用于等离子切割气炬的向前流动高触及性耗材制造技术

用于等离子弧切割气炬的喷嘴包括能够接纳电极的大致中空的细长本体。喷嘴本体限定纵向轴线并具有沿轴线从喷嘴本体的第一端到喷嘴本体的第二端的长度。喷嘴还包括设置在本体的第一端处的等离子排出孔。喷嘴本体的第一端具有宽度，且喷嘴本体的长度与喷嘴本体的宽度的比值大于约3。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于等离子弧切割气炬(焊割炬)的耗材，且更具体地涉及用于等离子弧切割气炬的向前流动、高触及性耗材。
等离子弧切割气炬广泛地用于金属材料的高温处理(例如切割、焊接和标记)。等离子弧切割气炬通常包括气炬本体、安装在气炬本体内的电极、设置在电极的孔内的发射电极头、具有中心排出孔的喷嘴、屏蔽件、电连接件、用于冷却和弧控制流体的通道、控制流体流动模式的涡流环、以及电源。气炬产生等离子弧，等离子弧是高温且高动量的等离子气体的收缩的离子射流。气炬内使用的气体可以是惰性的(例如氩气或氮气)、或活性的(例如氧气或空气)。在对金属エ件进行等离子弧切割或标记的过程中，首先在气炬内的电极(阴极)与喷嘴(阳极)之间产生引导电弧。当在该引导电弧模式下操作吋，电极可与喷嘴分开，在电极与喷嘴之间形成电弧，例如美国专利第4，791，268号中描述的，其内容以參见的方式纳入本文。穿过喷嘴与电极之间的气体被离子化以形成等离子，然后等离子排出喷嘴的出口孔。气体可穿过涡流环以在其穿过气炬时赋予气体以切向运动，由此改进气炬性能。当气炬靠近エ件移动时，电弧接触エ件且然后电流返回路径从喷嘴转移到エ件。通常，气炬在该转移等离子弧模式下操作，其特征是离子化等离子气体从电极到エ件的流动，电流返回路径从エ件回到电源。这样产生的等离子可用于切割、焊接或标记エ件。除了上述反吹操作之外，替代的已知技术包括前吹技术，其中喷嘴与固定喷嘴分离。參见例如美国专利第5，994，663号，其内容以參见的方式纳入本文。气炬的尺寸由上文讨论的耗材、例如电极、涡流环、喷嘴和屏蔽件的尺寸和构造确定。这些耗材的设计技术要求高且对气炬寿命和性能有显著影响。电极通常被涡流环、喷嘴且在某些实施例中还有屏蔽件围绕。所有这些部件以及它们的设计和组合方式影响总体气炬尺寸、构造、重量、成本和其它參数。此外，手持气炬现用在越来越复杂的切割操作中，包括会难以触及的エ件的各部分的操作。由于这些尺寸，标准气炬可能不能用于诸如通道和角落之类的难以触及区域。此夕卜，大多数手持等离子切割气炬具有相对于手柄以约90°至约115°之间的角度固定的气炬头。尽管该构造非常适于多种切割应用，但对于切割进入尖角或凹腔和对于多种刨削应用来说是不理想的。气炬耗材(例如电极、喷嘴、涡流环和屏蔽件)暴露于高温。标准气炬不能在高百分比工作循环下运行而不便气炬部件熔化和引起气炬内其它与温度相关的问题。可利用诸如美国专利第5，132，512号中描述的喷水冷却以冷却喷嘴和/或屏蔽件、电极和/或喷嘴周围的液体冷却、或者通气孔来冷却屏蔽件的各种技术来冷却气炬耗材，该专利全文以參见的方式納入本文。当等离子弧气炬在高电流(例如大于约15安培)下运行时和/或等离子弧气炬完全气体冷却时，等离子弧气炬耗材的冷却会变得甚至更难。
技术实现思路
需要等离子弧气炬中的高触及性耗材，能够在深沟槽内和难以到达角落周围进行等离子切割。例如，这些高触及性耗材可具有比已知等离子弧气炬耗材长的长度，同时当等离子弧气炬运行时保持足够的冷却能力使得不会发生耗材的过早失效。还需要等离子弧气炬中的高触及性耗材，能够从门的ー侧切穿内部和外部金属门皮。但是，具有较长耗材可致使等离子弧气炬的不充分冷却和耗材部件的过热和熔化。过热可能部分地由于先前的冷却技术利用远离电极头的电极后端上的热交換器的事实。当耗材延长时，该热交換器进ー步远离热源(例如电极的电极头)移动。冷却机构离热源越远，冷却就变得效率越差。于是，延长的耗材过热且过早熔化。当等离子弧气炬在约15安培以上的电流下操作吋、且更尤其在约60安培以上电流下操作时该过热尤其明显。当等离子弧气炬完全是气体冷却(例如通过空气冷却)时，该过热也尤其明显。可能还理想的是具有可在高切割电流下运行并完全气体冷却的等离子切割气炬，而耗材不会过早失效，尤其是延长耗材不会过早失效。需要能够在具有向前流动冷却设计的手持等离子气炬内运行的耗材，其中基本上所有的冷却气体通过气炬末端前部排出，且几乎没有冷却气体朝向等离子气炬的手柄流回(但可选择地使用反吹技木)。一方面，本专利技术的特征是用于等离子弧切割气炬的喷嘴。该喷嘴包括能够接纳电极的大致中空、细长的本体。喷嘴本体限定纵向轴线并具有沿轴线从喷嘴本体的第一端到喷嘴本体的第二端的长度(L)。喷嘴还包括设置在本体的第一端处的等离子排出孔。喷嘴本体的第一端具有宽度(W)，且喷嘴本体的长度与喷嘴本体的宽度的比值(L/W)大于约3。本专利技术另一方面包括切割エ件的方法。等离子弧气炬具有本体，该本体包括用于通过涡流环将等离子气体引导到等离子腔的流路，等离子弧在所述等离子腔中形成。还提供相对于电极安装在气炬本体的远端以限定等离子腔的喷嘴。该喷嘴包括能够接纳电极的大致中空、细长的本体。喷嘴本体限定纵向轴线并具有沿轴线从喷嘴本体的第一端到喷嘴本体的第二端的长度。喷嘴还包括设置在喷嘴本体的第一端处的等离子排出孔。喷嘴本体的第一端具有宽度，且喷嘴本体的长度与喷嘴本体的宽度的比值大于约3。喷嘴还包括穿过喷嘴的端面或侧壁中的至少ー个设置的至少ー个补充孔。至少ー个补充孔相对于等离子排出孔。等离子弧切割气炬在大于约15安培的电流强度下操作。基本上所有的冷却气体流过气炬本体远端处的至少ー个补充孔。另ー方面，本专利技术的特征是用于等离子弧切割气炬的喷嘴组件。喷嘴组件包括限定纵向轴线的大致中空、细长本体并具有沿轴线从本体的第一端到本体的第二端的长度。喷嘴组件还具有设置在本体的第一端处的等离子排出孔。结构构造成平移地接纳电极并与喷嘴本体一体形成。结构包括具有倾斜气体端ロ的本体以在等离子弧切割气炬操作期间提供涡流等离子气体。另ー方面，本专利技术的特征是一种切割エ件的方法。提供相对于电极安装在气炬本体的远端以限定等离子腔的喷嘴组件。喷嘴组件包括限定纵向轴线的大致中空、细长本体并具有沿轴线从本体的第一端到本体的第二端的长度。喷嘴组件还具有设置在喷嘴本体的第一端处的等离子排出孔。该喷嘴组件还包括相对于等离子排出孔穿过喷嘴组件的端面设置的至少ー个补充孔。结构构造成平移地接纳电极并与喷嘴本体一体形成。结构包括具有倾斜气体端ロ的本体以在等离子弧切割气炬操作期间提供涡流等离子气体。等离子弧切割气炬在至少约15安培的电流强度下操作。基本上所有的冷却气体流过至少一个气体出ロ。另ー方面，本专利技术的特征是用于高可见度等离子弧切割气炬的电极。该电极包括具有第一端和第二端的细长电极本体。电极本体在第一端内限定用于接纳电极头的孔，并包括(i)从第一端延伸的第一本体部分；(ii)延伸到第二端的第二本体部分；以及(iii)相对于第一本体部分定位在电极本体第一端的热传递区域。在等离子气炬在大于约15安培的电流下操作期间，热传递区域与冷却气体热连通，并构造成使得从热传递区域去除等离子气炬操作期间产生的大部分热量。另ー方面，本专利技术的特征是用于高可见度等离子弧切割气炬的电极。该电极包括具有第一端和第二端的细长电极本体。该本体在第一端内限定用于接纳电极头的孔。电极本体包括(i)从第一端延伸的第一本体部分；(ii)延伸到第二端的第二本体部分；以及(iii)相对于第一本体部分定位在电极本体第一端的热传递区域。热传递区域大于约I平方英寸。另ー方面，本专利技术的特征是用于手持等离子气炬的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·E·希普勒斯基，N·A·桑德斯，J·L·杰森，J·马瑟，P·J·特瓦罗格，
申请(专利权)人：海别得公司，
类型：
国别省市：