[發明專利]用于等離子弧切割系統的消耗筒

在審

• 申請號: 201980072920.5
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN112913335A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: N·A·桑德斯;P·J·特瓦羅;E·M·施普爾斯基;張宇
• 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: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張小文;王麗輝

本發明提供了一種用于可替換整體式消耗筒的框架，該可替換整體式消耗筒配置為安裝到等離子弧焊炬中。所述框架包括適于接收可平移的接觸啟動電極的中空本體。所述本體具有內表面和外表面，并且包括：大體上圓柱形的金屬芯；電絕緣包覆成型塑料殼體，所述電絕緣包覆成型塑料殼體至少大體上包圍所述大體上圓柱形的金屬芯的遠端的圓周；以及一組流道，所述流道流體連接所述中空本體的所述外表面和所述中空本體的所述內表面，所述流道偏移以向通過其的等離子氣體賦予渦流流體流動型態。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2018年11月7日提交的標題為“Plasma Torch Cartridge（等離子焊炬筒）”的美國臨時專利申請第62/756,996號的權益和優先權，該申請的全部內容都通過引用全部并入本文。

技術領域

本發明通常涉及等離子弧切割系統和過程的領域。更具體地，本發明涉及用于通過使用改進的消耗筒簡化、優化和減少切割時間和成本的方法和設備。

背景技術

等離子弧焊炬被廣泛用于材料的切割和標記。等離子焊炬通常包括弧發射器（例如電極）、具有安裝在焊炬本體內的中心出口孔的弧收縮器或收縮構件（例如噴嘴）、電連接、用于冷卻的通道以及用于弧控制流體（例如等離子氣體）的通道。焊炬產生具有高溫和高動量的氣體的收縮離子化射流。在焊炬中所使用的氣體可以是非反應性的（例如氬氣或氮氣）或反應性的（例如氧氣或空氣）。在操作期間，首先在弧發射器（陰極）和弧收縮器（陽極）之間生成導引弧。可以借助于聯接至DC電源和焊炬的高頻、高電壓信號或借助于各種接觸啟動方法中的任何一種生成導引弧。

已知的消耗品在切割操作之前和期間遭受許多缺點。在切割操作之前，為了特定的切割任務選擇和安裝正確的一組消耗品可能是繁重和耗時的。在操作期間，當前的消耗品遇到了性能問題，諸如未能有效地從焊炬耗散和傳導熱量和未能保持適當的消耗品對準和間距。此外，當前的消耗品包括大量昂貴的材料，諸如銅和/或Vespel^TM，這導致了巨大的制造成本并且抑制了其廣泛的商業化、生產和采用。需要的是新的和改進的消耗品平臺，該平臺減少了制造成本，提高了系統性能（例如熱傳導、部件對準、切割質量、消耗品壽命、可變性/通用性等），并且使最終用戶容易安裝和使用消耗品。

發明內容

本發明提供了一個或多個具有成本效益的筒設計，這些設計降低了制造成本，促進筒商業化和生產，改進了最終用戶的安裝和易用性，并且提高了系統性能。在一些實施例中，許多傳統的消耗部件（例如渦流環、噴嘴、護罩、保持帽和電極部件）被重新設計。在一些實施例中，新的部件（例如電極套筒、鎖環和/或接口絕緣體）被創建。在一些實施例中，傳統的渦流環用焊炬本體內的不同特征替換，該特征向焊炬本體內的氣流賦予旋渦（例如渦流特征具有直接內置到噴嘴的本體中的流孔）。在一些實施例中，噴嘴護罩與噴嘴電隔離（例如通過使用陽極化鋁和/或塑料）。

在一些實施例中，每個筒都包括以下消耗部件中的一個或多個：具有一個或多個部段的框架或本體、弧發射器（例如電極）、弧收縮器或弧收縮構件（例如噴嘴）、用于向等離子焊炬內的氣體賦予旋渦的特征（例如內置在噴嘴中的渦流特征、渦流環或另一個渦流特征）、護罩（例如通過使用鋁、陽極化鋁和/或塑料材料電隔離的噴嘴護罩）、發射元件（例如鉿發射器）和/或端帽。在一些實施例中，筒包括大體上銅的部分（例如銅內芯）和大體上非銅的部分（例如內芯外部的非銅部分）。在一些實施例中，筒可以在手持式等離子切割系統和/或機械化等離子切割系統上使用。

在一些實施例中，筒具有彈性元件，諸如彈簧電極或附于電極、直接集成到筒中或被設計為不與筒分離或拆卸的彈簧啟動機構。彈性元件可以與框架物理連通和/或可以配置為將導頻電流從框架傳遞到弧發射器。彈性元件可以在沿彈性元件的軸線的方向上偏壓弧發射器，例如通過賦予分離力。在一些實施例中，分離力的量級小于將筒保持在一起的聯接力的量級。