用于等离子弧焊炬筒的涡流环和接触元件制造技术

一种用于等离子弧焊炬的可消耗筒包括筒框架，其具有第一端和与第一端相对的第二端，第一端和第二端限定纵向轴线，第二端包括多个离散的固持特征。可消耗筒包括导电接触元件，其被所述多个离散的固持特征固定到筒框架并且可在第二端处沿纵向轴线在筒框架内平移达预定距离，接触元件具有芯、近侧表面和远侧表面。近侧表面成形成在被安装到等离子弧焊炬中时就接触等离子弧焊炬的焊炬柱塞，并且远侧表面成形成在等离子弧焊炬的操作期间接触等离子弧焊炬的电极。

Eddy current ring and contact element for plasma arc welding torch

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于等离子弧焊炬筒的涡流环和接触元件相关申请本申请要求于2017年2月9日提交的名称为“MovingCrownforCartridge”的美国临时专利申请序列号62/456,813的权益，其全部内容通过援引并入本文。
本专利技术大体涉及等离子弧切割系统和过程的领域。更具体地，本专利技术涉及用于操作等离子弧焊炬的改进的可消耗部件（例如，包括接触元件的涡流环）。
技术介绍
等离子弧焊炬被广泛用于材料的切割和标记。等离子弧焊炬通常包括具有安装在焊炬主体内的中心出口孔口的电极和喷嘴、电连接、用于冷却的通道以及用于弧控制流体（例如，等离子气体）的通道。焊炬产生等离子弧，即具有高温和高动量的气体的收缩离子化射流。在焊炬中使用的气体可以是非反应性的（例如，氩气或氮气）或反应性的（例如，氧气或空气）。在操作期间，首先在电极（阴极的一部分）和喷嘴（阳极的一部分）之间产生引弧（pilotarc）。可以借助于联接到DC电源和焊炬的高频高压信号或借助于各种启动方法中的任何方法来产生引弧。等离子弧焊炬可以利用包括一个或更多个可消耗部件（例如，喷嘴、电极和/或涡流环）的筒以便于安装和操作。图1和图2示出了用于现有技术等离子弧焊炬100的筒，其具有喷嘴104、护罩108、电极112、固持帽116、涡流环120和围绕涡流环120设置的固定“冠状件”或接触元件124。接触元件124相对于涡流环120不移动，例如，相对于涡流环120沿轴向方向固定。接触元件124使切割电流从等离子弧焊炬100的柱塞132流向电极112。因为等离子切割需要高切割电流，所以必须在等离子弧焊炬100和电极112之间维持牢固的电连接以确保恰当的操作并且限制或消除可能损坏设备并缩短部件寿命的弧的形成。当接触元件124与柱塞132没有完全接触时（例如，因为筒没有被完全紧固在等离子弧焊炬100内），该“固定冠状件”设计具有失效模式。在失效模式中，可以在接触元件124和柱塞132之间产生间隙228，如图2所示。该间隙228导致不良的电连接，并且可以导致不良的性能和部件失效。另外，不良连接可以导致在阴极（例如，柱塞132）和接触元件124之间形成弧，这会毁坏整个焊炬而不是仅一个或更多个可消耗部件。需要的是一种可消耗筒，即使在筒没有被完全拧紧或以其他方式松动的情况下该筒也能避免该失效模式并确保柱塞132和接触元件124之间的恰当且完全的接触。
技术实现思路
本专利技术涉及用于等离子弧焊炬的改进的耗材（例如，包括接触元件的等离子弧焊炬筒和涡流环）及其相关联的操作方法。具体地，在图1-2中示出且在上文描述的设计被修改成使得上文的“固定冠状件”被“浮动”接触元件代替，该浮动接触元件是筒内的单独零件，其被允许在焊炬中的安装和/或操作期间在焊炬中平移预定距离（例如一段轴向长度）。接触元件可以被卡合配合到或落在涡流环或筒内，并且被界定于在其内有足够空间（或“游隙”）以供接触元件自由滑动的特定区域。在这样的构造中，即使筒没有被完全拧到焊炬上（其中焊炬阴极轴向向前地偏压接触元件），与焊炬阴极的恰当且完全的接触也可以得到维持。这种构造保护了焊炬并且确保焊炬内的恰当的电接触得到维持。例如，一种实施例包括“卡合配合”设计，该设计允许接触元件在安装在焊炬中期间在失效区域处沿轴向方向行进。因此，代替被刚性地固定到涡流环，接触元件位于涡流环内的一个轨道或一组轨道内并被弹簧偏压，如果存在间隙（例如由于未拧紧的螺纹），则弹簧将接触元件推向焊炬。在恰当组装期间，阴极将接触元件向前稍推向电极但是仍然维持间隙以用于引弧。间隙和在切割和弧点火期间被压缩的弹簧是涡流环和集气室中的气体力造成的。接触元件的这种移动自由确保贯穿筒转动和安装的若干个阶段与阴极恰当配合。在一方面，本专利技术特征在于用于等离子弧焊炬的可消耗筒。该可消耗筒包括具有第一端和与第一端相对的第二端的筒框架。第一端和第二端限定纵向轴线。第二端包括多个离散的固持特征。可消耗筒也包括导电接触元件，导电接触元件被所述多个离散的固持特征固定到筒框架并且可在第二端处沿着纵向轴线在筒框架内平移达预定距离。接触元件具有芯、近侧表面和远侧表面。近侧表面成形成在被安装到等离子弧焊炬中时就接触等离子弧焊炬的焊炬柱塞。远侧表面被成形成在等离子弧焊炬操作期间接触等离子弧焊炬的电极。在一些实施例中，所述多个离散的固持特征中的至少一个离散的固持特征被构造成接合开关，该开关用于感测被固定到等离子弧焊炬的焊炬主体的筒框架、筒或固持帽的存在。在一些实施例中，所述多个离散的固持特征中的至少一个离散的固持特征包括用于与接触元件接合的引导轨道。在一些实施例中，接触元件包括至少一个引导沟槽以用于与所述多个离散的固持特征中的所述至少一个离散的固持特征接合。在一些实施例中，所述多个离散的固持特征包括一个或更多个轴向止动件。在一些实施例中，筒框架形成等离子弧焊炬的涡流环或涡流特征，筒框架的第一端包括流体连接筒框架的内表面和筒框架的外表面的一组通道。在一些实施例中，接触元件包括用于联接到筒框架的卡合配合特征。在一些实施例中，电极被设置在筒框架内，电极（例如，包括弹簧）与被构造成朝向等离子弧焊炬的阴极偏压接触元件的弹簧相互作用。在一些实施例中，接触元件被构造成在安装在等离子弧焊炬中期间在与焊炬柱塞接触时就沿着纵向轴线滑动。在一些实施例中，所述多个离散的固持特征被成形成配合地接合接触元件并限定接触元件在筒框架内的平移路径。在一些实施例中，所述多个离散的固持特征和接触元件限定一组通气通道。在一些实施例中，平移路径具有在接触元件和筒框架之间的两个或更多个径向接合表面。在一些实施例中，接触元件包括扇形边缘。在一些实施例中，接触元件包括与芯一体成型的帽特征。在一些实施例中，筒框架由热塑性塑料形成。在一些实施例中，筒框架是模制的。在一些实施例中，接触元件与可消耗筒内的电极物理分开。在一些实施例中，当等离子弧焊炬不操作时接触元件脱离与电极的直接物理接触。在一些实施例中，近侧表面和远侧表面之间的厚度是芯的周边处的厚度的至少两倍。在另一方面，本专利技术特征在于用于等离子弧焊炬的涡流环。该涡流环包括被成形成配合地接合等离子弧焊炬的电极的主体。该主体包括第一端和第二端。第一端和第二端限定纵向轴线。该主体还包括沿纵向轴线的方向从第二端延伸的一组突出。至少一个突出包括内部引导轨道。涡流环还包括由所述一组突出界定的导电接触元件。该接触元件包括与所述至少一个引导轨道互补的至少一个引导沟槽。通过所述至少一个引导沟槽与所述至少一个引导轨道的相互作用有助于接触元件与涡流环的对准。在一些实施例中，所述至少一个突出限定接触元件在等离子弧焊炬的正常操作期间可以占据的区域。在一些实施例中，第一端包括流体连接涡流环的内表面和涡流环的外表面的一组通道。在一些实施例中，接触元件包括用于联接到涡流环的主体的卡合配合特征。在一些实施例中，电极与弹簧相互作用或者包括弹簧，该弹簧被构造成朝向等离子弧焊炬的阴极偏压接触元件。在一些实施例中，接触元件被构造成在安装在等离子弧焊炬中期间在与等离子弧焊炬的柱塞接触时就沿着纵向轴线滑动。在一些实施例中，一个或更多个突出具有在近似5和7毫米之间的线性高度。在一些实施例中，一个或更多个突出具有在近似1和3毫米之间的线性宽度。在一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于等离子弧焊炬的可消耗筒，所述可消耗筒包括：具有第一端和与所述第一端相对的第二端的筒框架，所述第一端和所述第二端限定纵向轴线，所述第二端包括多个离散的固持特征；和导电接触元件，所述导电接触元件通过所述多个离散的固持特征固定到所述筒框架并且可在所述第二端处沿着所述纵向轴线在所述筒框架内平移达预定距离，所述接触元件具有芯、近侧表面和远侧表面，其中，所述近侧表面成形成在被安装到所述等离子弧焊炬中时就接触所述等离子弧焊炬的焊炬柱塞，并且所述远侧表面成形成在所述等离子弧焊炬的操作期间接触所述等离子弧焊炬的电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.09 US 62/4568131.一种用于等离子弧焊炬的可消耗筒，所述可消耗筒包括：具有第一端和与所述第一端相对的第二端的筒框架，所述第一端和所述第二端限定纵向轴线，所述第二端包括多个离散的固持特征；和导电接触元件，所述导电接触元件通过所述多个离散的固持特征固定到所述筒框架并且可在所述第二端处沿着所述纵向轴线在所述筒框架内平移达预定距离，所述接触元件具有芯、近侧表面和远侧表面，其中，所述近侧表面成形成在被安装到所述等离子弧焊炬中时就接触所述等离子弧焊炬的焊炬柱塞，并且所述远侧表面成形成在所述等离子弧焊炬的操作期间接触所述等离子弧焊炬的电极。2.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征中的至少一个离散的固持特征被构造成接合用于感测被固定到所述等离子弧焊炬的焊炬主体的筒框架或筒的存在的开关。3.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征中的至少一个离散的固持特征包括用于与所述接触元件接合的引导轨道。4.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述接触元件包括至少一个引导沟槽以用于与所述多个离散的固持特征中的所述至少一个离散的固持特征接合。5.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征包括一个或更多个轴向止动件。6.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述筒框架形成等离子弧焊炬的涡流环或者涡流特征，所述筒框架的所述第一端包括流体连接所述筒框架的内表面和所述筒框架的外表面的一组通道。7.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述接触元件包括用于联接到所述筒框架的卡合配合特征。8.根据权利要求1所述的可消耗筒，还包括被设置在所述筒框架内的电极，所述电极与被构造成朝向所述等离子弧焊炬的阴极偏压所述接触元件的弹簧相互作用。9.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述接触元件被构造成在安装在所述等离子弧焊炬中期间在与所述焊炬柱塞接触时就沿着所述纵向轴线滑动。10.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征成形成配合地接合所述接触元件并且限定所述接触元件在所述筒框架内的平移路径。11.根据权利要求10所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征和所述接触元件限定一组通气通道。12.根据权利要求10所述的可消耗筒，其中，所述平移路径具有在所述接触元件和所述筒框架之间的两个或更多个径向接合表面。13.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述接触元件包括扇形边缘。14.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述接触元件包括与所述芯一体成型的帽特征。15.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述筒框架由热塑性塑料形成。16.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述框架是模制的。17.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述接触元件与所述可消耗筒内的电极物理分开。18.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，当所述等离子弧焊炬不操作时，所述接触元件脱离与所述电极的直接物理接触。19.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述近侧表面和所述远侧表面之间的厚度是所述芯的周边处的厚度的至少两倍。20.一种用于等离子弧焊炬的涡流环，所述涡流环包括：主体，其成形成配合地接合所述等离子弧焊炬的电极，所述主体包括：第一端和第二端，所述第一端和所述第二端限定纵向轴线；以及沿所述纵向轴线的方向从所述第二端延伸的至少一个突出，所述至少一个突出包括内部引导轨道；和由所述至少一个突出界定的导电接触元件，所述接触元件包括与所述至少一个引导轨道互补的至少一个引导沟槽，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，JA罗伯茨，端正，M谢勒，D阿根，S穆迪，ST埃克霍夫，GK奎利亚，
申请(专利权)人：海别得公司，
类型：发明
国别省市：美国,US