DD255437A7

DD255437A7 - COMPOSITE DUESE FOR A PLASMATRON

Info

Publication number: DD255437A7
Application number: DD27543285A
Authority: DD
Inventors: Todorov D Garlanov; Ivanov S Angelov
Original assignee: Npk Po Kontrolno Savaratschni Raboti,Bg
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-04-22
Publication date: 1988-04-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zusammengesetzte Duese fuer ein Plasmatron und findet bei der Plasmabearbeitung von Materialien in Luft und unter Wasser Anwendung. Die zusammengesetzte Duese schliesst eine innere und eine aeussre formierende Duese ein, die uebereinander montiert sind und so am Gehaeuse des Plasmatrons befestigt sind, dass ein erster und ein zweiter Spalt entstehen. Im ersten Spalt, der zwischen der Kathode und der inneren formierenden Duese liegt, wird eine innere und im zweiten Spalt eine aeussere Wirbeleinrichtung eingebaut. Die Duese sichert eine gleichzeitige und unabhaengige Zufuehrung von inertem, sauerstoffhaltigem, plasmabildendem Gas und Wasserstrahl und senkt den Gasaufwand. Des weiteren gestattet die Ausbildung der Duese das Schneiden von Werkstuecken von grosser Staerke in Luft und unter Wasser mit bedeutender Eintauchtiefe. Die Zufuehrung erfolgt gleichzeitig und unmittelbar direkt in den formierenden Kanal der Duese. Fig. 1The invention relates to a composite duese for a plasmatron and is used in the plasma processing of materials in air and under water application. The composite duese includes an inner and an outer forming duese, which are mounted one above the other and attached to the housing of the plasmatron so as to form a first and a second gap. In the first gap, which is located between the cathode and the inner forming Duese, an inner and in the second gap an outer vortex device is installed. The Duese ensures a simultaneous and independent supply of inert, oxygen-containing, plasma-forming gas and water jet and reduces the gas expenditure. Furthermore, the design of the Duese allows the cutting of workpieces of great strength in air and underwater with significant immersion depth. The supply takes place simultaneously and directly directly into the forming channel of the Duese. Fig. 1

Description

Die Aufgabe wurde durch eine zusammengesetzte Düse gelöst, mit einer inneren und einer äußeren formierenden Düse, die übereinander angeordnet und so am Gehäuse des Plasmatrons so befestigt sind, daß ein erster und ein zweiter Spalt gebildet werden. Der erste Spalt entsteht zwischen der Kathode des Plasmatrons und der inneren formierenden Düse mit der darin angeordneten inneren Wirbeleinrichtung. Der zweite Spalt ist mit den Kanälen im Gehäuse des Plasmatrons verbunden. Im Vorderende der inneren formierenden Düse ist ein formierender Kanal ausgebildet. Gemäß der Erfindung ist zwischen der inneren und der äußeren formierenden Düse eine formierende Zwischendüse montiert. Zwischen dieser und der inneren formierenden Düse entsteht ein dritter Spalt und der zweite Spalt ist zwischen der Zwischen- und der äußeren formierenden Düse ausgebildet. Im Vorderteil der formierenden Zwischendüse ist ein zweiter formierender Kanal vorgesehen, gleichachsig diesem der inneren formierenden Düse, wobei ein gemeinsamer formierender Kanal gebildet wird. In der Kontaktoberfläche der Zwischen- und der äußeren formierenden Düse ist eine Zwischenwirbeleinrichtung mit tangentialen Kanälen angeschlossen. Die aufgezeigten tangentialen Kanäle sind in ihrem einen Ende mit einem inneren Kreiskanal der formierenden Zwischendüse verbunden. Dieser Kanal ist durch Bohrungen mit einem mit Zuführung verbundenen äußeren Kreiskanal angeschlossen. Der zweite Spalt ist mit den Kanälen des Gehäuses mittels der äußeren Wirbeleinrichtung, der verbindenen Kanäle der formierenden Zwischendüse und des dritten Spaltes verbunden. Die verbindenden Kanäle sind zweckmäßigerweise oberhalb der Zwischenwirbeleinrichtung angeordnetThe object has been achieved by a compound nozzle, having an inner and an outer forming nozzle, which are arranged one above the other and so attached to the housing of the Plasmatron so that a first and a second gap are formed. The first gap is formed between the cathode of the plasmatron and the inner forming nozzle with the inner vortex device disposed therein. The second gap is connected to the channels in the housing of the plasmatron. In the front end of the inner forming nozzle, a forming channel is formed. According to the invention, a forming intermediate nozzle is mounted between the inner and outer forming nozzles. Between this and the inner forming nozzle, a third gap is formed and the second gap is formed between the intermediate and outer forming nozzles. In the front part of the forming intermediate nozzle, a second forming channel is provided coaxially with that of the inner forming nozzle, forming a common forming channel. In the contact surface of the intermediate and the outer forming nozzle an intervertebral device is connected with tangential channels. The indicated tangential channels are connected in one end with an inner circular channel of the forming intermediate nozzle. This channel is connected by bores to an outer circular channel connected to a feed. The second gap is connected to the channels of the housing by means of the outer vortex device, the connecting channels of the forming intermediate nozzle and the third gap. The connecting channels are expediently arranged above the intermediate vortex device

Die Vorteile der Düse bestehen im Folgenden: The advantages of the nozzle are as follows:

Es ist eine gleichzeitige und unabhängige Zuführung an inertem, sauerstoffhaltigem und plasmabildendem Gas und Wasserstrahl gewährleistet und der Aufwand an inertem Gas wird gesenkt.It is a simultaneous and independent supply of inert, oxygen-containing and plasma-forming gas and water jet guaranteed and the cost of inert gas is lowered.

Die Konstruktion der Düse gestattet das Schneiden von Werkstücken von großer Stärke in Luft und unter Wasser mit bedeutender Eintauchtiefe.The design of the nozzle allows the cutting of workpieces of great strength in air and underwater with significant immersion depth.

embodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Düse ist in den beigefügten Zeichnungervdargestellt. Es zeigen:An embodiment of the nozzle is shown in the accompanying drawing. Show it:

Fig. 1: den Teilschnitt der zusammengestzten Düse, montiert am Plasmatron; Fig.2: den Schnitt nach Fig. 1.Fig. 1: the partial section of the compressed nozzle mounted on Plasmatron; 2: the section of FIG. 1.

Die zusammengesetzte Düse besteht aus einer inneren Düse 1, einer Zwischendüse 2 und einer äußeren formierenden Düse 3, die aufeinander montiert sind. Sie sind am Gehäuse 4 des Plasmatrons so befestigt, daß dadurch drei Spalte entstehen. Der erste Spalt 5 ist zwischen der Kathode des Plasmatrons und der inneren formierenden Düse 1. Der zweite Spalt liegt zwischen dem Spalt 7 und der äußeren formierenden Düse 3. Der dritte Spalt 8 ist zwischen der inneren Düse 1 und der Zwischendüse 2 gebildet. Im ersten Spalt 5 ist die innere Wirbeleinrichtung 9 und im zweiten Spalt 7 die äußere Wirbeleinrichtung 10 montiert. Im Vorderteil der inneren formierenden Düse ist ein formierender Kanal 11 gebildet, verbunden gleichachsig mit zweitem formierendem Kanal 12, ausgebildet in der formierenden Zwischendüse 2 so, daß ein gemeinsamer formierender Kanal 13 gebildet wurde. Die formierenden Kanäle 11; 12 können mit unterschiedlichen Durchmessern und Längen ausgebildet sein. Die Kontaktoberfläche der Zwischendüse 2 und der inneren formierenden Düse 1 besteht aus einer Zwisehenwirbeleinrichtung 14 mit eingeschlossenen Tangentialkanälen 15, die unter verschiedenem Winkel gegenüber dem gemeinsamen formierenden Kanal 13 geneigt sein können. DieTangentialkanäle 15 sind in ihrem einen Ende mit dem gemeinsamen formierenden Kanal 13 und am anderen Ende mit einem inneren Kreiskanal 16 an derformierenden Zwischendüse 2 verbunden. Seinerseits ist der innere Kreiskanal 16 durch Bohrungen 17 mit einem äußeren Kreiskanal 18, welcher an die Zuführung 19 angeschlossen ist, verbunden. Der äußere Kreiskanal 18 kann auch im zweiten Spalt 7 und in der äußeren formierenden Düse 3 ausgeführt werden. Der zweite Spalt 7 ist durch die äußere Wirbeleinrichtung 10, Verbundkanäle 20 der formierenden Zwischendüse 2 und den dritten Spalt 8 mit Kanälen 21 verbunden, die im Gehäuse 4 des Plasmatrons ausgeführt sind. Die Verbundkanäle 20 sind oberhalb der Zwischenwirbeleinrichtung 14 angeordnetThe composite nozzle consists of an inner nozzle 1, an intermediate nozzle 2 and an outer forming nozzle 3, which are mounted on each other. They are attached to the housing 4 of the plasmatron so that there are three gaps. The first gap 5 is between the cathode of the plasmatron and the inner forming nozzle 1. The second gap is between the gap 7 and the outer forming nozzle 3. The third gap 8 is formed between the inner nozzle 1 and the intermediate nozzle 2. In the first gap 5, the inner vortex device 9 and in the second gap 7, the outer vortex device 10 is mounted. In the front part of the inner forming nozzle a forming channel 11 is formed, connected coaxially with second forming channel 12, formed in the forming intermediate nozzle 2 so that a common forming channel 13 has been formed. The forming channels 11; 12 may be formed with different diameters and lengths. The contact surface of the intermediate nozzle 2 and the inner forming nozzle 1 consists of a Zwisehenwirbeleinrichtung 14 with trapped Tangentialkanälen 15, which may be inclined at different angles to the common forming channel 13. The tangential channels 15 are connected at their one end to the common forming channel 13 and at the other end to an inner circular channel 16 at the forming intermediate nozzle 2. In turn, the inner circular channel 16 through holes 17 with an outer circular channel 18 which is connected to the feeder 19, connected. The outer circular channel 18 can also be executed in the second gap 7 and in the outer forming nozzle 3. The second gap 7 is connected by the outer vortex device 10, composite channels 20 of the forming intermediate nozzle 2 and the third gap 8 with channels 21, which are executed in the housing 4 of the Plasmatrons. The composite channels 20 are arranged above the intermediate vortex device 14

Die zusammengesetzte Düse hat folgende Wirkungsweise: The composite nozzle has the following mode of action:

Inertes Gas bestimmter Ergiebigkeit wird tangential durch die innere Wirbeleinrichtung 9 geführt und bewegt sich im ersten Spalt 5 mit ständig ansteigender Geschwindigkeit, eindringend in den formierenden Kanal 11 der inneren formierenden Düse 1 und setzt die Bewegung im gemeinsamen formierenden Kanal 13 fort.Inert gas of certain fertility is guided tangentially through the inner swirler 9 and moves in the first gap 5 at an ever increasing rate, penetrating into the forming channel 11 of the inner forming nozzle 1, and continuing the movement in the common forming channel 13.

Der kühlende Wasserstrahl, in das Gehäuse 4 mittels der Kanäle 21 zugeführt, dringt in den dritten Spalt 8 ein, kühlend die innere Düse 1 sowie die Zwischendüse 2 und die formierende Düse 3. Es folgt das Eindringen des Wasserstrahles in die Verbundkanäle 20 und die Kühlung der Zwischendüse 2 und der formierenden Düse 3 fortsetzend, gelangt der Wasserstrahl in den zweiten Spalt oberhalb der äußeren Wirbeleinrichtung 10. Die letztere durchfließend, erlangt der Wasserstrahl eine zwangsläufige Rotationssowie fortschreitende Bewegung, so daß die Kühlung der Zwischendüse 2 und der äußeren formierenden Düse 3 fortgesetzt wird. Im zweiten Spalt 7 bewegt sich der Wasserstrahl mit einer stets erhöhenden Geschwindigkeit nach außen zu ihrer Bohrung gerichtet. Daraus abfließend schafft der Wasserstrahl vordem Plasmatron einen schützenden konischen Wasserschirm mit veränderlich kontrollierbarer Form und mit breiter funktionaler technologischer Vorbestimmung. Das Plasmatron wird dem zu schneidenden Material zugeführt. Eine Spannung wird zwischen der zusammengesetzten Düse und der Kathode 6 angelegt und durch eine manuelle Zündvorrichtung oder automatisch mit Oszillator oder Pneumotaste wird ein Pilotbogen gezündet, der automatisch auf das zu bearbeitende Material wirkt. Gleichzeitig mit der Zunahme der energetischen Parameter des Bogens wird über die Zuführung 19 ein sauerstoffhaltiger Strom mit einer Leistung geleistet, die die Leistung des inerten Gases bedeutend übersteigt. Dieser Strahl dringt in den äußeren Kreiskanal 18 und geht über Bohrungen 17 in den inneren Kreiskanal 16 oberhalb der Zwischenwirbeleinrichtung 14 über. Von dort dringt er über die Tangentiaikanäle 15 in den gemeinsamen formierenden Kanal 13, wirkt auf den generierten Plasmastrahl, indem er seine Länge verändert sowie seine gasdynamischen, energetischen und thermischen Parameter.The cooling water jet, supplied into the housing 4 by means of the channels 21, penetrates into the third gap 8, cooling the inner nozzle 1 and the intermediate nozzle 2 and the forming nozzle 3. It follows the penetration of the water jet into the composite channels 20 and the cooling continuing the intermediate nozzle 2 and the forming nozzle 3, the water jet passes into the second gap above the outer swirl means 10. Flowing through the latter, the water jet obtains positive rotation and progressive movement so that the cooling of the intermediate nozzle 2 and the outer forming nozzle 3 continues becomes. In the second gap 7, the water jet moves at an ever-increasing speed directed outwards to its bore. From this, the water jet in front of the Plasmatron creates a protective conical water screen with changeable controllable form and with broad functional technological predetermination. The plasmatron is fed to the material to be cut. A voltage is applied between the composite nozzle and the cathode 6, and a pilot arc is initiated by a manual ignition device or automatically with an oscillator or pneumotast, which automatically acts on the material to be processed. Simultaneously with the increase in the energetic parameters of the arc, an oxygen-containing stream is made through the supply 19 with a power that significantly exceeds the performance of the inert gas. This jet penetrates into the outer circular channel 18 and passes via bores 17 into the inner circular channel 16 above the intermediate vortex device 14. From there it penetrates via the tangentia channels 15 into the common forming channel 13, acts on the generated plasma jet by changing its length as well as its gas dynamic, energetic and thermal parameters.

Claims

claims:

A composite nozzle for a plasmatron having an inner and outer forming nozzle disposed one above the other and secured to the housing of the plasmatron so as to form first and second gaps, the first gap being between the cathode of the plasmatron and the inner forming one Nozzle is located and therein an inner vortex device mounted and in the second gap an outer vortex device is attached, wherein the second gap connected to running in the housing of the Plasmatrons channels and forming a forming channel in the front end of the inner forming nozzle, characterized in that between the inner forming an intermediate nozzle (2) by forming between the latter and the inner forming nozzle (1) a third gap (8), and the second gap (7) between the intermediate nozzle (2 ) and the outer forming nozzle (3) is formed by a Vor said second intermediate forming nozzle (2) is provided with a second forming channel (12) coaxially with a forming channel (11) of said inner forming nozzle (1), forming a common forming channel (13) of said inner forming nozzle (1); in that an intermediate vortex device (14) with tangential channels (15) is enclosed in the contact surface of the intermediate nozzle (2) and the inner forming nozzle (1), with its one end connected to the common forming channel (13) and in the other end by an inner circular channel ( 16), which is connected via bores (17) with an outer circular channel (18), connected via a feed (19), wherein the second gap (7) with channels (21) of the housing (4) by means of an outer vortex device (10 ), Compound channels (20) of the forming intermediate nozzle (2) and third gap (8) is connected.

2. A composite nozzle according to claim 1, characterized in that the connecting channels of the forming intermediate nozzle (2) over the intermediate vortex device (14) are arranged.

For this 2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a composite nozzle for a plasmatron and finds application in the plasma processing of materials in the air and under water.

Characteristic of the known state of the art

There is known a composite nozzle for a plasmatron, in particular for independently supplying a jet of water and plasma-forming gas, including an outer and an inner forming nozzle, mounted one above the other and attached to the housing of the plasmatron so as to form two gaps. The first gap is provided between the cathode and the inner forming nozzle intended for supplying plasma-forming gas, wherein an inner swirling device is mounted therein. The second gap is provided between the inner and outer forming nozzles intended for supplying a jet of water. The second gap is formed between the inner and outer forming nozzle and intended for supplying a water jet. The front part of the second gap is formed as a concentric opening and the rear part connected to channels, which are executed in the housing of the Plasmatron. Below the level of the channels-on the outer surface of the inner forming nozzle, an outer vortex device is mounted. In the front part of the inner forming nozzle, a forming channel is worked out. A disadvantage of this nozzle is that it is not possible to simultaneously and independently supply inert and oxygen-containing plasma-forming gas directly and directly into the forming channel. Another disadvantage of this nozzle is that as the thickness of the material to be cut increases, or as the depth of immersion increases, as well as the increase in nozzle performance, the expense of the inert gases argon, hydrogen, nitrogen, helium and their mixtures increases significantly. This makes plasma cutting of ordinary steels more expensive per meter per meter than gas oxygen cutting.

Object of the invention

The object of the invention is to provide a composite nozzle for a plasmatron, which operates reliably and in which the cost of inert plasma-forming gas is lowered.

Explanation of the essence of the invention

The object of the invention is to provide a composite nozzle for a plasmatron, in which a simultaneous and independent supply of inert and oxygen-containing plasma-forming gas is ensured directly and directly in their forming channel.