[發明專利]使用噴嘴特性的割炬流量調節

有效

• 申請號: 201110264994.4
• 申請日: 2011-07-15
• 公開（公告）號: CN102407399A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: J·羅伯茨;P·特瓦羅格;端正;金成帝
• 申請（專利權）人: 海別得公司
• 主分類號: B23K10/00
• 分類號: B23K10/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 浦易文

相關申請

本發明要求以2010年7月16日提交的美國臨時申請No.61/365202作為優先權，在此引入其全部內容作為參考。

技術領域

本申請通常涉及等離子弧割炬，更特別的，涉及使用噴嘴特性調節割炬流量。

背景技術

焊炬和等離子弧割炬廣泛應用于焊接、切割以及以及在材料上做標記。等離子割炬通常包括電極、在割炬本體上具有出口孔的噴嘴、導電連接、冷卻通道以及電弧控制流體(例如，等離子氣體)?？蛇x擇的，在電極和噴嘴之間形成的等離子室中使用漩渦環用于控制流體流動路徑。在一些割炬上，可以使用帽套來保持噴嘴和/或漩渦環在等離子弧割炬上。割炬產生等離子弧，被壓縮的離子化的高溫高動量的氣體射流。割炬中使用的氣體可以是穩定(例如，氬氣或氮氣)或活性的(例如，氧氣或空氣)。在操作中，首先在電極(陰極)和噴嘴(陽極)之間產生維持電弧。維持電弧的產生可以通過將高頻率、高電壓的信號連接于直流電源以及割炬的方式來實現，或者通過任意的接觸啟動的方式來實現。

等離子電弧割炬可以在多個不同的電流水平下工作，例如，65安培、85安培或105安培。等離子弧割炬在105安培工作時要求具有比在65安培工作時更高的流速。由于在不同的電流水平下操作等離子弧割炬要求變化的冷卻氣體流速和/或保護氣體流速，在每個電流水平下的操作都需要不同的可消耗部件。進一步的，當割炬的其他操作參數被調節時，例如，電流強度、材料類型或應用，也需要不同的可消耗部件。

可消耗部件的過早失效或不佳的消耗性能的一個共同原因是可消耗部件的錯誤匹配。使用正確的可消耗部件并且將它們合適地匹配在一起對于達到最佳切割性能很有必要。然而，對于經銷商和使用者而言，存儲和記錄大量可消耗部件的配置都是十分復雜的。并且，使用者需要對可消耗部件上列舉的可消耗部件零件編號和用戶手冊上列舉的可消耗部件進行相互對照。

發明內容

因此，存在減少所需要的可消耗部件的數目的需求，例如，多種不同的等離子弧割炬參數(如，保護氣體流速和/或冷卻氣體流速、電流強度、材料類型或應用)所要求的噴嘴、漩渦環以及帽套?？上牟考耐ㄓ眯钥梢詼p少使用者用于確定針對特定的等離子割炬參數哪個可消耗部件組合是正確的的時間。并且，等離子割炬的操作總花費也會減少，因為由于可消耗部件的錯誤匹配引發的過早失效或表現不佳將會減少，而這又是因為單一的可消耗部件可以用于多個割炬參數。

一方面，本發明的特征在于一種等離子弧割炬的噴嘴。該噴嘴包括具有第一端和第二端的本體。該噴嘴還包括在本體的第一端的等離子出口孔。凸緣被安裝在本體的第二端。凸緣適于與相應的可消耗部件緊密配合。凸緣設置為有選擇性地堵塞至少一個在相應可消耗部件上的氣體通道以建立相對于噴嘴本體設置的氣流。

另一方面，本發明的特征在于一種等離子弧割炬的噴嘴保持帽。該噴嘴保持帽包括具有第一端和第二端的中空本體。該噴嘴保持帽還包括位于中空本體的第一端的突起。在所述突起上形成第一孔型。在所述突起上形成第二孔型。第一或第二孔型的至少一個中的孔的尺寸被設定用于控制噴嘴冷卻氣流或等離子氣流。

另一方面，本發明的特征在于等離子弧割炬的割炬頭。所述割炬頭包括安裝在等離子割炬的割炬本體上的噴嘴。所述噴嘴包括噴嘴本體、位于噴嘴本體的第一端的等離子出口孔以及位于噴嘴本體的第二段的凸緣。所述割炬頭還包括適于和噴嘴的凸緣緊密配合的可消耗部件。所述可消耗部件在一段具有表面。所述表面具有第一孔型和第二孔型，其中，第一或第二孔型的至少一個中的孔的尺寸被設定用于控制噴嘴冷卻氣流或等離子氣流。

進一步的一方面，本發明的特征在于等離子弧割炬的漩渦環。所述漩渦環包括具有壁、第一端和第二端的中空本體。該漩渦環還包括在中空本體的所述第二端形成的開口用于與等離子弧割炬上的噴嘴緊密配合。在本體的壁上形成了第一孔型。所述第一孔型被定位以及設定尺寸用于提供繞噴嘴表面的第一氣流。第二孔型形成在本體的壁上。第二孔型被定位以及設定尺寸用于提供繞噴嘴表面的第二氣流。

另一方面，本發明的特征在于在等離子弧割炬建立保護氣流的方法。所述割炬包括具有多個氣體通道穿過的保持帽用于提供保護氣流。該方法包括提供具有外表面、在前端具有等離子出口孔并在后端具有徑向凸緣的噴嘴。該方法還包括相對于保持帽上的多個氣體通道調節噴嘴的徑向凸緣，從而噴嘴的徑向凸緣有選擇性地堵塞保持帽上的至少一個氣體通道來建立繞噴嘴外表面的保護氣流。