СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РЕСУРСА ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ ГОРЕЛКИ

1. Электрод для плазменно-дуговой горелки с увеличенным сроком службы, причем плазменно-дуговая горелка включает в себя плазменную камеру, ограниченную электродом и соплом, при этом электрод содержит
корпус электрода, имеющий лицевую поверхность;
отверстие в лицевой поверхности корпуса электрода; и
удлиненную эмиссионную вставку, изготовленную из материала с высокой термоэлектронной эмиссионной способностью и расположенную в отверстии, при этом вставка имеет передний конец и задний конец, причем упомянутый передний конец вставки ориентирован к лицевой поверхности корпуса электрода,
при этом вставка имеет первоначальную конфигурацию и эксплуатационную конфигурацию, причем эксплуатационная конфигурация образуется после множества срабатываний горелки, первоначальная конфигурация вставки включает задний конец вставки, расположенный на первом расстоянии (D1) от лицевой поверхности, а эксплуатационная конфигурация вставки включает задний конец, расположенный на втором расстоянии (D2), при этом D1 составляет по меньшей мере на 0,6 мм больше, чем D2.
2. Электрод по п. 1, в котором материал с высокой термоэлектронной эмиссионной способностью включает в себя по меньшей мере один из гафния, циркония или вольфрама.
3. Электрод по п. 1, в котором эксплуатационная конфигурация получается после по меньшей мере примерно 400 циклов дугового разряда электрода.
4. Электрод по п. 1, в котором перемещение заднего конца вставки к лицевой поверхности является достаточным для компенсации образования углубления на переднем конце вставки.
5. Электрод по п. 1, в котором эксплуатационная конфигурация достигается после по меньшей мере примерно 2 ч времени эксплуатации электрода.
6. Электрод по п. 1, в котором перемещение второго конца вставки составляет по меньшей мере 0,8 мм.
7. Электрод по п. 1, в котором перемещение второго конца вставки составляет по меньшей мере 1,0 мм.
8. Электрод по п. 1, в котором перемещение второго конца вставки составляет по меньшей мере 1,2 мм.
9. Электрод по п. 1, в котором перемещение второго конца вставки составляет по меньшей мере 1,4 мм.
10. Электрод по п. 1, в котором перемещение второго конца вставки составляет по меньшей мере 1,6 мм.
11. Электрод по п. 1, в котором перемещение второго конца вставки составляет по меньшей мере 2,0 мм.
12. Электрод по п. 1, в котором электрод является газоохлаждаемым.
13. Электрод по п. 1, в котором корпус электрода образован из меди высокой чистоты, содержащей по меньшей мере 99,81% меди.
14. Электрод по п. 1, в котором вставка выступает из отверстия от второго конца и за лицевую поверхность.
15. Способ обеспечения увеличенного срока службы электрода в плазменно-дуговой горелке, содержащий:
термоциклирование электрода, имеющего корпус с первым концом и вторым концом и имеющего удлиненный эмиттер, установленный внутри полости в поверхности первого конца корпуса, во время эксплуатации плазменно-дуговой горелки посредством эмитирования плазменной дуги из эмиттера и охлаждения эмиттера, при этом термоциклирование включает в себя:
(i) образование углубления на открытой поверхности эмиттера посредством плавления части эмиттера; и
(ii) продвижение эмиттера от второго конца к первому концу так, что продвижение эмиттера к первому концу больше, чем рост углубления относительно поверхности.
16. Способ по п. 15, в котором во время эксплуатации электрода второй конец эмиттера продвигают к лицевой поверхности электрода в ходе циклов так, что второй конец эмиттера продвигается по меньшей мере на 0,6 мм к поверхности.
17. Способ по п. 16, в котором продвижение второго конца эмиттера составляет по меньшей мере 0,8 мм.
18. Способ по п. 16, в котором продвижение второго конца эмиттера составляет по меньшей мере 1,0 мм.
19. Способ по п. 16, в котором продвижение второго конца
эмиттера составляет по меньшей мере 1,2 мм.
20. Способ по п. 16, в котором продвижение второго конца эмиттера составляет по меньшей мере 1,4 мм.
21. Способ по п. 16, в котором продвижение второго конца эмиттера составляет по меньшей мере 1,6 мм.
22. Способ по п. 16, в котором продвижение второго конца эмиттера составляет по меньшей мере 2,0 мм.
23. Способ по п. 15, в котором электрод является газоохлаждаемым.
24. Способ по п. 15, в котором корпус электрода образован из меди высокой чистоты, содержащей по меньшей мере 99,81% меди.
25. Способ по п. 15, в котором вставка выступает из полости от второго конца корпуса и за поверхность.
26. Способ продления срока службы электрода для плазменно-дуговой горелки, содержащий
образование углубления в первом конце вставки, образованной из материала с высокой термоэлектронной эмиссионной способностью и расположенной внутри полости в лицевой поверхности на первом конце электрода, при этом электрод образован из меди высокой чистоты, содержащей по меньшей мере 99,81% меди, а вставка имеет первоначальную конфигурацию и эксплуатационную конфигурацию, причем эксплуатационная конфигурация образуется после множества срабатываний плазменно-дуговой горелки;
термоциклирование электрода, вызывающее плавление части вставки, основанное на эмиссии плазменной дуги от вставки при каждом срабатывании горелки, при этом вставка продвигается к лицевой поверхности электрода в связи с термоциклированием; и
предотвращение преждевременного отказа электрода благодаря продвижению второго конца вставки к лицевой поверхности электрода на расстояние по меньшей мере 0,6 мм во время термоциклирования горелки, так что в первоначальной конфигурации задний конец вставки расположен на первом расстоянии (D1) от лицевой поверхности, а в эксплуатационной конфигурации задний конец расположен на втором расстоянии (D2), при этом D1 составляет по меньшей мере на 0,6 мм больше, чем D2.
27. Способ по п. 26, в котором вставка имеет меньший диаметр первого конца, чем диаметр противоположного первому концу второго конца.
28. Электрод для плазменно-дуговой горелки, причем плазменно-дуговая горелка включает в себя плазменную камеру, ограниченную электродом и соплом, при этом электрод содержит
корпус электрода, имеющий первый конец, образованный из меди высокой чистоты, содержащей по меньшей мере 99,81% меди, противоположный первому концу второй конец и лицевую поверхность, расположенную на первом конце;
полость в лицевой поверхности корпуса; и
удлиненную вставку, расположенную в упомянутой полости и образованную из материала с высокой термоэлектронной эмиссионной способностью, причем вставка имеет первый конец и второй конец, первый конец ориентирован к лицевой поверхности корпуса электрода, при этом диаметр первого конца меньше, чем диаметр второго конца, так что упомянутый первый конец корпуса выполнен с возможностью удерживания первого конца вставки.
29. Электрод по п. 28, в котором первый конец корпуса выполнен с возможностью удерживания первого конца вставки с помощью радиального сжатия.
30. Электрод по п. 28, в котором в процессе эксплуатации электрода второй конец вставки продвигают к лицевой поверхности электрода в течение циклов дугового разряда так, что второй конец вставки продвигается по меньшей мере на 0,6 мм к лицевой поверхности.
31. Электрод по п. 30, в котором продвижение второго конца вставки составляет по меньшей мере 0,8 мм.
32. Электрод по п. 30, в котором продвижение второго конца вставки составляет по меньшей мере 1,0 мм.
33. Электрод по п. 30, в котором продвижение второго конца вставки составляет по меньшей мере 1,2 мм.
34. Электрод по п. 30, в котором продвижение второго конца вставки составляет по меньшей мере 1,4 мм.
35. Электрод по п. 30, в котором продвижение второго конца вставки составляет по меньшей мере 1,6 мм.
36. Электрод по п. 30, в котором продвижение второго конца вставки составляет по меньшей мере 2,0 мм.
37. Электрод по п. 28, в котором электрод является газоохлаждаемым.
38. Электрод по п. 28, в котором вставка выступает из полости от второго конца корпуса и за лицевую поверхность.
39. Способ продления срока службы электрода для плазменно-дуговой горелки, содержащий
образование углубления на первом конце вставки посредством плавления части вставки в процессе эксплуатации плазменно-дуговой горелки, причем вставка образована из материала с высокой термоэлектронной эмиссионной способностью, имеет меньший диаметр первого конца, чем диаметр второго конца, и расположена внутри полости в лицевой поверхности первого конца электрода, причем электрод образован из меди высокой чистоты, содержащей по меньшей мере 99,81% меди;
термоциклирование электрода посредством эмитирования плазменной дуги от вставки в процессе эксплуатации горелки, продвижение вставки к лицевой поверхности электрода в связи с термоциклированием; и
предотвращение преждевременного отказа электрода в процессе эксплуатации плазменно-дуговой горелки благодаря продвижению второго конца вставки к лицевой поверхности электрода на расстояние по меньшей мере 0,6 мм.
40. Электрод, предназначенный для реализации способа по п. 39.
41. Способ по п. 39, в котором продвижение второго конца вставки составляет по меньшей мере 0,8 мм.
42. Способ по п. 39, в котором вставка содержит по меньшей мере один из гафния, циркония или вольфрама.
43. Способ по п. 39, в котором продвижение вставки к лицевой поверхности электрода компенсирует рост глубины углубления, которое является следствием циклирования электрода.
44. Способ изготовления электрода для плазменно-дуговой горелки, причем плазменно-дуговая горелка включает в себя плазменную камеру, ограниченную электродом и соплом, при этом способ содержит
образование корпуса электрода, имеющего первый конец, образованный из меди высокой чистоты, содержащей по меньшей мере 99,81% меди, противоположный первому концу второй конец и лицевую поверхность, расположенную на первом конце;
образование полости в упомянутой лицевой поверхности корпуса электрода;
установку удлиненной вставки, образованной из материала с высокой термоэлектронной эмиссионной способностью, в упомянутую полость, причем вставка имеет первый конец и второй конец, при этом первый конец ориентирован к лицевой поверхности корпуса электрода; и
выполнение первого конца корпуса с возможностью удержания первого конца вставки с помощью радиального сжатия первого конца корпуса электрода.
45. Способ по п. 44, в котором вставка имеет конусность, так что первый диаметр на первом конце вставки меньше, чем второй диаметр на втором конце вставки, причем первый конец находится вблизи лицевой поверхности корпуса электрода.
46. Способ по п. 45, в котором второй диаметр составляет по меньшей мере на 0,003 дюйма больше, чем первый диаметр.
47. Способ по п. 46, в котором длина вставки между первым диаметром и вторым диаметром составляет между примерно 3,0 и 5,0 мм.