Электродуговой плазмотрон со сменным электродом Советский патент 1993 года по МПК H05B7/22 

001. t

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродуговым плазмотронам, и может быть использовано в плазмохимической технологии.

Целью изобретения является упрощение конструкции плазмотрона, уменьшение его радиального габарита и повышение надежности в работе.

На фиг. 1 изображен плазмотрон со сменным электродом-анодом; на фиг. 2 - анодный узел.

Плазмотрон состоит из катодного узла 1. пусковой секции 2, секционированной электродной вставки 3, анодного узла 4, пристыкованного к вставке 3 присоединительным фланцем 5, переходящим в кольцевую пластину 6 с кольцевым ножевым уплотнителем 7 преимущественно в виде зуба, контактирующего с входным торцом анодной втулки 8. Втулка 8 расположена в корпусе анодного узла, выполненного в виде неподвижных Штока 9 с поршнем 10, снабженных фланцем 11, прикрепленным к присоединительному фланцу 5. В зазоре между штоком 9 и анодной втулкой 8 расположена рубашка охлаждения 12 с кольцевыми коллекторами подвода 13 и слива 14 охлаждающей воды. Подвижная гильза 15 посредством замка 16 зацеплена с буртиком 17 анодной втулки 8 и передает на нее осевое усилие герметизации, создаваемое подпружиненными крепежными элементами 18. Это усилие передается на ножевой уплотнитель 19, выполненный на торце штока 9 и контактирующий с буртиком 17. Через штуцер 20 в корпус анодного узла подается среда под давлением.

Плазмотрон работает следующим образом.

При помощи гаек пакеты тарельчатых пружин крепежных элементов 18 настраиваются на необходимое суммарное усилие, которое воспринимается подвижной гильзой 15. Через штуцер 20 в корпус анодного узла подается среда под давлением, под действием которого гильза 15 совершает осевое перемещение, дополнительно сжимая пакеты тарельчатых пружин. Анодная втулка 8 вставляется в шток 9 до сопряжения с ножевыми уплотнителями 7 и 19, после чего запирается замок 16. Из корпуса анодного узла сбрасывается давление, и под действием пружин анодная втулка приходит в силовое взаимодействие первоначально с зубом ножевого уплотнителя 7, а затем с зубом ножевого уплотнителя 19. Усипие тарельчатых пружин выбирается таким чтобы в зоне контакта острой кромки

стального эуба уплотнителей с медной анодной втулкой достигался предел текучести. После проверки герметичности рубашки охлаждения анода и подстыковки к технологическому аппарату одним из известных способов производят запуск плазмотрона. Под действием тепловой нагрузки со стороны плазменной струи происходит термическое удлинение анодной втулки. Это

удлинение компенсируется упругой деформацией кольцевой пластины 6, поскольку усилие, необходимое для ее осевой деформации, не превосходит усилие, создаваемое пакетами тарельчатых пружин. После выработки ресурса анодной втулки плазмотрон останавливается, отстыковывается от технологического аппарата, в корпус анодной втулки подается давление рабочей жидкости, с анодной втулки Снимается усилие герметизации, после чего возможно открытие замка между анодной втулкой и подвижной гильзой. Вручную ли при помощи робото- технического механизма выработанная анодная втулка вынимается из штока гидроцилиндра, на ее место ставится новая, замок закрывается, давление в гидроцилиндре сбрасывается, и плазмотрон готов к запуску.

Технико-экономическая эффективность изобретения создается в результате упрощения конструкции узла, которая содержит примерно в пять раз меньше деталей, чем у прототипа. Уменьшение количества деталей, упрощение кинематики узла, независимость от постоянной источника высокого давления среды для герметизации анодной втулки при сохранении ножевых уплотнений, как в прототипе, существенно повышает надежность в работе плазмотрона. Уменьшение радиального габарита анодного узла до размеров, не превосходящих диаметра межэлектродной вставки, позволяет почти вдвое сократить тепловые потери со

стороны технологического аппарата в защитный охлаждаемый кожух в случае необходимости глубокого погружения плазмотрона (например, в плавильную печь). Такая компоновка плазмотрона с технрлогическим аппаратом достаточно типична и предполагает непременный вывод плазмотрона из этого кожуха для замены деталей с ограниченным ресурсом. В случае применения изобретения проблема автоматизации замены таких деталей в условиях, исключающих присутствие человека (загазованность, высокая температура и другие опасности), может быть решена с использованием общепромышленных средств робототехники.

Предлагаемая конструкция анодного узла может быть использована и в качестве сменного втулочного катода с активными вставками, т. е, позволяет унифицировать электродные узлы плазмотронов., 5

Формул а и 30 бретени я 1 Электродуговой плазмотрон со сменным электродом, содержащий последовательно установленные катоДный узел.ю пусковую секцию, межэлектродную вставку, соединенный с ней с помощью присоединительного фланца анодный узел, выполненный в виде корпуса с установленной внутри него сменной анодной втулкой с буртиком 15 на выходном торце, кольцевых ножевых уплотнителей, герметично сопряжённых с торцами анодной втулки, и кольцевых кtл- лекторов подвода и слива воды герметичной рубашки охлаждения, образованной корпу-20 сом и анодной втулкой, и узел прижима ножевых уплотнителей, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции плазмотрона, уменьшения его радиального габарита и повышения надежности в рабо-25

(56) Пояснительная записка ОКБ Электро- химмаш. rvfe гос. per. 01.84.000.8066, инв. Nk 0284006613. Новосибирск, 1984.

Авторское свидетельство СССР N 1419490, кл. Н 05 В 7/22, 11.08.87

те, корпус анодного узла совмещен с узлом прижима и выполнен в виде неподвижного штока с поршнем и охватывающей их герметично ПОДВИЖНОЙ гильзы со штуцером подачи среды под давлением, причем поршень снабжен фланцем, герметично сопряженным с присоединительным фланцем анод- ного узла,- выполненным в виде прилегающей к комплектору слива кольцевой пластины, снабженной упомянутым ножевым уплотнителем, а подвижная гильза соединена с фланцем поршня с помощью равномерно расположенных по периферии фланца подпружиненных крепежных элементов, при этом выходной торец гильзы соединен с буртиком анодной втулки через замковое зацепление, а на торце штока, сопряженного с буртиком, выполнен второй ножевой уплотнитель.

Изобретение относится к электродуговым плазмотронам и может быть наиболее эффективно использовано в плазмохимической технологии и в металлургии. Целью изобетения является упрощение конарукции плазмотрона уменьшение его радиального габарита и повышение надежности в работе. Быстросменная анодная втулка 8 герметизируется уплотнителями 19 и 7. Усилие герметизации гоздается подпружиненными крепежными элементами 18. При замене втупки 8 это усилие снимается анодным узлом, состоящим из неподвижного поршня 10 со штоком 9 и подвижной гильзы 15, имеющей штуцер 20 подачи феды под давлением. Термическое расширение анодной втулки компенсируется осевой деформацией кольцевой пластины 6, на которой уаановлен уплотнитель 7 Время смены втулки не превышает 1 мин. 2 ил.