охлаждающая труба, электродержатель и электрод для плазменно-дуговой горелки, а также состоящие из них устройства и плазменно-дуговая горелка с ними

Формула изобретения

1. Охлаждающая труба (10) для плазменно-дуговой горелки, включающая в себя продолговатое тело (10.13) с располагаемым в открытом конце (7.12) электрода (7) концом (10.17) и задним концом (10.14), а также проходящим через это тело каналом (10.15) для охлаждающей среды, причем на упомянутом конце (10.17) стенка (10.19) охлаждающей трубы (10) имеет валикообразное, направленное внутрь и/или наружу утолщение (10.18), а задний конец (10.14) имеет наружную резьбу (10.1) для разъемного соединения заднего конца (10.14) с электрододержателем (6) плазменно-дуговой горелки.

2. Охлаждающая труба (10) по п.1, отличающаяся тем, что утолщение (10.18) проходит в продольном направлении охлаждающей трубы (10), по меньшей мере, на один миллиметр.

3. Охлаждающая труба (10) по пп.1 или 2, отличающаяся тем, что за счет утолщения (10.18) наружный диаметр (11) увеличен, по меньшей мере, на 0,2 мм и/или внутренний диаметр (D10.9) уменьшен, по меньшей мере, на 0,2 мм.

4. Устройство, состоящее из охлаждающей трубы (10) согласно любому из п.п.1-3 и электрода (7), содержащего полое продолговатое тело (7.11) с открытым концом (7.12) для расположения переднего конца (10.17) охлаждающей трубы (10) и закрытым концом (7.13), причем поверхность основания (7.14) открытого конца (7.12) имеет выступающий участок (7.5), по которому проходит конец (10.17) охлаждающей трубы (10), а утолщение (10.18) проходит в продольном направлении, по меньшей мере, по выступающему участку (7.5).

5. Устройство по п.4, дополнительно включающее в себя электрододержатель (6), содержащий продолговатое тело (6.12) с концом (6.13), в котором размещен электрод (7), и с полостью (6.14), причем охлаждающая труба (10) проходит внутрь полости (6.14), а на наружной поверхности (10.16) охлаждающей трубы (10) выполнен, по меньшей мере, один выступ (10.6 и/или 10.7) для центрирования трубы (10) в электрододержателе (6).

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что предусмотрена первая группа выступов (10.6), расположенных на расстоянии друг от друга по огибающей.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что предусмотрена вторая группа выступов (10.7), расположенных на расстоянии друг от друга по огибающей, причем вторая группа аксиально смещена относительно первой группы.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что вторая группа выступов (10.7) смещена относительно первой группы выступов (10.6) по огибающей.

9. Охлаждающая труба (10) для плазменно-дуговой горелки, включающая в себя продолговатое тело (10.13) с разъемно соединяемым с электрододержателем (6) плазменно-дуговой горелки задним концом (10.14) и проходящим через это тело каналом (10.15) для охлаждающей среды, отличающаяся тем, что для разъемного соединения заднего конца (10.14) с электрододержателем (6) предусмотрена наружная резьба (10.1), причем к ней примыкает цилиндрическая наружная поверхность (10.3) для центрирования охлаждающей трубы (10) относительно электрододержателя (6), при этом, предусмотрена упорная поверхность (10.2) для осевой фиксации охлаждающей трубы (10) в электрододержателе (6).

10. Охлаждающая труба (10) по п.9, отличающаяся тем, что цилиндрическая наружная поверхность (10.3) имеет огибающий паз (10.4).

11. Охлаждающая труба (10) по п.10, отличающаяся тем, что в пазу (10.4) расположено кольцо (10.5) круглого сечения для герметизации.

12. Охлаждающая труба (10) по любому из пп. 9-11, отличающаяся тем, что цилиндрическая наружная поверхность (10.3) имеет наружный диаметр (D10.3), который равен или больше максимального наружного диаметра (D10.1) наружной резьбы (10.1).

13. Электрододержатель (6) для плазменно-дуговой горелки, включающий в себя продолговатое тело (6.12) с концом (6.13) для размещения электрода (7) и полость (6.14), отличающийся тем, что в полости (6.14) выполнена внутренняя резьба (6.1) для ввинчивания заднего конца (10.14) охлаждающей трубы (10), причем к ней примыкает цилиндрическая внутренняя поверхность (6.3) для центрирования охлаждающей трубы (10) относительно электрододержателя (6), при этом предусмотрена упорная поверхность (6.2) для осевой фиксации охлаждающей трубы (10) в электрододержателе (6).

14. Электрододержатель (6) по п.13, отличающийся тем, что цилиндрическая внутренняя поверхность (6.3) имеет внутренний диаметр (D6.3), который равен или больше внутреннего диаметра (D6.1) внутренней резьбы (6.1).

15. Устройство, состоящее из охлаждающей трубы (10) согласно любому из пп.9-12 и электрододержателя (6) согласно п.13 или 14, причем охлаждающая труба (10) свинчена с электрододержателем (6) посредством наружной резьбы (10.1) и внутренней резьбы (6.1).

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что охлаждающая труба (10) и электрододержатель (6) выполнены так, что в направлении переднего конца между ними образован кольцевой зазор (11).

17. Устройство по п.15 или 16, отличающееся тем, что цилиндрическая наружная поверхность (10.3) охлаждающей трубы (10) и цилиндрическая внутренняя поверхность (6.3) электрододержателя (6) имеют переходную посадку.

18. Устройство, состоящее из охлаждающей трубы (10) для плазменно-дуговой горелки, включающей в себя продолговатое тело (10.13) с разъемно соединяемым с электрододержателем (6) плазменно-дуговой горелки задним концом (10.14) и проходящий через это тело канал (10.15) для охлаждающего средства, и электрододержателя (6) для плазменно-дуговой горелки, включающего в себя продолговатое тело (6.12) с концом (6.13) для размещения электрода (7) и полость (6.14), согласно п.13 или 14, причем на наружной поверхности (10.16) охлаждающей трубы (10) выполнен, по меньшей мере, один выступ (10.6 и/или 10.7) для центрирования охлаждающей трубы (10) в электрододержателе (6).

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что предусмотрена первая группа выступов (10.6), расположенных на расстоянии друг от друга по огибающей.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что предусмотрена вторая группа выступов (10.7), расположенных на расстоянии друг от друга по огибающей, причем вторая группа аксиально смещена относительно первой группы.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что вторая группа выступов (10.7) смещена относительно первой группы выступов (10.6) по огибающей.

22. Электрод (7) для плазменно-дуговой горелки, включающий в себя продолговатое тело (7.11) с открытым концом (7.12) для расположения в нем переднего конца охлаждающей трубы (10) и закрытым концом (7.13), причем открытый конец имеет наружную резьбу (7.4) для свинчивания с внутренней резьбой (6.4) электрододержателя (6), отличающийся тем, что к наружной резьбе (7.4) в направлении закрытого конца (7.13) непосредственно примыкает наружная поверхность (7.6) для центрирования электрода (7) относительно электрододержателя (6).

23. Электрод (7) по п.22, отличающийся тем, что предусмотрена упорная поверхность (7.7) для осевой фиксации электрода (7) в электрододержателе (6).

24. Электрод (7) по п.22 или 23, отличающийся тем, что цилиндрическая наружная поверхность (7.6) имеет огибающий паз (7.3).

25. Электрод (7) по п.24, отличающийся тем, что в пазу (7.3) расположено кольцо (7.2) круглого сечения для герметизации.

26. Электрод (7) по любому из пп.22, 23 или 25, отличающийся тем, что цилиндрическая наружная поверхность (7.6) имеет наружный диаметр (D7.6), который равен или больше наружного диаметра (D7.4) наружной резьбы (7.4).

27. Электрод (7) по п.24, отличающийся тем, что цилиндрическая наружная поверхность (7.6) имеет наружный диаметр (D7.6), который равен или больше наружного диаметра (D7.4) наружной резьбы (7.4).

28. Электрододержатель (6) для плазменно-дуговой горелки, включающий в себя продолговатое тело (6.12) со снабженным внутренней резьбой (6.4) концом (6.13) для размещения электрода (7) и полостью (6.14), отличающийся тем, что к внутренней резьбе (6.4) непосредственно примыкает цилиндрическая внутренняя поверхность (6.6) для центрирования электрода (7) относительно электрододержателя (6), причем предусмотрена упорная поверхность (6.7) для осевой фиксации в электрододержателе (6) электрода (7).

29. Электрододержатель (6) по п.28, отличающийся тем, что цилиндрическая внутренняя поверхность (6.6) имеет внутренний диаметр (D6.6), который равен или больше внутреннего диаметра (D6.4) внутренней резьбы (6.4).

30. Устройство, состоящее из электрода (7) согласно любому из пп.22-27 и электрододержателя (6) согласно п.28 или 29, причем электрод (7) свинчен с электрододержателем (6) посредством наружной резьбы (7.4) и внутренней резьбы (6.4), при этом, в частности, цилиндрическая наружная поверхность (7.6) электрода (7) и цилиндрическая внутренняя поверхность (6.6) электрододержателя (6) имеют переходную посадку.

31. Плазменно-дуговая горелка с охлаждающей трубой согласно любому из п.п.1-3 или 9-12, электрододержателем согласно пп.13, 14 или 28, 29, электродом согласно любому из пп.22-27 или устройством согласно любому из пп.4-8, 15-21 или 30.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к охлаждающей трубе, электрододержателю и электроду для плазменно-дуговой горелки, а также к устройствам, состоящим из них, и к плазменно-дуговой горелке с ними.

Плазмой называется термически сильно нагретый электропроводящий газ, который состоит из положительных и отрицательных ионов, электронов, а также возбужденных и нейтральных атомов и молекул.

В качестве плазменного газа используются различные газы, например одноатомный аргон и/или двухатомные газы водород, азот, кислород или воздух. Эти газы ионизируются и диссоциируются за счет энергии дуги. Суженная соплом дуга называется тогда плазменной струей.

На параметры плазменной струи могут оказывать сильное влияние форма сопла и электрода. Этими параметрами плазменной струи являются, например, диаметр, температура, плотность энергии и скорость течения газа.

При плазменной резке плазма сужается соплом, которое может быть газо- или водоохлаждаемым. За счет этого может достигаться плотность энергии до 2×10 ⁶ Вт/см². В плазменной струе возникают температуры до 30000°С, которые в сочетании с высокой скоростью течения газа обеспечивают очень высокие скорости резки материалов.

Из-за высокой термической нагрузки на сопло оно изготавливается, как правило, из металлического материала, преимущественно из меди благодаря ее высокой электро- и теплопроводности. То же относится к электроду, который, однако, может изготавливаться также из серебра. Сопло используется затем в плазменно-дуговой горелке, называемой кратко плазменной горелкой, основными составными частями которой являются головка, колпачок сопла, направляющая плазменного газа, сопло, соплодержатель, электрод с электродной вставкой, а у современных плазменных горелок - держатель защитного колпачка сопла и сам защитный колпачок сопла. В электроде находится, например, острая электродная вставка из вольфрама, которая подходит для использования неокисляющих газов в качестве плазменного газа, например аргоно-водородной смеси. Так называемый плоский электрод, вставка которого изготовлена, например, из гафния, подходит также для использования окисляющих газов в качестве плазменного газа, например воздуха или кислорода.

Для достижения длительного срока службы сопла и электрода охлаждение осуществляется жидкостью, например водой, однако охлаждение может осуществляться также газом.

Следовательно, различают плазменные горелки с жидкостным и газовым охлаждением.

В соответствии с уровнем техники электрод состоит их хорошо проводящего электричество и тепло материала, например меди и серебра или их сплавов, и электродной вставки, состоящей из температуростойкого материала, например вольфрама, циркония или гафния. Для кислородсодержащих плазменных газов может применяться гафний.

Благодаря своим лучшим термическим свойствам гафний подходит лучше, поскольку его оксид более температуростойкий.

Для достижения длительного срока службы электрода высокотемпературный материал в качестве эмиссионной вставки помещается в патрон, который затем охлаждается. Наиболее эффективным видом охлаждения является жидкостное охлаждение.

В плазменной горелке известно устройство из полого электрода и находящейся в нем охлаждающей трубы. Например, в DD 87361 вода течет внутри охлаждающей трубы, омывает основание электрода, а затем течет обратно между внутренней поверхностью электрода и наружной поверхностью охлаждающей трубы.

Часто электрод имеет проходящий внутрь цилиндрический или конусообразный участок, за который выступает охлаждающая труба. Охлаждающая жидкость обтекает этот участок и должна улучшать теплообмен между нею и электродом.

Тем не менее, в частности, при большой длительности включения постоянно происходит перегрев электрода, что выражается в сильном изменении цвета электрододержателя и быстром выгорании электродной вставки.

В основе изобретения лежит задача предотвращения, по меньшей мере, однако, уменьшения перегрева электрода плазменно-дуговых горелок.

Согласно изобретению, эта задача решается посредством охлаждающей трубы для плазменно-дуговой горелки, включающей в себя продолговатое тело с располагаемым в открытом конце электрода концом и проходящим через это тело каналом для охлаждающей среды, и отличающейся тем, что на упомянутом конце стенка охлаждающей трубы имеет валикообразное, направленное внутрь и/или наружу утолщение.

Кроме того, задача изобретения решается посредством устройства из охлаждающей трубы по одному из пп.1-3 формулы и электрода, содержащего полое продолговатое тело с открытым концом для расположения переднего конца охлаждающей трубы и закрытым концом, причем поверхность основания открытого конца имеет выступающий участок, по которому проходит конец охлаждающей трубы, а утолщение проходит в продольном направлении, по меньшей мере, по выступающему участку.

Далее задача изобретения решается посредством охлаждающей трубы для плазменно-дуговой горелки, включающей в себя продолговатое тело с разъемно соединяемым с электрододержателем плазменно-дуговой горелки задним концом и проходящим через это тело каналом для охлаждающей среды и отличающейся тем, что для разъемного соединения заднего конца с электрододержателем предусмотрена наружная резьба, причем к ней примыкает цилиндрическая наружная поверхность для центрирования охлаждающей трубы относительно электрододержателя.

Кроме того, задача изобретения решается посредством эдектрододержателя для плазменно-дуговой горелки, включающего в себя продолговатое тело с концом для размещения электрода и полостью и отличающегося тем, что в полости выполнена внутренняя резьба для ввинчивания заднего конца охлаждающей трубы, причем к ней примыкает цилиндрическая внутренняя поверхность для центрирования охлаждающей трубы относительно электрододержателя.

Также задача изобретения решается посредством устройства из охлаждающей трубы по одному из пп.9-13 и электрододержателя по одному из пп.14-16 формулы, причем охлаждающая труба свинчивается с электрододержателем посредством наружной и внутренней резьб.

Кроме того, задача изобретения решается посредством устройства из охлаждающей трубы для плазменно-дуговой горелки, включающей в себя продолговатое тело с разъемно соединяемым с электрододержателем плазменно-дуговой горелки задним концом и проходящим через это тело каналом для охлаждающей среды, и электрододержателя для плазменно-дуговой горелки, включающего в себя продолговатое тело с концом для размещения электрода и полостью, и отличающегося тем, что на наружной поверхности охлаждающей трубы выполнен, по меньшей мере, один выступ для ее центрирования в электрод о держателе.

Также, согласно изобретению, предложен электрод для плазменно-дуговой горелки, включающий в себя продолговатое тело с открытым концом для расположения переднего конца охлаждающей трубы в нем и с закрытым концом, причем открытый конец имеет наружную резьбу для свинчивания с внутренней резьбой электрододержателя, отличающийся тем, что к наружной резьбе в направлении закрытого конца примыкает цилиндрическая наружная поверхность для центрирования электрода относительно электрододержателя.

Кроме того, согласно изобретению, предложен электрододержатель для плазменно-дуговой горелки, включающий в себя продолговатое тело со снабженным внутренней резьбой концом для размещения электрода и полостью и отличающийся тем, что к внутренней резьбе примыкает цилиндрическая внутренняя поверхность для центрирования электрода относительно электрододержателя.

Также, согласно изобретению, предложено устройство из электрода по одному из пп.24-28 и электрододержателя по одному из пп.29-31 формулы, причем электрод свинчен с электроде держателем посредством наружной и внутренней резьб.

Согласно другому аспекту, задача изобретения решается посредством плазменно-дуговой горелки с охлаждающей трубой по одному из пп.1-3 или 9-13, электрододержателем по одному из пп.14-16 или 29-31, электродом по одному из пп.24-28 и устройством по одному из пп.4-8, 17-23 или 32, 33.

Предпочтительным образом у охлаждающей трубы по п.1 утолщение проходит в ее продольном направлении, по меньшей мере, на 1 мм.

Оптимальным образом утолщение приводит к увеличению наружного диаметра, по меньшей мере, на 0,2 мм и/или к уменьшению внутреннего диаметра, по меньшей мере, на 0,2 мм.

У устройства по п.4 может быть предусмотрено, что оно дополнительно включает в себя электрододержатель, содержащий продолговатое тело с концом для размещения электрода и полостью, причем охлаждающая труба проходит внутрь полости, а на наружной поверхности охлаждающей трубы выполнен, по меньшей мере, один выступ для ее центрирования в электрододержателе.

Предпочтительным образом предусмотрена первая группа выступов, расположенных на расстоянии друг от друга по огибающей.

В частности, может быть предусмотрено, что они расположены на расстоянии друг от друга по огибающей, причем вторая группа аксиально смещена относительно первой группы.

Еще предпочтительнее, если вторая группа выступов смещена относительно первой группы по огибающей.

У охлаждающей трубы по п.9 может быть предусмотрена упорная поверхность для ее осевой фиксации в электрододержателе.

Предпочтительным образом цилиндрическая наружная поверхность имеет огибающий паз.

В частности, в пазу может быть расположено кольцо круглого сечения для герметизации.

Согласно одному особому варианту осуществления изобретения, цилиндрическая наружная поверхность имеет наружный диаметр, который равен или больше наружного диаметра наружной резьбы.

У электрододержателя по п.14 оптимальным образом предусмотрена упорная поверхность для осевой фиксации в нем охлаждающей трубы.

Предпочтительным образом цилиндрическая внутренняя поверхность имеет внутренний диаметр, который равен или больше внутреннего диаметра внутренней резьбы. При этом справедливо: D6.1=(D6.1a-D6.1i)/2.

Согласно одному особому варианту устройства по п.17, охлаждающая труба и электрододержатель выполнены так, что в направлении переднего конца между ними образуется кольцевой зазор.

Далее предпочтительным образом предусмотрено, что цилиндрическая наружная поверхность охлаждающей трубы и цилиндрическая внутренняя поверхность электрододержателя имеют по отношению друг к другу узкий допуск.

У устройства по п.20 оптимальным образом предусмотрена первая группа выступов, расположенных на расстоянии друг от друга по огибающей. В частности, могут быть предусмотрены три выступа, расположенных со смещением по отношению друг к другу преимущественно на 120°.

Далее может быть предусмотрена вторая группа выступов, расположенных на расстоянии друг от друга по огибающей, причем вторая группа аксиально смещена относительно первой группы. Вторая группа также может состоять из трех выступов, расположенных со смещением по отношению друг к другу преимущественно на 120°.

Предпочтительным образом вторая группа выступов смещена относительно первой группы выступов по огибающей. Например, смещение может составлять 60°.

У электрода по п.24 оптимальным образом может быть предусмотрена упорная поверхность для его осевой фиксации в электрододержателе.

В частности, цилиндрическая наружная поверхность может иметь огибающий паз, в котором расположено преимущественно кольцо круглого сечения для герметизации.

Согласно одному особенно предпочтительному варианту, цилиндрическая наружная поверхность имеет наружный диаметр, который равен или больше наружного диаметра наружной резьбы.

У электрододержателя по п.29 может быть предусмотрена упорная поверхность для осевой фиксации в нем электрода.

Предпочтительным образом цилиндрическая внутренняя поверхность имеет внутренний диаметр, который равен или больше внутреннего диаметра внутренней резьбы. При этом справедливо: D6.4=(D6.4a+D6.4i)/2.

У устройства по п.32 предпочтительным образом цилиндрическая наружная поверхность электрода и цилиндрическая внутренняя поверхность электрододержателя имеют по отношению друг к другу узкий допуск. Здесь обычно используется так называемая переходная посадка, т.е., например, наружный допуск от 0 до -0,01 мм и внутренний допуск от 0 до +0,01 мм.

В основе изобретения лежит тот неожиданный факт, что за счет утолщения зазоры между охлаждающей трубой и электродом становятся уже, однако без уменьшения сечения в задней части головки плазменно-дуговой горелки. Таким образом, достигается высокая скорость течения охлаждающего средства спереди между охлаждающей трубой и электродом, что улучшает теплопереход.

Дополнительно или в качестве альтернативы теплопереход улучшается за счет подходящего центрирования компонентов головки плазменной горелки.

Изобретение основано на том факте, что теплопереход между электродом и охлаждающим средством не оптимальный. При этом может быть недостаточно давления, скорости течения, объемного потока и/или разности давлений охлаждающего средства на пути течения в передней части, где охлаждающая труба выступает за проходящий внутрь участок электрода. Кроме того, была обнаружена проблема, заключающаяся в том, что кольцевой зазор между электродом и охлаждающей трубой за счет внецентренного положения может быть разным по своей окружности. Из-за этого происходит неравномерное распределение охлаждающего средства вокруг проходящего внутрь участка электрода. Это ухудшает охлаждение.

Другие признаки и преимущества изобретения приведены в прилагаемой формуле и в последующем описании, в котором со ссылкой на чертежи поясняются четыре примера его осуществления. На чертежах изображают:

- фиг.1: продольный разрез головки плазменной горелки в соответствии с первым особым вариантом осуществления изобретения;

- фиг.2: охлаждающую трубу головки плазменной горелки из фиг.1 при виде сверху (слева) и в продольном разрезе (справа);

- фиг.3: подробности соединения между электродом и электрододержателем в продольном разрезе головки плазменной горелки из фиг.1;

- фиг.4: подробности электрододержателя из фиг.3 частично в продольном разрезе;

- фиг.5: подробности соединения между электрододержателем и охлаждающей трубой головки плазменной горелки из фиг.1;

- фиг.6: подробности электрододержателя из фиг.5 частично в продольном разрезе;

- фиг.7: подробность (разрез А-А) соединения между электрододержателем и охлаждающей трубой головки плазменной горелки из фиг.1;

- фиг.8: электрод головки плазменной горелки из фиг.1 в продольном разрезе;

- фиг.9: продольный разрез головки плазменной горелки в соответствии со вторым особым вариантом осуществления изобретения;

- фиг.10: охлаждающую трубу головки плазменной горелки из фиг.9 при виде сверху (слева) и в продольном разрезе (справа);

- фиг.11: подробности соединения между электрододержателем и охлаждающей трубой головки плазменной горелки из фиг.9;

- фиг.12: продольный разрез головки плазменной горелки в соответствии с третьим особым вариантом осуществления изобретения;

- фиг.13: охлаждающую трубу головки плазменной горелки из фиг.12 при виде сверху (слева) и в продольном разрезе (справа);

- фиг.14: подробности соединения между электрододержателем и охлаждающей трубой головки плазменной горелки из фиг.12;

- фиг.15: продольный разрез головки плазменной горелки в соответствии с четвертым особым вариантом осуществления изобретения;

- фиг.16: охлаждающую трубу головки плазменной горелки из фиг.15 при виде сверху (слева) и в продольном разрезе (справа);

- фиг.17: подробности соединения между электрододержателем и охлаждающей трубой головки плазменной горелки из фиг.15.

На фиг.1 изображен первый вариант головки 1 плазменной горелки. Головка 1 содержит электрод 7, электрододержатель 6, охлаждающую трубу 10, сопло 4, сопловый колпачок 2 и газовую направляющую 3. Сопло 4 фиксируется сопловым колпачком 2 и соплодержателем 5. На электрододержателе 6 размещен электрод 7 посредством внутренних резьб 6.4, 6.1. Газовая направляющая 3 находится между электродом 7 и соплом 4 и приводит плазменный газ PG во вращение. Кроме того, головка 1 включает защитный колпачок 9 для вторичного газа, который в этом примере навинчен на держатель 8 защитного колпачка сопла. Между колпачками 9 и 2 течет вторичный газ SG, защищающий сопло 4, в частности его вершину.

Охлаждающая труба 10 (см. также фиг.2) закреплена в задней части электрододержателя 6, а электрод 7 закреплен в его передней части. Охлаждающая труба 10 выступает за проходящий внутрь, т.е. от вершины сопла, участок 7.5 (см. также фиг.3 и 8) электрода 7. На этом участке внутренний диаметр D10.8 на длине L10.8 охлаждающей трубы 10 меньше внутреннего диаметра D10.9 ее направленного назад внутреннего участка 10.9, а наружный диаметр D10.10 на длине L10.10 охлаждающей трубы 10 больше наружного диаметра D10.11 ее направленного назад внутреннего участка 10.11. Следовательно, образуется валикообразное, направленное внутрь и наружу утолщение 10.18 стенки 10.10 охлаждающей трубы 10. Этим достигается то, что имеющееся в распоряжении охлаждающего средства проходное сечение сужено только на передних внутреннем 10.8 и наружном 10.10 участках, где для хорошего теплоотвода требуется высокая скорость течения охлаждающего средства, а в задней части имеется максимально большое проходное сечение для минимально возможных потерь давления на задних внутреннем 10.9 и наружном 10.11 участках. Охлаждающее средство течет сначала путем WV1 (подача 1 воды) через внутреннее пространство охлаждающей трубы 10, попадает на проходящий внутрь участок 7.5 электрода 7, а затем путем WR1 (слив 1 воды) течет обратно в пространство между охлаждающей трубой 10 и электродом 7, а также электрододержателем 6.

Плазменная струя (не показана) имеет свое начало на наружной поверхности электродной вставки 7.8. Там возникает наибольшее тепло, которое необходимо отводить, чтобы обеспечить длительный срок службы электрода 7. Тепло отводится через электрод 7, изготовленный из меди или серебра к охлаждающему средству в его внутреннем пространстве.

На участке, где охлаждающая труба 10 выступает за проходящий внутрь участок 7.5. электрода 7, расстояние между противоположными поверхностями переднего внутреннего участка 10.8 охлаждающей трубы 10 и участка 7.5. электрода 7, а также переднего наружного участка 10.10 охлаждающей трубы 10 и внутренней поверхности 7.10 электрода 7 очень мало. Это расстояние составляет от 0,1 до 0,5 мм.

Далее охлаждающее средство течет в пространстве между соплом 4 и его колпачком 2 путями WV2 (подача 2 воды) и WR2 (слив 2 воды).

Как показано также на фиг.5 и 6, охлаждающая труба 10 свинчена с электрододержателем 6 посредством наружной 10.1 и внутренней 6.1 резьб. Охлаждающая труба 10 и электрододержатель 6 центрируются по отношению друг к другу за счет цилиндрической наружной поверхности 10.3 охлаждающей трубы 10 и цилиндрической внутренней поверхности 6.3 электрододержателя 6. Они имеют узкий допуск по отношению друг к другу для достижения хорошего центрирования. При этом допуск цилиндрической наружной поверхности 10.3 может соответствовать номинальному размеру наружного диаметра D10.3 от 0 до -0,01 мм, а допуск цилиндрической внутренней поверхности 6.3 - номинальному размеру внутреннего диаметра D6.3 от 0 до +0,01 мм. Внутренняя резьба 6.1 электрододержателя 6 и наружная резьба 10.1 охлаждающей трубы 10 имеют по отношению друг к другу достаточный зазор, чтобы охлаждающую трубу 10 можно было легко ввинтить в электрододержатель 6. Лишь незадолго до затяжки происходит центрирование за счет имеющих узкий допуск, противоположных друг другу в свинченном состоянии цилиндрических внутренней 6.3 и наружной 10.3 поверхностей.

Наружный диаметр D10.3 цилиндрической наружной поверхности 10.3 охлаждающей трубы 10, по меньшей мере, равен или больше наружного диаметра D10.1 наружной резьбы 10.1.

Внутренний диаметр D6.3 цилиндрической внутренней поверхности 6.3 электрододержателя 6 больше минимального внутреннего диаметра D6.1 внутренней резьбы 6.1, причем справедливо: D6.1=(D6.1a-D6.1i)/2.

Описанное выше центрирование обеспечивает ориентацию охлаждающей трубы 10 параллельно оси М головки 1, равномерный кольцевой зазор между охлаждающей трубой 10 и участком 7.5 электрода 7 и тем самым равномерное распределение потока охлаждающей среды во внутреннем пространстве электрода, в частности в зоне переднего участка 10.8 охлаждающей трубы 10 и проходящего внутрь участка 7.5 электрода 7. В затянутом состоянии упорные поверхности 10.2 и 6.2 прилегают друг к другу. Таким образом, происходит осевая фиксация охлаждающей трубы 10 и электрододержателя 6.

Как показано также на фиг.3 и 4, электрод 7 свинчен с электрододержателем 6 посредством наружной 7.4 и внутренней 6.4 резьб. Электрод 9 и электрододержатель 6 центрируются по отношению друг к другу за счет цилиндрической наружной поверхности 7.6 электрода 7 и цилиндрической внутренней поверхности 6.6 электрододержателя 6. При этом наружные поверхности имеют узкий допуск по отношению друг к другу для достижения хорошего центрирования. При этом допуск цилиндрической наружной поверхности может составлять номинальный размер наружного диаметра D7.6 от 0 до -0,01 мм, а допуск цилиндрической внутренней поверхности - номинальный размер внутреннего диаметра D6.6 от 0 до +0,01 мм. Внутренняя резьба 6.4 электрододержателя 6 и наружная резьба 7.4 электрода имеют по отношению друг к другу достаточный зазор, чтобы электрод 7 можно было легко ввинтить в электрододержатель 6. Лишь незадолго до затяжки происходит центрирование за счет имеющих узкий допуск, противоположных друг другу в свинченном состоянии цилиндрических внутренней 6.6 и наружной 7.6 поверхностей.

Наружный диаметр D7.6 цилиндрической наружной поверхности 7.6 электрода 7, по меньшей мере, равен или больше максимального наружного диаметра D7.4 наружной резьбы 7.4 (фиг.8).

Внутренний диаметр D6.6 цилиндрической внутренней поверхности 6.6 электрододержателя 6 больше внутреннего диаметра D6.4 внутренней резьбы 6.4, причем справедливо: D6.4=(D6.4a+D6.4i)/2.

Описанное выше центрирование необходимо для ориентации электрода 7 параллельно оси М головки 1, которая, в свою очередь, обеспечивает равномерное распределение потока охлаждающей среды во внутреннем пространстве электрода, в частности в зоне переднего участка 10.8 охлаждающей трубы 10 и проходящего внутрь участка 7.5 электрода 7. Центрирование электрода 7 относительно электрододержателя 6 служит для обеспечения центричности относительно других деталей головки 1, в частности сопла 4. Она служит для равномерного образования плазменной струи, что определяется также позиционированием электродной вставки 7.8 электрода 7 относительно отверстия 4.1 сопла 4. Дополнительно цилиндрическая наружная поверхность 7.6 имеет паз 7.3, в котором расположено кольцо 7.2 круглого сечения для герметизации. В затянутом состоянии упорные поверхности 7.7 и 6.7 прилегают друг к другу. Таким образом, происходит осевая фиксация электрода 7 в электрододержателе 6.

Дальнейшее улучшение радиального центрирования охлаждающей трубы 10 относительно электрододержателя 6 осуществляется за счет двух групп выступов 10.6, 10.7, находящихся на ее наружной поверхности. Они фиксируют расстояние до внутренней поверхности электрододержателя 6. В этом варианте каждая группа содержит по три распределенных на 120° по периферии наружной поверхности охлаждающей трубы 10 выступа 10.6, 10.7, которые расположены со смещением L10a по отношению друг к другу также в ее продольном направлении (фиг.2, 7). В этом случае выступы 10.6 смещены относительно выступов 10.7 на 60°. Такое смещение улучшает радиальное центрирование. В то же время выступы 10.7 могут использоваться в качестве ответной части для инструмента (не показан) с целью ввинчивания и вывинчивания охлаждающей трубы 10. Выступы 10.6, 10.7 имеют прямоугольное сечение, если смотреть от переднего участка 10.8. Таким образом, только углы прямоугольного сечения прилегают к цилиндрической внутренней поверхности 6.11 электрододержателя 6. Этим достигается высокая центричность при одновременно легком монтаже.

На фиг.9 изображен другой вариант головки 1 плазменной горелки, который отличается от варианта на фиг.1-8 выполнением переднего внутреннего участка 10.8 охлаждающей трубы 10 (см. также фиг.10). Длина L10.8 внутреннего участка 10.8 меньше, благодаря чему проходное сечение сильно повышается только в самой передней части. Передние внутренний 10.8 и наружный 10.10 участки здесь имеют одинаковую длину. Дополнительно в зоне, где свинчены электрододержатель 6 и охлаждающая труба 10, в цилиндрической наружной поверхности 10.3 охлаждающей трубы 10 выполнен паз 10.4, в котором расположено кольцо 10.5 круглого сечения для герметизации (см. также фиг.11).

На фиг.12 изображен другой вариант головки 1 плазменной горелки, который отличается от обоих вариантов на фиг.1-11 выполнением переднего внутреннего участка 10.8 охлаждающей трубы 10 (см. также фиг.13). Длина L10.8 внутреннего участка 10.8 меньше, чем на фиг.1, а длина L10.10 переднего наружного участка 10.10 больше, чем на фиг.9. За счет этого уменьшается сопротивление течению всего устройства, поскольку узкие зазоры имеются только в самой передней части между охлаждающей трубой и электродом.

Центрирование между охлаждающей трубой 10 и электрододержателем 6 осуществляется также за счет цилиндрических наружной 10.3 и внутренней 6.3 поверхностей. Однако они расположены иначе, чем на фиг.1 и 9. Благодаря этому расположению цилиндрические центрирующие поверхности увеличиваются. Это дополнительно улучшает центрирование и достигается это за счет того, что последовательность резьба-центрирующая поверхность-упорная поверхность изменяется на резьба-упорная поверхность-центрирующая поверхность. Другое преимущество состоит в том, что конструктивный размер не увеличивается. При сохраненной последовательности упорная поверхность должна была бы иметь больший диаметр, чем центрирующая поверхность.

На фиг.15 изображен другой особый вариант головки 1 плазменной горелки. Он отличается от варианта на фиг.1 выполнением переднего внутреннего участка 10.8 охлаждающей трубы 10 (см. также фиг.16). Передние внутренний 10.8 и наружный 10.10 участки здесь имеют одинаковую длину. Упомянутые участки соответствуют по своей длине участку 7.5 электрода 7.

Центрирование между охлаждающей трубой 10 и электрододержателем 6 осуществляется, как на фиг.12. Дополнительно в зоне, где свинчены электрододержатель 6 и охлаждающая труба 10, в цилиндрической наружной поверхности 10.3 охлаждающей трубы 10 выполнен паз 10.4, в котором расположено кольцо 10.5 круглого сечения для герметизации. Это показано на фиг.17.

Признаки изобретения, раскрытые в описании, на чертежах и в формуле, как по отдельности, так и в любых комбинациях могут быть существенными для реализации изобретения в его различных вариантах.