[发明专利]用于液体冷却的等离子枪的喷嘴和具有该喷嘴的等离子枪头

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于液体冷却的等离子枪的喷嘴和一种具有该喷嘴的等离子枪头。

背景技术

高度加热的导电的气体称为等离子体，它包括正离子和负离子、电子以及激发的和中性的原子和分子。

作为等离子气体使用不同的气体，例如单原子氩气和/或双原子气体氢气、氮气、氧气或空气。这些气体通过电弧的能量电离和解离。通过喷嘴收束的电弧则被称为等离子体射束。

通过喷嘴和电极的成型可以大大影响等离子体射束的各参数。这些等离子体射束参数例如是射束直径、温度、能量密度和气体流速。

在等离子切割中例如通过可气体冷却或水冷却的喷嘴收束等离子体。由此可以达到直至2×10⁶w/cm²的能量密度。在等离子体射束中产生直至30000℃的温度，其与高的气体流速相结合实现对材料很高的切割速度。

可以直接或间接地操作等离子枪。在直接的操作方式中，电流从电源流出、经过等离子枪的电极、经过借助于电弧产生并通过喷嘴收束的等离子体射束、直接经由工件流回电源。利用直接的操作方式可以切割导电的材料。

在间接的操作方式中，电流从电源流出，经过等离子枪的电极，经过借助于电弧产生并通过喷嘴收束的等离子体射束以及经过喷嘴流回电源。在此，喷嘴比在直接的等离子切割中负荷还要大，因为它不仅收束等离子体射束，而且实现电弧的出发点。利用间接的操作方法既可以切割导电的材料也可以切割不导电的材料。

由于喷嘴的高的热负荷，一般由金属材料、优选由铜(因为其电导率和热导率高)制造喷嘴。同样的材料适用于电极支座，但它也可以由银制造。喷嘴则使用在等离子枪中，该等离子枪的主要构件是等离子枪头、喷嘴盖、等离子气体导向元件、喷嘴、喷嘴支座、电极接纳部、带有电极嵌件的电极支座，以及在现代等离子枪中还有喷嘴护盖支座和喷嘴护盖。电极支座固定尖的钨制的电极嵌件，该电极嵌件适合使用非氧化气体作为等离子气体，例如氩氢混合物。所谓的平面电极，其电极嵌件例如由铪构成，也适合使用氧化气体作为等离子气体，例如空气或氧气。为了达到喷嘴的高的寿命，在这里利用液体例如水冷却喷嘴。冷却剂经由水进给端导入至喷嘴并且经由水回流端从喷嘴导出并且流过冷却剂空间，该冷却剂空间由喷嘴和喷嘴盖限定。

DD36014B1中描述一种喷嘴。它由导电良好的材料例如铜构成，并且具有为相应的等离子枪型式配置的几何形状，例如为包括圆柱形喷嘴出口的构造成圆锥形的放电室。喷嘴的外形构造成圆锥形，其中实现接近相同的壁厚，壁厚这样确定，使得确保喷嘴的良好的稳定性和向冷却剂的良好导热。喷嘴安装在喷嘴座中。喷嘴座由耐腐蚀的材料例如黄铜构成，并且在内部具有用于喷嘴的定心接纳部和用于密封橡胶的槽，该密封橡胶使放电室相对于冷却剂密封。此外在喷嘴座中设有位错180°的各孔，用于冷却剂流入和回流。在喷嘴座的外径上设有用于圆橡胶的槽以及用于喷嘴盖的螺纹和定心接纳部，上述圆橡胶用于相对大气密封冷却剂空间。同样由耐腐蚀的材料例如黄铜构成的喷嘴盖构造成尖角的并具有为适合向冷却剂排出辐射热而确定的壁厚。最小的内径设有一个圆环。最简单的情况是使用水作为冷却剂。该布置应该能够在节省材料使用的同时实现喷嘴的简单的制造及其快速的更换，并且通过尖角的构造形式应该能够实现等离子枪相对工件的转动并从而实现斜切割。

DE1565638中描述一种等离子枪，优选用于材料的等离子熔化切割和用于焊接边缘预备。等离子枪头的细长的形状通过使用特别尖角的切割喷嘴达到，该切割喷嘴的内角或外角相互是相同的并且也等于喷嘴盖的内角和外角。在喷嘴盖与切割喷嘴之间构成冷却剂空间，在其中喷嘴盖设有凸肩，该凸肩与切割喷嘴金属性密封，从而形成均匀的环形间隙作为冷却剂空间。一般是水的冷却剂的供给和排出通过在喷嘴座中的两个相互位错180°设置的缝隙实现。

DE2525939中描述一种等离子电弧燃烧器、特别用于切割或焊接，其中电极支座和喷嘴体构成可更换的组合组件。外部的冷却剂供给基本上通过包围喷嘴体的套盖形成。冷却剂经由多个通道流入环形空间中，该环形空间由喷嘴体和套盖形成。