Plazmový oblúkový rezací horák s optimalizovaným chladením vodou

Číslo patentu: E 9667

Dátum: 07.08.2008

Autori: Yang Yong, Cook David Jonathan

Je ešte 22 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0001 Vynález sa všeobecne týka vysokotepelného spracovania kovových materiálov, vrátane rezania materiálov použitím plazmových oblúkových rezacich horákov. Presnejšie sa vynález týka zlepšenej konštrukcie a chladiacich spôsobov, ktoré môžu zlepšiť výkon alebo trvanlivosť plazmových horákov a ich0002 Plazmové oblúkove horáky sú široko používané na spracovanie výrobkov, napr. rezanie, dierovanie a/alebo označovanie kovových materiálov (napr. základných kovov,kovových zliatin a pod.) Plazmový oblúkový horák všeobecne obsahuje elektródu upevnenú v telese horáka (napr. teleso horáka), dýzu ktorá má plazmovú výstupnú časť (niekedy nazývanú výstupná dýza, výstupné Vŕtanie alebo výstupný otvor) tiež upevnenú v telese horáka, elektrické spoje, tekutinove prechody pre chladenie tekutín, ochranu tekutín a ovládacej tekutiny oblúka, vírivý krúžok na ovládanie systémov prúdenia tekutín v plazmovej komore vytvorenej medzi elektródou a dýzou a privodom energie. Horák vytvára plazmový oblúk, čo je zúžený ionizovaný prúd plazmového plynu s vysokou teplotou a vysokou hybnosťou (t.zn. prietokový prúd ionizovaného plazmového plynu). Plyny používané v plazmovom oblúkovom horáku môžu byť neoxidujúce (napr. argón alebo dusík) alebo oxidujúce (napr.kyslík alebo okolitý vzduch).0003 Pri činnosti sa počiatoćný oblúk najprv vytvorí medzi elektródou (napr. katódou) a dýzou (napr. anódou). Vytvorenie počiatočného oblúka môže byť pomocou vysokofrekvenčného,vysokonapäťového signálu spojene s jednosmerným zdrojom energiestykových spôsobov spúšťania. Pri niektorých realizáciách sa k telesu horáka namontuje štít na zabránenie rozstrekovania kovu2 obrobku (niekedy označovaného ako troska) počas spracovania, aby sa zhromažďoval na častiach horáka (t.zn. dýze alebo elektróde). Štít všeobecne obsahuje štítovú výstupnú časť (tiež nazývanú ako Štítová hubica), ktorá umožňuje priechod plazmovéhoprúdu. Štít sa môže montovať súosovo vzhľadom na dýzu takžeplazmová výstupná časť je vyrovnané s výstupnou časťou štítu.0004 Na dosiahnutie vysokých rezacích rýchlostí plazmy s dobrou kvalitou rezu, sa všeobecne vyžaduje konštrukcia dýzy,ktorá napomáha vysokej hustote prúdu. Vysoká hustota prúdu sa dosiahla v plazmových horákoch obmedzením veľkosti (napr. priemeru) otvoru ústia dýzy a/alebo zväčšenim dĺžky vŕtania dýzy na zovretie prietokovej plochy plazmového oblúka na zvýšenie hustoty energie (ampér/inz) plazmového oblúka. Dýzy s relatívne vysokými prúdovými hustotami a/alebo pomerne vysokými pomermi dĺžka/priemer sa stretávajú s pomerne vyššími tepelnými tokmi vnútri vŕtania dýzy od plazmového oblúka. Vyšší tepelný tok môže spôsobiť prehriatie dýzy, oxidačnú eróziu materiálu dýzy (napr. medi) alebo miestne tavenie Hateriálu dýzy. Vyšší tepelný tok môže tiež spôsobiť dvojité horenie oblúka, kde dýza eroduje sledom horenia oblúka medzi dýzou, elektródou a obrobkom. Poškodenie dýzy prehriatím a dvojitým horením oblúka môže spôsobiť, že prúd plazmy alebo oblúk sa rozšíri a/alebo rozbieha vplyvom menšieho zovretia tvarom dýzy, s výslednými chybamiv kvalite rezu ako sú zväčšené kolísanie uhla, široký rez a0005 Všeobecne, rýchlosť erózie v ústí dýzy je ovplyvnená účinnosťou chladenia V ústí dýzy. Účinné chladenie V tomto mieste môže pomôcť udržiavať pomerne nízku teplotu, ktorá vedie k nižšej rýchlosti erózie. Pre vodou chladené dýzy použité vo vysokoprúdových plazmových horákoch, chladenie môže obsahovaťtepelné vedenie cez tuhý kov alebo tepelné vedenieprostredníctvonl chladiva na vonkajšom povrchu dýzy alebo prechádzajúcim cez vonkajší povrch dýzy. V niektorých konštrukciách môže byť prídavné chladenie poskytnuté použitím ochranného plynu na vonkajšom povrchu dýzy, napríklad ako sa to uskutočňuje pri konštrukciách horákov HPR firmy Hypertherm,Inc. z Hanoveru, New Hampshire a horákov predávaných firmami ESAB z Florencie, Južná Karolína, 2 ktorých obidve používajú pomerne vysoké elektrické prúdy. Všeobecne chladenie dýzy prúdom plynu je nedostačujúce alebo menej účinné ako chladenie dýzyvodou alebo inou kvapalinou.0006 Teplo, ktoré je absorbované špičkou dýzy blizko výstupného ústia (väčšinou pri stene ústia) je potrebné odstrániť. Odstránenie tepla sa dosiahne jednak tepelným vedením ako aj odvedeninl vodou na hornej časti dýzy a/alebo tepelným vedením ochranným plynom (ak chladenie dýzy plynom nie je bezvýznamné). Vo väčšine prípadov vzduchová Chladiaca funkcia je zanedbateľná pri porovnaní s chladením vodou, potom všetok alebo väčšina celkového tepelného prenosu cez dýzu sa uskutočňuje chladením vodou. V týchto situáciách rýchlosť tepelného prenosu 2 ústia dýzy do chladiacej vody sa riadi hlavne tepelným spádom na špičke dýzy (t.zn. blízko výstupného ústia dýzy), tepelným rozdielom medzi rozhraním tuhý nmteriál/kvapalina, (napr. medzi materiálom dýzy ako je meď a chladiacou kvapalinou ako je voda) a súčiniteľom prenosu tepla pôvodnej chladiacej vody a súčiniteľom prenosu tepla vedením. To môže byť opísané dvomi ovládacími vzťahmi, menovite rovnicouQ je celkový tepelný tok pri ústi dýzy, za predpokladu, že teplo je prenášané len cez stenu ústia dýzyAt,je plocha povrchu vŕtania ústia dýzyk je tepelná vodivosť materiálu dýzyT 9 je teplota na rozhraní dýzy a chladiacej tekutiny (napr. vody)Tuygy je teplota vŕtania ústia dýzy, za predpokladu rovnomernej teploty a AX je účinná vzdialenosť od ústia dýzypo rozhranie pevnej látky a kvapaliny.Asm je plocha rozhrania dýzy a chladiacej tekutiny h súčiniteľ tepelného prenosu vedením Tm je teplota na rozhraní dýzy a chladiacej tekutinyR je počiatočná teplota chladiacej tekutiny.0007 Zvyčajný konštrukčný prístup na chladenie dýzy je priviesť chladiaci materiál tak blizko k výstupnému ústiu trosky ako je to nmžne, napríklad zmenšením vzdialenosti medzi nimi,napr. výraz AX v rovnici 1. Avšak zmenšenie vzdialenosti medzi chladivom a výstupným ústim dýzy môže byť obmedzené schopnosťou vedenia tepla na udržanie teploty rozhrania tuhá látka/kvapalina na prijateľnej úrovni. Existovalo niekoľko prístupov vykonania0008 Obr. 1 znázorňuje pohľad V čiastočnonl reze na typickú konštrukciu systému 100 na chladenie Špičky 105 dýzy 110. Systém 100 je všeobecne predstaviteľ Proline 2200 TM , 200-amp dýzy predávanej firmou Kalibrum, Inc., 2 Charlestonu, Južná Karolína. Systém 100 a 115 dýzy, ktoré je oddeliteľne upevnené k telesu horáka (neznázornene) na zaistenie dýzy 110 vzhľadom na teleso

MPK / Značky

MPK: H05H 1/34

Značky: chladením, horák, oblúkový, plazmový, řezací, vodou, optimalizovaným

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/55-e9667-plazmovy-oblukovy-rezaci-horak-s-optimalizovanym-chladenim-vodou.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Plazmový oblúkový rezací horák s optimalizovaným chladením vodou</a>

Podobne patenty