SK7042Y1

SK7042Y1 - Hlavica plazmového horáka

Info

Publication number: SK7042Y1
Application number: SK50049-2014U
Authority: SK
Inventors: Branislav Zuštín; Petr Veselý; Zdeněk Lapčík
Original assignee: Thermacut S R O
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2014-05-05
Publication date: 2015-03-03
Also published as: CZ25961U1; DE202014102563U1; RU150194U1; SK500492014U1

Abstract

Hlavica plazmového horáka, ktorá zahŕňa dýzu, držiak dýzy, vložku držiaka dýzy, elektródu a kryt dýzy, a kde medzi elektródou (9) a dýzou (2) je upravený vírivý krúžok (12) na elektrické oddelenie elektródy (9) od dýzy (2), ktorá je rozoberateľne upevnená na tele (1) plazmového horáka (3) držiakom (4) vybaveným vložkou (5), ktorá je upravená medzi vonkajším povrchom dýzy (2) a vnútorným povrchom držiaka (4) na vytvorenie kanálu (19) pre chladiace médium, pričom na dýze (4) je usporiadaná manžeta (36), cez ktorú je prepojený kanál (19) s homogenizačnou komorou (32).

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka hlavice plazmového horáka zahŕňajúcej dýzu, držiak dýzy, vložku držiaka dýzy, elektródu a kryt dýzy.

Doterajší stav techniky

Jedným z problémov, ktoré plazmové horáky vykazujú, je chladenie dýzy, ktorá obklopuje elektródu. To je podľa známeho stavu techniky uskutočnené tak, že medzi vonkajším obvodom elektródy a vnútorným obvodom dýzy je ponechaný priestor, ktorý je cez valcovitý výstupný otvor vyústený dovnútra plazmového horáka. Chladiace médium je do priestoru nad vonkajším povrchom dýzy zavedené z otvorov upravených v držiaku dýzy, napríklad navzájom osovo symetrických. Osovo symetrické riešenie však vedie k osovo nesymetrickému prúdeniu chladiaceho média, čo je z hľadiska chladenia nevýhodné. Teplota dýzy dosahuje najväčšie hodnoty v jej prednej časti a smerom dozadu klesá. Tým je spôsobené, že len časť chladiaceho média prispieva k chladeniu, keďže podstatná časť chladiaceho média prúdi okolo zadnej časti dýzy, kde je malý teplotný rozdiel a efektivita chladenia je nízka.

Iné riešenie chladenia dýzy spočíva v asymetrickom usporiadaní prívodného a odvodného otvoru chladiaceho média. Toto uskutočnenie umožňuje lepšie odlíšenie vstupu a výstupu chladiaceho média, a tým aj možnosť lepšie optimalizovať prúdenie chladiaceho média. Takýto typ plazmového horáka je známy z DE 102008018530. Pri tomto plazmovom horáku prúdi časť chladiaceho média medzi prívodným otvorom k vzdialenejšiemu koncu ochladzovacieho priestoru a ďalej po časti kružnice späť k bližšiemu koncu ochladzovacieho priestoru a odvádzacím otvorom von z plazmového horáka. Zvyšná časť chladiaceho média však prúdi od prívodného otvoru prakticky v smere dotyčnice po časti kružnice k odvodnému otvoru a na chladení sa podieľa minimálne. Účinnosť chladenia v tepelne najviac namáhanej časti dýzy je tým znížená, čo má vplyv na dĺžku životnosti dýzy.

Z DE 102007005316 je známe riešenie plazmového horáka, v ktorom je podstatná časť chladivá usmernená prúdením okolo tepelne najviac namáhanej prednej časti dýzy. Avšak pozitívny efekt chladenia je znížený vzhľadom na relatívne malý povrch, na ktorom dochádza k tepelnej výmene. Dýza, ktorá je s cieľom umožnenia prúdenia vybavená drážkami, vyžaduje rotačné poziciovanie drážok vzhľadom na vstupný, respektíve výstupný otvor, keďže len tak chladiace médium prúdi drážkami a chladenie je intenzívnejšie.

Z opisu DE 102009006132 je známe uskutočnenie, ktoré je charakterizované dvoma typmi drážok, a to jeden typ na privádzame chladiaceho média a druhý typ na odvádzanie chladiaceho média. Nevýhodou tohto typu plazmového horáka je výrobná zložitosť a tiež požiadavka na poziciovanie dýzy vzhľadom na vstupný a výstupný otvor chladiaceho média. Okrem životnosti dýzy majú na efektívnosť využitia plazmového horáka vplyv aj prestoje spôsobené pri výmene dýzy.

Podstata technického riešenia

Úlohou technického riešenia je vyriešiť plazmový horák tak, aby ďalej zlepšil chladenie dýzy, odstrániť poziciovanie dýzy vzhľadom na vstupný a výstupný otvor a zjednodušiť tým konštrukciu plazmového horáka. Toto sa značnou mierou dosiahne hlavicou plazmového horáka, ktorá zahrnuje dýzu, držiak dýzy, vložku držiaka dýzy, elektródu a kryt dýzy podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že medzi elektródou a dýzou je upravený vírivý krúžok na elektrické oddelenie elektródy od dýzy, ktorá je rozoberateľné upevnená na tele plazmového horáka držiakom vybaveným vložkou, ktorá je upravená medzi vonkajším povrchom dýzy a vnútorným povrchom držiaka na vytvorenie kanálu pre chladiace médium, pričom na dýze je usporiadaná manžeta, cez ktorú je prepojený kanál s homogenizačnou komorou.

S ohľadom na rovnomerné prúdenie chladiaceho média a jednoduchosť uskutočnenia sa javí výhodné, keď je dýza v prednej časti vybavená rebrom, na ktoré dosadá držiak dýzy, a manžeta usporiadaná na dýze je vybavená pravidelne rozmiestnenými priechodmi, pričom na manžete je upravená dosadacia plocha pre telo plazmového horáka a dosadacia plocha pre vložku.

S ohľadom na vedenie ochranného plynu je účelné, keď na prednej časti držiaka dýzy je usporiadaný dištančný krúžok, na ktorého čelo dosadá kryt, a z opačnej strany čela sú po obvode dištančného krúžku rozmiestnené priechody pre ochranný plyn.

S ohľadom na rovnomerné prúdenie chladiaceho média je vhodné, keď vložka je v zadnej časti vybavená prírubou, v ktorej sú pravidelne usporiadané priechody na ohriatie chladiaceho média, pričom v prednej časti vložky sú výstupky.

SK 7042 Υ1

Pre jednoduchosť výroby je účelné, keď vložka je v prednej časti kužeľovitá a v zadnej časti valcovitá, pričom na zadnej časti valcovitého tvaru sú pravidelne usporiadané a smerom k prednej časti vložky prehlbujúce sa drážky.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie bude bližšie objasnené s použitím výkresov, na ktorých je schematicky znázornené: obrázok 1: hlavica plazmového horáka v reze, obrázok 2: pozdĺžny rez dýzou plazmového horáka, obrázok 3: čelný pohľad na dýzu plazmového horáka, obrázok 4: axonometrický pohľad na držiak dýzy, obrázok 5: pozdĺžny rez držiakom dýzy podľa obrázka 4, obrázok 6: axonometrický pohľad na vložku držiaka dýzy, obrázok 7: čelný pohľad na vložku držiaka dýzy, obrázok 8: pozdĺžny rez vložkou držiaka dýzy, obrázok 9: alternatívne uskutočnenie vložky držiaka dýzy v axonometrickom pohľade a obrázok 10: pozdĺžny rez vložkou držiaka dýzy podľa obrázka 9.

Príklady uskutočnenia

Ako je zrejmé z obrázka 1, hlavica 13 plazmového horáka 3 pozostáva z dýzy 2, v ktorej je umiestnená elektróda 9 vybavená emisným prvkom 11. Medzi elektródou 9 a dýzou 2 je upravený vírivý krúžok 12 vybavený tesniacimi krúžkami 7 medzi ním, elektródou 9 a dýzou 2. Vírivý krúžok 12 elektricky oddeľuje elektródu 9 od dýzy 2 a napomáha centrovaniu dýzy 2. Upevnenie dýzy 2 na tele 1 plazmového horáka 3 je pomocou držiaka 4 uskutočnené rozoberateľné, pričom medzi telom 1. plazmového horáka 3 a držiakom 4 dýzy 2 je tesniaci krúžok 7. Držiak 4 dýzy 2 je vybavený vložkou 5 upravenou medzi vonkajším povrchom 17 dýzy 2 a vnútorným povrchom 18 držiaka 4 dýzy 2, čím vytvára kanál 19 na prechod chladiaceho média. Vonkajšiu stenu hlavice 13 tvorí kryt 14, ako je zrejmé z obrázka 1, upevnený na plazmovom horáku 3 pomocou dielca 15, medzi ktorým a krytom 14 je tesniaci krúžok 7. Vzájomná poloha krytu 14 a držiaka 4 dýzy 2 je nastavená pomocou dištančného krúžku 6. Priestor medzi držiakom 4, krytom 14 a dielcom 15 tvorí kanál 20 pre ochranný plyn. Plazmová komora 8 podľa obrázka 1, 2 je upravená v prednej časti 39 dýzy 2 a je vyústená priechodným otvorom 16 von z dýzy 2. Všetky tesniace krúžky sú kvôli prehľadnosti a zjednodušeniu označené rovnakou vzťahovou značkou 7.

Konštrukčné uskutočnenie dýzy 2 je zrejmé z obrázka 2 a 3. V prednej časti 39 dýzy 2 je upravený tesniaci krúžok 7 a rebro 25 slúžiace ako dosadacia plocha pre držiak 4 dýzy 2. Na valcovitej časti vonkajšieho povrchu 17 dýzy 2 je usporiadaná manžeta 36 vybavená pravidelne rozmiestenými priechodmi 21, ktoré zo strany zadnej časti 40 dýzy 2 vychádzajú z prstencového vybrania 22. Na manžete 36 je tiež upravená dosadacia plocha 24, na ktorú dosadá telo 1 plazmového horáka 3, a dosadacia plocha 42 pre vložku 5. V zadnej časti 40 dýzy 2 je tiež uložený tesniaci krúžok 7 medzi telom 1 plazmového horáka 3 a dýzou 2. Po zasunutí dýzy 2 do tela 1 plazmového horáka 3 podľa obrázka 1, 2 je prstencové vybranie 22 uzavreté a je tak vytvorená homogenizačná komora 32 pre chladiace médium, do ktorej je vyústený kanál 10 v tele 1 plazmového horáka 3, ktorým je privádzané chladiace médium.

Na obrázku 4 je v axonometrickom pohľade znázornený držiak 4 dýzy 2. Na prednej časti držiaka 4 je usporiadaný dištančný krúžok 6, na ktorého čelo 30 dosadá kryt 14. Pozdĺž opačnej strany čela 30 dištančného krúžku 6 sú v držiaku 4 priechody 28 pre ochranný plyn. Ako je tiež zrejmé z obrázka 4, priechody 28 môžu byť vzhľadom na os držiaka 4 sklonené, pričom priestorom 31 medzi dištančným krúžkom 6 a držiakom 4 je možné regulovať množstvo ochranného plynu privádzaného do kanála 20 pre ochranný plyn. Z obrázka 5 je zrejmé, že medzi držiakom 4 a dištančným krúžkom 6 je tiež upravená homogenizačná komora 29, v ktorej dochádza k vyrovnaniu tlaku a rýchlosti ochranného plynu, a tým k rovnomernému prietoku ochranného plynu k prednej časti 39 dýzy 2. Dištančný krúžok 6, ktorý vymedzuje polohu krytu 14 a dýzy 2 k sebe navzájom, súčasne kryt 14 od dýzy 2 elektricky oddeľuje. Priestor medzi vložkou 5 a držiakom 4 dýzy 2 formuje časť kanálu 19, ktorým prechádza ohriate chladiace médium do kanálu 23 v tele 1 plazmového horáka 3 podľa obrázka 1.

Na obrázku 6, 7, 8 je znázornené uskutočnenie vložky 5 vybavené v zadnej časti 38 prírubou 35, v ktorej sú pravidelne usporiadané priechody 27 pre ohriate chladiace médium. Z prednej časti 37 vložky 5 sú po jej obvode pravidelne rozmiestnené radiálne výstupky 45, medzi ktorými tiež prechádza chladiace médium. Vložka 5 sa pri zostavení s držiakom 4 výstupkami 45 opiera o opornú plochu 26 na držiaku 4.

Iné uskutočnenie vložky 5 držiaka 4 dýzy 2 je znázornené na obrázku 9 a 10. Vložka 5 je v prednej časti 37 kužeľová a na zadnej časti 38 valcovitého tvaru sú upravené pravidelne usporiadané, smerom k prednej časti 37 sa prehlbujúce drážky 41. Zadná časť 38 vložky 5, príslušne upravená na valcovitý tvar, dosadá opornou plochou 26 na držiak 4.

Pri chladení dýzy 2 v opísanom konštrukčnom usporiadaní hlavice 13, obrázok 1, pri činnosti plazmové

SK 7042 Υ1 ho horáka 3 je chladiace médium privádzané kanálom 10 do homogenizačnej komory 32, z nej axiálnymi priechodmi 21 prechádza do kanála 19 medzi vonkajším povrchom 17 dýzy 2 a vnútorným povrchom 18 vložky 5 a v priestore kanála 19 dochádza k tepelnej výmene medzi dýzou 2 a chladiacim médiom. Kanál 19 sa okolo prednej časti 37 vložky 5, kde má chladiace médium vyššiu rýchlosť, obracia do protismeru a prechádza priestorom kanálu 19 k priechodom 27 a z nich do prstencovej medzery 34 medzi telom 1 plazmového horáka 3 a držiakom 4 dýzy 2. Z prstencovej medzery 34 postupuje potom chladiacim médiom do výstupného kanála 23 v tele L S ohľadom na prúdenie chladiaceho média nie je nutné, aby dosadacia plocha 42 na manžete 36 dýzy 2 dosadala tesne na vložku 5 držiaka 4. Je možné, aby bola medzi nimi vôľa, ktorá by umožňovala prietok chladiaceho média menší ako 10 %.

Výmena dýzy 2 je podľa tohto technického riešenia veľmi jednoduchá, pretože ju nie je nutné polohovo nijako nastavovať, čo platí i o vložke 5 držiaka 4 dýzy 2. Tým sa skrátia aj prevádzkové prestoje.

Priemyselná využiteľnosť

Technické riešenie je určené na využitie v plazmových horákoch.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Hlavica plazmového horáka, zahŕňajúca dýzu, držiak dýzy, vložku držiaka dýzy, elektródu a kryt dýzy, vyznačujúca sa tým, že medzi elektródou (9) a dýzou (2) je upravený vírivý krúžok (12) na elektrické oddelenie elektródy (9) od dýzy (2), ktorá je rozoberateľné upevnená na tele (1) plazmového horáka (3) držiakom (4) vybaveným vložkou (5), ktorá je upravená medzi vonkajším povrchom (17) dýzy (2) a vnútorným povrchom (18) držiaka (4) na vytvorenie kanálu (19) pre chladiace médium, pričom na dýze (2) je usporiadaná manžeta (36), cez ktorú je prepojený kanál (19) s homogenizačnou komorou (32).
2. Hlavica podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že dýza (2) je v prednej časti (39) vybavená rebrom (25), na ktoré dosadá držiak (4) dýzy (2), a manžeta (36) usporiadaná na dýze (2) je vybavená pravidelne rozmiestnenými priechodmi (21), pričom na manžete (36) je upravená dosadacia plocha (24) pre telo (1) plazmového horáka (3) a dosadacia plocha (42) pre vložku (5).
3. Hlavica podľa nároku 1 alebo la 2, vyznačujúca sa tým, že na prednej časti držiaka (4) dýzy (2) je usporiadaný dištančný krúžok (6), na ktorého čelo (30) dosadá kryt (14), a z opačnej strany čela (30) sú po obvode dištančného krúžku (6) rozmiestnené priechody (28) pre ochranný plyn.
4. Hlavica podľa nároku 1 alebo 1 až 3, vyznačujúca sa tým, že vložka (5) je v zadnej časti (38) vybavená prírubou (35), v ktorej sú pravidelne usporiadané priechody (27) na ohriatie chladiaceho média, pričom v prednej časti (37) vložky (5) sú výstupky (45).
5. Hlavica podľa nároku 1 alebo laž3, vyznačujúca sa tým, že vložka (5) je v prednej časti (37) kužeľovitá a v zadnej časti (38) valcovitá, pričom na zadnej časti (38) valcovitého tvaru sú pravidelne usporiadané a smerom k prednej časti (37) vložky (5) prehlbujúce sa drážky (41).

5 výkresov