Вращающийся анод Советский патент 1981 года по МПК H01J1/44 

1

Изобретение относится к оборудованию для исследования плазменной дуги и может быть использовано при проведении оптических, калориметрических и других видов испытаний .плазменных дуг, выполняемых в целях установления оптимальных режимов сварки, или параметров применяемого оборудования

Известен вращающийся анрд мощных дуговых вентилей, содержащий ротор в виде заглушённой с одного торца .трубы и. систему подачи охлаждающей жидкости l

Однако эффективность охлсшдёния в таких электродах низкая. .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вращающийся анод, содержащий установленный на горизрнтальном приводном валу ротор с электродом нз теплопроводного материалаJ систему подачи жидкости, охлаяздающей внутреннюю поверхность электрода в области опирания дуги и токоподвод для соединения вала ротора с положительным полюсом источника питания .дуги. Рабочий элемент данного устрой,ства, т.е. та деталь, между которой и плазменно горелкой удерживается исследуемая дуга, выполнен в виде изготовленного

из достаточно теплопроводного материала (медь, сталь) тонкостенного плоского электродного диска. Диск прикреплен к верхней части, вертикального вала, связанного с электроприводом, сообщающим ему угловую скорость 2810 об/мин. Под диском установлена 017ибающая вал внутренняя водяная ванна, вокруг которой расположена допол0нительная наружная кольцевая ванна. Через имеющиеся в бортах обеих ванн отверстия пропущены трубопроводы для подвода охлаждающей воды под давлением 4 атм к восьми форсункам, нап5равленньм к нижней поверхности диска, а к днищам ванн подсоединены трубопроводы для слива нагретой воды 2j

Однако недостаточная стойкость

0 данного г1нода из-за, неэффективного охлаждения и магнитных помех, создаваемых подходящим током, приводят к нестабильности дуги. Данный вращающийся анод может быть применен лишь

5 для исследования сварочных дуг с током не более 500 а, и непригоден для исследования режущих Дуг, создающих более высокие концентрации энергии.

.Цель изобретения - повышение стой0кости электрода. Цель достигаетсятем, что ротор выполнен в виде колеса, имеющего плоскость симметрии, перпендикулярн оси вращения и проходящую через область опирания дуги, и помещен в не подвижный корпус из теплопроводного материала с отверстием для вывода нагретой жддкости и окном для осуществления контакта с дугой, электр выполнен в виде обода, упомянутого колеса и снабжен ребордами, направленными к оси вращения ротора. Кроме того, для устранения магнитных возмущений введен второй токоподвод, расположенный симметрично первому относительно упомянутой пло кости симметрии. На чертеже изображен предлагаемы вращающийся анод. Анод содержит корпус 1, внутри которого на горизонтальном валу 2, смонтированном в подшипниках 3 и св занном с приводом 4, закреплен рото 5. Ротор выполнен в форме колеса, имеющего плоскость симметрии, перпе дикулярную его оси вращения. Электрод 6, между которым и испытываемым плазмотроном поддерживаетс-я исследуемая дуга, выполнен в виде обода роторного колеса 5 и прикреплен к его ступице 7 спицами 8. Электрод изготовлен из меди Или другого элек ропроводного и теплопроводного материала и имеет на обоих краях реборды 9, направленные к середине ро тора. В корпусе 1 установлены форсунки 10 для подвода к внутренней поверхности электрода охлаждающей. воды под давлением ,3-4 атм. В днище корпуса имеется отверстие- 11 для соединения полости корпуса со сливом. Отверстие 12 для вь1хода вала 2 уплотнены манжетами 13. Над наиболее возвышенным участком электрода 6 в корпусе 1 выполнен вырез 14 для создания доступа к рабочей поверхности электрода при проведении испы таний. Вал 2 соединен с источником положительного потенциала двумя ток подводами 15, .расположенными сиМмет рйчно по отношению к плоскости симметрии ротора, перпендикулярной оси его вращения. Устройство работает следующим образом. Роторное колесо 5 приводится во вращение со скоростью 1500-2000 об/ми и .через форсунки 10 к внутренней поверхности электрода 6 подводится охлаждающая вода. Под действием эксценхровых усллий охлаждающая вода прижимается к внутренней поверхности электрода 6 и образует кольцевой слой, равный .по толщине высоте ребор ды 9. После зажигания дуги между вер ней частьйэ Электрода и испытуемым плазмотроном слой воды нагревается и выкипает. Испарение воды компенсируется притоком ее новых количеств через Ф р1:унки 10, с,)брляоцаглии1и:я пар конденсируется на стенках корпуса, а полученныйконденсат выводится из устройства через отверстие 11. За счет постоянно действующих усилий, прижимающих воду к электроду, между ними устанавливается интенсивный теплообмен, следствием которого является эффективн.ое охлаждение электрода. Почти вся масса охлаждающей воды переводится в парообразное, состояние, что обеспечивает значительное снижение ее общего расхода. Симметричность токоподвода приводит к устранению магнитных.помех. В соответствии с проведенными расчетами предлагаемый вращающийся анод позволяет получить устойчивые плазменные дуги на токах до 1000,а при концентрациях энергии порядка 10 кВт/мм ( чт1 примерно в 2 раза превышает показатели,, достигнутые на известной установке. За счет более эффективного использованияохлаждающей воды ожидается снижение ее расхода в 2,5-3 раза. Формула изобретения 1.Вращающийся анод,содержащий установленный на горизонтальном приводном валу ротор с электродом из теплопроводного материала, систему подачи жидкости, охлаждающей внутреннюю поверхность электрода в области опирания дуги и токоподвод для соединения вала ротора с положительным полюсом источника питания дуги, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости электрода, ротор выполнен в виде колеса, имеющего плоскость симметрии; перпендикулярную оси вращения и проходящую через область опирания дуги, и помещен в неподвижный корпус из .теплопроводного материала с отверстием для вывода нагретой жидкости и окном для осуществления контакта с дугой , электрод выполнен в виде обода упомянутого колеса и снабжен ребордами направленными к оси вращения ротора. 2.Анод по П.1-, отличающийся тем, ч.то, с целью повыше- . НИН стабильности дуги путем устранения магнитных возмущений, введен второй токоподвод, расположенный симметрично первому относительно упомянутой плоскости симметрии. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское.свидетельство СССР № 80731, кл. И 01 J 1/44, 1949. 2.Эрих К. Определение КПД,плазменной дуги с помощью вращающегося анода. Экспресс-информация, раздел Спарка, 22, 1970, ред. № 77 ( пссп-отип 1 .

ю

15