用于高频电源和低压电源的等离子弧吹管、其使用的启动夹头、和操作该吹管的方法技术

本发明专利技术提供了一种双模式等离子弧吹管（１２），它较佳地包括配置在电极（３８）与管嘴（４０）之间的启动夹头（４２）。在一种形式中，启动夹头包括与电极（３８）电接触并被弹性偏压而与管嘴（４０）接触的启动器，这样当等离子弧吹管处于接触启动模式时，启动器可克服弹性偏压移动，从管嘴分离并在启动器与管嘴之间建立引导弧。另外，当等离子弧吹管（１２）处于高频启动模式时，启动夹头使管嘴与电极间隔，这样在电极与管嘴之间建立引导弧。在另一种形式中，所提供的接触启动吹管可在高频下工作，并且相反地，所提供的高频启动吹管可在低电压下工作。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地来说涉及等离子弧吹管，具体涉及在等离子弧吹管中启动引导弧的设备及方法。
技术介绍
等离子弧吹管也称为电弧吹管，它通常用于通过将含有电离气体颗粒的高能等离子流引导到工件来切割、标记、校准及焊接该金属工件。在典型的等离子弧吹管中，将要进行电离的气体提供到该吹管的末端，并在通过等离子弧吹管的管嘴或喷嘴中的小孔排出之前流过一个电极。该电极具有相对低的电位并用作阴极。相反地，该吹管管嘴具有相对高的电位并用作阳极。此外，电极与管嘴之间具有间隔，由此在吹管的末端处产生了一个间隙。工作中，在电极与管嘴之间的间隙中产生一个引导弧，该引导弧加热气体并接着使气体电离。然后将电离后的气体吹出吹管，形成远离管嘴延伸的等离子流。当吹管的末端移至靠近工件的位置，因为工件对地的阻抗低于吹管管嘴对地的阻抗，该弧从吹管管嘴跳至或转移至工件。因此，工件作为阳极，而等离子弧吹管在“转移弧”模式下工作。典型地使用两种方法中的一种来启动电极与管嘴之间的引导弧。在通常称为“高频”或“高压”启动的第一种方法中，跨越电极及管嘴施加足以在电极与管嘴之间的间隙中产生弧的高电位。由于电极及管嘴不进行物理接触就可以产生引导弧，因此第一种方法也称为“非接触”启动。在通常称为“接触启动”的第二种方法中，电极及管嘴进行接触并逐渐分开，由此在电极与管嘴之间产生一个弧。由于电极与管嘴之间的距离小得多，因此接触启动方法允许在电位低得多的情况下启动弧。含有例如电极、管嘴的消耗品部件的等离子弧吹管构造为可以用于接触启动或者高频启动的任意一种方式。因此，至少一个等离子弧吹管与一组专用消耗品是和高频电源一起使用的，而至少一个另外的等离子弧吹管与一组另外的消耗品是和低电压(接触启动)电源一起使用的。结果，对于既要使用高频电源又要使用低压电源的用户来说，必须购买多个等离子弧吹管及相应的消耗品，并为了连续工作而进行相应的储备。因此，在本领域中需要减少和高频及低压电源一起使用所需的吹管、零件及消耗品的数量。并且还需要进一步提高在高频电源及低压电源下工作的效率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种等离子弧吹管，它可以用高频电源或者低压电源工作，这样吹管能进行高频启动或接触启动，由此形成了一种双模式吹管。另外，提供了包括被改进为在高频电源下工作的传统接触启动吹管的另一种双模式吹管。还提供了包括被改进为在低压电源下工作的传统高频启动吹管的另一种双模式吹管。在一种较佳形式中，本专利技术提供的双模式等离子弧吹管包括电极、管嘴和配置在电极与管嘴之间的启动夹头，其中启动夹头包括与电极电接触及与管嘴接触的启动器。因此，当等离子弧吹管处于接触启动模式时，启动器可移动以离开管嘴，并在启动器与管嘴之间建立引导弧，而当等离子弧吹管处于高频启动模式时，启动夹头使管嘴与电极间隔，使得在电极与管嘴之间建立引导弧。在另一种形式中提供的等离子弧吹管包括电极、管嘴，以及用于接触启动模式的接触启动夹头和用于高频启动模式的高频启动夹头中的至少一个。当等离子弧吹管处于接触启动模式时，启动器可移动以离开管嘴，并在启动器与管嘴之间建立引导弧；而当等离子弧吹管处于高频启动模式时，高频启动夹头分隔管嘴与电极，使得在电极与管嘴之间建立引导弧。较佳地，高频启动夹头包括提供用于冷却电极的气流的多个通气孔，多个通气孔对高频启动夹头的中心成偏置，以便提供旋转气流并进一步提高冷却能力。在又一种形式中，传统的接触启动等离子弧吹管被改进成包含有附加的电介质支座，该电介质支座的尺寸使接触启动等离子弧吹管可在高频下工作。此外，传统的高频等离子弧吹管被改进为包含有可移动元件，例如电极、管嘴或第三元件，使得高频等离子弧吹管可在低电压下工作，由此产生双模式吹管，即能够在高频电源或者低压电源下工作的吹管。另外，根据本专利技术的教导提供了操作双模式等离子弧吹管的方法。通过后文提供的详细说明，本专利技术的进一步应用领域将变得明显。应该理解，当描述本专利技术的优选实施例时，详细说明及特定示例仅仅用于展示的目的，而不用于限制本专利技术的范围。附图说明通过详细的说明及附图可以使本专利技术更容易理解，其中图1是根据本专利技术的原理的手工操作的等离子弧设备的立体视图；图2是配置在等离子弧吹管中并根据本专利技术的原理构造的吹管头的侧视图；图3是根据本专利技术的原理构造的吹管头的立体视图；图4是根据本专利技术的原理构造的吹管头及消耗品部件的分解立体视图；图5是根据本专利技术的原理构造的吹管头及消耗品部件的剖视图；图6是根据本专利技术的原理构造的吹管头的末端的俯视图；图7A是根据本专利技术的原理构造的吹管头处于空闲模式时的剖视图；图7B是根据本专利技术的原理构造的吹管头处于引导模式时的剖视图；图8是根据本专利技术的原理构造的包括用于高频启动模式的启动夹头的吹管头的剖视图；图9是根据本专利技术的原理构造的高频启动夹头的上部立体视图；图10是根据本专利技术的原理构造的高频启动夹头的下部立体视图； 图11是根据本专利技术的原理构造的高频启动夹头的俯视图；图12是根据本专利技术的原理构造的该高频启动夹头沿图11的A-A线的剖视图；图13A是根据本专利技术的原理构造的包括定义了轴向槽的电极和用于高频启动模式的第二实施例的启动夹头的吹管头的剖视图；图13B是根据本专利技术的原理构造的包括定义了螺旋槽的电极和用于高频启动模式的第二实施例的启动夹头的吹管头的剖视图；图14是现有技术的接触启动等离子弧吹管的剖视图；图15是根据本专利技术的原理构造的修改为具有附加的电介质支座的接触启动等离子弧吹管的剖视图；图16是现有技术的高频启动等离子弧吹管的剖视图；和图17是根据本专利技术的原理构造的改进为具有第三元件的高频等离子弧吹管的剖视图。具体实施例方式如下对于较佳实施例的说明仅仅用于展示目的，而不用于限制本专利技术及其应用或使用。参考附图，根据本专利技术的双模式吹管通常和如图1中标号10所示的手工操作的等离子弧装置一起工作。通常，手工操作的等离子弧装置10包括通过吹管导管16连接到动力源14的等离子弧吹管12，根据特定应用，导管16可以具有多种长度。另外，动力源14提供通过导管16流动用于等离子弧吹管12的工作的气体及电源。如这里所使用的，对于本领域技术人员来说，无论是手工操作的还是自动的等离子弧装置都应该产生或使用等离子来进行切割、焊接、喷镀、校准、标记等操作。因此，这里提到的具体等离子弧切割吹管、等离子弧吹管或手工操作的等离子弧吹管不应该理解为限制了本专利技术的范围。另外，具体提到的给等离子弧吹管提供气体也不应该理解为限制了本专利技术的范围，根据本专利技术的教导，例如液体的其它流体也可提供给等离子弧吹管。此外，术语“偏压的”或“偏压”不应当理解为经常用于电领域的电偏置或电压。通常，根据本专利技术的教导公开了三种优选的双模式吹管构造，其中术语“双模式”指的是单个等离子弧吹管在高频启动模式和接触启动模式中都能工作的能力。第一优选的双模式吹管包括配置在电极与管嘴之间的启动夹头，其中为了使等离子弧吹管在高频启动模式和接触启动模式中任意一种模式下工作，可以互换一个或多个启动夹头。第二优选的双模式吹管通常是多个传统的接触启动吹管中的一个，并且在阳极体与阴极体之间具有附加的电压绝缘或电介质支座。如下面所更详细描述的，第三优选的双模式吹管通常是多个高频启动吹管中的一个，并且具有移动电极、管嘴和/或第三元件。带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子弧吹管，包括：电极；管嘴；和配置在该电极与该管嘴之间的启动夹头，该启动夹头包括与该电极电接触并与该管嘴接触的启动器，其中当该等离子弧吹管处于接触启动模式时，启动器可移动，以从该管嘴分离，并在该启动器 与该管嘴之间建立引导弧，和当该等离子弧吹管处于高频启动模式时，该启动夹头使该管嘴与该电极相间隔，使得在该电极与该管嘴之间建立引导弧。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗格W休伊特，凯文D霍纳理查森，约瑟夫P琼斯，陈世宇，弗莱德罗格斯，
申请(专利权)人：热动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]