[發(fā)明專(zhuān)利]液冷式等離子焊炬用噴嘴、具有噴嘴蓋的液冷式等離子焊炬裝置以及包括該裝置的液冷式等離子焊炬

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980112829.8
• 申請(qǐng)日: 2009-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102007821A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 法蘭克·勞里施;佛克·克林克;提摩·葛倫克;拉夫-彼得·瑞因克
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 謝爾貝格芬斯特瓦爾德電漿及電機(jī)制造有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H05H1/34
• 分類(lèi)號(hào): H05H1/34
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 郭鴻禧;李娜娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明有關(guān)于液冷式等離子焊炬用噴嘴、具有噴嘴蓋的液冷式等離子焊炬裝置以及包括該裝置的液冷式等離子焊炬。

背景技術(shù)

等離子體是指由正負(fù)離子、電子、受激原子、中性原子和加熱至高溫的分子所構(gòu)成的導(dǎo)電氣體。

有多種氣體被當(dāng)成等離子氣體使用，例如，單原子氬和/或雙原子氣體氫、氮、氧或空氣。電弧能量將這些氣體離子化并分解。噴嘴將電弧縮緊，接著成為等離子噴射物。

噴嘴和電極的設(shè)計(jì)可以對(duì)等離子噴射物的參數(shù)產(chǎn)生大幅影響。舉例而言，噴射物直徑、溫度、能量密度和氣體流動(dòng)率都可以是等離子噴射物的參數(shù)。

舉例而言，在等離子切割中，等離子受到噴嘴的壓縮，而我們可以用氣體或水來(lái)冷卻噴嘴。以此方法，能夠取得最高達(dá)2×10⁶W/cm²的能量密度。等離子噴射物中的能量高達(dá)攝氏30,000度，其中結(jié)合了高流率的氣體，使其能夠在原料上達(dá)到超高的切割速度。

等離子焊炬可為直接或間接運(yùn)作式。在直接運(yùn)作模式中，來(lái)自氣流源的氣流穿過(guò)等離子焊炬的電極和由電弧產(chǎn)生并受?chē)娮靿嚎s的等離子噴射物，直接經(jīng)由工作部件回到氣流源。直接運(yùn)作模式可用來(lái)切割導(dǎo)電性原料。

在間接運(yùn)作模式中，來(lái)自氣流源的氣流穿過(guò)等離子焊炬的電極以及由電弧產(chǎn)生并受?chē)娮靿嚎s的等離子噴射物，然后經(jīng)由噴嘴回到氣流源。在工序中，支配噴嘴的負(fù)載量甚至大于直接等離子切割中的負(fù)載量，因?yàn)槠洳粌H壓縮等離子噴射物，也為電弧建立附著點(diǎn)。不管是導(dǎo)電或非導(dǎo)電性原料，皆可利用間接運(yùn)作模式進(jìn)行切割。

因?yàn)閲娮焐嫌懈邿釅毫?，通常?huì)以金屬原料制作噴嘴，優(yōu)選原料為銅，因?yàn)殂~具有高導(dǎo)電性和高導(dǎo)熱性的優(yōu)勢(shì)。電極支架(electrode?holder)亦是如此，雖然其通常以銀制成。接著將噴嘴插入等離子焊炬中，等離子焊炬的主要組件有等離子焊炬頭、噴嘴蓋、等離子氣導(dǎo)引構(gòu)件、噴嘴、噴嘴支架、電極羽管、具有電極插入物的電極支架，而在現(xiàn)代式等離子焊炬中，會(huì)有供噴嘴防護(hù)蓋使用的托架和噴嘴防護(hù)蓋。電極支架固定以鎢制成的尖形電極插入物，這種做法適合以無(wú)氧化性氣體作為等離子氣體的情況，像是氬氣和氫氣混合物。具有用鉿制成的電極插入物的平頭(flat-tip)電極同樣適合用于以氧化性氣體作為等離子氣體的情況，像是空氣或氧氣。為了使噴嘴具有長(zhǎng)的使用壽命，在本案例中，使用液體進(jìn)行冷卻，例如，水。冷卻劑通過(guò)供水線路被傳送至噴嘴，經(jīng)由回返線路離開(kāi)噴嘴，并在工序中穿過(guò)冷卻劑室，而噴嘴和噴嘴蓋界定出該室的范圍。

第DD?36014B1號(hào)案描述了噴嘴。噴嘴由具有良好的傳導(dǎo)性的原料(例如，銅)構(gòu)成，并具有和相關(guān)等離子焊炬類(lèi)型有關(guān)的幾何外形，例如，具有圓筒狀噴嘴出口的圓錐形排放空間。噴嘴的外形設(shè)計(jì)成圓錐，由厚度大約一致的壁形成，其尺寸足以使噴嘴具有良好的穩(wěn)定性，并確保具有可將熱度傳至冷卻劑的良好的傳導(dǎo)性。噴嘴位于噴嘴支架中。噴嘴支架由抗腐蝕原料構(gòu)成，例如，黃銅，且內(nèi)側(cè)具有供噴嘴使用的中心底座以及供橡膠密封墊使用的溝槽，其密封住排放空間以防冷卻劑滲出。在噴嘴支架里，另外有偏移180度(offset?by?180°)的鉆孔，供冷卻劑供應(yīng)及回返線路使用。在噴嘴支架的外徑上，有供O型環(huán)使用的溝槽，以密封住冷卻劑室以防空氣滲入，并有螺紋(thread)和供噴嘴蓋使用的中央底座。噴嘴蓋同樣以抗腐蝕原料制成，例如，黃銅，其外形具有尖角并有經(jīng)設(shè)計(jì)的壁厚度，使其適于消除冷卻劑承受的輻射熱。最小的內(nèi)徑由O型環(huán)構(gòu)成。針對(duì)冷卻劑，最簡(jiǎn)單的方法就是用水。此裝置的目的在于幫助制造噴嘴，在使用少量原料的同時(shí)，也讓快速更換噴嘴的動(dòng)作具有可能性，并因其尖角外形而可轉(zhuǎn)動(dòng)等離子焊炬，使焊炬與工作部件相對(duì)應(yīng)，因此得以進(jìn)行傾斜切割。

在第DE-OS?1565638號(hào)公告專(zhuān)利申請(qǐng)案中，描述了等離子焊炬，最好為供切割原料的等離子電弧以及焊接邊緣預(yù)備工作使用。特別使用尖角切割噴嘴來(lái)構(gòu)成焊炬頭(torch?head)的細(xì)長(zhǎng)外形，該焊炬頭的內(nèi)角與外角彼此完全相同，也和噴嘴蓋的內(nèi)角和外角相同。在噴嘴蓋和切割噴嘴之間有供冷卻劑使用而形成的室，在該室中，噴嘴蓋具有軸環(huán)，構(gòu)造出具有切割噴嘴的金屬密封墊，所以得以通過(guò)這種方式，形成作為冷卻劑室使用的均勻環(huán)狀間隙。冷卻劑(通常是水)的供應(yīng)和去除方式是經(jīng)由噴嘴支架中的兩道隙縫，所述隙縫設(shè)置成彼此偏移180度。

在第DE?2525939號(hào)專(zhuān)利案中，描述了等離子電弧焊炬，尤其是供切割或焊接使用的等離子電弧焊炬，其中，電極支架和噴嘴體構(gòu)成可替換組件。而外冷卻劑供應(yīng)大致上是由環(huán)繞噴嘴體的結(jié)合蓋所形成的。冷卻劑流過(guò)管道，進(jìn)入噴嘴體和結(jié)合蓋所形成的環(huán)狀空間。