具有改进的冷却系统和相应冷却方法的等离子体焰炬技术方案

本发明专利技术是等离子体焰炬(1，101，201)，其包括：第一元件(20)，设有通孔(21)，该通孔用作等离子体流的出口；中空型电极(19)，其沿主轴线(X)纵向展开并且用于以限定引发区域的方式相对于第一元件(20)定位，包括内腔(25)，该内腔(25)至少部分地沿着主轴线(X)延伸；第一输送通道(51，52，53)，用于朝向引发区域输送载气；第二输送通道(56，56a，56b)，用于朝向中空型电极(19)的内腔(25)输送载气的一部分，载气的该部分用于冷却中空型电极(19)。该焰炬包括输送装置(59，60a，60b)，用于从中空型电极(19)的内腔(25)朝向一条通道输送载气，以便不影响引发区域。本发明专利技术还涉及操作等离子体焰炬(1，101，201)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在工业应用中使用的等离子体焰炬的生产。特别地，本专利技术涉及用于冷却所述焰炬的组件的冷却系统。本专利技术还涉及使用所述焰炬的设备。
技术介绍
用于材料(通常是金属材料)处理的技术的使用，在各行各业(特别在工业部门)中是熟知的。这些处理通常存在于材料切削和/或印记中。熟知技术包括由专门操作人员用来处理材料的特殊等离子体设备的使用。熟知类型的这些设备利用从两个电极(被称为阴极和阳极)之间的电弧的产生导出的影响。该设备产生一种等离子体流，该等离子体流随着在该两个电极之间的适当电势差的施加和电弧的引发而从喷嘴发送出来，其中在该两个电极之间输送载气(通常为空气)。载气经受电离以产生等离子体。为此目的，所述设备包括用于由操作者操控的被称为焰炬的元件，在其端部具有喷嘴，该喷嘴设有开口，该开口朝向外面准直并输送等离子体流。在例如被称为转移型电弧焰炬的第一类焰炬中，电弧最初在定位于焰炬中的电极(阴极)与由此而最初用作阳极的喷嘴之间引发。一旦最初引发阶段已经结束，用作阳极的功能就转移到正在被处理的工件，而喷嘴仅仅用作等离子体流的准直器和输送器。而在被称为非转移型电弧焰炬的第二类焰炬中，在最初引发阶段和焰炬正在处理工件的同时的操作两者期间，喷嘴总是用作阳极。在金属切削应用中，考虑到转移到工件的较高能量密度，采用具有转移型电弧的结构，而具有非转移型电弧的结构在处理非金属材料时仍然保持为强制选择。等离子体流在任何情况下，都通过与在电极高度上适当输送的载气流的相互作用而产生。因此，为了其操作，该设备由第一单元或发电机和用于向焰炬供给载气的单元构成，该第一单元或发电机用于向焰炬供电以产生和维持电弧。根据熟知技术，焰炬的端部因而设有第一元件或喷嘴，其设有开口，等离子体流通过该开口以喷射流形式喷射。如上所述，第一元件在等离子体产生和/或维护时也用作阳极。在焰炬的端部，还存在第二内部元件或电极(阴极)，其为用于等离子体产生的另一电极。内部电极通常布置在喷嘴内的同轴位置上。在熟知类型的第一类焰炬中，内部电极可以在通常由弹簧产生的弹性力的影响下，相对于喷嘴轴向滑动。内部电极的轴向运动诸如将首先用与喷嘴接触的内部电极限定第一非引发位置，进而限定不从喷嘴流出等离子体的位置。内部电极倚靠弹簧推力而远离喷嘴的轴向运动诸如将继续限定在其中以距离喷嘴的适当距离布置内部电极的第二引发位置，并且当载气在其中输送时，等离子体喷射流可以从设在喷嘴中的开口中流出。内部电极通常通过倚靠内部电极的适当表面(更具体地，倚靠承载电极本身的活塞的适当表面)而适当输送同一载气流，来倚靠弹簧推力而从喷嘴移开。在不同类别的熟知类型的焰炬中，内部电极和喷嘴保持在适当的固定引发距离处。为了产生从喷嘴发送出来的等离子体喷射流，在两个电极之间输送载气并且适当地将电力供给该两个电极以产生交变电场以及由此引起的两个电极之间的高频跳跃火花。与正在使用的焰炬的类型无关，由于存在于在电极高度上的引发区域中的高温度，电极的制造对于焰炬操作和其持续时间来说，是特别重要的方面。事实上，电极(特别是内部电极)耗损非常快。特别地，电极由于以下几个因素而耗损：在切削阶段期间激励电弧并加热电极的高强度电流；启动/停机周期的频率；正在处理的工件朝向电极本身辐射的热量。为了这个目的，根据熟知技术，在操作期间，电极经受冷却处理。特别注意内部电极的制造和冷却。在第一类焰炬中，内部电极是中空型的。该方案相比于使用固体电极的方案，使用少量材料(通常是铜)。有益的是，使用中空型内部电极的方案很便宜。然而，电极经受特别是由所涉及的高温引起的随着时间的高耗损。为了提高内部电极的使用寿命，使用一种冷却系统，在其中在电弧引发之前将至少一部分载气流输送到存在于电极之内的腔中。冷却流的载气接触电极腔的内壁，从而促使电极冷却下来。此外，根据熟知技术，影响该电极的内腔的冷却流随后再次朝向外面输送，并且穿过产生等离子体的引发区域，进而朝向喷嘴的出口开口。然而，上述熟知类型的冷却系统带来一些缺点。由这种冷却类型所带来的缺点由如下事实构成：由于离开中空型电极的冷却气体流已经经受加热作用并且朝向电极之间的引发区域返回，所以冷却动作无效。因此，冷却气体温度的作用叠加到引发区域中的温度的作用上。熟知类型的系统所带来的另一个缺点由电极(特别是内部电极)特别是在引发区域高度上经受的高耗损来表示。熟知类型的系统的另一个缺点由等离子体的不足够的有效性(其由被电离的载气的升高了的温度所引起)构成。事实上，众所周知，电离气体的温度越低，等离子体的密度越高。因此，温度升高导致降低密度，并由此降低等离子体的有效性。本专利技术的目的是至少部分克服上述缺点。本专利技术的第一目的是提供一种具有冷却系统的等离子体焰炬，该冷却系统比熟知类型的系统更有效，同时保证低温气流被离子化以产生高密度等离子体。本专利技术的另一目的是提供一种等离子体焰炬，其相比于熟知类型的焰炬，需要很少的维护操作和/或电极(特别是内部电极)替换。本专利技术的进一步目的是提供一种等离子体焰炬，其使得可以获得切削空气的高能力来确保更高切削速度，进而更好质量的切削工件(意味着具有减少了的毛刺)。本专利技术的再一目的是提供一种等离子体焰炬，等离子体在其中比在熟知类型的焰炬中更有效。
技术实现思路
本专利技术所基于的一般概念已经从提供这样一种等离子体焰炬的构思展开：该等离子体焰炬包括中空型电极并装备一个系统，该系统通过将冷却流体输送进入其内腔中来冷却该中空型电极，其中冷却流体一旦穿过电极的内腔，就至少部分地从焰炬发送出来。因此，根据本专利技术的第一方面，其涉及以下类型的等离子体焰炬，其包括：-第一元件，其设有通孔，该通孔用作等离子体流的出口；-中空型电极，其沿着主轴线纵向展开，并且可以以限定引发区域的方式相对于所述第一元件定位，所述中空型电极包括至少部分地沿着所述主轴线延伸的内腔；-第一输送通道，用于朝向引发区域输送载气；-第二输送通道，用于朝向所述中空型电极的所述内腔输送所述载气的一部分，所述载气的所述部分用于冷却所述中空型电极，其中该焰炬包括用于从所述中空型电极的所述内腔朝向一条通道输送所述载气的装置，以便不影响所述引发区域。优选地，输送装置以避免与引发区域干扰的方式，从中空型电极...

【技术保护点】
一种等离子体焰炬(1，101，201)，其包括：‑第一元件(20)，其设有通孔(21)，该通孔用作等离子体流的出口；‑中空型电极(19)，其沿主轴线(X)纵向展开并且用于以限定引发区域的方式相对于所述第一元件(20)定位，所述中空型电极(19)包括内腔(25)，该内腔(25)至少部分地沿着所述主轴线(X)延伸；‑第一输送通道(51，52，53)，其用于朝向所述引发区域输送载气；‑第二输送通道(56，56a，56b)，其用于朝向所述中空型电极(19)的所述内腔(25)输送所述载气的一部分，所述载气的所述部分用于冷却所述中空型电极(19)，其特征在于，所述等离子体焰炬包括输送装置(59，60a，60b)，该输送装置(59，60a，60b)用于从所述中空型电极(19)的所述内腔(25)朝向一条通道输送所述载气，以便不影响所述引发区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.05 IT VI2013A0002201.一种等离子体焰炬(1，101，201)，其包括：
-第一元件(20)，其设有通孔(21)，该通孔用作等离子体流的出
口；
-中空型电极(19)，其沿主轴线(X)纵向展开并且用于以限定引
发区域的方式相对于所述第一元件(20)定位，所述中空型电极(19)
包括内腔(25)，该内腔(25)至少部分地沿着所述主轴线(X)延伸；
-第一输送通道(51，52，53)，其用于朝向所述引发区域输送载
气；
-第二输送通道(56，56a，56b)，其用于朝向所述中空型电极(19)
的所述内腔(25)输送所述载气的一部分，所述载气的所述部分用于
冷却所述中空型电极(19)，其特征在于，所述等离子体焰炬包括输送
装置(59，60a，60b)，该输送装置(59，60a，60b)用于从所述中
空型电极(19)的所述内腔(25)朝向一条通道输送所述载气，以便
不影响所述引发区域。
2.根据权利要求1的焰炬(1，101，201)，其特征在于，所述输
送装置(59，60a，60b)从所述中空型电极(19)的所述内腔(25)
朝向所述焰炬(1，101，201)的外面输送所述载气，以便不影响所述
引发区域。
3.根据权利要求1或2的焰炬(1，101，201)，其特征在于，所
述中空型电极(19)的所述内腔(25)基本上延伸过所述中空型电极
(19)的整个长度。
4.根据前述权利要求中的任何一项的焰炬(1，101，201)，其特
征在于，所述中空型电极(19)构成所述焰炬(1，101，201)的阴极。
5.根据前述权利要求中的任何一项的焰炬(1，101，201)，其特
征在于，所述中空型电极(19)构成所述焰炬(1，101，201)的阴极，
而所述第一元件(20)构成所述焰炬(1，101，201)的阳极。
6.根据前述权利要求中的任何一项的焰炬(1，201)，其特征在

\t于，所述中空型电极(19)能够移动并且能够在至少一个第一操作位
置和至少一个第二操作位置之间定位，其中在所述第一操作位置中，
所述中空型电极(19)与所述第一元件(20)接触，而在所述第二操
作位置中，所述中空型电极(19)以限定所述引发区域的方式与所述
第一元件(20)隔开。
7.根据权利要求6的焰炬(1，201)，其特征在于，其包括移动
装置(17，26)，其用于在所述至少一个第一操作位置和所述至少一个
第二操作位置之间移动所述中空型电极(19)。
8.根据权利要求7的焰炬(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·卡勒蒂，U·斯密奥尼，A·伊米，
申请(专利权)人：特拉菲迈特股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT