PROCEDIMIENTO PARA EL ABASTECIMIENTO DE UN SOPLETE DE PLASMA CON UN GAS, GAS MIXTO O MEZCLA DE GASES CON REALIZACION DE LA REGULACION DE LA CORRIENTE VOLUMETRICA EN COMBINACION CON UNA REGULACION DE LA PRESION Y DISPOSICION PARA LA REALIZACION DE ESTE PROCEDIMIENTO.

Procedimiento para el abastecimiento de un soplete de plasma con un gas,

gas mixto o mezcla de gases, en el que se realiza una regulación de la corriente volumétrica del gas o bien del gas mixto o bien de la mezcla de gases, de manera que el procedimiento comprende:

determinar una composición deseada del gas, que deben alimentarse a un soplete de plasma, y alimentar un volumen con la composición deseada de gas desde al menos una fuente de gas hacia el soplete de plasma,

caracterizado porque para la regulación de la corriente volumétrica, que pasa a través de la tobera (14) del soplete de plasma, se realiza la regulación de la corriente volumétrica del gas o bien del gas mixto o bien de la mezcla de gases para el soplete de plasma utilizando la regulación de la presión para el ajuste de la magnitud de toda la corriente volumétrica a través de la tobera (14) del soplete de plasma y a través de la utilización de la regulación de la corriente volumétrica para el ajuste de las porciones de la corriente volumétrica que dan como resultado la corriente volumétrica total, teniendo en cuenta la composición deseada del gas y se regula al menos una corriente volumétrica sobre la base de la medición calorimétrica de la corriente volumétrica, sobre la base de la medición de la corriente volumétrica a partir de la presión diferencial o sobre la base de una medición del impulso

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2004/001442.

Solicitante: KJELLBERG FINSTERWALDE PLASMA UND MASCHINEN GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: LEIPZIGER STRASSE 82,03238 FINSTERWALDE.

Inventor/es: LAURISCH,FRANK, KRINK,VOLKER, IRRGANG,GERHARD, STEUDTNER,THOMAS.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 19 de Mayo de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B23K10/00D
  • H05H1/34 SECCION H — ELECTRICIDAD.H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.H05H TECNICA DEL PLASMA (tubos de haz iónico H01J 27/00; generadores magnetohidrodinámicos H02K 44/08; producción de rayos X utilizando la generación de un plasma H05G 2/00 ); PRODUCCION DE PARTICULAS ACELERADAS ELECTRICAMENTE CARGADAS O DE NEUTRONES (obtención de neutrones a partir de fuentes radiactivas G21, p. ej. G21B, G21C, G21G ); PRODUCCION O ACELERACION DE HACES MOLECULARES O ATOMICOS NEUTROS (relojes atómicos G04F 5/14; dispositivos que utilizan la emisión estimulada H01S; regulación de la frecuencia por comparación con una frecuencia de referencia determinada por los niveles de energía de moléculas, de átomos o de partículas subatómicas H03L 7/26). › H05H 1/00 Producción del plasma; Manipulación del plasma (aplicación de la técnica del plasma a reactores de fusión termonuclear G21B 1/00). › Detalles, p. ej. electrodos, toberas.
  • H05H1/36 H05H 1/00 […] › Disposiciones de circuitos (H05H 1/38, H05H 1/40 tienen prioridad).

Clasificación PCT:

  • B23K10/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.B23K SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO O CHAPADO POR SOLDADURA O SOLDADURA SIN FUSION; CORTE POR CALENTAMIENTO LOCALIZADO, p. ej. CORTE CON SOPLETE; TRABAJO POR RAYOS LASER (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión de metales B21C 23/22; realización de guarniciones o recubrimientos por moldeo B22D 19/08; moldeo por inmersión B22D 23/04; fabricación de capas compuestas por sinterización de polvos metálicos B22F 7/00; disposiciones sobre las máquinas para copiar o controlar B23Q; recubrimiento de metales o recubrimiento de materiales con metales, no previsto en otro lugar C23C; quemadores F23D). › Soldadura o corte mediante un plasma.
  • H05H1/34 H05H 1/00 […] › Detalles, p. ej. electrodos, toberas.
  • H05H1/36 H05H 1/00 […] › Disposiciones de circuitos (H05H 1/38, H05H 1/40 tienen prioridad).

Clasificación antigua:

  • B23K10/00 B23K […] › Soldadura o corte mediante un plasma.
  • H05H1/34 H05H 1/00 […] › Detalles, p. ej. electrodos, toberas.
  • H05H1/36 H05H 1/00 […] › Disposiciones de circuitos (H05H 1/38, H05H 1/40 tienen prioridad).

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para el abastecimiento de un soplete de plasma con un gas, gas mixto o mezcla de gases con realización de la regulación de la corriente volumétrica en combinación con una regulación de la presión y disposición para la realización de este procedimiento.

La presente invención se refiere a un procedimiento para el abastecimiento de un soplete de plasma con un gas, gas mixto o mezcla de gases, en el que se realiza una regulación de la corriente volumétrica del gas o bien del gas mixto o bien de la mezcla de gases. Además, la presente invención se refiere a una disposición para el abastecimiento de un soplete de plasma con un gas o gas mixto o mezcla de gases, con una instalación para la alimentación de un volumen de un gas o gas mixto o mezcla de gases con una composición deseada del gas hacia el soplete de plasma y con una instalación de regulación para la regulación de la corriente volumétrica del gas o gas mixto o mezcla de gases.

Como gas de plasma se emplean diferentes gases, por ejemplo el argón de un átomo y/o los gases de dos átomos hidrógeno, nitrógeno, oxígeno o aire. Estos gases se ionizan y desionizan a través de la energía del arco voltaico de plasma. Un gas mixto de plasma es un gas de plasma premezclado ya por el proveedor, mientras que una mezcla de gases de plasma es un gas de plasma mezclado ya en el lugar.

En general, en un soplete de plasma, el plasma es constreñido a través de una tobera refrigerada por agua. De esta manera se pueden conseguir densidades de hasta 2 x 106 W/cm2. En el arco de plasma de un soplete de corte de plasma se alcanzan temperaturas de hasta 30.000ºC que, en combinación con la alta velocidad de la circulación del gas de plasma, realizan velocidades de corte muy altas en todos los materiales conductores de electricidad. Si el arco piloto contacta con la pieza de trabajo, se produce la configuración del arco voltaico de corte.

El corto con plasma es un procedimiento establecido para cortar materiales conductores de electricidad. De acuerdo con el cometido de corte, se emplean diferentes gases y mezclas de gases. Los gases y las mezclas de gases habituales son, por ejemplo, aire, oxígeno, nitrógeno y sus mezclas de gases así como mezclas de argón/hidrógeno/nitrógeno.

Los aceros no aleados se cortan, en general, con aire y oxígeno. Los aceros aleados y los metales no ferrosos se cortan con preferencia con mezclas especiales de argón e hidrógeno, nitrógeno e hidrógeno o bien argón, hidrógeno y nitrógeno. Para la mejora de la calidad del corte se emplea actualmente también un gas secundario adicional, que circula adicionalmente alrededor del chorro de plasma. El gas secundario adicional tiene los cometidos de proteger la tobera del soplete de corte de plasma durante la introducción en la pieza de trabajo contra salpicaduras del material de la pieza de trabajo y, por lo tanto, contra un daño, de influir sobre la colada durante el corte para que se realice un corte libre de rebabas y de proteger, como gas protector, contra la oxidación la superficie ya cortada y la superficie de corte todavía caliente.

Estos gases así como gases mixtos y mezclas de gases de plasma y gases secundarios son alimentados a través de conductos y válvulas magnéticas a los sopletes de corte de plasma. Una dosificación de estos gases se realiza la mayoría de las veces a través de la posición o regulación de la presión.

La regulación de la presión se puede realizar tanto mecánicamente a través de traductores de presión como también electrónicamente a través de válvulas reguladoras de la presión. El empleo de reguladores electrónicos de la presión es habitual especialmente en sistemas automáticos, en los que los más diferentes parámetros del corte con plasma, como la corriente de corte, la tensión de corte, la presión del gas, la velocidad de corte, el espesor del material y la distancia del soplete de corte con plasma están depositados en bases de datos, para conseguir una capacidad de reproducción lo más alta posible del resultado de corte.

En el documento DE 195 36 150 C2 se describe una instalación y un procedimiento para el control de gas de un soplete de gas, en los que la circulación de gas se ajusta a través de una disposición que está constituida por una válvula proporcional, un sensor de presión y una pantalla en el soplete de gas.

En el documento EP 0 697 935 B1, la dosificación del gas se realiza con la ayuda de válvulas de aguja variables. La sección transversal de las válvulas de aguja determina la cantidad de gas en combinación con la presión ajustada. La corriente volumétrica se puede representar en este caso con la ayuda de tubos de medición de cuerpos flotantes.

Una generación de mezclas de gas, que se necesitan especialmente para el procesamiento de aceros aleados y metales no ferrosos, no se puede realizar, sin embargo, de una manera regulable con la ayuda de una regulación de la presión. Por lo tanto, se desea reducir este inconveniente a través de instalaciones auxiliares. Así, por ejemplo, en el documento DD 54 347 se describe el empleo de una cámara de mezcla con pantallas de presión. Pero esto no crea tampoco ninguna ayuda, puesto que la relación de mezcla es muy limitada.

Especialmente, la mezcla de gases de diferente densidad y de diferentes relaciones de mezcla provoca las máximas dificultades. También el empleo de diferentes instalaciones de mezcla conocidas, como por ejemplo adaptadores en forma de T, inyectores, disposiciones laberínticas y disposiciones de toberas, como se describe, por ejemplo, en el documento DD 132247, no pueden generar las más diferentes relaciones de mezcla necesarias óptimas.

Pero también se conoce una dosificación de gas por medio de una simple regulación de la corriente volumétrica. De esta manera, se pueden generar de manera reproducible mezclas de gases definidas.

Pero también se conoce una dosificación de gas por medio de simple regulación de la corriente volumétrica. De esta manera, se pueden generar de manera reproducible mezclas de gases definidas.

En el documento US-6.972.248 B1 se describen un procedimiento y una disposición para la reducción del desgaste de los electrodos y de las toberas durante el corte con plasma de oxígeno a través de la utilización de una mezcla de oxígeno y nitrógeno en lugar de oxígeno puro. En los procedimientos conocidos se genera una corriente volumétrica constante de los gases de plasma individuales por medio de una disposición que está constituida por válvulas de agujas y medidores de la presión diferencial, de tal manera que la presión diferencial se mantiene constante delante y detrás de los medidores de la presión diferencial con la ayuda de las válvulas de aguja anteconectadas. Entre los trayectos de regulación y el soplete de plasma se encuentran válvulas reductoras de la presión, que limitan la presión de suministro máxima para el soplete de plasma.

Cuando una regulación de la corriente volumétrica posibilita, en efecto, una corriente volumétrica casi constante de un gas o bien de varios gases en función de procedimientos de medición y una producción reproducible de una mezcla de gas, la calidad mezcla alcanzable de esta manera de los materiales cortados, especialmente al comienzo del corte, es insuficiente. La calidad de corte insuficiente puede consistir, por ejemplo, en una perforación insegura (por ejemplo ausencia de transmisión o transmisión retardada de un arco piloto) en el material a cortar, cortes inseguros (por ejemplo, permanencia de material), formación de rebabas (escoria en el lado inferior de la pieza de trabajo) y fuerte desviación angular (por ejemplo, exceso de la tolerancia del ángulo recto o de la tolerancia de inclinación.

El documento US-B-6 359 251 B1, que publica el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 13, publica un procedimiento y una disposición para el abastecimiento de un soplete de plasma con un gas, gas mixto o mezcla de gases. En el procedimiento se utilizan válvulas PFC. En combinación con un control CNC se puede conducir de esta manera un volumen exacto del/de los gases hacia el lugar de procesamiento.

El documento DE 201 21 641 U1 describe una disposición para el abastecimiento de un soplete de plasma con gas que comprende un gas de plasma o gas mixto de plasma o mezcla de gases de plasma, con una instalación para la alimentación de un gas de plasma o de un gas mixto de plasma o de una mezcla de gases de plasma hacia un soplete de plasma, de manera que está prevista una instalación de regulación...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para el abastecimiento de un soplete de plasma con un gas, gas mixto o mezcla de gases, en el que se realiza una regulación de la corriente volumétrica del gas o bien del gas mixto o bien de la mezcla de gases, de manera que el procedimiento comprende:

determinar una composición deseada del gas, que deben alimentarse a un soplete de plasma, y alimentar un volumen con la composición deseada de gas desde al menos una fuente de gas hacia el soplete de plasma,

caracterizado porque para la regulación de la corriente volumétrica, que pasa a través de la tobera (14) del soplete de plasma, se realiza la regulación de la corriente volumétrica del gas o bien del gas mixto o bien de la mezcla de gases para el soplete de plasma utilizando la regulación de la presión para el ajuste de la magnitud de toda la corriente volumétrica a través de la tobera (14) del soplete de plasma y a través de la utilización de la regulación de la corriente volumétrica para el ajuste de las porciones de la corriente volumétrica que dan como resultado la corriente volumétrica total, teniendo en cuenta la composición deseada del gas y se regula al menos una corriente volumétrica sobre la base de la medición calorimétrica de la corriente volumétrica, sobre la base de la medición de la corriente volumétrica a partir de la presión diferencial o sobre la base de una medición del impulso.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se mide directa o indirectamente la presión en el espacio interior del soplete de plasma entre el electrodo (12) y la tobera (14) del soplete de plasma.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la presión se mide en la dirección de la alimentación de gas delante del soplete de plasma.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque la regulación de la corriente volumétrica se realiza por medio de una instalación de regulación de la corriente volumétrica (1a o 1b o 1c o 1d o 1e) o bien por medio de instalaciones de regulación de la corriente volumétrica (1a, 1b, 1c, 1d, 1e) y se mide la presión entre la o bien las instalaciones de regulación de la corriente volumétrica (1a, 1b, 1c, 1d, 1e) y el soplete de plasma.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque se miden las presiones de los gases individuales o de los gases mixtos individuales y se forma una presión media a partir de las presiones medidas.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque se hacen confluir los gases individuales o los gases mixtos individuales y se mide la presión resultante.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque se hacen confluir al menos dos gases individuales o gases mixtos y se mide la presión resultante.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se regula la corriente volumétrica de una mezcla de gases, regulando las corrientes volumétricas de los gases individuales o de los gases mixtos individuales.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el soplete de plasma es abastecido adicionalmente con gas secundario o gas mixto secundario o una mezcla de gases secundarios y se regula la corriente volumétrica del gas secundario o del gas mixto secundario o de la mezcla de gases secundarios.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la regulación de la corriente volumétrica del gas secundario o bien del gas mixto secundario o bien de la mezcla de gases secundarios se realiza en combinación con una regulación de la presión del gas secundario o bien del gas mixto secundario o bien de la mezcla de gases secundarios, de tal manera que por medio de la regulación de la presión se regula la magnitud de toda la corriente volumétrica del gas secundario o bien del gas mixto secundario o bien de la mezcla de gases secundarios a través de la tobera de gas secundario (16) del soplete de plasma y por medio de la regulación de la corriente volumétrica se regulan las porciones de la corriente volumétrica, que dan como resultado la corriente volumétrica total, teniendo en cuenta la composición deseada del gas secundario.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se suministra al soplete de plasma por separado, antes del suministro del gas o bien del gas mixto o bien de la mezcla de gases, una corriente de gas previa con regulación de la presión y/o después del suministro del gas o bien del gas mixto o bien de la mezcla de gases se suministra por separado una corriente de gas posterior con regulación de la presión.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas, el gas mixto o la mezcla de gases son un gas de pasma, un gas mixto de plasma o una mezcla de gases de plasma.

13. Disposición (10) para abastecimiento de un soplete de plasma con un gas o gas mixto o mezcla de gases con una instalación (18) para la alimentación de un volumen de un gas o de un gas mixto o de una mezcla de gases con una composición deseada del gas hacia el soplete de plasma y con una instalación de regulación de la corriente volumétrica para la regulación de la corriente volumétrica del gas o del gas mixto o de la mezcla de gases, caracterizada porque para la regulación de la corriente volumétrica que pasa a través de la tobera (14) del soplete de plasma, la instalación de regulación de la corriente volumétrica está combinada con una instalación de regulación de la presión para la regulación de la presión del gas o bien del gas mixto o bien de la mezcla de gases, de tal manera que por medio de la instalación de regulación de la presión se regula la magnitud de la corriente volumétrica total a través de la tobera (14) del soplete de plasma y por medio de la regulación de la corriente volumétrica se regulan las porciones de la corriente volumétrica, que dan como resultado la corriente volumétrica total, teniendo en cuenta la composición deseada del gas, de manera que la regulación de la corriente volumétrica regula al menos una corriente volumétrica sobre la base de la medición calorimétrica de la corriente volumétrica, sobre la base de la medición de la corriente volumétrica a partir de la presión diferencial o sobre la base de una medición del impulso.

14. Disposición (10) de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizada porque está prevista una instalación de medición de la presión para la medición directa o indirecta de la presión en el espacio interior del soplete de plasma entre el electrodo (12) y la tobera (14) del soplete de plasma.

15. Disposición (10) de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada porque la instalación de medición de la presión comprende una instalación de medición de la presión (4a, 4b, 4c) para cada gas individual o gas mixto.

16. Disposición (10) de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada porque la instalación de medición de la presión comprende una única instalación de medición de la presión (4a) para la medición de la presión de los gases individuales o gases mixtos que confluyen juntos.

17. Disposición (10) de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada porque la instalación de medición de la presión comprende al menos una instalación de medición de la presión (4a) para la medición de la presión de al menos dos gases individuales o gases mixtos que confluyen juntos.

18. Disposición (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizada porque la instalación de regulación de la corriente volumétrica comprende para la regulación de la corriente volumétrica de una, mezcla de gases, una instalación de regulación de la corriente volumétrica (1a, 1b, 1c) para cada gas individual o gas mixto de la mezcla de gases.

19. Disposición (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 18, caracterizada porque adicionalmente está prevista una instalación (20) para la alimentación de un gas secundario o bien gas mixto secundario o bien mezcla de gases secundarios hacia el soplete de plasma y una instalación de regulación de la corriente volumétrica del gas secundario para la regulación de la corriente volumétrica del gas secundarios o del gas mixto secundario o de la mezcla de gases secundarios.

20. Disposición (10) de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizada porque la instalación de regulación de la corriente volumétrica de gas secundario está combinada con una instalación de regulación de la presión del gas secundario para la regulación de la presión del gas secundario o bien del gas mixto secundario o bien de la mezcla de gases secundarios, de tal manera que por medio de la instalación de regulación de la presión se regula la magnitud de la corriente volumétrica total a través de la tobera (16) del soplete de plasma y por medio de la regulación de la corriente volumétrica se regulan las porciones de la corriente volumétrica, que dan como resultado la corriente volumétrica total, teniendo en cuenta la composición deseada del gas secundario.

21. Disposición (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 20, caracterizada porque adicionalmente están previstas una instalación de alimentación de gas de corriente previa para la alimentación separada de una corriente de gas previa hacia el soplete de plasma y una instalación de regulación de la presión (17) para la regulación de la presión de la corriente de gas previa y/o una instalación de circulación posterior para la alimentación separada de una corriente de gas posterior hacia el soplete de plasma y una instalación de regulación de la presión (17) para la regulación de la presión de la corriente de gas posterior.

22. Disposición (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 21, caracterizada porque el gas es un gas de plasma, el gas mixto es un gas mixto de plasma y la mezcla de gases es una mezcla de gases de plasma.


 

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