СОПЛО ДЛЯ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ ГОРЕЛКИ Российский патент 2019 года по МПК H05H1/34 

Настоящее изобретение относится к соплам для головки плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением, к структуре, состоящей из держателя сопла и сопла для головки плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением, к головке плазменно-дуговой горелки, а также к плазменно-дуговой горелке с таковыми.

Из DE 102009006132 В4 известно сопло для плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением, которое имеет корпус с общей осевой длиной, внутренней поверхностью и внешней поверхностью, с передним и задним концом и с отверстием сопла на переднем конце. Известное сопло имеет сзади (с заднего конца) по меньшей мере один приемный участок для приема такового в держатель сопла и затем канавку, в которой расположено или же может быть расположено кольцо круглого сечения. В известных случаях оно может иметь недостаток, состоящий в том, что, если сопло установлено в головку плазменной горелки, пространство для охлаждающей жидкости, прежде всего охлаждающей воды, в направлении держателя сопла и вместе с тем контактная область между охлаждающей жидкостью и соплом ограничивается в заднем направлении.

Известны также сопла, в которых канавка с располагаемым или же расположенным в ней кольцом круглого сечения находится непосредственно на заднем конце таковых. Это, в свою очередь, имеет недостаток, состоящий в том, что кольцо круглого сечения при введении в держатель сопла для того, чтобы вставить сопло в держатель сопла, может быть повреждено, например, если в держателе сопла имеются, например, элементы, такие как выступы, как это описано в DE 102007005316 В4, для определенной ориентации сопла.

Таким образом, в основе настоящего изобретения лежит задача, состоящая в том, чтобы оформлении известного сопла таким образом, чтобы при введении сопла в держатель сопла предотвращалось или, по меньшей мере, снижалось повреждение кольца круглого сечения, и чтобы одновременно предоставлялась более значительная площадь, которая может вступать в контакт с охлаждающей жидкостью.

Согласно изобретению данная задача решена согласно первому аспекту посредством сопла для головки плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением, включающей в себя корпус с общей осевой длиной L, внутренней поверхностью и внешней поверхностью, с передним и задним концом и с отверстием сопла на переднем конце, причем внешняя поверхность корпуса, исходя от заднего конца, имеет по существу цилиндрический первый участок с осевой длиной L1, на котором на заднем конце корпуса находится простирающая, преимущественным образом, в окружном направлении канавка для кольца круглого сечения или с расположенным в ней кольцом круглого сечения, которая в направлении заднего конца корпуса ограничена выступом, который задает внешний диаметр D11 корпуса, а на переднем конце находится центрирующая поверхность для держателя сопла, которая задает внешний диаметр D12 корпуса, и примыкающий к нему в направлении переднего конца второй участок с осевой длиной L2, который задает осевую упорную поверхность для держателя сопла на границе с первым участком, которая задает внешний диаметр D21 корпуса и, по меньшей мере, на частичном участке по существу конусообразно сужается к переднему концу корпуса, причем имеет силу D12-D11≥1,5 мм и/или (D12-D11)/D12≥0,07.

Под конусно или конически сужающимся участком следует понимать, прежде всего, участок, на котором, если задняя точка (кромка) участка соединена с передней точкой (кромкой), линия проходит параллельно продольной оси сопла или с минимальным отклонением больше чем ±15°.

Помимо этого, под внешним диаметром следует понимать, прежде всего, следующее:

- Внешний диаметр, который образовывала бы виртуальная окружность с радиусом, который задается в образованной перпендикулярно продольной оси сопла плоскости между точкой пересечения этой плоскости с продольной осью и наибольшим расстоянием до внешней поверхности сопла.

- Существует возможность того, что в этой плоскости посредством внешнего ограничения сопла образуется полная окружность, но существует также возможность того, что имеются только частичные участки или только частичная область и окружность, а также диаметр существуют лишь виртуально.

- На поверхности сопла могут быть предусмотрены канавки или другие углубления или прерывания.

Согласно другому аспекту данная задача решена посредством сопла для головки плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением, включающему в себя корпус с общей осевой длиной L, внутренней поверхностью и внешней поверхностью, с передним и задним концом и с отверстием сопла на переднем конце, причем внешняя поверхность корпуса, исходя от заднего конца, имеет по существу цилиндрический первый участок с осевой длиной L1, на котором на заднем конце корпуса находится простирающая, преимущественным образом, в окружном направлении канавка для кольца круглого сечения или с расположенным в ней кольцом круглого сечения, которая в направлении заднего конца корпуса ограничена выступом, который задает внешний диаметр D11 корпуса, а на переднем конце находится центрирующая поверхность для держателя сопла, которая задает внешний диаметр D12 корпуса, и примыкающий к нему в направлении переднего конца второй участок с осевой длиной L2, который задает осевую упорную поверхность для держателя сопла на границе с первым участком, которая задает внешний диаметр D21 корпуса и, по меньшей мере, на частичном участке по существу конусообразно сужается к переднему концу корпуса, прежде всего по п. 1 формулы изобретения, причем в отношении длины L12 расстояния между осевой упорной поверхностью второго участка и ближайшей кромочной линией канавки и длины L13 расстояния между упомянутой кромочной линией и задним концом корпуса имеет силу L12/L13≥3, предпочтительно ≥3,3, и/или причем в отношении длины L12 расстояния между осевой упорной поверхностью второго участка и ближайшей кромочной линией канавки и длины L первого участка имеет силу L12/L1≥0,75 и особо предпочтительно L12/L1≥0,77, и/или причем имеет силу L12/L1≤2,3.

Согласно другому аспекту данная задача решена посредством структуры, состоящей из держателя сопла и сопла по одному из п.п. 1-16 формулы изобретения.

Наконец, это задача решена также посредством головки плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением, включающей в себя сопло по одному из п.п. 1-16 формулы изобретения или структуру по одному из п.п. 17-19 формулы изобретения.

В соплах может быть предусмотрено, что внешний диаметр D12 - это наибольший внешний диаметр первого участка.

Помимо этого, может быть предусмотрено, что внешний диаметр D21 - это наибольший внешний диаметр второго участка.

Наибольший внешний диаметр первого участка, выгодным образом, меньше, чем наибольший внешний диаметр второго участка.

На внешней поверхности первого участка, выгодным образом, находится по меньшей мере одна другая канавка.

При этом, прежде всего, может быть предусмотрено, что по меньшей мере одна другая канавка имеет площадь поперечного сечения по меньшей мере 3 мм². Под понятием «площадь поперечного сечения» следует понимать площадь перпендикулярно продольной протяженности канавки.

Кроме того, эта другая канавка простирается, выгодным образом, в окружном направлении корпуса.

При этом, прежде всего, может быть предусмотрено, что эта другая канавка простирается в окружном направлении корпуса в пределах угла приблизительно от 20° приблизительно до 360°.

Согласно особой форме выполнения эта другая канавка ограничена в направлении переднего конца корпуса проходящим в окружном направлении корпуса передним выступом, внешняя поверхность которого образована центрирующей поверхностью, и/или эта другая канавка 2.11 ограничена в направлении заднего конца корпуса проходящим в окружном направлении корпуса задним выступом.

При этом, прежде всего, может быть предусмотрено, что передний выступ задает внешний диаметр или локальный наибольший внешний диаметр корпуса, а задний выступ задает внешний диаметр или локальный наибольший внешний диаметр, причем внешний диаметр или локальный наибольший внешний диаметр переднего и заднего выступов равны по величине или отличаются один от другого максимально приблизительно на 0,2 мм.

Согласно другой особой форме выполнения настоящего изобретения на втором участке внешней поверхности находится/находятся по меньшей мере одна канавка и/или отверстие и/или углубление и/или другой проем и/или канал, которая/которое/который/которые находится/находятся в гидродинамическом соединении с первым участком внешней поверхности.

На втором участке внешней поверхности, выгодным образом, находится/находятся по меньшей мере одна канавка и/или отверстие и/или углубление и/или другой проем и/или канал, которая/которое/который/которые находится/находятся в гидродинамическом соединении с другой канавкой на первом участке внешней поверхности.

На внешней поверхности корпуса, между канавкой для кольца круглого сечения или с расположенным в ней кольцом круглого сечения и другой канавкой, выгодным образом, находится охватывающая приемная область для соединения с держателем сопла.

Альтернативно, может быть предусмотрено, что на внешней поверхности корпуса, между канавкой для кольца круглого сечения или с расположенным в ней кольцом круглого сечения и другой канавкой находится охватывающая приемная область для соединения с держателем сопла.

Приемная область целесообразным образом имеет по меньшей мере один радиальный выступ и/или по меньшей мере одно радиальное углубление. При этом радиальные выступы и/или углубления могут простираться в окружном направлении только в пределах ограниченного угла и/или могут быть расположены эквидистантно.

Согласно особой форме выполнения структуры держатель сопла на своей соединительной стороне имеет цилиндрическую стенку с торцевой кольцевой поверхностью, которая прилегает к осевой упорной поверхности сопла, и с внутренней поверхностью, которая, преимущественным образом, без зазора или с малым зазором прилегает к центрирующей поверхности сопла.

Держатель сопла, выгодным образом, имеет на внутренней поверхности цилиндрической стенки ответную для приемной области сопла приемную область.

Наконец, настоящее изобретение предоставляет как головку для плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением, так и плазменно-дуговую горелку с жидкостным охлаждением, включающую в себя соответственно сопло по одному из п.п. 1-16 формулы изобретения или структуру по одному из п.п. 17-19 формулы изобретения.

В основе изобретения лежит неожиданный вывод, состоящий в том, что за счет специального оформления внешней поверхности сопла канавка с кольцом круглого сечения может быть расположена на заднем конце сопла как можно дальше и при этом кольцо круглого сечения не повреждается и одновременно предоставляется более значительная поверхность, которая может вступить в контакт с охлаждающей жидкостью. В дополнение к этому, центрирование сопла в держателе сопла еще более улучшается.

Как можно более длинный первый участок корпуса сопла дает, например, возможность хорошего охлаждения места перехода между держателем сопла и соплом, а также хорошего центрирования сопла в держателе сопла. Хорошее охлаждение места перехода необходимо при зажигании дежурной дуги, которая горит между электродом и соплом плазменно-дуговой горелки. Оно необходимо также, если плазменно-дуговая горелка эксплуатируется в косвенном режиме работы. В последнем случае плазменная дуга часто горит между электродом и соплом с высокой электрической мощностью или же с большим количеством киловатт. При этом могут течь токи более 100 А.

Другие признаки и преимущества изобретения следуют из приведенной формулы изобретения и последующего описания, в котором с помощью схематических чертежей в подробностях разъясняются два примера выполнения. При этом показано на:

Фиг. 1 вид в разрезе (слева) и вид сзади (справа) на сопло согласно первой особой форме выполнения настоящего изобретения,

Фиг. 2 вид в разрезе (слева) и вид сзади (справа) на сопло согласно другой особой форме выполнения настоящего изобретения,

Фиг. 3 вид в разрезе (слева) и вид сзади (справа) на сопло согласно другой особой форме выполнения настоящего изобретения,

Фиг. 4 вид в разрезе на головку плазменно-дуговой горелки с соплом согласно фиг. 1,

Фиг. 5 вид в разрезе на головку плазменно-дуговой горелки с соплом согласно фиг. 2,

Фиг. 6 вид в разрезе на головку плазменно-дуговой горелки с соплом согласно фиг. 3.

Соответствующие увеличенные фрагменты чертежей на фиг. 4-6 показывают подробности структуры сопла и держателя сопла.

Показанное на фиг. 1 сопло для плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением содержит корпус 2 с общей осевой длиной L, то есть вдоль продольной оси M1, с внутренней поверхностью 2.20 и внешней поверхностью 2.22, с передним концом 2.24 и задним концом 2.26 и с отверстием 2.28 сопла на переднем конце 2.24. В дополнение к этому, корпус 2 имеет на своем переднем конце 2.24 канавку 2.38. Если сопло установлено в плазменно-дуговую горелку, то в канавке 2.38 находится кольцо 2.40 круглого сечения (см. фиг. 4 и 5) для уплотнения пространства между соплом и колпачком 3 сопла (см. фиг. 4 и 5).

Внешняя поверхность 2.22 корпуса 2 имеет, исходя от заднего конца 2.26, по существу цилиндрический первый участок 2.1 с первой осевой длиной L1, на котором на заднем конце 2.26 корпуса 2 находится простирающая в окружном направлении канавка 2.10 для кольца круглого сечения (не показано), которая в направлении заднего конца 2.26 корпуса 2 ограничена выступом 2.30, который задает внешний диаметр D11 корпуса 2, а на переднем конце 2.24 находится центрирующая поверхность А11 для держателя сопла (не показан), которая задает внешний диаметр D12 корпуса 2. Помимо этого, внешняя поверхность имеет непосредственно примыкающий к первому участку 2.1 в направлении переднего конца 2.24 второй участок 2.2 с осевой длиной L2, который на границе с первым участком 2.1 имеет осевую упорную поверхность В11 для держателя сопла (не показан), которая задает внешний диаметр D21 корпуса 2, и, по меньшей мере, на частичной участке по существу конусно сужается в направлении переднего конца 2.24 корпуса. Таким образом, между границей между первым участком 2.1 и вторым участком 2.2 м канавкой 2.10 первый участок 2.1 внешней поверхности 2.22 имеет, прежде всего, большую внешнюю поверхность А13, которая, если сопло установлено в головку (не показана) плазменно-дуговой горелки, может вступать в контакт с охлаждающей жидкостью, вследствие чего улучшается охлаждение.

Так как в данной форме выполнения диаметр D12 составляет 22,8 мм, а диаметр D11 составляет в данной форме выполнения 20,8 мм, то разность составляет: D12-D11=2 мм. В дополнение к этому, получается: (D12-D11)/D12=0,088.

Помимо этого, из фиг. 1 следует, что внешний диаметр D12 является наибольшим внешним диаметром первого участка 2.1, а внешний диаметр D21 является наибольшим внешним диаметром второго участка 2.2, причем наибольший внешний диаметр D12 первого участка 2.1 меньше, чем наибольший внешний диаметр D21 второго участка 2.2. В дополнение к этому, внешние диаметры корпуса 2 на фиг. 1 слева (D11) и справа (D12a) от канавки 2.10 идентичны, то есть D11=D12a.

Кроме того, на втором участке 2.2 внешней поверхности 2.22 находится канал В13, который состоит в гидравлическом соединении с первым участком 2.1 внешней поверхности 2.22. Канал В12, по меньшей мере, частично может простираться также по первому участку 2.1.

При L12=8,2 мм, L13=2,3 мм и L1=10,5 мм получается L12/L13=8,2 мм/2,3 мм=3,565, L12/L1=0,781 и D12/L1=2,171.

На фиг. 2 показано сопло для головки (не показана) плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением, которое содержит корпус 2 с общей осевой длиной L, внутренней поверхностью 2.20 и внешней поверхностью 2.22, с передним концом 2.24 и задним концом 2.26 и с отверстием 2.28 сопла на переднем конце 2.24. В дополнение к этому, корпус 2 имеет на своем переднем конце 2.24 канавку 2.38. Если сопло установлено в плазменно-дуговую горелку, то в канавке 2.38, находится кольцо 2.40 круглого сечения (см. фиг. 4 и 5) для уплотнения пространства между соплом и колпачком 3 сопла (см. фиг. 4 и 5).

Внешняя поверхность 2.22 корпуса 2 имеет, исходя от заднего конца 2.26, по существу цилиндрический первый участок 2.1 с первой осевой длиной L1, на котором на заднем конце 2.26 корпуса 2 находится простирающая в окружном направлении канавка 2.10 для кольца круглого сечения (не показано), которая в направлении заднего конца 2.26 корпуса 2 ограничена выступом 2.30, который задает внешний диаметр D11 корпуса 2, а на переднем конце 2.24 находится центрирующая поверхность А11 для держателя сопла (не показан), которая задает внешний диаметр D12 корпуса 2. В дополнение к этому, внешняя поверхность 2.22 имеет непосредственно примыкающий на ней в направлении переднего конца 2.24 второй участок 2.2 с осевой длиной L2, который на границе с первым участком 2.1 имеет осевую упорную поверхность В11 для держателя сопла, которая задает внешний диаметр D21 корпуса 2, и, по меньшей мере, на частичной участке по существу конусно сужается в направлении переднего конца 2.24 корпуса 2. В отношении размеров D12 и D11 действуют те же значения и соотношения или же разности, как и в отношении показанного на фиг. 1 сопла. Однако на внешней поверхности 2.22 первого участка 2.1 находится другая канавка 2.11. Она имеет площадь поперечного сечения, преимущественным образом, по меньшей мере 3 мм². В дополнение к этому, она простирается, выгодным образом, в окружном направлении корпуса 2. По направлению к переднему концу 2.24 корпуса 2 другая канавка 2.11 ограничена проходящим в окружном направлении корпуса 2 передним выступом 2.34, внешняя поверхность которого образована центрирующей поверхностью A11, а в направлении заднего конца 2.26 корпуса 2 ограничена проходящим в окружном направлении корпуса 2 задним выступом 2.36, внешняя поверхность которого образована поверхностью или же центрирующей поверхностью А12. Для показанного на фиг. 2 сопла имеют силу те же значения, что и для L12/ L13, L12/L1, а также D12/L1.

Помимо этого, как следует из фиг. 2, передним выступом 2.34 определяется локальный наибольший внешний диаметр D12 корпуса 2 и задним выступом 2.36 определяется локальный наибольший внешний диаметр D12. Другими словами, в данном примере локальные наибольшие внешние диаметры переднего и заднего выступов 2.34 и 2.36 равны по величине. Однако локальные наибольшие внешние диаметры переднего и заднего выступов не должны быть одинаковыми по величине, но, как правило, задний выступ 2.36 должен быть не больше, чем передний выступ 2.34. Вследствие наличия переднего и заднего выступов 2.34 и 2.36 с идентичными внешними диаметрами D12 на этом сопле существуют две поверхности контакта, которые, когда сопло установлено, находятся в контакте с держателем сопла (не показан). Речь идет о центрирующей поверхности A11 и поверхности или же центрирующей поверхности А12.

Как тоже следует из фиг. 2, второй участок 2.2 имеет канавку В12, которая состоит в гидравлическом соединении с другой канавкой 2.11. Канавка В12, по меньшей мере, частично может простираться также по первому участку 2.1.

На фиг. 3 показано сопло для плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением с корпусом 2, который имеет общую осевую длину L, то есть вдоль продольной оси M1, внутреннюю поверхность 2.20 и внешнюю поверхность 2.22, передний конец 2.24 и задний конец 2.26, а также отверстие 2.28 сопла на переднем конце 2.24. Внешняя поверхность 2.22 корпуса 2 имеет, исходя от заднего конца 2.26, первый участок 2.1 с такими же признаками, как и первый участок 2.1 в показанном на фиг. 2 сопле, и непосредственно примыкающий к первому участку 2.1 в направлении переднего конца 2.34 второй участок 2.2 с осевой длиной L2. Второй участок 2.2, прежде всего передний конец 2.24, оформлен в виде примера иначе. В отличие от корпуса согласно фиг. 2 корпус 2 не имеет на переднем конце 2.24 канавки 2.38. Установленное в головку плазменно-дуговой горелки сопло согласно фиг. 3 показано на фиг. 6. Здесь уплотнение пространства между соплом и колпачком 3 сопла осуществляется посредством соприкосновения металлических поверхностей сопла и колпачка 3 сопла. Это сопло может быть применено, например, для косвенного режима работы.

На фиг. 4 показана головка плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением с соплом согласно фиг. 1. Корпус 2 сопла закреплен в держателе 7 сопла и зафиксирован колпачком 3 сопла. Во внутренней полости корпуса 2 расположен электрод 1. Между электродом 1 и корпусом 2 находится направляющая 4 плазмообразующего газа для плазмообразующего газа PG, который течет через направляющую 4 плазмообразующего газа, затем через пространство между электродом 1 и соплом и, в заключение, вытекает из отверстия 2.28 сопла. Помимо этого, головка плазменно-дуговой горелки обладает защитным колпачком 5 сопла, который удерживается держателем 8 защитного колпачка сопла. Между колпачком 3 сопла и защитным колпачком 5 сопла находится направляющая 6 вторичного газа для вторичного газа SG. Вторичный газ SG течет через отверстия (не изображены) в направляющей 6 вторичного газа, затем через пространство между колпачком 3 сопла и защитным колпачком 5 сопла и, в заключение, вытекает из переднего отверстия 5.1 защитного колпачка 5 сопла. Существует также возможность того, что сопло и колпачок 3 сопла состоят из одной детали. Точно так же имеются головки плазменно-дуговой горелки, которые эксплуатируются без вторичного газа. Тогда, как правило, они не имеют ни защитного колпачка сопла, ни держателя защитного колпачка сопла, ни направляющей вторичного газа.

Охлаждающая жидкость течет по подводящей магистрали WV охлаждающей жидкости через держатель 7 сопла, протекает через пространство 10 между держателем 7 сопла и соплом, затем течет через каналы В13 сопла в пространство между соплом и колпачком 3 сопла, после чего снова течет назад через отводящую магистраль WR охлаждающей жидкости.

Первый участок 2.1 корпуса 2 вставлен в держатель 7 сопла. При этом осевая упорная поверхность В11 корпуса 2 наталкивается на осевую упорную поверхность В71 держателя 7 сопла. Тем самым определяется позиционирование сопла или же корпуса 2 вдоль продольной оси М головки плазменно-дуговой горелки. Центрирующая поверхность А11 корпуса 2 и центрирующая поверхность А71 держателя 7 сопла определяют центрирование сопла или же корпуса 2 в держателе 7 сопла. За счет такого расположения достигается хорошее центрирование. Как уже было описано, охлаждающая жидкость протекает через пространство 10 между держателем 7 сопла и соплом или же корпусом 2. Это пространство ограничивается здесь поверхностями А71 держателя 7 сопла и А13 сопла, а также кольцом 2.42 круглого сечения в канавке 2.10 и упорными поверхностями ВП и В71 и окружает здесь весь внешний периметр этого участка сопла. Вследствие этого в контакте с охлаждающей жидкостью состоит большая внешняя поверхность А13 сопла, вследствие чего улучшается охлаждение. Здесь становится также понятно, что посредством соответствующего изобретению решения предотвращается повреждение кольца 2.42 круглого сечения в канавке 2.10. Это особенно важно, если на центрирующей поверхности А71 находятся, например, выступы.

На фиг. 5 показана головка плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением с соплом согласно фиг. 2.

Корпус 2 сопла закреплен в держателе 7 сопла и зафиксирован колпачком 3 сопла. Во внутренней полости корпуса 2 расположен электрод 1. Между электродом 1 и корпусом 2 находится направляющая 4 плазмообразующего газа для плазмообразующего газа PG, который течет через направляющую 4 плазмообразующего газа, затем через пространство между электродом 1 и соплом и, в заключение, вытекает из отверстия 2.28 сопла. Помимо этого, головка плазменно-дуговой горелки обладает защитным колпачком 5 сопла, который удерживается держателем 8 защитного колпачка сопла. Между колпачком 3 сопла и защитным колпачком 5 сопла находится направляющая 6 вторичного газа для вторичного газа SG. Вторичный газ SG течет через отверстия (не изображены) в направляющей 6 вторичного газа, затем через пространство между колпачком 3 сопла и защитным колпачком 5 сопла и, в заключение, вытекает из переднего отверстия 5.1 защитного колпачка 5 сопла. Также существует возможность того, что сопло и колпачок 3 сопла состоят из одной детали. Также имеются головки плазменно-дуговой горелки, которые эксплуатируются без вторичного газа. Тогда, как правило, они не имеют ни защитного колпачка сопла, ни держателя защитного колпачка сопла, ни направляющей вторичного газа.

Как было рассмотрено также во взаимосвязи с фиг. 3, примененное в головке плазменно-дуговой горелки согласно фиг. 6 сопло имеет сходство с соплом согласно фиг. 2, но именно в этом примере есть также и различие в отношении уплотнения в передней области. Нет ни канавки 2.38, ни вставленного в нее кольца 2.40 круглого сечения, как в сопле согласно фиг. 2 или же 5. Так как возможен также косвенный режим работы, переход тока и тепла в области контакта между соплом и колпачком сопла особенно важен из-за возможных больших токов, которые обычно больше чем 100 А.

Охлаждающая жидкость течет по подводящей магистрали WV охлаждающей жидкости через держатель 7 сопла, протекает через пространство 10 между держателем 7 сопла и соплом, которое образовано канавкой 2.11 и центрирующей поверхностью А71, затем течет по канавке В12 сопла или же корпуса 2, которая состоит в гидравлическом соединении с канавкой 2.11, в пространство между соплом и колпачком 3 сопла, после чего по отводящей магистрали WR охлаждающей жидкости снова течет обратно.

В структурах согласно фигурам 5 и 6 центрирование выполняется еще лучше, чем на фиг. 4, так как центрирование сопла происходит по поверхностям A11 и А12 с поверхностью А71 держателя 7 сопла. Образованная таким образом поверхность контакта между соплом или же корпусом 2 и держателем 7 сопла больше, что дополнительно способствует переходу тепла, а также переходу тока между соплом и держателем 7 сопла. Также не происходит никаких повреждений кольца 2.42 круглого сечения в канавке 2.10 (см. фиг. 3).

Раскрытые в предыдущем описании, чертежах, а также в формуле изобретения признаки изобретения могут быть существенными для реализации изобретения в его разных формах выполнения как по отдельности, так и в любых комбинациях.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 электрод

2 корпус

2.1 первый участок

2.10 канавка

2.2 второй участок

2.20 внутренняя поверхность

2.22 внешняя поверхность

2.24 передний конец

2.26 задний конец

2.28 отверстие сопла

2.30 выступ

2.32 кромочная линия

2.34 передний выступ

2.36 задний выступ

2.38 канавка

2.40 кольцо круглого сечения

2.42 кольцо круглого сечения

3 колпачок сопла

4 направляющая плазмообразующего газа

5 защитный колпачок сопла

6 направляющая вторичного газа

7 держатель сопла

8 держатель защитного колпачка сопла

10 пространство

А11 центрирующая поверхность

А12 поверхность

А13 внешняя поверхность

А71 центрирующая поверхность

B11 осевая упорная поверхность

B12 канавка

B13 каналы

В71 осевая упорная поверхность

D11 внешний диаметр

D12 внешний диаметр

D12а внешний диаметр

D13 диаметр

D21 внешний диаметр

L общая осевая длина

L1 осевая длина

L2 осевая длина

L12 длина

L13 длина

L14 длина

М продольная ось

M1 продольная ось

WR отводящая магистраль охлаждающей жидкости

WV подводящая магистраль охлаждающей жидкости

Изобретение относится к соплам для головки плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением. Сопло включает корпус с общей осевой длиной L, внутренней поверхностью и внешней поверхностью, с передним и задним концами и с отверстием сопла на переднем конце, причем внешняя поверхность корпуса, исходя от заднего конца, имеет по существу цилиндрический первый участок с осевой длиной L1, на котором на заднем конце корпуса находится простирающая, преимущественным образом, в окружном направлении канавка для кольца круглого сечения или с расположенным в ней кольцом круглого сечения, которая в направлении заднего конца корпуса ограничена выступом, который задает внешний диаметр D11 корпуса, а на переднем конце находится центрирующая поверхность для держателя сопла, которая задает внешний диаметр D12 корпуса, и примыкающий к нему в направлении переднего конца второй участок, который задает осевую упорную поверхность для держателя сопла на границе с первым участком, которая задает внешний диаметр D21 корпуса и по меньшей мере на частичном участке по существу конусообразно сужается к переднему концу корпуса. Техническим результатом является предотвращение или по меньшей мере снижение повреждения кольца круглого сечения, при введении сопла в держатель сопла, при одновременном предоставлении более значительной площади, которая может вступать в контакт с охлаждающей жидкостью. 5 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Сопло для головки плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением, включающее в себя корпус (2) с общей осевой длиной L, внутренней поверхностью (2.20) и внешней поверхностью (2.22), с передним (2.24) и задним концами (2.26) и с отверстием (2.28) сопла на переднем конце (2.24), причем внешняя поверхность (2.22) корпуса (2), исходя от заднего конца (2.26), имеет по существу цилиндрический первый участок (2.1) с осевой длиной L1, на котором на заднем конце (2.26) корпуса (2) находится простирающаяся, преимущественным образом, в окружном направлении канавка (2.10) для кольца (2.42) круглого сечения или с расположенным в ней кольцом (2.42) круглого сечения, которая в направлении заднего конца (2.26) корпуса (2) ограничена выступом (2.30), который задает первый внешний диаметр, D11, корпуса (2), а на переднем конце находится центрирующая поверхность (А11) для держателя (7) сопла, которая задает второй внешний диаметр, D12, корпуса (2), и примыкающий к нему в направлении переднего конца (2.24) второй участок (2.2) с осевой длиной L2, который задает осевую упорную поверхность (В11) для держателя сопла на границе с первым участком (2.1), которая задает внешний диаметр D21 корпуса (2) и по меньшей мере на частичном участке по существу конусообразно сужается к переднему концу (2.24) корпуса (2), отличающееся тем, что в отношении первого и второго внешних диаметров справедливо выражение:

D12-D11≥1,5 мм и/или

(D12-D11)/D12≥0,07.

2. Сопло для головки плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением, включающее в себя корпус (2) с общей осевой длиной L, внутренней поверхностью (2.20) и внешней поверхностью (2.22), с передним (2.24) и задним концами (2.26) и с отверстием (2.28) сопла на переднем конце (2.24), причем внешняя поверхность (2.22) корпуса (2), исходя от заднего конца (2.26), имеет по существу цилиндрический первый участок (2.1) с осевой длиной L1, на котором на заднем конце (2.26) корпуса (2) находится канавка (2.10) для кольца (2.42) круглого сечения или с расположенным в ней кольцом (2.42) круглого сечения, которая в направлении заднего конца (2.26) корпуса (2) ограничена выступом (2.30), который задает первый внешний диаметр, D11, корпуса (2), а на переднем конце (2.24) находится центрирующая поверхность (A11) для держателя (7) сопла, которая задает второй внешний диаметр, D12, корпуса (2), и примыкающий к нему в направлении переднего конца (2.24) второй участок (2.2) с осевой длиной L2, который задает осевую упорную поверхность (В11) для держателя (7) сопла на границе с первым участком (2.1), которая задает внешний диаметр, D21, корпуса (2) и по меньшей мере на частичном участке по существу конусообразно сужается к переднему концу (2.26) корпуса (2), отличающееся тем, что:

- в отношении длины L12 расстояния между осевой упорной поверхностью (В11) второго участка (2.2) и ближайшей кромочной линией (2.32) канавки (2.10) и длины L13 расстояния между упомянутой кромочной линией (2.32) и задним концом (2.26) корпуса справедливо выражение L12/L13≥3,

и/или

- в отношении длины L12 расстояния между осевой упорной поверхностью (В11) второго участка (2.2) и ближайшей кромочной линией (2.32) канавки и длины L1 первого участка (2.1) справедливо выражение L12/L1≥0,75,

и/или

- справедливо выражение D12/L1≤2,3.

3. Сопло по п. 1 или 2, отличающееся тем, что второй внешний диаметр, D12, является наибольшим внешним диаметром первого участка (2.1).

4. Сопло по одному из пп. 1-3, отличающееся тем, что внешний диаметр, D21, является наибольшим внешним диаметром второго участка (2.2).

5. Сопло по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что наибольший внешний диаметр первого участка (2.1) меньше, чем наибольший внешний диаметр второго участка (2.2).

6. Сопло по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что на внешней поверхности (2.22) первого участка (2.1) находится по меньшей мере одна другая канавка (2.11).

7. Сопло по п. 6, отличающееся тем, что по меньшей мере одна другая канавка (2.11) имеет площадь поперечного сечения по меньшей мере 3 мм².

8. Сопло по п. 6 или 7, отличающееся тем, что другая канавка (2.11) простирается в окружном направлении корпуса (2).

9. Сопло по одному из пп. 6-8, отличающееся тем, что другая канавка (2.11) простирается в окружном направлении корпуса (2) в пределах угла в диапазоне приблизительно от 20° приблизительно до 360°.

10. Сопло по одному из пп. 6-9, отличающееся тем, что другая канавка (2.11) ограничена по направлению к переднему концу (2.24) корпуса (2) проходящим в окружном направлении корпуса (2) передним выступом (2.34), внешняя поверхность которого образована центрирующей поверхностью (A11), и/или другая канавка (2.11) ограничена в направлении заднего конца (2.26) корпуса (2) проходящим в окружном направлении корпуса (2) задним выступом (2.36).

11. Сопло по п. 10, отличающееся тем, что передний выступ (2.34) задает внешний диаметр или локальный наибольший внешний диаметр корпуса (2), а задний выступ (2.36) задает внешний диаметр или локальный наибольший внешний диаметр, причем внешний диаметр или локальный наибольший внешний диаметр переднего (2.34) и заднего выступов (2.36) равны по величине или отличаются один от другого максимально приблизительно на 0,2 мм.

12. Сопло по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что на втором участке (2.2) внешней поверхности (2.22) находится/находятся по меньшей мере одна канавка, и/или отверстие, и/или углубление, и/или другой проем, и/или канал, которая/которое/который/которые находится/находятся в гидродинамическом соединении с первым участком (2.1) внешней поверхности (2.22).

13. Сопло по одному из пп. 6-12, отличающееся тем, что на втором участке (2.2) внешней поверхности (2.22) находится/находятся по меньшей мере одна канавка, и/или отверстие, и/или углубление, и/или другой проем, и/или канал, которая/которое/который/которые находится/находятся в гидродинамическом соединении с другой канавкой (2.11) на первом участке (2.1) внешней поверхности (2.22).

14. Сопло по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что на внешней поверхности (2.22) корпуса (2) между канавкой (2.10) для кольца круглого сечения или с расположенным в ней кольцом круглого сечения и осевой упорной поверхностью (В11) находится охватывающая приемная область для соединения с держателем сопла.

15. Сопло по одному из пп. 6-13, отличающееся тем, что на внешней поверхности (2.22) корпуса (2) между канавкой (2.10) для кольца круглого сечения или с расположенным в ней кольцом круглого сечения и другой канавкой (2.11) находится охватывающая приемная область для соединения с держателем сопла.

16. Сопло по п. 14 или 15, отличающееся тем, что приемная область имеет по меньшей мере один радиальный выступ и/или по меньшей мере одно радиальное углубление.

17. Сопло по одному из пп. 2-16, отличающееся тем, что канавка (2.10) для кольца (2.42) круглого сечения или с расположенным в ней кольцом (2.42) круглого сечения простирается в окружном направлении.

18. Сопло по одному из пп. 2-17, отличающееся тем, что оно дополнительно характеризуется признаками п. 1.

19. Сопло по одному из пп. 2-18, отличающееся тем, что в отношении длины L12 расстояния между осевой упорной поверхностью (В 11) второго участка (2.2) и ближайшей кромочной линией (2.32) канавки (2.10) и длины L13 расстояния между упомянутой кромочной линией (2.32) и задним концом (2.26) корпуса справедливо выражение L12/L13≥3,3.

20. Сопло по одному из пп. 2-19, отличающееся тем, что в отношении длины L12 расстояния между осевой упорной поверхностью (В 11) второго участка (2.2) и ближайшей кромочной линией (2.32) канавки и длины L1 первого участка (2.1) справедливо выражение L12/L1≥0,77.

21. Структура, состоящая из держателя сопла и сопла по одному из предшествующих пунктов.

22. Структура по п. 21, отличающаяся тем, что держатель сопла на своей соединительной стороне имеет цилиндрическую стенку с торцевой кольцевой поверхностью, которая прилегает к осевой упорной поверхности (В11) сопла, и с внутренней поверхностью, которая, преимущественным образом, без зазора или с малым зазором прилегает к центрирующей поверхности (А11) сопла.

23. Структура по п. 21 или 22, отличающаяся тем, что держатель сопла имеет на внутренней поверхности цилиндрической стенки ответную для приемной области сопла приемную область.

24. Головка плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением, включающая в себя сопло по одному из пп. 1-20 или структуру по одному из пп. 21-23.

25. Плазменно-дуговая горелка с жидкостным охлаждением, включающая в себя сопло по одному из пп. 1-20 или структуру по одному из пп. 21-23.