SU1694364A1 - Plasma generator - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  дуговой обработки и может быть использовано при плазменной обработке на воздухе и под водой. Цель изобретени  - уменьшение расхода инертного газа путем одновременной и независимой подачи инертного и кислородсодержащего газа. В плазмотроне размещено дополнительное промежуточное сопло 2 концентрично внешнему 3 и внутреннему 1 соплам с образованием совместного пчазмообразующего канала 13 Между соплами 2 и 1 со стороны их рабочих торцов размещен концентрично каналу 13 завихритель с тангенциальными каналами. Тангенгенциальные каналы соединены , в свою очередь, с кольцевой канавкой 16 и каналом 13. Канавка 16 соединена с помощью отверстий 17с каналом 18, соединенным с штуцером 19 Канал 7, образованный между соплами 2 и 3, соединен с каналами 21, выполненными в корпусе 4 плазмотрона, с помощью каналов 20 и канала 8, образованного между совами 1 и 2. Такое размещение дополнительного промежуточного сопла м турбулизаторэ позвол ет подавать раздельно и одновременно инертный кислородсодержащий газ и поток воды. Это обеспечивает экономию инертного газа и резку деталей большой толщины и под водой со значительной глубиной погружени , так как возрастают энергетические параметры плазменной дуги. 2 ил. г о &. со о & Фм.1The invention relates to devices for arc treatment and can be used in plasma treatment in air and under water. The purpose of the invention is to reduce the consumption of inert gas by simultaneously and independently supplying inert and oxygen-containing gas. An additional intermediate nozzle 2 is placed in the plasma torch concentric to the outer 3 and inner 1 nozzles with the formation of a joint pheasm-forming channel 13. Between nozzles 2 and 1 on the side of their working ends, a swirler with tangential channels is located concentric to channel 13. The tangential channels are connected, in turn, with an annular groove 16 and channel 13. The groove 16 is connected with holes 17c by channel 18 connected to fitting 19 Channel 7 formed between nozzles 2 and 3 is connected to channels 21 made in the plasma torch 4 , by means of channels 20 and channel 8 formed between owls 1 and 2. Such placement of the additional intermediate nozzle and turbulizer allows the inert oxygen-containing gas and the water flow to be supplied separately and simultaneously. This provides savings in inert gas and cutting of thick parts and under water with a considerable depth of immersion, as the energy parameters of the plasma arc increase. 2 Il. r &. co & Fm.1

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  дуговой обработки и может быть ис- пользовзио при плазменной обработке на воздухе и под водой.The invention relates to devices for arc treatment and can be used for plasma treatment in air and under water.

Известен плазмотрон, в котором неза- висимо подаютс  в сопло поток воды и плаз- мообразующий газ Плазмотрон содержит наружное сопло и внутреннее сопло с плаз- мообразующим каналом, которые установлены концентрично друг другу и закреплены в корпусе плазмотрона таким образом, что образуют два кольцевых канала. Первый канал между поверхностью катода и внутренней поверхностью внутреннего сопла предназначен дл  подачи плззмообразую- щего газа. В нем размещен внутренний заеихритель, Второй канал образован между наружной поверхностью внутреннего соплз и внутренней поверхностью наружного сопла. Причем наружное сопло предназначено дл  подачи потока воды (авторское свидетельство НРБ № 29754, кл. В 23 К 9/16, 1982}. Второй кольцевой канал через завихритель соединен с кольцевой канавкой, сообщающейс  с каналами дл  подачи рабочего агента, выполненными в корпусе плазмотрона.A plasma torch is known, in which water flow and plasma-forming gas are independently fed into the nozzle. The plasma torch contains an external nozzle and an internal nozzle with a plasma-forming channel, which are mounted concentrically to each other and fixed in the plasma torch body so that they form two annular channels. The first channel between the surface of the cathode and the inner surface of the inner nozzle is designed to supply a pulping gas. It houses the internal feeder, the second channel is formed between the outer surface of the inner nozzle and the inner surface of the outer nozzle. Moreover, the external nozzle is intended to supply water flow (copyright certificate NRB No. 29754, cl. 23 K 9/16, 1982}.) The second annular channel through the swirler is connected to the annular groove connected to the channels for supplying the working agent made in the plasma torch body.

Недостаток плазмотрона заключаетс  к той, что нельз  одновременно и независимо подавать инертный и кисло- родсодержащий ллазмообразующий газ непосредственно а плазмообразующий канал. Другой недостаток состоит в том, что с увеличением толщины разрезаемого материала или глубины погружени  вместе с повышением мощности плазмотрона значительно увеличиваетс  расход инертных газов - аргона, водорода, азота, гели  и их смесей. В результате этого плазменна  резка обычных сталей выше определенной тол- щинь становитс  дороже за один линейный метр, чем газокислородна  резка.The lack of a plasma torch lies in the fact that it is impossible to simultaneously and independently feed inert and oxygen-containing lasm-forming gas directly into the plasma-forming channel. Another disadvantage is that with an increase in the thickness of the material being cut or the immersion depth, together with an increase in the power of the plasma torch, the consumption of inert gases — argon, hydrogen, nitrogen, gels, and their mixtures — significantly increases. As a result, plasma cutting of ordinary steels above a certain thickness becomes more expensive per linear meter than gas-oxygen cutting.

Задача изобретени  заключаетс  в создании плазмотрона, в котором была бы обеспечена одновременна  и независима  подача инертного и кислородсодержащего плазмообразующего газа непосредственно в плазмообразующий канал, в результате чего уменьшилс  бы расход инертного плаз- мооб разую щего газа.The object of the invention is to create a plasma torch in which a simultaneous and independent supply of inert and oxygen-containing plasma-forming gas directly to the plasma-forming channel would be ensured, resulting in a reduced consumption of inert plasma-forming gas.

Задача решена с помощью дополнительного промежуточного сопла, концентрич- ио установленного между внутренним и внешним соплами с образованием совместного плазмообразующего канала с плаз- Сообразующим каналом внутреннего сопла.The problem was solved with the help of an additional intermediate nozzle, concentrically mounted between the inner and outer nozzles with the formation of a joint plasma-forming channel with the plasma-forming inner nozzle channel.

Между промежуточным соплом и внутренним соплом со стороны их рабочих торцов размещен концентрично совместномуBetween the intermediate nozzle and the inner nozzle from the side of their working ends is placed concentrically joint

плазмообразующему каналу завихритель с тангенциальными каналами. Тангенциальные каналы завихрител  соединены с кольцевой канавкой, выполненной в промежуточном сопле. В свою очередь, с этой кольцевой канавкой соединены каналы, симметрично расположенные в теле промежуточного сопла по его окружности. Указанные каналы соединены также с кольцевым каналом, который образован между внешней поверхностью промежуточного сопла и внутренней поверхностью наружного сопла . Кольцевой канал.образованный между наружной поверхностью внутреннего сопла и внутренней поверхностью промежуточного сопла, и кольцевой канал, образованный внешней поверхностью промежуточного сопла и внутренней поверхностью наружного сопла соединены с помощью каналов, которые выполнены в теле промежуточного сопла и равномерно расположены по его окружности.plasma channel swirler with tangential channels. The tangential channels of the swirler are connected to an annular groove made in the intermediate nozzle. In turn, the channels symmetrically located in the body of the intermediate nozzle around its circumference are connected to this annular groove. These channels are also connected to the annular channel, which is formed between the outer surface of the intermediate nozzle and the inner surface of the outer nozzle. The annular channel formed between the outer surface of the inner nozzle and the inner surface of the intermediate nozzle, and the annular channel formed by the outer surface of the intermediate nozzle and the inner surface of the outer nozzle are connected by channels that are made in the body of the intermediate nozzle and evenly spaced around its circumference.

Преимущества предложенного плазмотрона: обеспечена одновременна  и независима  подачи инертного кислородсодержащего плазмообразующего газа и потока воды, чем уменьшаетс  расход инертного газа; конструкци  дает возможность осуществл ть резку деталей большой толщины на воздухе и под водой со значительной глубиной погружени .The advantages of the proposed plasma torch: the simultaneous and independent supply of inert oxygen-containing plasma-forming gas and water flow is ensured, which reduces the consumption of inert gas; The design makes it possible to cut parts of large thickness in air and under water with a considerable depth of immersion.

На фиг. 1 изображено сечение сое гавно- го сопла, установленного в плазмотроне; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.FIG. 1 shows a cross section of a soybean shark nozzle installed in a plasma torch; figure 2 - section aa in figure 1.

Составное сопло плазмотрона состоит из внутреннего 1, промежуточного 2 и внешнего 3 сопл, установленных концентрично друг другу. Они закреплены в корпусе 4 плазмотрона таким образом, что образуют три канала. Первый канал 5 образован иежду катодом 6 плазмотрона и внутренним соплом 1, второй канал 7 - между промежуточным 2 и внешним 3 соплами, третий канал 8 - между внутренним 1 и промежуточным 2 соплами. В первом канале 5 установлен турбулизатор 9, а во втором канале 7 - турбулизатор 10.The compound nozzle of the plasma torch consists of internal 1, intermediate 2 and external 3 nozzles installed concentrically to each other. They are fixed in the housing 4 of the plasma torch in such a way that they form three channels. The first channel 5 is formed between the cathode 6 of the plasma torch and the internal nozzle 1, the second channel 7 - between the intermediate 2 and external 3 nozzles, the third channel 8 - between the internal 1 and intermediate 2 nozzles. In the first channel 5 installed turbulator 9, and in the second channel 7 - turbulator 10.

Во внутреннем сопле 1 выполнен плазмообразующий канал 11, соосно соединенный с вторым плазмообразующим каналом 12, выполненным в промежуточном сопле 2 таким образом, что образован общий плазмообразующий канал 13. Плазмообрззую- щие каналы 11 и 12 могут иметь различные диаметры и длину. Между промежуточным 2 и внутренним 1 соплами со стороны их рабочих торцов размещен промежуточный турбулизатор 14с тангенциальными каналами 15, которые могут быть наклонены под различным углом относительно оси общегоIn the inner nozzle 1 there is a plasma-forming channel 11, coaxially connected to the second plasma-forming channel 12, made in the intermediate nozzle 2 in such a way that a common plasma-forming channel 13 is formed. Plasma forming channels 11 and 12 can have different diameters and lengths. Between the intermediate 2 and inner 1 nozzles from the side of their working ends there is an intermediate turbulator 14 with tangential channels 15, which can be tilted at a different angle relative to the axis of the common

плазмообразующего канала 13 Тангенциальные каналы 15 соединены с общим плаз- мообразующим каналом 13 и с внутренним кольцевым каналом 16, выполненным в промежуточном сопле 2. В свою очередь, внут- ренний кольцевой канал 16 соединен с помощью отверстий 17 с внешним кольцевым каналом 18, соединенным со штуцером 19. Внешний канал 18 может быть выполнен и в промежуточном 2, и во внушнем 3 со- плах. Канал 7 соединен с каналами 20, выполненными в корпусе 4 плазмотрона с помощью каналов 21 и канала 8.plasma-forming channel 13 Tangential channels 15 are connected to a common plasma-forming channel 13 and to an internal annular channel 16 made in the intermediate nozzle 2. In turn, the internal annular channel 16 is connected through holes 17 to an external annular channel 18 connected to fitting 19. The outer channel 18 can also be made in the intermediate 2, and in the internal 3 socket. Channel 7 is connected to channels 20, made in the housing 4 of the plasma torch using channels 21 and channel 8.

Плазмотрон работает следующим образом .The plasma torch works as follows.

Инертный газ с определенным расхо- до тангенциально подаетс  , в канал 5 с нарастающей скоростью, а затем в плззмо- образующий канал 13. Охлаждающий поток воды по каналам 20 поступает в канал 8, а затем в каналы 21 и охлаждает сопла 1 и 2. Вода из каналов 21 поступает в канал 7, из которого вытекает, образу  защитный конический вод ной экран. Между катодом и обрабатываемым материалом зажигают дугу и одновременно из штуцера 19 подают в кольцевой канал 18 кислородсодержащий поток газа с расходом, превышающим расход инертного газа.With a certain flow, inert gas is tangentially supplied to channel 5 at an increasing rate, and then to the plasma-forming channel 13. The cooling water flow through channels 20 enters channel 8, and then into channels 21 and cools nozzles 1 and 2. Water from channels 21 enters channel 7, from which it flows, forming a protective conical water shield. Between the cathode and the material being processed, an arc is ignited and, simultaneously, from the choke 19, an oxygen-containing gas stream is supplied to the annular channel 18 with a flow rate exceeding that of inert gas.

Кислородсодержащий газ через отвер- сти  17 проходит в кольцевой канал 16, из которого по тангенциальным каналам 15 попадает в плазмообразующий канал 13, измен   газодинамические, энергетические и тепловые параметры плазменной дуги.The oxygen-containing gas passes through the holes 17 into the annular channel 16, from which, via tangential channels 15, enters the plasma-forming channel 13, changing the gas-dynamic, energy and thermal parameters of the plasma arc.

Claims (1)

Формула изобретени  Плазмотрон дл  дуговой обработки, содержащий корпус, сопло, состо щее из наружного сопла и внутреннего сопла с плазмообразующим каналом, установленных кочцентрично друг другу и образующихThe invention The plasma torch for arc processing, comprising a housing, a nozzle consisting of an outer nozzle and an inner nozzle with a plasma-forming channel, are mounted eccentrically to each other and form один кольцевой канал между поверхностью катода и внутренней поверхностью внутреннего сопла и второй кольцевой канал между наружной поверхностью внутреннего сопла и внутренней поверхностью наружного сопла, который через завихритель соединен с кольцевой канавкой, сообщающейс  с каналами дл  подачи рабочего агента , выполненными в корпусе плазмотрона, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  расхода инертного газа путем одновременной и независимой подачи инертного и кислородсодержащего газа, сопло дополнительно снабжено промежуточным соплом, концентрично установленным между внешним и внутренним соплами с образованием совместного плазмообразующего канала с плазмообразующим каналом внутреннего сопла, причем между промежуточным соплом и внутренним соплом со стороны их рабочих торцов размещен концентрично совместному плазмообразу- ющему каналу завихритель с тзнгенциаль- °ными каналами, соединенными с кольцевой канавкой, выполненной в промежуточном сопле, с которой соединены каналы, симметрично расположенные в теле промежуточного сопла по его окружности и соединенные также с кольцевым каналом, образованным между внешней поверхностью промежуточного сопла и внутренней поверхностью наружного сопла, а кольцевой канал, образованный между наружной поверхностью внутреннего сопла и внутренней поверхностью промежуточного сопла, и кольцевой канал, образованный внешней поверхностью промежуточного сопла и внутренней поверхностью наружного сопла , соединены с помощью каналов, выполненных в теле промежуточного сопла и равномерно расположенных по его окружности .one annular channel between the cathode surface and the inner surface of the inner nozzle and the second annular channel between the outer surface of the inner nozzle and the inner surface of the outer nozzle, which is connected through the swirler to the annular groove connected to the channels for supplying the working agent made in the plasma torch body, that, in order to reduce the inert gas flow rate by simultaneously and independently supplying inert and oxygen-containing gas, the nozzle is additionally equipped with an intermediate with a joint plasma-forming channel with a plasma-forming channel of the internal nozzle, and between the intermediate nozzle and the internal nozzle from the side of their working ends concentrically with the joint plasma-forming channel are swirled with tangential-° channels connected to annular groove made in the intermediate nozzle, with which the channels are connected, symmetrically located in the body of the intermediate nozzle around its circumference and with also with an annular channel formed between the outer surface of the intermediate nozzle and the inner surface of the outer nozzle, and an annular channel formed between the outer surface of the inner nozzle and the inner surface of the intermediate nozzle, and an annular channel formed by the outer surface of the intermediate nozzle and the inner surface of the outer nozzle are connected using channels made in the body of the intermediate nozzle and evenly spaced around its circumference. А-АAa Фиг ZFig z