Elektróda pre plazmový horák

Je ešte 14 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Elektróda pre plazmový horák0001 Vynález sa týka elektródy pre plazmový horák a hlavice plazmového horáka s takou elektródou.0002 Výrazom plazma sa označuje veľmi horúci a elektrický vodivý plyn, ktorý sa skladá z0003 Ako plazmové plyny sa používajú plyny rôzne, napríklad jednoatómový plyn argón a/alebo dvojatómové plyny vodík, dusík, kyslík alebo vzduch. Tieto plyny sa ionizujú a disociujú energiou elektrického oblúka. Elektrický oblúk, ktorý je zúžený dýzou, sa potom nazýva plazmovým zväzkom.0004 Parametre plazmového zväzku je možné v značnej miere ovplyvňovať konštrukciou dýzy a elektródy. Takými parametrami plazmového zväzku sú napríklad priemer zväzku,teplota, energetická hustota a rýchlosť toku plynu.0005 Pri rezaní plazmou je plazma usmerňovaná dýzou, ktorá môže byť plynom chladená alebo vodou chladená. Je možné tak dosiahnuť energetické hustoty až 2 x 106 W/cmz. Teplota v plazmovom zväzku dosahuje až 30 000 °C, čo spoločne s vysokou rýchlosťou toku plynudovoľuje veľmi vysoké rýchlosti rezania materiálu.0006 Kvôli vysokému tepelnému zaťaženiu sa dýzy vyrábajú výhradne z kovových materiálov, výhodne z medi, pretože tá má vysokú elektrickú vodivosť i tepelnú vodivosť. To isté plati aj pre elektródový držiak, hoci ten môže byť vyrobený aj zo striebra. Dýza sa potom použije v plazmovom horáku, ktorého hlavnými súčasťami sú hlavica plazmového horáka, plášť dýzy, prívodný diel plazmového plynu, dýza, držiak dýzy, nosič elektródy, elektródový držiak s elektródovou vložkou a, v prípade moderných plazmových horákov, držiak ochrarmého plášťa dýzy a ochranný plášť dýzy. V elektródovom držiaku je umiestnená zašpicatená elektródová vložka, ktorá je známa ako emisná vložka a ktorá je zhotovená z wolfrámu, ktorý je vhodný na použitie neoxidujúceho plynu ako plazmového plynu, napríklad zmesi argónu a vodíka. Takzvaná plochá elektróda, ktorej elektródové vložka obsahuje napriklad hafnium, je vhodná ajna použitie oxidujúcich plynov ako plazmového plynu, napríklad vzduchu alebo kyslíka.0007 Na dosialmutie dlhej životnosti sa dýzy a elektródy často chladia kvapalinou, napr 1 klad vodou, hoci je možné dýzu a elektródu chladiť aj plynom.0008 V tomto ohľade sa rozlišuje medzi kvapalinou chladenými a plynom chladenými plazmovými horákmi.0009 Podľa doterajšieho stavu techniky sa elektróda skladá z elektródového držiaka, ktorý je zhotovený z materiálu s dobrou elektrickou a tepelnou vodivosťou, napr. medi a striebra alebo ich zliatín, a emisnej vložky, ktorá je zhotovená z teplote odolného materiálu, napnklad wolfrámu, zirkónu alebo hafnia. Zírkón je možné použiť i pre plazmové plyny obsahujúce kyslík, hoci hafníum je vďaka svojím tepelným vlastnostiam vhodnejší, pretože jeho oxid je teplote odolnej ší.0010 Na dosiahnutie dlhej životnosti elektródy sa do lôžka v elektródovom držiaku, ktorý je chladený, vkladá vysokoteplotný materiál v podobe emisnej vložky. Najúčinnejšou formouchladenia je kvapalinové chladenie.0011 Taká elektróda (katóda) pre oxidačné plyny je opisaná v DD 87361. Katóda (emisná vložka) obsahuje materiál, napr. zirkón, ktorého oxid je teplote odolný a ktorý je vložený do katódového lôžka zhotoveného z medi. Katódové lôžko je chladené z vnútomej strany kanálom chladiacej vody. Navyše je opísaný problém krátkej životnosti katódy, ktorý je spôsobený rotáciou plazmového plynu, ktorú je treba pre dobrú kvalitu rezu. Katódové lôžko má nákružok,okolo ktorého je usporiadaný prstence na dodávku plynu, pričom v nákiužku sú zahmuté plynové kanály na rozdelenie plazmového plynu do pomocného prúdu a hlavného prúdu, kde hlavný prúd mieri na stranu smerujúcu k dýze a je usmerňovaný tak, aby rotoval, a kde pomocný prúd sa otáča na opačnú stranu než hlavný prúd a mieri na stranu smerujúcu ku katódovému lôžku. Prípadne môže nákružok katódového lôžka zahmovať prehĺbenia, ktoré slúžia na vytváranie a usmerňovanie pomocného prúdu plynu. Úmyslom bolo vytvoriť pred emisnou vložkou zónu pokojového plynu, aby sa zmenšilo jej opotrebenie. Kvalita rezu dosahovaná týmto spôsobom však nie je tak vysoká ako v prípade rýchlo rotujúceho prúdu0012 Ďalej, usporiadania elektródy, V ktorých je okolo emisnej vložky umiestnené jadro(separátor), ktoré oddeľuje emisnú vložku od elektródového držiaka, sú opísané vDE 690 14 289 T 3 a DE 699 37 323 T 2. Separátor je V tomto prípade zhotovený primárne zostriebra a elektródový držiak primárne z medi. Striebro zabezpečuje dlhú životnosť, hlavne pokiaľ sa reže s čistým kyslíkom, pretože reakcia striebra s kyslíkom je pomalšia než reakcia kyslíka s meďou. Výroba takej elektródy je však náročná.0013 Z DE 695 12 247 T 2 je známe, že emisnú plochu emisnej vložky je možné spočiatku nakonfigurovať tak, aby v emisnej vložke vzniklo prehĺbenie, ktoré má v mieste stredovej osi počíatočnú hĺbku, ktorá je úmemá rezaciemu prúdu a priemeru emisnej vložky. Také prehĺbenie zmenšuje usadzovanie emisného materiálu na vnútomej ploche dýzy spôsobené zapaľovaním a prevádzkou plazmového oblúka. Testy však ukázali, že životnosť sa takým usporiadaním nepredĺži.0014 US 5 083 005 A prináša elektródu pre plazmový horák v novom stave, ktorá obsahuje dlhý elektródový držiak, ktorý má čelnú plochu na špičke elektródy a vývrt v špičke elektródy prechádzajúci pozdĺž stredovej osi elektródového držiaka, a emisnú vložku, ktorá je usporiadaná vo vývrte takým spôsobom, aby emisná plocha emisnej vložky nadväzovala na čelnú plochu elektródového držiaka. V čelnej ploche držiaka elektródy je vytvorená valcová dutina a v plochej a vodorovnej základni dutiny je vytvorená slepá diera, v ktorej je uložená emisná vložka. Emisná plocha emisnej vložky sa nachádza V rovnakej výške ako základňadutiny, prípadne vyčnieva mierne za ňu.0015 Cieľom vynálezu je predĺžiť životnosť elektródy, hlavne emisnej vložky, pre plazmový horák a pritom zároveň znížiť výrobné náklady.0016 Podľa vynálezu sa tento cieľ dosíalme elektródou pre plazmový horák, ktorá obsahuje dlhý elektródový držiak, ktorý má čelnú plochu na špičke elektródy a vývrt v špičke elektródy prechádzajúci pozdĺž stredovej osi elektródového držiaka, a emisnú vložku, ktorá je usporiadaná vo vývrte takým spôsobom, aby emisná plocha emisnej vložky bola odhalená,pričom emisná plocha je zapustená pod úroveň čelnej plochy elektródového držiaka a obsahuje stredovú oblasť a obvodovú oblasť, kde vzdialenosť a medzi stredovou oblasťou emisnej vložky a čelnou plochou elektródového držiaka je väčšia než vzdialenosť b medzi obvodovouoblasťou emisnej vložky a čelnou plochou elektródového držiaka.0017 Závislé nároky sa týkajú ďalšieho výhodného rozvinutia vynálezu.0018 Vynález je založený na významnom zistení, že životnosť elektródy je možné zvýšiť zapustením emisnej plochy pod úroveň čelnej plochy elektródovćho držiaka.0019 Ďalším Charakteristickým znakom a výhodám vynálezu je možné porozumieť z pripojených nárokov a z nasledujúceho opisu, V ktorom je množstvo príldadných uskutočnenívynálezu podrobne vysvetlených na základe schematických výkresov, na ktorýchNa obr. l je ukázaný pozdĺžny rez hlavicou plazmového horáka podľa prvého konkrétneho uskutočnenia vynálezu, ktoré zahmuje lepšie vycentrovaníe a/alebo utesnenie elektródy a špeciálnu emisnú vložku, ktorými sa predĺži životnosť a zvýši prevádzková spoľahlivosť plazmového horákaNa obr. 2 je ukázaný detail lepšieho vycentrovania a utesnenia elektródy ukázanej na obr. 1Na obr. 3 je ukázaný elektródový držiak pred vložením emisnej vložkyNa obr. 4 až 10 je ukázané špeciálne uskutočnenie elektródy podľa vynálezu v pozdĺžnomreze a detaily emisnej vložky v pozdĺžnom reze a pri pohľade spredu aNa obr. 11 sú ukázané rôzne podoby emisnej plochy konkrétnych uskutočnení emisnej vložky pri pohľade spredu.0020 Na obr. 1 je ukázaná hlavica l plazmového horáka podľa prvého konkrétneho uskutočnenia vynálezu, medzi ktorej dôležité diely patrí aspoň dýza 4, elektróda 7, presnejšie plochá elektróda, ktorá obsahuje elektródový držiak 7.5, ktorý má vonkajší závit 7.4 a emisnú vložku 7.1, a prívod 3 plynu.0021 V tu opisovanom prípade je dýza 4 upevnená medzi držiakom 5 dýzy a plášťom 2 dýzy. Elektródový držiak 7.5 je k nosiču 6 elektródy upevnený vnútomým závitom 6.4. Prívod 3 plynu sa nachádza medzi elektródou 7 a dýzou 4 a uvádza plazmový plyn PG do rotácie. Hlavica l plazmového horáka zahmuje vodné chladenie, pričom voda preteká vnútrom elektródy chladiacim potrubím 10 od vstupu chladiaceho média (WVl) k výstupu chladiaceho média (WR 1) a dýzou 4 v priestoru medzi dýzou 4 a plášťom 2 dýzy od vstupu chladiaceho média (WV 2) k výstupu chladiaceho média (WR 2). Ďalej, hlavica l plazmového horáka máochranný plášť 9 dýzy, ktorý je v znázomenom uskutočnení naskrutkovaný na držiak 8

MPK / Značky

MPK: H05H 1/34

Značky: plazmový, horák, elektroda

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/22-e16015-elektroda-pre-plazmovy-horak.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Elektróda pre plazmový horák</a>

Podobne patenty