Изобретение относится к сварке и резке с помощью плазмы, а именно к плазмотронам, и предназначено для использования при сварке, напылении, резке металлов. The invention relates to welding and cutting using plasma, namely to plasmatrons, and is intended for use in welding, spraying, cutting metals.
Известен плазмотрон, содержащий полый цилиндрический электрод, корпус с закрепленными на нем соплами, в котором выполнены каналы для подвода газа. Плазмотрон имеет систему охлаждения с центральным каналом и кольцевым каналом, соосным центральному. Эти каналы соединены между собой и расположены в электроде. В систему охлаждения входит кольцевой канал, образованный наружной поверхностью электрода и внутренней поверхностью корпуса. Упомянутый кольцевой канал соединен с полостью электрода перепускным радиальными каналами. В систему охлаждения входит отводящий канал. Этот плазмотрон является прототипом к описываемому плазмотрону. Known plasmatron containing a hollow cylindrical electrode, a housing with nozzles mounted on it, in which channels for supplying gas are made. The plasma torch has a cooling system with a central channel and an annular channel coaxial with the central one. These channels are interconnected and located in the electrode. The cooling system includes an annular channel formed by the outer surface of the electrode and the inner surface of the housing. Said annular channel is connected to the electrode cavity bypass radial channels. The cooling system includes a discharge channel. This plasmatron is a prototype of the described plasmatron.
Система охлаждения известного плазмотрона малоэффективна вследствие удаленности кольцевого канала, образованного наружной поверхностью электрода и внутренней поверхностью корпуса, от рабочей теплонагруженной зоны и малой охлаждающей поверхности. Кроме того, в нижней составной части корпуса, расположенной вблизи рабочей теплонагруженной зоны, электрод установлен в корпусе без зазора, что исключает повышение эффективности охлаждения из-за отсутствия циркуляции жидкости. The cooling system of the known plasma torch is ineffective due to the remoteness of the annular channel formed by the outer surface of the electrode and the inner surface of the housing from the working heat-loaded zone and the small cooling surface. In addition, in the lower component of the housing, located near the heat-loaded zone, the electrode is installed in the housing without a gap, which eliminates the increase in cooling efficiency due to the lack of fluid circulation.
На фиг. 1 показан плазмотрон, общий вид с продольным разрезом по системе подвода и отвода охлаждающей жидкости; на фиг. 2 плазмотрон с продольными разрезами по системам подвода защитного и плазмообразующего газов и системе охлаждения (для повышения четкости чертежа отдельные детали плазмотрона показаны в увеличенном масштабе). In FIG. 1 shows a plasma torch, a General view with a longitudinal section through a system for supplying and discharging coolant; in FIG. 2 a plasma torch with longitudinal sections through the supply systems of protective and plasma-forming gases and a cooling system (to increase the clarity of the drawing, individual details of the plasma torch are shown on an enlarged scale).
Плазмотрон содержит корпус 1, плазмообразующее 2 и защитное 3 сопла, выполненные в корпусе каналы 4 и 5 подвода плазмообразующего и защитного газов соответственно, установленные в полости корпуса переднюю 6 и заднюю 7 электроизоляционные втулки. Во втулке 6 головной своей частью а установлен полый электрод 8, задняя часть б которого (хвостовик) установлена во втулке 7. Плазмотрон сопла содержит также единую систему охлаждения корпуса электрода 8 и плазмообразующего сопла 2, которая содержит расположенный по оси плазмотрона трубопровод 9 для подвода охлаждающей жидкости в полость в электрода 8 и выполненный в корпусе 1 канал 10 для отвода охлаждающей жидкости. Электрод 8 образует с корпусом и трубопроводом кольцевые каналы 11 и 12 соответственно, соединенные каналами 13, выполненными в электроде 8 и расположенными в плоскости заднего торца передней изоляционной втулки 6. Каналы 13 в данном примере выполнены радиальными, подвод воды осуществляется по каналу 14. Крепление электрода 8 и герметизация системы охлаждения осуществляется гайкой 15. The plasma torch comprises a housing 1, a plasma-forming 2 and a protective 3 nozzle, channels 4 and 5 for supplying a plasma-forming and protective gases in the housing, respectively, installed in the cavity of the housing front 6 and rear 7 electrical insulating bushings. A hollow electrode 8 is installed in the sleeve 6 with its head part a and the back part b of which (the shank) is installed in the sleeve 7. The nozzle plasma torch also contains a single cooling system for the electrode housing 8 and the plasma forming nozzle 2, which contains a pipe 9 located along the axis of the plasma torch for supplying cooling fluid into the cavity in the electrode 8 and made in the housing 1 channel 10 for the removal of coolant. The electrode 8 forms annular channels 11 and 12 with the housing and the pipeline, respectively, connected by channels 13 made in the electrode 8 and located in the plane of the rear end of the front insulating sleeve 6. The channels 13 in this example are made radial, the water is supplied through the channel 14. The electrode is fixed 8 and the cooling system is sealed with a nut 15.
При работе плазмотрона охлаждающая жидкость по каналу 14 трубопровода 9 подается к рабочей зоне электрода (полость в), заполняет кольцевой канал 12, охлаждая при этом электрод изнутри. Из канала 12 через каналы 13 охлаждающая жидкость поступает в кольцевой канал 11, охлаждая электрод 8 снаружи и корпус 1, и отводится на слив по каналу 10. Охлаждение сопл 2 и 3 осуществляется через надежный тепловой контакт в корпус 1, а также защитным и плазмообразующим газом. Плазмообразующий газ через каналы 4 поступает в полость плазмообразующего сопла 2, защитный по каналу 5 поступает под сопло 3. When the plasma torch is operating, the cooling liquid is supplied through the channel 14 of the pipeline 9 to the working area of the electrode (cavity c), fills the annular channel 12, while cooling the electrode from the inside. From channel 12, through channels 13, coolant enters the annular channel 11, cooling the electrode 8 from the outside and the housing 1, and is discharged to drain through channel 10. The nozzles 2 and 3 are cooled through reliable thermal contact into the housing 1, as well as by a protective and plasma-forming gas . The plasma-forming gas through the channels 4 enters the cavity of the plasma-forming nozzle 2, the protective channel through the channel 5 enters under the nozzle 3.
Опробование опытного образца плазмотрона с габаритами равными 36х70 мм и массой 0,35 кг при расходе охлаждающей жидкости (воды) 2 л/мин и сварочном токе 450 А показало, что температура электрода при этом вблизи рабочей зоны не превышала 250-280оС. При расходе воды 5-6 л/мин электрод выдерживает токовую нагрузку до 800 А. Стойкость электрода в предлагаемом плазмотроне составляет не менее 300 ч.Testing a prototype plasmatron with dimensions equal to 36x70 mm and a weight of 0.35 kg at a flow rate of coolant (water) of 2 l / min and a welding current of 450 A showed that the temperature of the electrode near the working area did not exceed 250-280 о С. the water flow rate of 5-6 l / min, the electrode withstands a current load of up to 800 A. The resistance of the electrode in the proposed plasmatron is at least 300 hours