Плазмотрон прямой - RU184100U1

Чертежи

Описание

Полезная модель относится к плазменной технике и может быть использована для рассечения, коагуляции, деструкции, испарения и абляции мягких тканей потоком плазмы.

Известно устройство для резки биотканей и коагуляции сосудов по кромке разреза, включающее катодный узел с каналами для подачи плазмообразующего газа в зону прохождения электрической дуги, вольфрамовый электрод, анодный узел, имеющий камеру горения дуги и канал формирования плазменной струи, при этом устройство содержит набор сменных плазмообразующих насадок с наружным диаметром 6-12 мм и длиной 50-250 мм, причем в плазмообразующей насадке каждому диапазону силы тока дуги соответствуют размеры диаметра и длины камеры горения дуги, а длина канала формирования струи равна длине камеры горения дуги, причем диаметр канала формирования составляет 0,5-0,6 диаметра камеры горения дуги (заявка RU № 2002120379, 20.02.2002).

Однако данное устройство имеет сравнительно сложную конструкцию, что сужает область его использования.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является плазмотрон прямой, содержащий анодный и катодный узлы, при этом анодный узел выполнен со снабженными перегородками каналами охлаждения, плазмообразующим каналом и каналом формирования плазменной струи, а катодный узел выполнен с кольцевым каналом для подачи плазмообразующего газа и установленном в последнем вольфрамовым электродом, зафиксированным относительно плазмообразующего канала и канала формирования плазменной струи анодного узла, соосно последним, отделенного от катодного узла выполненным в виде трубки изолятором, образующим с вольфрамовым электродом кольцевой канал для подачи плазмообразующего газа (патент RU № 2234881, 27.08.2004).

Данный плазматрон имеет небольшие габариты и относительно простую конструкцию. Однако недостаточная в ряде случаев фокусировка потока плазмы в зоне резания ограничивает его режущие свойства.

Техническая проблема, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является усовершенствование плазмотрона с высокой мощностью рекомбинационного излучения плазмы, низкой выходной тепловой мощностью и максимальной термической стойкостью элементов конструкции плазмотрона за счет соответствующей геометрии анодного узла.

Технический результат заключается в обеспечении повышенной фокусировки потока плазмы, что увеличивает плотность ее энергии и способствует повышению ресурса анодного узла и плазмотрона в целом.

Проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что плазмотрон прямой содержит анодный и катодный узлы, при этом анодный узел выполнен с разделенными перегородками каналами охлаждения, плазмообразующим каналом и каналом формирования плазменной струи, а катодный узел выполнен с кольцевым каналом для подачи плазмообразующего газа и установленным в последнем вольфрамовым электродом, зафиксированным относительно плазмообразующего канала и канала формирования плазменной струи анодного узла соосно с последним, отделенного от катодного узла выполненным в виде трубки изолятором, образующим с вольфрамовым электродом кольцевой канал для подачи плазмообразующего газа, при этом диаметр плазмообразующего канала лежит в пределах 0,89-0,9 мм при его отношении к длине, составляющем 0,30-0,32, диаметр канала формирования плазменной струи лежит в пределах 2,1-2,2 мм при его отношении к длине, составляющем 0,88-0,9, при этом длина плазмообразующего канала составляет 1,12-1,14 от длины канала формирования плазменной струи, причем каналы соединены между собой коническим участком с углом конусности 23-25°.

На чертеже представлен продольный разрез плазмотрона.

Плазмотрон прямой содержит анодный 1 и катодный 2 узлы. Анодный узел 1 выполнен с разделенными перегородками 3 каналами 4 охлаждения, плазмообразующим каналом 5 и каналом 6 формирования плазменной струи. Катодный узел 2 выполнен с кольцевым каналом 7 для подачи плазмообразующего газа и установленном в последнем вольфрамовым электродом 8, зафиксированным относительно плазмообразующего канала 5 и канала 6 формирования плазменной струи анодного узла 1 соосно с последним, отделенного от катодного узла 2 выполненным в виде трубки изолятором 9, образующим с вольфрамовым электродом 8 кольцевой канал 7 для подачи плазмообразующего газа. Анодный узел 1 включает трубчатый корпус 10 с конической головкой 11, коаксиально охватывающий трубчатый корпус 10 кожух 12 и перепускную втулку 13 с выполненными в ней перепускными каналами (не показаны), причем кожух 12 герметично соединен с перепускной втулкой 13 с образованием кольцевой полости 14, охватывающей трубчатый корпус 10. Плазмообразующий канал 5 и канал 6 формирования плазменной струи выполнены в головке 11 трубчатого корпуса 10. Последняя выполнена конической с буртом 15 в виде усеченного конуса на торце и коаксиально охватывающим головку 11 с буртом 15 коническим участком 16 кожуха 12, герметично соединенным с буртом головки 15 и перепускной втулкой 13 с образованием конической полости 17. Каналы 4 охлаждения выполнены спиральными в охватывающей трубчатый корпус 10 кольцевой полости 14 и образованы выполненными спиральными и размещенными в кольцевой полости 14 перегородками 3, причем каналы 4 охлаждения сообщены с конической полостью 17 головки 15 трубчатого корпуса 10 через перепускные каналы перепускной втулки 13. Диаметр плазмообразующего канала лежит в пределах 0,89-0,9 мм при его отношении к длине, составляющем 0,30-0,32, диаметр канала формирования плазменной струи лежит в пределах 2,1-2,2 мм при его отношении к длине, составляющем 0,88-0,9, при этом длина плазмообразующего канала составляет 1,12-1,14 от длины канала формирования плазменной струи, причем каналы соединены между собой коническим участком с углом конусности 23-25°. Предлагаемая геометрия анодного узла установлена в ходе многочисленных испытаний для обеспечения требуемой фокусировки потока плазмы.

Плазмотрон работает следующим образом. После подачи охлаждающей воды и плазмообразующего газа (аргон или гелий) осциллятором пробивают и ионизируют газовый промежуток между вольфрамовым электродом 8 и поверхностью головки 11 анодного узла 1. Одновременно с этим на вольфрамовый электрод 8 и головку 11 трубчатого корпуса 10 анодного узла 1 подают напряжение от силового источника питания электрической дуги. Дугу первоначально зажигают на меньшем токе и меньшем расходе газа (сила тока дуги 30 А, а давление подачи плазмообразующего газа 0,2 кг/см²). Это позволяет избежать выплеска вольфрама с конца электрода, его прогрева и образования в плазмообразующем канале 5 анода анодного пятна по всей окружности камеры горения дуги. После этого плазмотрон выводится автоматически на рабочий режим с силой тока 60 А и расходом плазмообразующего газа при давлении в газовой сети 0,2 кг/см². Затем устанавливают режим с необходимыми для определенного вида операции режущими и коагулирующими свойствами плазменной струи.

При необходимости изменяют силу тока дуги и расход плазмообразующего газа. При этом при увеличении силы тока и расхода газа увеличиваются режущие и коагулирующие свойства плазменной струи, и наоборот, при уменьшении силы тока и расхода плазмообразующего газа уменьшаются длина струи, ее температура, а, следовательно, и режущие, и коагулирующие свойства.

Полезная модель может быть использована при проведении различного рода режущих или рассекающих операций.

Реферат

Полезная модель относится к плазменной технике и может быть использована для рассечения, коагуляции, деструкции, испарения и абляции мягких тканей потоком плазмы. Плазмотрон прямой содержит анодный и катодный узлы, при этом анодный узел выполнен с разделенными перегородками каналами охлаждения, плазмообразующим каналом и каналом формирования плазменной струи, а катодный узел выполнен с кольцевым каналом для подачи плазмообразующего газа и установленным в последнем вольфрамовым электродом, зафиксированным относительно плазмообразующего канала и канала формирования плазменной струи анодного узла соосно с последним, отделенного от катодного узла выполненным в виде трубки изолятором, образующим с вольфрамовым электродом кольцевой канал для подачи плазмообразующего газа, при этом диаметр плазмообразующего канала лежит в пределах 0,89-0,9 мм при его отношении к длине, составляющем 0,30-0,32, диаметр канала формирования плазменной струи лежит в пределах 2,1-2,2 мм при его отношении к длине, составляющем 0,88-0,9, при этом длина плазмообразующего канала составляет 1,12-1,14 от длины канала формирования плазменной струи, причем каналы соединены между собой коническим участком с углом конусности 23-25°. Технический результат заключается в обеспечении повышенной фокусировки потока плазмы. 1 ил.

Формула