RU2584367C1

RU2584367C1 - Plasmatron

Info

Publication number: RU2584367C1
Application number: RU2015108603/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Анатольевич Пыкин; Сергей Вадимович Анахов; Анатолий Владимирович Матушкин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Полигон"
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-05-20

Abstract

FIELD: plasma torches.

SUBSTANCE: invention relates to plasma guns. Plasma gun comprises housing 1, insulation bushing 2, nozzle 3, electrode 4 arranged in conical cavity 18 of electrode holder 5, swirler 17 with grooves and gas supply channel 6 directed into annular conical cavity 7, where there is multistage gas-dynamic filter 8 (GDF), made in form of two aligned one after another deflectors,impermeable deflector 9 and perforated deflector 10 and three circular chambers, annular cylindrical chamber 11, circular distribution chamber 12 and circular vortex chamber 13. Surface of first non-permeable baffle plate 9 is made flat impermeable for plasma-forming gas passage (PGP) and forms together with ledge 14 of electrode holder 5 annular cylindrical chamber 11, and part of end surface of deflector 9 forms together with curved inner surface of insulating sleeve 2 annular channel 15 with expansion in direction of PGP flow. Surface of second deflector 10 is perforated by through cylindrical channels 16, which connect chamber 12 with chamber 13.

EFFECT: invention makes it possible to evenly distribute PGP at air-gas path and nozzle assembly of plasma gun for stabilisation of plasma arc.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к генераторам низкотемпературной плазмы и может быть использовано в конструкциях электродуговых плазмотронов, применяемых в различных отраслях промышленности для механизированной и ручной плазменной резки металла.The invention relates to generators of low-temperature plasma and can be used in the construction of electric arc plasmatrons used in various industries for mechanized and manual plasma cutting of metal.

Из существующего уровня техники известны плазмотроны различных конструкций, например описанных в патентах RU 2036758; RU 67909; RU 2259262; RU 1756063; RU 1834767; RU 1830323; RU 1827154; RU 1814603; RU 1798084; SU 1756063; SU 1078757; SU №559787; SU 837683; SU 825299; SU 727369; SU 683875; SU 645798; SU 603538.Plasmatrons of various designs are known from the prior art, for example those described in patents RU 2036758; RU 67909; RU 2259262; RU 1756063; RU 1834767; RU 1830323; RU 1827154; RU 1814603; RU 1798084; SU 1756063; SU 1078757; SU No. 559787; SU 837683; SU 825299; SU 727369; SU 683875; SU 645798; SU 603538.

В частности, известен плазмотрон (SU №559787, 1977), включающий в себя стационарную часть с каналами для подачи плазмообразующего газа (ПОГ) и охлаждающей среды и сменную часть, содержащую водоохлаждаемый электрододержатель с завихрителем и размещенным в нем электродом, изолирующий корпус и водоохлаждаемое сопло. Внутри электрододержателя имеется газоподводящий канал (ГПК) для подачи плазмообразующего газа, который подается через выходное отверстие в газораспределительную камеру (ГРК), расположенную перед завихрителем и сообщающуюся через канавки завихрителя с сопловой камерой, образованной внешней поверхностью электрода и внутренней поверхностью сопла с выходным цилиндрическим каналом.In particular, a plasmatron is known (SU No. 559787, 1977), which includes a stationary part with channels for supplying a plasma-forming gas (POG) and a cooling medium and a replaceable part containing a water-cooled electrode holder with a swirl and an electrode placed in it, an insulating body and a water-cooled nozzle . Inside the electrode holder there is a gas supply channel (GPC) for supplying a plasma-forming gas, which is fed through an outlet to a gas distribution chamber (GRC) located in front of the swirler and communicating through the grooves of the swirler with a nozzle chamber formed by the outer surface of the electrode and the inner surface of the nozzle with the outlet cylindrical channel.

Конструкция газовоздушного тракта (ГВТ) известного плазмотрона не является оптимальной с точки зрения газодинамики, т.к. ПОГ подается из одного канала в объем ГРК, где неравномерно распределяется по периметру камеры и канавкам завихрителя.The design of the gas-air duct (GWT) of the known plasma torch is not optimal from the point of view of gas dynamics, because POG is supplied from one channel to the volume of the gas distribution system, where it is unevenly distributed around the perimeter of the chamber and the swirl grooves.

Газодинамический анализ показывает, что наличие одного канала для подачи ПОГ в распределительную камеру, сообщающуюся с канавками завихрителя, является не эффективным, т.к. одного выходного отверстия из ГПК явно не достаточно для равномерного распределения потока газа по объему камеры и его равномерной по давлению и скорости подачи в канавки завихрителя. Из газодинамики известно, что выравнивание потока газа в подобных диффузорах, каким является данная ГРК, происходит на расстоянии 8-10 калибров выходного отверстия подводящего канала. Несоблюдение этого соотношения вызывает неравномерное распределение ПОГ в объеме ГРК, колебание скорости и давления газа в объеме камеры с дальнейшим неравномерным распределением по канавкам завихрителя и сопловой камеры. Несовершенство конструкции ГВТ сказывается на распределении ПОГ по канавкам завихрителя и сопловой камеры, а далее на фиксации катодного пятна и стабилизации плазменной дуги по оси цилиндрического канала и на выходе плазменной дуги из сопла плазмотрона. Иными словами, предлагаемая в известном решении конструкция ГВТ и ГРК, сообщающейся с канавками завихрителя, создают условия для неравномерного распределения ПОГ в ГРК и канавках завихрителя, что приводит в сопловом узле к смещению катодного пятна от центра электрода и, соответственно, к смещению плазменной дуги от оси цилиндрического канала и выходного отверстия сопла плазмотрона. Неравномерная подача потока ПОГ в канавки завихрителя приводит к неустойчивому вихревому потоку ПОГ в сопловой камере и, как следствие этого, не обеспечивает изоляцию плазменной дуги от стенок сопла и шунтирует дугу на внутреннюю поверхность сопла и выходного цилиндрического канала. Шунтирование дуги в выходном цилиндрическом канале сопла и колебание катодного пятна под воздействием неустойчивого вихревого потока ПОГ вызывают неравномерный преждевременный износ сменных деталей плазмотрона (сопла и электрода), уменьшают срок службы и надежность работы плазмотрона. Дополнительно можно отметить, что пульсации потока ПОГ в ГРК сопровождаются образованием звуковых колебаний, которые распространяются по канавкам завихрителя в сопловой узел и через выходное отверстие цилиндрического канала сопла излучаются в окружающее пространство в виде интенсивных звуковых колебаний широкого диапазона частот.Gas-dynamic analysis shows that the presence of one channel for supplying POG to the distribution chamber communicating with the swirl grooves is not effective, because one outlet from the CCP is clearly not enough to evenly distribute the gas flow throughout the chamber and to be uniform in pressure and feed rate into the swirl grooves. From gas dynamics it is known that the equalization of the gas flow in such diffusers, such as this GRK, occurs at a distance of 8-10 calibres of the outlet of the supply channel. Failure to comply with this ratio causes an uneven distribution of POG in the volume of the gas distribution system, fluctuations in the velocity and pressure of the gas in the volume of the chamber with a further uneven distribution in the grooves of the swirler and the nozzle chamber. The imperfection of the GWT design affects the distribution of the HOG along the grooves of the swirler and the nozzle chamber, and then on the fixation of the cathode spot and stabilization of the plasma arc along the axis of the cylindrical channel and at the exit of the plasma arc from the plasma torch nozzle. In other words, the GVT and GRK design proposed in the well-known solution, which communicates with the swirl grooves, creates conditions for the uneven distribution of HOG in the GRK and swirl grooves, which leads to the displacement of the cathode spot from the center of the electrode in the nozzle assembly and, accordingly, to the displacement of the plasma arc from axis of the cylindrical channel and the outlet of the plasma torch nozzle. Uneven supply of the POG stream into the swirl grooves leads to an unstable vortex POG stream in the nozzle chamber and, as a result, does not provide isolation of the plasma arc from the nozzle walls and shunts the arc onto the inner surface of the nozzle and the outlet cylindrical channel. Shunting the arc in the output cylindrical channel of the nozzle and the oscillation of the cathode spot under the influence of an unstable vortex flow of POG cause uneven premature wear of replaceable parts of the plasma torch (nozzle and electrode), reduce the service life and reliability of the plasma torch. Additionally, it can be noted that the pulsations of the POG flow in the gas distribution system are accompanied by the formation of sound vibrations that propagate through the grooves of the swirler into the nozzle assembly and are emitted into the surrounding space in the form of intense sound vibrations of a wide frequency range through the outlet of the cylindrical channel of the nozzle.

Таким образом, газодинамические пульсации потока ПОГ, возникающие в ГРК известного плазмотрона, в конечном итоге негативно влияют не только на сроки эксплуатации и надежность работы плазмотрона, но и на нормируемые параметры качества резки - ширину, шероховатость и перпендикулярность кромок реза, а также на условия труда по акустическому фактору, что характеризует известную конструкцию, как малоэффективную и несоответствующую современным требованиям по очень важным показателям.Thus, the gas-dynamic pulsations of the POG flow occurring in the gas distribution system of a known plasmatron ultimately negatively affect not only the operating time and reliability of the plasma torch, but also the normalized cutting quality parameters - width, roughness and perpendicularity of the cutting edges, as well as working conditions according to the acoustic factor, which characterizes the well-known design, as ineffective and inadequate to modern requirements for very important indicators.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является плазмотрон для резки (SU №1436350, 1996 г., RU №1830323, 1993), принятый за прототип. Плазмотрон содержит стационарную часть с каналами для подачи плазмообразующего газа (ПОГ), подачи и отвода охлаждающей среды и размещенную в корпусе сменную часть, содержащую сопло, водоохлаждаемый электрододержатель с электродом, изоляционную втулку с винтовыми канавками завихрителя, газоподводящий канал, расположенный тангенциально к винтовой линии канавок и соединенный с кольцевой конусообразной полостью, сужающейся в направлении к торцу электрода.Closest to the claimed technical solution is a plasma torch for cutting (SU No. 1436350, 1996, RU No. 1830323, 1993), adopted as a prototype. The plasma torch contains a stationary part with channels for supplying plasma-forming gas (POG), supplying and discharging cooling medium and a replaceable part located in the housing, containing a nozzle, a water-cooled electrode holder with an electrode, an insulating sleeve with screw grooves of the swirler, a gas supply channel located tangentially to the helical line of the grooves and connected to an annular conical cavity, tapering towards the end of the electrode.

В конструкции ГВТ известных моделей плазмотронов подача ПОГ в кольцевую конусообразную полость, канавки завихрителя и сопловую камеру осуществляется через газоподводящий канал, выходная часть которого расположена тангенциально к винтовой линии канавок завихрителя, выполненных на внутренней поверхности изоляционной втулки. После выхода ПОГ из газоподводящего тангенциально расположенного канала поток попадает в кольцевую конусообразную полость, сужающуюся в направлении к торцу электрода и выполняющую роль газораспределительной камеры. Такая конструкция ГРК, которая с одной стороны ограничена внутренней поверхностью втулки, а с другой - наружной поверхностью электрододержателя с выходным отверстием для подачи ПОГ, не является оптимальной с точки зрения организации течения потока по ГВТ вплоть до его выхода наружу из сопла плазмотрона. Подавая в кольцевую конусообразную полость ПОГ из одного отверстия ГПК, невозможно равномерно распределить его в объеме полости и обеспечить его равномерную подачу к канавкам завихрителя, количество которых в современных плазмотронах достигает от трех и более канавок. В процессе работы плазмотрона необходимо постоянно контролировать состояние плазменной дуги на выходе из сопла, так как неравномерное заполнение газом кольцевой конусообразной полости, канавок завихрителя и сопловой камеры приводит в этой конструктивной цепочке к пульсациям давления и скорости и дестабилизирует вихревой поток в сопловой камере. Пульсации давления и скорости, возникающие при движении ПОГ, сопровождаются акустическим эффектом, что в совокупности передается потоком ПОГ через канавки завихрителя в сопловую камеру и через выходное отверстие сопла распространяется наружу. Характерной особенностью этого потока является его неравномерная слабая вихревая закрутка, приводящая к хаотичному перемещению катодного пятна вместо его фиксации по центру электрода, что приводит к дестабилизации плазменной дуги в сопловой камере и ее смещению от оси цилиндрического канала сопла. Неравномерное слабое обжатие плазменной дуги вихревым потоком ПОГ, нестабильная фиксация катодного пятна по центру торцевой поверхности электрода, вероятность возникновения эффекта двойного дугообразования и ряд других факторов, связанных с движением ПОГ по ГВТ плазмотрона, приводят к повышенному износу сопла и электрода и, как следствие этого, снижают ресурс работы электродного узла и надежность плазмотрона, ухудшая его технологические параметры, снижая качество разрезаемого металла и увеличивая генерируемый плазмотроном аэродинамический шум.In the design of the GWT of the known models of plasmatrons, the POG is fed into the annular conical cavity, the swirl grooves and the nozzle chamber through the gas supply channel, the outlet of which is located tangentially to the helical line of the swirl grooves made on the inner surface of the insulating sleeve. After the POG leaves the gas-supplying tangentially located channel, the flow enters the annular conical cavity, tapering towards the electrode end and acting as a gas distribution chamber. Such a design of the gas distribution system, which is limited on the one hand by the inner surface of the sleeve and, on the other hand, by the outer surface of the electrode holder with an outlet for supplying the HOG, is not optimal from the point of view of organizing the flow of the HW up to its exit from the plasma torch nozzle. Feeding POG into the annular conical cavity from one HPC hole, it is impossible to evenly distribute it in the cavity volume and ensure its uniform supply to the swirl grooves, the number of which in modern plasmatrons reaches from three or more grooves. During the operation of the plasma torch, it is necessary to constantly monitor the state of the plasma arc at the exit of the nozzle, since uneven filling of the annular conical cavity, the swirl grooves, and the nozzle chamber with gas leads to pressure and velocity pulsations in this structural chain and destabilizes the vortex flow in the nozzle chamber. The pulsations of pressure and velocity that occur during the movement of the HOG are accompanied by an acoustic effect, which is collectively transmitted by the HOG stream through the swirl grooves into the nozzle chamber and propagates outward through the nozzle outlet. A characteristic feature of this flow is its non-uniform weak vortex swirl, which leads to chaotic movement of the cathode spot instead of its fixation in the center of the electrode, which leads to destabilization of the plasma arc in the nozzle chamber and its displacement from the axis of the cylindrical channel of the nozzle. Uneven weak compression of the plasma arc by the POG vortex flow, unstable fixation of the cathode spot in the center of the end surface of the electrode, the likelihood of a double arc formation, and a number of other factors associated with the movement of the POG along the GW of the plasma torch lead to increased wear of the nozzle and electrode and, as a result, reduce the life of the electrode assembly and the reliability of the plasma torch, worsening its technological parameters, reducing the quality of the metal being cut and increasing the aerodynamic generated by the plasmatron noisy noise.

Таким образом, существенным недостатком известного плазмотрона является конструкция газовоздушного тракта, включающая в себя газоподводящий канал, кольцевую конусообразную полость и примыкающий к ней завихритель с канавками, при которой не в полной мере обеспечивается равномерное распределение потока ПОГ, подаваемого из одного выходного отверстия газоподводящего канала и далее в канавки завихрителя. В сопловой камере, расположенной после канавок завихрителя, этот вихревой поток можно характеризовать как слабый и неравномерный по периметру завихрителя и на выходе из его канавок в сопловую камеру, что вызывает нарушение стабилизации плазменной дуги в цилиндрическом канале по оси сопла и фиксацию катодного пятна по центру электрода.Thus, a significant drawback of the known plasma torch is the design of the gas-air path, which includes a gas supply channel, an annular conical cavity and an adjacent swirl with grooves, which does not fully ensure uniform distribution of the HOG stream supplied from one outlet of the gas supply channel and further into the grooves of the swirler. In the nozzle chamber located after the swirl grooves, this vortex flow can be characterized as weak and uneven along the perimeter of the swirl and at the exit from its grooves into the nozzle chamber, which causes a violation of the stabilization of the plasma arc in the cylindrical channel along the nozzle axis and fixation of the cathode spot in the center of the electrode .

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы плазмотрона за счет создания условий, обеспечивающих равномерное распределение плазмообразующего газа в кольцевой конусообразной полости и его стабильную (без газодинамических пульсаций давления и скорости ПОГ) подачу в канавки завихрителя для создания в сопловой камере равномерного вихревого закрученного потока плазмообразующего газа, обеспечивающего по оси плазмотрона надежную фиксацию катодного пятна в центре электрода и стабилизацию плазменной дуги по оси цилиндрического канала сопла.The objective of the invention is to increase the reliability of the plasma torch by creating conditions that ensure uniform distribution of the plasma-forming gas in the annular conical cavity and its stable (without gas-dynamic pulsations of the pressure and velocity POG) supply to the swirl grooves to create a uniform swirling plasma-forming gas flow in the nozzle chamber, providing along the axis of the plasma torch reliable fixation of the cathode spot in the center of the electrode and stabilization of the plasma arc along and a cylindrical channel of the nozzle.

Технический результат - равномерное распределение плазмообразующего газа (ПОГ) по газовоздушному тракту (ГВТ) и сопловому узлу плазмотрона для стабилизации плазменной дуги.EFFECT: uniform distribution of a plasma-forming gas (POG) along a gas-air path (GW) and a nozzle assembly of a plasma torch to stabilize a plasma arc.

Заявляется плазмотрон, содержащий стационарную часть с каналами для подачи плазмообразующего газа (ПОГ), подачи и отвода охлаждающей среды и размещенную в корпусе сменную часть, содержащую сопло, водоохлаждаемый электрододержатель с электродом, размещенным на конической наружной поверхности электрододержателя, изоляционную втулку с винтовыми канавками завихрителя, газоподводящий канал, расположенный тангенциально к винтовой линии канавок завихрителя и соединенный с кольцевой конусообразной полостью, отличающийся тем, что в кольцевой конусообразной полости дополнительно размещен газодинамический фильтр, состоящий из последовательно расположенных на наружной поверхности электрододержателя двух дефлекторов, выполненных в виде концентричных перегородок, образующих в кольцевой конусообразной полости последовательно расположенные кольцевую цилиндрическую, кольцевую распределительную и кольцевую вихревую камеры, при этом кольцевая цилиндрическая камера ограничена уступом, расположенным на электрододержателе, и поверхностью первого дефлектора, выполненным непроницаемым, соединена с газоподводящим каналом, выходное отверстие которого размещено на поверхности уступа электрододержателя, а торцевая поверхность непроницаемого дефлектора и внутренняя криволинейная поверхность изоляционной втулки образуют кольцевой расширяющийся канал, выходящий в кольцевую распределительную камеру, которая ограничена вторым дефлектором, выполненным с каналами, посредством которых соединена с кольцевой вихревой камерой, конфузорно направленной к винтовым канавкам завихрителя, расположенным на наружной поверхности электрододержателя, а каналы второго дефлектора направлены в винтовые канавки завихрителя.A plasma torch is disclosed, comprising a stationary part with channels for supplying plasma-forming gas (POG), supplying and discharging a cooling medium, and a replaceable part located in the housing, comprising a nozzle, a water-cooled electrode holder with an electrode placed on the conical outer surface of the electrode holder, an insulating sleeve with screw swirl grooves, a gas supply channel located tangentially to the helix of the swirl grooves and connected to an annular conical cavity, characterized in that in the rings The second conical cavity is additionally equipped with a gas-dynamic filter consisting of two deflectors arranged in series on the outer surface of the electrode holder, made in the form of concentric partitions, forming sequentially arranged circular cylindrical, circular distribution and annular vortex chambers in the annular conical cavity, while the annular cylindrical chamber is limited by a step, located on the electrode holder, and the surface of the first deflector, made not permeable, connected to the gas supply channel, the outlet opening of which is located on the surface of the step of the electrode holder, and the end surface of the impermeable deflector and the inner curved surface of the insulating sleeve form an annular expanding channel extending into the annular distribution chamber, which is limited by a second deflector made with channels through which it is connected with an annular vortex chamber confusingly directed to the helical grooves of the swirler located on the outer electrode surface, and the channels of the second deflector are directed into the helical grooves of the swirler.

Для достижения дополнительного технического результата коническая поверхность электрододержателя выполнена внутри полости конической формы, где размещен электрод, при этом площадь проходного сечения каналов второго дефлектора не меньше площади винтовых канавок завихрителя.To achieve an additional technical result, the conical surface of the electrode holder is made inside the cavity of the conical shape where the electrode is placed, while the area of the passage section of the channels of the second deflector is not less than the area of the helical grooves of the swirl.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса выравнивания потока ПОГ в ГВТ плазмотрона с помощью установленного в кольцевой конусообразной полости газодинамического фильтра, осуществляющего многократное последовательное деление и выравнивание потока ПОГ. Это позволяет обеспечить высокую равномерность продвижения ПОГ, подаваемого от одного газоподводящего канала к канавкам завихрителя, интенсивную и равномерную закрутку ПОГ на входе в сопловую камеру, обеспечивающую фиксацию катодного пятна по центру электрода и стабилизацию плазменной дуги по оси выходного цилиндрического канала сопла. Вышеизложенные эффекты повышают ресурс работы сопла и электрода, а следовательно, плазмотрона в целом, а также улучшают параметры качества резки и условия труда по акустическому фактору.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the process of equalizing the POG stream in the GW of the plasma torch using a gas-dynamic filter installed in the annular conical cavity, performing multiple sequential division and equalization of the POG stream. This makes it possible to ensure high uniformity of the advancement of the HOG supplied from one gas supply channel to the swirl grooves, an intensive and uniform swirl of the HOG at the entrance to the nozzle chamber, which ensures fixation of the cathode spot in the center of the electrode and stabilization of the plasma arc along the axis of the nozzle exit cylindrical channel. The above effects increase the service life of the nozzle and electrode, and therefore, the plasma torch as a whole, as well as improve the quality parameters of cutting and working conditions by acoustic factor.

В плазмотроне с заявляемым газодинамическим фильтром поток ПОГ выходит из газоподводящего канала в кольцевую цилиндрическую камеру и далее по газодинамическому фильтру до ввода его в канавки завихрителя проходит многократное последовательное изменение режима течения газа, что обеспечивает равномерное распределение ПОГ в вихревой камере и стабильность газодинамических параметров струйного течения ПОГ по канавкам завихрителя, в сопловой камере и на выходе из сопла плазмотрона.In a plasmatron with the claimed gas-dynamic filter, the POG stream leaves the gas supply channel into an annular cylindrical chamber and then a multiple sequential change in the gas flow regime passes through the gas-dynamic filter until it is introduced into the swirl grooves, which ensures uniform distribution of the POG in the vortex chamber and the stability of the gas-dynamic parameters of the POG jet flow along the grooves of the swirl, in the nozzle chamber and at the exit of the nozzle of the plasma torch.

Газодинамический фильтр является составной частью конструкции плазмотрона и обеспечивает многократное деление потока ПОГ после его выхода из газоподводящего канала до входа в канавки завихрителя. Камеры газодинамического фильтра отделены друг от друга перегородками - дефлекторами и служат для выравнивания давления и скорости потока, а их связь между собой осуществляется посредством каналов.The gas-dynamic filter is an integral part of the plasma torch design and provides multiple division of the POG stream after it leaves the gas supply channel before entering the swirl grooves. The chambers of the gas-dynamic filter are separated from each other by baffles - deflectors and serve to equalize the pressure and flow rate, and they are interconnected via channels.

Заявленная конструкция плазмотрона является новой, т.е. неизвестной из уровня техники, а следовательно, соответствует критерию «новизна».The claimed design of the plasma torch is new, i.e. unknown from the prior art, and therefore meets the criterion of "novelty."

Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил конструирования плазмотронов, что подтверждает соответствие критерию «изобретательский уровень».The above set of distinctive features is not known at this level of technology and does not follow from well-known rules for the construction of plasmatrons, which confirms compliance with the criterion of "inventive step".

Конструктивная реализация ГВТ плазмотрона с указанной совокупностью существенных признаков не представляет конструктивных, технических и технологических трудностей, может быть осуществлена из известных материалов известными методами, из чего следует вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».The constructive implementation of the GW of the plasma torch with the specified set of essential features does not represent structural, technical and technological difficulties, can be carried out using well-known materials using known methods, which leads to the conclusion that the criterion of "industrial applicability" is met.

Сущность заявляемого устройства плазмотрона и процессы, происходящие в ГВТ плазмотрона, поясняются на фиг. 1-4.The essence of the inventive plasma torch device and the processes occurring in the GW of the plasma torch are explained in FIG. 1-4.

На фиг. 1 представлена в разрезе конструктивная схема стационарной и сменной части заявляемого плазмотрона с кольцевой конусообразной полостью, внутри которой размещен газодинамический фильтр.In FIG. 1 shows a sectional view of a structural diagram of a stationary and removable part of the inventive plasma torch with an annular conical cavity, inside which a gas-dynamic filter is placed.

На Фиг. 2 представлена модель распределения потока ПОГ в заявляемом плазмотроне с газодинамическим фильтром.In FIG. 2 presents a model of the distribution of the POG stream in the inventive plasmatron with a gas-dynamic filter.

На Фиг. 3 представлена схема распределения потока ПОГ по ГВТ для базовой (а) и заявляемой (б) конструкции плазмотрона.In FIG. 3 shows a distribution diagram of the POG flow along the GW for the basic (a) and claimed (b) plasmatron design.

На Фиг. 4 представлен износ внутренней поверхности сопла базовой (а) и заявляемой (б) конструкции плазмотрона с ГДФ.In FIG. 4 shows the wear of the inner surface of the nozzle of the base (a) and the claimed (b) design of the plasma torch with HDF.

Плазмотрон содержит корпус 1, изоляционную втулку 2, сопло 3, электрод 4, размещенный в конической полости 18 электрододержателя 5, завихритель 17 с канавками и газоподводящим каналом 6, направленным в кольцевую конусообразную полость 7, где установлен многоступенчатый газодинамический фильтр 8 (ГДФ), выполненный в виде двух расположенных соосно один за другим дефлекторов - непроницаемый дефлектор 9 и перфорированный дефлектор 10 и трех кольцевых камер - кольцевая цилиндрическая камера 11, кольцевая распределительная камера 12 и кольцевая вихревая камера 13.The plasma torch comprises a housing 1, an insulating sleeve 2, a nozzle 3, an electrode 4, placed in a conical cavity 18 of the electrode holder 5, a swirler 17 with grooves and a gas supply channel 6 directed into an annular conical cavity 7, where a multi-stage gas-dynamic filter 8 (HDF) is installed, made in the form of two deflectors arranged coaxially one after another - an impermeable deflector 9 and a perforated deflector 10 and three annular chambers - an annular cylindrical chamber 11, an annular distribution chamber 12 and an annular vortex I'm camera 13.

Поверхность первого непроницаемого дефлектора 9, обращенная к выходному отверстию газоподводящего канала 6, выполнена плоской непроницаемой для прохода ПОГ и образует совместно с уступом 14 электрододержателя 5 кольцевую цилиндрическую камеру 11, а часть торцевой поверхности дефлектора 9 выполнена криволинейной и образует совместно с криволинейной внутренней поверхностью изоляционной втулки 2 кольцевой канал 15 с расширением в направлении движения потока ПОГ.The surface of the first impermeable deflector 9, facing the outlet of the gas supply channel 6, is made flat impenetrable for the passage of POG and forms, together with the step 14 of the electrode holder 5, an annular cylindrical chamber 11, and part of the end surface of the deflector 9 is made curved and forms, together with the curved inner surface of the insulating sleeve 2 annular channel 15 with expansion in the direction of the flow of POG.

Таким образом, кольцевая цилиндрическая камера 11 образована внутренней криволинейной поверхностью изоляционной втулки 2, наружной поверхностью электрододержателя 5, поверхностью уступа 14 и плоской поверхностью непроницаемого дефлектора 9. Диаметр непроницаемого дефлектора 9 меньше внутреннего диаметра изоляционной втулки 2, и образованный между ними кольцевой канал 15, расширяющейся в направлении движения потока ПОГ, который соединяет кольцевую цилиндрическую камеру 11 с кольцевой распределительной камерой 12, при этом предпочтительно площадь проходного сечения кольцевого канала 15 больше площади поперечного сечения газоподводящего канала 6.Thus, the annular cylindrical chamber 11 is formed by the inner curved surface of the insulating sleeve 2, the outer surface of the electrode holder 5, the step surface 14 and the flat surface of the impermeable deflector 9. The diameter of the impermeable deflector 9 is smaller than the inner diameter of the insulating sleeve 2, and the annular channel 15 expanding between them in the direction of movement of the POG stream, which connects the annular cylindrical chamber 11 with the annular distribution chamber 12, while preferably the cross-sectional area of the annular channel 15 is larger than the cross-sectional area of the gas supply channel 6.

Поверхность второго дефлектора 10 перфорирована сквозными цилиндрическими каналами 16, которые соединяют кольцевую распределительную камеру 12 с кольцевой вихревой камерой 13, формирующей закрученный поток, при этом сквозные цилиндрические каналы 16, равномерно расположенные по окружности перфорированного дефлектора 10, размещены под углом к оси электрододержателя 5 и направлены в канавки завихрителя 17. Суммарная площадь поперечного сечения сквозных цилиндрических каналов 16, соединяющих кольцевую распределительную камеру 12 с кольцевой вихревой камерой 13, больше площади проходного сечения кольцевого канала 15, соединяющего камеры 11 и 12. Завихритель 17 выполнен предпочтительно в виде шести канавок, равнорасположенных по цилиндрической поверхности электрододержателя 5, и имеет длину в пределах 0,1-1,0 шага винтовой нарезки, а шаг винтовой нарезки составляет 0,2-1,5 наружного диаметра завихрителя 17. Канавки завихрителя 17 выполнены прямоугольной формы, но могут иметь также трапецеидальную или криволинейную форму.The surface of the second deflector 10 is perforated through cylindrical channels 16, which connect the annular distribution chamber 12 with the annular swirl chamber 13, forming a swirling flow, while the through cylindrical channels 16, evenly spaced around the circumference of the perforated deflector 10, are placed at an angle to the axis of the electrode holder 5 and directed into the grooves of the swirler 17. The total cross-sectional area of the through cylindrical channels 16 connecting the annular distribution chamber 12 with the annular their heating chamber 13, larger than the passage area of the annular channel 15 connecting the chambers 11 and 12. The swirler 17 is preferably made in the form of six grooves equally spaced along the cylindrical surface of the electrode holder 5, and has a length within 0.1-1.0 of a screw thread step, and the pitch of the screw cut is 0.2-1.5 of the outer diameter of the swirl 17. The grooves of the swirl 17 are rectangular in shape, but can also be trapezoidal or curved.

Кольцевая распределительная камера 12 образована наружной поверхностью электрододержателя 5 и внутренней поверхностью изоляционной втулки 2 и ограничена со стороны электрода 4 поверхностью второго перфорированного дефлектора 10, имеющего сквозные цилиндрические каналы 16. Указанные цилиндрические каналы 16 расположены под углом к оси плазмотрона и направлены в канавки завихрителя 17, расположенные на наружной цилиндрической поверхности электрододержателя 5. Внутри электрододержателя 5 на участке, где расположены канавки завихрителя 17, имеется коническая полость 18, в которой размещается электрод 4. С противоположной от электрода 4 стороны кольцевая распределительная камера 12 ограничена криволинейной поверхностью непроницаемого дефлектора 9. Кольцевая распределительная камера 12 соединяется с конфузорной кольцевой вихревой камерой 13 сквозными цилиндрическими каналами 16.The annular distribution chamber 12 is formed by the outer surface of the electrode holder 5 and the inner surface of the insulating sleeve 2 and is bounded on the side of the electrode 4 by the surface of the second perforated deflector 10 having through cylindrical channels 16. These cylindrical channels 16 are located at an angle to the axis of the plasma torch and are directed into the grooves of the swirler 17, located on the outer cylindrical surface of the electrode holder 5. Inside the electrode holder 5 in the area where the grooves of the swirler 17 are located, and eetsya conical cavity 18 in which is located an electrode 4. On the opposite side from the electrode 4, the annular distribution chamber 12 is defined by a curved surface of the deflector 9. impermeable annular distribution chamber 12 is connected with the confusor annular vortex chamber 13, cylindrical through-channels 16.

Конфузорная кольцевая вихревая камера 13 образована частью конической наружной поверхности электрододержателя 5, внутренней поверхностью изоляционной втулки 2 и поверхностью второго перфорированного дефлектора 10, обращенной к электроду 4. Площадь поперечного сечения конфузорной кольцевой вихревой камеры 13 плавно уменьшается в направлении канавок завихрителя 17, что создает повышенное равномерное по периметру камеры давление и выравнивает скорость перед входом в канавки завихрителя 17.The confuser annular vortex chamber 13 is formed by a part of the conical outer surface of the electrode holder 5, the inner surface of the insulating sleeve 2 and the surface of the second perforated deflector 10 facing the electrode 4. The cross-sectional area of the confusor annular vortex chamber 13 gradually decreases in the direction of the grooves of the swirl 17, which creates an increased uniform along the perimeter of the chamber, the pressure also equalizes the speed before entering the grooves of the swirler 17.

На фиг.1 также представлены участки ГВТ плазмотрона, на которых происходит действие газодинамического фильтра 8 по выравниванию скорости и давления потока ПОГ: I - участок подвода ПОГ - газоподводящий канал 6; II - газодинамический фильтр 8 с камерами и дефлекторами; III - завихритель 17 с канавками; IV - сопловая камера плазмотрона, образованная наружной поверхностью электрода 4 и внутренней профильной поверхностью сопла 3.Figure 1 also presents the sections of the GW of the plasma torch, in which the gas-dynamic filter 8 acts to equalize the velocity and pressure of the POG stream: I - the section of the POG supply - gas supply channel 6; II - gas dynamic filter 8 with cameras and baffles; III - swirl 17 with grooves; IV - nozzle chamber of the plasma torch formed by the outer surface of the electrode 4 and the inner profile surface of the nozzle 3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Перед запуском плазмотрона подается охлаждающая жидкость (вода) под давлением 2,0-4,0 МПа к теплонагруженным узлам плазмотрона (электроду 4 и соплу 3) и осуществляется отвод охлаждающей жидкости из плазмотрона с последующим постоянным охлаждением и контролем наличия охлаждающей жидкости в магистрали. При запуске плазмотрона в систему газораспределения - газовоздушный тракт плазмотрона подают плазмообразующий газ с соответствующими параметрами: расход ПОГ - 4,0-10,0 м³/час; давление - 0,2-0,5 МПа. В качестве плазмообразующего газа используется воздух, который от компрессора подается в газоподводящий канал 6. Кроме воздуха можно использовать также другие газы и их смеси. Через выходное отверстие газоподводящего канала 6, которое расположено на поверхности уступа 14, ПОГ под давлением поступает в кольцевую цилиндрическую камеру 11. При этом выходящая из выходного отверстия газоподводящего канала 6 струя ПОГ встречает на своем пути вертикальную встречную преграду в виде непроницаемого дефлектора 9. После взаимодействия с непроницаемым дефлектором 9 поток ПОГ изменяет свое направление с осевого на радиальное, рассеивая свою кинетическую энергию в пределах кольцевой цилиндрической камеры 11 и создавая в ней равномерное избыточное давление. Дальнейшее движение ПОГ под воздействием избыточного давления в кольцевой цилиндрической камере 11 происходит в направлении кольцевого канала 15, который образован торцевой криволинейной поверхностью непроницаемого дефлектора 9, с кривизной расширения, обращенной в сторону кольцевой распределительной камеры 12, и криволинейной внутренней поверхностью изоляционной втулки 2. Таким образом, данный кольцевой канал 15, расширяющийся по ходу ПОГ, соединяет кольцевую цилиндрическую камеру 11 с кольцевой распределительной камерой 12. Расширение кольцевого канала 15 способствует дополнительному снижению скорости потока и более эффективному выравниванию поля скоростей и давления газового потока в кольцевой распределительной камере 12. Пространственное равномерное распределение скорости и давления газового потока в кольцевой распределительной камере 12 обусловлено беспрепятственным поступлением ПОГ через кольцевой канал 15 и созданием в камере 12 избыточного давления, под воздействием которого продвигается ПОГ по цилиндрическим сквозным каналам 16, выполненным равномерно по окружности в перфорированном дефлекторе 10 и соединяющим кольцевую распределительную камеру 12 с кольцевой вихревой камерой 13. При этом каждый из сквозных цилиндрических каналов 16 выполнен под углом, близким к углу винтовой линии канавки завихрителя 17, и направлен в канавку завихрителя 17, что исключает процесс возникновения хаотичного вихреобразования, пульсации скорости и давления на входе в канавки завихрителя 17 и далее по движению потока ПОГ в сопловой камере. Таким образом, ПОГ попадет в канавки завихрителя 17 из сквозных цилиндрических каналов 16, которые формируют в кольцевой вихревой камере 13 равномерный по скорости и давлению вихревой поток с тангенциальной компонентой скорости. Благодаря равномерному распределению ПОГ по канавкам завихрителя 17, на его выходе в сопловой камере, образованной внешней поверхностью электрода 4 и внутренней поверхностью сопла 3, создается вихревая область течения ПОГ с центром низкого давления - разрежение на торце электрода по его центру и по оси выходного цилиндрического канала сопла плазмотрона. Закрученный поток ПОГ через профильную часть сопла попадает в выходной цилиндрический канал и выходит наружу в виде сжатой струи с разрежением по ее оси. Так действует газодинамический механизм плазмотрона на «холодной струе» без подключения электрической энергии.Before starting the plasma torch, coolant (water) under a pressure of 2.0-4.0 MPa is supplied to the heat-loaded nodes of the plasma torch (electrode 4 and nozzle 3) and the coolant is removed from the plasma torch, followed by constant cooling and monitoring the presence of coolant in the main. When starting the plasma torch, a plasma-forming gas with the appropriate parameters is supplied to the gas distribution system — the gas-air path of the plasma torch — the POH flow rate is 4.0-10.0 m ³ / h; pressure - 0.2-0.5 MPa. As a plasma-forming gas, air is used, which is supplied from the compressor to the gas supply channel 6. In addition to air, other gases and their mixtures can also be used. Through the outlet of the gas supply channel 6, which is located on the surface of the ledge 14, the POG under pressure enters the annular cylindrical chamber 11. At the same time, the POG jet emerging from the outlet of the gas supply channel 6 encounters a vertical oncoming obstacle in the form of an impermeable deflector 9. After interaction with an impermeable deflector 9, the POG flow changes its direction from axial to radial, dissipating its kinetic energy within the annular cylindrical chamber 11 and creating p abnormal overpressure. Further POG movement under the influence of excessive pressure in the annular cylindrical chamber 11 occurs in the direction of the annular channel 15, which is formed by the end curved surface of the impermeable deflector 9, with the expansion curvature facing the annular distribution chamber 12, and the curved inner surface of the insulating sleeve 2. Thus , this annular channel 15, expanding along the POG, connects the annular cylindrical chamber 11 with the annular distribution chamber 12. Extension The annular channel 15 contributes to an additional decrease in the flow velocity and more efficient alignment of the velocity field and pressure of the gas flow in the annular distribution chamber 12. The spatial uniform distribution of the velocity and pressure of the gas flow in the annular distribution chamber 12 is due to the unhindered entry of POG through the annular channel 15 and the creation in the chamber 12 excess pressure, under the influence of which POG moves along cylindrical through channels 16, made uniformly along the in the perforated deflector 10 and connecting the annular distribution chamber 12 to the annular vortex chamber 13. Moreover, each of the through cylindrical channels 16 is made at an angle close to the angle of the helix of the groove of the swirler 17 and is directed into the groove of the swirler 17, which eliminates the process of occurrence of a chaotic vortex formation, velocity and pressure pulsations at the entrance to the grooves of the swirler 17 and further along the movement of the POG stream in the nozzle chamber. Thus, the POG will enter the grooves of the swirl 17 from the through cylindrical channels 16, which form in the annular vortex chamber 13 a vortex flow uniform in speed and pressure with a tangential velocity component. Due to the uniform distribution of the POG along the grooves of the swirl 17, at its exit in the nozzle chamber formed by the outer surface of the electrode 4 and the inner surface of the nozzle 3, a vortex region of the POG flow with a center of low pressure is created - rarefaction at the end of the electrode along its center and along the axis of the output cylindrical channel plasma torch nozzles. The swirling flow of POG through the profile part of the nozzle enters the outlet cylindrical channel and comes out in the form of a compressed jet with rarefaction along its axis. This is how the gas-dynamic mechanism of the plasma torch acts on the “cold stream” without connecting electrical energy.

При запуске плазмотрона подключают высокочастотный потенциал напряжением порядка 10 кВ к разнополярным конструктивным элементам плазмотрона - электроду 4 и соплу 3. Пробивая в сопловой камере на самом минимальном расстоянии воздушный промежуток между поверхностью электрода 4 и внутренней поверхностью сопла 3, электрическая дуга ионизирует и разогревает в сопловой камере ПОГ и ориентируется под воздействием равномерного вихревого потока и создаваемого им разряжения по оси плазмотрона по центру электрода, по центру выходного цилиндрического канала сопла и центру плазменной струи на выходе из сопла плазмотрона. Таким образом, равномерное разрежение по оси сопловой камеры, создаваемое газодинамическим фильтром 8 совместно с завихрителем 17, конфузорным профилем сопла 3 и минимальным диаметром выходного цилиндрического канала сопла создают условия разрежения - область низкого давления по оси плазмотрона, что ориентирует в этой области электрическую дугу, а вокруг дуги происходит ее равномерное обжатие плазменной струей, достигая высокой концентрации энергии плазменной дуги от торца электрода 4 и до выхода ее из сопла плазмотрона.When the plasma torch is started, a high-frequency potential of about 10 kV is connected to the bipolar structural elements of the plasma torch — electrode 4 and nozzle 3. By punching the air gap between the surface of electrode 4 and the inner surface of nozzle 3 in the nozzle chamber at the smallest distance, the electric arc ionizes and heats up in the nozzle chamber POG is oriented under the influence of a uniform vortex flow and a vacuum created by it along the axis of the plasma torch in the center of the electrode, in the center of the output cylinder one channel of the nozzle and the center of the plasma jet from the nozzle of the plasma torch. Thus, the uniform rarefaction along the axis of the nozzle chamber created by the gas-dynamic filter 8 together with the swirler 17, the confuser profile of the nozzle 3 and the minimum diameter of the outlet cylindrical channel of the nozzle create rarefaction conditions — a low-pressure region along the axis of the plasma torch, which orientates the electric arc in this region, and around the arc, it is uniformly compressed by a plasma jet, reaching a high concentration of plasma arc energy from the end of the electrode 4 and until it exits the plasma torch nozzle.

Газодинамический фильтр 8 является составной частью ГВТ плазмотрона и представляет собой последовательное сочетание камер 11, 12 и 13 и дефлекторов 9 и 10, связанных между собой каналами 15 и 16. Причем объемы камер 11, 12 и 13 и проходные сечения каналов 15 и 16 увеличиваются в сторону канавок завихрителя 17, чем обеспечивается высокая равномерность распределения скорости и давления в потоке ПОГ на входе в канавки завихрителя 17, высокая эффективность закрутки ПОГ в сопловой камере и на выходе из цилиндрического канала сопла 3. Размеры площадей проходных сечений камер 11,12 и 13 и проходных сечений каналов 15 и 16 оптимизированы с целью максимального равномерного распределения потока ПОГ из вихревой камеры 13 в канавки завихрителя 17.The gas-dynamic filter 8 is an integral part of the GW of the plasma torch and is a sequential combination of chambers 11, 12 and 13 and deflectors 9 and 10 connected by channels 15 and 16. Moreover, the volumes of chambers 11, 12 and 13 and the passage sections of channels 15 and 16 increase in side of the grooves of the swirl 17, which ensures a high uniformity of the distribution of speed and pressure in the POG flow at the entrance to the grooves of the swirl 17, high efficiency of swirling the POG in the nozzle chamber and at the exit from the cylindrical channel of the nozzle 3. The dimensions of the areas are x the sections of the chambers 11,12 and 13 and the bore sections of the channels 15 and 16 are optimized to maximize the uniform distribution of the POG stream from the vortex chamber 13 into the grooves of the swirler 17.

Проведенные эксперименты показали, что газодинамический фильтр с камерами, дефлекторами и каналами обеспечивает на всем протяжении равномерный по скорости, давлению и расходу поток ПОГ, который приобретает эффект закрутки в вихревой камере с помощью цилиндрических каналов перфорированного дефлектора и далее усиливается в канавках завихрителя.The experiments showed that a gas-dynamic filter with cameras, baffles and channels provides throughout the entire flow of POG that is uniform in speed, pressure and flow rate, which acquires the swirl effect in the vortex chamber with the help of cylindrical channels of the perforated deflector and is further enhanced in the swirl grooves.

Характер течения потока ПОГ и измерения распределения скоростей потока ПОГ, рассчитанные в программном пакете SolidWorks, на участке газоподводящего канала, кольцевой конусообразной полости и завихрителя у плазмотрона - прототипа и заявляемой конструкции плазмотрона с газодинамическим фильтром (Фиг. 3), подтверждают то, что скорости течения ПОГ на выходе из газоподводящего канала и в каналах завихрителя у заявляемого плазмотрона имеют наиболее полное наполнение ПОГ и более равномерный профиль скорости движения потока газа, чем в завихрителе плазмотрона, взятого за прототип. Таким образом, газодинамический фильтр обеспечивает равномерное распределение потока ПОГ уже в кольцевой вихревой камере и далее в канавках завихрителя, что приводит к равномерному полю скоростей и давлений по периметру сопловой камеры, разрежению по оси плазмотрона, стабильной фиксации катодного пятна по центру электрода и плазменной дуги по оси цилиндрического канала сопла и на выходе плазменной дуги из сопла плазмотрона.The nature of the POG flow and the measurements of the distribution of the POG flow velocities calculated in the SolidWorks software package on the gas supply channel, annular conical cavity and swirl at the plasma torch - the prototype and the claimed design of the plasma torch with a gas-dynamic filter (Fig. 3), confirm that the flow rates POG at the outlet of the gas supply channel and in the swirl channel of the inventive plasma torch have the most complete filling of the POG and a more uniform profile of the gas flow velocity than in the swirl torch, taken as a prototype. Thus, the gas-dynamic filter ensures uniform distribution of the POG flow already in the annular vortex chamber and further in the swirl grooves, which leads to a uniform velocity and pressure field along the nozzle chamber perimeter, rarefaction along the axis of the plasma torch, stable fixation of the cathode spot in the center of the electrode and plasma arc along axis of the nozzle cylindrical channel and at the exit of the plasma arc from the nozzle of the plasma torch.

Пример реализации предлагаемого изобретения.An example implementation of the invention.

На оптимальном технологическом режиме, установленном соответствующими расчетами и экспериментами, плазмотроном с установленным в его ГВТ газодинамическим фильтром были разрезаны образцы металла толщиной 10 мм из стали 09 г2с. Исходные технологические параметры составляли следующие величины: ток - 90 А; напряжение - 100 В; диаметр сопла - 2,0 мм; плазмообразующий газ - воздух; давление ПОГ - 0,4 МПа; расход ПОГ - 5 м³/час; охлаждение водяное принудительное. Качество поверхности разрезаемого металла соответствует нормативным параметрам. На фиг. 4 приведены фото износа внутренней поверхности сопла базового плазмотрона (а) марки ПМВР и заявляемого плазмотрона (б) с газодинамическим фильтром. Как видно из представленных фото, в отличие от износа сопла базового плазмотрона, износ внутренней поверхности сопла заявляемого плазмотрона носит равномерный характер, что подтверждает заявленный технический результат.At the optimum technological regime established by the corresponding calculations and experiments, a plasma torch with a gas-dynamic filter installed in its GWT cut metal samples 10 mm thick from 09 g2s steel. The initial technological parameters were as follows: current - 90 A; voltage - 100 V; nozzle diameter - 2.0 mm; plasma-forming gas - air; POG pressure - 0.4 MPa; POG consumption - 5 m ³ / hour; forced water cooling. The surface quality of the cut metal meets the regulatory parameters. In FIG. 4 shows photos of wear on the inner surface of the nozzle of the base plasmatron (a) of the PMVR brand and the inventive plasmatron (b) with a gas-dynamic filter. As can be seen from the photos, in contrast to the wear of the nozzle of the base plasmatron, the wear of the inner surface of the nozzle of the inventive plasma torch is uniform, which confirms the claimed technical result.

Разработанная конструкция ГДФ позволяет обеспечить равномерное распределение плазмообразующего газа (ПОГ) по газовоздушному тракту (ГВТ) и сопловому узлу плазмотрона. Это позволяет стабилизировать плазменную дугу и с высокой эффективностью производить качественную резку металла в широком диапазоне толщин и на малых токах. Также это позволяет снизить акустическое воздействие плазмотрона в рабочей зоне оператора. Все вышеизложенное в совокупности позволяет обеспечить надежность работы конструктивных элементов плазмотрона и его высокие эксплуатационные свойства.The developed HDF design makes it possible to ensure uniform distribution of plasma-forming gas (POG) along the gas-air path (GW) and the nozzle assembly of the plasma torch. This allows you to stabilize the plasma arc and with high efficiency to produce high-quality metal cutting in a wide range of thicknesses and at low currents. This also reduces the acoustic impact of the plasma torch in the operator’s working area. All of the above together allows you to ensure the reliability of the structural elements of the plasma torch and its high performance properties.

Claims

A plasma torch containing a stationary part with channels for supplying plasma-forming gas, supplying and discharging a cooling medium and a replaceable part located in the housing, containing a nozzle, a water-cooled electrode holder with an electrode placed on the conical outer surface of the electrode holder, an insulating sleeve with screw grooves of the swirler, a gas supply channel located tangentially to the helix of the swirl grooves and connected to the annular conical cavity, characterized in that in the annular conical of the first cavity, a gas-dynamic filter is arranged, consisting of two deflectors arranged in series on the outer surface of the electrode holder, made in the form of concentric partitions, forming sequentially arranged annular cylindrical, annular distribution and annular vortex chambers, while the annular cylindrical chamber is limited by a step located on the electrode holder, and the surface of the first deflector made impermeable, soy dinene with a gas supply channel, the outlet opening of which is placed on the surface of the step of the electrode holder, and the end surface of the impermeable deflector and the inner curved surface of the insulating sleeve form an annular expanding channel extending into the annular distribution chamber, which is limited by a second deflector made with channels through which it is connected to the annular a vortex chamber confusingly directed to the helical grooves of the swirler located on the outer surface of the electric the holder, and the channels of the second deflector are directed into the helical grooves of the swirl.