RU2363119C2 - Plasmatron - Google Patents
Plasmatron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2363119C2 RU2363119C2 RU2006123860/06A RU2006123860A RU2363119C2 RU 2363119 C2 RU2363119 C2 RU 2363119C2 RU 2006123860/06 A RU2006123860/06 A RU 2006123860/06A RU 2006123860 A RU2006123860 A RU 2006123860A RU 2363119 C2 RU2363119 C2 RU 2363119C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- electrode
- plasma torch
- open
- plasma
- Prior art date
Links
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 title abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 13
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 7
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 abstract 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 abstract 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 10
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 7
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 4
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 2
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, более конкретно к устройствам, генерирующим плазму для нагрева и обработки поверхностей различных изделий, для обработки непроводящих материалов, и может найти применение в машиностроении для закалки, отжига, поверхностной обработки, напыления и упрочнения изделий.The invention relates to mechanical engineering, and more particularly to devices that generate plasma for heating and surface treatment of various products, for processing non-conductive materials, and can find application in mechanical engineering for hardening, annealing, surface treatment, spraying and hardening of products.
Известен электродуговой плазмотрон, предназначенный для обработки металлических поверхностей плазменной струей, который содержит охлаждаемый катодный узел, корпус, одновременно являющийся изолятором, и сопловой узел со сменной вставкой, в которой происходит формирование плазменной струи. Патент Великобритании №1268843, H05H 4/10, 1970.Known electric arc plasmatron, designed to process metal surfaces with a plasma jet, which contains a cooled cathode assembly, a housing that is simultaneously an insulator, and a nozzle assembly with a replaceable insert in which the formation of a plasma jet takes place. UK patent No. 1268843, H05H 4/10, 1970.
Недостатком таких плазмотронов является получение струи плазмы небольших геометрических размеров, что не позволяет обработать большие поверхности и получить высокую производительность при обработке протяженных металлических и неметаллических поверхностей. Кроме того, истечение плазменной струи происходит с высокой скоростью, которая вместе с анодным пятном, появляющимся на изделии, может вызвать разрушение поверхности. При этом возникает эффект резки, что требует специальных мер для снижения скорости истечения струи или температуры, а это уменьшает тепловой КПД плазмотрона. Неметаллические изделия такие плазмотроны не могут обрабатывать.The disadvantage of such plasmatrons is to obtain a plasma jet of small geometric dimensions, which does not allow to process large surfaces and to obtain high performance when processing extended metal and nonmetallic surfaces. In addition, the outflow of the plasma jet occurs at a high speed, which, together with the anode spot appearing on the product, can cause surface destruction. This creates a cutting effect, which requires special measures to reduce the velocity of the jet or temperature, and this reduces the thermal efficiency of the plasma torch. Non-metallic products cannot be processed by such plasmatrons.
Известен плазмотрон, который состоит из двух кольцевых электродов, расположенных параллельно друг другу, соленоида постоянного тока, охватывающего оба электрода, и корпуса.Known plasmatron, which consists of two ring electrodes arranged parallel to each other, a DC solenoid, covering both electrodes, and the housing.
Плазмообразующий газ подают в промежуток между электродами и нагревают его вращающейся дугой. Дуга вращается под воздействием электродинамических сил, возникающих в результате взаимодействия тока дуги и магнитного поля, создаваемого соленоидом. За счет вращения дуга охватывает значительную поверхность. Жуков М.Ф. и др. Электродуговые нагреватели газа. М.: «Наука», 1973, с.25.Plasma-forming gas is fed into the gap between the electrodes and heated by a rotating arc. The arc rotates under the influence of electrodynamic forces resulting from the interaction of the arc current and the magnetic field created by the solenoid. Due to the rotation of the arc covers a significant surface. Zhukov M.F. etc. Electric arc gas heaters. M .: "Science", 1973, p.25.
Недостатком такого плазмотрона является пониженный КПД, вызываемый применением внешнего магнитного поля соленоида. Кроме того, дуга в плазмотроне располагается на значительном расстоянии от обрабатываемой поверхности и, как следствие этого, тепловой КПД такого плазмотрона низок.The disadvantage of this plasmatron is the reduced efficiency caused by the use of an external magnetic field of the solenoid. In addition, the arc in the plasma torch is located at a considerable distance from the surface to be treated, and, as a consequence of this, the thermal efficiency of such a plasma torch is low.
Известен плазмотрон, который содержит электрод, выполненный в виде спирали с токоподводящим концом и шагом, изменяющимся по закону y=кx3/2, где y - шаг незамкнутой спирали, к - коэффициент пропорциональности, х - расстояние от токоподводящего конца вдоль спирали электрода, с дополнительным электродом, в виде незамкнутого тора с токоподводящим концом. Авторское свидетельство СССР №847533, от 15.07.81, бюллетень №26.A plasmatron is known, which contains an electrode made in the form of a spiral with a current-leading end and a step that varies according to the law y = kx 3/2 , where y is the step of an open spiral, k is the proportionality coefficient, x is the distance from the current-carrying end along the electrode spiral, s an additional electrode, in the form of an open torus with a lead-in end. USSR Copyright Certificate No. 847533, dated July 15, 81, Bulletin No. 26.
Недостатком данного плазмотрона является отсутствие возможности обработки им нетокопроводящих материалов и эрозия обрабатываемого металла, а также необходимость защиты источника питания от высоковольтного напряжения постоянно работающего осциллятора. Кроме того, плазмотрон работает только на постоянном токе.The disadvantage of this plasmatron is the inability to process non-conductive materials and erosion of the metal being treated, as well as the need to protect the power source from the high-voltage voltage of a constantly operating oscillator. In addition, the plasma torch only works on direct current.
Известен плазмотрон, который выбран в качестве прототипа, содержащий электрод, выполненный в виде спирали с токоподводящим концом и шагом, изменяющимся по закону y=кx3/2, где y - шаг незамкнутой спирали, к - коэффициент пропорциональности, x - расстояние от токоподводящего конца вдоль спирали электрода, с дополнительным электродом, установленным внутри основного и выполненным в виде незамкнутого тора с токоподводящим концом, причем нетокоподводящие концы основного и дополнительного электродов расположены на расстоянии, большем друг от друга, чем токоподводящие. Авторское свидетельство СССР №860357, от 30.08.81, бюллетень №32.A known plasma torch, which is selected as a prototype, containing an electrode made in the form of a spiral with a current-leading end and a step that varies according to the law y = kx 3/2 , where y is the step of an open spiral, k is the proportionality coefficient, x is the distance from the current-leading end along the spiral of the electrode, with an additional electrode installed inside the main one and made in the form of an open torus with a current-leading end, the non-current leading ends of the main and additional electrodes being located at a distance greater than each other and than the current supply. USSR copyright certificate No. 860357, dated 30.08.81, bulletin No. 32.
Недостатком плазмотрона, выбранного в качестве прототипа, является низкая скорость и плохая равномерность обработки вытянутых (длинномерных) изделий с неплоской (криволинейной) внешней или внутренней поверхностью, а также необходимость защиты источника питания от высоковольтного напряжения постоянно работающего осциллятора и невозможность работы как на постоянном, так и на переменном токе.The disadvantage of the plasma torch, selected as a prototype, is the low speed and poor uniformity of processing elongated (long) products with a non-planar (curved) external or internal surface, as well as the need to protect the power source from the high-voltage voltage of a constantly working oscillator and the inability to work both on a constant and and on alternating current.
Решаемая техническая задача предлагаемого плазмотрона - повышение скорости и равномерности при обработке вытянутых (длинномерных) изделий с неплоской (криволинейной) внешней или внутренней поверхностью, с обеспечением работы без защиты источника питания от высоковольтного напряжения постоянно работающего осциллятора и возможность работы как на постоянном, так и на переменном токе.The technical task of the proposed plasma torch is to increase the speed and uniformity when processing elongated (long) products with a non-planar (curved) external or internal surface, ensuring operation without protecting the power source from the high-voltage voltage of a constantly working oscillator and the ability to work both on a constant and on alternating current.
Решаемая техническая задача в плазмотроне, содержащем корпус, два незамкнутых электрода с соответствующими токоподводящими концами, канал для подачи плазмообразующего газа, достигается тем, что каждый электрод выполнен в заданной криволинейной форме, причем электроды расположены параллельно друг другу.The technical problem to be solved in a plasmatron containing a housing, two open electrodes with corresponding current-supplying ends, a channel for supplying a plasma-forming gas, is achieved by the fact that each electrode is made in a given curved shape, and the electrodes are parallel to each other.
Под незамкнутостью электродов подразумевается расстояние порядка геометрического размера сечения обрабатываемой поверхности.By the openness of the electrodes is meant a distance of the order of the geometric size of the cross section of the treated surface.
Заданная форма выполнения электродов определяется формой сечения обрабатываемой поверхности изделия. В том случае, если сечение обрабатываемой поверхности изделия имеет форму круга, то каждый электрод должен быть выполнен в виде незамкнутого кольца. Если сечение обрабатываемой поверхности изделия имеет форму эллипса, то каждый электрод должен быть выполнен в виде незамкнутого эллипса. Если сечение обрабатываемой поверхности изделия имеет форму четырехугольника, то каждый должен быть выполнен в виде незамкнутого четырехугольника. Если сечение обрабатываемой поверхности изделия имеет форму треугольника, то каждый электрод должен быть выполнен в виде незамкнутого треугольника. Если сечение обрабатываемой поверхности изделия имеет форму криволинейного отрезка, то каждый электрод должен быть выполнен в виде незамкнутой криволинейной формы, огибающей данный криволинейный отрезок. Если сечение обрабатываемой поверхности изделия имеет любую заданную форму, то каждый электрод должен быть выполнен в виде незамкнутой криволинейной формы, огибающей данное сечение обрабатываемой поверхности изделия.The predetermined shape of the electrodes is determined by the cross-sectional shape of the workpiece surface. In that case, if the cross section of the workpiece surface being treated has the shape of a circle, then each electrode should be made in the form of an open ring. If the cross section of the processed surface of the product has the shape of an ellipse, then each electrode should be made in the form of an open ellipse. If the cross section of the processed surface of the product has the shape of a quadrangle, then each should be made in the form of an open quadrangle. If the cross section of the processed surface of the product has the shape of a triangle, then each electrode should be made in the form of an open triangle. If the cross section of the processed surface of the product has the shape of a curved segment, then each electrode should be made in the form of an open curved shape enveloping this curved segment. If the cross section of the processed surface of the product has any given shape, then each electrode should be made in the form of an open curved shape enveloping this section of the processed surface of the product.
При обработке внешних поверхностей электроды должны иметь большие геометрические размеры форм и при обработке внутренних поверхностей должны иметь меньшие геометрические размеры форм, чем сечения обрабатываемой поверхности изделия, что необходимо для доступа плазмы ко всей обрабатываемой поверхности и для расположения электродов в плазмотроне на расстоянии L (L - расстояние между большим из электродов и обрабатываемой поверхностью, L имеет значение более 1 мм) от обрабатываемой поверхности. Под геометрическими размерами подразумеваются геометрические размеры формы электрода. В том случае, если форма электрода - кольцо, то под размером формы подразумевается диаметр кольца. Если форма электрода - эллипс, то под размером формы подразумеваются диаметры эллипса. Если форма электрода - четырехугольник, то под размером формы подразумеваются размеры сторон четырехугольника. Если форма электрода - треугольник, то под размером формы подразумеваются размеры сторон треугольника. Если форма электрода - определенная геометрическая фигура, то под размером формы подразумеваются размеры сторон геометрической фигуры.When processing external surfaces, the electrodes must have large geometric dimensions of the molds and when processing internal surfaces must have smaller geometric dimensions of the shapes than the cross sections of the processed surface of the product, which is necessary for plasma access to the entire processed surface and for the location of the electrodes in the plasma torch at a distance L (L - the distance between the largest of the electrodes and the workpiece, L has a value of more than 1 mm) from the workpiece. Geometric dimensions mean the geometric dimensions of the shape of the electrode. In the event that the shape of the electrode is a ring, then by the size of the shape is meant the diameter of the ring. If the shape of the electrode is an ellipse, then the size of the shape means the diameters of the ellipse. If the shape of the electrode is a quadrangle, then the size of the shape means the dimensions of the sides of the quadrangle. If the shape of the electrode is a triangle, then the size of the shape means the dimensions of the sides of the triangle. If the shape of the electrode is a specific geometric shape, then the size of the shape means the dimensions of the sides of the geometric shape.
Каждый электрод может быть выполнен из стержня в виде незамкнутого кольца.Each electrode can be made of a rod in the form of an open ring.
Каждый электрод может быть выполнен из стержня в виде незамкнутого эллипса.Each electrode can be made of a rod in the form of an open ellipse.
Каждый электрод может быть выполнен из стержня в виде незамкнутого четырехугольника с заданным закруглением R электродов в районе углов, где R - радиус закругления углов.Each electrode can be made of a rod in the form of an open quadrangle with a given rounding of R electrodes in the region of corners, where R is the radius of curvature of the corners.
Каждый электрод может быть выполнен из стержня в виде незамкнутого треугольника с заданным закруглением R электродов в районе углов, где R - радиус закругления углов.Each electrode can be made of a rod in the form of an open triangle with a given rounding of R electrodes in the region of angles, where R is the radius of curvature of the corners.
Каждый электрод может быть выполнен из стержня в виде незамкнутого многоугольника с заданным закруглением R электродов в районе углов, где R - радиус закругления углов.Each electrode can be made of a rod in the form of an open polygon with a given rounding of R electrodes in the region of angles, where R is the radius of rounding of the corners.
Заданное закругление электродов необходимо для предотвращения срыва дуги с поверхности электродов во время движения. Радиус закругления R может иметь значение более или равное 3 мм.A predetermined rounding of the electrodes is necessary to prevent the arc from breaking off the surface of the electrodes during movement. The radius of curvature R may have a value greater than or equal to 3 mm.
Электроды могут иметь одинаковую форму и одинаковые размеры формы.The electrodes may have the same shape and the same shape dimensions.
Электроды могут иметь одинаковую форму и различные размеры формы.The electrodes may have the same shape and different shape sizes.
Корпус и электроды могут быть выполнены и расположены так, что корпус огибает электроды.The housing and electrodes can be made and arranged so that the housing envelops the electrodes.
Корпус и электроды могут быть выполнены и расположены так, что электроды огибают корпус.The housing and electrodes can be made and arranged so that the electrodes bend around the housing.
Каждый электрод может быть выполнен из трубки.Each electrode may be made of a tube.
Каждый электрод может быть выполнен из стержня.Each electrode can be made of a rod.
На фиг.1 изображены силы, действующие на дугу при переменном токе.Figure 1 shows the forces acting on the arc with alternating current.
На фиг.2 изображен плазмотрон с электродами, каждый электрод выполнен из трубки в заданной криволинейной форме - в виде незамкнутого кольца, причем электроды расположены параллельно друг другу, имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы, корпус и электроды выполнены и расположены так, что электроды огибают корпус, что является первым примером конкретной реализации предлагаемого плазмотрона.Figure 2 shows a plasmatron with electrodes, each electrode is made of a tube in a predetermined curvilinear form - in the form of an open ring, and the electrodes are parallel to each other, have the same shape and the same dimensions, the body and electrodes are made and arranged so that the electrodes are enveloped case, which is the first example of a specific implementation of the proposed plasma torch.
На фиг.3 изображен плазмотрон с электродами, каждый электрод выполнен из трубки в заданной криволинейной форме - в виде незамкнутого эллипса, причем электроды расположены параллельно друг другу, имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы, корпус и электроды выполнены и расположены так, что электроды огибают корпус, что является вторым примером конкретной реализации предлагаемого плазмотрона.Figure 3 shows a plasmatron with electrodes, each electrode is made of a tube in a predetermined curvilinear form - in the form of an open ellipse, and the electrodes are parallel to each other, have the same shape and the same shape, the housing and electrodes are made and arranged so that the electrodes bend case, which is the second example of a specific implementation of the proposed plasma torch.
На фиг.4 изображен плазмотрон с электродами, каждый электрод выполнен из трубки в заданной криволинейной форме - в виде незамкнутого четырехугольника с заданным закруглением R электродов в районе углов, причем электроды расположены параллельно друг другу, имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы, корпус и электроды выполнены и расположены так, что электроды огибают корпус, что является третьим примером конкретной реализации предлагаемого плазмотрона.Figure 4 shows a plasmatron with electrodes, each electrode is made of a tube in a given curvilinear shape - in the form of an open quadrangle with a given rounding of R electrodes in the corner region, and the electrodes are parallel to each other, have the same shape and the same shape, body and electrodes made and arranged so that the electrodes envelope the housing, which is the third example of a specific implementation of the proposed plasma torch.
На фиг.5 изображен плазмотрон с электродами, каждый электрод выполнен из трубки в заданной криволинейной форме - в виде незамкнутого треугольника с заданным закруглением R электродов в районе углов, причем электроды расположены параллельно друг другу, имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы, корпус и электроды выполнены и расположены так, что электроды огибают корпус, что является четвертым примером конкретной реализации предлагаемого плазмотрона.Figure 5 shows a plasmatron with electrodes, each electrode is made of a tube in a given curvilinear shape - in the form of an open triangle with a given rounding of R electrodes in the corner region, and the electrodes are parallel to each other, have the same shape and the same shape, body and electrodes made and arranged so that the electrodes envelope the housing, which is the fourth example of a specific implementation of the proposed plasma torch.
На фиг.6 изображен плазмотрон с электродами, каждый электрод выполнен из трубки в заданной криволинейной форме - в виде незамкнутого кольца, причем электроды расположены параллельно друг другу, имеют одинаковую форму и различные размеры формы, корпус и электроды выполнены и расположены так, что корпус огибает электроды, что является пятым примером конкретной реализации предлагаемого плазмотрона.Figure 6 shows a plasma torch with electrodes, each electrode is made of a tube in a predetermined curvilinear form - in the form of an open ring, and the electrodes are parallel to each other, have the same shape and different shape sizes, the body and electrodes are made and arranged so that the body bends around electrodes, which is the fifth example of a specific implementation of the proposed plasma torch.
На фиг.7 изображен плазмотрон с электродами, каждый электрод выполнен из трубки в заданной криволинейной форме - в виде незамкнутого кольца, причем электроды расположены параллельно друг другу, имеют одинаковую форму и различные размеры формы, корпус и электроды выполнены и расположены так, что электроды огибают корпус, что является шестым примером конкретной реализации предлагаемого плазмотрона.7 shows a plasma torch with electrodes, each electrode is made of a tube in a given curved shape - in the form of an open ring, and the electrodes are parallel to each other, have the same shape and different shape sizes, the housing and electrodes are made and arranged so that the electrodes bend case, which is the sixth example of a specific implementation of the proposed plasma torch.
На фиг.8 изображен плазмотрон с электродами, каждый электрод выполнен из стержня в заданной криволинейной форме - в виде незамкнутого кольца, причем электроды расположены параллельно друг другу, имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы, корпус и электроды выполнены и расположены так, что корпус огибает электроды, что является седьмым примером конкретной реализации предлагаемого плазмотрона.Figure 8 shows a plasmatron with electrodes, each electrode is made of a rod in a given curved shape - in the form of an open ring, the electrodes being parallel to each other, having the same shape and the same dimensions, the body and electrodes are made and arranged so that the body bends around electrodes, which is the seventh example of a specific implementation of the proposed plasma torch.
Сила F (фиг.1), действующая на дугу, направлена перпендикулярно направлению тока I и направлению силовых линий магнитного поля В по правилу правой руки. Дуга загорается в межэлектродном пространстве анода А и катода К. Причем при питании плазмотрона переменным током направление силы и характер движения неизменны.The force F (Fig. 1) acting on the arc is directed perpendicular to the direction of current I and the direction of the lines of force of the magnetic field B according to the rule of the right hand. The arc lights up in the interelectrode space of the anode A and cathode K. Moreover, when the plasma torch is supplied with alternating current, the direction of the force and the nature of the motion are unchanged.
Плазмотрон (фиг.2) по первому примеру конкретной реализации предлагаемого плазмотрона состоит из корпуса 1, который огибают два незамкнутых электрода 2, 3, каждый выполнен из трубки заданной криволинейной формы - в виде незамкнутого кольца, например для термообработки внутренней поверхности трубы, имеющей сечение в форме круга, причем электроды 2, 3 имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы, корпус 1 и электроды 2, 3 выполнены и расположены так, что электроды 2, 3 огибают корпус 1 и они параллельны друг другу с патрубками 41, 42, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 2 соответственно, и патрубками 51, 52, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 3 соответственно. Патрубки 41, 51 являются токоподводящими концами электродов 2, 3 соответственно. Через межэлектродное расстояние 6 организуется аксиальная или тангенциальная подача плазмообразующего газа, направленного на изделие 7, находящееся на заданном расстоянии L от электродов 2, 3 плазмотрона. (На чертеже условно стрелкой показаны подвод и вывод охлаждающей воды в электроды 2, 3 и подача плазмообразующего газа в межэлектродное расстояние 6. Расстояние L имеет значение более 3 мм, что необходимо для исключения контакта дуги с обрабатываемой поверхностью изделия 7.)The plasma torch (figure 2) according to the first example of a specific implementation of the proposed plasma torch consists of a
Плазмотрон (фиг.3) по второму примеру конкретной реализации предлагаемого плазмотрона состоит из корпуса 1, который огибают два незамкнутых электрода 8, 9, каждый выполнен из трубки заданной криволинейной формы - в виде незамкнутого эллипса, например для термообработки внутренней поверхности трубы, имеющей сечение в форме эллипса, причем электроды 8, 9 имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы, корпус 1 и электроды 8, 9 выполнены и расположены так, что электроды 8, 9 огибают корпус 1 и они параллельны друг другу с патрубками 41, 42, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 8 соответственно, и патрубками 51, 52, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 9 соответственно. Патрубки 41, 51 являются токоподводящими концами электродов 8, 9 соответственно. Через межэлектродное расстояние 6 организуется аксиальная или тангенциальная подача плазмообразующего газа, направленного на изделие. (На чертеже условно стрелкой показаны подвод и вывод охлаждающей воды в электроды 8, 9 и подача плазмообразующего газа в межэлектродное расстояние 6. Обрабатываемое изделие на чертеже не показано.)The plasma torch (figure 3) according to the second example of a specific implementation of the proposed plasma torch consists of a
Плазмотрон (фиг.4) по третьему примеру конкретной реализации предлагаемого плазмотрона состоит из корпуса 1, который огибают два незамкнутых электрода 10, 11, каждый выполнен из трубки заданной криволинейной формы - в виде незамкнутого четырехугольника с заданным закруглением R электродов 10, 11 в районе углов, например для термообработки внутренней поверхности трубы, имеющей сечение в форме четырехугольника, причем электроды 10, 11 имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы, корпус 1 и электроды 10, 11 выполнены и расположены так, что электроды 10, 11 огибают корпус 1 и они параллельны друг другу с патрубками 41, 42, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 10 соответственно, и патрубками 51, 52, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 11 соответственно. Патрубки 41, 51 являются токоподводящими концами электродов 10, 11 соответственно. Через межэлектродное расстояние 6 организуется аксиальная или тангенциальная подача плазмообразующего газа, направленного на изделие. (На чертеже условно стрелкой показаны подвод и вывод охлаждающей воды в электроды 10, 11 и подача плазмообразующего газа в межэлектродное расстояние 6. Обрабатываемое изделие на чертеже не показано. Радиус R имеет значение более 3 мм.)The plasma torch (figure 4) according to the third example of a specific implementation of the proposed plasma torch consists of a
Плазмотрон (фиг.5) по четвертому примеру конкретной реализации предлагаемого плазмотрона состоит из корпуса 1, который огибают два незамкнутых электрода 12, 13, каждый выполнен из трубки заданной криволинейной формы - в виде незамкнутого многоугольника с заданным закруглением R электродов в районе углов, например в виде треугольника, для термообработки внутренней поверхности трубы, имеющей сечение в форме треугольника, причем электроды 12, 13 имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы, корпус 1 и электроды 12, 13 выполнены и расположены так, что электроды 12, 13 огибают корпус 1 и они параллельны друг другу с патрубками 41, 42, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 12 соответственно, и патрубками 51, 52, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 13 соответственно. Патрубки 41, 51 являются токоподводящими концами электродов 12, 13 соответственно. Через межэлектродное расстояние 6 организуется аксиальная или тангенциальная подача плазмообразующего газа, направленного на изделие. (На чертеже условно стрелкой показаны подвод и вывод охлаждающей воды в электроды 12, 13 и подача плазмообразующего газа в межэлектродное расстояние 6. Обрабатываемое изделие на чертеже не показано. Радиус R имеет значение более 3 мм.)The plasma torch (figure 5) according to the fourth example of a specific implementation of the proposed plasma torch consists of a
Плазмотрон (фиг.6) по пятому примеру конкретной реализации предлагаемого плазмотрона состоит из корпуса 14, который огибают два незамкнутых электрода 15, 16, каждый выполнен из трубки заданной криволинейной формы - в виде незамкнутого кольца, например для термообработки внутренней поверхности трубы, имеющей сечение в форме круга, причем электроды 15, 16 имеют одинаковую форму и различные размеры формы, корпус 14 и электроды 15, 16 выполнены и расположены так, что корпус 14 огибает электроды 15, 16 и они параллельны друг другу с патрубками 41, 42, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 15 соответственно, и патрубками 51, 52, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 16 соответственно. Патрубки 41, 51 являются токоподводящими концами электродов 15, 16 соответственно. Через межэлектродное расстояние 6 организуется аксиальная или тангенциальная подача плазмообразующего газа, направленного на изделие. (На чертеже условно стрелкой показаны подвод и вывод охлаждающей воды в электроды 15, 16 и подача плазмообразующего газа в межэлектродное расстояние 6. Обрабатываемое изделие на чертеже не показано.)The plasma torch (Fig.6) according to the fifth example of a specific implementation of the proposed plasma torch consists of a
Плазмотрон (фиг.7) по шестому примеру конкретной реализации предлагаемого плазмотрона состоит из корпуса 17, который огибают два незамкнутых электрода 15, 16, каждый выполнен из трубки заданной криволинейной формы - в виде незамкнутого кольца, например для термообработки внутренней поверхности трубы, имеющей сечение в форме круга, причем электроды 15, 16 имеют одинаковую форму и различные размеры формы, корпус 17 и электроды 15, 16 выполнены и расположены так, что электроды 15, 16 огибают корпус 17 и они параллельны друг другу с патрубками 41, 42, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 15 соответственно, и патрубками 51, 52, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 16 соответственно. Патрубки 41, 51 являются токоподводящими концами электродов 15, 16 соответственно. Через межэлектродное расстояние 6 организуется аксиальная или тангенциальная подача плазмообразующего газа, направленного на изделие. (На чертеже условно стрелкой показаны подвод и вывод охлаждающей воды в электроды 15, 16 и подача плазмообразующего газа в межэлектродное расстояние 6. Обрабатываемое изделие на чертеже не показано.)The plasma torch (Fig. 7) according to the sixth example of a specific implementation of the proposed plasma torch consists of a
Плазмотрон (фиг.8) по седьмому примеру конкретной реализации предлагаемого плазмотрона состоит из корпуса 18, который огибают два незамкнутых электрода 19, 20, каждый выполнен из стержня заданной криволинейной формы - в виде незамкнутого кольца, например для термообработки внутренней поверхности трубы, имеющей сечение в форме круга, причем электроды 19, 20 имеют одинаковую форму и одинаковые размеры формы, корпус 18 и электроды 19, 20 выполнены и расположены так, что корпус 18 огибает электроды 19, 20 и они параллельны друг другу с патрубками 41, 42, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 19 соответственно, и патрубками 51, 52, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей жидкости электрода 20 соответственно. Патрубки 41 и 51 являются токоподводящими концами электродов 19, 20 соответственно. Через межэлектродное расстояние 6 организуется аксиальная или тангенциальная подача плазмообразующего газа, направленного на изделие. (На чертеже условно стрелкой показаны подвод и вывод охлаждающей воды в электроды 19, 20 и подача плазмообразующего газа в межэлектродное расстояние 6. Обрабатываемое изделие на чертеже не показано.)The plasma torch (Fig. 8) according to the seventh example of a specific implementation of the proposed plasma torch consists of a
Рассмотрим предлагаемый плазмотрон по первому примеру в работе (фиг.2).Consider the proposed plasmatron according to the first example in the work (figure 2).
Обрабатываемое изделие 7, в данном случае форма обрабатываемого изделия должна соответствовать трубе, устанавливают снаружи так, чтобы оно располагалось на заданном постоянном расстоянии, например, равном 10 мм, от электродов 2 и 3 плазмотрона, огибающих корпус 1. Организуют подачу и отвод охлаждающей жидкости через патрубки 41, 42 соответственно к электроду 2 и 51, 52 соответственно к электроду 3. Между электродами 2 и 3 закрепляют дополнительный элемент - металлическую проволоку (на чертеже не показана) для зажигания электрической дуги. Электроды 2 и 3 через патрубки 41 и 51 подключают к источнику питания, например, с выходными характеристиками силы тока I=150А и напряжения U=150B. В межэлектродном пространстве 6 происходит пробой при помощи металлической проволоки, в результате чего возникает электрическая дуга, которая под действием электродинамических сил перемещается между электродами 2 и 3, начиная с места зажигания. Организуют подачу плазмообразующего газа через канал - межэлектродное расстояние 6.The workpiece 7, in this case the shape of the workpiece should correspond to the pipe, is installed outside so that it is located at a predetermined constant distance, for example, equal to 10 mm, from the electrodes 2 and 3 of the plasma torch enveloping the
Двигаясь, дуга разогревает подаваемый газ, образуя низкотемпературную плазму большого объема и площади, подаваемый на изделие 7. Плазмотрон перемещают вдоль изделия 7 внутри него. Быстрое перемещение дуги между электродами 2 и 3 позволяет нагревать протяженные обрабатываемые поверхности изделий с высокой скоростью, не разрушая изделие 7. Такая дуга эквивалентна распределенному источнику тепла.Moving, the arc heats the supplied gas, forming a low-temperature plasma of large volume and area supplied to the product 7. The plasma torch is moved along the product 7 inside it. The rapid movement of the arc between the electrodes 2 and 3 allows you to heat the extended machined surfaces of the products with high speed without destroying the product 7. Such an arc is equivalent to a distributed heat source.
Скорость перемещения дуги при силе тока 100-600 А достигает 10-25 м/с (определялось с помощью скоростной киносъемки). Поскольку дуга перемещается по замкнутой линии между электродами 2 и 3, а электроды незамкнутые, то она доходит до разрыва каждого электрода. Имея большую скорость, ионизированный газ дуги пролетает через разрыв электродов 2 и 3, где снова зажигается дуга. Дуга горит постоянно и циклы повторяются. Так как длина электродов 2 и 3 довольно велика, например 30 см, то дуга проходит по относительно большой площади, нагревает значительный объем газа, который нагревает обрабатываемую поверхность изделия 7. Это позволяет осуществлять обработку больших протяженных цилиндрических поверхностей, например труб, перемещаемых вдоль плазмотрона, сохраняя при этом промежуток между обрабатываемой поверхностью изделия и электродами 2 и 3, например, равным 10 мм, что приводит к более равномерному нагреву, для повышения качества термообработки. Обрабатываемое изделие перемещают, используя средство для перемещения, например универсальный промышленный робот ПР-35. Белянин П.Н. Промышленные роботы и их применение: Робототехника для машиностроения. 2-е. изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983. с.106-143.The speed of movement of the arc with a current strength of 100-600 A reaches 10-25 m / s (determined using high-speed filming). Since the arc moves in a closed line between the electrodes 2 and 3, and the electrodes are open, it comes to the rupture of each electrode. At high speed, the ionized gas of the arc flies through the gap of the electrodes 2 and 3, where the arc is again ignited. The arc burns continuously and the cycles are repeated. Since the length of the electrodes 2 and 3 is quite large, for example 30 cm, the arc passes over a relatively large area, heats a significant amount of gas, which heats the workpiece surface 7. This allows the processing of large extended cylindrical surfaces, such as pipes moving along the plasma torch, while maintaining the gap between the treated surface of the product and the electrodes 2 and 3, for example, equal to 10 mm, which leads to more uniform heating, to improve the quality of heat treatment. The workpiece is moved using a means for moving, for example, a universal industrial robot PR-35. Belyanin P.N. Industrial robots and their application: Robotics for mechanical engineering. 2nd. ed., revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1983. p.106-143.
Описания работы второго-седьмого примеров конкретной реализации плазмотрона аналогичны описанию первого примера конкретной реализации плазмотрона, описанного выше. Работа пятого примера конкретной реализации плазмотрона отличается тем, что корпус 4 огибает электроды 15 и 16, а обрабатываемое изделие 7 устанавливают внутри плазмотрона, и изделие 7 огибается электродами 15 и 16. Работа седьмого примера конкретной реализации плазмотрона отличается тем, что корпус 18 огибает электроды 19 и 20, а обрабатываемое изделие 7 устанавливают внутри плазмотрона, и изделие 7 огибается электродами 19 и 20.The job descriptions of the second to seventh examples of a specific implementation of the plasmatron are similar to the description of the first example of a specific implementation of the plasmatron described above. The work of the fifth example of a specific implementation of the plasma torch is characterized in that the case 4 bends around the
Плазмотрон предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом позволяет повысить скорость и улучшить равномерность при обработке изделий с неплоской (криволинейной) внешней или внутренней поверхностью (т.к. плазмотрон имеет более равномерный нагрев, как сказано выше). Кроме того, упрощается сама конструкция плазмотрона, уменьшаются габариты, достигается равномерный нагрев обрабатываемой поверхности.The plasma torch of the proposed design in comparison with the prototype allows you to increase speed and improve uniformity when processing products with a non-planar (curved) external or internal surface (because the plasma torch has a more uniform heating, as mentioned above). In addition, the design of the plasma torch is simplified, dimensions are reduced, uniform heating of the treated surface is achieved.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006123860/06A RU2363119C2 (en) | 2006-07-03 | 2006-07-03 | Plasmatron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006123860/06A RU2363119C2 (en) | 2006-07-03 | 2006-07-03 | Plasmatron |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006123860A RU2006123860A (en) | 2008-01-10 |
| RU2363119C2 true RU2363119C2 (en) | 2009-07-27 |
Family
ID=39019952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006123860/06A RU2363119C2 (en) | 2006-07-03 | 2006-07-03 | Plasmatron |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2363119C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU860357A1 (en) * | 1978-05-04 | 1981-08-30 | Тульский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Plasma generator |
| SU890567A1 (en) * | 1979-10-22 | 1981-12-15 | Томский инженерно-строительный институт | Plasma generator for processing building materials |
| SU961536A1 (en) * | 1981-04-30 | 1994-02-15 | Томский инженерно-строительный институт | Plasma generator for working cylindrical surfaces |
| RU2067359C1 (en) * | 1992-04-22 | 1996-09-27 | Владимир Витальевич Кисляков | Electrode assembly of electric-arc plasmatron |
-
2006
- 2006-07-03 RU RU2006123860/06A patent/RU2363119C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU860357A1 (en) * | 1978-05-04 | 1981-08-30 | Тульский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Plasma generator |
| SU890567A1 (en) * | 1979-10-22 | 1981-12-15 | Томский инженерно-строительный институт | Plasma generator for processing building materials |
| SU961536A1 (en) * | 1981-04-30 | 1994-02-15 | Томский инженерно-строительный институт | Plasma generator for working cylindrical surfaces |
| RU2067359C1 (en) * | 1992-04-22 | 1996-09-27 | Владимир Витальевич Кисляков | Electrode assembly of electric-arc plasmatron |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006123860A (en) | 2008-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3042552B1 (en) | Plasma torch with improved cooling system and corresponding cooling method | |
| CN103229601B (en) | Method and apparatus for forming a non-isothermal plasma jet | |
| US20030047540A1 (en) | Arrangement for generating an active gas jet | |
| KR101152406B1 (en) | Arc plasma torch | |
| CN104411083B (en) | Device and method for producing continuous low-temperature large-section atmospheric pressure plasma plumes | |
| CN113330824B (en) | Thermal plasma treatment equipment | |
| KR20120041475A (en) | Atmospheric pressure plasma torch generating apparatus by nozzle design for large area | |
| RU2363119C2 (en) | Plasmatron | |
| KR100262800B1 (en) | Arc plasma torch, electrode for arc plasma torch and functioning method thereof | |
| RU59931U1 (en) | PLASMOTRON | |
| KR200493866Y1 (en) | thermal plasma torch | |
| US10045432B1 (en) | System and method of low-power plasma generation based on high-voltage plasmatron | |
| KR101337047B1 (en) | Atomspheric pressure plasma apparatus | |
| JP2010251162A (en) | Plasma processing equipment | |
| TWI581671B (en) | Plasma torch device | |
| KR20180061966A (en) | Rod-nozzle type plasma torch | |
| CN105555003B (en) | A kind of method and device for reducing arc plasma generator electrode erosion | |
| US4414672A (en) | Plasma-arc furnace | |
| KR100493731B1 (en) | A plasma generating apparatus | |
| KR20190094273A (en) | Plasma torch | |
| RU2682553C1 (en) | Electrode for arc melting of metals | |
| CN109483029B (en) | High Temperature Isolation Inserts for Plasma Torches | |
| RU2374791C1 (en) | Electric arc ac plasmotron | |
| RU128953U1 (en) | AC PULSE PLASMA GENERATOR DEVICE | |
| RU2579845C1 (en) | Plasma treatment of surface using discharge of pinch type |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120704 |