[发明专利]使用喷嘴特性的割炬流量调节

说明书

相关申请

本发明要求以2010年7月16日提交的美国临时申请No.61/365202作为优先权，在此引入其全部内容作为参考。

技术领域

本申请通常涉及等离子弧割炬，更特别的，涉及使用喷嘴特性调节割炬流量。

背景技术

焊炬和等离子弧割炬广泛应用于焊接、切割以及以及在材料上做标记。等离子割炬通常包括电极、在割炬本体上具有出口孔的喷嘴、导电连接、冷却通道以及电弧控制流体(例如，等离子气体)。可选择的，在电极和喷嘴之间形成的等离子室中使用漩涡环用于控制流体流动路径。在一些割炬上，可以使用帽套来保持喷嘴和/或漩涡环在等离子弧割炬上。割炬产生等离子弧，被压缩的离子化的高温高动量的气体射流。割炬中使用的气体可以是稳定(例如，氩气或氮气)或活性的(例如，氧气或空气)。在操作中，首先在电极(阴极)和喷嘴(阳极)之间产生维持电弧。维持电弧的产生可以通过将高频率、高电压的信号连接于直流电源以及割炬的方式来实现，或者通过任意的接触启动的方式来实现。

等离子电弧割炬可以在多个不同的电流水平下工作，例如，65安培、85安培或105安培。等离子弧割炬在105安培工作时要求具有比在65安培工作时更高的流速。由于在不同的电流水平下操作等离子弧割炬要求变化的冷却气体流速和/或保护气体流速，在每个电流水平下的操作都需要不同的可消耗部件。进一步的，当割炬的其他操作参数被调节时，例如，电流强度、材料类型或应用，也需要不同的可消耗部件。

可消耗部件的过早失效或不佳的消耗性能的一个共同原因是可消耗部件的错误匹配。使用正确的可消耗部件并且将它们合适地匹配在一起对于达到最佳切割性能很有必要。然而，对于经销商和使用者而言，存储和记录大量可消耗部件的配置都是十分复杂的。并且，使用者需要对可消耗部件上列举的可消耗部件零件编号和用户手册上列举的可消耗部件进行相互对照。

发明内容

因此，存在减少所需要的可消耗部件的数目的需求，例如，多种不同的等离子弧割炬参数(如，保护气体流速和/或冷却气体流速、电流强度、材料类型或应用)所要求的喷嘴、漩涡环以及帽套。可消耗部件的通用性可以减少使用者用于确定针对特定的等离子割炬参数哪个可消耗部件组合是正确的的时间。并且，等离子割炬的操作总花费也会减少，因为由于可消耗部件的错误匹配引发的过早失效或表现不佳将会减少，而这又是因为单一的可消耗部件可以用于多个割炬参数。

一方面，本发明的特征在于一种等离子弧割炬的喷嘴。该喷嘴包括具有第一端和第二端的本体。该喷嘴还包括在本体的第一端的等离子出口孔。凸缘被安装在本体的第二端。凸缘适于与相应的可消耗部件紧密配合。凸缘设置为有选择性地堵塞至少一个在相应可消耗部件上的气体通道以建立相对于喷嘴本体设置的气流。

另一方面，本发明的特征在于一种等离子弧割炬的喷嘴保持帽。该喷嘴保持帽包括具有第一端和第二端的中空本体。该喷嘴保持帽还包括位于中空本体的第一端的突起。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个中的孔的尺寸被设定用于控制喷嘴冷却气流或等离子气流。

另一方面，本发明的特征在于等离子弧割炬的割炬头。所述割炬头包括安装在等离子割炬的割炬本体上的喷嘴。所述喷嘴包括喷嘴本体、位于喷嘴本体的第一端的等离子出口孔以及位于喷嘴本体的第二段的凸缘。所述割炬头还包括适于和喷嘴的凸缘紧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个中的孔的尺寸被设定用于控制喷嘴冷却气流或等离子气流。

进一步的一方面，本发明的特征在于等离子弧割炬的漩涡环。所述漩涡环包括具有壁、第一端和第二端的中空本体。该漩涡环还包括在中空本体的所述第二端形成的开口用于与等离子弧割炬上的喷嘴紧密配合。在本体的壁上形成了第一孔型。所述第一孔型被定位以及设定尺寸用于提供绕喷嘴表面的第一气流。第二孔型形成在本体的壁上。第二孔型被定位以及设定尺寸用于提供绕喷嘴表面的第二气流。

另一方面，本发明的特征在于在等离子弧割炬建立保护气流的方法。所述割炬包括具有多个气体通道穿过的保持帽用于提供保护气流。该方法包括提供具有外表面、在前端具有等离子出口孔并在后端具有径向凸缘的喷嘴。该方法还包括相对于保持帽上的多个气体通道调节喷嘴的径向凸缘，从而喷嘴的径向凸缘有选择性地堵塞保持帽上的至少一个气体通道来建立绕喷嘴外表面的保护气流。