Вращающийся анод Советский патент 1980 года по МПК H01J1/44 

1

Изобретение относится к оборудованию для исследования плазменнрй дуги, в частности к устройствам, известнвлм под названием вращающийся анод. Такие устройства хорошо себя зарекомен- 5 довали при проведении оптических,калориметрических и других видов испытаний плазменных дуг, выполняемых в це.пях установления оптимальных режимов сварки или резки, оптимальных 10 параметров применяемого оборудования и т.д.

Известен вращающийся анод, охлаждение которого осуществляется пропусканием охлаждающей жидкостк через 5 полый ротор 1 . В этом устройстве охлаждающая система имеет сложную конструкцию.

Ближайшим техническим решением к предложенному является вращакядийся 20 анод для исследования плазменной дуги, содержащий установленный на роторе электродный диск, охватываемый неподвижной ванной для сбора охлаждающей жидкости, и трубопровод, подводя-25 щий охлаждающую жидкость к электродному диску 2 .

Электродный диск, воспринимающий исследуемую дугу, изготовлен из те.п- 30

лопроводного материала( меди, стали) э виде тонкостенного п.прского диска , и вместе с вертикальным валом, к верхней части которого он прикреплен, образует ротор анода. Вал связан с /Электроприводом,сообщанедим ему угловую скорость 2800 об/мин. Под диском устаноэлена охватывающая вал внутренняя ванна для сбора охлаждающей жидкости (воды).вокруг которой расположена дополнительная кольцевая наружная ванна. Устройство снабжено системой подвода к диску охлаждающей воды, в состав которой входят трубопровод для подвода воды под давлением 4 атм к восьми форсункам, направлбнньм к нижней поверхности диска, и источник охлаждающей воды(насос производительностью 6 ).К днищам ванн подсоединены трубопроводы для слива нагретой воды.

Вследствие недостаточно эффективного теадоотвода от электродного диска вращаквдийся анрд описанной конструкции может быть применен лишь для исследования сварочных дуг с током не более 500А и непригоден для исследования режущих дуг, создающих более высокие концентрации энергии.

Низкая эффективность теплоотвода объясняется недостаточньом использованием охлаждающей воды, контакт которой -с охлахсдаемым диском затруднен из-за образования на его нижней по.верхности паровой рубашки.

Целью изобретения является повышение стойкости анода путем повышени эффективности охлаждения.

Эта цель достигается тем, что в электродном диске выполнены охлаждающие каналы в форме многозаходных спиралей Архимеда, на входе подводящего трубопровода установлена эжекторная головка, а выходы каналов охлаждения соединены с соплами, установленными на периферии диска и ориентированными по касательной к наружному контуру диска.

На чертеже показан предложенный анод, осевой разрез.

Основным узлом вращающегося анода является ротор, содержащий электродный диск, составленный из прилегающих друг к другу вплотную верхнего, или наружного, медного диска 1 и нижнего, или внутреннего, стального диска 2, вертикальный вал 3 и гайкутокосъемник 4 для соединения с токоЪодводом 5.

На нижней поверхности диска 1 выполнены три гладких канала б желобчатого профиля, имеющие в плане форму одинаковых спиралей Архимеда. Каналы раздвинуты один относительно другого на угол 120° и ориентированы в&лизи оси вращения ротора в радиальных направлениях, а вблизи периферии диска - в тангенциальных направлениях. Каналы сообщаются с прикрепленными к периферии нижнего диска 2 соплами 7, оси которых ориентированы в плоскости диска под равными углами в направлениях, близких к направлениям касательных к наружному контуру диска в местах их установки. С другой стороны каналы б через центральное .отверстие 8 в нижнем диске 2 сообщаются с полостью 2 стояка 10.

Стояк, внутри которого заложен радиальный уплотнительный угольнографитовый подшипник 11 для установки в нем вала 3, прикреплен к днищу панны 12 для сбора охлаждающей .воды, которая охватывает ротор и стояк сни:зу и с боковых сторон. В днище ванны выполнено отверстие 13, сообщающееся со сливом. Края бортов ванны примыкают к верхней поверхности диска 1 с зазором 0,3-0,5 мм.

В верхней части стояка 10 смонтирован 5 порный подшипниковый узел 14 с уплотнительными графитовыми кольцами 15 для вращения ротора.

Через отверстие 16 в стенке CTOi:; :a и подающий трубопровод 17 полость 9 стояка 10 сообщена с выходом эжекторной головки 18. Один из входных патрубков эжекторной головки соединен с водопроводной магистралью, в которой поддерживается давление 4 атм, а дру,гой - с магистралью сжатого воздуха, подаваемого под давлением 6 атм.

Работает устройство следующим образом.

После соединения .эжекторной толовки 18 с водопроводной магистралью и магистралью сжатого воздуха образующаяся водовоздушная смесь нагнетается под давлением через подающий трубопровод 17, полость 9 стояка 10 и центральное отверстие 8 в каналы 6 и далее через сопла 7 с большой скоростью выбрасывается в пространство, ограниченное ванной 12, по касательным к контуру электродного диска. Вследствие возникновения реактивного момента ротор приходит во вращение в направлении, обратном направлению выброса водо-воздушной смеси, со скоростью до 1500 об/мин.

Опытный образец вращающегося анода использовался для исследования стабильной плазменно-режущей дуги напряжение1У5180-200В и силой тока 250А Диаметр столба дуги при этом был равен около 2 мм, что соответствовало концентрации энергии порядка 1.5квт/м и превышало в 3 раза максимальные концентраций энергии плазменно-сварочных дуг, исследовавшихся на известном вращающемся аноде.

Благодаря отсутствию электропривода вращения ротора и дополнительно ванны предложенный вращающийся анод дешевле в изготовлении и эксплуатации.

Формула изобретения

Вращающийся анод для исследования плазменной дуги, содержащий установленный на роторе электродный диск, охватываемый неподвижной ванной дли сбора охлаждающей жидкости,. и трубопровод, подводящий охлаждающую жидкость к электродному диску, отличающийся тем, что, G целью повышения стойкости анода путем повышения эффективности охлаждения, в электродном диске выполнены охлаждающие каналы в форме многозаходных спиралей Архимеда, на входе подводящего трубопровода установлена эжекторная головка, а выходы каналов охлаждения соединены с соплами, установленными на периферии диска и ориентированными по касательной к наружному контуру диска .

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 78152, кл. Н 01 J 1/44, 1949.

2.Эрих К. Определение КПД плазменной дуги с црмощью вращающегося анода. Экспресс-информация, разд. Сварка, 1970, № 22, реф. № 77(прототйп).

возЗух