[發明專利]用于液體冷卻防護罩以改進刺穿性能的裝置和方法

有效

• 申請號: 201210199529.1
• 申請日: 2008-09-29
• 公開（公告）號: CN102695357A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: S·M·雷伯德;J·W·林德賽
• 申請（專利權）人: 海別得公司
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 劉佳

本發明專利申請是國際申請號為PCT/US2008/078074，國際申請日為2008年09月29日，進入中國國家階段的申請號為200880128026.7，名稱為“用于液體冷卻防護罩以改進刺穿性能的裝置和方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明總地涉及等離子弧焊槍。更具體地說，本發明涉及用于防護等離子弧焊槍的可消耗部件的防護罩。

背景技術

現有的等離子弧焊槍的基本部件包括：焊槍本體、電極（例如，陰極）、噴嘴以及相關聯的電連接件和用于冷卻、弧控制的流體的通路，其中，電極安裝在本體內，噴嘴具有中心孔并產生引導電弧以使電極在合適的氣流（例如，氮或氧）中生成等離子弧。

在使用等離子弧焊槍刺穿金屬的過程中，重要的設計考慮的是，從切縫中噴射的熔融金屬返回到焊槍，這會損壞噴嘴。這種破壞存在兩種基本模式。第一，從切縫中噴射的熔融金屬可干擾等離子柱，使其擦傷噴嘴。第二，熔融金屬可固化并附連到噴嘴的正面，這最終會產生在噴嘴和工件之間的電橋。這會產生“兩次飛弧”，而“兩次飛弧”會徹底縮短噴嘴的壽命。

已有若干方法以解決由噴射熔融金屬所產生的擦傷和兩次飛弧的問題。在高電流（例如，200安培及以上）等離子切割焊槍中，已有的解決方案是使用具有水噴射冷卻功能的組合式噴嘴。此類的典型的噴嘴由海別得公司制造，與海別得的產品HT400和PAC500相關聯，此類噴嘴的正面由陶瓷制成。此種布置控制擦傷和兩次飛弧，這是因為（1）陶瓷噴嘴表面是絕緣的，因此將不會產生兩次飛弧，以及（2）噴嘴由陶瓷屏障所保護。此外水的優秀的冷卻性能（通過冷卻陶瓷噴嘴件以及通過水蒸氣冷卻刺穿過程中噴射的熔融金屬）阻止熔融金屬粘接或熔融到陶瓷元件或在極端情形中，阻止熔融金屬沖擊陶瓷。一種高電流、組合式噴嘴的變型類似于由海別得作為其產品PAC500售賣的噴嘴是包括徑向水噴射的陶瓷噴嘴件，然而陶瓷噴嘴件由銅制正面部件所代替。絕緣元件將噴嘴部件隔開，從而噴嘴的正面是電浮動的。銅比陶瓷更有效地被冷卻，且銅能顯著更好地經受濫用，因此具有更長的壽命。

在一些情形中，將陶瓷絕緣外殼附連于噴嘴的外側以試圖保護噴嘴。這是所謂的“防護帽”。其主要目的是防止噴嘴與工件接觸。操作者可在工件上觸碰或拉拽焊槍，而不會產生兩次飛弧。然而，此種陶瓷外殼在刺穿過程中無法提供對于熔融金屬飛濺物以及伴隨的擦傷和兩次飛弧問題的防護。此外，陶瓷防護罩（1）容易碎并損壞，且（2）不具有水冷卻的防護，受到從切縫噴射的熔融金屬的沖擊。

利用冷卻液（例如，水）冷卻等離子弧焊槍的可消耗部件（例如，防護罩）可具有安全性益處。在沒有液體冷卻的情況下，可消耗部件在使用過程中可達到非常高的溫度，這會引起安全問題。無損耗的冷卻系統能使用干燥等離子和干燥切割臺。由于可減小質量和免除處理已用/污染的水（可被認為是有害廢物）的需要，干燥工作臺是理想的。

發明內容

本發明可通過使用氣體和/或液體冷卻防護罩來解決這些問題，該氣體和/或液體冷卻防護罩作用在于在刺穿過程中降低溫度和阻礙熔渣在防護罩的暴露表面上形成，因此延長防護罩的使用壽命并提高等離子弧焊槍的切割質量。例如，熔渣在防護罩上的形成/生成可影響焊槍的限定初始高度，此初始高度可影響等離子弧焊槍的切割質量。熔渣在防護罩上的形成還可堵塞防護罩的排出口和/或孔，這會同時影響切割質量和防護罩的壽命（例如，通過影響防護罩的冷卻能力）。熔渣在防護罩上形成可在某些情形下使防護罩熔化。在一些實施例中，借助示例，如果等離子弧焊槍用于切割鋼且防護罩由銅制成，則由于鋼的熔點比銅高，因而熔渣可使防護罩熔化。熔渣生產還使防護罩生熱直到防護罩的氧化溫度（例如，如果防護罩由銅制成，則從熔渣產生的熱量可產生致使銅氧化的高的銅溫度），因此使防護罩劣化（例如，在孔的邊緣處）。

一方面，本發明的特征是：一種用于等離子弧焊槍的防護罩，該等離子弧焊槍刺穿并切割金屬工件并產生指向焊槍的飛濺的熔融金屬，防護罩保護等離子弧焊槍的可消耗部件不受飛濺熔融金屬影響。防護罩可包括本體、本體的第一表面、本體的第二表面，其中，本體的第一表面構造成由氣流接觸冷卻，本體的第二表面構造成由液流接觸冷卻。防護罩還可包括密封組件，其中，密封組件構造成固定于本體且相對于第二表面設置，以構造成使液流保持接觸冷卻第二表面。