液体冷却的等离子燃烧器所用的喷嘴、液体冷却的等离子燃烧器所用的喷嘴帽及配有该喷嘴／喷嘴帽的等离子燃烧器头制造技术

一种液体冷却的等离子燃烧器所用的喷嘴，包括：一个喷嘴孔，用于喷嘴尖处等离子气体束的排出；一个第一区段，其外表面基本上是圆柱状的；一个往喷嘴尖方向与第一区段相连的第二区段，其外表面朝向喷嘴尖基本上呈圆锥形逐渐收窄，其中，ａ）设置有至少一个液体供给槽，该液体供给槽经过第一区段的一部分和经过第二区段在喷嘴的外表面中朝向喷嘴尖延伸，并且设置有正好一个与液体供给槽分开的液体回流槽，该液体回流槽经过第二区段延伸；或者ｂ）设置有正好一个液体供给槽，该液体供给槽经过第一区段的一部分和经过第二区段在喷嘴的外表面中朝向喷嘴尖延伸，并且设置有至少一个与液体供给槽分开的液体回流槽，该回流槽经过第二区段延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液体冷却的等离子燃烧器所用的喷嘴、液体冷却的等离子 燃烧器所用的喷嘴帽及配有该喷嘴/喷嘴帽的等离子燃烧器头本专利技术涉及一种液体冷却的等离子燃烧器所用的喷嘴、液体冷却的等离子燃烧器 所用的喷嘴帽以及配有该喷嘴/喷嘴帽的等离子燃烧器头。作为等离子体，指的是一种被加热至高温的有导电能力的气体，该气体包括正离 子和负离子、电子以及被激励的和中性的原子与分子。作为等离子气体，可使用不同的气体，例如单原子氩和/或双原子气体氢、氮、氧 或者空气。该气体通过一种电弧的能量而电离和离解。通过喷嘴加以收缩的电弧则称之为 等离子体束。等离子体束在其参数上受喷嘴和电极的结构的影响甚大。等离子体束的这些参数 例如是气体的射束直径、温度、能量密度和流动速度。例如在进行等离子切割时，等离子体通过一个可以用气体或水加以冷却的喷嘴 而被收缩。这样就能达到至2X106W/cm2的能量密度。在等离子体束中产生的温度高达 30000°C，这种温度结合气体的高的流动速度便可在材料上实现很高的切割速度。等离子燃烧器可以直接或间接操纵。在采用直接操纵方式时，电流从电源经过等 离子燃烧器的电极、经过利用电弧所产生的和通过喷嘴而被收缩的等离子体束，直接经过 被加工的工件而流回到电源。采用直接操纵方式时，可以切割导电的材料。采用间接操纵方式时，电流从电源经过等离子燃烧器的电极、经过利用电弧所产 生的和通过喷嘴而被收缩的等离子体束和喷嘴而流回到电源。在此，喷嘴受到的负荷比直 接的等离子切割时的更大，这是因为，喷嘴不仅要收缩等离子体束，而且还要实现电弧的定 位点。采用间接的操纵方式，既可切割导电材料，也可切割非导电材料。由于喷嘴的高的热负荷之故，喷嘴通常都用一种金属材料制成，最好用铜制成，因 为铜具有高的导电能力和导热能力。同样道理，电极座也是如此，不过电极座也可以用银 制成。这种喷嘴于是可安装在等离子燃烧器上，等离子燃烧器的主要组成部分有一个等 离子燃烧器头，一个喷嘴帽，一个等离子气体导件，一个喷嘴，一个喷嘴支座，一个电极容纳 部，一个配有电极接头的电极座，在最新式的等离子燃烧器上，还有一个喷嘴保护帽支座和 一个喷嘴保护帽。电极支座固定着一个尖的电极接头，该电极接头是用钨制成的，其适用 于采用非氧化性气体作为等离子气体的情况，例如采用氩_氢混合物作为等离子气体的情 况。一种所谓的扁平电极，其电极接头例如是用铪制成的，也适用于采用氧化性气体作为等 离子气体的情况，例如采用空气或氧作为等离子气体的情况。为了达到喷嘴的高使用寿命， 在此，喷嘴利用一种液体例如水加以冷却。冷却剂经过一个水进给机构而被输送至喷嘴，经 过一个水回流机构而从喷嘴被导出，并且流过一个由喷嘴和喷嘴帽所限定的冷却剂室。在DD 36014 Bl中介绍了一种喷嘴。该喷嘴是用一种良好导电材料例如铜制成的，而且具有一种配属于相应等离子燃烧器类型的几何形状，例如一种锥形设计结构的具有圆 柱形喷嘴出口的放电空间。喷嘴的外形是设计成锥体的，在此，获得一种近似地相等的壁 厚，其尺寸是如此决定的，即，使得能够保证喷嘴的良好稳定性和对冷却剂的良好导热。喷嘴安置在一个喷嘴支座上。喷嘴支座是用耐腐蚀的材料例如黄铜制成的，在其内部有一个 中心容纳部用于容纳喷嘴，还有一个槽用于安装一个密封橡皮圈，该密封橡皮圈将放电空 间加以密封以防止冷却剂渗入。此外，在喷嘴支座上有错开180°的孔，分别用于冷却剂供 给和冷却剂回流。在喷嘴支座的外直径上有一个槽用于安装冷却剂室密封的圆橡胶件，以 防止大气进入，还有一个螺纹和一个中心容纳部用于喷嘴帽。喷嘴帽也是用耐腐蚀材料例 如黄铜制成的，是呈锐角设计的，而且具有一个能将辐射热相应地导引到冷却剂上而恰当 确定其尺寸的壁厚。其最小内径配有一个圆环。作为冷却剂，最简单就是用水。采用上述 设置，在节省材料的前提下，可以实现喷嘴的简单制造和喷嘴的快速更换，以及通过喷嘴的 锐角构形可使等离子燃烧器相对于工件回转，从而实现斜切割。 在DE-OS 1 565 638中介绍了一种等离子燃烧器，特别用于等离子熔融切割某些 材料，以及用于焊口的准备。等离子燃烧器头的细长形状是通过使用一种特别是锐角的切 割喷嘴实现的，其内角和外角是彼此相等的，与喷嘴帽的内角和外角也是相等的。在喷嘴帽 和切割喷嘴之间，成形了一个冷却剂室，在此冷却剂室中喷嘴帽配有一个凸缘，该凸缘与切 割喷嘴实现金属性紧密状态，从而形成一个均勻的环形间隙，以之用作为冷却室。冷却剂通 常是水，其供给和排出是通过两个彼此按180°错开的在喷嘴支座上的缝隙加以实现的。在DE 25 25 939中介绍了一种等离子电弧燃烧器，特别用于切割或焊接，按这种 燃烧器，电极支座和喷嘴体形成一个可更换的结构单元。外部的冷却剂供给装置基本上是 通过一个包含喷嘴头的套帽所形成的。冷却剂经过通道流入一个环形室，该环形室是由喷 嘴体和套帽所形成的。DE 692 33 071 T2涉及一种电弧-等离子切割装置。文中介绍了一种等离子电 弧-切割燃烧器的一种喷嘴的结构形式，该喷嘴是用一种导电材料制成的，还描述了一个 用于等离子气体束的出口，及一个空心的喷嘴体区段，该喷嘴体区段是如此设计的，使得它 具有一种基本上为锥形的薄壁构形，其朝向出口倾斜，还具有一个增大的头部区段，它与喷 嘴体区段是整体地加以设计成形的，在此，头部区段是实心的(除了中心通道之外)，该头 部区段与出口对齐，而且具有一个基本上呈锥形的外表面，该外表面也是对准出口倾斜的， 而且具有一个直径，与相邻的喷嘴体区段的直径相邻接，该直径超过喷嘴体区段的直径，借 以形成一个凹部。该电弧等离子切割装置具有一个二次气体罩。此外，在喷嘴和二次气体 罩之间安置了一个水冷却的罩，以便形成一个以水冷却的室，以用于喷嘴的外表面，从而实 现一种高效的冷却。该喷嘴的特点在于有一个大的喷嘴头，该喷嘴头围成一个用于等离子 体束的出口 ；有一个成一锥体的尖的切口或凹空。这种喷嘴结构有利于喷嘴的冷却。按以上所介绍的等离子燃烧器，冷却剂经过一个水进给通道流向喷嘴，经过一个 水回流通道而被从喷嘴导出。这两个通道往往是按180°彼此错开，冷却剂在从供给至回流 的途中最大可能地均勻环绕冲洗该喷嘴。不过，还总是要反复确认喷嘴通道附近的过热状 态。在DD 83890 Bl中介绍了另一种用于燃烧器的冷却剂导向装置，尤其用于等离子 燃烧器，特别是用于等离子焊接目的、等离子切割目的、等离子熔化目的及等离子喷射目 的，该冷却剂导向装置能够经受喷嘴和阴极的高热负荷。在此，为了对喷嘴进行冷却，可以 在喷嘴支承部分中安置一个容易嵌入和取出的冷却介质导环，该冷却介质导环为了将冷却 介质导引限制在一个最大为3mm厚的薄层，沿着外面的喷嘴壁有一个环绕的异型槽，有一个以上、最好是两个至四个呈星状地相对于该异型槽依径向对称于喷嘴轴线并呈星状地相 对于该异型槽以O至90°角度布置的冷却导管如此汇入到该异型槽中，使得它们总是由每 两个冷却介质排出口汇入，每一冷却介质排出口总是与两个冷却介质供给口相邻。这种设置仍然有其缺点由于须使用附加的结构部件冷却介质导环，所以为冷却 需要付出较高的费用。此外，总的装置也因此而有所扩大。因此，本专利技术的目的就是，以简单的方式避免在喷嘴通道或喷嘴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体冷却的等离子燃烧器所用的喷嘴（４），包括：一个喷嘴孔（４．１０），用于喷嘴尖（４．１１）处等离子气体束的排出；一个第一区段（４．１），其外表面（４．４）基本上呈圆柱状；和一个往喷嘴尖（４．１１）方向与第一区段相连接的第二区段（４．２），其外表面（４．５）朝向喷嘴尖（４．１１）基本上呈圆锥形逐渐收窄，其中，ａ）设置有至少一个液体供给槽（４．２０；４．２１），该液体供给槽经过第一区段（４．１）的一部分和经过第二区段（４．２）在喷嘴（４）的外表面（４．５）中朝向喷嘴尖（４．１１）延伸，并且设置有正好一个与所述液体供给槽（４．２０；４．２１）分开的液体回流槽（４．２２），该液体回流槽经过第二区段（４．２）延伸；或者ｂ）设置有正好一个液体供给槽（４．２０或４．２１），该液体供给槽经过第一区段（４．１）的一部分和经过第二区段（４．２）在喷嘴（４）的外表面（４．５）中朝向喷嘴尖（４．１１）延伸，并且设置有至少一个与所述液体供给槽（４．２０或４．２１）分开的液体回流槽（４．２２），该液体回流槽经过第二区段（４．２）延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2008-10-9 102008050770.9;DE 2009-1-26 102009006一种液体冷却的等离子燃烧器所用的喷嘴(4)，包括一个喷嘴孔(4.10)，用于喷嘴尖(4.11)处等离子气体束的排出；一个第一区段(4.1)，其外表面(4.4)基本上呈圆柱状；和一个往喷嘴尖(4.11)方向与第一区段相连接的第二区段(4.2)，其外表面(4.5)朝向喷嘴尖(4.11)基本上呈圆锥形逐渐收窄，其中，a)设置有至少一个液体供给槽(4.20；4.21)，该液体供给槽经过第一区段(4.1)的一部分和经过第二区段(4.2)在喷嘴(4)的外表面(4.5)中朝向喷嘴尖(4.11)延伸，并且设置有正好一个与所述液体供给槽(4.20；4.21)分开的液体回流槽(4.22)，该液体回流槽经过第二区段(4.2)延伸；或者b)设置有正好一个液体供给槽(4.20或4.21)，该液体供给槽经过第一区段(4.1)的一部分和经过第二区段(4.2)在喷嘴(4)的外表面(4.5)中朝向喷嘴尖(4.11)延伸，并且设置有至少一个与所述液体供给槽(4.20或4.21)分开的液体回流槽(4.22)，该液体回流槽经过第二区段(4.2)延伸。2.按权利要求1所述的喷嘴，其特征在于液体回流槽(4.22)也经过第一区段(4. 1) 的一部分在喷嘴(4)的外表面中延伸。3.按权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于按情况a)，设置有至少两个液体供给槽 (4. 20 ；4. 21)；按情况b)，设置有至少两个液体回流槽(4. 22)。4.按权利要求3所述的喷嘴，其特征在于液体供给槽(4.20)的中点和液体回流槽 (4.22)的中点是彼此错开180°地布置在喷嘴(4)的圆周上的。5.按权利要求1至4中任一项所述的喷嘴，其特征在于按情况a)液体回流槽的宽度 以及按情况b)液体供给槽的宽度沿着圆周方向在90°至270°范围内。6.按以上权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于按情况a)，在喷嘴(4)的第一区 段(4. 1)中有一个与液体供给槽(4.20)相连的槽(4.6)；按情况b)，在喷嘴(4)的第一区 段(4. 1)中有一个与液体回流槽(4. 22)相连的槽。7.按权利要求6所述的喷嘴，其特征在于按情况a)，所述槽(4.6)沿着喷嘴(4)的第 一区段(4. 1)的圆周方向经过整个圆周延伸。8.按权利要求6所述的喷嘴，其特征在于按情况a)，所述槽(4.6)沿着喷嘴(4)的第 一区段(4.1)的圆周方向经过一个在60°至300°范围内的角度延伸；按情况b)，所述槽 沿着喷嘴(4)的第一区段(4.1)的圆周方向经过一个在60°至300°范围内的角度延伸。9.按权利要求6所述的喷嘴，其特征在于按情况a)，所述槽(4.6)沿着喷嘴(4)的第 一区段(4.1)的圆周方向经过一个在90°至270°范围内的角度延伸；按情况b)，所述槽 沿着喷嘴(4)的第一区段(4.1)的圆周方向经过一个在90°至270°范围内的角度延伸。10.按以上权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于按情况a)，设置有正好两个液 体供给槽(4. 20 ；4. 21)；按情况b)，设置有正好两个液体回流槽(4. 22)。11.按权利要求10所述的喷嘴，其特征在于按情况a)，两个液体供给槽(4.20 ；4.21) 相对一条直线对称地布置在喷嘴的圆周上，该直线从液体回流槽(4.22)的中点通过喷嘴 (4)的纵轴线成直角地延伸；按情况b)，两个液体回流槽相对一条直线对称地布置在喷嘴 的圆周上，该直线从液体供给槽的中点通过喷嘴(4)的纵轴线成直角地延伸。12.按权利要求10或11所述的喷嘴，其特征在于按情况a)两个液体供给槽(4.20 ； 4. 21)的中点以及按情况b)两个液体回流槽的中点是彼此错开一...

【专利技术属性】
技术研发人员：V克林克，F劳里施，T格伦德克，
申请(专利权)人：谢尔贝格芬斯特瓦尔德等离机械有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]