[go: up one dir, main page]

RU2263564C1 - Steam plasmotron - Google Patents

Steam plasmotron Download PDF

Info

Publication number
RU2263564C1
RU2263564C1 RU2004108613/02A RU2004108613A RU2263564C1 RU 2263564 C1 RU2263564 C1 RU 2263564C1 RU 2004108613/02 A RU2004108613/02 A RU 2004108613/02A RU 2004108613 A RU2004108613 A RU 2004108613A RU 2263564 C1 RU2263564 C1 RU 2263564C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
steam
electrode
gap
plasma torch
Prior art date
Application number
RU2004108613/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004108613A (en
Inventor
С.П. Пенкин (RU)
С.П. Пенкин
И.С. Пенкин (RU)
И.С. Пенкин
Original Assignee
Пенкин Станислав Петрович
Пенкин Игорь Станиславович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пенкин Станислав Петрович, Пенкин Игорь Станиславович filed Critical Пенкин Станислав Петрович
Priority to RU2004108613/02A priority Critical patent/RU2263564C1/en
Publication of RU2004108613A publication Critical patent/RU2004108613A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2263564C1 publication Critical patent/RU2263564C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

FIELD: plasma technology, possibly plasma cutting, surfacing, metallurgy, plasma chemistry and so on.
SUBSTANCE: steam plasmotron includes housing. In housing electrode holder with electrode secured to it is placed. Nozzle is secured to housing with gap relative to electrode for forming arc generation chamber. Cooling system in the form of ducts and branch pipes is provided in housing. Plasmotron also includes water supply branch pipe with regulation unit; steam generator having heating member, mounted on non-working end of plasmotron and coupled with arc generation chamber and with cooling system. In order to improve strength of nozzle and electrode and to increase cutting speed due to intensified heat removal out of them, nozzle is provided with protection cover mounted with gap relative to nozzle. Gap value at working end of nozzle is sufficient for cooling in steam generation mode. Outlet of gap is turned to working zone of plasmotron. At inlet of gap there is capillary-porous structure having water supply and steam discharge ducts and connected with heat removal gap at working end of nozzle. Electrode is provided with capillary-porous structure having water supply and steam discharge ducts and arranged inside it.
EFFECT: improved strength of nozzle and electrode, increased cutting speed.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к плазменной технике, и может быть использовано в различных технологических операциях: плазменной резке, сварке, наплавке, металлургии, плазмохимии.The invention relates to mechanical engineering, in particular to plasma technology, and can be used in various technological operations: plasma cutting, welding, surfacing, metallurgy, plasma chemistry.

При конструировании плазмотронов наиболее важными являются две проблемы: обеспечение стойкости элементов, контактирующих с высокотемпературной плазмой, и уменьшение вредных выбросов, возникающих в процессе работы плазмотрона при одновременном сохранении высоких технологических параметров, например скорости резки металла.When designing plasmatrons, the two most important problems are: ensuring the durability of the elements in contact with high-temperature plasma, and reducing harmful emissions arising during the operation of the plasma torch while maintaining high technological parameters, such as metal cutting speed.

Известен плазмотрон с водяным охлаждением ПВР - 402 [ТУ 16-739.083-76] для воздушно-плазменной резки, включающий корпус с установленными в нем системой водяного охлаждения с каналами подвода и отвода воды, электрододержателем с катодом и соплом с защитным кожухом и резиновыми уплотнительными кольцами между защитным кожухом и соплом.Known plasma torch with water cooling PVR - 402 [TU 16-739.083-76] for air-plasma cutting, including a housing with a water cooling system installed in it with channels for supplying and discharging water, an electrode holder with a cathode and a nozzle with a protective casing and rubber o-rings between the protective cover and the nozzle.

Несмотря на наличие водяного охлаждения, стойкость сопла и электрода у этого плазмотрона незначительна (порядка двух часов) ввиду их малоэффективного охлаждения по причине образования пленочного кипения из-за больших тепловых потоков (порядка 10 Вт/м2) и, как следствие, снижение теплообмена из-за образования паровой пленки.Despite the presence of water cooling, the resistance of the nozzle and electrode of this plasma torch is insignificant (about two hours) due to their ineffective cooling due to the formation of film boiling due to large heat fluxes (about 10 W / m 2 ) and, as a result, a decrease in heat transfer from due to the formation of a vapor film.

Кроме того, при работе плазмотрона возникает большое количество выбросов, в частности вредных окислов азота, генерация которых происходит в низкотемпературной зоне плазмы. Сократить низкотемпературную зону плазмы за счет повышения плотности тока (за счет увеличения обжатия плазмы) не удается по причине плохого охлаждения сопла и быстрого выхода его из строя.In addition, when the plasma torch operates, a large number of emissions occur, in particular harmful nitrogen oxides, the generation of which occurs in the low-temperature zone of the plasma. It is not possible to reduce the low-temperature zone of the plasma by increasing the current density (by increasing the compression of the plasma) due to poor cooling of the nozzle and its rapid failure.

Недостатком конструкции известного плазмотрона является также практически мгновенный выход из строя уплотнительных резинок под воздействием высоких температур, что приводит к выходу из строя и самого плазмотрона.A disadvantage of the design of the known plasmatron is also almost instantaneous failure of the rubber bands under the influence of high temperatures, which leads to failure of the plasmatron itself.

В воздушном плазмотроне ПМР-74 [Г.Н.Ширшов, В.Н.Котиков "Плазменная резка", Ленинград, 1987], включающем корпус с размещенными в нем системой водяного охлаждения с каналами подвода и отвода воды соплом с защитным кожухом, расположенным с зазором относительно последнего, и электрододержателем с электродом и вставкой с тангенциальными каналами для закручивания воды, в зазоре между соплом и защитным кожухом.In the air plasma torch PMR-74 [G.N.Shirshov, V.N.Kotikov "Plasma cutting", Leningrad, 1987], which includes a housing with a water cooling system located in it with channels for supplying and discharging water with a nozzle with a protective casing located with a gap relative to the latter, and an electrode holder with an electrode and an insert with tangential channels for swirling water, in the gap between the nozzle and the protective casing.

В этом плазмотроне выбросы в атмосферу существенно уменьшаются за счет создания защитной водяной завесы, которая улавливает окислы азота и одновременно более интенсивно охлаждает сопло. Конструкция не содержит уплотнительных колец между соплом и защитным кожухом, что повышает его надежность в работеIn this plasmatron, air emissions are significantly reduced due to the creation of a protective water curtain, which traps nitrogen oxides and at the same time more intensively cools the nozzle. The design does not contain o-rings between the nozzle and the protective casing, which increases its reliability in operation

Но, несмотря на наличие водяной завесы рабочей зоны плазмотрона, экологическая чистота при работе плазмотрона не обеспечивается, требуются значительные предохранительные мероприятия (интенсивная вентиляция рабочей зоны, улавливание и нейтрализация выбросов).But, despite the presence of a water curtain of the working zone of the plasma torch, environmental friendliness is not ensured during the operation of the plasma torch, significant safety measures are required (intensive ventilation of the working zone, capture and neutralization of emissions).

Кроме того, охлаждение сопла и электрода тоже недостаточно эффективно по причине образования паровых пленок в области охлаждения сопла и электрода.In addition, the cooling of the nozzle and electrode is also not efficient enough due to the formation of vapor films in the cooling region of the nozzle and electrode.

Для работы плазмотрона требуется большое количество воды.A large amount of water is required to operate the plasma torch.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является пароводяной плазмотрон (патент РФ №2041039), использующий водяной пар в качестве рабочего тела. Пароводяной плазмотрон содержит корпус, установленный в нем электрододержатель с закрепленным в нем электродом, сопло, закрепленное на корпусе с зазором относительно электрода, образующим камеру формирования дуги, систему охлаждения в виде каналов, патрубков и рубашки охлаждения сопла в корпусе, патрубка подачи воды с регулирующим устройством, а также парогенератор с минимальным тепловым воздействием на канал сопла, так как он закреплен на нерабочем торце плазмотрона и нагревательным элементом, закрепленным на парогенераторе. Нагревательный элемент снабжен источником питания с регулятором тока. На камере формирования дуги установлен датчик температуры, связанный с регулятором тока.Closest to the claimed technical essence and the achieved result is a steam-water plasmatron (RF patent No. 2041039), using water vapor as a working fluid. The steam-water plasmatron contains a housing, an electrode holder installed in it with an electrode fixed therein, a nozzle mounted on the housing with a gap relative to the electrode forming an arc-forming chamber, a cooling system in the form of channels, nozzles and a nozzle cooling jacket in the housing, a water supply nozzle with a regulating device as well as a steam generator with minimal thermal effect on the nozzle channel, since it is fixed on the non-working end of the plasma torch and a heating element mounted on the steam generator. The heating element is equipped with a power source with a current regulator. A temperature sensor connected to a current regulator is installed on the arc-forming chamber.

Закрепление парогенератора на нерабочем торце плазмотрона (за пределами камеры формирования дуги), соединение его последовательно с системой охлаждения плазмотрона, снабжение регулятором подачи воды и регулятором тока позволило получить плазмообразующее тело в виде осушенного пара, в котором исключено наличие капелек воды в камере формирования дуги при всех уровнях мощности плазмотрона.Fixing the steam generator on the non-working end of the plasma torch (outside the arc chamber), connecting it in series with the plasma torch cooling system, supplying a water supply regulator and current regulator made it possible to obtain a plasma-forming body in the form of dried steam, in which there are no water droplets in the arc forming chamber for all plasma torch power levels.

Однако в известной конструкции плазмотрона недостаточно эффективно охлаждаются его наиболее теплонагруженные зоны: канал сопла и термохимическая вставка из-за того, что они расположены далеко от своих зон охлаждения, в результате, несмотря на хорошую теплопроводность меди, не обеспечивается достаточно интенсивный теплоотвод от них.However, in the known design of the plasma torch, its most heat-loaded zones are not sufficiently cooled: the nozzle channel and the thermochemical insert due to the fact that they are located far from their cooling zones, as a result, despite the good thermal conductivity of copper, a sufficiently intense heat removal from them is not provided.

Все это в известной степени ограничивает плотность тока плазменной дуги и тем самым не позволяет достичь высоких технологических параметров, например, высокой скорости плазменной резки и не обеспечивает достаточной стойкости сопла и электрода.All this to a certain extent limits the current density of the plasma arc and thus does not allow to achieve high technological parameters, for example, high speed plasma cutting and does not provide sufficient resistance of the nozzle and electrode.

В основу изобретения положена задача увеличения стойкости сопла и электрода и увеличения скорости резки путем интенсификации теплоотвода от них при сохранении экологической чистоты процесса резки.The basis of the invention is the task of increasing the resistance of the nozzle and electrode and increasing the cutting speed by intensifying heat removal from them while maintaining the environmental cleanliness of the cutting process.

Поставленная задача решается тем, что, в пароводяном плазмотроне, включающем корпус, установленный в нем электрододержатель с закрепленным в нем электродом, сопло, закрепленное на корпусе относительно электрода с зазором, образующим камеру формирования дуги, систему охлаждения в виде каналов и патрубков в корпусе, патрубок для подачи воды с регулирующим устройством, а также парогенератор с нагревательным элементом, закрепленный на нерабочем торце плазмотрона и связанный с камерой формирования дуги и с системой охлаждения, сопло снабжено защитным чехлом, установленным с теплоотводящим зазором относительно сопла, при этом величина теплоотводящего зазора на рабочем конце сопла достаточна для охлаждения в режиме парообразования, выход теплоотводящего зазора обращен в рабочую зону плазмотрона, а на его входе установлена капиллярно-пористая структура с водоподводящим и пароотводным каналами, связанная с теплоотводящим зазором на рабочем конце сопла, а электрод снабжен капиллярно-пористой структурой с водоподводящим и пароотводным каналами, расположенной внутри него.The problem is solved in that, in a steam-water plasma torch, including a housing, an electrode holder installed therein with an electrode fixed thereto, a nozzle mounted on the housing relative to the electrode with a gap forming an arc-forming chamber, a cooling system in the form of channels and nozzles in the housing, a nozzle for water supply with a regulating device, as well as a steam generator with a heating element, mounted on the inactive end of the plasma torch and connected to the arc-forming chamber and to the cooling system, the nozzle is supplied with a protective cover installed with a heat-removing gap relative to the nozzle, while the value of the heat-removing gap at the working end of the nozzle is sufficient for cooling in the vaporization mode, the output of the heat-removing gap faces the working area of the plasma torch, and a capillary-porous structure with water-supplying and steam-removing channels is installed at its entrance associated with the heat sink gap at the working end of the nozzle, and the electrode is equipped with a capillary-porous structure with a water supply and steam channels located inside it.

При этом:Wherein:

- в теплоотводящем зазоре на рабочем конце сопла наружная поверхность сопла и обращенная к нему внутренняя поверхность чехла выполнены шероховатыми;- in the heat sink at the working end of the nozzle, the outer surface of the nozzle and the inner surface of the cover facing it are made rough;

- капиллярно-пористая система выполнена в виде медной сетки;- capillary-porous system made in the form of a copper mesh;

- корпус плазмотрона заземлен.- the plasma torch body is grounded.

Снабжение сопла защитным чехлом, установленным с теплоотводящим зазором относительно сопла так, что величина этого зазора на рабочем конце сопла достаточна для его охлаждения в режиме парообразования, и обращение выхода зазора в рабочую зону плазмотрона позволило максимально интенсифицировать теплоотвод от рабочей зоны сопла посредством снижения термического сопротивления теплоотводящего участка за счет уменьшения его длины и использования скрытой теплоты парообразования (при условии охлаждения его в режиме парообразования)Providing the nozzle with a protective cover installed with a heat-removing gap relative to the nozzle so that the size of this gap at the working end of the nozzle is sufficient to cool it in the vaporization mode, and reversing the exit of the gap to the working zone of the plasma torch allows the heat transfer from the working zone of the nozzle to be maximized by reducing the thermal resistance of the heat-removing section by reducing its length and using the latent heat of vaporization (provided it is cooled in the vaporization mode)

Введение капиллярно-пористой структуры с водоподводящими и пароотводными каналами, связанной с теплоотводящим зазором на рабочем конце сопла, позволило с одной стороны интенсифицировать теплоотвод с боковой поверхности сопла и внутренней поверхности кожуха, а с другой - обеспечить бесперебойную подачу охлаждающей жидкости в теплоотводящий зазор, непосредственно примыкающий к наиболее теплонагруженному участку сопла, обращенному к рабочей зоне плазмотрона. Кроме того, кольцевая паровая рубашка, возникающая на выходе из теплоотводящего зазора, защищает пароводяную плазму от контакта с воздухом, предотвращая тем самым образование окислов азота при работе плазмотрона.The introduction of a capillary-porous structure with water supply and steam removal channels associated with a heat sink at the working end of the nozzle made it possible to intensify the heat sink from the side surface of the nozzle and the inner surface of the casing, and, on the other hand, to ensure uninterrupted supply of coolant to the heat sink gap directly adjacent to to the most heat-loaded section of the nozzle facing the working area of the plasma torch. In addition, an annular steam jacket emerging at the exit of the heat sink gap protects the steam-water plasma from contact with air, thereby preventing the formation of nitrogen oxides during operation of the plasma torch.

Выполнение наружной поверхности сопла, расположенной в теплоотводящем зазоре на его рабочем конце и обращенной к нему внутренней поверхности чехла шероховатыми, позволило интенсифицировать процесс охлаждения за счет увеличения фактической поверхности контакта в системе жидкость - твердое тело, улучшения смачиваемости поверхностей теплоотводящего зазора по сравнению с гладкой поверхностью исключая пленочное кипение.The execution of the outer surface of the nozzle, located in the heat-conducting gap at its working end and rough inner surface of the cover facing it, made it possible to intensify the cooling process by increasing the actual contact surface in the liquid-solid system, improving the wettability of the surfaces of the heat-removing gap compared to a smooth surface, excluding film boiling.

Выполнение капиллярно-пористой структуры в виде медной сетки обеспечило интенсивный теплоотвод за счет высокой теплопроводности меди при отсутствии коррозии.The implementation of the capillary-porous structure in the form of a copper mesh provided intensive heat dissipation due to the high thermal conductivity of copper in the absence of corrosion.

Заземление корпуса плазмотрона обеспечило с одной стороны безопасность рабочего от поражения электрическим током, а с другой обеспечило возможность автоматизации процесса плазменной обработки за счет создания режима дежурной дуги.Grounding of the plasma torch case provided on the one hand the worker’s safety against electric shock, and on the other hand provided the possibility of automating the plasma processing process by creating a duty arc mode.

На фиг.1 представлен пароводяной плазмотрон в разрезе;In Fig.1 presents a steam-plasma torch in the context;

на фиг.2 - участок плазмотрона с теплоотводящим зазором, примыкающий к рабочей зоне, в разрезе.figure 2 is a section of a plasma torch with a heat sink gap adjacent to the working area, in section.

Пароводяной плазмотрон включает корпус 1, патрубок 2 подачи дистиллированной воды в плазмотрон со встроенным в него клапаном 3, регулирующим подачу воды в плазмотрон, и токоподвод 4, соединенный с электрододержателем 5, установленным в корпусе 1. Электрододержатель 5 электрически соединен с медным электродом 6 посредством гайки 7 и в него запрессована термохимическая вставка 8. Внутри электрододержателя 5 установлена с зазором трубка 9 подачи воды для охлаждения электрода 6 и водяной и паровой коллекторы (на чертеже не показаны). Снаружи электрода 6 укреплены завихритель 10 плазмообразующего газа и изолирующая втулка 11, которая вместе с изолирующей втулкой 12 центрирует электрод 6 относительно медного сопла 13 с плазмоформирующим каналом 14. В корпусе 1 выполнены каналы 15 и 16 для подвода воды и отвода двухфазной смеси соответственно. Плазмоформирующий канал 14 выполнен в виде центрального сквозного отверстия.The steam-water plasma torch includes a housing 1, a pipe 2 for supplying distilled water to the plasma torch with a valve 3 in it regulating the water supply to the plasma torch, and a current lead 4 connected to the electrode holder 5 installed in the housing 1. The electrode holder 5 is electrically connected to the copper electrode 6 by means of a nut 7 and a thermochemical insert is pressed into it 8. Inside the electrode holder 5, a water supply pipe 9 is installed with a gap for cooling the electrode 6 and water and steam collectors (not shown in the drawing). Outside the electrode 6, a plasma-forming gas swirl 10 and an insulating sleeve 11 are mounted, which together with the insulating sleeve 12 centers the electrode 6 relative to the copper nozzle 13 with the plasma-forming channel 14. In the housing 1, channels 15 and 16 are made for supplying water and discharging the two-phase mixture, respectively. The plasma forming channel 14 is made in the form of a central through hole.

Имеющаяся в пароводяном плазмотроне система охлаждения электрода 6 включает в себя установленные по ходу движения воды и последовательно соединенные патрубок 2 подачи воды в плазмотрон, клапан 3, регулирующий подачу воды, трубку 9 подачи воды, капиллярно-пористую структуру 17 с каналами 18 и 19 водоподводящими и пароотводными соответственно, установленными внутри электрода 6, и систему каналов электрододержателя 5, связанную с парогенератором 20.The electrode 6 cooling system available in the steam-water plasmatron includes the water supply pipe installed in the direction of the water and connected in series to the water supply pipe 2 to the plasma torch, a water supply control valve 3, a water supply pipe 9, a capillary-porous structure 17 with water supply channels 18 and 19, and steam outlet, respectively, installed inside the electrode 6, and the channel system of the electrode holder 5 associated with the steam generator 20.

Парогенератор 20 снабжен нагревательным элементом 21 и капиллярно-пористой структурой 22, расположенной на внутренней поверхности парогенератора 20, с водоподводящими и пароотводными каналами 23 и 24 соответственно. Нагревательный элемент 21 выполнен, например, в виде спирали из нихрома, выводы которой подключены к цепи 25 электропитания с регулятором 26 тока. Снаружи нагревательный элемент 21 закрыт кожухом 27The steam generator 20 is provided with a heating element 21 and a capillary-porous structure 22 located on the inner surface of the steam generator 20, with water supply and steam channels 23 and 24, respectively. The heating element 21 is made, for example, in the form of a spiral of nichrome, the terminals of which are connected to the power supply circuit 25 with a current regulator 26. Outside, the heating element 21 is covered by a casing 27

Система охлаждения сопла 13 включает патрубок 2 подачи воды в плазмотрон, клапан 3, регулирующий подачу воды, канал 15 подачи воды, капиллярно-пористую структуру 28 с каналами 29 и 30 водоподводящим и пароотводным соответственно, установленную на входе теплоотводящего зазора 31 между соплом 13 и защитным чехлом 32, и канал отвода двухфазной смеси 16 в парогенератор 20. Защитный чехол 32 установлен на корпусе 1 с герметизирующим элементом 33.The cooling system of the nozzle 13 includes a pipe 2 for supplying water to the plasma torch, a valve 3 regulating the supply of water, a channel 15 for supplying water, a capillary-porous structure 28 with channels 29 and 30 for water supply and steam removal, respectively, installed at the inlet of the heat removal gap 31 between the nozzle 13 and the protective a cover 32, and a channel for diverting the two-phase mixture 16 to the steam generator 20. A protective cover 32 is mounted on the housing 1 with a sealing element 33.

На нерабочем конце парогенератора 20 закреплена кнопка 34 пуска плазмотрона с герметизирующим элементом 35 и закрыта крышкой 36. При использовании контактного зажигания парогенератор 20 подпружинен пружиной 37. (В случае осцилляторного варианта позиции 34 и 35 отсутствуют).At the non-working end of the steam generator 20, a start button 34 of the plasma torch with a sealing element 35 is fixed and closed by a cover 36. When using contact ignition, the steam generator 20 is spring-loaded with a spring 37. (In the case of the oscillatory version, positions 34 and 35 are absent).

Завихритель 10 соединен с камерой 38 формирования дуги, образованной в зазоре между электродом 6 и соплом 13. На корпусе 1 установлен датчик 39 температуры, выполненный в виде термопары, соединенной с системой 40 управления электропитания нагревательного элемента 21. Корпус 1 плазмотрона снабжен заземляющим проводом 41.The swirler 10 is connected to the arc forming chamber 38 formed in the gap between the electrode 6 and the nozzle 13. A temperature sensor 39 is installed on the housing 1, made in the form of a thermocouple connected to the power supply control system 40 of the heating element 21. The plasma torch housing 1 is equipped with a ground wire 41.

Пароводяной плазмотрон работает следующим образом.Steam-plasma torch works as follows.

По цепи 25 нагревательного элемента 21 подается электрический ток. За счет тепла, выделяющегося на спирали, плазмотрон нагревается до температуры 120-180°С. По достижении этой температуры, измеряемой датчиком 39, клапан 3 открывается, по патрубку 2 начинают подавать дистиллированную воду в систему охлаждения плазмотрона. Вода поступает в системы охлаждения сопла 13 и электрода 6, включающие патрубок 2, трубку 9, канал 15 подвода воды и канал 16 отвода двухфазной смеси, капиллярно-пористую структуру 17 охлаждения электрода 6 с каналами 18 и 19, капиллярно-пористую структуру 28 охлаждения сопла 13 с каналами 29 и 30 и в коллекторы пара и воды, расположенные внутри электрододержателя 5 (на чертеже не показаны).The circuit 25 of the heating element 21 is supplied with electric current. Due to the heat released on the spiral, the plasma torch is heated to a temperature of 120-180 ° C. Upon reaching this temperature, measured by the sensor 39, the valve 3 opens, through the pipe 2 begin to supply distilled water to the cooling system of the plasma torch. Water enters the cooling systems of the nozzle 13 and electrode 6, including a pipe 2, a tube 9, a water supply channel 15 and a two-phase mixture removal channel 16, a capillary-porous structure 17 for cooling the electrode 6 with channels 18 and 19, a capillary-porous structure 28 for cooling the nozzle 13 with channels 29 and 30 and into steam and water collectors located inside the electrode holder 5 (not shown in the drawing).

В капиллярно-пористых структурах 17 и 28 вода частично испаряется и в виде двухфазной смеси поступает в парогенератор 20. Кроме того, часть воды из капиллярно-пористой структуры 28 поступает в теплоотводящий зазор 31, где испаряется и выбрасывается в рабочую зону плазмотрона, одновременно охлаждая наиболее теплонагруженную горловину сопла 13 и защищая пароводяную плазму от контакта с воздухом в рабочей зоне плазмотрона. В парогенераторе 20 двухфазная смесь осушается и в виде осушенного пара через коллектор пара электрододержателя 5 и через завихритель 10 поступает в камеру 38 формирования дуги на плазмообразование.In capillary-porous structures 17 and 28, water partially evaporates and enters a steam generator in the form of a two-phase mixture 20. In addition, part of the water from the capillary-porous structure 28 enters the heat-removing gap 31, where it evaporates and is discharged into the working zone of the plasma torch, while cooling the most the heat-loaded neck of the nozzle 13 and protecting the steam-water plasma from contact with air in the working area of the plasma torch. In the steam generator 20, the two-phase mixture is drained and in the form of dried steam through the steam collector of the electrode holder 5 and through the swirler 10 enters the plasma formation chamber 38.

При контакте дежурной дуги с обрабатываемой деталью 42 включается силовой режим рабочей дуги и начинается рабочий цикл технологического процесса.When the duty arc contacts the workpiece 42, the power mode of the working arc is turned on and the work cycle of the technological process begins.

При этом обеспечивается стойкость сопла и электрода за счет интенсификации теплоотвода от них при сохранении экологической чистоты процесса резки. Кроме того, за счет увеличения плотности тока (что можно обеспечить при интенсификации теплоотвода) увеличивается скорость резки деталей.This ensures the stability of the nozzle and electrode due to the intensification of heat removal from them while maintaining the environmental cleanliness of the cutting process. In addition, by increasing the current density (which can be achieved by intensifying the heat sink), the cutting speed of parts increases.

Claims (4)

1. Пароводяной плазмотрон, включающий корпус, установленный в нем электрододержатель с закрепленным в нем электродом, сопло, закрепленное на корпусе относительно электрода с зазором, образующим камеру формирования дуги, систему охлаждения в виде каналов и патрубков в корпусе, патрубок для подачи воды с регулирующим устройством, а также парогенератор с нагревательным элементом, закрепленный на нерабочем торце плазмотрона и связанный с камерой формирования дуги и с системой охлаждения, отличающийся тем, что сопло снабжено защитным чехлом, установленным с теплоотводящим зазором относительно сопла, при этом величина этого зазора на рабочем конце сопла достаточна для охлаждения в режиме парообразования, выход зазора обращен в рабочую зону плазмотрона, а на его входе установлена капиллярно-пористая структура с водоподводящими и пароотводными каналами, связанная с теплоотводящим зазором на рабочем конце сопла, а электрод снабжен капиллярно-пористой структурой с водоподводящим и пароотводным каналами, расположенной внутри него.1. A steam-water plasma torch, including a housing, an electrode holder installed in it with an electrode fixed therein, a nozzle mounted on the housing relative to the electrode with a gap forming an arc-forming chamber, a cooling system in the form of channels and nozzles in the housing, a water supply pipe with a regulating device as well as a steam generator with a heating element mounted on the inactive end of the plasma torch and connected to the arc forming chamber and to the cooling system, characterized in that the nozzle is provided with a protective cover installed with a heat sink gap relative to the nozzle, while the size of this gap at the working end of the nozzle is sufficient for cooling in the vaporization mode, the gap exit faces the working zone of the plasma torch, and a capillary-porous structure with water and steam channels connected to the heat sink is installed at its entrance a gap at the working end of the nozzle, and the electrode is equipped with a capillary-porous structure with a water supply and steam channels located inside it. 2. Пароводяной плазмотрон по п.1, отличающийся тем, что в теплоотводящем зазоре на рабочем конце сопла наружная поверхность сопла и обращенная к нему внутренняя поверхность чехла выполнены шероховатыми.2. The steam-water plasma torch according to claim 1, characterized in that in the heat sink at the working end of the nozzle, the outer surface of the nozzle and the inner surface of the cover facing it are made rough. 3. Пароводяной плазмотрон по п.1 или 2, отличающийся тем, что капиллярно-пористая структура выполнена в виде медной сетки.3. The steam-water plasmatron according to claim 1 or 2, characterized in that the capillary-porous structure is made in the form of a copper mesh. 4. Пароводяной плазмотрон по п.1, отличающийся тем, что корпус плазмотрона заземлен.4. The steam-plasma torch according to claim 1, characterized in that the plasma torch body is grounded.
RU2004108613/02A 2004-03-22 2004-03-22 Steam plasmotron RU2263564C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004108613/02A RU2263564C1 (en) 2004-03-22 2004-03-22 Steam plasmotron

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004108613/02A RU2263564C1 (en) 2004-03-22 2004-03-22 Steam plasmotron

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004108613A RU2004108613A (en) 2005-09-20
RU2263564C1 true RU2263564C1 (en) 2005-11-10

Family

ID=35848744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004108613/02A RU2263564C1 (en) 2004-03-22 2004-03-22 Steam plasmotron

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2263564C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2338965C2 (en) * 2006-12-21 2008-11-20 Михаил Иванович Весенгириев Contact water heater
RU2352869C1 (en) * 2007-08-08 2009-04-20 Михаил Иванович Весенгириев Steam-gas mixture generator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991013532A1 (en) * 1990-02-26 1991-09-05 Maschinen- Und Anlagenbau Grimma Gmbh Plasmatron with steam as the plasma gas and process for stable operation of the plasmatron
RU2041039C1 (en) * 1993-02-08 1995-08-09 Уральское научно-производственное предприятие "Лазер" Steam-and-water plasmotron
RU2055449C1 (en) * 1992-09-02 1996-02-27 Уральское научно-производственное предприятие "Лазер" Plasma generation process
US5906758A (en) * 1997-09-30 1999-05-25 The Esab Group, Inc. Plasma arc torch

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991013532A1 (en) * 1990-02-26 1991-09-05 Maschinen- Und Anlagenbau Grimma Gmbh Plasmatron with steam as the plasma gas and process for stable operation of the plasmatron
US5498826A (en) * 1990-02-26 1996-03-12 Maschinen- Und Anlagenbau Grimma Gmbh (Mag) Plasmatron with steam as the plasma gas and process for stable operation of the plasmatron
RU2055449C1 (en) * 1992-09-02 1996-02-27 Уральское научно-производственное предприятие "Лазер" Plasma generation process
RU2041039C1 (en) * 1993-02-08 1995-08-09 Уральское научно-производственное предприятие "Лазер" Steam-and-water plasmotron
US5906758A (en) * 1997-09-30 1999-05-25 The Esab Group, Inc. Plasma arc torch

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2338965C2 (en) * 2006-12-21 2008-11-20 Михаил Иванович Весенгириев Contact water heater
RU2352869C1 (en) * 2007-08-08 2009-04-20 Михаил Иванович Весенгириев Steam-gas mixture generator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004108613A (en) 2005-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2456780C2 (en) Direct arc plasma burner
RU2661355C1 (en) Plasma arc cutting system, including nozzles and other consumables, and related methods of work
RU2524919C2 (en) Cooling pipe, electrode holder and electrode for plasma-arc burner and apparatus consisting of same and plasma-arc burner having same
KR0137957B1 (en) Gas-cooled cathodes for arc torch
US8742284B2 (en) Steam plasma torch
US20160216002A1 (en) Heating system having plasma heat exchanger
CN110677974B (en) Plasma generator
RU2263564C1 (en) Steam plasmotron
RU2071189C1 (en) Plasma generator
RU2441353C1 (en) Electroarc plasmatron with steam-vortex arc stabilisation
EP0377588A1 (en) Torch for plasma cutting and welding.
RU2036059C1 (en) Plasmatron for cutting
CN210201644U (en) Thermoelectric cooling system
RU2268558C2 (en) Water-steam plasma generator
KR0176120B1 (en) Soldering Iron Device
CN101258785A (en) Vapor plasma burner
CN222507166U (en) Radioactive waste treatment device
CN117241908A (en) Combined suction shielding gas nozzle for arc welding torch with non-melting electrode and welding torch body with combined suction shielding gas nozzle
SU1031675A1 (en) Burner for gas-shield arc welding
FI101672B (en) Water cooled plasma burner
CN221264041U (en) Vortex tube plasma gun head structure
RU2374791C1 (en) Electric arc ac plasmotron
TWI793816B (en) Gas treatment furnace and exhaust gas treatment device using the furnace
US9791169B2 (en) Liquid heater
CN216126677U (en) Water-cooling welding and cutting gun

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20100601

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120323