用于等离子体割炬的电极结构制造技术

本发明专利技术涉及用于等离子体割炬的电极结构，在电极支架或保持元件内形成凹槽或钻孔用以容纳发射嵌件，在凹槽或钻孔内所插入的发射嵌件能够以力传递、形状匹配和/或材料的连续性被紧固。至少一个压力均衡通道和/或至少暂时有效的压力均衡通道通过发射嵌件存在于在凹槽或钻孔和发射嵌件内所形成的空腔和环境之间和/或发射嵌件的外套表面区域和凹槽或钻孔的内壁之间，凹槽或钻孔形成在保持元件或电极支架内。可替选或另外地，至少一个压力均衡通道和/或至少暂时有效的压力均衡通道通过保持元件存在于在凹槽或钻孔和保持元件内所形成的空腔和环境之间和/或保持元件的外套表面区域和凹槽或钻孔的内壁之间，凹槽或钻孔形成在电极支架或保持元件内。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及用于等离子体割炬的电极结构，在电极支架或保持元件内形成凹槽或钻孔用以容纳发射嵌件，在凹槽或钻孔内所插入的发射嵌件能够以力传递、形状匹配和/或材料的连续性被紧固。至少一个压力均衡通道和/或至少暂时有效的压力均衡通道通过发射嵌件存在于在凹槽或钻孔和发射嵌件内所形成的空腔和环境之间和/或发射嵌件的外套表面区域和凹槽或钻孔的内壁之间，凹槽或钻孔形成在保持元件或电极支架内。可替选或另外地，至少一个压力均衡通道和/或至少暂时有效的压力均衡通道通过保持元件存在于在凹槽或钻孔和保持元件内所形成的空腔和环境之间和/或保持元件的外套表面区域和凹槽或钻孔的内壁之间，凹槽或钻孔形成在电极支架或保持元件内。【专利说明】用于等离子体割炬的电极结构
[0001〕 本专利技术涉及一种用于等离子体割炬的电极结构。
技术介绍
等离子体是由阳离子、阴离子、电子、以及激发的中性原子和分子组成的被高温加热的导电气体。 多种气体(例如，单原子氩气和/或双原子气体氢气、氮气、氧气或空气)被用作等离子气体。这些气体通过等离子体电弧的能量离子化并且离解。 喷嘴和电极的设计会极大地影响等离子体射流的参数。等离子体射流的这些参数例如为射流直径、温度、能量密度和气体的流速。 在等离子体切割中，等离子体通常受到喷嘴的限制，该喷嘴可以是气冷的或者水冷的。由此可以实现高达2\1061八1112的能量密度。温度在等离子体射流中上升高300001，这结合气体的高流速可以对所有的导电材料具有非常高的切割速度。 等离子体炬主要包括等离子体炬头1、电极7和喷嘴4 ；另外的部件可以是用于固定电极7的电极载架0110111^)6、喷嘴支架5和用于固定喷嘴4的喷嘴帽2。等离子气体？通过等离子气体导管3被供给到电极7和喷嘴4之间的空间内并且最后通过喷嘴4流经喷嘴钻孔4.1。 当前的等离子体炬还具有保护性喷嘴帽9和辅助气体导向件9.1，辅助气体％借助该辅助气体导向件被供给到等离子体射流。喷嘴4和电极7被频繁地用液体冷却剂(例如，水)冷却。 目前，等离子体切割是一种用于切割导电材料的已知方法，其根据切割工作使用不同的气体和气体混合物。 于是，为此使用不同的电极7和喷嘴4。它们在等离子体炬的操作期间经受磨损于是必须更换。为了能够使用用于不同气体或气体混合物的等离子体炬，等离子体炬、电极7和喷嘴4被设计成使得通过更换电极7和喷嘴4等离子体炬可以用于不同的气体。 电极7通常包括电极支架7.1和发射嵌件7.3。电极7通常可以分为两种设计形式。当用包含氧气的等离子气体切割时，通常使用所谓的平板电极，即，除了发射嵌件7.3的前发射表面之外，发射嵌件7.3位于电极支架7.1中。发射嵌件7.3包括铪或锆。电极支架7.1采用具有良好导电性和导热性的材料，例如，铜或银。在电极7中，为了采用不包含氧气的气体或气体混合物(例如，氩气、氢气、氮气)进行切割，通常具有掺杂物(例如，镧)的钨用作发射嵌件7.3的材料。发射嵌件7.3随后被紧固在电极支架7.1中，但是与平板电极相比，发射嵌件7.3突出到电极支架7.1外面并且通常被称为点电极。 还存在多个实施方式，其中，发射嵌件7.3连接至额外的保持元件7.2，且其中，保持元件7.2依次连接至电极支架7.1。 因此，电极支架7.1可以由铜制成、保持元件7.2可以由银制成以及发射嵌件7.3可以由铪、锆或钨制成。当然，不同的铜银合金也可以用于电极支架7.1和保持元件7.2。电极支架7.1和保持元件7.2也可以包括相同的材料。 电极支架7.1的连接和发射嵌件7.3的连接，或电极支架7.1与保持元件7.2和/或发射嵌件7.3之间的连接以力传递的方式、形状匹配的方式和/或采用材料的连续性来实现。 在这方面，对于连接来说重要的是，在操作期间能够永久地保持连接，其中，具有良好的导热性和导电性的连接(尽可能均匀)被保持和维持。 通常，发射嵌件7.3被插入到形成在电极支架7.1或保持元件7.2内的钻孔或不同形式的凹槽中，随后通过钎焊或焊接连接利用材料的连续性、力传递(通过压入配合)或形状匹配(例如通过螺纹)紧固到其中。 在电极支架7.1和保持元件7.2之间也可以实现类似的连接。 有利地，在这方面，钻孔或其它形式的凹槽仅在一侧开口，使得发射嵌件7.3或保持元件7.2可以被插入开口。例如，钻孔可以被配置为盲孔。然而，至少部分呈圆锥形状形成的凹槽也可用于容纳发射嵌件7.3或保持元件7.2。也不一定使用旋转对称的横截面形状。 发射嵌件7.3或保持元件7.2的外套表面和尺寸以与钻孔或另一凹槽的几何形状和尺寸互补的形式被调整。 被彼此相对设置的部件或这些部件的面在接合到一起后通常相对于彼此具有非常接近的公差，这是因为接合在一起的部件之间的导热性必须非常好。在相对设置的面之间的空间是负的(即，内径小于外径，例如，一0.1mm)，直到“O”。 在这方面，对于以该方式接合到一起的部件存在的问题为:充满空气的空腔形成在钻孔或不同形状的凹槽内。然而，该空腔由于非常精密的接合类型相对于环境以气密方式被封闭。在接合之后，由于空腔内部包含空气，在等离子体割炬的操作期间温度升高，导致空腔内部出现过量的压力，在等离子体割炬的操作过程中电极结构被充分加热，相应地空气膨胀且压力增大。因此，接合连接可以以不想要的形式局部取消，或者在最糟糕的情况下被完全释放。在高加速度下移出接合复合体的相应释放的部件甚至可能导致危险。在更长的操作期间，以及随着磨损的增加，该问题变得更加严重，这是因为由于发射嵌件的回烧以及因材料移动导致的第二保持元件的回烧，使得接合部件的相对设置的面变得更小。 由于空腔内包含湿气，故会出现另外的问题。从而腐蚀或空化也会出现。从而，相应地由此引起的材料移动也会同样地对接合连接、导热性和/或导电性产生负面影响。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于等离子体割炬的电极结构，其中采用互相接合的电极支架和发射嵌件和可选的额外的保持元件，具有良好的导热性和导电性，在至少更长的操作时段内可以具有安全性和操作安全性。 根据本专利技术，该目的通过具有权利要求1的特征的电极结构来实现。利用从属权利要求指出的特征可以实现有利的实施方式和进一步的改进。 在根据本专利技术的用于等离子体割炬的电极结构中，在电极支架或保持元件内形成在待处理工件的方向上在一侧开口的凹槽或钻孔用以容纳发射嵌件。所插入的发射嵌件可以以力传递的方式、形状匹配的方式和/或利用材料的连续性被紧固在钻孔或凹槽内。 至少一个压力均衡通道通过发射嵌件存在于在凹槽或钻孔和发射嵌件内所形成的空腔和环境之间，和/或存在于发射嵌件的外套表面区域和凹槽或钻孔的内壁之间，凹槽或钻孔形成在保持元件或电极支架内。 以类似的方式，至少一个压力均衡通道还可通过保持元件存在于在凹槽或钻孔和保持元件内所形成的空腔和环境之间，和/或存在于保持元件的外套表面区域和凹槽或钻孔的内壁之间，凹槽或钻孔形成在电极支架或保持元件内。 压力均衡通道可以被形成为在外套表面处的钻孔、沟槽或扁平部分。钻孔可以被引导通过保持元件或通过发射嵌件。沟槽可以形成在电极支架和/或保持元件的内壁(在凹槽或钻孔的区域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于等离子体割炬的电极结构，其中，在电极支架或保持元件内形成在待处理工件的方向上在一侧开口的凹槽或钻孔用以容纳发射嵌件，在所述凹槽或钻孔内，所插入的发射嵌件能够以力传递的方式、形状匹配的方式和/或利用材料的连续性被紧固，其特征在于，至少一个压力均衡通道和/或至少暂时有效的压力均衡通道通过所述发射嵌件(7.3)存在于在凹槽或钻孔(7.2.1、7.4)和所述发射嵌件(7.3)内所形成的空腔和环境之间，和/或存在于所述发射嵌件(7.3)的外套表面区域和所述凹槽或钻孔(7.2.1、7.4)的内壁之间，所述凹槽或钻孔(7.2.1、7.4)形成在所述保持元件(7.2)或所述电极支架(7.1)内；和/或至少一个压力均衡通道和/或至少暂时有效的压力均衡通道通过所述保持元件(7.2)存在于在凹槽或钻孔(7.2.1)和所述保持元件(7.2)内所形成的空腔和环境之间，和/或存在于所述保持元件(7.2)的外套表面区域和所述凹槽或钻孔(7.4)的内壁之间，所述凹槽或钻孔(7.4)形成在所述电极支架(7.1)或所述保持元件(7.2)内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫彼得·雷因克，弗兰克·劳里施，沃克·克林克，
申请(专利权)人：卡尔伯格基金会，
类型：发明
国别省市：德国;DE