空气冷却式等离子炬及其部件制造技术

本发明专利技术的实施例针对一种具有经改进的性能的空气冷却的缩回启动式等离子切割炬(200，300)。该炬(200，300)包括经改进的喷嘴(213，313)、电极(205，305)、防护帽和涡流环(211，311)中的任一项或组合，其中，这些部件具有在切割过程中优化等离子射流性能的经改进的几何形状和物理特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
符合本专利技术的装置、系统以及方法涉及切割，并且更确切地涉及与等离子电弧切割炬及其部件相关的装置、系统以及方法。技术背景本专利技术涉及一种根据权利要求1所述的用于空气冷却式等离子切割炬的涡流环并且涉及一种根据权利要求9所述的空气冷却式等离子炬。在许多切割、喷射以及焊接操作中，使用了等离子弧炬。通过这些炬，等离子气体射流在高温下被发射到环境大气中。这些射流是从喷嘴发射的，并且当它们离开喷嘴时，这些射流是高度欠膨胀且非常集中的。然而，由于与经电离的等离子射流相关联的高温，该炬的许多部件容易失效。这种失效可能显著地干扰该炬的运行并且在切割操作开始时阻止正确引弧。通过这种方法与本申请的其余部分中参照附图阐述的本专利技术的实施例相比较，常规、传统和所提出的方法的进一步的局限性和缺点对本领域内的技术人员而言将变得明显。专利技术简要概述为了改进尤其在切割操作开始时的引弧，描述了一种根据权利要求1所述的用于空气冷却式等离子切割炬的涡流环和一种根据权利要求9所述的空气冷却式等离子炬。本专利技术的优选实施例是从属权利要求的主题。本专利技术的示例性实施例是一种空气冷却式等离子炬及其经设计来优化该炬的性能和耐用性的部件。确切地讲，本专利技术的示例性实施例可以具有经改进的电极、喷嘴、防护件和/或涡流环构型。附图简要说明通过参考附图来详细描述本专利技术的示例性实施例，本专利技术的上述和/或其他方面将会更加清晰，在附图中：图1是可以用于本专利技术实施例的示例性切割系统的图解表示；图2是利用已知部件的炬头部的一部分的图解表示；图3是本专利技术的炬的示例性实施例的头部的一部分的图解表示；图4a至图4c是本专利技术的电极的示例性实施例的图解表示；图5a至图5b是本专利技术的喷嘴的示例性实施例的图解表示；图6是本专利技术的防护帽的示例性实施例的图解表示；图7是本专利技术的涡流环的示例性实施例的图解表示；并且图8是当与已知的空气冷却式炬的构型相比时本专利技术的实施例的等离子电弧与等离子射流之间的比较的图解表示。详细说明现在将详细参照多个不同的和可替代的实施例并参照附图，其中相似的数字表示基本上相同的结构元件。每个示例是通过说明的方式而不是作为限制来提供的。事实上，本领域技术人员将清楚的是，在不脱离本披露内容和权利要求的范围或精神的情况下可以作出修改和变体。例如，作为一个实施例的一部分所图示说明或描述的特征可以被使用在另一个实施例上，以产生更进一步的实施例。因此，旨在的是本披露内容包括了在所附权利要求及其等效物范围内的修改和变体。本披露内容总体上针对多种不同切割、焊接和喷射操作中有用的空气冷却式等离子弧炬。确切地讲，本专利技术的实施例针对空气冷却式等离子弧炬。另外的示例性实施例针对空气冷却式等离子弧炬，该弧炬是缩回式弧炬。如一般所理解的，缩回式弧炬是以下的炬：其中使电极与用于电弧引发的喷嘴相接触并且然后使该电极从该喷嘴缩回使得该电弧接着被引导穿过该喷嘴的喉部。在其他类型的缩回式炬中，该电极保持静止并且是该喷嘴移动。本专利技术的示例性实施例适用于这两种类型。这些炬的构造和操作总体上是已知的，并且因此本文将不讨论它们的详细构造和操作。进一步地，本专利技术的实施例能够使用在手持式或机械化式等离子切割操作中。应当指出的是，出于清楚简明的目的，下面的讨论将针对本专利技术的、主要针对用于切割的手持式等离子炬的多个示例性实施例。然而，在此方面本专利技术的实施例是不受限制的，并且可以在焊接炬和喷射炬中使用本专利技术的实施例而不脱离本专利技术的精神或范围。如果希望的话，不同功率水平的多种不同类型和尺寸的炬是可能的。例如，本专利技术的示例性实施例可以用在利用在40安培与100安培范围内的切割电流的切割操作上并且可以切割具有的厚度上至0.075英寸的工件，并且在其他实施例中可以切割厚度上至1.5英寸的工件。另外，在此所描述的这些炬和组件可以用于标记、切割或金属去除。此外，能够以变化的电流和变化的功率水平来使用本专利技术的示例性实施例。能够与本专利技术的实施例一起使用的类型的空气冷却剂系统的构造和使用是已知的并且无需在本文中进行详细地讨论。现在转向图1，示出了示例性切割系统100。系统100含有电源10，该电源包括带有连接的炬组件14的壳体12。壳体12包括用于控制等离子弧炬的各种常规部件，例如电源、等离子启动电路、空气调节器、保险丝、晶体管、输入和输出电连接器以及气体连接器、控制器、和电路板等。炬组件14附接至壳体的前侧16上。炬组件14内包括多个电连接器，以用于将炬端部18内的电极和喷嘴连接至壳体12内的电连接器上。针对导引电弧和工作电弧可以提供多个分开的电通路，其中切换元件被提供在壳体12内。气体导管也存在于炬组件内以用于将变成等离子弧的气体传递至炬的端头，如之后所讨论的。可以同各个电连接器与气体连接器一起将不同的用户输入装置20(例如，按钮、开关和/或转盘)提供在壳体12上。应理解的是，图1中所展示的壳体12不过是可以采用本专利技术的多个方面以及在此披露的概念的等离子弧炬装置的单一示例。相应地，以上的总体披露和描述不应被理解为以任何方式限制可以采用所披露的炬元件的等离子弧炬装置的类型或大小。如图1所示，炬组件14在一端处包括连接器22以用于附接至壳体12的匹配连接器23上。在以这样的方式连接时，连接了穿过炬组件14的软管部24的多个电与气体通路以便使炬200的相关部分与壳体12内的相关部分相连接。如图1所示的炬200具有连接器201并且是手持式的，但是如以上所解释的，炬200可以是机械化式的。炬200(例如手柄、触发器等)的一般构造可以类似于已知的炬构造并且不必在此进行详细描述。然而，炬200的、有助于进行切割目的的电弧的产生和维持的多个部件位于炬端部18内，并且在以下将更详细地讨论这些部件中的一些部件。确切地讲，以下讨论的这些部件中的一些部件包括炬电极、喷嘴、防护帽、以及涡流环。图2描绘了具有已知构造的示例性炬头部200a的截面。应注意，为清晰起见，炬头部200a的这些部件中的一些部件未示出。如图所示，炬200a包括阴极本体203，电极205电联接至该阴极本体上。电极205被插入喷嘴213的内部空腔中，其中喷嘴213坐在涡流环211中，该涡流环联接至隔离器结构209上，该隔离器结构将该涡流环、喷嘴等与阴极本体203隔离。喷嘴213被固持帽组件217a-c保持在位。如之前所解释的，这种构造是通常已知的。如图所示，电极205具有螺纹部205a，该螺纹部将电极205拧入阴极本体203中。电极205还具有中心螺旋部分205b。螺旋部分205b具有螺旋形粗牙螺纹状图案，该图案提供了空气在区段205b周围的流动。然而，由于这个区段，所以需要专门的工具来将电极205从阴极本体203上去除。圆柱形部205c位于中心部分205b的下游，该圆柱形部延伸至电极205的远端205d。如图所示，该圆柱形部被插入喷嘴213中，使得远端205d紧靠喷嘴213的喉部213b。该圆柱形部在中心部分205b处可以包括平坦表面，使得专用工具可以攫取电极205以将其从该阴极去除。典型地，从圆柱形部205c到远端205d的过渡区包括通往远端205d上的平坦端面的弯曲边缘。在缩回启动式炬中，这个平坦端面是与喷嘴213的内表面相接触的以便引发电弧启动。一旦电弧被点火，电极205本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于空气冷却式等离子切割炬(200，300)的涡流环(211，311)，所述涡流环(211，311)包括：具有外表面和内腔的上游部，以及具有外表面和内腔的下游部，其中，所述上游部的所述外表面具有的外径大于所述下游部的所述外表面的外径；其中，所述上游部在所述上游部的所述外表面上形成有多个通道，这些通道沿着所述上游部的长度延伸；并且其中，所述下游部具有多个孔，这些孔从所述下游部的所述外表面延伸至所述下游部的所述内腔，其中，所述多个孔包括所述孔中的第一类型孔、和第二类型孔，该第一类型孔中的每个孔具有延伸穿过所述下游部的中心线的中心线，使得所述第一类型孔的中心线垂直于该下游部的中心线，该第二类型孔中的每个孔具有相对于所述下游部的所述中心线成角度的中心线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.19 US 14/281,8611.一种用于空气冷却式等离子切割炬(200，300)的涡流环(211，311)，所述涡流环(211，311)包括：具有外表面和内腔的上游部，以及具有外表面和内腔的下游部，其中，所述上游部的所述外表面具有的外径大于所述下游部的所述外表面的外径；其中，所述上游部在所述上游部的所述外表面上形成有多个通道，这些通道沿着所述上游部的长度延伸；并且其中，所述下游部具有多个孔，这些孔从所述下游部的所述外表面延伸至所述下游部的所述内腔，其中，所述多个孔包括所述孔中的第一类型孔、和第二类型孔，该第一类型孔中的每个孔具有延伸穿过所述下游部的中心线的中心线，使得所述第一类型孔的中心线垂直于该下游部的中心线，该第二类型孔中的每个孔具有相对于所述下游部的所述中心线成角度的中心线。2.如权利要求1所述的涡流环(211，311)，其中，所述多个通道沿着所述上游部的整个长度延伸，和/或其中，所述通道相对于所述涡流环的所述中心线是成角度的。3.如权利要求1或2所述的涡流环(211，311)，其中，所述下游部具有所述孔中的至少两排所述第一类型孔和所述孔中的至少两排所述第二类型孔。4.如权利要求1至3中任一项所述的涡流环(211，311)，其中，所述第一类型孔具有第一数量的、具有第一直径的孔和第二数量的、具有第二直径的孔。5.如权利要求1至4中任一项所述的涡流环(211，311)，其中，所述第二类型孔相对于所述下游部的所述中心线成角度的，所成角度是15度到75度范围内的角、优选地是25度到60度范围内的角。6.如权利要求1至5中任一项所述的涡流环(211，311)，其中，所述第二类型孔中的每个孔的中心线相对于彼此共面。7.如权利要求1至6中任一项所述的涡流环(211，311)，其中，所述第二类型孔具有第一数量的、具有第一直径的孔和第二数量的、具有第二直径的孔。8.如权利要求1至7中任一项所述的涡流环(211，311)，其中，所述第二类型孔是以至少两排分布的，其中，所述排中的第一排中的所述第二类型孔相对于所述下游部的所述中心线具有第一取向，所述排中的第二排中的所述第二类型孔相对于所述下游部的所述中心线具有第二取向。9.一种空气冷却式等离子炬(200，300)，所述炬包括：具有铪插入物(207，307)的电极(205，305)，等离子射流源自该铪插...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·K·南布鲁，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US