DK168683B1 - Brænder til plasmasvejsning og -skæring. - Google Patents

Description

i DK 168683 B1

Den foreliggende opfindelse angår en brænder til plasmasvejsning og -skæring og omfatter et brænderhus, hvis indre er forbundet med en kilde for plasmagen gas, hvor en elektrode er placeret i det indre af huset og 5 er elektrisk forbundet med en elektrisk strømtilførsel, og hvori en dyse til afgivelse af plasma er monteret ud for og i afstand fra elektroden og forsynet med en åbning, gennem hvilken plasmaen afgives.

Fra USA patentskrift nr. 3.242.305 kendes en plasma-10 brænder, i hvilken elektroden og dysen er kølet ved hjælp af en strøm af væske, såsom vand. I denne brænder er elektroden bevægelig i forhold til dysen og i elektrisk kontakt, når brænderen er i hvile. Når brænderen sættes under spænding, drives denne og holdes under tryk af kølevæsken, som ved hjælp af en 15 hydraulisk mekanisme overvinder en fjederkraft og adskiller elektroden og dysen og skaber derved en elektrisk bue, som frembringer tændingen af den elektriske bue i den plasmagene gas. Et sådant system med hydraulisk kredsløb er vanskeligt at fremstille og derfor kostbart.

20 Det er fra fransk patentskrift nr. 2.385.483 kendt at gennemføre tændingen mellem elektroden og dysen ved at dysen skrues på og bringes i kontakt med dysen og derefter skrues tilbage, idet afstanden mellem dysen og elektroden indstilles på den ønskede størrelse. Et sådant sytem ed på- og afskru-25 ning er ikke praktisk at realisere og nødvendiggør en regulering af brænderens stråle hver gang, denne sættes i gang.

For nylig har det i de n franske patentansøgning nr. 83.19.554 af 7. december 1983 under titlen "Fremgangsmåde ved tænding af en brænder til svejsning og skæring, samt bræn-30 der til udøvelse af fremgangsmåden", indleveret af ansøgeren til den foreliggende ansøgning, været foreslået en fremgangsmåde til igangsætning af en plasmabrænder ved kortslutning mellem elektroden og dysen. Ifølge fremgangsmåden er dysen monteret frit forskydeligt i brænderhuset på en måde, så en kontakt opstår 35 med elektroden, nrå brænderen sættes mod et emne, der skal svejses eller skæres. Ved ophævelse af berøringen tsendes en bue mellem lektroden og dysen, hvorved den plasmagene gas aktiveres og vedligeholder den elektriske bue, som overføres med DK 168683 B1 2 emnet, som skal afskæres.

Den franske patentansøgning nr. 84.05.286. indleveret af ansøgeren til den foreliggende ansøgning under titlen, "Brænder til plasmasvejsning og -skæring", beskriver en bræn-5 der, der har en opbygning, som er specielt godt egnet til at blive anvendt i forbindelse med den omtalte fremgangsmåde. Denne brænder omfatter i det væsentlige et brænderhus, hvis indre er forsynet med en kilde for plasmagen gas, hvor en elektrode . er placeret i det indre af huset og er elektrisk forbundet med 10 en elektrisk strømtilførsel, og hvori en dyse til afgivelse af plasma er monteret ud for og i afstand fra elektroden og forsynet med en åbning, gennem hvilken plasmaen afgives. Den omfatter endvidere et fast skørt, der er fastgjort til brænderhuset, og som omfatter i det mindste et sæde for dysen, som 15 er monteret med glidepasning i skørtet, og som presses mod sædet alene ved hjælp af en elastisk kraft. Ifølge en foretruk-ken udførelsesform er den elastiske kraft, der trykker dysen mod sædet, alene trykket i den plasmagene gas.

Den i de to patentansøgninger beskrevene brænder til 20 plasmaskæring eller -svejsning fungerer helt tilfredsstillende. Dog har man konstateret, at brænderen ifølge fransk patentansøgning nr. 84.05.286 yderligere kan forbedres ved visse anvendelser.

Man har nemlig konstateret, at denne brænder med sin 25 konstruktion med aftagelig elektrode, dyse og skørt undertiden kan afføde fejlmonteringer. Man har således konstateret, at det er muligt at montere skørtet og elektroden, men samtidig glemme at montere dysen- løvrigt skal dysen indføres i den indvendige åbning i 30 skørtet, hvor den udvendige diameter er den samme som den indvendige diamter af brænderhuset, hvilket fører til en dyse med små dimensioner og følgelig til en elektrode med reducerede dimensioner, idet den delvis skal trænge ind i det indre af dysen. Under disse forhold har man ved visse anvendelser 35 konstateret, at det er vanskeligt at sikre effektiv køling af sådanne dele som elektroden og dysen, der også har begrænsede dimensioner.

DK 168683 B1 3

Brænderen ifølge opfindelsen løser disse problemer. Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en ikke-demon-terbar patron, omfattende i det mindste skørtet og dysen, samt hvilken patron er tilpasset brænderhuset.

5 Ifølge opfindelsen omfatter brænderen et rundtgående skørt, som er fastgjort til brænderhuset, og som omfatter i det mindste et sæde og en bageste krave for dysen, som er monteret med glidepasning i skørtet mellem sædet og den bageste"krave, og som presses mod sædet alene ved hjælp 10 af en elastisk kraft.

Det foretrækkes, at skørtet af elektrisk isolerende materiale er forbundet ved den del, som er vendt mod brænderhuset, med en af ledende materiale bestående bøsning, som skrues på brænderhuset, og hvis indre del, der vender mod dysen, ud-15 gør den bageste krave på skørtet.

I henhold til en foretrukken udførelsesform er brænderen ejendommelig ved, at den første ledende bøsning på dens indre overflade omfatter et bryst, der udgør et sæde for elektroden .

20 Ifølge en anden udførelsesform er skørtet på dets mod dysen vendende del er fastgjort til en anden bøsning, der er |)a-placeret indvendigt i skørtet, og i hvilken dysen er forskydeligt monteret, idet den øverste del af den andaihøsning udgør sædet for dysen.

25 I henhold til en udføreisesvariant er elektroden afta gelig. Dette tillader overvågning af slitagen på elektroden og at såvel den som patronen, som indeholder dysen, udskiftes.

I henhold til en anden udførelsesvariant er elektroden fast forbundet med skørtet, idet samlingen af skørt, dyse og elek-30 trode således danner en ikke adskillelig patron.

I disse to tilfælde muliggør patronen ifølge opfindelsen undgåelse af monteringsfejl (det er ikke muligt at glemme dysen, som altid er forbundet med skørtet), og iøvrigt er for identiske gevinddiametre på brænderhuset elektroden og dysen 35 af større dimensioner end ved brænderen ifølge fransk patentansøgning nr. 84.05.286, ifølge hvilken elektroden og dysen var adskillelige.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til på tegningen viste udførelseseksempler.

DK 168683 B1 4 På tegningen viser:

Pig. 1 et aksialt længdesnit gennem de forskellige elementer, hvoraf en brænder ifølge opfindelsen er opbygget, og med patronen aftaget, og 5 fig. 2 en anden foretrukken udførelsesform for patronen vist på samme måde som i fig. 1.

Fig. 1 er et snit gennem en brænder ifølge opfindelsen. Den består i det væsentlige af et brænderhus 1 og en patron 60. Brænderhuset 1 omfatter et midterparti i form af en klokke 5 10 og en rørformet forlængelse 6 til siden afsluttet med et forbindelsesstykke 7, idet midterpartiet 5 og forlængelsen 6 er fremstillet af isolerende materiale. På forbindelsesstykket 7 er der en udvendig fortanding, på hvilken en bøjelig og elektrisk isolerende forbindelsesledning 8 er indføjet og fast-15 holdt ved hjælp af en udvendig, koaksial manchet 9. Den rørformede sideforlængelse 6 på brænderhuset 1 er gennemskåret af en kanal, i hvilken der er indsat et rør 11 og elektrisk ledende materiale. Dette rør udmunder ved dets ydre ende i den isolerende kappe 8 og er i længderetningen forlænget med en.forbin-20 delsesdel 12 på en del af omkredsen ind i det indre af den isolerende kappe 8, hvilken forbindelsesdel er foldet i tværretningen hen over sig selv og sikrer god elektrisk forbin-délse ved sammenklemning om den yderste ende af en elektrisk forsyningsleder 13, der er indlagt i forbindelsesledningen 8.

25 Den del 5, som er udformet som en klokke, af brænder huset 1 har en central hulhed 14, der er aflukket ved dens overside, og som åbner sig nedefter. I denne hulhed 14 er der indsat en hætte 15 af metal med cylindriske sidevægge 15a, i hvilke røret 11 er ført igennem i et hul. Det ledende rør 11 30 er med fordel fastgjort til den metalliske hætte ved lodning eller svejsning. løvrigt har den cylindriske væg 15a af den metalliske hætte 15 på den indvendige yderste del, som trækker sig uden for hullet, hvori ledningen 11 er fastgjort, en skruegænge 15b. Denne sidevæg 15a med skruegængen 15b er 35 afsluttet i en vis afstand fra den yderste kant 5a af den klokkeformede del.

Den aftagelige patron 60 består i det væsentlige af tre elementer, nemlig en elektrode 2, en dyse 3 og et skørt DK 168683 B1 5 4. Dette sidste omfatter en kappe 16 af elektrisk isolerende materiale i form af en ring, der eksempelvis er konisk med tilspidsning nedefter. Kappen 16 er faststøbt på en nedre metallisk, som bøsning 18 udformet dysebærer og på en Øvre, som 5 metallisk bøsning 17 udformet elektrodebærer, idet bøsningen 17 med elektroden 2 danner en enhed. Den cylindriske bøsning 18 spiller en rolle som sæde, mod hvilket dysen 3 kan støtte ved 18b. Til dette formål har dysen, der i det væsentlige er cylindrisk med en udvendig diameter lig med den indvendige dia- 10 meter af bøsningen 18 med tæt spillerum, en rundtgående, fremstående kant 51 ved dens øverste del, hvilken kant kan komme til anlæg mod sædet 18b. Dysen 3 er afsluttet med en hvælvet del 31 med tilnærmelsesvis kugleform, men meget tykkere ved midten end ved omkredsen.

15 Dysen 3 er begrænset af en indvendig sideflade 33, der ligeledes er cylindrisk, og som går over i en indvendig tilnærmelsesvis sfærisk flade i den hvælvede del 31. Denne del er gennemboret af et aksialt hul 34 til passage af den plasmagene gas.

20 Elektroden 2, som er i ét med den øvre bøsning 17, har på dens øverste ende et gevind 21, der er indrettet til at blive skruet ind i skruegængerne 156 i hætten 15 i brænderhuset 1. Den øvre bøsning 17 med diameter e er forlænget ved hjælp af elektroden 61 med i det væsentlige cylindrisk form, men med 25 væsentligt mindre diameter end e. Den metalliske elektrode 2 har en udboring 22, der er åben opefter, dvs. mod det indre af brænderhuset 1. Tilnærmelsesvis på halv højde er der placeret i det mindste en åbning 26, som tillader passage af plasmagen gas fra det indre af elektroden med den blidne boring 30 22 til dysen 3. Fortrinsvis er retningen af åbningerne 26 ori enteret tangentialt i forhold til elektroden 2 med henblik på at skabe en hvirvel af plasmagen gas i rummet 19 frem til hullet 34. I den centrale nederste del af forreste væg 27, der er relativt tykkere end elektroden 2, er der indlejret en indsats 35 28, fx af zirkonium, der fremmer dannelsen af buen. Elektroden 2 omfatter ligeledes en cylindrisk indsats 64, der er monteret koaksialt i den blinde boring 22 til dannelse af en passage mod den nederste ende og bunden af den blinde boring 22, DK 168683 B1 6 samt mellem indsatsens ydre væg og den blinde borngs væg, således at der skabes en cirkulation af den plasmagene gas.

Man bemærker, at diameteren e af bøsningen 17 og den ind-veridige boring af kappen 16 på niveau med bøsningen 17 er større 5 end eller med snævert spillerum er lig med den udvendige diameter e af den rundtgående kant 51 på dysen.

Under montage af patronen monteres bøsningen 18 straks ikappen 16. Man støtter derefter elektroden 2 i kappen 16, medens den øvre bøsning 17 sammenføjes med den øverste del af 1 o kappen 16.

Når plasmabrænderen er samlet, skrues den øverste bøsning 17 af det aftagelige skørt 4 ved hjælp af dets gevind 21 ind i skruegængerne 15b på brænderhusets 1 hætte 15. Afstanden mellem de to sæder 118b og 18b er i det mindste lig med 15 den længde, som dysen 3 må glide for at komme i kontakt med elektroden 2 og provokere dannelsen af en bue mellem elektroden 2 og dysen 3. Den plasmagene gas, som sendes ind gennem den isolerende ledning 8, trænger ind i det indre af røret 11, som strækker sig gennem sideforlængelsen 6 på brænderhuset 1.

20 Den passerer derefter det indre af hætten 15 til den strømmer på langs af boringen 22 i elektroden 2 gennem indsatsen. Under passagen køler den den forreste, nederste væg 27 af elektroden 2. Efter at den er steget op mellem den ydre væg af indsatsen 64 og den indvendige væg af boringen 22 i elektroden 25 2, hvor den forlader denne tangentialt gennem åbningerne 26 for at passere gennem dette rum, som er begrænset af elektrodens 2 ydre og dysens 3 indre, mod det aksial hul 34 og til dels gennem sidekanalerne 52 og 53 (fig. 2), mellem den nedre bøsning 18 og kappen 16 på skørtet 4. De to strømme af gas, som således er 30 skabt, har en væsentligt forskellig ydelse. Den første mellem elektroden og dysen repræsenterer 10 til 20% af den tilførte mængde og forlader dysen gennem hullet 34 for at danne plas-maen. Den anden strømning svarer til gasoverskuddet (på 80 til 90% af tilførslen) og strømmer gennem de forskellige kanaler 35 som 52 og 52 (fig. 2) for at forlade brænderen i form af en flerhed af stråler, som omgiver den midterste, som danner plas-maen. Ved visse anvendelser kan de indbyrdes forhold mellem den DK 168683 B1 7 første og de sekundære strømme være meget forskellige. For-trinsvis varierer forholdene mellem 1/1 og 1/10.

Den elektriske strøm føres frem til elektroden 2 ved elektrisk forbindelse mellem den øvre bøsning 17 og den me-5 talliske hætte 15, som er svejset til røret 11.

Under driften er dysen 3, når brænderen ifølge opfindelsen forsynet med gas under tryk, alene holdt mod sit sæde 18b ved gastrykket.

Fig. 2 viser en foretrukken variant af fremstillingen 10 af patronen ifølge fig. 1, i hvilken variant de tilsvarende elementer har samme henvisningsbetegnelser som i fig. 1. På fig. 2 er elektroden 2 aftagelig. Dysen 3, kappen 16 i skørtet 4, såvel som bøsningen 18, er fast forbundet med hinanden. For at gøre denne karton uadskillelig og således undgå tab af 15 dysen 3 omfatter kappen 16 en øvre, indvendig boring med diameteren e, som er større end eller lig med diameteren c på dysen 3. Efter indsætning af denne anbringes i det indre af kappen 16 den øvre bøsning 17 omfattende en indvendig boring 24 med en diameter b, som er mindre end diameteren c. På den-20 ne måde og når elektroden 2 ikke er til stede, er forskydningen af dysen 3 begrænset af brystet 118b på den nedre del af bøsningen 17. Afstanden mellem den nedre og den øvre bøsning 18,17 er sådan, at ved vending af patronen kommer brystet 51 til anlæg mod brystet 118b. Dette forhindrer dysen i helt 25 at falde ud af sin glide- og styrebøsning 18.

Den øvre bøsning 17 omfatter ved dens øverste del en boring, som begrænser en cirkulær understøtning, der tjener som anslag for et cylindrisk bryst 23 på elektroden 2. Når denne er på plads er dens nederste del i det væsentlige på 30 samme sted som den tilsvarende del af elektroden på patronen ifølge fig. 1.

I denne anden variant er elektroden, demonterbar, hvormed man kan kontrollere tilstanden af elektroden og eventuelt udskifte denne uden udskiftning af dysen eller omvendt.

35 Det må forstås, at sidekanalerne 52,53 kan have for skellige fonner og orienteringer. Specielt kan de være radialt forløbende.

Claims (6)

1. Brænder til plasmasvejsning og -skæring og omfattende et brænderhus (1), hvis-indre er forbundet med en kilde for plasmagen gas, en elektrode (2) placeret i husets indre og elektrisk forbundet med en elektrisk leder til 5 elektrisk strømtilførsel, og en dyse (3) til afgivelse af plasma og monteret ud for og i afstand fra elektroden (2) og forsynet med en åbning (34), gennem hvilken plasmaen afgives, kendetegnet ved at omfatte et rundtgående skørt (4), der er fastgjort til brænderhuset (1), og som omfatter i det mindste 10 et sæde (18b) og en bageste krave (118b) for dysen (3), som er monteret med glidepasning i skørtet (4) mellem sædet (18b) og den bageste krave (118b), og som presses mod sædet (18b) alene ved hjælp af en elastisk kraft.

2. Brænder ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 15 skørtet (4) af isolerende materiale er forbundet på dets mod brænderhuset (1) vendte del med en første ledende bøsning (17), der er skruet på et ledende element (15) i brænderhuset (1) og hvor den indre del vendt mod dysen udgør den bageste krave (118b).

3. Brænder ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at skørtet (4) på den del, der vender mod dysen, er fastgjort til en anden metallisk bøsning (18) placeret indvendigt i skørtet (4) og i hvilken dysen (3) er forskydeligt monteret, idet den øverste del af den anden bøsning (18) udgør sædet 25 (18b) for dysen (3).

4. Brænder ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at den første ledende bøsning (17) på dens indre overflade omfatter et bryst (17c), der udgør et sæde for elektroden (2) .

5. Brænder ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at skørtet (4) og dysen (3) er samlet under dannelse af en ikke-demon-terbar patron.

6. Brænder ifølge krav 5, kendetegnet ved, at skørtet (4), dysen (3) og elektroden (2) er samlet under dan-35 nelse af en ikke-demonterbar patron. ---1 -----____