плазмотрон

Формула изобретения

Плазмотрон для сварки и резки, содержащий корпус, в полости которого расположен электрододержатель с осевым стержневым электродом с термоэмиссионной вставкой, закрепленное на корпусе сопло, систему парообразования и завихритель в виде многозаходных спиральных канавок, отличающийся тем, что он снабжен установленной на электрододержателе диэлектрической трубкой, система парообразования выполнена в виде двух коаксиальных трубок с утолщенными конусообразными концами, расширяющимися к рабочему торцу плазмотрона, а также установленных между ними медных калиброванных проволочек, причем на внутренней поверхности наружной трубки выполнены продольные канавки, внутренняя трубка установлена в контакте с диэлектрической трубкой, спиральные многозаходные канавки выполнены на наружной цилиндрической поверхности внутренней трубки, цилиндрические концы трубок расположены в полости корпуса, а полость корпуса заполнена пропитанной водой ватой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к микроплазменной сварке и резке металлов.

Известно устройство плазменной горелки [1] содержащее внутренний металлический стержень со съемным тугоплавким наконечником, корпус горелки с осевым каналом, с ручкой и подводящими проводами, через ручку обеспечивается подача плазмообразующего газа.

Известны плазмотроны с вихревой стабилизацией дуги водяным паром и циркониевым катодом [2]

Кроме того, разработан способ и устройство дуговой сварки, при котором начало процесса осуществляется коротким замыканием электрода [3] а окончание снижением скорости подачи электрода.

Недостатком известных устройств является их громоздкость, большая стоимость или малый ресурс работы. Наличие газовых энергоносителей резко повышает габариты и стоимость всего устройства, а применение пара уменьшает ресурс.

Известна конструкция плазмотрона для сварки и резки материалов [4] содержащая осевой металлический стержень в виде трубочки, коаксиально расположенный сменный наконечник с термоэмиссионной вставкой, например, из циркония или гафния, коаксиально расположенный завихритель с многозаходной резьбой, напротив наконечника коаксиальную металлическую деталь с осевым отверстием.

Недостатком известной конструкции является значительные габариты, большая цена устройства и ограниченный ресурс.

Технический результат заключается за счет упрощения конструкции.

Это достигается тем, что плазмотрон для сварки и резки, содержащий корпус, в полости которого расположен электрододержатель с осевым стержневым электродом с термоэмиссионной вставкой, закрепленное на корпусе сопло, систему парообразования и завихритель в виде многозаходных спиральных канавок, снабжен установленной на электрододержателе диэлектрической трубкой, система парообразования выполнена в виде двух коаксиальных трубок с утолщенными конусообразными концами, расширяющимися к рабочему торцу плазмотрона, а также установленных между ними медных калибровочных проволочек, причем на внутренней поверхности наружной трубки выполнены продольные канавки, спиральные многозаходные канавки выполнены на наружной цилиндрической поверхности внутренней трубки, цилиндрические концы трубок расположены в полости корпуса, а полость корпуса заполнена пропитанной водой ватой.

На фиг. 1 изображено устройство плазмотрона; на фиг. 2 устройство парообразователя, входящего в плазмотрон.

Осевой стержневой электрод 1 имеет съемный электрододержатель 2, например, из меди, за счет резьбового соединения, на торце электрододержателя запрессована термоэмиссионная вставка 3 из циркония или гафния, коаксиально расположена диэлектрическая трубка, поверх коаксиальной трубки установлен парообразователь, состоящий из двух основных частей первой трубки 5 парообразователя и второй трубки 6 парообразования. Обе трубки на концах, расположенных со стороны наконечника, имеют конусообразные массивные концы (утолщения).

Сопло плазмотрона 7 имеет осевое отверстие для выхода плазмы наружу.

Корпус плазмотрона двуслойный; внутренний слой 8 металлический, внешний 9 диэлектрический.

Внутри корпуса помещается вата 10, пропитанная водой, на противоположном конце внутреннего металлического стержня находится диэлектрическая кнопка 11 и пружина 12.

К корпусу прикреплена ручка 13, через которую проходят подводящие провода 14, между диэлектрической трубкой и трубкой парообразования установлено первое фторопластовое уплотнение 15, а между диэлектрической трубкой и корпусом первое резиновое уплотнение 16, внутри диэлектрической трубки второе фторопластовое уплотнение 17.

В корпусе установлена пробка 18 со вторым резиновым уплотнением 19. На наружной поверхности первой трубки парообразователя выполнены многозаходные спиральные канавки 20, а вторая трубка парообразования имеет осевые прорези 21, канавки и прорези доходят до конусообразного утолщения.

Между двумя коническими параллельными поверхностями трубок парообразования в области утолщения установлены калибровочные проволочки 22.

Устройство работает следующим образом:

Открутив пробку 18, внутрь корпуса заливается вода из-под крана, которая пропитывает теплостойкую вату 10, затем закручивается пробка 18. Включается пульт управления и на подводящие провода 14 подается напряжение.

После этого нажимается кнопка 11, при этом электрододержатель 2 с термоэмиссионой вставкой 3 касается внутренней поверхности корпуса горелки 7, возникает искра.

Затем кнопка 11 отпускается и искра перерастает в газовый дуговой разряд между вставкой 3 и внутренней поверхностью корпуса горелки 7.

Под действием дугового разряда сильно разогревается корпус горелки, к которому прилегает трубка парообразователя.

Вода по многозаходной спиральной канавке 20 поступает к основанию конусообразного утолщения трубок 5 и 6. Благодаря прорезям 21 мокрая вата смачивает многозаходную спираль на большей части объема корпуса. В начале многозаходной спирали проходит вода, а в конец за счет сильного нагрева дуговым разрядом уже образуется пар.

Много- а не однозаходность канавки обеспечивает равномерную подачу воды и пара по всему сечению.

Между конусообразными поверхностями трубок 5 и 6 установлены калибровочные проволочки 22 для пропускания пара, диаметр которых например, от 0,08 до 0,15 мм. Проволочки выполнены из тугоплавкого материала.

В результате сильного прогрева наиболее интенсивное давление пара образуется в канавках многозаходной спирали на участке, прилегающем к утолщению. В калиброванном зазоре пар перегревается. Затем, учитывая герметичность всей конструкции благодаря введенному уплотнению 15, 16, 17 и 19 пар под действием избыточного давления выталкивает плазму через осевое отверстие сопла плазмотрона 7, в результате снаружи образуется плазменный факел.

В зависимости от диаметра отверстия сопла от 0,5 до 2,5 мм длина плазменного факела достигает длины от 20 до 120 мм.

Стоимость устройства снижается по сравнению с аналогичными 1,5-2 раза, а по сравнению с плазмотронами на основе газового хозяйства в несколько раз. Ресурс работы по сравнению с аналогичными устройствами парообразования с фильтрами увеличивается до 2-3 раз за счет того, что фильтры быстро засоряются.

Ресурс работы с одной вставкой составляет 20 ч, а с комплектом вставок, прилегаемых к устройству, до 20000 ч с одним пультом.