Установка для измерения радиальных распределений динамического напора электрической дуги Советский патент 1983 года по МПК B23K9/16 

Изобретение отноЬится к приборостроению, в частности к устройствам измерения радиальных распределений динамического напора электрической

дуги.

Известна установка для измерения давления дуги на сварочную ванну в среде защитного газа, состоящая из вертикально подвешенной пластины-электрода, устройства для стабилизации дуги, горящей горизонтально, и шкалы отсчета угла Отклонения пластины от вертикали 1.

Недостатком этой установки является то, что ее можно использовать только для измерения общего усилия дуги на поверхность анода. Кроме того, вследствие интенсивного разрушения материала анода эту установку невозможно применить для измерения динамического напора дуг большой мощности (от 4 до 100 кВт).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является установка для измерения радиальных распределений динамического напора электрической дуги, содержащая устройство для стабилизации плазменной дуги, плоский охлаждаемый электрод с вы полненным в нем сквозным стробирующим отверстием, к вьрсоду которого через преобразующие элементы подсоеди-( нен регистрирующий прибор 2.

Недостатком известной установки является невозможность измерения радиальных распределений динамического напора электрической дуги большей мощности (выше 4 кВт), так как в этом случае происходит интенсивное

10 разрушение материала электрода вследствие резкого уменьшения теплообмена, наступакнцего в результате кризиса последнего, состоящего в переходе от пузырькового режима кипения охла15дителя к пленочному. Причиной кризиса теплообмена является малоподвижность опорного пятна дуги, через которое проходит значительный тепловой поток.

20

Целью изобретения является повышение надежности работы установки путем уменьшения термического воздействия электрической дуги большой мощности на охлаждаемый электрод.

25

Указанная цель достигается тем, что в установке для измерения радиальных распределений динамического напора электрической дуги, содержащей устройстводля стабилизации плаз

30 менной дуги, охлаждаемый электрод с стробирукяцим отверстием, к выходу которого через преобразовательные элементы подсоединен рёгиструющий прибор, электрод выполнен в виде установленного с возможностью вращения вокруг продольной ,оси цилиндра и -снабжен приводом, причём один его конец через втулку связан с приводом а другой - с центрирующей опорой, стробирующее отверстие расположено на его боковой поверхности, а преобразовательные элементы - во втулке. На фиг. 1 изображена установка, общий вид в продольном сечении; на фиг. 2 - кривая радиального распределения динамического напора плазмен ной дуги. . Установка состоит из устройства 1 стабилизации плазменной дуги (например плазмотрона), электрода 2, выполненного в виде кругового цилиндра с возможностью вращения вокруг рродольной оси 3, внутренняя поверхность которого образует с наружной поверхностью ступенчатого цилиндра 4 полость 5, заполняемую охладителем причем на боковой поверхности электрода 2 расположено сквозное отверсти с впаянной в него трубкой Пито 6, вы ходрой конец которой соединен с преобразовательными элементами, представляющими собой конденсаторный микрофон, выполненный в виде капсулы 7, и расположенный последовательир за ним предварительный усилитель 8, которые закреплены внутри переход ной втулки 9, соединяющей один конец кругового цилиндрического электрода 2 с приводом вращения (патроном) и предварительный усилитель 8 через подвижные кольца 11, насаженные на нее, - с регистрирующим прибором 12, .причем другой конец электрода 2 закреплен через уплотнения 13 в центри рукадей опоре 14 с отверстиями Для подвода и отвода охладителя. Установка- работает следующим обра зом. На вход опоры 14 подается охлажда ющая вода. Плазмотрон 1 выставляют так, чтобы центр сопла и стробирующе го отверстия с трубкой Пито 6 располагались соосно.Црсле этого возбуж дают дугу,устанавливают ее ток и включают вращение электрода 2. При вращении электрода 2 стробиру щее отверстие периодически сканирует пятно дуги по его диаметру. Изменение динамического напора попадает . на вход трубки Пито. Изменение давле ния на мембране конденсаторного микрофона 7 преобразуется в электрический сигнал, усиливаемый предваритель ным усилителем 8. Электрический сигнал через контактные подвижные кольца 11 передается регистрирующему при бору 12. После выхода плазмотрона на стационарный тепловой режим, длиельность которого (,1 с остоянная времени плазмотрона), тумлером Съемка на время 0,6 с ключается запись осциллограммы сигала, пропорционального динамическоу напору на аноде электрической дуи. . Возможность вращения злектрода вокруг его продольной оси позволяет увеличить скорость перемещения опорного пятна дуги относительно стробирующего отверстия в их относительном движении, а выполнение электрода в виде кругового цилиндра обеспечивает то, что при вращении электрода вокруг своей продольной оси расстояние от среза сопла до боковой поверхности электрода остается постоянным, т.е.длина дуги в процессе измерения не меняется. Пример.В лаборатории ДМетИ была изготовлена установка согласно изобретению и проведен сопоставительный анализ этой установки с известной на предмет эффективности их использования для измерения радиальных распределений динамического напора электрической дуги большой мощности. Установка помещалась на токарный станок таким образом, что свободный конец переходной втулки 9 закреплялся в патроне 10 токарного станка, а центрирующая опора 14 - в пиноле задней бабки. В качестве устройства 1 для стабилизации дуги применялся плазмотрон с вынесенной дугой, у которого глубина утопления катода из тарированного вольфрама - 8 мм) а рабочий газ - азот. Плазмотрон 1 устанавливается на суппорте-станка таким образом, чтобы расстояние от боковой поверхности кругового цилиндрического электрода 2 до среза сопла составляло 30 мм, га центр сопла и центр стробирующего отверстия, диаметр которого,- 0,8 мм, находились на ОДНОЙ оси. -К полости 5 электрода 2, толщина, стенки которого 5 мм и диаметр - 100 мм, подводилась вода, направление движения которой указано стрелками.. При работе установки электрод 2 вращался со скоростью об/мин, а плазмотрон 1 работал в следующем режиме; -3 350 А, В, электрическая мощность ,8 кВт. В качестве регистрирующего прибора 12 применялся осциллограф Н117, скорость движения фотобумаги которого 5 м/с. В результате испытания было установлено, что новая установка позволяет измерять радиальные распределения .динамического напора электрической дуги большой мощности (57,8 кВт), в результате чего была записана кривая, приведенная на фиг. 2.