Пристрій для плазмового різання та плавлення матеріалів

1 Пристрій для плазмового різання плавлення матеріалів, що містить фурму з центральним каналом, верхня частина якого виконана у вигляді дифузора, генератор плазми із стрижневим електродом та головку, встановлену у нижній частині центрального каналу фурми, який відрізняється тим, що генератор плазми оснащено додатковим стрижневим електродом, виконаним у вигляді трубки, в середині якої СПІВВІСНО установлено стрижневий електрод, ізольований від додаткового електрода, а утворені порожнини між стрижневим електродом та внутрішньою поверхнею додаткового електрода та концентричною порожниною між зовнішньою поверхнею додаткового електрода та корпусом генератора плазми оснащені каналами для подачі плазмоутворюючого газу 2- Пристрій по п 1, який відрізняється тим, що нижній край стрижневого електрода розташовано вище нижнього краю додаткового електрода, при цьому нижній край останнього виконано скошеним у бік стрижневого електрода З Пристрій по п 1, який відрізняється тим, що головка та центральна частина фурми виконані знімними, причому пристрій оснащено набором Винахід належить до металлурги, зокрема, для різання металобрухту, плавлення чорних та кольорових металів, а також до машинобудування для різання металевих виробів, прибутків ливарних відливок та поверхневого рафінування заготовок, винахід також може використовуватись для різання та плавлення неметалевих матеріалів в інших галузях техніки ВІДОМІ конструкцій плазморізів та продувним металів, наприклад, пристрій с авторського свідоцтва СРСР № 446548, кл С21С 5/48,1977р, який містить фурму з центральним каналом Пристрій складається з кришки з електродом та трубками для підвода агента, причому верхня частина центрального каналу фурми, яка заходе в порожнину генератора виконана у вигляді дифузора, а генератор плазми встановлений в торт фурми протилежної голівки Недоліком відомого пристрою є низька СТІЙКІСТЬ електрода генератора плазми при роботі на великом) струмі із-за ерозії тугоплавкого електроду стержневого типу на великих струмах Відомо також пристрій для плазмової продувки металу з авт свід СРСР № 847683, який має фурму з центровим каналом Цей пристрій принятий за прототип Для підвищення ефективності використання енергії плазмової струмені, змен шення металу мідна головка виконана з декількома соплами, осі яких мають нахил до осі фурми, а сама фурма виконана з окремих частин, з'єднаних зваренням, що дозволяє полегшувати її виготовлення Такий пристрій також має низьку СТІЙКІСТЬ електрода генератора плазми при роботі на великих струмах, що зменшує ресурс його роботи Крім того пристрій не робе від джерела змінного струму, вузький діапазон функціональних можливостей та галузь застосування пристрою На великих струмах з являється контрагування струму дуги під тиском власного магнітного поля, що веде до невідповідності ЩІЛЬНОСТІ струму емісії та ЩІЛЬНОСТІ струму в активній плямі, та росту локальних теплових потоків в електродах, які викликані бомбардуванням їх іонами та електронами В основу винаходу поставлена задача створення пристрою плазменої різки та плавління матеріалів, який має фурму з центровим каналом, в якому шляхом конструктивних удосконалень відомого пристрою (див прототип) забезпечується збільшення ресурсу роботи електроду, підвищення потужності плазменої струї, стабілізується горіння дуги, а також забезпечується можливість застосування джерела постійного та змінного струму ЗМІННИХ ГОЛОВОК СО 49131 Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для різки та плавлення матеріалів, який має фурму з центровим каналом, верхня частина якого виконана у вигляді дифузора, генератор плазми з стрижневим електродом та соплова голівка, яка установлена в нижній частині центрового каналу фурми, генератор плазми має додатковий електрод, виконаний в вигляді, трубки, усередені якої соосно розташований стрижневий електрод, ізольований від додаткового електроду, причому нижній край стрижневого електроду розташований вище нижнього краю додаткового електроду, а нижній край останнього виконаний скошеним в бік стрижневого електроду Соплова голівка та центральна частина фурми виконані знімною, прийому пристрій має набір соплових голівок з різним розташуванням соплових створів Утворена порожнина між стрижневим електродом та усередені (внутрі) поверхні додаткового електроду і корпусом генератора плазми споряджений каналом подачі плазмоутворюючого газу Порожнина між нижнім краєм додаткового електроду та дифузором фурми споряджена каналом подачі продувального агента Спорядження генератора плазми додатковим електродом, виконаним у вигляд труби, усередені котрой соосно установлений стрижневий електрод, ізольований від додаткового електроду з утворенням вищезгаданих порожнин дозволяє 1 Передати великі струми за допомогою генерації плазмового струменю, який переносе електронні розряди та утворює стабільний потужний розряд 2 Розвантажиш стрижневий електрод від великих струмових навантажень та тим самим значно підвищиш ресурс його роботи 3 Проводиш нагрівання значної КІЛЬКОСТІ плазмоутворюючого газу, що підвищуй потужність плазмового струменю, розширює функціональні можливості та галузь застосування пристрою 4 Використовувати джерела ж постійного так і перемінного струму Виконання нижнього краю стрижневого електроду вище нижнього краю додаткового електроду та утворення скосу в напрямі стрижневого електроду дозволяє стабілювати дуговий розряд та створиш умови формування та плавний вихід плазменого струменю з додаткового електроду для міцної прив'язки плями дугового розряду до дифузору фурми Виконання голівки та центральної частини фурми знімними (зйомними) дозволяє спрощувати виготовлення та складання фурми, а спорядження пристрою набіром змінних голівок з різним розташуванням соплових отвірок, дозволяє використовувати пристрій для різних технологічних процесів, та розширює функціональні можливості його Запропонований пристрій зображений на кресленні у розрізі Пристрій для плазмового різання та плавлення матеріалів складається з генератора плазми, фурми з центровим каналом та голівки Генератор плазми має корпус 1, в робочому каналі якого розташований електрод 2, виконаний у вигляді трубки, внутрі якої соосно встановлений стрижневий електрод 3, ізольований від додатко вого електроду 2 прокладкою 4, причому нижній край стрижневого електроду 3 розташований вище нижнього краю додаткового електроду 2, при цьому нижній край останнього скошений в напрямі стрижневого електроду 3 Додатковий електрод 2 за допомогою ізолюючої прокладки 5 закріплений на кришки 6 корпуса 1 Для подачі плазмоутворюючого газу генератор споряджений каналами 7 та 8, а для подачі продувального агента - каналом 9 Указані канали споряджені дросельними клапанами 10, 11 та 12 Нижня частина корпуса 1 генератора плазми через електроізолюючу прокладку 13 з'єднана з верхньою частиною фурми, виконаної у вигляді дифузора 14 з центральним каналом у вигляді знімної труби 15 Корпусі генератора через електроізолюючу прокладку 13 з'єднані з корпусом 16 фурми, в нижній частині якого розташована знімна соплова голівка 17, споряджена одним або декількома сопловими отворами 18, початок яких розташований в кольцевій порожнечі голівки 17, яка охоплює нижній край (вінець) знімної труби 15, що утворює порожнину 20 для циркуляції охолодженого агента, підведення та відведення якого здійснюється через канали 21 та 22 Пристрій працює таким чином Корпус 16 фурми з'єднують з позитивним полюсом основного джерела живлення постійного струму, або з фазою джерела живлення змінного струму Додатковий електрод 2 генератора плазми з'єднаний з негативним полюсом додаткового джерела живлення постійного струму Стрижневий електрод 3 генератора плазми з'єднаний з негативним полюсом додаткового джерела живлення постійного струму В період плавлення або різання металобрухту включають додаткове та основне джерело живлення Спочатку плазмоуіворюючнй газ по каналу 7 подається у внутрішню порожнину поміж додаткового електроду 2 та корпусом 1 генератора плазми При цьому клапани 10, 11 відкрий, клапан 12 закритий Поміж додатковим електродом 2 та стрижневим електродом 3 генератора збуджується електричка дуга Газ, який проходить через дугу, нагрівається до великої температури та надходить в приелектродну зону з високою ступінню іонізації, що утворює велику КІЛЬКІСТЬ носив електрики, достатньо для стабільної течеі струму основної дуги, компенсації просторового заряду поблизу електроду при постійному джерелі живлення, а також іонізації приелектродної зони в момент зміни полярності перемінного струму Основна дуга горить між додатковим електродом 2 та дифузором 14 фурми Плазмоутворюючий для основної дуги агент через канал 8 поступає в дифузор 14, де під впливом електричної дуги іонізується Утворений високотемпературний струмінь через центральну трубу 15 та сопловий отвір голівки 17 надходе в робочій простір плавильного агрегата або до поверхні металу, жни розрізуєтьсяі здійснюється плавління якого, або різка та рафінування заготівок Пристрій дозволяє також здійснювати проду 49131 вання розплавленого металу Для цього після закінчення різки або розплавлення металобрухту джерело живлення відключають, відкривають клапан 12 та через канал 9 подають в центральну трубу 15 продувочний агент, який через сопловий отвір 18 голівки 17 надходе до розплавленого металу, здійснює його продувку Винахід дозволяє суттєво підвищити продуктивність пристрою для плазмового різання та плавлення матеріалів завдяки підвищення СТІЙКОСТІ стрижневого електроду генератора плазми та використання збільшеної потужності, яка передається плазмовим струменем в матеріал, який оброблюється Як показали дослідження, пропонований пристрій дозволяє збільшити швидкість різки в 5 - 10 разів в порівнянні з традиційною газокисневою різкою Один пристрій замінює 4 - 5 газокисневих різаків Крім того, запропонований пристрій повністю виключає застосування дефіцитного для України природнього газу та дозволяє проводити технологічні процеси з застосуванням стиснутого повітря Запропонований пристрій повністю вирішує проблем) переробки металобрухту будь-якого габариту та хімсклзду Це можливо за рахунок того, що можливо використовувати пристрої будь-якої потужності, як працюють на будь-якму виді електричної енергії - ж постійного, так і змінного струму, а це робить пристрій універсальним та економічним Використання змінної соплової голівки з необхідним розташуванням соплових отворів дає можливість застосовувати пристрій для рафінування поверхнього шару заготівок, так як утворений плазмений струмінь може стікати з пониженою швидкістю, розосереджено по поверхні і не розбризкувати росплавлений метал Пристрій може бути також використано для продувки розплавлених сталеплавильній ванн, що доцільно при сіалеварні Причому винахід дозволяє суттєво підвищити продуктивність електродугових сталеплавильних агрегатів за рахунок того, то можна вести процес при будь-якій КІЛЬКОСТІ меалобрухту в період розплавлення Пристрій дозволяє розплавити металобрухт, а поїш здійснити продувку розплаву ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71