[發明專利]具有電極消耗檢測系統的等離子弧炬

有效

• 申請號: 201010257968.4
• 申請日: 2010-08-18
• 公開（公告）號: CN101992339A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 大衛·C·格里菲
• 申請（專利權）人: 埃薩布集團公司
• 主分類號: B23K10/00
• 分類號: B23K10/00;G01R31/02;H05H1/34
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;張旭東

技術領域

本申請涉及等離子弧炬，具體地涉及所謂后吹型等離子弧炬。

背景技術

通常使用等離子弧炬來切割或標記金屬工件。一般來說，等離子弧炬使用電極在弧炬內生成電弧。使高速的氣體流動通過弧炬，并且電弧對氣體進行電離，從而產生等離子體。電離氣體或等離子體的高速氣流通過弧炬的噴嘴向著待切割的工件噴射。等離子體用于把電從弧炬傳導到工件。按照該方式，等離子體將工件加熱，熔化切割位置處的金屬，并且機械地吹走熔化的金屬以形成切口。

在后吹型弧炬中，噴嘴一般相對于弧炬主體固定，而電極可以相對于噴嘴移動。最初，電極接觸噴嘴。當例如通過用戶打開啟動器而啟動后吹型弧炬時，在噴嘴與電極之間施加了電壓差，并且等離子氣體(諸如空氣)穿過弧炬流動到噴嘴。氣流將電極“向后吹”脫離與噴嘴的接觸，建立起電極與噴嘴之間的引導電弧(pilot?arc)。同時，氣體流出噴嘴，將電弧傳導到工件以執行弧炬操作。

在前吹型弧炬中，電極一般相對于弧炬主體固定，而噴嘴可以相對于噴嘴移動。如同后吹型弧炬那樣，噴嘴最初接觸電極。但是，一旦啟動了前吹型弧炬，并且在噴嘴與電極之間施加了電壓差，則等離子氣體的流動將噴嘴“向前吹”脫離與噴嘴的接觸。按照該方式，在電極與噴嘴之間建立了引導電弧，并且氣體流出噴嘴，如上所述地將電弧傳導到工件。

由于電極在等離子弧炬操作期間的消耗，經常需要等離子弧炬(后吹型和前吹型)的用戶更換在弧炬中使用的電極。使用過度消耗的電極可以造成等離子弧炬和工件的損壞，并且更重要地，其可以對等離子弧炬的用戶造成安全問題。

因而申請人已經發現，有必要提供一種可以檢測出電極消耗并且可以防止使用過度消耗的電極的等離子弧炬。如下面將更詳細地描述的，通過申請人的努力，已經驗明并克服了各種挑戰以發明和開發這樣的等離子弧炬。

發明內容

因此，提供了等離子弧炬、電極和方法以允許用戶檢測電極的消耗。具體地說，提供了一種等離子弧炬，其包括止耗部，該止耗部被設計為檢測電極的消耗并且一旦該電極受到一定量的消耗就阻止電極的使用。

在一個示例性實施方式中，該等離子弧炬包括弧炬主體和限定了供氣體通過以流向工件的孔的導電噴嘴。該弧炬還包括設置在所述弧炬主體內的電極保持部和電極，所述電極可脫開地接合到所述電極保持部并且在向著所述噴嘴的反面的前向方向上從所述電極保持部突出。所述電極限定了端面和軸向長度L，該長度L隨著所述電極的所述端面在所述等離子弧炬的使用期間的消耗而減小。

該弧炬還包括固定地安裝在所述弧炬主體內的不導電的止耗部。所述止耗部限定了在軸向上與所述噴嘴的所述反面隔開預定軸向距離D的第一接合表面。所述電極和所述噴嘴中的一個可以相對于所述電極和所述噴嘴中的另一個軸向地移動，并且所述電極和所述噴嘴中可以軸向移動的所述一個限定了突起，該突起限定了第二接合表面。此外，所述止耗部被這樣設置，即，在所述電極的所述端面的任何消耗前，在所述電極的所述端面與所述噴嘴的所述反面電接觸的情況下，在所述止耗部的所述第一接合表面與所述突起的所述第二接合表面之間存在軸向的間隙C。所述間隙C因而隨著所述電極的所述端面在所述等離子弧炬的使用期間的消耗而減小。按照該方式，隨著所述間隙C減小到0，所述止耗部的所述第一接合表面抵靠所述突起的所述第二接合表面，以在消耗超過預定量的情況下阻止所述電極的所述端面與所述噴嘴的所述反面發生電接觸。

因而，在一些實施方式中，所述噴嘴相對于所述弧炬主體固定，而所述電極可以相對于所述弧炬主體軸向地移動，并且所述突起從所述電極的外表面向外徑向延伸。在其它實施方式中，所述噴嘴可以相對于所述弧炬主體軸向地移動而所述電極相對于所述主體固定，并且所述突起從所述噴嘴延伸。

在一些情況下，該等離子弧炬還可以包括電連接到所述電極的電源。所述電源可以配置為在所述電極與所述噴嘴之間施加電壓差以在所述電極與所述噴嘴電接觸時發出引導電弧。

該等離子弧炬還可以包括傳感器，該傳感器被配置為在施加所述電壓差時檢測在所述電極與所述噴嘴之間限定的電路的狀態。在一些情況下，所述電源可以包括所述傳感器。此外，該等離子弧炬可以包括與所述傳感器通信的指示器。所述指示器可以被配置為向用戶提供由所述傳感器檢測到的所述電路的所述狀態的指示。所述指示器可以被配置為在檢測到所述電極與所述噴嘴之間的所述電路的所述狀態是電斷開的情況下通知用戶。