Плазменная горелка

Изобретение относится к плазменной обработке материалов, а именно к конструкциям горелок с подвижным катодом. Горелка содержит корпус с разрядной камерой, сопло-анод, катод, кнопку, резервуар для жидкости, теплопроводную трубку-испаритель, электроизоляционную трубку и подпружиненный к кнопке катододержатель. Сопло-анод, катод, кнопка и резервуар для жидкости прикреплены соосно к разрядной камере. Резервуар для жидкости заполнен влаговпитывающим материалом. Теплопроводная трубка-испаритель подпружинена к соплу-аноду и имеет каналы, выходящие в разрядную камеру и в полость между электроизоляционной трубкой и катододержателем. Электроизоляционная трубка и подпружиненный к кнопке катододержатель установлены на упругодеформируемых элементах в теплопроводной трубке-испарителе. Влаговпитывающий материал соприкасается с развитой наружной поверхностью трубки-испарителя через размещенную между ними металлическую сетку, которая плотно и упруго охватывает наружную поверхность трубки-испарителя. Кнопка снабжена соосно и жестко прикрепленной к ней резьбовой втулкой, соединенной с резьбовым концом катододержателя, опирающимся плоским торцом на полусферу кнопки, опорная поверхность которой выполнена конусной. Это позволит упростить конструкцию горелки, повысить ее долговечность и надежность. 1 ил.

 

Изобретение относится к плазменно-дуговой обработке материалов и может быть использовано в других областях промышленности. Изобретение касается, в частности, плазменных горелок с подвижным катодом.

Известны плазменные горелки (патент RU 2072640 C1 и патент RU 2112835 C1), содержащие корпус с разрядной камерой, соосно установленными с выходным соплом-анодом, резервуаром, заполненным влаговпитывающим материалом, который контактирует с теплопроводной трубкой-испарителем, и подпружиненный к кнопке катододержатель, свободно установленный между упругодеформируемыми элементами и опирающийся плоским торцом на сферу кнопки, входящие в разрядную камеру и в охлаждаемые полости горелки каналы.

Существенными недостатками известных решений является то, что постоянно соприкасаемый слой влаговпитывающего материала с горячей поверхностью трубки-испарителя приводит к его высыханию и ломке его волокон, которые плотно обволакивают поверхность трубки-испарителя, в результате чего резко падает парообразование, а свободная установка катододержателя между упругодеформированными элементами и кнопкой резко снижает степень соосности сопла-анода и катода, что приводит к образованию двойной дуги и выгоранию элементов конструкции горелки.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в создании плазменной горелки, имеющей высокую эксплуатационную надежность, долговечность и низкие требования к сборке. Эта задача решается за счет того, что плазменная горелка дополнительно снабжена металлической сеткой, которая размещена между влаговпитывающим материалом и наружной поверхностью трубки-испарителя, а кнопка снабжена резьбовой втулкой, при помощи которой кнопка соединена с резьбовым концом катододержателя, при этом опорная поверхность кнопки выполнена конусной.

Вышеперечисленные конструктивные изменения обеспечивают следующий технический результат:

1. 3а счет размещения металлической сетки между, влаговпитывающим материалом и наружной поверхностью трубки-испарителя обеспечивается равномерное по времени испарение воды, а микроканалы сетки обеспечивают постоянное проходное сечение для прохода пара в разрядную камеру и в охлаждаемые полости горелки, что приводит к повышению долговечности и экспуатационной надежности.

2. За счет резьбового соединения кнопки с резьбовым концом катододержателя обеспечивается высокая степень соосности, устраняется образование двойной дуги и выгорание элементов конструкции горелки.

На чертеже изображена горелка, вид сбоку в разрезе.

Плазменная горелка имеет корпус 1, в котором соосно установлены сопло-анод с отверстием 24 и катододержатель 3 с катодом 4. Корпус 1 соединён с резервуаром 5 для рабочей жидкости, заполненным влаговпитывающим материалом 6. Катододержатель 3 установлен с возможностью аксиального перемещения внутри влаго- и термостойкой электроизоляционной трубки 7, которая помещена соосно в теплопроводную трубку-испаритель 8, проходящую через резервуар 5 и входящую в корпус 1. Трубка-испаритель 8 внешней поверхностью через металлическую сетку 9 соприкасается с влаговпитывающим материалом 6. Трубка-испаритель 8 имеет каналы 10 и 11, выходящие в разрядную камеру 12 и каналы 13, которые сообщены с полостью 14 между катододержателем 3 и электроизоляционной трубкой 7. Горелка имеет кнопку 15, которая снабжена резьбовой втулкой 16, жестко и соосно прикрепленной к кнопке 15, при этом резьбовая втулка 16 соединена с резьбовым концом катододержателя 3. Пружина 17 через гайку 20 прижимает кнопку 15 к крышке 21 в пластмассовой облицовке 22, а трубку-испаритель 8 через втулку 19 с уплотнительными кольцами прижимает к соплу-аноду 2, при этом опорная поверхность кнопки выполнена конусной.

Горелка работает следующим образом

Открывают заглушку 23 резервуара 5 и через отверстие заливают в резервуар 5 рабочую жидкость (воду). Закрывают заглушку 23 и от источника питания подают напряжение на сопло-анод 2 и катод 4 горелки. Возбуждение дуги производят кратковременным нажатием кнопки 15 механизма перемещения катододержателя 3. Возврат катододежателя 3 в исходное положение осуществляется пружиной 17. При разрыве контакта катод-сопло-анод в разрядной камере 12 возбуждается электрическая дуга. Энергия, выделяемая на катоде и сопле-аноде горелки, при протекании тока через дугу разогревает их и тепло через теплопроводные элементы передаётся воде, находящейся в ячейках сетки 9. Вода превращается в пар, создаётся избыточное давление, под действием которого пар проходит через микроканалы сетки 9 и отверстия 10, 11, 13 в разрядную камеру 12 и далее через центральное отверстие 24 сопла-анода 2, стабилизируя при этом электродуговой столб и одновременно охлаждая электроды. Влаговпитывающий материал через сетку 9 обеспечивает равномерную по времени подпитку и испарение воды. Вращением кнопки 15 плавно перемещается катододержатель 3, за счёт чего регулируется межэлектродное расстояние в разрядной камере 12. Для требуемого режима работы горелки изменяют выходной ток источника питания в широком диапазоне токов.

Плазменная горелка, содержащая корпус с разрядной камерой, соосно к которой прикреплены сопло-анод, катод, кнопка, резервуар для жидкости, заполненный влаговпитывающим материалом, подпружиненная к соплу-аноду теплопроводная трубка-испаритель, в которой установлены на упруго деформируемых элементах электроизоляционная трубка и подпружиненный к кнопке катододержатель, опирающийся плоским торцом на полусферу кнопки, трубка-испаритель имеет каналы, выходящие в разрядную камеру и в полость между электроизоляционной трубкой и катододержателем, а влаговпитывающий материал соприкасается с развитой наружной поверхностью трубки-испарителя, отличающаяся тем, что влаговпитывающий материал соприкасается с развитой наружной поверхностью трубки-испарителя через размещенную между ними металлическую сетку, которая плотно и упруго охватывает наружную поверхность трубки-испарителя, при этом кнопка снабжена соосно и жестко прикрепленной к ней резьбовой втулкой, соединенной с резьбовым концом катододержателя, а ее опорная поверхность выполнена конусной.