RU2013702C1

RU2013702C1 - Plasma torch

Info

Publication number: RU2013702C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Батов; Н.Н. Новиков
Original assignee: Рыбинский Авиационный Технологический Институт
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: metal-working industry. SUBSTANCE: swirl chamber and swirler are placed between hollow electrode and forming nozzle. EFFECT: improved design. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области плазменных горелок и может быть использовано в металлообрабатывающей, металлургической и химической промышленности. The invention relates to the field of plasma torches and can be used in the metalworking, metallurgical and chemical industries.

Известна горелка, содержащая вихревую камеру с завихрителем, формирующее сопло, электрод, источник питания. Known burner containing a vortex chamber with a swirl, forming a nozzle, electrode, power source.

Существенными недостатками известной горелки являются большое напряжение холостого хода при увеличении мощности горелки и малый ресурс работы при больших мощностях вследствие большой концентрации энергии в пятне контакта. Significant disadvantages of the known burner are the large open circuit voltage with increasing burner power and a small resource at high power due to the high concentration of energy in the contact patch.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является горелка, содержащая камеру воспламенения с энергоподводящим узлом, запальник, полый электрод, вихревую камеру с коллектором, имеющую завихритель, формирующее сопло. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed technical solution is a burner containing an ignition chamber with an energy-supplying unit, an ignitor, a hollow electrode, a vortex chamber with a collector, having a swirl forming a nozzle.

Существенными недостатками известной горелки являются низкие пусковые характеристики: высокое напряжение холостого хода и небольшой расход плазмообразующего газа, к тому же она не обеспечивает стабильного рабочего процесса формообразования плазмы вследствие отсутствия противоточного теплообмена. Significant disadvantages of the known burner are low starting characteristics: high open circuit voltage and low consumption of plasma-forming gas, moreover, it does not provide a stable working process of plasma formation due to the lack of countercurrent heat transfer.

Целью изобретения является устранение указанных недостатком. The aim of the invention is to remedy these disadvantages.

Поставленная цель достигается тем, что в горелке, содержащей камеру воспламенения с энергоподводящим узлом, запальник, полый электрод, вихревую камеру с коллектором, имеющую завихритель, формирующее сопло, вихревая камера с завихрителем расположены между полым электродом и формирующим соплом. This goal is achieved by the fact that in a burner containing an ignition chamber with an energy-supplying unit, an igniter, a hollow electrode, a vortex chamber with a collector having a swirl forming a nozzle, a swirl chamber with a swirl are located between the hollow electrode and the forming nozzle.

Указанная совокупность признаков позволит произвести подвод дополнительной массы газа от периферийного вихря в приосевой поток вдоль вихревой камеры, количество которой увеличивается прямо пропорционально осевой координате периферийного вихря, начинающейся в сечении завихрителя. Увеличение дополнительной массы происходит вследствие снижения радиального градиента статического давления, вызванного уменьшением окружных скоростей периферийного вихря. Таким образом, происходит стабилизация рабочего процесса формирования плазмы. The indicated set of features will make it possible to supply an additional mass of gas from the peripheral vortex to the axial flow along the vortex chamber, the amount of which increases in direct proportion to the axial coordinate of the peripheral vortex, which begins in the cross section of the swirl. The increase in additional mass is due to a decrease in the radial gradient of static pressure caused by a decrease in peripheral velocities of the peripheral vortex. Thus, stabilization of the working process of plasma formation occurs.

Запуск горелки не требует большого напряжения холостого хода. Starting the burner does not require a lot of open circuit voltage.

На фиг. 1 показан общий вид горелки; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a general view of the burner; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1.

Горелка содержит камеру 1 воспламенения с энергоподводящим узлом, выполненным в виде отверстия 2, запальник 3, полый электрод 4, вихревую камеру 5, коллектор 6, завихритель 7, формирующее сопло 8, контакты 9, 10, 11 подвода электрического тока. The burner contains an ignition chamber 1 with an energy-supplying unit made in the form of an opening 2, an igniter 3, a hollow electrode 4, a vortex chamber 5, a collector 6, a swirler 7, forming a nozzle 8, contacts 9, 10, 11 for supplying electric current.

Горелка работает следующим образом. Сжатый газ поступает в камеру 1 воспламенения через тангенциальное отверстие 2, посредством которого в камере 1 образуется сильно закрученный вихревой поток, перемещающийся к полому электроду 4. На полый электрод и запальник 3 подается напряжение от источника тока (на чертеже не показан) посредством контактов 9, 10. В результате между электродом 4 и запальником 3 происходит образование электрической дуги, которая вращается в сечении тангенциального отверстия 2 со скоростью, равной тангенциальной скорости вихревого потока. Сжатый газ, проходя через дугу, разогревается до температуры, равной температуре низкотемпературной плазмы. Образовавшийся при этом плазменный поток посредством полого электрода 4 выбрасывается в приосевую зону вихревой камеры 5. The burner operates as follows. Compressed gas enters the ignition chamber 1 through a tangential hole 2, through which a highly swirling vortex flow is generated in the chamber 1, moving to the hollow electrode 4. A voltage from the current source (not shown) is applied to the hollow electrode and ignitor 3 by means of contacts 9, 10. As a result, an electric arc is formed between the electrode 4 and the pilot 3, which rotates in the cross section of the tangential hole 2 with a speed equal to the tangential velocity of the vortex flow. The compressed gas, passing through the arc, is heated to a temperature equal to the temperature of the low-temperature plasma. The resulting plasma flow through the hollow electrode 4 is ejected into the axial zone of the vortex chamber 5.

Сжатый газ посредством коллектора 6 поступает через завихритель 7 в вихревую камеру 5, где образуется периферийный вихрь с высоким радиальным градиентом статического давления, перемещающийся в направлении полого электрода 4. В приосевой зоне вихревой камеры 5 генерируется приосевой поток, движущийся в направлении сопла 8, на которое посредством контактов 10, 11 подается электрический потенциал. Подача сжатого газа и электрического потенциала производится одновременно. В плазменный поток приосевой зоны подводится дополнительная масса газа от периферийного вихря, которая нагревается за счет прохождения электрического тока по приосевому плазменному потоку, выполняющему роль проводника между полым электродом 4 с контактом 10 и соплом 8 с контактом 11, и выбрасывается через сопло на обрабатываемую деталь, производя технологические операции. Compressed gas through the collector 6 enters through the swirl 7 into the vortex chamber 5, where a peripheral vortex with a high radial gradient of static pressure is formed, moving in the direction of the hollow electrode 4. In the paraxial zone of the vortex chamber 5, an axial flow is generated moving in the direction of the nozzle 8, onto which via contacts 10, 11 an electric potential is supplied. Compressed gas and electric potential are supplied simultaneously. An additional mass of gas from the peripheral vortex is supplied to the plasma stream of the axial zone, which is heated by passing an electric current through the axial plasma stream, which acts as a conductor between the hollow electrode 4 with contact 10 and nozzle 8 with contact 11, and is ejected through the nozzle to the workpiece, making technological operations.

Применение предлагаемой конструкции плазменной горелки позволит улучшить пусковые характеристики и стабилизировать работу горелки. The application of the proposed design of the plasma torch will improve the starting characteristics and stabilize the operation of the torch.

Claims

A PLASMA BURNER containing an ignition chamber with an energy supplying unit, an ignitor, a hollow electrode and a vortex chamber with a collector having a swirl forming a nozzle, characterized in that, in order to improve starting characteristics and stabilize the operation of the burner, a swirl chamber with a swirl is located between the hollow electrode and forming nozzle.