Устройство плазменной резки и применение изнашиваемых частей в устройстве плазменной резки Российский патент 2019 года по МПК B23K10/00 H05H1/34 

Изобретение относится к устройству плазменной резки, которое может, в частности, быть использовано для одновременной плазменной резки с использованием плазменных резаков и, в частности, для одновременного формирования фасок на режущих кромках или для одновременной тепловой обработки. Оно также в равной степени относится к применению изнашиваемых частей в устройстве плазменной резки.

Плазменная резка используется для резки металлов. Для этого используются плазменные резаки. При машинной резке они могут направляться направляющей системой, такой как машина для резки с ЧПУ с управляемыми XY координатами или промышленный робот.

Плазменные резаки, как правило, содержат ствол и наконечник. Разъемы для сред, которые необходимы для работы плазменного резака, например, для газа (плазмообразующего газа), электрической мощности (мощности разрезания), охлаждения (охлаждающей среды, охлаждающей воды), напряжения зажигания и/или сигнального тока, расположены в стволе плазменной горелки. Разъемы также могут быть объединены, например, электрическая мощность и охлаждающая среда в одном разъеме. Эти разъемы подсоединены к шлангам, которые могут быть объединены для формирования так называемого пакета шлангов. В стволе плазменной горелки также могут быть размещены электромагнитные клапаны для переключения газов. Эти разъемы, шланги и компоненты нуждаются в объеме, который определяет размер ствола плазменной горелки. Такие стволы, как правило, имеют цилиндрическую форму с определенным наружным диаметром, который, в результате, и определяет размер устройства. Для этого, начиная с конца или с наконечника плазменного резака, выбирается круглая внешняя форма, такая, как можно видеть на Фиг. 1а-1с. В этой связи наружный диаметр окружности зависит от поперечных сечений необходимых для этой цели электрических силовых линий и от поперечных сечений шлангов для объемных расходов газа и охлаждающих потоков воды и, таким образом, также от мощности плазменного резака. Указанный диаметр имеет значение в диапазоне от 50 мм до 60 мм с диапазоном тока разрезания от 200 А до 600 А, и с соответствующим диапазоном мощности от 25 кВт до 120 кВт.

Описанная форма устройства имеет недостатки, в частности, когда несколько плазменных резаков должны работать как можно ближе друг к другу и/или должны использоваться наклоненными друг относительно друга или к поверхности обрабатываемой детали.

В то же время имеется недостаток, когда в материале должны быть выполнены особенно глубокие разрезы, которые глубже, чем максимальная толщина материала, которая может быть разрезана плазменным резаком.

Одним из применений является отрезание фасок на металлических пластинах, которое требуется, когда металлические пластины должны быть приварены после придания им требуемой формы. Для этого существуют различные подготовки формы фаски или сварного шва (DIN EN ISO 9692-1), в зависимости от толщины металлической пластины и от способа сварки. Для специальных применений (шов DY, шов Y) на краю металлической пластины требуется несколько фасок. Несколько плазменных резаков, которые по-разному наклонены относительно верхнего края металлической пластины, могут одновременно отрезать и формировать фаски. Это называется многофасочной резкой. Кроме того, также можно отрезать отдельные фаски одну за другой, с использованием одного и того же плазменного резака. Большее время резки здесь невыгодно, так как отдельные разрезы осуществляют один за другим, и существует довольно большой риск того, что в металлической пластине между разрезами произойдет деформация или смещение, и требуемая геометрия разрезаемого компонента больше не сможет быть достигнута.

При использовании традиционных плазменных резаков многофасочная резка не представляется возможной или возможна только неполностью. В частности, это имеет место, когда несколько плазменных резаков должны быть расположены рядом друг с другом и/или должны использоваться наклоненными относительно друг друга или к поверхности обрабатываемой детали.

Наименьшее расстояние между струями плазмы на выходе из сопла, которое может быть реализовано, равно, при этом, наружному диаметру ствола плазменной горелки плюс предохранительный промежуток между стволами плазменной горелки, который может добавлять, например, от 1 до 5 мм, когда плазменные резаки должны работать параллельно рядом друг с другом.

Известны плазменные резаки, которые могут использоваться для отрезания фасок. В этом отношении наружный диаметр головки горелки на определенной длине сужается по ширине в области сопла, из которого выходит плазма. Тем самым достигается заостренная форма устройства, и, тем самым, становится возможным, хоть и с ограничениями, образование фасочных разрезов. Однако, из-за цилиндрической круглой формы ствола плазменной горелки, имеющей соответствующий наружный диаметр, имеется недостаток, заключающийся в том, что из-за небольшого промежутка несколько плазменных резаков не могут быть повернуты друг относительно друга. Углы фасок, которые, в особенности подвержены изменению, не могут, таким образом, быть сформированы одновременно с использованием нескольких плазменных горелок во время одного разреза. В этом отношении, кончики или отверстия сопла плазменных резаков, направленные к разрезаемой детали, должны быть, тем не менее, расположены как можно ближе друг к другу, что, однако, ограничено диаметром ствола плазменной горелки при поворотном перемещении плазменных резаков. Эти недостатки также возникают при использовании нескольких плазменных резаков, когда они используются одновременно и близко друг к другу, для выполнения различных процессов термомеханической обработки, которые должны, например, выполняться один за другим вдоль формируемой прорези.

Поэтому целью изобретения является улучшение условий и точности производства при использовании нескольких плазменных резаков, которые должны работать одновременно и близко друг к другу.

Эта цель достигается, в соответствии с изобретением, с помощью плазменного резака, имеющего признаки пункта 1 формулы изобретения. Пункт 15 формулы изобретения относится к использованию изнашиваемых деталей. Предпочтительные варианты выполнения и дальнейшее развитие данного изобретения может быть реализовано с использованием признаков, определенных в зависимых пунктах формулы изобретения.

В устройстве плазменной резки, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, предусмотрен по меньшей мере один плазменный резак, который имеет корпус, электрод и сопло с отверстием. В этой связи в поперечном сечении относительно продольной оси, которая совпадает с перпендикуляром через отверстие сопла и корпус горелки, рассматривается наружный контур плазменного резака, причем в наружном контуре имеется наименьшее расстояние «c», по меньшей мере в одном осевом направлении между продольной осью, проходящей через центр отверстия сопла и радиальным наружным краем наружного контура, которое соответствует не более 3/4 от наибольшего расстояния «d» между центральной продольной осью, проходящей через центр отверстия сопла и радиальным наружным краем наружного контура AK. Наименьшее расстояние «c» может, однако, также соответствовать не более 3/8 от наибольшего расстояния «b» между двумя точками наружного края наружного контура AK, воображаемая прямая соединительная линия между которыми проходит через центральную продольную ось М1, М2, М3, проходящую через центр отверстия 4.1 сопла 4.

Наружный контур, следовательно, не является вращательно симметричным относительно продольной оси, проходящей через центр отверстия сопла.

В предпочтительном варианте выполнения наименьшее расстояние «c» должно поддерживаться вдоль общей оси в двух противоположных направлениях, начиная от продольной оси, проходящей через центр отверстия сопла до радиально наружного края наружного контура. Таким образом, можно расположить соответствующий плазменный резак на двух противоположно расположенных сторонах плазменного резака, образованных таким образом, очень близко друг к другу при одновременной работе, на сторонах, на которых предусмотрено наименьшее расстояние.

Существует вероятность того, что по меньшей мере одно наименьшее расстояние «c» предусмотрено по всей длине плазменного резака или не превышается. При такой конфигурации плазменные резаки могут работать, будучи расположенными очень близко рядом друг с другом при параллельном расположении.

Наименьшее расстояние «c», однако, следует соблюдать или не превышать, по меньшей мере вдоль всей длины сопла, колпачка сопла, защитного колпачка сопла и, как вариант, вдоль всей длины держателя защитного колпачка сопла.

Наименьшее расстояние «c» также может быть предусмотрено на длине «l», которая соответствует по меньшей мере 1,4 от максимальной ширины «b» (соответствует наибольшему расстоянию между двумя точками наружного края наружного контура AK, воображаемая прямая соединительная линия между которыми проходит через или пересекает центральную продольную ось М1, М2, М3, проходя через центр отверстия 4.1 сопла 4) плазменного резака в области, в которой предусмотрено наименьшее расстояние «c». Длина «l» может, таким образом, быть предусмотрена, например, вместе с максимальной шириной «Ь», составляющей 50 мм (d=25 мм), или же длина «l» составляет 98 мм, а максимальная ширина «Ь» составляет 70 мм (b=35 мм).

В варианте выполнения существует возможность того, что центр отверстия сопла расположен в пределах наружного контура с эксцентриситетом. В этом случае все элементы или большое количество элементов плазменного резака, например, ствол, сопло, держатель сопла и т.д., в противном случае, имеют осесимметричное поперечное сечение и наименьшее расстояние «c», тем не менее, предусмотрено на одной стороне.

Предпочтительно, предусмотрено наименьшее расстояние «c», имеющее значение не более 1/3, предпочтительно не более 1/4, а особенно предпочтительно не более 1/6 от наибольшего расстояния «b».

Предпочтительно, предусмотрено наименьшее расстояние «c», имеющее значение не более 2/3, предпочтительно не более 1/2, а особенно предпочтительно не более 1/3 от наибольшего расстояния «d».

Наименьшее расстояние «c» может быть предусмотрено по меньшей мере в одном угловом диапазоне α, составляющим не более 120°, предпочтительно, не более 70°, отсчитывая от продольной оси. Периферийная поверхность, на которой предусмотрено наименьшее расстояние «c», таким образом, больше, а плазменные резаки, расположенные рядом друг с другом и параллельно друг другу, могут, тем самым, быть расположены и работать рядом друг с другом.

Существует вероятность того, что наружный контур имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние «b», направленное радиально к отверстию сопла, между двумя точками наружного контура, а его воображаемая прямая соединительная линия пересекает воображаемую продольную ось, проходящую через центр отверстия сопла, в угловом диапазоне между минимальным углом β_min в 60° и максимальным углом β_max в 120°, в осевом направлении относительно отверстия сопла вправо или влево относительно воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния «c», или относительно воображаемой соединительной линии, которая расположена на половине углового диапазона α наименьшего расстояния «c», или имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние «d», проходящее в радиальном направлении к отверстию сопла между центральной продольной осью, проходящей через центр отверстия сопла и радиально наружным краем наружного контура AK.

Может быть предусмотрено наименьшее расстояние «c» не более 20 мм, предпочтительно, не более 15 мм, а особенно предпочтительно не более 12,5 мм.

Наружный контур может иметь круглую, многоугольную, искривленную, полукруглую, овальную или эллиптическую форму, или их комбинацию. Углы многоугольных наружных контуров могут быть закруглены.

У плазменной горелки должно быть предусмотрено по меньшей мере одно наименьшее расстояние «c» наружного контура в направлении по меньшей мере одной дополнительной плазменной горелки, работающей рядом с плазменной горелкой.

Когда несколько плазменных резаков работают рядом друг с другом и одновременно, между воображаемыми проходящими продольными осями соответствующих отверстий сопла плазменных резаков, расположенных рядом друг с другом, должно быть предусмотрено максимальное расстояние «z1», «z2», составляющее 42 мм, преимущественно 32 мм, а особенно предпочтительно 27 мм. Плазменный резак также может быть выполнен так, что его продольная ось в процессе плазменной резки расположена под наклоном относительно перпендикуляра к поверхности детали под углом в диапазоне от 45° до 135°.

Поэтому несколько плазменных резаков могут работать одновременно и очень тесно рядом друг с другом с использованием устройства, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, и все же существует достаточное конструктивное пространство, доступное для размещения необходимых для работы компонентов.

В изобретении отношение наибольшего расстояния «b» между двумя точками наружного края наружного контура AK к наименьшему расстоянию «b» между двумя точками наружного края наружного контура AK, воображаемая прямая соединительная линия между которыми проходит через центральную продольную ось (М1, М2, М3), проходящую через центр отверстия (4.1) сопла (4), не должно быть больше 4-х.

Детали, имеющие большую толщину, в частности, также могут быть разрезаны с использованием устройства плазменной резки, выполненного в соответствии с настоящим изобретением. В связи с этим без проблем могут использоваться электрические токи, необходимые для этой цели, равные по меньшей мере 200 А, а также отверстия сопла с диаметром менее 2 мм. В качестве плазмообразующего газа может использоваться кислород или газовые смеси, содержащие кислород. Электрод содержит эмиссионный вкладыш из тугоплавкого металла, например гафния, вольфрама или его сплава, а держатель электрода содержит материал с хорошей теплопроводностью, например, медь, серебро или их сплав.

Износостойкие части плазменной горелки, такие как электрод, сопло, колпачок сопла и/или защитный колпачок сопла имеют жидкостное охлаждение.

Несколько плазменных резаков, имеющих устройство, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, могут быть перемещены с помощью направляющей системы или с помощью по меньшей мере одного промышленного робота для формирования прорезей.

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на примеры. Признаки, связанные с отдельными примерами, не должны быть ограничены соответствующим примером. Такие признаки могут, скорее, быть объединены друг с другом в самых различных формах в настоящем изобретении.

На чертежах:

Фиг. 1а изображает плазменный резак, выполненный в соответствии с предшествующим уровнем техники, на виде сбоку;

Фиг. 1b изображает плазменный резак, выполненный в соответствии с предшествующим уровнем техники, на виде с кончика плазменной горелки;

Фиг. 1с изображает плазменный резак, выполненный в соответствии с предшествующим уровнем техники, на виде с кончика плазменной горелки;

Фиг. 2а изображает пример плазменного резака, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 2b изображает пример плазменного резака, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 2c изображает плазменный резак, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, на виде с кончика плазменной горелки;

Фиг. 2d изображает пример плазменного резака, выполненного в соответствии с изобретением, на виде с кончика плазменной горелки;

Фиг. 2e изображает пример плазменного резака, выполненного в соответствии с изобретением, на виде с кончика плазменной горелки;

Фиг. 3а изображает пример плазменного резака, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 3b изображает пример плазменного резака, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 3c изображает пример плазменного резака, выполненного в соответствии с изобретением, на виде с кончика плазменной горелки;

Фиг. 3d изображает пример плазменного резака, выполненного в соответствии с изобретением, на виде с кончика плазменной горелки;

Фиг. 3e изображает пример плазменного резака, выполненного в соответствии с изобретением, на виде с кончика плазменной горелки;

Фиг. 4а-j изображают варианты выполнения для наружных контуров плазменного резака, на виде с кончика плазменной горелки;

Фиг. 5а изображает вид в разрезе устройства, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 5b изображает вид в разрезе устройства, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 5c изображает вид кончика сопла, в соответствии с Фиг. 6а;

Фиг. 6а изображает вид в разрезе устройства, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 6b изображает вид в разрезе устройства, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 6c изображает вид кончика сопла, в соответствии с Фиг. 6а;

Фиг. 7а изображает вид в разрезе устройства, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 7b изображает вид в разрезе устройства, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 7c изображает вид кончика сопла, в соответствии с Фиг. 7а;

Фиг. 8а изображает вид в разрезе устройства, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 8b изображает вид в разрезе устройства, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 8d изображает вид кончика защитного колпачка сопла, в соответствии с Фиг. 8а;

Фиг. 9a изображает вид в разрезе сопла, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 9b изображает вид в разрезе сопла, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 9c изображает вид кончика сопла;

Фиг. 9d изображает вид конца, противоположного кончику сопла;

Фиг. 10а изображает вид в разрезе колпачка сопла, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 10b изображает вид в разрезе колпачка сопла, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 10c изображает вид кончика колпачка сопла;

Фиг. 10d изображает вид конца, противоположного кончику колпачка сопла;

Фиг. 11а изображает вид в разрезе устройства, выполненного в соответствии с изобретением, колпачка сопла и газового канала, на виде сбоку;

Фиг. 11b изображает вид в разрезе устройства, выполненного в соответствии с изобретением, колпачка сопла и газового канала, на виде сбоку;

Фиг. 11c изображает вид кончика колпачка сопла устройства;

Фиг. 11d изображает вид конца устройства, противоположного кончику колпачка сопла;

Фиг. 12а изображает вид в разрезе защитного колпачка сопла, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 12b изображает вид в разрезе колпачка сопла, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 12c изображает вид кончика защитного колпачка сопла;

Фиг. 12d изображает вид конца, противоположного кончику защитного колпачка сопла;

Фиг. 13а изображает вид в разрезе держателя защитного колпачка сопла, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 13b изображает вид в разрезе держателя защитного колпачка сопла, выполненного в соответствии с изобретением, на виде сбоку;

Фиг. 13c изображает вид кончика держателя защитного колпачка сопла;

Фиг. 13d изображает вид конца, противоположного кончику держателя защитного колпачка сопла;

Фиг. 14а изображает вид в разрезе устройства, выполненного в соответствии с изобретением, и защитного колпачка сопла и держателя защитного колпачка сопла, на виде сбоку;

Фиг. 14b изображает вид в разрезе устройства, выполненного в соответствии с изобретением, и защитного колпачка сопла и держателя защитного колпачка сопла, на виде сбоку;

Фиг. 14c изображает вид кончика защитного колпачка сопла;

Фиг. 14d изображает вид конца, противоположного кончику защитного колпачка сопла;

Фиг. 15a-d изображают варианты выполнения наружного контура защитного колпачка 8 сопла, а также устройство защитного колпачка 8 сопла и держателя 9 защитного колпачка 9 сопла;

Фиг. 16a-d изображают устройство из двух плазменных резаков; и

Фиг. 17a-d изображают устройство из трех плазменных резаков.

Фиг. 1а-1c показывают плазменный резак для машинной плазменной резки, выполненный в соответствии с предшествующим уровнем техники. Плазменный резак 1 по существу содержит головку 1.10 и ствол 1.20, причем головка 1.10 плазменной горелки и ствол 1.20 плазменной горелки также могут быть выполнены в виде одного компонента. Изнашиваемые части (частично здесь не показанные), такие как электрод, сопло, канал для газа, закреплены в головке 1.10 плазменной горелки. Показаны колпачок 5 сопла и кончик 4 сопла, который выступает из отверстия колпачка 5 сопла на кончике 1.25 плазменной горелки. Разъемы для подсоединения электрических линий для тока и напряжения, а также шланги для газов и охлаждающих сред (также не показанные здесь) расположены, например, в стволе плазменной горелки. На Фиг. 1а показан вид сбоку такого плазменного резака, на Фиг. 1b показан вид кончика 1.25 плазменной горелки, а Фиг. 1c изображает вид конца 1.35 плазменной горелки. В связи с этим, положение плазменного резака 1, при котором струя плазмы выходит из отверстия 4.1 сопла 4, в этом отношении называется кончиком 1.25 плазменной горелки. На Фиг. 1b и 1c показана круглая форма наружного контура AK плазменного резака 1, имеющего диаметр «e», здесь, в качестве примера, составляющий 50 мм, которая видна спереди или сзади. Для ясности, шланги и линии не показаны; они будут выходить из ствола 1.20 плазменной горелки на конце 1.35 плазменной горелки.

Фиг. 2а-2е изображают вариант плазменного резака, выполненного в соответствии с настоящим изобретением. Плазменный резак 1 по существу содержит головку 1.10 и ствол 1.20, причем головка 1.10 плазменной горелки и ствол 1.20 плазменной горелки также могут быть выполнены в виде одного компонента. Изнашиваемые части (частично здесь не показанные), такие как электрод, сопло, канал для газа, закреплены в головке плазменной горелки. Показаны колпачок 5 сопла и кончик 4 сопла, который выступает из отверстия колпачка 5 сопла на кончике 1.25 плазменной горелки. Колпачок сопла 5 имеет часть, сужающуюся к кончику плазменной горелки под углом γ5. Разъемы для подсоединения электрических линий для тока и напряжения, а также шланги для газов и охлаждающих сред (также не показанные здесь) расположены, например, в стволе плазменной горелки. Фиг. 2а и 2b показывают виды сбоку плазменного резака 1, которые повернуты относительно друг друга на 90° относительно продольной оси М1, проходящей через отверстие 4.1 сопла. Фиг. 2с и 2d показывают вид кончика 1.25 плазменной горелки, а Фиг. 2е показывает вид конца 1.35 плазменной горелки. В связи с этим, положение плазменной горелки 1, при котором струя плазмы выходит из отверстия 4.1 сопла 4, в этом отношении, называется кончиком 1.25 плазменной горелки. Для ясности, шланги и линии не показаны; они будут выходить из ствола 1.20 плазменной горелки на конце 1.35 плазменной горелки. Наружный контур, показанный для кончика 1.25 плазменной горелки и/или конца 1.35 плазменной горелки, помечен как AK. Наружный контур AK не является круглым, а поперечное сечение не является вращательно симметричным относительно продольной оси М1.

На Фиг. 2с и 2d показаны колпачок 5 сопла и кончик сопла 4 с отверстием 4.1. Продольная ось М1 является воображаемой центральной линией, которая ориентирована перпендикулярно через отверстие 4.1 сопла.

На Фиг. 2с наименьшее расстояния «с», имеющее здесь, в качестве примера слева, размер 14 мм, показано между наружным контуром AK и продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4. Это наименьшее расстояние «с» проходит с угловым диапазоном а, составляющим здесь, в качестве примера, 67°. В области между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°, повернутыми со смещением аксиально к отверстию 4.1 сопла справа от линии воображаемого соединения, которая лежит на половине (α/2) углового диапазона α наименьшего расстояния «с», между наружным контуром AK и продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4, показано наибольшее расстояние «d», направленное радиально относительно отверстия 4.1 сопла, имеющее здесь, в качестве примера справа, размер 35 мм.

Точно также показано наименьшее расстояние «а» (здесь, в качестве примера, равное 2*с), здесь, в качестве примера, составляющее 28 мм, направленное радиально относительно отверстия 4.1 сопла между двумя точками наружного контура AK, воображаемая прямая соединительная линия которого проходит практически через центр отверстие 4.1 сопла 4 и пересекает продольную ось М1. Это наименьшее расстояние «а» проходит с угловым диапазоном α, составляющим здесь, в качестве примера, 67°. В области между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°, повернутыми со смещением аксиально к отверстию 4.1 сопла справа от линии воображаемого соединения, которая лежит на половине (α/2) углового диапазона наименьшего расстояния «а», между двумя точками наружного контура AK, воображаемая прямая соединительная линия между которыми пересекает продольную ось М1, проходящую через центр отверстие 4.1 сопла 4 показано наибольшее расстояние «b», направленное радиально относительно отверстия 4.1 сопла, имеющее здесь, в качестве примера, размер 70 мм.

Область, обозначенная как α, показана слева на Фиг. 2; она также присутствует, как показано на Фиг. 2d, на противоположно расположенной правой стороне плазменного резака, и имеет такие же самые размеры. Угловая область между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°, в равной степени может быть смещена влево или вправо, как также показано на Фиг. 2d.

В отличие от плазменного резака, выполненного в соответствии с предшествующим уровнем техники (Фиг. 1а-1с), благодаря такой форме устройства и тому, что несколько плазменных резаков могут быть расположены рядом друг с другом с таким малым промежутком между отверстиями сопел, насколько это возможно, становится возможной обработка с сопоставимыми токами резки более 200 А.

На Фиг. 3a-3d показана еще одна конструктивная форма плазменного резака 1, выполненного в соответствии с изобретением, которая, прежде всего, отличается от того, что изображено на Фиг. 2а-2d, тем, что отсутствует угловая область α, в которой имеется наименьшее расстояние «c» и наименьшее расстояние «а». Соответствующее точно одно расстояние «с» и соответствующее точно одно расстояние «а» предусмотрены здесь в левой части плазменного резака 1, как показано на Фиг. 3с, и в правой части, как показано на Фиг. 3d.

Фиг. 3а и 3d показывают виды сбоку плазменного резака, которые повернуты относительно друг друга на 90° относительно продольной оси М1, проходящей через отверстие 4.1 сопла. Фиг. 3с и 3d показывают вид кончика 1.25 плазменной горелки, а Фиг. 2е показывает вид конца 1.35 плазменной горелки, противоположного кончику. В связи с этим, положение плазменного резака 1, в котором струя плазмы выходит из отверстия 4.1 сопла 4, называется кончиком 1.25 плазменной горелки. Для ясности, шланги и линии не показаны, но они будут выходить из ствола 1.20 плазменной горелки на конце 1.35 плазменной горелки. Наружный контур, изображенный для кончика 1.25 плазменной горелки и/или для конца 1.35 плазменной горелки, обозначен как AK. Наружный контур AK не является круговым/вращательно симметричным относительно продольной оси М1.

На Фиг. 3с и 3d изображен колпачок 5 сопла и кончик сопла 4 с отверстием 4.1 сопла. Продольная ось М1 является воображаемой центральной линией, которая проходит перпендикулярно через отверстие 4.1 сопла.

На Фиг. 3с наименьшее расстояние «с», имеющее здесь размер, в качестве примера, составляющий 12 мм, показано на левой стороне между наружным контуром AK и продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4. В области между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°, повернутым со смещением аксиально относительно отверстия 4.1 сопла вправо к воображаемой соединительной линии, показано наибольшее расстояние «d», направленное в радиальном направлении к отверстию 4.1 сопла, здесь вправо, и имеющее размер, в качестве примера, составляющий 35 мм, который проходит между наружным контуром AK и продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4,1 сопла 4.

Точно также показано наименьшее расстояние «а», составляющее здесь, в качестве примера, 28 мм, направленное радиально относительно отверстия 4.1 сопла между двумя точками наружного контура AK, воображаемая прямая соединительная линия между которыми пересекает воображаемую продольную ось М1, проходящую через центр отверстия 4.1 сопла 4. В области между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°, повернутым со смещением аксиально относительно отверстия 4.1 сопла вправо к воображаемой соединительной линии, показано наибольшее расстояние «b», направленное радиально относительно отверстия 4.1 сопла, здесь вправо, и имеющее размер, составляющий, в качестве примера, 70 мм, который проходит между двумя точками наружного контура AK, воображаемая прямая соединительная линия между которыми пересекает продольную ось М1, проходящую через центр отверстия 4.1 сопла 4.

На Фиг. 3d наименьшее расстояние «с», имеющее здесь, в качестве примера, размер 12 мм, показано справа между наружным контуром AK и продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4. В области между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°, повернутым со смещением аксиально относительно отверстия 4.1 сопла влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния «с», показано наибольшее расстояние «d», направленное радиально к отверстию 4.1 сопла, здесь влево, и имеющее размер, в качестве примера, составляющий 35 мм, которое проходит между наружным контуром AK и продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4,1 сопла 4.

Точно также показано наименьшее расстояние «а», имеющее здесь, в качестве примера, размер, составляющий 28 мм, направленное радиально относительно отверстия 4.1 сопла между двумя точками наружного контура AK, воображаемая прямая соединительная линия между которыми пересекает продольную ось М1, которая воображаемо проходит через центр отверстия 4.1 сопла 4. В области между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°, повернутым со смещением аксиально относительно отверстия 4.1 сопла влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния «а», показано наибольшее расстояние «b», направленное радиально относительно отверстия 4.1 сопла, здесь влево, и имеющее, в качестве примера, размер, составляющий 70 мм, проходящее между двумя точками наружного контура AK, воображаемая прямая соединительная линия между которыми пересекает продольную ось М1, проходящую через центр отверстия 4.1 сопла 4.

На Фиг. 4а-4h показаны различные варианты выполнения плазменных резаков, выполненных в соответствии с настоящим изобретением, на виде с кончика 1.25 плазменной горелки. В этой связи обозначены, в качестве примера, наименьшие расстояния «с» и «а», а также наибольшие расстояния «a» и «b». Примеры приведены на Фиг. 4а, 4b, 4с, 4f, и 4g, на которых имеется одна или несколько угловых областей α, в которых наблюдаются наименьшие расстояниями «с» и «а». На Фиг. 4а и 4b α=67°; на Фиг. 4с α=23°; на Фиг. 4е α=96°; и на Фиг.4g α=33°.

На Фиг. 4а, 4b, 4c и 4g, помимо углового диапазона α, показанного слева от отверстия 4.1 сопла, имеется второй такой же большой угловой диапазон α справа от отверстия 4.1 сопла. Это не показано для большей ясности, но может быть понятно из изображенного на Фиг. 2с и 2d.

Угловой диапазон α показан только в левой части отверстия 4.1 сопла на Фиг. 4е, тогда как только одно наименьшее расстояние «с», но не угловой диапазон α, показано справа от отверстия сопла.

Ровно одно соответствующее наименьшее расстояние «с» предусмотрено слева и справа от отверстия 4.1 сопла на Фиг. 4d и 4j. Угловой диапазон α не существует или составляет 0°.

Только наименьшее расстояние «с» слева от отверстия 4.1 сопла показано на Фиг. 4е.

Равнозначные варианты выполнения изображены на Фиг. 4е, 4f, 4g и 4h, которые, в качестве примера, являются асимметричными.

На Фиг. 5а-5с показано устройство, в качестве примера содержащее электрод 2, сопло 4 и канал 3 для газа, который расположен между электродом 2 и соплом 4. На Фиг. 6а и 5b показаны виды в разрезе сбоку плазменного резака 1, которые повернуты относительно друг друга на 90° относительно продольной оси М1, проходящей через отверстие 4.1 сопла.

Плазмообразующий газ PG протекает через отверстия 3.1 канала 3 для газа во внутреннее пространство 4.2 между электродом 2 и соплом 4 и выходит из отверстия 4.1 сопла.

Сопло 4 прикреплено к держателю 6. Сопло 4 имеет коническую секцию, сужающуюся под углом γ4, здесь, в качестве примера, составляющим 48°, в сторону кончика сопла по направлению к отверстию 4.1 сопла.

Электрод 2 имеет непосредственное жидкостное охлаждение; это означает, что он находится в непосредственном контакте с охлаждающей жидкостью, в простейшем случае, с водой. Охлаждающая жидкость протекает через охлаждающую трубку 10 во внутреннее пространство электрода 2 (подача хладагента WV1) и обратно через промежуточное пространство между охлаждающей трубкой 10 и электродом 2 (возврат хладагента WR1). Электрод 2 здесь состоит из эмиссионной вставки 2.2 и держателя 2.1. Эмиссионная вставка 2.2 содержит материал с высокой температурой плавления, например, гафний, вольфрам или их сплав; а держатель 2.1 электрода выполнен из материала, обладающего хорошей теплопроводностью, например, меди, серебра или их сплавов. Это обеспечивает эффективное охлаждение электрода 2.

На Фиг. 5с показан вид кончика сопла с отверстием 4.1 сопла. Если это устройство установлено в плазменном резаке 1, то она будет соответствовать кончику 1.25 плазменной горелки. Наружный контур AK4 устройства показан здесь со стороны отверстия 4.1 сопла, который идентичен наружному контуру AK4 сопла 4, выполненного в соответствии с Фиг. 9с.

Соответствующее ровно одно наименьшее расстояние «с4», направленное в радиальном направлении к отверстию сопла, показано выше и ниже отверстия 4.1 сопла. Это означает, что в этом примере устройства показаны ровно два наименьших расстояния «с4», направленные радиально относительно отверстия 4.1 сопла, проходящие между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4, и наружным контуром AK4.

Угловой диапазон α в этом варианте выполнения отсутствует, или же он составляет 0°. Однако, также возможно, чтобы наружный контур AK устройства был выполнен таким образом, что наименьшее расстояние «с4» проходит в угловом диапазоне α не более 120° или, лучше, не более 70°. Точно также возможно, что устройство имеет только одно наименьшее расстояние «с4», направленное радиально к отверстию 4.1 сопла в одном направлении. Наглядная иллюстрация показана здесь; тем не менее, она может быть получена из примеров, изображенных на Фиг. 4а-4j и Фиг. 15а-15d.

Наружный контур AK4 имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние «d4» между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4,1 сопла 4, и наружным контуром AK4, который направлен радиально относительно отверстия 4.1 сопла в угловом диапазоне, который повернут в аксиальном направлении к отверстию 4.1 сопла вправо или влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния «с4» между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°. Изображен угловой диапазон, повернутый вправо от β_min к β_max.

Наименьшее расстояние «с4» здесь, в качестве примера, составляет 12 мм, а наибольшее расстояние «d4», в качестве примера, составляет 19 мм. Таким образом, наименьшее расстояние «с4» составляет менее 2/3 от наибольшего расстояния «d4».

Отверстие сопла здесь имеет минимальный диаметр «d4.1», составляющий 2,4 мм, и подходит для выполнения разрезания с токами не менее 200 А или даже больше, чем 250 А.

На Фиг. 6а-6с изображено устройство, в качестве примера содержащее электрод 2, сопло 4, канал 3 для газа, который расположен между электродом 2 и соплом 4, а также колпачок 5 сопла. На Фиг. 6а и 6b показаны виды в разрезе сбоку плазменного резака 1, которые повернуты относительно друг друга на 90° относительно продольной оси М1, проходящей через отверстие 4.1 сопла. Устройство и его функция соответствуют примеру, описанному со ссылкой на Фиг. 5а-с, так что их подробное описание здесь опущено. Одни и те же элементы обозначены одними и теми же номерами позиций.

Наружная поверхность сопла 4 имеет часть, сужающуюся конически под углом γ4, здесь, в качестве примера, составляющим 80°, к кончику сопла по направлению к отверстию 4.1 сопла.

Наружная поверхность колпачка 5 сопла имеет часть, сужающуюся конически под углом γ5, здесь, в качестве примера, составляющим 48°, к кончику колпачка сопла по направлению к отверстию 5.1 колпачка сопла.

На Фиг. 6с показан вид кончика сопла с отверстием 4.1 сопла и кончик колпачка сопла с отверстием 5.1 колпачка сопла. Если это устройство установлено в плазменном резаке 1, то она будет соответствовать кончику 1.25 плазменной горелки. Наружный контур AK5 этого устройства показан здесь со стороны отверстия 5.1 колпачка сопла, и идентичен наружному контуру колпачка 5 сопла, выполненного в соответствии с Фиг. 10с.

Так как центры отверстия 4.1 сопла и отверстия 5.1 колпачка сопла в данном иллюстративном устройстве совпадают, ссылка делается только на центр отверстия 4.1 сопла и на продольную ось М1.

Соответствующее точно одно наименьшее расстояние «с5», направленное в радиальном направлении к отверстию 4.1 сопла, предусмотрено выше и ниже отверстия 4.1 сопла. Это означает, что в данном примере в устройстве имеются ровно два наименьших расстояния «с5», направленных радиально относительно отверстия 4.1 сопла, между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4, и наружным контуром AK5.

Угловой диапазон α в этом варианте выполнения отсутствует, или же он составляет 0°. Однако, также возможно, что наружный контур AK устройства выполнен таким образом, что наименьшее расстояние «с5» проходит в угловом диапазоне α не более 120° или, что лучше, не более 70°. В равной степени также возможно, что ровно одно наименьшее расстояние «с5», направленное в радиальном направлении к отверстию 4.1 сопла, предусмотрено между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4 в этом устройстве. Наглядная иллюстрация этого здесь не показана; тем не менее, такой вывод может быть получен из примеров, показанных на Фиг. 4а-4j и Фиг. 15а-15d.

Наружный контур AK5 имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние «d5» между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4, и наружным контуром AK4, который направлен радиально к отверстию 4.1 сопла в угловом диапазоне, который повернут аксиально в отверстии 4.1 сопла вправо или влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния «с5», между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°. Показан угловой диапазон, повернутый вправо от β_min до β_max.

Наименьшее расстояние «с5» здесь составляет, в качестве примера, 12 мм, а наибольшее расстояние «d5» составляет, в качестве примера, 19 мм. Таким образом, наименьшее расстояние «с5» составляет менее 2/3 от наибольшего расстояния «d5».

Отверстие сопла здесь имеет минимальный диаметр «d4.1», составляющий 2,4 мм, и подходит для выполнения разрезания с токами не менее 200 А, или даже больше чем 250 А.

На Фиг. 7а-7с, в качестве примера, изображено устройство, содержащее электрод 2, сопло 4, канал 3 для газа, который расположен между электродом 2 и соплом 4, колпачок 5 сопла, защитный колпачок 8 сопла и канал 7 для газа, который расположен между колпачком 5 сопла и защитным колпачком 8 сопла. Фиг. 7а и 7b изображают виды в разрезе сбоку плазменного резака 1, которые повернуты относительно друг друга на 90° относительно продольной оси М1, проходящей через отверстие 4.1 сопла.

Плазмообразующий газ PG протекает через отверстия 3.1 канала 3 для газа в пространство 4.2 между электродом 2 и соплом 4 и выходит из отверстия 4.1 сопла, а затем из отверстия 8.1 защитного колпачка сопла.

Вторичный газ SG протекает через отверстия 7.1 канала 7 для газа в пространство 8.2 между колпачком 5 сопла и защитным колпачком 8 сопла и выходит из отверстия 8.1 защитного колпачка сопла.

Сопло 4 прикреплено к держателю 6 с помощью колпачка 5.

Здесь, в качестве примера, защитный колпачок 8 сопла прикреплен к колпачку 5 сопла. Также возможно, чтобы защитный колпачок 8 сопла был прикреплен к корпусу 10.1 горелки, к держателю 6 сопла или к другой части плазменного резака 1. Как правило, крепление обеспечивает электрическую изоляцию защитного колпачка 8 сопла относительно сопла 4.

Наружная поверхность сопла 4 имеет часть, сужающуюся конически под углом γ4, здесь, в качестве примера, составляющим 80°, по направлению к кончику сопла в направлении отверстия 4.1 сопла.

Наружная поверхность колпачка 5 сопла имеет часть, сужающуюся конически под углом γ5, здесь, в качестве примера, составляющим 100°, к кончику колпачка сопла по направлению к отверстию 5.1 колпачка сопла.

Наружная поверхность защитного колпачка 8 сопла имеет часть, сужающуюся конически под углом γ8, здесь, в качестве примера, составляющим 100°, к кончику защитного колпачка сопла по направлению к отверстию 8.1 защитного колпачка сопла.

Во всех других отношениях вариант выполнения в данном примере соответствует примерам, показанным на Фиг. 5а-5с и Фиг. 6а-6с.

Фиг. 7с показывает вид кончика защитного колпачка сопла с отверстием 8.1 защитного колпачка сопла и, видимые на этом чертеже, кончик сопла с отверстием 4.1 сопла. Если устройство установлено в плазменном резаке 1, то она будет соответствовать кончику 1.25 плазменной горелки. Наружный контур AK8 устройства показан здесь с направления отверстия 8.1 защитного колпачка сопла, который идентичен наружному контуру AK8 защитного колпачка 8 сопла, изображенному на Фиг. 12с.

Так как центры отверстия 4.1 сопла и отверстия 5.1 колпачка сопла и отверстия 8.1 защитного колпачка сопла в данном иллюстративном устройстве совпадают, ссылка делается только на центр отверстия 4.1 сопла и на продольную ось М1.

Соответствующее точно одно наименьшее расстояние «с8», направленное в радиальном направлении к отверстию 4.1 сопла, предусмотрено выше и ниже отверстия 4.1 сопла. Это означает, что в данном примере в устройстве ровно два наименьших расстояния «с8», направленных радиально относительно отверстия 4.1 сопла, предусмотрено между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4, и наружным контуром AK8.

Угловой диапазон α в этом варианте выполнения отсутствует, или же он составляет 0°. Однако, также возможно, что наружный контур устройства выполнен таким образом, что наименьшее расстояние «с8» проходит в угловом диапазоне α не более 120° или, что лучше, не более 70°. В равной степени также возможно, что только наименьшее расстояние «с8», направленное радиально к отверстию 4.1 сопла, предусмотрено только в одном направлении. Наглядная иллюстрация этого здесь не показана; тем не менее, такой вывод может быть получен из примеров, показанных на Фиг. 4а-4j и Фиг. 15а-15d.

Наружный контур AK8 имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние «d8» между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4, и наружным контуром AK8, который направлен радиально к отверстию 4.1 сопла в угловом диапазоне, который повернут аксиально в отверстии 4.1 сопла вправо или влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния «с8», между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°. Показан угловой диапазон, повернутый вправо от β_min до β_max.

Наименьшее расстояние «с8» здесь составляет, в качестве примера, 14 мм, а наибольшее расстояние «d8» составляет, в качестве примера, 19 мм. Таким образом, наименьшее расстояние «с8» составляет менее 3/4 от наибольшего расстояния «d8».

Отверстие 4.1 сопла здесь имеет минимальный диаметр «d4.1», составляющий 2,4 мм, и подходит для выполнения разрезания с токами не менее 200 А, или даже больше чем 250 А.

На Фиг. 8а-8с в качестве примера изображено устройство, содержащее электрод 2, сопло 4, канал для газа, который расположен между электродом 2 и соплом 4, колпачок 5 сопла, защитный колпачок 8 сопла и канал 7 для газа, который расположен между колпачком 5 сопла и защитным колпачком 8 сопла, а также держатель 9 защитного колпачка сопла.

Отличие от Фиг. 7а-7с заключается в том, что защитный колпачок 8 сопла удерживается держателем 9. Держатель 9 защитного колпачка сопла, как и защитный колпачок 8 сопла, показанный на Фиг. 7а-7с, прикреплен к колпачку 5 сопла или к корпусу 1.10 горелки, к держателю 6 сопла или к другой части плазменного резака 1.

Фигуры 8а и 8b показывают виды в разрезе сбоку плазменного резака 1, которые повернуты относительно друг друга на 90° относительно продольной оси М1, проходящей через отверстие 4.1 сопла.

На Фиг. 8с показан вид кончика защитного колпачка сопла с отверстием 8.1 защитного колпачка сопла и, видимые на этом чертеже, кончик сопла с отверстием 4.1 сопла. Если устройство установлено в плазменном резаке 1, то она будет соответствовать кончику 1.25 плазменной горелки. Наружный контур AK9 устройства показан здесь с направления отверстия 8.1 защитного колпачка сопла, который идентичен наружному контуру держателя 9 защитного колпачка сопла, изображенному на Фиг. 13с, и устройству, изображенному на Фиг. 14с.

Все сказанное в отношении Фиг. 7а-7с, применяются в любом случае, но с той лишь разницей, что вместо наружного контура AK8 защитного колпачка 8 сопла используется наружный контур AK9 держателя 9 защитного колпачка сопла. Это также связано с тем фактом, что вместо наименьшего расстояния «с8» используется наименьшее расстояние «с9», а вместо наибольшего расстояния «d8» используется наибольшее расстояние «d9».

На Фиг. 9а-9а показано сопло 4, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, которое установлено в устройстве, выполненном в соответствии с Фиг. 5а-5с. Фиг. 9а и 9b показывают виды в разрезе сбоку сопла 4, которые повернуты относительно друг друга на 90° относительно продольной оси М1, проходящей через отверстие 4.1 сопла. Сопло 4 имеет часть, сужающуюся конически под углом γ4, здесь, в качестве примера, составляющим 48°, к кончику сопла в направлении отверстия 4.1 сопла.

На Фиг. 9с показан вид кончика сопла с отверстием 4.1 сопла и, видимый на этом чертеже, наружный контур AK4 сопла 4. Если сопло 4 установлено в плазменном резаке 1, то оно будет соответствовать кончику 1.25 плазменной горелки.

Соответствующее ровно одно наименьшее расстояние «с4», направленное в радиальном направлении к отверстию 4.1 сопла, предусмотрено выше и ниже отверстия сопла. Это означает, что в данном примере устройство имеет ровно два наименьших расстояния «с4», направленных радиально относительно отверстия 4.1 сопла между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4, и наружным контуром AK4.

Угловой диапазон α в этом варианте выполнения отсутствует, или же он составляет 0°. Однако, также возможно, что наружный контур AK4 выполнен таким образом, что наименьшее расстояние «с4» проходит в угловом диапазоне α не более 120° или, предпочтительно, не более 70°. В равной степени также возможно, что сопло 4 имеет ровно одно наименьшее расстояние «с4», направленное радиально к отверстию 4.1 сопла. Наглядная иллюстрация этого здесь не показана; тем не менее, такой вывод может быть получен из примеров, показанных на Фиг. 4а-4j и Фиг. 15а-15d.

Наружный контур AK4 имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние «d8» между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4, и наружным контуром AK4, который направлен радиально к отверстию 4.1 сопла в угловом диапазоне, который повернут аксиально в отверстии 4.1 сопла вправо или влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния «с4», между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°. Показан угловой диапазон, повернутый вправо от β_min до β_max.

Наименьшее расстояние «с4» здесь составляет, в качестве примера, 12 мм, а наибольшее расстояние «d4» составляет, в качестве примера, 19 мм. Таким образом, наименьшее расстояние «с4» составляет менее 2/3 от наибольшего расстояния «d4».

На Фиг. 9d показан вид, противоположный виду, показанному на Фиг. 9с, конца сопла 4, противоположного кончику сопла и отверстию 4.1 сопла.

Наружный контур AK4 сопла 4 не является круговым/вращательно симметричным относительно продольной оси М1.

Отверстие сопла здесь имеет минимальный диаметр «d4.1», составляющий 2,4 мм, и подходящий для выполнения разрезания с токами не менее 200 А, или даже больше чем 250 А.

На Фиг. 10а-10d показан колпачок 5 сопла, выполненный в соответствии с изобретением, который установлен в устройстве, выполненном в соответствии с Фиг. 6а-6с. Фиг. 10а и 10b показывают виды в разрезе сбоку сопла 5, которые повернуты относительно друг друга на 90° относительно продольной оси М1, проходящей через отверстие 5.1 колпачка сопла. Колпачок 5 сопла имеет часть, сужающуюся конически под углом γ5, здесь, в качестве примера, составляющим 48°, к кончику колпачка сопла в направлении отверстия 5.1 колпачка сопла.

На Фиг. 10с показан вид кончика колпачки сопла с отверстием 5.1 колпачка сопла и наружный контур AK5 колпачка 5 сопла. Если колпачок 5 сопла установлен в плазменном резаке 1, то он будет соответствовать кончику 1.25 плазменной горелки.

Соответствующее ровно одно наименьшее расстояние «с5», направленное радиально к отверстию 5.1 колпачка сопла, предусмотрено выше и ниже отверстия 5.1 колпачка сопла. Это означает, что в данном примере ровно два наименьших расстояния «с5», направленных радиально относительно отверстия 5.1 колпачка сопла, предусмотрены между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 5.1 колпачка 5 сопла и наружным контуром AK5.

Угловой диапазон α в этом варианте выполнения отсутствует, или же он составляет 0°. Однако, также возможно, что наружный контур AK5 выполнен таким образом, что наименьшее расстояние «с5» проходит в угловом диапазоне α не более 120° или, предпочтительно, не более 70°. В равной степени также возможно, что колпачок 5 сопла имеет ровно одно наименьшее расстояние «с5», направленное радиально к отверстию 5.1 колпачка сопла. Наглядная иллюстрация этого здесь не показана; тем не менее, такой вывод может быть получен из примеров, показанных на Фиг. 4а-4j и Фиг. 15а-15d.

Наружный контур AK5 имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние «d5» между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 5.1 колпачка 5 сопла, и наружным контуром AK5, который направлен радиально к отверстию 5.1 колпачка сопла в угловом диапазоне, который повернут аксиально в отверстии 5.1 колпачка сопла вправо или влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния «с5», между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°. Показан угловой диапазон, повернутый вправо от β_min до β_max.

Наименьшее расстояние «с5» здесь составляет, в качестве примера, 12 мм, а наибольшее расстояние «d5» составляет, в качестве примера, 19 мм. Таким образом, наименьшее расстояние «с5» составляет менее 2/3 от наибольшего расстояния «d5».

На Фиг. 10d показан вид, противоположный виду, показанному на Фиг. 10с, конца колпачка 5 сопла, противоположного кончику сопла и отверстию 5.1 колпачка сопла.

Наружный контур AK5 колпачка 5 сопла не является круговым/вращательно симметричным относительно продольной оси М1.

Фиг. 11a-11d показывают устройство, выполненное в соответствии с изобретением, имеющее колпачок 5 сопла и канал 7 для газа, который может быть установлен в устройстве, в соответствии с Фиг. 7а-7с и Фиг. 8а-8с. Фиг.11а и 11b представляют собой виды в разрезе сбоку колпачка 5 сопла, которые повернуты относительно друг друга на 90° относительно продольной оси М1, проходящей через отверстие 5.1 колпачка сопла. Колпачок 5 сопла имеет сечение, сужающееся конически под углом γ5, здесь, в качестве примера, составляющим 48°, к кончику колпачка сопла в направлении отверстия 5.1 колпачка сопла.

Фиг. 11с показывает вид, на котором показан кончик колпачка сопла с отверстием 5.1 колпачка сопла и наружный контур AK5 колпачка 5 сопла. Если колпачок 5 сопла установлен в плазменном резаке 1, то он будет расположен так, как показано на Фиг. 7а-7с и Фиг. 8а-8с, в направлении кончика 1.25 плазменной горелки сзади защитного колпачка 8 сопла.

Соответствующее ровно одно наименьшее расстояние «с5», направленное радиально к отверстию 5.1 колпачка сопла, предусмотрено выше и ниже отверстия 5.1 колпачка сопла. Это означает, что в данном примере устройство имеет ровно два наименьших расстояния «с5», направленных радиально к отверстию 5.1 колпачка сопла между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 5.1 колпачка 5 сопла и наружным контуром AK5.

Угловой диапазон α в этом варианте выполнения отсутствует, или же он составляет 0°. Однако, также возможно, что наружный контур AK5 выполнен таким образом, что наименьшее расстояние «с5» проходит в угловом диапазоне α не более 120° или, предпочтительно, не более 70°. В равной степени также возможно, что колпачок 5 сопла имеет ровно одно наименьшее расстояние «с5», направленное радиально к отверстию 5.1 колпачка сопла. Наглядная иллюстрация этого здесь не показана; тем не менее, такой вывод может быть получен из примеров, показанных на Фиг. 4а-4j и Фиг. 15а-15d.

Наружный контур AK5 имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние «d1» между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 5.1 колпачка 5, и наружным контуром AK5, который направлен радиально к отверстию 5.1 колпачка в угловом диапазоне, который повернут аксиально в отверстии 5.1 колпачка сопла вправо или влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния «с5», между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°. Показан угловой диапазон, повернутый вправо от β_min до β_max.

Наименьшее расстояние «с5» здесь составляет, в качестве примера, 13 мм, а наибольшее расстояние «d5» составляет, в качестве примера, 19 мм. Таким образом, наименьшее расстояние «с5» составляет менее 3/4 от наибольшего расстояния «d5».

На Фиг. 11d показан вид, противоположный виду, показанному на Фиг. 11с, конца колпачка 5 сопла, противоположного кончику колпачка сопла и отверстию 5.1 колпачка сопла.

Наружный контур AK5 колпачка 5 сопла не является круговым/вращательно симметричным относительно продольной оси М1.

Фиг. 12а-12а показывают защитный колпачок 8 сопла, выполненный в соответствии с изобретением, который установлен в устройстве, в соответствии с Фиг. 7а-7с. Фиг.12а и 12b показывают виды в разрезе сбоку защитного колпачка 8 сопла, которые повернуты относительно друг друга на 90° относительно средней линии М1, проходящей через отверстие 8.1 колпачка сопла. Защитный колпачок 8 сопла имеет секцию, сужающуюся конически под углом γ8, здесь, в качестве примера, составляющим 100°, к кончику защитного колпачка сопла в направлении отверстия 8.1 защитного колпачка сопла.

Фиг. 12с показывает вид кончика защитного колпачка сопла с отверстием 8.1 защитного колпачка сопла и наружный контур AK8 защитного колпачка 8 сопла. Если защитный колпачок 8 сопла установлен в плазменном резаке 1, то он будет соответствовать кончику плазменной горелки 1.25.

Соответствующее ровно одно наименьшие расстояние «с8», направленное радиально к отверстию 8.1 защитного колпачка сопла, предусмотрено слева и справа от отверстия 8.1 защитного колпачка сопла. Это означает, что в данном примере в устройстве ровно два наименьших расстояния «с8», направленных радиально к отверстию 8.1 защитного колпачка сопла, предусмотрены между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 8.1 защитного колпачка 8 сопла, и наружным контуром AK8.

Угловой диапазон α в этом варианте выполнения отсутствует, или же он составляет 0°. Однако, также возможно, что наружный контур AK8 выполнен таким образом, что наименьшее расстояние «с8» проходит в угловом диапазоне α не более 120° или, предпочтительно, не более 70°. В равной степени также возможно, что защитный колпачок 8 сопла имеет ровно одно наименьшее расстояние «с8», направленное радиально к отверстию 8.1 колпачка сопла. Наглядная иллюстрация этого здесь не показана; тем не менее, такой вывод может быть получен из примеров, показанных на Фиг. 4а-4j и Фиг. 15а-15d.

Наружный контур AK8 имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние «d8» между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 8.1 защитного колпачка 8 сопла, и наружным контуром AK8, который направлен радиально к отверстию 8.1 защитного колпачка сопла в угловом диапазоне, который повернут аксиально в отверстии 8.1 защитного колпачка сопла вправо или влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния «с8», между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°. Показан угловой диапазон, повернутый вправо от β_min до β_max.

Наименьшее расстояние «с8» здесь составляет, в качестве примера, 14 мм, а наибольшее расстояние «d8» составляет, в качестве примера, 19 мм. Таким образом, наименьшее расстояние «с8» составляет менее 3/4 от наибольшего расстояния «d8».

На Фиг. 12d показан вид, противоположный виду, показанному на Фиг. 12с, конца защитного колпачка 8 сопла, противоположного кончику защитного колпачка сопла и отверстию 8.1 защитного колпачка сопла.

Наружный контур AK8 защитного колпачка 8 сопла не является круговым/вращательно симметричным.

Фиг. 13a-13d показывают вариант выполнения с держателем 9 защитного колпачка сопла, который может быть установлен в устройстве, выполненном в соответствии с Фиг. 8а-8с. Фиг.13а и 13b представляют собой виды в разрезе сбоку держателя 9 защитного колпачка сопла, которые повернуты относительно друг друга на 90° относительно средней линии М1, проходящей через отверстие 9.1 держателя защитного колпачка сопла. Держатель 9 защитного колпачка сопла имеет часть, сужающуюся конически под углом γ9, здесь, в качестве примера, составляющим 48°, к кончику держателя защитного колпачка сопла в направлении отверстия 9.1 держателя защитного колпачка сопла.

Фиг. 13с показывает вид кончика держателя защитного колпачка сопла с отверстием 9.1 держателя защитного колпачка сопла, причем на чертеже также виден наружный контур AK9 держателя 9 защитного колпачка сопла. Если держатель 9 защитного колпачка сопла установлен в плазменном резаке 1, то он будет расположен, как показано на Фиг. 8а-8с, в направлении кончика 1.25 плазменной горелки позади защитного колпачка 8 сопла.

Соответствующее ровно одно наименьшее расстояние «с9», направленное радиально к отверстию 9.1 держателя защитного колпачка сопла, предусмотрено выше и ниже отверстия 9.1 держателя защитного колпачка сопла. Это означает, что в данном примере устройство имеет ровно два наименьших расстояния «с9», направленных радиально к отверстию 9.1 держателя защитного колпачка сопла между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 9.1 держателя 9 защитного колпачка сопла, и наружным контуром AK9 в двух направлениях.

Угловой диапазон α в этом варианте выполнения отсутствует, или он составляет 0°. Однако, также возможно, что наружный контур AK9 выполнен таким образом, что наименьшее расстояние «с9» проходит в угловом диапазоне α не более 120° или, предпочтительно, не более 70°. В равной степени также возможно, что ровно одно наименьшее расстояние «с9», направленное радиально к отверстию 9.1 держателя защитного колпачка сопла, предусмотрено в одном направлении у держателя 9 защитного колпачка сопла. Наглядная иллюстрация этого здесь не показана; тем не менее, такой вывод может быть получен из примеров, показанных на Фиг. 4а-4j и Фиг. 15а-15d.

Наружный контур AK9 имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние «d9» между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 9.1 держателя 9 защитного колпачка сопла, и наружным контуром AK9, который направлен радиально к отверстию 9.1 держателя защитного колпачка сопла в угловом диапазоне, который повернут аксиально в отверстии 9.1 держателя защитного колпачка сопла вправо или влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния «с9», между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°. Показан угловой диапазон, повернутый вправо от β_min до β_max.

Наименьшее расстояние «с9» здесь составляет, в качестве примера, 14 мм, а наибольшее расстояние «d9» составляет, в качестве примера, 19 мм. Таким образом, наименьшее расстояние «с9» составляет менее 3/4 от наибольшего расстояния «d9».

На Фиг. 13d показан вид, противоположный виду, показанному на Фиг. 13с, конца держателя 9 защитного колпачка сопла, противоположного кончику держателя защитного колпачка сопла и отверстию 9.1 держателя защитного колпачка сопла.

Наружный контур AK9 держателя 9 защитного колпачка сопла не является круговым/вращательно симметричным относительно продольной оси М1.

Фиг. 14а-14с показывают устройство, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, имеющее держатель 9 защитного колпачка сопла и защитный колпачок 8 сопла, которые могут быть установлены в устройстве, выполненном в соответствии с Фиг. 8а-8с. Держатель 9 защитного колпачка сопла идентичен показанному на Фиг. 13а-13с. Защитный колпачок 8 сопла имеет отверстие 8.1, через центр которого проходит продольная ось М1. Держатель 9 защитного колпачка сопла имеет отверстие 9.1 через центр которого аналогичным образом проходит продольная ось М1. Фиг. 14а и 14b показывают виды в разрезе сбоку устройства защитного колпачка 8 сопла и держателя 9 защитного колпачка сопла, которые повернуты относительно друг друга на 90° относительно продольной оси М1, проходящей через отверстие 8.1 защитного колпачка сопла. Держатель 9 защитного колпачка сопла имеет часть, сужающийся конически под углом γ9, здесь, в качестве примера, составляющим 48°, в сторону кончика держателя защитного колпачка сопла в направлении отверстия 9.1 держателя защитного колпачка сопла.

Защитный колпачок 8 сопла имеет часть, сужающуюся конически под углом γ8, здесь, в качестве примера, составляющим 100°, в сторону кончика защитного колпачка сопла в направлении отверстия 8.1 защитного колпачка сопла.

На Фиг. 14с показан вид кончика защитного колпачка сопла с отверстием 8.1 держателя защитного колпачка сопла, причем на чертеже также виден наружный контур AK9 держателя 9 защитного колпачка сопла. Если устройство с защитным колпачком 8 сопла и держателем 9 защитного колпачка сопла установлено в плазменном резаке 1, то оно будет соответствовать кончику 1.25 плазменной горелки, как показано на Фиг. 8а-8с.

Соответствующее ровно одно наименьшее расстояние «с9», направленное радиально к отверстию 8.1 защитного колпачка сопла предусмотрено выше и ниже отверстия 8.1 защитного колпачка сопла. Это означает, что в данном примере устройство имеет ровно два наименьших расстояния «с9», направленных радиально к отверстию 8.1 защитного колпачка сопла между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 8.1 защитного колпачка 8 сопла, и наружным контуром AK9.

Угловой диапазон α в этом варианте выполнения отсутствует, или он составляет 0°. Однако, также возможно, что наружный контур AK9 выполнен таким образом, что наименьшее расстояние «с9» проходит в угловом диапазоне α не более 120° или, предпочтительно, не более 70°. В равной степени также возможно, что ровно одно наименьшее расстояние «с9», направленное радиально к отверстию 8.1 держателя защитного колпачка сопла, предусмотрено в одном направлении в устройстве с защитным колпачком 8 сопла и держателем 9 защитного колпачка сопла. Наглядная иллюстрация этого здесь не показана; тем не менее, такой вывод может быть получен из примеров, показанных на Фиг. 4а-4j.

Наружный контур AK9 имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние «d9» между продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 8.1 защитного колпачка 8 сопла, и наружным контуром AK8, который направлен радиально к отверстию 9.1 держателя защитного колпачка сопла в угловом диапазоне, который повернут аксиально в отверстии 8.1 защитного колпачка сопла вправо или влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния «с9», между минимальным углом β_min, составляющим 60°, и максимальным углом β_max, составляющим 120°. Показан угловой диапазон, повернутый вправо от β_min до β_max.

Наименьшее расстояние «с9» здесь составляет, в качестве примера, 14 мм, а наибольшее расстояние «d9» составляет, в качестве примера, 19 мм. Таким образом, наименьшее расстояние «с9» составляет менее 3/4 от наибольшего расстояния «d9».

На Фиг. 14d показан вид, противоположный виду, показанному на Фиг. 14с, конца держателя 9 защитного колпачка сопла, противоположного кончику устройства из защитного колпачка 8 сопла и держателя 9 защитного колпачка сопла и отверстия 8.1 защитного колпачка сопла.

Наружный контур AK9 устройства из держателя 9 защитного колпачка сопла и защитного колпачка 8 сопла не является круговым/вращательно симметричным.

Фиг. 15a-15d показывают различные варианты выполнения изнашиваемых деталей плазменной горелки, выполненных в соответствии с настоящим изобретением, в отношении кончика 1.25 плазменной горелки.

Здесь, в качестве примера, на Фиг. 15а и 15с показан защитный колпачок сопла.

Устройство из защитного колпачка 8 сопла и держателя 9 защитного колпачка сопла показано на Фиг. 15b и 15d.

В связи с этим, наименьшие расстояния «с», а также наибольшие расстояния «d» указаны здесь в качестве примера. Примеры приведены на Фиг. 15а и 15b, на которых показано несколько угловых диапазонов α, в которых наблюдаются наименьшие расстояния «с». Угловой диапазон α на Фиг. 4а и 4b составляет 67°. Второй угловой диапазон α точно такого же размера имеется ниже отверстия 8.1 защитного колпачка сопла, в дополнение к угловому диапазону а, указанному выше отверстия 8.1 защитного колпачка сопла. Этот угловой диапазон не показан для большей ясности, но может быть получен из Фиг. 2с и 2d.

Угловой диапазон α имеется только выше отверстия 8.1 защитного колпачка сопла на Фиг. 15с и 15d, тогда как предусмотрено ровно одно наименьшее расстояние «с» (не показано), но ниже отверстия сопла не предусмотрено никакого углового диапазона α.

На Фиг. 15с и 15d, в качестве примера, в равной степени показаны асимметричные варианты выполнения.

На Фиг. 16a-16d показаны, соответственно, другие виды схематического устройства, имеющего два плазменных резака 1.1 и 1.2, выполненных в соответствии с настоящим изобретением. Плазменные резаки вырезают заготовку 20 с толщиной «t». Изображение плазменных струй, выходящих из отверстия сопла, было опущено, так как их направление соответствует продольным осям М1 и М2, выходящим из отверстия сопла.

Именно в этом отношении плазменные резаки 1 изображены на Фиг. 3а-3d, а устройство, выполненное в соответствии с примером, показано на Фиг. 6а-6с. Плазменные резаки расположены относительно друг друга на соответствующей стороне, на которой предусмотрено наименьшее расстояние «с». Поэтому они здесь расположены относительно друг друга на стороне, которая является, в качестве примера, плоской. Они, так сказать, расположены в поперечном направлении к направлению V подачи и к образовавшимся прорезям F1, F2 и F3. Таким образом, можно расположить продольные оси М1 и М2, направленные через центры отверстий 4.1 соответствующего сопла на расстоянии друг от друга, которое должны быть как можно меньше. Это имеет преимущество в отношении плазменных резаков, выполненных в соответствии с предшествующим уровнем техники, заключающееся в том, что расстояние плазменных струй относительно друг друга, выходящих из соответствующего отверстия сопла двух плазменных резаков, может быть небольшим, при этом могут быть размещены все элементы, необходимые для работы. Небольшое расстояние является особенным преимуществом за счет более высокой точности контура, созданного при разрезании контуров, таких как здесь, одновременно двумя или тремя плазменными резаками, особенно при обрезании кромок, кругов и нелинейных форм. Так как устройство, выполненное в соответствии с Фиг. 6а-6с и, тем самым, также и колпачок 5 сопла, выполненный в соответствии с Фиг. 10а-10с, используются в плазменных резаках, показанных в качестве примера, в которых наименьшее расстояние «с» составляет 12 мм, то расстояние «z1», которое предусмотрено между продольными осями М1 и М2, может составлять всего 25 мм. Между наружными контурами обеих плазменных резаков можно предусмотреть минимальное расстояние «z11», составляющее 1 мм.

Кроме того, как показано на Фиг. 16а-16а, продольные оси М1 и М2 и, тем самым, плазменные резаки 1.1 и 1.2, наклонены на угол 61 относительно друг друга. Угловой диапазон может быть выбран от 0 до 60° в обоих направлениях.

Это требуется для обрезания фасок для подготовки сварного шва, что требует выполнения различных углов режущих кромок, образующихся при разрезании. Примеры этого объяснены, среди прочего, в DIN EN ISO 9692-2. Разрезание так называемого Y-шва показано на Фиг. 16b. В связи с этим прорезь F1, имеющая ширину «f1», а затем наклонную прорезь F2, имеющую ширину «f2», выполняют плазменным резаком 1.1, расположенным почти перпендикулярно к обрабатываемой детали 20. Результат этого, в правой части заготовки 20 на Фиг. 16b, показывает режущую кромку, имеющую перпендикулярный край «t1» и наклоненную грань или фаску «t2» режущей кромки.

Отрезание таких фасок имеет смысл только начиная с толщины заготовки, составляющей 10 мм и больше, которая может также составлять 50 мм, в зависимости от применения. Толщина материала, которую может разрезать подходящий плазменный резак, значительно больше, в зависимости от угла 51, и может составлять 1,5 толщины, что составляет 15 мм или даже 75 мм. Электрический ток в процессе плазменной резки, с которым такие толщины материала могут быть разрезаны, фактически составляет по меньшей мере 200 А. Отверстия 4.1 сопел 4 имеют диаметр не менее 1,7 мм, лучше от 2,0 мм до 2,4 мм. Для больших толщин материалов резку осуществляют с более высокими токами, например, 400 А, а также с более крупными диаметрами отверстий сопел, например, более 3 мм. Таким образом, плазменные резаки и форма их конструкции должны быть выполнены так, чтобы иметь возможность надежно передавать такие электрические токи и, одновременно, иметь возможность расположения как можно ближе рядом друг с другом для достижения точности контура, который является как можно более близким требуемой форме заготовки, которая должна быть разрезана во время разрезания. По меньшей мере одна изнашиваемая часть таких плазменных резаков, в частности, электрод 2, сопло 4 и/или колпачок 5 сопла, могут, как уже было показано на Фиг. 5а-8с, быть выполнена с жидкостным охлаждением.

Плазменные резаки, в соответствии с предшествующим уровнем техники, имеют круговой наружный контур, имеющий диаметр 50 мм в этом диапазоне тока, как показано на Фиг. 1а-1с, и, таким образом, не могут быть расположены так близко рядом друг с другом, как плазменные резаки, используемые в настоящем изобретении.

По меньшей мере одна воображаемая соединительная линия по меньшей мере одного наименьшего расстояния «с», которое предусмотрено между наружным контуром AK и продольной осью М1, проходящей через центр отверстия 4.1 сопла 4, наклонена от оси направления V подачи плазменного резака относительно заготовки 20 на угол ε не более 30°, предпочтительно не более 15°, особенно предпочтительно не более 5°, а наиболее предпочтительно расположена параллельно ей. Это показано на Фиг. 16d и Фиг. 17а.

Фиг. 17а-17d показывают различные виды устройства, имеющего три плазменных резака 1.1, 1.2 и 1.3, выполненных в соответствии с настоящим изобретением. Плазменные резаки разрезают заготовку 20, имеющую толщину «t». Изображение плазменных струй, выходящих из отверстия сопла, было опущено, так как их направление соответствует продольным осям М1, М2 и М3, выходящих из отверстий сопла.

Именно в этом отношении плазменные резаки 3 показаны на Фиг. 3а-3а, a устройство показано в соответствии с примером, изображенным на Фиг. 6а-6с. Плазменные резаки 1.1, 1.2 и 1.3 расположены по отношению друг к другу на соответствующей стороне, на которой предусмотрено наименьшее расстояние «с». Поэтому они здесь расположены, совмещенными друг напротив друга, на стороне, которая является, в качестве примера, плоской. Они, так скажем, являются поперечно совмещенными к осевому направлению V подачи и к образовавшимся прорезям F1, F2 и F3. Таким образом, можно расположить продольные оси М1, М2 и М3 направленными через центры отверстий 4.1 соответствующего сопла как можно ближе рядом друг с другом. Это имеет преимущество в отношении плазменных резаков, выполненных в соответствии с предшествующим уровнем техники, заключающееся в том, что расстояние между плазменными струями, выходящими через соответствующие отверстия сопла двух плазменных резаков, может быть небольшим. Небольшое расстояние, в частности, имеет преимущество из-за более высокой точности создаваемого контура при разрезании контуров, как здесь, в частности, с помощью трех плазменных резаков одновременно, при обрезании кромок, вырезании кругов и нелинейных форм. Так как устройство, выполненное в соответствии с Фиг. 6а-6с, и, таким образом, также и колпачок 5 сопла, выполненный в соответствии с Фиг. 10а-10с, могут использоваться в плазменных резаках 1.1, 1.2 и 1.3, показанных в качестве примера, где наименьшее расстояние «с» составляет 12 мм, как расстояние «z1», которое должно быть соблюдено между продольными осями М1 и М2, так и расстояние «z2», которое должно быть соблюдено между продольными осями М1 и М3, может иметь значение 25 мм. Минимальное расстояние между «z11» и «z12», составляющее 1 мм, может быть получено здесь между наружными контурами AK плазменных резаков 1.1 и 1.2, а также 1.1 и 1.3. Минимальное расстояние между продольными осями М2 и М3 плазменных резаков 1.3 и 1.2 составляет, таким образом, только 50 мм.

Кроме того, на Фиг. 17а-17d показано, что продольные оси М1 и М2 и, следовательно, плазменные резаки 1.1 и 1.2 могут быть наклонены по отношению друг к другу на угол δ1, а продольные оси М1 и М3, и, следовательно, плазменные резаки 1.1 и 1.3 - на угол δ2. Угловой диапазон для углов δ1 и δ2 может составлять от 0 до 60° в обоих направлениях.

Это требуется для отрезания фасок для подготовки сварного шва, для которого требуются различные углы режущих кромок, созданных в процессе разрезания. Примеры этого объяснены, в частности, в DIN EN ISO 9692-2. Разрезание так называемого DY шва показано на Фиг. 17b. В связи с этим, наклонная прорезь F3, имеющая ширину «f3», формируется плазменным резаком 1.3, наклоненным под углом 52 относительно плазменного резака 1.1. Прорезь F1, имеющая ширину «f1», формируется плазменным резаком 1.1, расположенным почти перпендикулярно к заготовке, а наклонная прорезь F2, имеющая ширину «f2», формируется плазменным резаком 1.2, наклоненным на угол δ1. Результатом этого, как показано в правой части заготовки 20 на Фиг. 16b, является режущая кромка (в соответствии с EN ISO 9692-2), имеющая перпендикулярный край «t1», верхнюю грань или фаску «t2» и нижнюю грань или фаску «t3».

Отрезание таких фасок имеет смысл только от толщины заготовки 16 мм и более, и может также составлять 50 мм, в зависимости от применения. Толщина материала, которую должен разрезать наклонный плазменный резак, значительно больше, в зависимости от углов «δ1» и «δ2», и может составлять до 1,5 толщин, что составляет 24 мм до 75 мм. Электрический ток при плазменной резке, при которой такие толщины материала могут быть разрезаны, фактически составляет по меньшей мере 200 А; отверстия 4.1 сопел 4 тогда имеют диаметр не менее 1,7 мм, лучше от 2,0 мм до 2,4 мм. Для больших толщин материала разрезание осуществляют с более высокими электрическими токами, например, 400 А, а также с более крупными диаметрами отверстий сопел, например, более 3 мм. Плазменные резаки и форма их конструкции, следовательно, должны быть выполнены так, чтобы иметь возможность надежно передавать такие электрические токи и, одновременно, иметь возможность быть расположенными как можно ближе рядом друг с другом для достижения точности контура, который является как можно более близким требуемой форме заготовки, которая должна быть разрезана во время разрезания.

По меньшей мере одна изнашиваемая часть таких плазменных резаков, в частности, электрод 2, сопло 4 и/или колпачок 5 сопла выполнены, как уже было показано на Фиг. 5а-8с, с жидкостным охлаждением.

Плазменные резаки, выполненные в соответствии с предшествующим уровнем техники, имеют круглый наружный контур, имеющим диаметр 50 мм в этом диапазоне электрического тока, как показано на Фиг. 1а-1с, и, таким образом, не могут быть расположены так близко рядом друг с другом в качестве плазменных резаков, выполненных в соответствии с настоящим изобретением, без отклонений от требуемого для вырезания контура, или без потерь качества в связи с таким вырезанием.

Изобретение относится к устройству для плазменной резки (варианты), имеющему по меньшей мере один плазменный резак, который имеет корпус, электрод и сопло с отверстием. Наружный контур АК плазменного резака определен в поперечном сечении относительно продольной оси, которая проходит перпендикулярно через отверстие сопла. Наименьшее расстояние между продольной осью, проходящей через центр отверстия сопла и радиально наружным краем наружного контура АК, предусмотрено по меньшей мере в одном осевом направлении и соответствует самое большее 3/4 длины наибольшего расстояния «d» между центральной продольной осью, проходящей через центр отверстия сопла, и радиальным наружным краем наружного контура АК. Наименьшее расстояние «с» также может соответствовать самое большее 3/8 длины наибольшего расстояния «b» между двумя точками наружного края наружного контура АК, воображаемая прямая соединительная линия между которыми проходит через центральную продольную ось и проходит через центр отверстия сопла. 3 н. и 43 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Устройство для плазменной резки, имеющее по меньшей мере один плазменный резак (1.1, 1.2, 1.3), который имеет корпус (1.10), электрод (2) и сопло (4) с отверстием (4.1), причем в поперечном сечении относительно продольной оси (M1, М2, М3), перпендикулярной поперечному сечению отверстия (4.1) сопла, определен наружный контур (АK) плазменного резака (1.1, 1.2, 1.3),

отличающееся тем, что

сопло (4) имеет секцию, сужающуюся конически под углом γ4 по направлению к отверстию (4.1) сопла (4), и

в радиальном направлении между продольной осью (M1, М2, М3), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), и наружным краем наружного контура (АK) предусмотрено наименьшее расстояние (с), не превышающее 3/4 длины наибольшего расстояния (d) в радиальном направлении между центральной продольной осью (M1, М2, М3), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), и радиально наружным краем наружного контура (АK) плазменного резака; или

указанное наименьшее расстояние (с) не превышает 3/8 длины наибольшего расстояния (b) в радиальном направлении между двумя точками наружного края наружного контура (АK) плазменного резака, причем воображаемая прямая соединительная линия между указанными двумя точками проходит через центральную продольную ось (M1, М2, М3), проходящую через центр отверстия (4.1) сопла (4).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) предусмотрено вдоль общей оси в двух противоположных направлениях, начиная от продольной оси (M1, М2, М3), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), и до радиально наружного края наружного контура (АK).

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что по меньшей мере одно наименьшее расстояние (с) предусмотрено по всей длине плазменного резака (1.1, 1.2, 1.3).

4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) предусмотрено по всей длине сопла (4).

5. Устройство по одному из пп.1-4, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) предусмотрено по меньшей мере вдоль длины (1), которая по меньшей мере в 1,4 раза больше максимальной ширины плазменного резака (1.1, 1.2, 1.3) в области, в которой предусмотрено наименьшее расстояние (с).

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что центр отверстия (4.1) сопла расположен с эксцентриситетом внутри наружного контура (АK).

7. Устройство по одному из пп.1-6, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) имеет значение не более 1/3, предпочтительно не более 1/4, предпочтительно не более чем 1/6 от наибольшего расстояния (b), или наименьшее расстояние (с) имеет значение не более 2/3, предпочтительно не более 1/2, предпочтительно не более 1/3 от наибольшего расстояния (d).

8. Устройство по одному из пп.1-7, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с), начиная от продольной оси (M1, М2, М3), предусмотрено по меньшей мере в одном угловом диапазоне α, составляющем не более 120°, предпочтительно не более 70°.

9. Устройство по одному из пп.1-8, отличающееся тем, что наружный контур (АK) имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние (d), которое проходит радиально к отверстию (4.1) сопла между двумя точками наибольшего расстояния (b) наружного контура (АK), воображаемая прямая соединительная линия между которыми пересекает воображаемую продольную ось (M1, М2, М3), проходящую через центр отверстия (4.1) сопла (4) в угловом диапазоне, который повернут в осевом направлении отверстия (4.1) сопла вправо или влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния (с) или к воображаемой соединительной линии, которая расположена на половине углового диапазона α наименьшего расстояния (с) между минимальным углом βmin, составляющим 60°, и максимальным углом βmax, составляющим 120°, или имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние (b), проходящее в радиальном направлении к отверстию (4.1) сопла между продольной осью (M1, М2, М3), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), и радиально наружным краем наружного контура (АK).

10. Устройство по одному из пп. 1-9, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) имеет значение не более 20 мм, предпочтительно не более 15 мм, и предпочтительно не более 12,5 мм.

11. Устройство по одному из пп.1-10, отличающееся тем, что наружный контур (АK) имеет круглую, многоугольную, криволинейную, полукруглую, овальную или эллиптическую форму или их комбинацию.

12. Устройство по одному из пп.1-11, отличающееся тем, что по меньшей мере одно наименьшее расстояние (с) наружного контура (АK) предусмотрено в плазменной горелке (1.1) в направлении по меньшей мере одной дополнительной плазменной горелки (1.2, 1.3), работающей рядом с плазменной горелкой (1.1).

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что максимальное расстояние (z1, z2), равное 42 мм, предпочтительно 32 мм, предпочтительно 27 мм, предусмотрено между воображаемым продолжением продольных осей (M1.1, M1.2, М1.3) соответствующих отверстий (4.1) сопел (4) плазменных резаков (1.1, 1.2, 1.3), расположенных рядом друг с другом.

14. Устройство по одному из пп.1-13, отличающееся тем, что по меньшей мере одна воображаемая соединительная линия по меньшей мере одного наименьшего расстояния (с), которое предусмотрено между наружным контуром (АK) и продольной осью (M1), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), наклонена от оси направления (v) подачи плазменного резака (1.1, 1.2, 1.3) относительно обрабатываемой детали (20) на угол ε, составляющий не более 30°, предпочтительно не более 15°, предпочтительно не более 5°, предпочтительно расположена параллельно этой оси.

15. Устройство по одному из пп. 1-14, в котором по меньшей мере в одном из плазменных резаков (1.1, 1.2, 1.3) сопло (4) используют в виде изнашиваемой части, определяющей наружный контур (АK).

16. Устройство для плазменной резки, имеющее по меньшей мере один плазменный резак (1.1, 1.2, 1.3), который имеет корпус (1.10), электрод (2), сопло (4) с отверстием (4.1) и колпачок (5) сопла, причем в поперечном сечении относительно продольной оси (M1, М2, М3), перпендикулярной поперечному сечению отверстия (4.1) сопла, определен наружный контур (АK) плазменного резака (1.1, 1.2, 1.3),

отличающееся тем, что

колпачок (5) сопла имеет секцию, сужающуюся конически под углом γ5 по направлению к отверстию (4.1) сопла (4), и

в радиальном направлении между продольной осью (M1, М2, М3), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), и наружным краем наружного контура (АK) предусмотрено наименьшее расстояние (с), не превышающее 3/4 длины наибольшего расстояния (d) в радиальном направлении между центральной продольной осью (M1, М2, М3), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), и радиально наружным краем наружного контура (АK) плазменного резака, или

указанное наименьшее расстояние (с) не превышает 3/8 длины наибольшего расстояния (b) в радиальном направлении между двумя точками наружного края наружного контура (АK) плазменного резака, причем воображаемая прямая соединительная линия между указанными двумя точками проходит через центральную продольную ось (M1, М2, М3), проходящую через центр отверстия (4.1) сопла (4).

17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) предусмотрено вдоль общей оси в двух противоположных направлениях, начиная от продольной оси (M1, М2, М3), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), и до радиально наружного края наружного контура (АK).

18. Устройство по п. 16 или 17, отличающееся тем, что по меньшей мере одно наименьшее расстояние (с) предусмотрено по всей длине плазменного резака (1.1, 1.2, 1.3).

19. Устройство по п. 16 или 17, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) предусмотрено по всей длине сопла (4) и колпачка (5) сопла.

20. Устройство по любому из пп. 16-19, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) предусмотрено по меньшей мере вдоль длины (l), которая по меньшей мере в 1,4 раза больше максимальной ширины плазменного резака (1.1, 1.2, 1.3) в области, в которой предусмотрено наименьшее расстояние (с).

21. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что центр отверстия (4.1) сопла расположен с эксцентриситетом внутри наружного контура (АK).

22. Устройство по любому из пп. 16-21, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) имеет значение не более /3, предпочтительно не более 1/4, предпочтительно не более чем 1/6 от наибольшего расстояния (b),

или

наименьшее расстояние (с) имеет значение не более 2/3, предпочтительно не более 1/2, предпочтительно не более 1/3 от наибольшего расстояния (d).

23. Устройство по любому из пп. 16-22, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с), начиная от продольной оси (M1, М2, М3), предусмотрено по меньшей мере в одном угловом диапазоне α, составляющем не более 120°, предпочтительно, не более 70°.

24. Устройство по любому из пп. 16-23, отличающееся тем, что наружный контур (АK) имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние (d), которое проходит радиально к отверстию (4.1) сопла между двумя точками наибольшего расстояния (b) наружного контура (АK), воображаемая прямая соединительная линия между которыми пересекает воображаемую продольную ось (M1, М2, М3), проходящую через центр отверстия (4.1) сопла (4) в угловом диапазоне, который повернут в осевом направлении отверстия (4.1) сопла вправо или влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния (с) или к воображаемой соединительной линии, которая расположена на половине углового диапазона α наименьшего расстояния (с) между минимальным углом βmin, составляющим 60°, и максимальным углом βmax, составляющим 120°,

или

имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние (b), проходящее в радиальном направлении к отверстию (4.1) сопла между продольной осью (M1, М2, М3), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), и радиально наружным краем наружного контура (АK).

25. Устройство по любому из пп. 16-24, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) имеет значение не более 20 мм, предпочтительно не более 15 мм, предпочтительно не более 12,5 мм.

26. Устройство по любому из пп. 16-25, отличающееся тем, что наружный контур (АK) имеет круглую, многоугольную, криволинейную, полукруглую, овальную или эллиптическую форму или их комбинацию.

27. Устройство по любому из пп. 16-26, отличающееся тем, что по меньшей мере одно наименьшее расстояние (с) наружного контура (АK) предусмотрено в плазменной горелке (1.1) в направлении по меньшей мере одной дополнительной плазменной горелки (1.2, 1.3), работающей рядом с плазменной горелкой (1.1).

28. Устройство по п. 27, отличающееся тем, что максимальное расстояние (z1, z2), равное 42 мм, предпочтительно 32 мм, предпочтительно 27 мм, предусмотрено между воображаемым продолжением продольных осей (M1.1, M1.2, М1.3) соответствующих отверстий (4.1) сопел (4) плазменных резаков (1.1, 1.2, 1.3), расположенных рядом друг с другом.

29. Устройство по любому из пп. 16-28, отличающееся тем, что по меньшей мере одна воображаемая соединительная линия по меньшей мере одного наименьшего расстояния (с), которое предусмотрено между наружным контуром (АK) и продольной осью (M1), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), наклонена от оси направления (v) подачи плазменного резака (1.1, 1.2, 1.3) относительно обрабатываемой детали (20) на угол ε, составляющий не более 30°, предпочтительно не более 15°, предпочтительно не более 5°, предпочтительно расположена параллельно этой оси.

30. Устройство по любому из пп. 16-29, в котором по меньшей мере в одном из плазменных резаков (1.1, 1.2, 1.3) колпачок (5) сопла используют в виде изнашиваемой части, определяющей наружный контур (АK).

31. Устройство для плазменной резки, имеющее по меньшей мере один плазменный резак (1.1, 1.2, 1.3), который имеет корпус (1.10), электрод (2), сопло (4) с отверстием (4.1), колпачок (5) сопла и защитный колпачок (8) сопла, причем в поперечном сечении относительно продольной оси (M1, М2, М3), перпендикулярной поперечному сечению отверстия (4.1) сопла, определен наружный контур (АK) плазменного резака (1.1, 1.2, 1.3),

отличающееся тем, что

защитный колпачок (8) сопла имеет секцию, сужающуюся конически под углом γ8 по направлению к отверстию (4.1) сопла (4), и

в радиальном направлении между продольной осью (M1, М2, М3), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), и наружным краем наружного контура (АK) предусмотрено наименьшее расстояние (с), не превышающее 3/4 длины наибольшего расстояния (d) в радиальном направлении между центральной продольной осью (M1, М2, М3), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), и радиально наружным краем наружного контура (АK) плазменного резака; или

указанное наименьшее расстояние (с) не превышает 3/8 длины наибольшего расстояния (b) в радиальном направлении между двумя точками наружного края наружного контура (АK) плазменного резака, причем воображаемая прямая соединительная линия между указанными двумя точками проходит через центральную продольную ось (M1, М2, М3), проходящую через центр отверстия (4.1) сопла (4).

32. Устройство по п. 31, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) предусмотрено вдоль общей оси в двух противоположных направлениях, начиная от продольной оси (M1, М2, М3), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), и до радиально наружного края наружного контура (АK).

33. Устройство по п. 31 или 32, отличающееся тем, что по меньшей мере одно наименьшее расстояние (с) предусмотрено по всей длине плазменного резака (1.1, 1.2, 1.3).

34. Устройство по п. 31 или 32, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) предусмотрено по всей длине сопла (4), колпачка (5) сопла, защитного колпачка (8) сопла или держателя (9) защитного колпачка сопла.

35. Устройство по любому из пп. 31-34, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) предусмотрено по меньшей мере вдоль длины (1), которая по меньшей мере в 1,4 раза больше максимальной ширины плазменного резака (1.1, 1.2, 1.3) в области, в которой предусмотрено наименьшее расстояние (с).

36. Устройство по п. 31, отличающееся тем, что центр отверстия (4.1) сопла расположен с эксцентриситетом внутри наружного контура (АK).

37. Устройство по любому из пп. 31-36, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) имеет значение не более 1/3, предпочтительно не более 1/4, предпочтительно не более чем 1/6 от наибольшего расстояния (b),

или

наименьшее расстояние (с) имеет значение не более 2/3, предпочтительно не более 1/2, предпочтительно не более 1/3 от наибольшего расстояния (d).

38. Устройство по любому из пп. 31-37, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с), начиная от продольной оси (M1, М2, М3), предусмотрено по меньшей мере в одном угловом диапазоне α, составляющем не более 120°, предпочтительно, не более 70°.

39. Устройство по любому из пп. 31-38, отличающееся тем, что наружный контур (АK) имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние (d), которое проходит радиально к отверстию (4.1) сопла между двумя точками наибольшего расстояния (b) наружного контура (АK), воображаемая прямая соединительная линия между которыми пересекает воображаемую продольную ось (M1, М2, М3), проходящую через центр отверстия (4.1) сопла (4) в угловом диапазоне, который повернут в осевом направлении отверстия (4.1) сопла вправо или влево к воображаемой соединительной линии наименьшего расстояния (с) или к воображаемой соединительной линии, которая расположена на половине углового диапазона α наименьшего расстояния (с) между минимальным углом βmin, составляющим 60°, и максимальным углом βmax, составляющим 120°,

или

имеет по меньшей мере одно наибольшее расстояние (b), проходящее в радиальном направлении к отверстию (4.1) сопла между продольной осью (M1, М2, М3), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), и радиально наружным краем наружного контура (АK).

40. Устройство по любому из пп. 31-39, отличающееся тем, что наименьшее расстояние (с) имеет значение не более 20 мм, предпочтительно не более 15 мм, и предпочтительно не более 12,5 мм.

41. Устройство по любому из пп. 31-40, отличающееся тем, что наружный контур (АK) имеет круглую, многоугольную, криволинейную, полукруглую, овальную или эллиптическую форму или их комбинацию.

42. Устройство по любому из пп. 31-41, отличающееся тем, что по меньшей мере одно наименьшее расстояние (с) наружного контура (АK) предусмотрено в плазменной горелке (1.1) в направлении по меньшей мере одной дополнительной плазменной горелки (1.2, 1.3), работающей рядом с плазменной горелкой (1.1).

43. Устройство по п. 42, отличающееся тем, что максимальное расстояние (z1, z2), равное 42 мм, предпочтительно 32 мм, предпочтительно 27 мм, предусмотрено между воображаемым продолжением продольных осей (M1.1, M1.2, М1.3) соответствующих отверстий (4.1) сопел (4) плазменных резаков (1.1, 1.2, 1.3), расположенных рядом друг с другом.

44. Устройство по любому из пп. 31-43, отличающееся тем, что по меньшей мере одна воображаемая соединительная линия по меньшей мере одного наименьшего расстояния (с), которое предусмотрено между наружным контуром (АK) и продольной осью (M1), проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4), наклонена от оси направления (v) подачи плазменного резака (1.1, 1.2, 1.3) относительно обрабатываемой детали (20) на угол ε, составляющий не более 30°, предпочтительно не более 15°, предпочтительно не более 5°, предпочтительно, расположена параллельно этой оси.

45. Устройство по любому из пп. 31-44, при котором по меньшей мере в одном из плазменных резаков (1.1, 1.2, 1.3) защитный колпачок (8) сопла и/или держатель (9) защитного колпачка сопла используют в виде изнашиваемых частей, определяющих наружный контур (АK).

46. Устройство по любому из пп. 1-45, содержащее по меньшей мере два плазменных резака, причем указанные по меньшей мере два плазменных резака установлены вблизи друг друга и обращены друг к другу сторонами резака, соответствующими наименьшему расстоянию (с), предусмотренному в радиальном направлении между продольной осью, проходящей через центр отверстия (4.1) сопла (4) и наружным краем наружного контура (АK), при этом по меньшей мере один из указанных плазменных резаков наклонен относительно поверхности обрабатываемой детали (20) в направлении, поперечном направлению (v) подачи плазменных резаков.