Электродуговой плазмотрон

 

Использование: плазменная обработка материалов. Сущность: электродуговой плазмотрон содержит корпус, в котором соосно установлены сопло, завихритель газа из изоляционного материала, полый глухой цилиндрический электрод и охватывающая его с равномерным зазором токоподводящая спираль. Спираль на рабочем участке выполнена с переменным шагом навивки, возрастающим к открытому торцу электрода. Один конец спирали электрически соединен с этим торцом электрода, а другой с токоподводом на глухом торце электрода. 1 ил.

Изобретение относится к плазменно-дуговой обработке материалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение ресурса работы плазмотрона. Сущность изобретения поясняется чертежом. Плазмотрон содержит корпус 1, внутри которого концентрично установлены сопло 2, завихритель 3 из изоляционного материала, глухой полый цилиндрический электрод 4, опирающийся открытой частью на завихритель и размещенный с зазором внутри токоподводящей спирали 5. Один конец спирали соединен с открытой частью электрода, а другой с токоподводом 6, расположенным над глухой частью электрода. Токоподводящая спираль 5 на рабочем участке электрода выполнена с возрастающим в сторону открытого торца электрода шагом навивки. Плазмотрон работает следующим образом. Через штуцеры 7 и 8 подают охлаждающую проточную воду, а через штуцер 9 подводят плазмообразующий газ к завихрителю 3. После прохода через тангенциальные отверстия завихрителя поток газа формируется в виде вихря в полости 10 и перемещается вдоль внутренней поверхности электрода в сторону его дна. Между электродом 4 и изделием 11 прикладывается напряжение холостого хода и одновременно возбуждается малоинтенсивная дуга между электродом и соплом, которая затем переходит в рабочий дуговой разряд 12 постоянного тока. Для ограничения величины тока малоинтенсивной дуги в цепь протекания тока включено балластное сопротивление 13, отключаемое при развитии рабочей дуги контактом 14. Образованный газовый вихрь вращает опорное пятно дуги по внутренней поверхности электрода и одновременно перемещает его в сторону дна. Вследствие последовательного протекания рабочего тока через токоподводящую спираль и дугу образуется электродинамическая сила, способствующая интенсивному вращению опорного пятна на внутренней поверхности электрода и перемещению в сторону открытого торца электрода. Электродинамическая сила пропорциональна количеству витков соленоида, а при однородной растянутой вдоль оси навивке токоподводящей спирали плотности навивки или обратно пропорциональна шагу навивки спирали, а также пропорциональна рабочему току, протекающему через спираль, и рабочему току дуги, т.е. пропорциональна квадрату значения рабочего тока. При увеличении рабочего тока вследствие квадратичной зависимости от тока электродинамической силы опорное пятно дуги перемещается в сторону открытого торца, а поскольку в этом направлении возрастает шаг навивки, например, по квадратичной зависимости, уменьшается магнитное поле токоподводящей спирали, а электродинамическая сила, воздействующая на радиальный участок дуги, изменяется незначительно и уравновешивается газодинамической силой вихревого потока. Пpи уменьшении рабочего тока опорное пятно дуги вихревым потоком перемещается в сторону дна электрода, т. е. в зону с большей плотностью навивки и меньшим шагом токоподводящей спирали до уравновешивания электродинамической силой. В связи с переменным возрастающим шагом навивки спирали на рабочем участке электрода электродинамическая сила, воздействующая на перемещение опорного пятна дуги на рабочем участке электрода, при варьировании рабочего тока изменяется незначительно и уравновешивается газодинамической силой, что обусловливает стабилизацию зоны вращения опорного пятна дуги по высоте электрода. Поэтому опорное пятно дуги перемещается в рабочей зоне электрода, а ресурс работы плазмотрона возрастает.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЛАЗМОТРОН, содержащий корпус, в котором соосно установлены сопло, завихритель газа из изоляционного материала, полый глухой цилиндрический электрод и охватывающая его с равномерным зазором токоподводящая спираль, один конец которой электрически соединен с обращенным к соплу открытым торцом электрода, а другой с токоподводом над глухим его торцом, отличающийся тем, что, с целью увеличения ресурса его работы, упомянутая спираль на рабочем участке электрода выполнена с переменным шагом навивки, возрастающим к открытому торцу электрода.

РИСУНКИ

Рисунок 1