Устройство для дуговой обработки Советский патент 1981 года по МПК B23K31/10 B23K9/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ ОБРАБОТКИ Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано при плазменной резке черных и цветных металлов, а также для подогрева зоны резания при мёхайической обработке. Известны плазмотроны для резки со :табилизацией дугового разряда водя ным вихрем, имеющие графитовый элек трод и устройство его подачи. Вода подается в полость между графитовым электродом и соплом, закручивается завихрителем, испаряется в электрической дуге и выносится через сопло (11 и 2. Подача электрода осуществляется электродвигателем через редуктор, зажимным элементом является цанга 3 и 4. Недостатком известных плазмотронов является низкое теплосодержание струи плазмы и невысокая продблжительность его включения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является плазмотрон для резки металлов со ст билизацией дугового разряда водяным вихрем, содержащий головку со стаби зирукнцим каналом, соплом и пусковым анодом. В этом плазмотроне для повышения теплосодержания струи плазмы выполнена кольцевая щель между соплом, имеющим профилированную поверхность, и пусковым анодом. Эта щель служит для удаления паровой фазы из внешней оболочки пламенной струи посредством зжекйионного эффекта под действием центробежных сил. Подача электрода осуществляется посредством электрического двигателя с редуктором, продольное перемещение электрода не превышает 200 мм. Одновременно с поступательным электроду сообщается вращательное движение со скоростью 30 об/мин от отдельного электродвигателя с редуктором 5. В этом плазмотроне -не участвующая в плазмообразовании вода отсасывается посредством эжекционного эффекта через специальную щель между соплом и промежуточным анодом, что требует точного профилирования дополнительно вводимого в конструкцию промежу-точного анода. Часть воды может не отсасываться за счет эжекционного эффекта, что ведет к уменьшению теплосодержания плазмы и ухудшению технологических свойств плазмотрона. Кроме того, ограничение длины хода механизма подачи требует после егорания электрода выключения плазмотрона и перемещения зажимного механизма в исходное положение,что значительно уменьшает продолжительность включения плазмотрона.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для дуговой обработки, содержащее механизм подачи электрода с электродвигателем, редуктором и кольцевым электромагнитом, выполненным ;с корпусом и сердечником в виде держателя угольного электрода, установленного с возможностью поворота относительно оси 6.

Недостатком данного устройства является сложность и громоздкость конструкции, так как в механизм погГачи входит электродвигатель с редуктором

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства.

Цель достигается -тем, что в устростве дуговой обработки, содержащем механизм подачи электрода с кольцевым электромагнитом, выполненным с корпусом и сердечником в виде держателя угольного электрода, установленного с возможностью поворота относительно оси, на внутренней поверхности корпуса электромагнита выполнена винтовая канавка с углом подъема 20-30, сердечник выполнен с выступами на наружной поверхности, входящими Е винтовую канавку, и с полостью в виде усеченного конуса, меньшее основание которого расположено со стороны нерабочего торца электрода и равно 1,05-1,5 диаметра электрода, а в полости расположен кольцевой составной зажимной элемент по форме соответствующий полости, при этом сердечник подпружинен к корпусу электромагнита в осевом направлении .

Диаметр меньшего основания конической полости сердечника электромагнита превышает диаметр электрода не менее, чем в 1,05 раз, так как в противном случае из-за отклонений в размерах электрода возможно его трение о сердечник , что приводит к нарушению работы подающего устройства. Однако внутренний диаметр меньшего основания конической полости сердечника не должен более, чем в 1,5 раза превьииать диаметр электрода,так как при большем превышении диаметра электрода уменьшается его поверхность контакта с эажимньв 1 элементом, что снижает надежность работы подающего устройства.

Виноватая канавка служит для придания сердечнику, зажимному элементу и электроду поступательно-вращательного движения. При значении угла подъема винтовой канавки меньше 20 при своем поступательном движении электрод поворачивается вокруг оси

Tia небольшой угол, что приводит к неравномерному выгоранию электрода, Если же угол наклона превышает 30 , то при поступательно-вращательном движении сердечника возникает большая сила трения между выступами сердечника и поверхностью канавки, что ведет к заеданию и нарушению режима работы подающего устройства.

На фиг.1 изображен плазмотрон, общий вид, разрез; на фиг.2 - разрез плазмотрона по сечению А-А; на фиг.Звнутренняя поверхность корпуса электромагнита .

Устройство содержит сопло 1, закрепленное через изолятор 2 на корпусе 3. В сопле 1 выполнена полость охлаждения 4, соединяетиая патрубком 5 с вентилем системы водоснабжения (не показано). Полость 4 охлаждения сопла 1 соединена каналом 6, выполненным в изоляторе 2, с завихрительной камерой 7, выполненной в корпусе 3. На внутренней поверхности корпуса 3 выполнена многозаходная канавка 8, соединяющая завихрительную камеру 7 с разрядной камерой Э. Устройство имеет угольный электрод 10, а также механизм подачи электрода, выполненный с кольцевым электромагнитом 11, установленным в корпусе 12 и имеющи крышку 13. Электромагнит 11 имеет сердечник 14, одновременно выполняющий роль держателя угольного электрода 10. Сердечник 14 установлен с возможностью поворота относительно оси и выполнен с полостью в виде усеченного конуса, меньшее основание которого расположено со стороны нерабочего торца электрода 10 и равно 1,051,5 диаметра электрода 10. В упомянутой полости расположен кольцевой составной зажимной элемент 15, выполненный в виде нескольких (трех или четырех) конгруэнтных сегментных частей, внутренняя поверхность которых соответствует по форме поверхности электрода 10, при этом поверхность может быть гладкой или рифленой. На внутренней поверхности корпуса 12 электромагнита 11 выполнена винтовая канавка 16, имеющая угол подъема 20-30 а на наружной поверхности сердечника 14 выполнены выступы 17, входящие в канавку 16. Сердечник 14 электромагнита подпружинен в осевом направлении пружиной 18 к демпферу 19, а следовательно, и к корпусу 12, зажимной элемент 15 подпружинен пружиной 20.- Коэффициент жесткости пружины 18 несколько больше, чем у пружины 20. В верхней части корпуса 12 электромагнита 11 ввинчен ограничитель 21 хода электромагнита, представляющий собой полую цилиндрическую втулку. Ограничитель хода от проворота предохраняется гайкой 22. В устройство входит токосъемник, состоящий из втулки 23 и поджатой пружиной 24 к втулке 23 разрезной меднографитовой щетки 25, состоящей из нескольких (трех или четырех) конгруэнтных сегментных частей. Устройство работает следующим образом. По патрубку 5 вода поступает из системы водоснабжения через вентиль отрегулированный на расход воды (35)10 мг/с, в полость 4 охлаждения сопла 1. Из полости 4 вода, нагретая тепловыми потоками в сопле 1 до температуры 50-70°С, поступает по каналу 6 в завихрительную камеру 7, а оттуда через многозаходную канавку В в разрядную камеру 9. Проходя по канавке 8, вода охлаждает графитовый электрод 10, а сама при этом нагревается до 95-100 С. Выходя из канавки 8, вода испаряется и в виде пароводяного вихря стабилизирует электрическую дугу. Так как при работе плазмотрона графитовый электрод 10 эродирует, необходимо подавать его иа величину изйоса. Этой цели Служит подающее устройство. Поданяцее устройство действует импульсивно, подавая электрод 10 каждым импульсом на определенную длину (шаг), величину которой можно регулировать ограничителем 21 хода. При включении эле тромагнита 11 сердечник 14 втягивает ся внутрь, сжимая пружину 18, и, обжимая, перемещает разрезной зажимной элемент 15. Зажимной элемент 15 обжатый сердечником 14, в свою очередь обжимает электрод 10 и при своем движении перемещает его на величину шага, сжимая пружину 20. После снятия напряжения с электромагнит 11, сердечник 14 под действием пружины 18 возвращается в исходное положение и перестает обжимать зажимной элемент 15, который в свою очередь j возвращается в исходное положение пружиной 20. Поскольку в этот момент зажимной элемент 15 не обжат сердечником 14, то, двигаясь в исходное положение, он не перемещает с собой электЕЮд 10. После этого подающее устройство находится в исходном положении до следующей подачи напряжения на электромагнит .11. Элек тромагнит 11 включается при подаче напряжения на его обмотку. Так как износ графитового электрода пропорционален току дуги , то специальное устройство подает импульсы напряжения на обмотки электромагнита 11 пропорционально силе тока дуги. Наличие канала, соединяющего полость охлаждения сопла с завихрительной камерой, позволяет полностью утилизировать охлаждающую воду, что упрощает конструкцию плазмотрона и повышает его тепловой КПД до 100%. Подающее устройство, работающее с электродами любой длины, обеспечивает плазмотрону большее значение продолжительности включения по сравнению с известными. При этом последнее увеличивается на 20% и достигает,95%.. . Формула изобретения Устройство для дуговой обработки, преимущественно для плазменной резки, содержащее механизм подачи электрода с кольцевым электромагнитом, выпол- ненным с корпусом и сердечником в виде держателя угольного электрода, установленного с возможностью поворота oтнocиfeльнo оси, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, на внутренней поверхности корпуса электромагнита выполнена винтовая канавка с углом подъема 20-30, сердечник выполнен с выступами на наружной поверхности, входящими в винтовую канавку, и с полостью в виде усеченного конуса, меньшее основание которого расположено со стороны нерабочего торца электрода и оавно 1,05-1,5 диаметра электрода, а в полости расположен кольцевой составной зажимной элемент, по .форме соответствующий полости,при этом сердечник подпружинен к корпусу электромагнита в осевом направлении. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 270928, кл. В 23 К 9/16,12.02.68. 2.Патент ЧССР 147806, кл. 21 G 61/00, 28.04.72. 3.Авторское свидетельство СССР 274263, кл. В 23 К 9/16, 21.10.68. 4.Авторское свидетельство СССР № 288186, кл. В 23 К 31/10, 30.11.65. 5.Авторское свидетельство СССР 172419, кл. В 23 К 17/00, 13.03.63. 6.патент США № 1963869, кл. 219-123, 12.06.34.