плазменная горелка

Формула изобретения

ПЛАЗМЕННАЯ ГОРЕЛКА, содержащая камеру воспламенения с энергоподводящим узлом, запальник, полый электрод и вихревую камеру с коллектором, имеющим завихритель, формирующее сопло, отличающаяся тем, что, с целью улучшения пусковых характеристик и стабилизации работы горелки, вихревая камера с завихрителем расположены между полым электродом и формирующим соплом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области плазменных горелок и может быть использовано в металлообрабатывающей, металлургической и химической промышленности.

Известна горелка, содержащая вихревую камеру с завихрителем, формирующее сопло, электрод, источник питания.

Существенными недостатками известной горелки являются большое напряжение холостого хода при увеличении мощности горелки и малый ресурс работы при больших мощностях вследствие большой концентрации энергии в пятне контакта.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является горелка, содержащая камеру воспламенения с энергоподводящим узлом, запальник, полый электрод, вихревую камеру с коллектором, имеющую завихритель, формирующее сопло.

Существенными недостатками известной горелки являются низкие пусковые характеристики: высокое напряжение холостого хода и небольшой расход плазмообразующего газа, к тому же она не обеспечивает стабильного рабочего процесса формообразования плазмы вследствие отсутствия противоточного теплообмена.

Целью изобретения является устранение указанных недостатком.

Поставленная цель достигается тем, что в горелке, содержащей камеру воспламенения с энергоподводящим узлом, запальник, полый электрод, вихревую камеру с коллектором, имеющую завихритель, формирующее сопло, вихревая камера с завихрителем расположены между полым электродом и формирующим соплом.

Указанная совокупность признаков позволит произвести подвод дополнительной массы газа от периферийного вихря в приосевой поток вдоль вихревой камеры, количество которой увеличивается прямо пропорционально осевой координате периферийного вихря, начинающейся в сечении завихрителя. Увеличение дополнительной массы происходит вследствие снижения радиального градиента статического давления, вызванного уменьшением окружных скоростей периферийного вихря. Таким образом, происходит стабилизация рабочего процесса формирования плазмы.

Запуск горелки не требует большого напряжения холостого хода.

На фиг. 1 показан общий вид горелки; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Горелка содержит камеру 1 воспламенения с энергоподводящим узлом, выполненным в виде отверстия 2, запальник 3, полый электрод 4, вихревую камеру 5, коллектор 6, завихритель 7, формирующее сопло 8, контакты 9, 10, 11 подвода электрического тока.

Горелка работает следующим образом. Сжатый газ поступает в камеру 1 воспламенения через тангенциальное отверстие 2, посредством которого в камере 1 образуется сильно закрученный вихревой поток, перемещающийся к полому электроду 4. На полый электрод и запальник 3 подается напряжение от источника тока (на чертеже не показан) посредством контактов 9, 10. В результате между электродом 4 и запальником 3 происходит образование электрической дуги, которая вращается в сечении тангенциального отверстия 2 со скоростью, равной тангенциальной скорости вихревого потока. Сжатый газ, проходя через дугу, разогревается до температуры, равной температуре низкотемпературной плазмы. Образовавшийся при этом плазменный поток посредством полого электрода 4 выбрасывается в приосевую зону вихревой камеры 5.

Сжатый газ посредством коллектора 6 поступает через завихритель 7 в вихревую камеру 5, где образуется периферийный вихрь с высоким радиальным градиентом статического давления, перемещающийся в направлении полого электрода 4. В приосевой зоне вихревой камеры 5 генерируется приосевой поток, движущийся в направлении сопла 8, на которое посредством контактов 10, 11 подается электрический потенциал. Подача сжатого газа и электрического потенциала производится одновременно. В плазменный поток приосевой зоны подводится дополнительная масса газа от периферийного вихря, которая нагревается за счет прохождения электрического тока по приосевому плазменному потоку, выполняющему роль проводника между полым электродом 4 с контактом 10 и соплом 8 с контактом 11, и выбрасывается через сопло на обрабатываемую деталь, производя технологические операции.

Применение предлагаемой конструкции плазменной горелки позволит улучшить пусковые характеристики и стабилизировать работу горелки.