий и отводящий каналы системы жидкостного охлаждения плазмотрона, причем подводящий канал выполнен в виде глухого осевого отверстия в электроде, а отводящий канал в виде кольцевого пространства между боковой поверхностью электрода и внутренней поверхностью корпуса и соединен с подводящим каналом посредством проходного канала, выполненного в виде пространства между внутренней поверхностью посадочной электроизоляционной втулки, посредством которой электрод установлен в корпусе, и боковой поверхностью электрода.

Недостатком прототипа является сложность системы охлаждения плазмотрона, обусловленная сложностью проходного канала, а также сложность эксплуатации, обусловленная ненадежностью зажигания дуги.

Задача изобретения повышение надежности высокочастотного зажигания дуги.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в исключении шунтирующего действия охлаждающей жидкости на высокочастотный разряд при сохранении этой жидкостью способности передавать в необходимом объеме электрический потенциал с электрода на корпус.

Наличие втулки в отводящем канале плазмотрона значительно повышает электрическое сопротивление участка электрод-корпус, что снижает шунтирующее действие охлаждающей жидкости на высокочастотный разряд. В то же время наличие отверстий в стенке втулки и поперечных отверстий в теле электрода для прохождения охлаждающей жидкости обеспечивает необходимую скорость движения жидкости в отводящей полости в направлении от электрода к корпусу, совпадающем с направлением переноса ионов от электрода к корпусу, обеспечивая тем самым необходимый перенос электрического потенциала на корпус плазмотрона для формирования дуги путем ее обжатия. В случае сварки на обратной полярности алюминиевых и магниевых сплавов обеспечивается дополнительный эффект катодной очистки поверхности металла плазмообразующим соплом.

На чертеже показан плазмотрон.

Плазмотрон содержит корпус 1, плазмообразующее сопло 2, электрод 3, установленный внутри корпуса посредством электроизоляционной втулки 4, втулки 5 из электроизоляционного материала с поперечными отверстиями 6 в стенке втулки, подводящий канал 7 и отводящую полость 8 системы охлаждения плазмотрона. При этом подводящий канал 7 выполнен в виде глухого осевого отверстия в теле электрода 3, в котором расположена трубка 9 для подачи в канал 7 охлаждающей жидкости от внешнего источника.

Отводящая полость 8 выполнена в виде кольцевого пространства между боковой поверхностью электрода 3 и внутренней поверхностью корпуса 1. В отводящей полости 8 расположена упомянутая втулка 5. Подводящий канал 7 и отводящая полость 8 соединены между собой посредством поперечных отверстий 10 в теле электрода 3, выполняющих функцию проходных каналов.

Работа плазмотрона заключается в следующем.

Охлаждающая жидкость от внешней подающей системы по трубке 9 поступает в нижнюю часть подводящего канала 7. По каналу 7 жидкость проходит вверх и через поперечные отверстия 10 в теле электрода 3 поступает в отводящую полость 8, в которой расположена втулка 5 из электроизоляционного материала, разделяющая отводящую полость 8 на две части внутреннюю и внешнюю. Внутренняя и внешняя части отводящей полости 8 сообщаются между собой посредством поперечных отверстий 6 в стенке втулки 5. Благодаря этому обеспечивается электрический контакт через жидкость между электродом 3 и корпусом 1. Наличие такого контакта обеспечивает передачу на корпус и соответственно на плазмообразующее сопло электрического потенциала электрода 3, что необходимо для формирования правильной геометрии дуги. При этом опытным путем установлено, что оптимальный режим указанной передачи потенциала достигается при выполнении условия:
0<S<8 π ˙ e² где S суммарная площадь поперечных отверстий 6 в стенке втулки 5;
e расстояние между боковой поверхностью электрода 3 и внутренней поверхностью корпуса 1 (0<e<3 мм).

Однако, обеспечивая оптимальную передачу потенциала электрода 3 на корпус 1, в то же время "дырчатая" втулка 5 увеличивает электрическое сопротивление участка электрод-корпус для переменного высокочастотного тока, который протекает через охлаждающую жидкость в отводящей полости 8 при подаче высокочастотного напряжения между электродом 3 и соплом 2 для зажигания дуги.

Таким образом, наличие "дырчатой" втулки 5 из электроизоляционного материала позволяет снять противоречие между необходимостью передачи через жидкость потенциала электрода на корпус и необходимостью исключения шунтирующего действия указанной жидкости на высокочастотный разряд в момент зажигания дуги.

Использование: плазменная сварка и резка металлов. Сущность изобретения: в плазмотроне электрод установлен внутри корпуса посредством электроизоляционной втулки, в теле электрода имеется подводящий канал системы жидкостного охлаждения электрода, соединенный с отводящей полостью, образованной внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью электрода. Плазмотрон снабжен второй электроизоляционной втулкой с отверстиями для прохода воды, которая установлена в отводящей полости с зазором относительно электрода и корпуса и в контакте с первой электроизоляционной втулкой. Конструкция плазмотрона обеспечивает повышение надежности зажигания. 1 ил.

ПЛАЗМОТРОН, содержащий корпус с плазмообразующим соплом и установленный в корпусе посредством электроизоляционной втулки электрод, подводящий канал системы жидкостного охлаждения плазмотрона, расположенный в теле электрода, и соединенную с ним отводящую полость, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью электрода, отличающийся тем, что он снабжен второй электроизоляционной втулкой с отверстиями для прохода воды, установленной в отводящей полости с зазором относительно электрода и корпуса и в контакте с первой электроизоляционной втулкой.