ES2874902T3 - Boquilla para una antorcha de arco voltaico de plasma - Google Patents

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Abstract

Boquilla para un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma refrigerado por líquido, que comprende: un cuerpo (2) con una longitud axial total L, una superficie interior (2.20) y una superficie exterior (2.22), un extremo delantero (2.24) y un extremo trasero (2.26) y una abertura de boquilla (2.28) en el extremo delantero (2.24), en donde la superficie exterior (2.22) del cuerpo (2), a partir del extremo posterior (2.26), tiene una primera sección (2.1) sustancialmente cilíndrica con una longitud axial L1, en la que, en el extremo posterior (2.26) del cuerpo (2), hay una ranura (2.10), que se extiende preferiblemente en la dirección circunferencial, para o con un anillo redondo (2.42) dispuesto en ella, cuya ranura está limitada hacia el extremo posterior (2.26) del cuerpo (2) por un saliente (2.30), que define un primer diámetro exterior, D11, del cuerpo (2), y en el extremo delantero una superficie de centrado (All) para un soporte de boquilla (7), que define un segundo diámetro exterior, D12, del cuerpo (2), y una segunda sección (2.2) que se conecta al mismo hacia el extremo delantero (2.24) con una longitud axial L2, que tiene una superficie de tope axial (B11) para el soporte de boquilla (7) en el límite con la primera sección (2.1), que define un tercer diámetro exterior (D21) del cuerpo (2), y que se estrecha sustancialmente de forma cónica al menos en una sección parcial hacia el extremo delantero (2.24) del cuerpo (2), caracterizado porque se aplica: D12 - D11 >= 1,5 mm y/o (D12 - D11)/D12 >= 0,07.

Description

DESCRIPCIÓN
Boquilla para una antorcha de arco voltaico de plasma
La presente invención se refiere a boquillas para un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma refrigerado por líquido, a una disposición formada por un soporte de boquillas y una boquilla para un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma refrigerado por líquido, a un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma y a una antorcha de arco voltaico de plasma con la misma.
A partir del documento DE 10 2009 006 132 B4, se conoce una boquilla para una antorcha de arco voltaico de plasma refrigerada por líquido, que tiene un cuerpo con una longitud axial total, una superficie interior y una superficie exterior, un extremo delantero y un extremo trasero, y una abertura de boquilla en el extremo delantero. La boquilla conocida tiene, desde la parte trasera (desde el extremo posterior), primero una sección de alojamiento para alojar la misma en un soporte de boquilla y después una ranura, en la que puede estar o está dispuesto un anillo redondo. En ciertos casos, esto puede tener la desventaja de que, cuando la boquilla se instala en un cabezal de antorcha de plasma, el espacio para el líquido de refrigeración, en particular el agua de refrigeración, está limitado hacia el soporte de boquilla y, por lo tanto, la zona de contacto entre el líquido de refrigeración y la boquilla hacia la parte posterior.
También se conocen boquillas, en las que una ranura con un anillo redondo que puede disponerse o está dispuesto en ella se encuentra directamente en el extremo posterior del mismo. Esto tiene de nuevo la desventaja de que el anillo redondo puede dañarse cuando se inserta en un soporte de boquilla para insertar la boquilla en el soporte de boquilla, por ejemplo si hay elementos como salientes, como los descritos en el documento DE 102007005316 B4, en el soporte de boquilla para el guiado definido de la boquilla.
El documento DE102008018530 A1 divulga una boquilla para una antorcha de plasma refrigerada por líquido.
La presente invención se basa, por tanto, en la tarea de configurar la boquilla conocida de tal manera que se evite, o al menos se reduzca, el daño al anillo redondo cuando se inserta una boquilla en un soporte de boquilla y, al mismo tiempo, se proporcione una mayor superficie que pueda entrar en contacto con el líquido refrigerante.
Según un primer aspecto, esta tarea se resuelve conforme a la invención mediante una boquilla para un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma refrigerado por líquido, que comprende un cuerpo que tiene una longitud axial total L, una superficie interior y una superficie exterior, un extremo delantero y un extremo trasero, y una abertura de boquilla en el extremo delantero, teniendo la superficie exterior del cuerpo, a partir del extremo trasero, una primera sección sustancialmente cilíndrica con una longitud axial L1, en la que, en el extremo trasero del cuerpo, hay una ranura que se extiende preferiblemente de forma circunferencial para o con un anillo redondo dispuesto en ella, que está limitada hacia el extremo posterior del cuerpo por un saliente, que define un diámetro exterior D11 del cuerpo, y en el extremo anterior hay una superficie de centrado para un soporte de boquilla, que define un diámetro exterior D12 del cuerpo, y una segunda sección que se une a la primera hacia el extremo anterior y tiene una longitud axial L2, que tiene una superficie de tope axial para el soporte de boquilla en el límite con la primera sección, que define un tercer diámetro exterior D21 del cuerpo, y que se estrecha sustancialmente de forma cónica al menos en una sección parcial hacia el extremo delantero del cuerpo, en donde se aplica D12 - D11 > 1,5 mm y/o (D12 -D11)/D12>0,07.
Por sección que se adelgaza o estrecha cónicamente se entiende en particular una sección en la que, cuando el punto más posterior (arista) de la sección se conecta con el punto más anterior (arista) de la sección, la línea es paralela al eje longitudinal de la boquilla o con una desviación mínima de más de ± 15°.
Además, por diámetro exterior, se entiende particularmente lo siguiente:
• El diámetro exterior, que formaría un círculo virtual con el radio del plano formado en perpendicular al eje longitudinal de la boquilla, entre el punto de corte del plano y el eje longitudinal y la distancia máxima a la superficie exterior de la boquilla.
• Existe la posibilidad de que se forme un círculo completo en el plano mediante el límite exterior de la boquilla, pero también la posibilidad de que sólo se presenten una zona parcial o sólo secciones individuales y el círculo y también el diámetro existan sólo virtualmente.
• En la superficie de la boquilla se pueden prever ranuras u otros rebajes o interrupciones.
Según otro aspecto, esta tarea se resuelve mediante una boquilla para una antorcha de arco voltaico de plasma refrigerada por líquido, que comprende un cuerpo con una longitud axial total L, una superficie interior y una superficie exterior, un extremo delantero y otro trasero del cuerpo y una abertura de boquilla en el extremo delantero, en donde la superficie exterior del cuerpo, a partir del extremo trasero, comprende una primera sección sustancialmente cilíndrica con una longitud axial L1, en la que, en el extremo posterior del cuerpo, hay una ranura que se extiende preferiblemente en dirección circunferencial para o con un anillo redondo dispuesto en ella, la cual está limitada hacia el extremo posterior del cuerpo por un saliente que define un diámetro exterior D11 del cuerpo, y, en un extremo anterior, una superficie de centrado para un soporte de boquilla, que define un diámetro exterior D12 del cuerpo y tiene una segunda sección que se conecta a la misma hacia el extremo delantero del cuerpo y con una longitud axial L2, cuya segunda sección tiene una superficie de tope axial para el soporte de boquilla en el límite con la primera sección, que define un tercer diámetro exterior D21 del cuerpo y se estrecha sustancialmente de forma cónica al menos en una sección parcial hacia el extremo delantero del cuerpo, en donde para la longitud L12 de la distancia entre la superficie de tope axial de la segunda sección y la línea de arista más cercana de la ranura y la longitud L13 de la distancia entre dicha línea de arista y el extremo posterior del cuerpo se aplica L12/L13>3, preferiblemente, >3,3 y/o en donde para la longitud L12 de la distancia entre la superficie axial de tope del segundo tramo y la línea de arista más próxima de la ranura y la longitud L de la primera sección se aplica L12/L1>0,75 y en particular preferiblemente L12/Ll >0,77, y/o en donde se aplica D12/L1<2,3.
Según otro aspecto, esta tarea se resuelve mediante una disposición que comprende un soporte de boquilla y una boquilla según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.
Por último, esta tarea también se resuelve mediante un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma refrigerado por líquido, que comprende una boquilla según una de las reivindicaciones 1 a 16 o una disposición según una de las reivindicaciones 17 a 19.
En las boquillas, se puede prever que el diámetro exterior D12 sea el mayor diámetro exterior de la primera sección. Además, puede preverse que el tercer diámetro exterior D21 sea el mayor diámetro exterior de la segunda sección. Ventajosamente, el mayor diámetro exterior de la primera sección es menor que el mayor diámetro exterior de la segunda sección.
De forma favorable, al menos otra ranura está situada en la superficie exterior de la primera sección.
En particular, se puede prever a este respecto que la al menos una ranura adicional tenga un área de sección transversal de al menos 3 mm2 El término "área de la sección transversal" se refiere al área perpendicular a la extensión longitudinal de la ranura.
Además, la ranura adicional se extiende ventajosamente en la dirección circunferencial del cuerpo.
En particular, puede preverse a este respecto que la ranura adicional se extienda en la dirección circunferencial del cuerpo a través de un ángulo en el rango de aproximadamente 20° a aproximadamente 360°.
Según una forma de realización particular, la ranura adicional está limitada en dirección al extremo delantero del cuerpo por un saliente delantero que se extiende en la dirección circunferencial del cuerpo, cuya superficie exterior está formada por la superficie de centrado, y/o la ranura adicional 2.11 está limitada en dirección al extremo trasero del cuerpo por un saliente trasero que se extiende en la dirección circunferencial del cuerpo.
En particular, a este respecto se puede prever que el saliente delantero defina un diámetro exterior o un diámetro exterior local máximo del cuerpo y que el saliente trasero defina un diámetro exterior o un diámetro exterior local máximo, en donde los diámetros exteriores o los diámetros exteriores locales máximos de los salientes delantero y trasero son iguales o difieren entre sí como máximo en unos 0,2 mm.
Según otra forma de realización particular de la presente invención, en la segunda sección de la superficie exterior se encuentra(n) al menos una ranura y/o un orificio y/o un rebaje y/o otra abertura y/o un canal, que está(n) en comunicación fluida con la ranura adicional en la primera sección de la superficie exterior.
Ventajosamente, al menos una ranura y/o orificio y/o rebaje y/o otra abertura y/o un canal está/están situados en la segunda sección de la superficie exterior y está/están en comunicación fluida con la ranura adicional en la primera sección de la superficie exterior.
De forma favorable, en la superficie exterior del cuerpo, entre la ranura para un anillo redondo o con un anillo redondo dispuesto en ella y la ranura adicional, hay una zona de alojamiento circunferencial para la conexión a un soporte de boquilla.
Alternativamente, se puede prever que una zona de alojamiento circunferencial para la conexión a un soporte de boquilla esté situada en la superficie exterior del cuerpo, entre la ranura para un anillo redondo o con un anillo redondo situado en ella y la ranura adicional,
De manera conveniente, la zona de alojamiento comprende al menos un saliente radial y/o al menos un rebaje radial. Los salientes y/o rebajes radiales pueden extenderse a este respecto sólo en un ángulo limitado en la dirección circunferencial y/o estar dispuestos de forma equidistante.
Según una forma de realización particular de la disposición, el soporte de boquilla tiene en su lado de conexión una pared cilíndrica con una superficie anular frontal que hace tope con la superficie de tope axial de la boquilla, y con una superficie interior que hace contacto con la superficie de centrado de la boquilla preferiblemente sin o con poco juego.
Ventajosamente, el soporte de boquilla tiene una zona de alojamiento sobre la superficie interior de la pared del cilindro, que es complementaria a la zona de alojamiento de la boquilla.
Finalmente, la presente invención proporciona tanto un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma refrigerado por líquido como una antorcha de arco voltaico de plasma refrigerada por líquido, que comprenden respectivamente una boquilla según una de las reivindicaciones 1 a 16 o una disposición según una de las reivindicaciones 17 a 19. La invención se basa en la sorprendente constatación de que, mediante la conformación especial de la superficie exterior de la boquilla, la ranura con el anillo redondo puede disponerse lo más lejos posible en el extremo posterior de la boquilla sin dañar el anillo redondo, al tiempo que proporciona una mayor superficie que puede entrar en contacto con el líquido refrigerante. Además, el centrado de la boquilla en el el soporte de boquilla se mejora aún más.
Por ejemplo, tener una primera sección del cuerpo de la boquilla que sea lo más larga posible permite una buena refrigeración del punto de transición entre un soporte de boquilla y la boquilla, así como un buen centrado de la boquilla en el soporte de boquilla. Es necesaria una buena refrigeración del punto de transición al encender el arco voltaico piloto, que arde entre el electrodo y la boquilla de una antorcha de arco voltaico de plasma. También es necesaria cuando la antorcha de arco voltaico de plasma funciona de forma indirecta. En este último caso, el arco voltaico de plasma suele arder con una elevada potencia eléctrica o varios kW entre el electrodo y la boquilla. En este caso pueden circular corrientes de más de 100 A.
Otras características y ventajas de la invención se desprenden de las reivindicaciones adjuntas y de la siguiente descripción, en la que se explican en detalle dos ejemplos de realización con referencia a los dibujos esquemáticos. Aquí muestran:
la figura 1 una vista en corte (izquierda) y una vista trasera (derecha) de una boquilla, según una primera forma de realización particular de la presente invención;
la figura 2 una vista en corte (izquierda) y una vista trasera (derecha) de una boquilla, según otra forma de realización particular de la presente invención;
la figura 3 una vista en corte (izquierda) y una vista trasera (derecha) de una boquilla, según otra forma de realización particular de la presente invención;
la figura 4 una vista en corte de un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma con la boquilla de la figura 1;
la figura 5 una vista en corte de un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma con la boquilla de la figura 2;
la figura 6 una vista en corte de un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma con la boquilla de la figura 3.
Las respectivas vistas fragmentarias del dibujo aumentadas en las figuras 4 a 6 muestran detalles de la disposición de la boquilla y de un soporte de boquilla.
La boquilla para una antorcha de arco voltaico de plasma refrigerada por líquido mostrada en la figura 1 comprende un cuerpo 2 que tiene una longitud axial total L, es decir, a lo largo del eje longitudinal M1, una superficie interior 2.20 y una superficie exterior 2.22, un extremo delantero 2.24 y un extremo trasero 2.26, y un orificio de boquilla 2.28 en el extremo delantero 2.24. Además, el cuerpo 2 tiene una ranura 2.38 en su extremo delantero 2.24. En la ranura 2.38, cuando la boquilla está instalada en la antorcha de arco voltaico de plasma, hay un anillo circular 2.40 (véanse las figuras 4 y 5) para sellar el espacio entre la boquilla y la tapa de la boquilla 3 (véanse las figuras 4 y 5). La superficie exterior 2.22 del cuerpo 2 tiene, a partir del extremo posterior 2.26, una primera sección 2.1 sustancialmente cilíndrica con una longitud axial L1 en la que, en el extremo posterior 2.26 del cuerpo 2, se encuentra una ranura 2.10 que se extiende circunferencialmente para un anillo redondo (no mostrado), que está delimitado hacia el extremo posterior 2.26 del cuerpo 2 por un saliente 2.30, que define un diámetro exterior D11 del cuerpo 2, y en el extremo anterior una superficie de centrado A11 para un soporte de boquilla (no mostrado), que define un diámetro exterior D12 del cuerpo 2. Además, la superficie exterior tiene una segunda sección 2.2, que se conecta directamente a la primera sección 2.1 hacia el extremo delantero 2.24 y que tiene una longitud axial L2, cuya segunda sección tiene una superficie de tope axial B11 para un soporte de boquilla (no mostrado) en el límite con la primera sección 2.1, que define un diámetro exterior D21 del cuerpo 2 y se estrecha sustancialmente de forma cónica al menos en una sección parcial hacia el extremo delantero 2.24 del cuerpo. La primera sección 2.1 de la superficie exterior 2.22 tiene así, entre el límite entre la primera sección 2.1 y la segunda sección 2.2 y la ranura 2.10, una superficie exterior particularmente grande A13 que, cuando la boquilla está instalada en un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma (no mostrado), puede entrar en contacto con un líquido refrigerante, mejorando así la refrigeración.
Como el diámetro D12 en esta forma de realización es de 22,8 mm y el diámetro D11 en esta forma de realización es de 20,8 mm, la diferencia D12-D11=2 mm. Además, esto da como resultado (D12-D11)/(D12)=0,088.
Se desprende además de la figura 1, que el diámetro exterior D12 es el diámetro exterior más grande de la primera sección 2.1 y el diámetro exterior D21 es el diámetro exterior más grande de la segunda sección 2.2, en donde el diámetro exterior más grande D12 de la primera sección 2.1 es más pequeño que el diámetro exterior más grande D21 de la segunda sección 2.2. Además, el diámetro exterior del cuerpo 2 de la figura 1 es idéntico a la izquierda (D11) y a la derecha (D12a) de la ranura 2.10, es decir, D11=D12a.
Además, un canal B13 está situado en la segunda sección 2.2 de la superficie exterior 2.22 y está en comunicación fluida con la primera sección 2.1 de la superficie exterior 2.22. El canal B13 también puede extenderse al menos parcialmente en la primera sección 2.1.
Con L12=8,2 mm, L13=2,3 mm, y L1=10,5 m, se obtiene para L12/L13=8,2 mm/2,3 mm=3,565 y L12/L1=0,781, y para D12/L1=2,171.
La figura 2 muestra una boquilla para un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma refrigerado por líquido (no mostrado) que comprende un cuerpo 2 con una longitud axial total L, una superficie interior 2.20 y una superficie exterior 2.22, un extremo delantero 2.24 y un extremo trasero 2.26, y un orificio de boquilla 2.28 en el extremo delantero 2.24. Además, el cuerpo 2 comprende una ranura 2.38 en su extremo delantero 2.24. En la ranura 2.38, cuando la boquilla está instalada en la antorcha de arco voltaico de plasma, hay un anillo circular 2.40 (véanse las figuras 4 y 5) para sellar el espacio entre la boquilla y la tapa de la boquilla 3 (véanse las figuras 4 y 5). La superficie exterior 2.22 del cuerpo 2 tiene, a partir del extremo posterior 2.26, una primera sección 2.1 sustancialmente cilíndrica con una longitud axial L1 en la que, en el extremo posterior 2.26 del cuerpo 2, se encuentra una ranura 2.10 que se extiende circunferencialmente para un anillo redondo (no mostrado) que está limitado hacia el extremo posterior 2.26 del cuerpo por un saliente 2.30, que define un diámetro exterior D11 del cuerpo 2, y en el extremo delantero hay una superficie de centrado A11 para un soporte de boquilla (no mostrado), que define un diámetro exterior D12 del cuerpo 2. Además, la superficie exterior 2.22 tiene una segunda sección 2.2, que se conecta directamente a la misma hacia el extremo delantero 2.24 y que tiene una longitud axial L2, cuya segunda sección tiene una superficie de tope axial B11 para un soporte de boquilla en el límite con la primera sección 2.1 que define un diámetro exterior D21 del cuerpo 2, y se estrecha sustancialmente de forma cónica al menos en una sección parcial hacia el extremo delantero 2.24 del cuerpo 2. Con respecto a las dimensiones D12 y D11, se aplican los mismos valores y proporciones o diferencias que con respecto a la boquilla mostrada en la figura 1. Sin embargo, en la superficie exterior 2.22 de la primera sección 2.1 hay otra ranura 2.11. Ésta tiene preferiblemente un área de sección transversal de al menos 3 mm2. Además, se extiende ventajosamente en la dirección circunferencial del cuerpo 2. La ranura adicional 2.11 está limitada hacia el extremo delantero 2.24 del cuerpo 2 por un saliente delantero 2.34 que se extiende en la dirección circunferencial del cuerpo 2, cuya superficie exterior está formada por la superficie de centrado A11, y está limitada hacia el extremo trasero 2.26 del cuerpo 2 por un saliente trasero 2.36 que se extiende en la dirección circunferencial del cuerpo 2, cuya superficie exterior está formada por la superficie o superficie de centrado A12. Para la boquilla de la figura 2, se aplican los mismos valores que para L12/L13, L12/L1 y D12/L1.
Como puede verse además en la figura 2, el saliente delantero 2.34 define un diámetro exterior local máximo D12 del cuerpo 2 y el saliente trasero 2.36 define un diámetro exterior local máximo D12. En otras palabras, en este ejemplo, los mayores diámetros exteriores locales de los salientes delantero y trasero 2,34 y 2,36 son iguales. Sin embargo, no es necesario que los mayores diámetros exteriores locales de los salientes delanteros y traseros sean del mismo tamaño. Sin embargo, por lo general, el saliente trasero 2,36 no debe ser mayor que el saliente delantero 2,34. Debido a que los salientes delantero y trasero 2.34 y 2.36 tienen idénticos diámetros exteriores D12, hay dos superficies de contacto en esta boquilla, que están en contacto con un soporte de boquilla (no mostrado) cuando la boquilla está instalada. Se trata de la superficie de centrado A11 y de la superficie o superficie de centrado A12. Como también se desprende de la figura 2, la segunda sección 2.2 incluye una ranura B12 que está en comunicación fluida con la ranura adicional 2.11. La ranura B12 también puede extenderse al menos parcialmente en la primera sección 2.1.
La figura 3 muestra una boquilla para una antorcha de arco voltaico de plasma refrigerada por líquido que tiene un cuerpo 2 con una longitud axial total L, es decir, a lo largo del eje longitudinal M1, una superficie interior 2.20 y una superficie exterior 2.22, un extremo delantero 2.24 y un extremo trasero 2.26, y un orificio de boquilla 2.28 en el extremo delantero 2.24. La superficie exterior 2.22 del cuerpo 2 tiene, a partir del extremo posterior 2.26, una primera sección 2.1 con las mismas características que la primera sección 2.1 de la boquilla mostrada en la figura 2, y una segunda sección 2.2 con una longitud axial l2 que se conecta directamente a la primera sección 2.1 hacia el extremo anterior 2.24. La segunda sección 2.2, en particular el extremo delantero 2.24, tiene una configuración diferente a modo de ejemplo. El cuerpo 2 no tiene una ranura 2.38 en el extremo delantero 2.24, a diferencia del cuerpo de la figura 2. La boquilla de la figura 3 instalada en un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma se muestra en la figura 6. En este caso, la estanqueidad del espacio entre la boquilla y la tapa de la boquilla 3 se realiza por un contacto entre las superficies metálicas de la boquilla y de la tapa de la boquilla 3. Además, se muestra a modo de ejemplo otro contorno interno de la boquilla o del cuerpo. Esta boquilla puede utilizarse, por ejemplo, para el modo de funcionamiento indirecto.
La figura 4 muestra un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma refrigerado por líquido con la boquilla de la figura 1. El cuerpo 2 de la boquilla está fijado en un soporte de boquilla 7 y se fija mediante una tapa de boquilla 3. Un electrodo 1 está dispuesto en la cavidad interior del cuerpo 2. Entre el electrodo 1 y el cuerpo 2 hay una guía de gas de plasma 4 para el gas de plasma PG, que fluye a través de la guía de gas de plasma 4, después a través del espacio entre el electrodo 1 y la boquilla, y finalmente hacia fuera de la abertura de la boquilla 2.28. El cabezal de la antorcha de arco voltaico de plasma comprende además una tapa de protección de la boquilla 5, que se sujeta mediante un soporte de tapa de protección de la boquilla 8. Entre la tapa de la boquilla 3 y la tapa de protección de la boquilla 5 hay una guía de gas secundaria 6 para el gas secundario SG. El gas secundario Sg fluye a través de unas aberturas (no mostradas) de la guía de gas secundario 6, después a través del espacio entre la tapa de la boquilla 3 y la tapa de protección de la boquilla 5, y finalmente hacia fuera de la abertura frontal 5.1 de la tapa de protección de la boquilla 5. También existe la posibilidad de que la boquilla y la tapa de la boquilla 3 estén hechas de una sola pieza. Del mismo modo, existen cabezales de antorcha de arco voltaico de plasma que funcionan sin gas secundario. Por lo general, estos no tienen tapa de protección de la boquilla, ni soporte de la tapa de protección de la boquilla, ni guía de gas secundario.
El líquido refrigerante fluye a través del soporte de la boquilla 7 a través del avance de líquido refrigerante WV, fluye a través del espacio 10 entre el soporte de la boquilla 7 y la boquilla, después fluye a través de los canales B13 de la boquilla en el espacio entre la boquilla y la tapa de la boquilla 3, antes de fluir de nuevo de vuelta a través del retorno de refrigerante Wr .
La primera sección 2.1 del cuerpo 2 se inserta en el soporte de boquilla 7. De este modo, una superficie de tope axial B11 del cuerpo 2 incide en una superficie de tope axial B71 del soporte de boquilla 7. Esto determina el posicionamiento de la boquilla o del cuerpo 2 a lo largo del eje longitudinal M del cabezal de la antorcha de arco voltaico de plasma, La superficie de centrado A11 del cuerpo 2 y la superficie de centrado A71 del soporte de boquilla 7 determinan el centrado de la boquilla o del cuerpo 2 en el soporte de boquilla 7. Debido a esta disposición, se consigue un buen centrado. Como ya se ha descrito, el líquido refrigerante fluye a través del espacio 10 entre el soporte de boquilla 7 y la boquilla o el cuerpo 2. Este espacio está delimitado aquí por las superficies A71 del soporte de boquilla 7 y A13 de la boquilla, así como por el anillo redondo 2.42 en la ranura 2.10 y las superficies de tope B11 y B71, y rodea aquí toda la circunferencia exterior de esta sección de boquilla. Como resultado, la gran superficie exterior A13 de la boquilla está en contacto con el líquido refrigerante, lo que mejora la refrigeración. También está claro aquí, que la solución según la invención evita dañar el anillo redondo 2.42 en la ranura 2.10. Esto es especialmente importante si hay, por ejemplo, salientes sobre la superficie de centrado A71.
La figura 5 muestra un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma refrigerado por líquido con la boquilla de la figura 2.
El cuerpo 2 de la boquilla está fijado en un soporte de boquilla 7 y se fija mediante una tapa de boquilla 3. Un electrodo 1 está dispuesto en la cavidad interior del cuerpo 2. Entre el electrodo 1 y el cuerpo 2 hay una guía de gas de plasma 4 para gas de plasma PG, que fluye a través de la guía de gas de plasma 4, después a través del espacio entre el electrodo 1 y la boquilla, y finalmente hacia fuera de la abertura de la boquilla 2.28. El cabezal de la antorcha de arco voltaico de plasma comprende además una tapa de protección de la boquilla 5, que se sujeta mediante un soporte de tapa de protección de la boquilla 8. Entre la tapa de la boquilla 3 y la tapa de protección de la boquilla 5 hay una guía de gas secundario 6 para el gas secundario SG. El gas secundario SG fluye a través de las aberturas (no mostradas) de la guía de gas secundario 6, después a través del espacio entre la tapa de la boquilla 3 y la tapa de protección de la boquilla 5, y finalmente hacia fuera de la abertura frontal 5.1 de la tapa de protección de la boquilla 5. También existe la posibilidad de que la boquilla y la tapa de la boquilla 3 estén hechas de una sola pieza. Del mismo modo, existen cabezales de antorcha de arco voltaico de plasma que funcionan sin gas secundario. Por lo general, estos no tienen tapa de protección de la boquilla, ni soporte de la tapa de protección de la boquilla, ni guía de gas secundario.
Como también se ha citado en relación con la figura 3, la boquilla utilizada en el cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma de la figura 6 tiene similitudes con la boquilla de la figura 2, pero también hay diferencias, y precisamente en este ejemplo con respecto al sellado en la zona frontal. No hay ni una ranura 2.38 ni un anillo redondo 2.40 insertado en ella como en la boquilla de la figura 2 ó 5. Dado que también es posible el funcionamiento indirecto, la transferencia de corriente y calor en la zona de contacto entre la boquilla y la tapa de la boquilla es especialmente importante debido a las posibles corrientes elevadas, que suelen ser superiores a 100 A.
El líquido refrigerante fluye a través del soporte de la boquilla 7 a través del avance de líquido refrigerante WV, fluye a través del espacio 10 entre el soporte de la boquilla 7 y la boquilla, que está formado por la ranura 2.11 y la superficie de centrado A71, después fluye a través de la ranura B12 de la boquilla o del cuerpo 2, que está en comunicación fluida con la ranura 2.11 en el espacio 2 entre la boquilla y la tapa de la boquilla 3, antes de fluir de nuevo de vuelta a través del retorno del líquido refrigerante WR.
El centrado es aún mejor en las disposiciones según las Figs. 5 y 6 que en la Fig. 4, ya que el centrado de la boquilla se realiza a través de las superficies A11 y A12 con la superficie A71 del soporte de boquilla 7. La superficie de contacto que se forma de este modo entre la boquilla o cuerpo 2 y el soporte de boquilla 7 es mayor, lo que también mejora la transferencia de calor y también la transferencia de corriente entre la boquilla y el soporte de boquilla 7. Asimismo, no se daña el anillo redondo 2.42 en la ranura 2.10 (véase la figura 3).
El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones.
Lista de símbolos de referencia
1 Electrodo
2 Cuerpo
2.1 Primera sección
2.10 Ranura
2.2 Segunda sección
2.20 Superficie interior
2.22 Superficie exterior
2.24 Extremo delantero
2.26 Extremo trasero
2.28 Abertura de la boquilla
2.30 Saliente
2.32 Línea de arista
2.34 Saliente delantero
2.36 Saliente trasero
2.38 Ranura
2.40 Anillo redondo
2.42 Anillo redondo
3 Tapa de la boquilla
4 Guía de gases de plasma
5 Tapa de protección de la boquilla
6 Guía de gas secundario
7 Soporte de boquilla
8 Soporte de la tapa de la boquilla
10 Espacio
A11 Superficie de centrado
A12 Superficie
A13 Superficie exterior
A71 Superficie de centrado
B11 Superficie de tope axial
B12 Ranura
B13 Canales
B71 Superficie de tope axial
D11 Diámetro exterior
D12 Diámetro exterior
D12a Diámetro exterior
D13 Diámetro
D21 Diámetro exterior
L Longitud total axial
L1 Longitud axial
L2 Longitud axial
L12 Longitud
L13 Longitud
L14 Longitud
M Eje longitudinal
M1 Eje longitudinal
WR Retorno del líquido refrigerante
W Avance del líquido refrigerante

Claims (21)

REIVINDICACIONES
1. - Boquilla para un cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma refrigerado por líquido, que comprende:
un cuerpo (2) con una longitud axial total L, una superficie interior (2.20) y una superficie exterior (2.22), un extremo delantero (2.24) y un extremo trasero (2.26) y una abertura de boquilla (2.28) en el extremo delantero (2.24),
en donde la superficie exterior (2.22) del cuerpo (2), a partir del extremo posterior (2.26), tiene una primera sección (2.1) sustancialmente cilíndrica con una longitud axial L1, en la que, en el extremo posterior (2.26) del cuerpo (2), hay una ranura (2.10), que se extiende preferiblemente en la dirección circunferencial, para o con un anillo redondo (2.42) dispuesto en ella, cuya ranura está limitada hacia el extremo posterior (2.26) del cuerpo (2) por un saliente (2.30), que define un primer diámetro exterior, D11, del cuerpo (2), y en el extremo delantero una superficie de centrado (All) para un soporte de boquilla (7), que define un segundo diámetro exterior, D12, del cuerpo (2), y una segunda sección (2.2) que se conecta al mismo hacia el extremo delantero (2.24) con una longitud axial L2, que tiene una superficie de tope axial (B11) para el soporte de boquilla (7) en el límite con la primera sección (2.1), que define un tercer diámetro exterior (D21) del cuerpo (2), y que se estrecha sustancialmente de forma cónica al menos en una sección parcial hacia el extremo delantero (2.24) del cuerpo (2),
caracterizado porque se aplica:
D12 - D11 > 1,5 mm
y/o
(D12 -D11)/D12 > 0,07.
2. - Boquilla para un antorcha de arco voltaico de plasma refrigerado por líquido, que comprende:
un cuerpo (2) con una longitud axial total L, una superficie interior (2.20) y una superficie exterior (2.22), un extremo delantero (2.24) y un extremo trasero (2.26) y una abertura de boquilla (2.28) en el extremo delantero (2.24),
en donde la superficie exterior (2.22) del cuerpo (2), a partir del extremo posterior (2.26) del cuerpo (2), tiene una primera sección (2.1) sustancialmente cilíndrica con una longitud axial L1, en la que, en el extremo posterior (2.26) del cuerpo (2), hay una ranura (2.10) que se extiende preferiblemente en la dirección circunferencial para o con un anillo redondo (2.42) dispuesto en ella, cuya ranura está limitada hacia el extremo posterior (2.26) del cuerpo (2) por un saliente (2.30) que define un primer diámetro exterior, D11, del cuerpo (2), y en un extremo delantero una superficie de centrado (All) para un soporte de boquilla (7) que define un segundo diámetro exterior, D12, del cuerpo (2), y una segunda sección (2.2) que se conecta al mismo hacia el extremo delantero (2.24) del cuerpo (2) con una longitud axial L2, que tiene una superficie de tope axial (B11) para el soporte de boquilla (7) en el límite con la primera sección (2.1), que define un tercer diámetro exterior (D21) del cuerpo (2), y que se estrecha sustancialmente de forma cónica al menos en una sección parcial hacia el extremo delantero (2.26) del cuerpo (2),
caracterizado porque para la longitud L12 de la distancia entre la superficie de apoyo axial (B11) de la segunda sección (2.2) y la línea de arista más cercana (2.32) de la ranura (2.10) y la longitud L13 de la distancia entre dicha línea de arista (2.32) y el extremo posterior (2.26) del cuerpo (2) se aplica L12/L13>3, en particular preferiblemente l 12/L13>3.3
y/o
porque se aplica a la longitud L12 de la distancia entre la superficie de tope axial (B11) de la segunda sección (2.2) y la línea de arista más cercana (2.32) de la ranura (2.10) y la longitud L1 de la primera sección (2.1)
L12/L1 >0,75 y más preferiblemente L12/L1>0,77,
y/o
en donde se aplica
D12/L1 < 2,3.
3. - Boquilla según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el segundo diámetro exterior, D12, es el mayor diámetro exterior de la primera sección (2.1).
4. - Boquilla según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el tercer diámetro exterior (D21) es el mayor diámetro exterior de la segunda sección (2.2).
5. - Boquilla según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diámetro exterior máximo de la primera sección (2.1) es menor que el diámetro exterior máximo de la segunda sección (2.2).
6. - Boquilla según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la superficie exterior (2.22) de la primera sección (2.1) se encuentra al menos otra ranura (2.11).
7. - Boquilla según la reivindicación 6, caracterizada porque la al menos una ranura adicional (2.11) tiene un área de sección transversal de al menos 3 mm2.
8. - Boquilla según la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque la ranura adicional (2.11) se extiende en la dirección circunferencial del cuerpo (2).
9. - Boquilla según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque la ranura adicional (2.11) se extiende en la dirección circunferencial del cuerpo (2) en un ángulo en el rango de aproximadamente 20° a aproximadamente 360°.
10. - Boquilla según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque la ranura adicional (2.11) está limitada en la dirección hacia el extremo delantero (2.24) del cuerpo (2) por un saliente delantero (2.34) que se extiende en la dirección circunferencial del cuerpo (2) y cuya superficie exterior está formada por la superficie de centrado (All), y/o la ranura adicional (2.11) está limitada en la dirección hacia el extremo trasero (2.26) del cuerpo (2) por un saliente trasero (2.36) que se extiende en la dirección circunferencial del
cuerpo (2).
11. - Boquilla según la reivindicación 10, caracterizada porque el saliente delantero (2.34) define un diámetro exterior o un diámetro exterior local máximo del cuerpo (2) y el saliente trasero (2.36) define un diámetro exterior o un diámetro exterior local máximo, en donde los diámetros exteriores o los diámetros exteriores locales máximos de los salientes delantero (2.34) y trasero (2.36) son del mismo tamaño o difieren entre sí como máximo en unos 0,2 mm.
12. - Boquilla según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la segunda sección (2.2) de la superficie exterior (2.22) hay al menos una ranura y/o orificio y/o un rebajen y/o otra abertura y/o un canal, que está en comunicación fluida con la primera sección (2.1) de la superficie exterior (2.22).
13. - Boquilla según una de las reivindicaciones 6 a 12, caracterizada porque al menos una ranura y/o un orificio y/o un rebaje y/o otra abertura y/o un canal está/están situados en la segunda sección (2.2) de la superficie exterior (2.22), y está/están en comunicación fluida con la ranura adicional (2.11) en la primera sección (2.1) de la superficie exterior (2.22).
14. - Boquilla según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque en la superficie exterior (2.22) del cuerpo (2), entre la ranura (2.10) para un anillo redondo o con un anillo redondo dispuesto en ella y la superficie de tope axial (B11), hay una zona de alojamiento circunferencial para la conexión a un soporte de boquilla.
15. - Boquilla según una de las reivindicaciones 6 a 13, caracterizada porque en la superficie exterior (2.22) del cuerpo (2), entre la ranura (2.10) para un anillo redondo o con un anillo redondo dispuesto en ella y la ranura adicional (2.11), hay una zona de alojamiento circunferencial para la conexión a un soporte de boquilla.
16. - Boquilla según la reivindicación 14 ó 15, caracterizada porque la zona de alojamiento comprende al menos un saliente radial y/o al menos un rebaje radial.
17. - Disposición que comprende un soporte de boquilla y una boquilla según una de las reivindicaciones anteriores.
18. - Disposición según la reivindicación 17, caracterizada porque el soporte de boquilla tiene, en su lado de conexión, una pared cilíndrica con una superficie de anillo frontal, que se apoya en la superficie de tope axial (B11) de la boquilla, y con una superficie interior que se apoya en la superficie de centrado (All) de la boquilla, preferiblemente con poca o ninguna holgura.
19. - Disposición según la reivindicación 17 ó 18, caracterizada porque el soporte de boquilla comprende, sobre la superficie interior de la pared del cilindro, una zona de alojamiento complementaria a la zona de alojamiento de la boquilla.
20. - Cabezal de antorcha de arco voltaico de plasma refrigerado por líquido que comprende una boquilla, según una de las reivindicaciones 1 a 16 o una disposición según una de las reivindicaciones 17 a 19.
21. - Antorcha de arco voltaico de plasma refrigerada por líquido que comprende una boquilla según una de las reivindicaciones 1 a 16, o una disposición según una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19.
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