Устройство для плазменной дуговой резки металлов Советский патент 1981 года по МПК B23K9/16 B23K31/10 

Изобретение относится к сварке, в частности к устройствам для гшазменно-дуговой резки металлов и может быть преимущественно иснользовано в плазменных установках неболь шой мощности, особенно с воздушным охлаждением, допускающих работу при низких температурах oкpvжaющeй среды, в различных отраслях машиностро ения . Известно устройство для плазменной обработки, содержащее , о лаждаемая поверхность которой снабжена цилиндрическим буртиком, и охл дающую трубку 1. Недостком этого устройства является относительно низкая интенсивность процессов теплоотвода. Прямой угол сопряжения циливдрической поверхности буртика и днище обоймы соз дают возможность образования застойной зоны потока охлаждающей среды и снижения интенсивности теплоотвода вследствие образования паровой подушки. Поэтому это устройство для ре гзлизации требует применения массирной обоймы с развитой поверхностью охлаждения, изготовляемой обычно из дефицитной меди, что удорожает себестоимость резки а также снижает надежность гитазмореза и производительность труда. Известно устройство для плазменной обработки, в котором для охлаждения применяется водушно-водяная смесь, в связи с чем катод1Л й узел выполнен в воздушной и водяной камер, разделенных перегородкой, через которую проходит ось с жестко соединенными системами лопаток. Центральное глухое отверстие в торце оси со стороны водяной камеры и связанные с ним радиальные каналы вместе с системой лопастей образуют в комплексе циркуляционный насос, создающий непрерывную циркуляцию теплоносителя внутри водяной камеры катода и отвод тепла от охлаждаемого торца катода к охлаждаемым стенкам водяной камеры fz , Однако охлаждаемая поверхность резкие угловые переходы, спо собству мцие образованию застойных зоН поэтому при низких температурах окружшощей среды это устройство работать не может. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее высотегшопроводл ную обойму с катодной вставкой и охлаждающую трубку з. Недостатком этого устройства является низкая интенсивность процессов теплоотвода. Термическое сопротивление, пряпятствузощее отводу тепла от сатодной вставки, в данном случае складывается из двух величии: термосопротивления обоймы, изготав- ливаемой ,из нысокотеппопроводного материала (медь, серебро) с толщиной сте)1ки от поверхности термохимическоIo катода до наружной о:хла кдае;4 гй поверхности , измеряемой мили имсмрами; термосонротивлення пограничного слоя ох,т1аждаюш,его водяного потока с толщиной его (потока) измеряемой долями миллиметра, но с коэффициентом теплопередачи па четыре пор,ч;1ка ниже аналогичной характеристики м те а обоймы, В результате оказывается, что тер мосопротивление пограничного слоя ох лаждающей среды равно или да.;-ке кя по рядок больше тер 1ического сопротивле ния стенк - обоймы. Кроме j-oro, параболическая форма водоохлаждаег-юй поверхности оказывает отрицательпое действие на теплообмен, Выпуклаи фо:г МО. охлаждаемой поверхности, которая Способствует стабилизации и росту тилщинь пограничного слоя по мере об текания водой, начиная от лобовой то ки, тупая, гладкая форма поверхности у которой создает на ней нограничсый слой значительной толщины (при обтекан ги выпуклых поверхностей це.ггт робежные cилыJ появляш1 ;иеся в жидкос ти отбрасьшают наиболее быстро днижу :циеся массы воды от стенки и нр1:;бяи.кают к ней медленно двилсущиеся мас:;ы) : относительно небольшая длина по :зерх,ностн теплоотвода., измеряемая пс направлению течения охла;едаю1цей воды способствует ci-шжению време.ни контак та охладителя со стенкой, т.е.. получается проскок холодГОЙ воды. 8 4 Це.пь изобретения - Г1овышение надежности и долговечности работы катодной вставки путем интенсификации теплоотвода от нее. Поставленная цель достигается тем, что в обойме вьпюлнена охлажаемая полость в лиде усеченного то ра с центральным трапецеидальньи выступом с торпевьс4и острыми кромками, а охльаждающая трубка вынолпена в виде двух конпентрично установленных пат- руб)Сов с закрештечньгм между завихрителем и нродольных направляющих ребер J установ.;1ен-;ых на внутраннего патрубка, при этом охлаждающая груб1--;а располохшна внутри торообразной охлсждаемой полости. Па чергсжс представлено ггоедлагаемос; устройс:;;О . Устрой(.;тво содёр}; ит В1;1сок(1теплопроводпук: обойму i , ;-j которую занрес- coBaii термохимический катодклй вкла;;ь:: 1 --;, и о ;лгг;гсда1ои yiO 1рубку 3... состоящую нз , ко1лцентричпо устаЮилеппых па,трубке В- ч и J. Fia вь1ход- пом ,e виутрен ;его патрубка 4 закреплены продольп1Ш г:ггправляюшие 6, а мвлсду патрубками {-шподвижно усгаиовлек пшеконь.к завцхрнтель 7. В обсйме 1 вь;;;олнсла водоохлаждаемая i;o, в виде усеченного тора 8 с: ту;: псцеид:алл5ным высчупсм 9. коТОТ)ЫЕ: имеет острые кромки. Между патijy6K.jMji ; ;i 5 образуется itonocTb 10. рябо ГС с i ройс1чаа с сушествляечся слс;ду ошим образом . 0;чл;1 1сдасмая (воздух и.пи жидкост)) подается jv обо15ме i по внутреннему п;г:рубку - и каналу 10 гчежпатрубиого пространства трубки 3. Uxлаж,ц.аю1цая , подаваемая по каналу 10, закручивается завихрителем 7 относит-ельпо нрОдо. Л-.НОЙ оск катодного 2 н затем при выходе из трубки 3 ( 13 плоскости чертежа) еще раз. 13с.чедстви1;; j-акой дчойчой закрутки ирп обтек;.1;:ии тсче :)хчости охлаждепи« 8 1 , ijo-iiep53bix. интенсифиц;:ру1отся процессы чегшообмспа и,, во1торь;х, элемснтарге.1е струйки охлаж; аю11сч срсаы обтекают поверхность ох. а;;сце, 1П1Я по сложны прос гранствепным cnMi-ia.i.HM, что увеличивает зре;мя ее контакта со стенкой. В результате .П Чпвас;тся тепл(.ем с обоймы 1 . Ох;1ажда101цая среда, подаваемая по ьп тр|2ппеку Пс1тауб);у 4, отбирает теп ло с боковой поверхности 9 и его основания на обойме I. Закрутка охлаждающей среды относительно поодольной оси трубки 3 в этой зоне те лообмена нежелательна. Острая кромк выступа 9 является начальным фактор снижения толщины пограничного слоя на его поверхности. Для ликвидации передачи поперечных закручивающих возмущений потока охлаждающей среды вытекающего из канала 10, потоку, охлаждающему выступ 9. в раструбе внутреннего патрубка 4 установлены продольные направляющие ребра 6. Такая конструкция устройства поз воляет снизить температуру обоймы свыше чем на 27% и тем значительно повысить долговечнос ть непосоедстве но самой термохимической катодной вставки. Формула изобретения Устройство для плазменной дугово резки металлов, содержащее высокотеплопроводную обойму с катодной 56 вставкой и охлаждакяцую трубку, о т личающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности работы катодной вставки путем интенсификации теплоотвода от нее, в обойме выгюлнен.а охлаладаемая, полость в виде усеченного тора с центральным трапецеидальным выступом с торцевыми острыми кромками, а охлаждающая трубка выполнена в виде ДВУХ концентоично установленных.патрубков с закрепленным между ними завихрителем и продольных направляющих ребер, установленных на выходе внутреннего патрубка, при этом охлаждающая трубка расположена внутри торообразной охлаждаемой полости. Источ -шки информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 421454, кл. В 23 К 9/16, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 339365, кл. В 23 К 31/10, 1969. 3.Авторское свидетельство СССР № 420222. кл. В 23 К 9/16. 1972.