Электродуговая плазменная горелка

Изобретение относится к электродуговым генераторам низкотемпературной плазмы. Электродуговая плазменная горелка содержит корпус с разрядной камерой, к которому присоединены сопло-анод и резервуар для жидкости, заполненный влаговпитывающим материалом, испаритель, подпружиненный к соплу-аноду и имеющий отверстия с выходом в разрядную камеру, электроизоляционную трубку, расположенную внутри испарителя, промежуточный элемент, установленный между испарителем и влаговпитывающим материалом, катододержатель с катодом, расположенный внутри электроизоляционной трубки с возможностью взаимодействия с соплом-анодом и сопряженный с механизмом регулировки и подвижки катода. Резервуар для жидкости имеет Г-образную форму в виде основания и перекладины, а механизм регулировки и подвижки катода выполнен в виде съемного модуля, соединенного с корпусом, при этом он содержит резьбовую втулку, сопряженную с толкателем, содержащим винт, сочлененный с ходовой втулкой, соединенной с катододержателем, подпружиненной относительно резьбовой втулки и установленной внутри нее с фиксацией от проворота, причем соединение съемного модуля с корпусом осуществлено посредством резьбовой втулки. Технический результат - упрощение эксплуатации и повышение надежности работы горелки. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электродуговым генераторам низкотемпературной плазмы - плазменным горелкам, и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, авиационной, электротехнической и других отраслях промышленности для осуществления различных видов плазменной обработки: резки, сварки и термической обработки поверхности материалов.

Известно техническое решение, содержащее корпус с соосно установленными в нем соплом-анодом и стержневым катодом, сопряженным с пружинным механизмом перемещения катода, предусматривающим, кроме того, возможность предварительной установки рабочего межэлектродного зазора [1].

Недостаток этого устройства заключается в сложности точной установки межэлектродного зазора.

Известна также электродуговая плазменная горелка, содержащая корпус с соосно установленными в нем соплом-анодом и стержневым катодом, закрепленным в катододержателе, связанным с пружинным механизмом перемещения стержневого катода, выполненного в виде установленной соосно с ним крышки, перемещающейся по резьбе относительно корпуса, с центральным отверстием, в котором расположена подпружиненная кнопка, имеющая фланец, опирающийся на внутреннюю стенку крышки, и соединенная с катододержателем [2].

Недостатки этого устройства заключаются в том, что в регулировке зазора участвует корпусная деталь с резьбой, выполняемая обычно из пластмассы, а также крышка, установленная на корпусе с возможностью перемещения по нему.

Выполнение резьбы на корпусных деталях не позволяет обеспечить ее точность (из-за минимально допустимого шага) и надежность (из-за ограниченного круга материалов). Прямая связь резьбы крышки с резьбой корпуса может привести к нефункциональному смещению крышки в процессе работы и изменению выбранного зазора.

Известна также электродуговая плазменная горелка, содержащая корпус с разрядной камерой, к которому присоединены сопло-анод и резервуар для жидкости, заполненный влаговпитывающим материалом, подпружиненную к соплу-аноду теплопроводную трубку-испаритель с каналами, имеющими выход в разрядную камеру, электроизоляционную трубку, расположенную внутри трубки-испарителя, переходный элемент, установленный между трубкой-испарителем и влаговпитывающим материалом, а также катододержатель с катодом, расположенный внутри электроизоляционной трубки с возможностью взаимодействия с соплом-анодом и сопряженный с механизмом регулировки и подвижки катода. Этот механизм выполнен в виде кнопки, соединенной с резьбовым концом катододержателя, при этом ее опорная поверхность выполнена конусной [3].

Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.

Недостатки описанного устройства заключаются в недостаточном объеме резервуара для жидкости, а также в неудобстве регулировки зазора между катодом и соплом-анодом, связанном с возможностью поворота катода при выборе рабочего зазора между соплом-анодом и катодом.

Кроме этого, затруднена профилактическая разборка механизма регулировки и подвижки катода, связанная с демонтажем корпусных деталей.

Все это приводит к усложнению эксплуатации, а соответственно и снижению надежности устройства.

Целью изобретения является создание плазменной горелки для широкого круга пользователей.

Технический результат изобретения заключается в упрощении эксплуатации и повышении надежности горелки.

Указанный технический результат достигается тем, что в электродуговой плазменной горелке, содержащей корпус с разрядной камерой, к которому присоединены сопло-анод и резервуар для жидкости, заполненный влаговпитывающим материалом, испаритель, подпружиненный к соплу-аноду и имеющий отверстия с выходом в разрядную камеру, электроизоляционную трубку, расположенную внутри испарителя, промежуточный элемент установленный между испарителем и влаговпитывающим материалом, катододержатель с катодом, расположенный внутри электроизоляционной трубки с возможностью взаимодействия с соплом-анодом и сопряженный с механизмом регулировки и подвижки катода, заливную трубку, а также электроизолирующий кожух, в котором расположены все перечисленные элементы, отличающиеся тем, что резервуар для жидкости имеет Г-образную форму в виде основания и перекладины, механизм регулировки и подвижки катода выполнен в виде съемного модуля, соединенного с корпусом, при этом он содержит резьбовую втулку, сопряженную с толкателем, содержащим винт, сочлененный с ходовой втулкой, соединенной с катододержателем, подпружиненной относительно резьбовой втулки и установленной внутри нее с фиксацией от проворота, причем соединение съемного модуля с корпусом осуществлено посредством резьбовой втулки.

Существует вариант, в котором закрепление корпуса с резервуаром для жидкости внутри электроизолирующего кожуха осуществлено посредством резиновых колец.

Возможны варианты, где внутри основания резервуара для жидкости имеется полость для жидкости, в остальной части размещен марлевый бинт, а перекладина - тонкое базальтовое волокно, при этом полость для жидкости соединена с заливной трубкой, в которой в зоне полости и в зоне марлевого бинта выполнены отверстия.

Существует также вариант, в котором в катоде закреплена гафниевая вставка.

Возможны также варианты, в которых в механизме регулировки и подвижки катода винт соединен с толкателем посредством теплоизолирующего переходника, соединение ходовой втулки с катододержателем осуществлено посредством цангового захвата, между катододержателем и резьбовой втулкой установлен последовательный набор металлических и резиновых колец, а между катододержателем и электроизоляционной трубкой установлен вкладыш.

На чертеже изображена электродуговая плазменная горелка в разрезе.

Электродуговая плазменная горелка содержит электроизолирующий кожух 1, состоящий из двух половин, сопряженных винтами в зонах 2, а также посредством первого накладного элемента 3, второго накладного элемента 4, первого металлического кольца 5 и второго металлического кольца 6.

В кожухе 1 установлен сварной резервуар для жидкости 7 Г-образной формы в виде основания и перекладины, заполненный влаговпитывающим материалом: в основании 8 марлевым бинтом 9, а в верхней части 10 тонким базальтовым волокном 11. Резервуар 7 изготавливают из нержавеющей стали. В основании 8 между бинтом 9 и его стенками имеется полость для жидкости 12.

Закрепление резервуара 7 внутри кожуха 1 осуществлено в натяг с использованием резиновых колец 13 и 14. В резервуар 7 вварена бобышка 15, соединенная с заливной трубкой 16, имеющей отверстия 17 в зоне основания 8. На бобышке 15 навернута крышка 18. К кожуху 1 приварены первый 19 и второй 20 фланцы. Во фланец 19 ввернут корпус 21, внутри которого расположены сопло-анод 22 с выходным отверстием 23, теплопроводящий испаритель 24 с первыми отверстиями 25, а также электроизоляционная трубка 26. Испаритель 24 может быть изготовлен из меди, а трубка 26 из керамики или кварца. Между испарителем 24 и базальтовым волокном 11 установлен промежуточный элемент 27. (Подробно варианты выполнения промежуточных элементов см. в [2, 3]). На корпусе 21 закреплена термопара 28, подключенная к электронному блоку (не показан).

На испаритель 24 надета втулка 29 с отгибными лапками 30, которые через изолирующее кольцо 31 замыкают трубку 26 на испаритель 24. Механический контакт с учетом термодрейфа между корпусом 21 и соплом-анодом 22 с испарителем 24 обеспечивает первая пружина 32, опирающаяся на фланец 20. Во фланце 20 в зоне кольца 31 имеются вторые отверстия 33.

Внутри трубки 26 посредством вкладыша 34 с прорезями 35 установлен катододержатель 36 с катодом 37 и гафниевой вставкой 38. Между ними и соплом-анодом 22 расположена разрядная камера 39. Во фланце 20 установлен механизм регулировки и подвижки катода 37 (механизм). Он состоит из резьбовой втулки 40 с пазом 41, закрепленной во фланце 20. Внутри втулки 40 установлена ходовая втулка 42 с фиксатором 43, размещенным от проворота в пазу 41.

Ходовая втулка 42 сопряжена с винтом 44, соединенным посредством теплоизолирующего переходника 45 с толкателем 46. Детали 44, 45 и 46 могут быть соединены друг с другом клеем, штифтами и т.п. (не показано).

Втулка 40 (также посредством клея или штифта) соединена с ограничителем 47. Втулка 42 посредством цангового захвата 48 и гайки 49 соединена с катододержателем 36. Внутри втулки 40 расположены металлические 50 и резиновые 51 кольца, сопряженные со второй пружиной 52. Кабель 53 двумя проводами закреплен на ходовой втулке 42 и резервуаре 7.

Механизм регулировки и подвижки катода посредством резьбовой втулки 40 съемно установлен во фланце 20, то есть через элементы 10 и 19 соединен с корпусом 21 и является съемным модулем. Степень затяга втулки 40 во фланце 20 должна обеспечивать надежное его крепление в процессе работы. Для обеспечения удобства сборки разборки механизма на втулке 40 и винте 44 с ходовой втулкой 42 резьбы выполнены соответственно левой и правой.

Горелка работает следующим образом. Рабочую жидкость заливают через трубку 16 в резервуар 7.

После этого осуществляют регулировку рабочего зазора между соплом-анодом 22 и катодом 37.

Для этого вращают толкатель 46, передающий вращение винту 44, который, взаимодействуя с резьбой ходовой втулки 42, осуществляет ее линейное перемещение вместе с катододержателем 36. При этом регулируется зазор между соплом-анодом 22 и катодом 37. После этого подают напряжение на ходовую втулку 42 и резервуар 7. Между соплом-анодом 22 и катодом 37 по цепи проводящих элементов конструкции возникает разность потенциалов. Нажатием на толкатель 46 замыкают и размыкают элементы 22 и 37, между которыми возникает электрическая дуга.

В результате нагрева испарителя 24 рабочая жидкость испаряется и через отверстия 25, 33, а также прорези 35 поступает в разрядную камеру в зону дуги, стабилизируя ее.

Термопара 28 фиксирует нагрев корпуса 21 и при необходимости отключает работу горелки. Это может произойти при полном расходе жидкости.

Более подробно работу горелки см. в [1, 2, 3].

Выполнение резервуара для жидкости Г-образной формы повышает объем резервуара и упрощает эксплуатацию устройства.

Выполнение механизма регулировки и подвижки катода съемным позволяет оперативно проводить настройку и ремонт устройства, что упрощает его эксплуатацию.

Выполнение этого механизма в виде толкателя с винтом и ходовой втулкой, установленной внутри резьбовой втулки с фиксацией от проворота, упрощает регулировку зазора между катодом и соплом-анодом.

Закрепление корпуса с резервуаром для жидкости внутри электроизоляционного кожуха посредством резиновых колец повышает надежность устройства т.к. уменьшается вероятность растрескивания кожуха.

Заполнение резервуара для жидкости марлевым бинтом и супертонким базальтовым волокном оптимально распределяет влаговпитывающий материал по резервуару и повышает срок эксплуатации устройства. Базальтовое волокно дольше контактирует без разрушения с нагревательными элементами.

Выполнение в резервуаре полости повышает объем закачиваемой в резервуар жидкости и упрощает эксплуатацию устройства.

Закрепление в катоде гафниевой вставки повышает период безремонтного обслуживания устройства.

Соединение винта с толкателем посредством теплоизолирующего переходника уменьшает передачу тепла от катода к толкателю.

Соединение ходовой втулки с катододержателем посредством цангового захвата повышает центровку и надежность его закрепления с одновременным упрощением разборки устройства.

Установка между катододержателем и резьбовой втулкой последовательного набора металлических и резиновых колец обеспечивает герметичность горелки и предотвращает проникновение пара в зону толкателя.

Установка между катододержателем и электроизоляционной трубкой вкладыша центрирует положение катода.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Патент Швейцарии, СН 420409, 1967 г.

2. Патент России, RU 2040124, 1995 г.

3. Патент России, RU 2283737, 2006 г.

1. Электродуговая плазменная горелка, содержащая корпус с разрядной камерой, к которому присоединены сопло-анод и резервуар для жидкости, заполненный влаговпитывающим материалом, испаритель, подпружиненный к соплу-аноду и имеющий отверстия с выходом в разрядную камеру, электроизоляционную трубку, расположенную внутри испарителя, промежуточный элемент, установленный между испарителем и влаговпитывающим материалом, катододержатель с катодом, расположенный внутри электроизоляционной трубки с возможностью взаимодействия с соплом-анодом и сопряженный с механизмом регулировки и подвижки катода, заливную трубку, а также электроизолирующий кожух, в котором расположены все перечисленные элементы, отличающаяся тем, что резервуар для жидкости имеет Г-образную форму в виде основания и перекладины, механизм регулировки и подвижки катода выполнен в виде съемного модуля, соединенного с корпусом, при этом он содержит резьбовую втулку, сопряженную с толкателем, содержащим винт, сочлененный с ходовой втулкой, соединенной с катододержателем, подпружиненной относительно резьбовой втулки и установленной внутри нее с фиксацией от проворота, причем соединение съемного модуля с корпусом осуществлено посредством резьбовой втулки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что закрепление корпуса с резервуаром для жидкости внутри электроизолирующего кожуха осуществлено посредством резиновых колец.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри основания резервуара для жидкости размещен марлевый бинт, а в перекладине - супертонкое базальтовое волокно.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри основания резервуара для жидкости имеется полость для жидкости.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что полость для жидкости соединена с заливной трубкой, в которой в зоне полости и в зоне марлевого бинта выполнены отверстия.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в катоде закреплена гафниевая вставка.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в механизме регулировки и подвижки катода винт соединен с толкателем посредством теплоизолирующего переходника.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединение ходовой втулки с катододержателем осуществлено посредством цангового захвата.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между катододержателем и резьбовой втулкой установлен последовательный набор металлических и резиновых колец.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между катододержателем и электроизоляционной трубкой установлен вкладыш.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к газоразрядным устройствам с жидкими неметаллическими электродами, и может быть использовано в качестве анода или катода.

Изобретение относится к способам формирования и регулирования тепловых параметров плазменной струи и энергетических характеристик плазмотрона и плазмотронам для их осуществления.

Изобретение относится к области плазменной техники, а более точно к устройствам с косвенным нагревом дуговым разрядом, и может быть использовано как источник линейного теплового излучения при динамической плазменной обработке поверхностей неметаллических материалов, в частности электронных микросхем.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к печам для плавки оксидных материалов, которые используются для производства высококачественных огнеупоров.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к электроразрядным устройствам с жидкими электродами, и может быть применено в тех отраслях промышленности, где используются электрофизические способы обработки материалов, в частности оно может применяться для локального плазменно-электролитного нагрева металлов.

Изобретение относится к плазменной технике. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных технологических процессах, проводимых в поле электрического разряда, в частности при обработке порошков, газов, аэрозолей для целей плазмохимии, при сфероидизации и т.д.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к плазменной технике, и может быть использовано в установках для плазменно-дуговой резки металла. .

Изобретение относится к области сварки, в частности к плазменно-дуговой установке для нагрева углеродсодержащего материала, и может быть использовано в цветной металлургии для электролитического получения магния.
Изобретение относится к соединению разнородных материалов, в частности к пайке, и может быть использовано в электронной, радиотехнической промышленности и прецизионном приборостроении, там, где к изделиям предъявляются высокие требования по вакуумной плотности, термостойкости, влагостойкости, коррозионностойкости при воздействии высоких давлений, высоких температур и ударных нагрузок.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а более конкретно к способу изготовления гнутых замкнутых сварных профилей, в частности тонкостенных труб с ребристой, гофрированной или иной поверхностью.

Изобретение относится к трубному производству, а именно к производству сварных спиральношовных труб большого диаметра для магистральных газонефтепроводов. .

Изобретение относится к способу и устройству плазменно-дуговой резки металла и может быть использовано для резки алюминиевых сплавов, нержавеющей и малоуглеродистой стали.
Изобретение относится к способам пайки алюминия и алюминиевых сплавов и материалам для пайки и может применяться при пайке алюминиевых конструкций. .
Изобретение относится к способам пайки алюминия и алюминиевых сплавов, плакированных силумином и материалам для пайки. .

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке плазменной дугой в защитной среде широкого спектра конструкций из активных материалов в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к технологии подготовки под сборку и саму сборку под сварку тонкостенных трубы и биметаллического переходника, применяемых в конструкциях активной зоны ядерного реактора.

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано при разработке источников высокоинтенсивных плазменных потоков для модификации свойств поверхности материалов и покрытий
Наверх