用于液体冷却式等离子体电弧喷枪的喷嘴制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于液体冷却式等离子体电弧喷枪的喷嘴。喷嘴包括：导热本体，其具有远侧端、近侧端，以及延伸通过其中的纵向轴线。喷嘴还包括在导热本体的远侧端处的等离子体电弧出口孔口。喷嘴额外地包括沿周向围绕导热本体的外表面定位的冷却腰。冷却腰包括液体入口斜坡、液体出口斜坡和在液体入口斜坡和液体出口斜坡之间的热交换区域。热交换区域基本平行于纵向轴线而延伸，并且液体入口斜坡和液体出口斜坡大体垂直于纵向轴线而定向。

A nozzle for a liquid cooling plasma arc spray gun

The utility model relates to a nozzle for a liquid cooling plasma arc spray gun. The nozzle includes: the heat conduction body, which has the far side and the near side, and extends through the longitudinal axis. The nozzle also includes the outlet of the plasma arc at the far side of the heat conduction body. The nozzle includes a cooling waist that localizations around the outer surface of the heat conduction body. The cooling waist includes the liquid inlet slope, the liquid exit slope, and the heat exchange area between the liquid inlet slope and the liquid exit slope. The heat exchange region is basically parallel to the longitudinal axis, and the liquid inlet slope and the liquid exit slope are generally perpendicular to the longitudinal axis.

【技术实现步骤摘要】
用于液体冷却式等离子体电弧喷枪的喷嘴相关申请的交叉引用本申请要求2016年4月11日提交的美国临时专利申请No.62/320,935的优先权，该申请为本申请的受让人所有且通过引用而整体地结合在本文中。
本技术大体涉及等离子体电弧切割系统和过程的领域。更特别地，本技术涉及改进的耗材构件(例如，喷嘴)和用于冷却等离子体电弧喷枪的运行方法。
技术介绍
等离子体电弧喷枪广泛地用于对材料进行高温加工(例如，加热、切割、熔刮和刻印)。等离子体电弧喷枪大体包括喷枪头、安装在喷枪头内的电极、设置在电极的膛孔内的发射性插件、具有安装在喷枪头内的中心出口孔口的喷嘴、护罩、电连接件、用于冷却的通路、用于电弧控制流体(例如，等离子气体)的通路和功率供应。回旋环可用来控制形成于电极和喷嘴之间的等离子腔室中的流体流型式。在一些喷枪中，固持帽用来将喷嘴和/或回旋环保持在等离子体电弧喷枪中。在运行中，喷枪产生等离子体电弧，等离子体电弧是离子化气体的射流，它温度高且具有充分的动量来协助移除熔融金属。喷枪中使用的气体可为非反应性的(例如，氩气或氮气)，或反应性的(例如，氧或空气)。关于等离子体电弧喷枪的设计考量包括用于冷却的特征，因为所产生的等离子体电弧可产生超过10000℃的温度，如果不控制，它可损害喷枪，特别是喷嘴。也就是说，喷嘴的腐蚀速率受到喷嘴处的冷却效率的影响。高效冷却可帮助保持较低的温度，这会降低腐蚀速率。现有技术的喷嘴，诸如美国专利No.8,772,667中描述的喷嘴，包括环形腔室，它构造成允许流体流过腔室且沿着腔室流动，以促进喷嘴的对流冷却。特别地，流体从喷嘴的一侧进入腔室，在腔室内围绕喷嘴流动到喷嘴的另一侧，并且从喷嘴的相对侧离开喷嘴。这种对流冷却易于促进流体流中的湍流，并且导致冷却不均匀，因为冷却流体在喷嘴的一侧进入且在较热的温度下从相对侧离开。需要一种喷嘴冷却特征，它可提供平稳的分层流体流，同时使得围绕喷嘴的基本整个周边能够有均匀冷却。
技术实现思路
因此本技术的目标是提供一种喷嘴设计，其优化通过喷嘴的冷却剂流，从而改进喷嘴的使用寿命且提高其切割品质。在一些实施例中，围绕喷嘴的外表面提供冷却腰，使得围绕喷嘴的周边能够有分层冷却剂流和均匀的喷嘴冷却。一方面，提供一种用于液体冷却式等离子体电弧喷枪的喷嘴。喷嘴包括：导热本体，其具有远侧端、近侧端，以及延伸通过其中的纵向轴线。喷嘴还包括在导热本体的远侧端处的等离子体电弧出口孔口。喷嘴额外地包括沿周向围绕导热本体的外表面而定位的冷却腰。冷却腰包括液体入口斜坡、液体出口斜坡和在液体入口斜坡和液体出口斜坡之间的热交换区域。热交换区域基本平行于纵向轴线而延伸，并且液体入口斜坡和液体出口斜坡定向成大体垂直于纵向轴线。喷嘴进一步包括定位在液体出口斜坡和导热本体的远侧端之间的第一密封部件，以及定位在导热本体的近侧端和液体入口斜坡之间的第二密封部件。在一些实施例中，液体入口斜坡和液体出口斜坡相对于纵向轴线在不同的轴向位置处。在一些实施例中，液体入口斜坡包括轴向对齐凸缘，轴向对齐凸缘构造成沿轴向对齐喷嘴与等离子体电弧喷枪的另一个构件。在一些实施例中，冷却腰大体定位在本体的中心部分中。在一些实施例中，冷却腰构造成促进通过其中的液体冷却剂的分层流，使得进入液体入口斜坡的液体冷却剂基本不与从液体出口斜坡离开的液体冷却剂掺合。在一些实施例中，喷嘴进一步包括定位在第二密封部件和本体的近侧端之间的第三密封部件。在一些实施例中，通气孔定位在第三密封部件和第二密封部件之间。通气孔构造成将本体的内表面连接到本体的外表面。供应孔定位在第三密封部件和本体的近侧端之间。供应孔构造成将本体的外表面连接到本体的内表面。通气孔定位在第一密封部件和本体的远侧端之间。通气孔构造成将本体的内表面连接到保护气体供应通道。在一些实施例中，固持帽联接到喷嘴本体的外表面上，以与冷却腰协作而限定腔室。在一些实施例中，腔室具有大约0.03立方英寸的容积。另一方面，提供一种用于液体冷却式等离子喷枪的喷嘴。喷嘴包括：本体，其具有远侧端、近侧端，以及延伸通过其中的纵向轴线。喷嘴还包括设置在本体的远侧端处的等离子体电弧出口孔口。喷嘴额外地包括在远侧端和近侧端之间居中定位在本体的外表面上的冷却器件。冷却器件沿周向围绕本体而定向。冷却器件具有用于接收液体冷却剂的入口器件和用于使液体冷却剂按分层流型式沿径向向外转向的出口器件。入口器件和出口器件彼此沿轴向间隔开。喷嘴进一步包括定位在出口器件和本体的远侧端之间的第一密封器件，以及定位在入口器件和本体的近侧端之间的第二密封器件。在一些实施例中，喷嘴包括设置在本体中的至少一个通气器件。在一些实施例中，冷却器件构造成防止入口器件中的液体冷却剂与出口器件中的液体冷却剂掺合。又一方面，提供一种用于对等离子体电弧喷枪中的等离子切割喷嘴进行液体冷却的方法。喷嘴具有本体，本体具有远侧端、近侧端和延伸通过其中的纵向轴线。冷却腰在本体的在远侧端和近侧端之间的中心部分中沿周向围绕本体的外表面定位。方法包括沿着冷却腰的入口斜坡以大体垂直于纵向轴线的角度引导液体冷却剂流。方法还包括沿着冷却腰的基本平行于纵向轴线的热交换区域传导液体冷却剂流。热交换区域定位在冷却腰的入口斜坡和出口斜坡之间。方法进一步包括在出口斜坡上面以大体垂直于纵向轴线的角度沿径向远离喷嘴引导液体冷却剂流，出口斜坡在入口斜坡的远侧。通过冷却腰的液体冷却剂流包括基本分层流，使得通过入口斜坡的液体冷却剂流基本不与出口斜坡上面的液体冷却剂流掺合。在一些实施例中，方法进一步包括在下者中的一个或多个处密封喷嘴：在出口斜坡和本体的远侧端之间的第一密封位置、在本体的近侧端和入口斜坡之间的第二密封位置，以及在第二密封部件和本体的近侧端之间的第三密封位置。在一些实施例中，方法进一步包括通过定位在第三密封位置和第二密封位置之间的第一通气孔和第一密封位置和本体的远侧端之间的第二通气孔中的至少一个来排出气体流的至少一部分。在一些实施例中，方法进一步包括通过定位在第三密封位置和本体的近侧端之间的供应孔将气体流供应到喷嘴的内部区域中。在一些实施例中，方法包括将固持帽联接到本体的外表面上，以与冷却腰协作而产生腔室。在一些实施例中，腔室具有大约0.03立方英寸的容积。在一些实施例中，方法包括使用入口斜坡处的轴向对齐凸缘，使喷嘴相对于等离子体电弧喷枪中的另一个构件沿轴向对齐。在一些实施例中，方法包括使等离子体电弧喷枪在大约170的安培数或不到170的安培数下运行。技术方案1.一种用于对等离子体电弧喷枪中的等离子切割喷嘴进行液体冷却的方法，所述喷嘴具有：本体，其具有远侧端、近侧端，以及延伸通过其中的纵向轴线；冷却腰，其在所述本体的在所述远侧端和所述近侧端之间的中心部分中沿周向围绕所述本体的外表面而定位，所述方法包括：沿着所述冷却腰的入口斜坡以大体垂直于所述纵向轴线的角度引导液体冷却剂流；沿着所述冷却腰的基本平行于所述纵向轴线的热交换区域传导所述液体冷却剂流，所述热交换区域定位在所述冷却腰的入口斜坡和出口斜坡之间；以及在所述出口斜坡上面沿径向远离所述喷嘴以大体垂直于所述纵向轴线的角度引导所述液体冷却剂流，所述出口斜坡在所述入口斜坡的远侧，其中，通过所述冷却腰的液体冷却剂流包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于液体冷却式等离子体电弧喷枪的喷嘴，所述喷嘴包括：导热本体，其具有远侧端、近侧端，以及延伸通过其中的纵向轴线；在所述导热本体的远侧端处的等离子体电弧出口孔口；沿周向围绕所述导热本体的外表面定位的冷却腰，所述冷却腰包括液体入口斜坡、液体出口斜坡和在所述液体入口斜坡和所述液体出口斜坡之间的热交换区域，其中，所述热交换区域基本平行于所述纵向轴线而延伸，以及其中，所述液体入口斜坡和所述液体出口斜坡大体垂直于所述纵向轴线而定向；定位在所述液体出口斜坡和所述导热本体的远侧端之间的第一密封部件；以及定位在所述导热本体的近侧端和所述液体入口斜坡之间的第二密封部件。

【技术特征摘要】
2016.04.11 US 62/3209351.一种用于液体冷却式等离子体电弧喷枪的喷嘴，所述喷嘴包括：导热本体，其具有远侧端、近侧端，以及延伸通过其中的纵向轴线；在所述导热本体的远侧端处的等离子体电弧出口孔口；沿周向围绕所述导热本体的外表面定位的冷却腰，所述冷却腰包括液体入口斜坡、液体出口斜坡和在所述液体入口斜坡和所述液体出口斜坡之间的热交换区域，其中，所述热交换区域基本平行于所述纵向轴线而延伸，以及其中，所述液体入口斜坡和所述液体出口斜坡大体垂直于所述纵向轴线而定向；定位在所述液体出口斜坡和所述导热本体的远侧端之间的第一密封部件；以及定位在所述导热本体的近侧端和所述液体入口斜坡之间的第二密封部件。2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述液体入口斜坡和所述液体出口斜坡相对于所述纵向轴线在不同的轴向位置处。3.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述冷却腰构造成促进通过其中的液体冷却剂的分层流，使得进入所述液体入口斜坡的液体冷却剂基本不与从所述液体出口斜坡离开的液体冷却剂掺合。4.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述液体入口斜坡包括轴向对齐凸缘，所述轴向对齐凸缘构造成沿轴向对齐所述喷嘴与所述等离子体电弧喷枪的另一个构件。5.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述冷却腰大体定位在所述本体的中心部分中。6.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴进一步包括定位在所述第二密封部件和所述本体的近侧端之间的第三密封部件。7.根据权利要求6所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴进一步包括定位在所述第三密封部件和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J彼得斯，BJ卡里尔，MS米特拉，S米特拉，
申请(专利权)人：海别得公司，
类型：新型
国别省市：美国,US