等离子弧焊炬的电极、等离子弧焊炬及其操作方法技术

提供各种用于一等离子弧焊矩内的电极，它改进电极（１００）和邻近的诸如阴极（２２）的阴极元件之间的冷却。至少一个通道（１３０）形成在电极（１００）和阴极（２２）之间，以便流体（例如，冷却流体）的流动，其中，流体的流动是在阴极和电极之间的电气接触附近或通过其相邻的区域。通道形成通过电极、通过阴极、在电极和阴极之间，以及通过一呈本发明专利技术的各种形式的第三元件。此外，还提供操作一等离子弧焊矩的方法，其使用根据本发明专利技术的各种形式的电极。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及等离子弧焊矩，具体来说，涉及焊矩电极和使用自动的、大电流等离子弧焊矩的方法。
技术介绍
等离子弧焊矩也称之为电弧焊矩，它们通常用于切割、标记、凿刨和焊接金属工件，它们通过将由电离气体的颗粒组成的高能等离子束引向工件来实现上述诸功能。在一典型的等离子弧焊矩中，被电离的气体供应到焊矩的远端，并流过一电极，然后，通过等离子弧焊矩的末端的孔，或焊矩嘴退出。电极具有一相对的负电势，因此操作为一阴极。相反，焊矩末端构成一相对的正电势，因此操作为一阳极。此外，电极与末端保持一间隔的关系，由此，在焊矩的远端处形成一间隙。在操作中，导弧形成在电极和末端之间的间隙内，它加热气体并此后电离气体。此外，电离的气体被吹出焊矩并显现为一等离子束，其离开末端向远处延伸。当焊矩的远端移动到一靠近工件的位置时，弧从焊矩末端跳跃或转移到工件，因为工件对地的阻抗低于焊矩末端对地的阻抗。因此，工件起作阳极，而等离子弧焊矩操作在一“移弧”模式中。在自动的等离子弧焊矩应用中，等离子弧焊矩在电流水平近似为30安培和1,000安培之间或以上情况下操作。在较高电流水平下，焊矩对应地在相对高的温度下操作。因此，焊矩部件和消耗部件必须合适地冷却，以便防止损坏或故障并延长使用寿命和等离子弧焊矩的切割精确度。为了提供这样的冷却，大电流的等离子弧焊矩通常采用水冷却，但也可使用另外的冷却流体，其中，设置冷却剂供应管和返回管，以便循环通过焊矩的冷却流体的流动。此外，各种冷却和气体通道设置遍及到各种焊矩部件上，以使等离子弧焊矩合适地操作。然而，已知技术的等离子弧焊矩中的冷却流体的流动，因内部冷却通道的定位和结构已受到相当的限制。采用已知技术的自动的等离子弧焊矩，当切割一工件时，为了保持切割精度，诸如电极和末端，或焊矩嘴之类的焊矩内的诸部件保持同心是很关键的。此外，电极和末端一般已知为消耗部件，经过一定的操作周期之后，由于在操作过程中发生磨损和/或损坏，消耗部件必须进行更换。因此，在等离子弧焊矩寿命中发生的许多次的更换中，这样的消耗部件必须始终保持同心度。此外，当消耗部件更换时，由于消耗部件和焊矩头之间的连接型式不同，经常需要用工具来取下部件。例如，用一扳手或其它的工具可将消耗部件旋入到焊矩头内并予以拧紧。其结果，消耗部件的更换对于等离子弧焊矩的操作者常显得费时和麻烦。而且，各个消耗部件通常在各自的基础上需要更换，而不是一下子需要更换，由此，使得拆卸和安装若干个不同的消耗部件各不相同，甚至更加费时和麻烦。因此，在本
内仍需要一种提高切割效率和精确度的等离子弧焊矩和相关的方法。进一步的需要在于，这样一等离子弧焊矩和方法应对消耗部件(例如，电极、末端)提供相当快捷和有效的更换并将其设置在其中。
技术实现思路
总的来说，本专利技术提供一等离子弧焊矩，它包括一组固定在焊矩头上的焊矩消耗部件。焊矩头包括一阳极体和一阴极，阳极与电源的正极侧电气地连通，而阴极与电源的负极侧电气地连通。阴极还被一中心的绝缘体包围，以将阴极与阳极体绝缘，同样地，阳极被一外绝缘体包围，以将阳极体与外壳绝缘，外壳封装和保护焊矩头和其部件，以便在操作过程中避免接触周围环境。焊矩头还毗邻一冷却剂供应管、一等离子气体管、一冷却剂返回管，以及一二次气体管，其中，供应等离子气体和二次气体，供应冷却流体并返回，以便操作等离子弧焊矩。此外，设置一负极引线通过等离子气体管或液体管连接到阴极，而设置一引导信号通过阳极体连接到一焊矩帽。焊矩可消耗部件包括一电极、一末端、一定位件、一远端阳极件、一中心阳极件、一挡板、一二次帽、一屏蔽帽，以及一二次定位件，它们容纳在本专利技术的一种形式的盒体内。末端、中心阳极件，以及远端阳极件是阳极元件，它们包括电源正极侧的一部分，而电极是阴极元件，它包括电源负极侧的一部分。因此，定位件设置在阴极和末端之间，除了一定的气体分配功能(将在下文中详细描述)之外，还提供电源阳极侧和阴极侧之间的电气隔离。挡板设置在远端阳极件和屏蔽帽之间，在操作过程中提供冷却流体的分配。二次帽设置在离末端的远处并提供二次气体分配，而二次定位件提供末端和二次帽之间的间隔。此外，屏蔽帽包围其它的消耗部件，并用锁定环或其它附连件(将在下文中详细地描述)固定在焊矩头上。在本专利技术的另一形式中，消耗部件还包括一冷却剂密封和一设置在末端和二次帽之间用来引导和控制冷却流体流动的导向件。电极中心地设置在盒体内，并沿电极的内部与阴极电气地接触。电极和阴极构造成使一通道在其间形成，以便冷却流体靠近电气接触或通过电气接触相邻的区域通过。电极还形成一中心的内腔，它与冷却剂管流体地连通，以使在操作过程中电极和阴极连同其它的焊矩部件得到合适的冷却。此外，盒体大致地分配冷却流体、等离子气体，以及二次气体，同时，在各种焊矩部件之间提供分离或绝缘(如在以下详细描述中所阐述的)。而且，流体(冷却的、等离子的、二次的)在各种焊矩部件之间的共轴向流动中进行分配，这增加等离子弧焊矩内的流动和冷却的总量。如这里所使用的，术语“共轴向的”应解释为指一环形的流动，在离等离子弧焊矩的中心纵向轴线的任何给定的径向部位处，该流动沿相同的方向流动。此外，术语“环形”应解释为指一围绕等离子弧焊矩的中心纵向轴线沿圆周分布的流动(但不必是连续的)。因此，同轴流是一围绕焊矩的中心纵向轴线沿圆周分布的流动，其在离中心纵向轴线的任何径向部位处沿相同的方向流动。例如，一横贯一诸如美国专利Nos.5,396,043和5,653,896(本文援引其以供参考)中所描述的等离子弧焊矩中心纵向轴线的流动不是一共轴向的流动。共轴向的流动较详细地显示和描述在下面的详细描述中。末端设置在离电极的远处，并通过定位件与电极分离。同样地，二次帽设置在离末端的远处，并通过二次定位件与末端分离。远端的阳极件大致地围绕末端设置，并与末端和中心阳极件电气地接触。末端和远端阳极件构造成一通道形成在其间，以便冷却流体靠近电气接触或通过邻近电气接触的附近通过。此外，中心阳极件与焊矩头内的阳极体电气地接触，以在电源的正极或阳极侧内保持电气的连续。此外，挡板围绕远端阳极件设置，而屏蔽帽围绕挡板设置。因此，通道形成在盒体和远端阳极件之间，形成在远端阳极件和挡板之间以便冷却流体流动。同样地，一通道形成在挡板和屏蔽帽之间以便二次气体流动。在其它的形式中，设置若干个电极和末端的结构分别来改进冷却，提供通过电源阴极和阳极侧的电气的连续，且提供电极和末端与等离子弧焊矩的有效的附连。此外，提供用于可消耗盒体的结构，其中，当一个或多个可消耗部件需要更换，而不是一次一个地更换个别的消耗部件时，一容纳一个或多个可消耗部件的单一的盒体可移去和更换。此外，本专利技术的其它形式还提供用来将焊矩头固定到诸如一定位管的邻近的部件上的结构。从下文中提供的详细描述中，将会明白本专利技术应用性的其它的领域。应该理解到，详细的描述和具体的实例尽管指出了本专利技术的优选的实施例，但它们的目的仅是为了说明而无意限制本专利技术的范围。附图的简要说明从详细的描述和附图中，将可更完全地理解本专利技术，在附图中附图说明图1是根据本专利技术的原理构造的等离子弧焊矩的立体图；图2是根据本专利技术的原理构造的等离子弧焊矩的分解的立体图；图3是根据本专利技术原理的等离子弧焊矩的纵向截面图，沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一等离子弧焊矩，它包括：一形成一周界表面的阴极元件；以及一电极，其构造成与阴极元件电气地接触，并在阴极元件和电极之间流过流体，电极形成与阴极元件的周界表面邻近的一周界表面，其中，邻近的周界表面提供电气接触和流体的流过 。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CJ康维，KJ基那森，M古格里奥塔，DH麦克肯齐，
申请(专利权)人：美商热动力公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]