[发明专利]用于等离子弧焊炬的成本有效的筒

说明书

一种用于空气冷却的等离子弧焊炬的筒（100）被提供。该筒包括具有模制的热塑性细长本体的涡流环（102），该本体具有远端、近端以及被构造成容纳电极的中空部分。涡流环（102）还具有由细长本体的远端限定的多个气流开口（136）并且被构造成将涡流运动赋予用于等离子弧焊炬的等离子气流。涡流环（102）进一步包括位于远端处的细长本体的表面上的喷嘴保持部件（216）以用于将喷嘴保持至细长本体。该筒进一步包括附接至涡流环（102）的细长本体的近端的帽（106）以用于基本上封闭该细长本体的近端。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2014年8月12日提交的美国临时专利申请第62/036,393号的权益和优先权，其全部内容由本申请的受让人拥有并且在此通过全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明一般涉及用于等离子弧焊炬的可消耗件，并且更特别地涉及具有多个集成部件的等离子弧焊炬的一个或多个可替换的低成本筒。

背景技术

热处理焊炬（诸如，等离子弧焊炬）广泛地用于材料的高温处理（例如，加热、切割、刨削和标记）。等离子弧焊炬一般包括焊炬本体，安装在焊炬本体内的电极，置于电极的钻孔内的发射插入件，具有安装在焊炬本体内的中心出口孔的喷嘴，护罩，电连接件，用于冷却的通路，用于弧控制流体（例如，等离子气体）的通路以及电源。涡流环能够被用于控制形成于电极和喷嘴之间的等离子腔室中的流体流型。在一些焊炬中，保持帽被用于将喷嘴和/或涡流环维持在等离子弧焊炬中。在操作中，焊炬产生等离子弧，等离子弧是具有高温和足够的动量以辅助去除熔融金属的离子化气体的压缩射流。用在焊炬中的气体能够是非反应性的（例如，氩气或氮气）或反应性的（例如，氧气或空气）。

用于在等离子弧焊炬中产生等离子弧的一种方法是接触启动方法。接触启动方法包括在电极和喷嘴之间建立物理接触和电连通以扁在其之间形成电流路径。电极和喷嘴能够配合以便在焊炬本体内形成等离子腔室。电流被提供至电极和喷嘴，并且气体被引入至等离子腔室。气体压力增大直至该压力足以分离电极和喷嘴。该分离使得在等离子腔室中在电极和喷嘴之间形成电弧。电弧将被引入的气体离子化以便产生能够转移至工件以用于材料处理的等离子射流。在一些应用中，电源适于在弧的产生期间提供已知为引导电流的第一电流，以及当等离子射流已经转移至工件时提供已知为转移弧电流的第二电流。

各种构造能够用于产生弧。例如，电极能够在焊炬本体内远离固定喷嘴移动。这样的构造被称为“倒流（blow-back）”接触启动方法，因为气体压力使得电极远离工件移动。这样的系统的问题涉及喷嘴和电极可消耗件之间的精确对准，这显著地影响了可消耗件的预期寿命以及材料处理/切割质量。在另一构造中，喷嘴能够远离相对固定的电极移动。这样的构造被称为“前流（blow-forward）”接触启动方法，因为气体压力使得喷嘴朝向工件移动。

现有的等离子切割系统包括可用于与不同的电流和/或操作模式一起使用的大量可消耗件。大量的可消耗件选项要求大的零件数量以及用于用户的清单，并且能够使用户困惑并增加安装不正确的可消耗件的可能性。大量的可消耗件选项还能够引起冗长的焊炬设置时间并且使其难以在要求焊炬中的可消耗件的不同设置的切割过程中转换，焊炬中的可消耗件的设置和安装通常在现场执行。例如，在切割操作之前，选择并安装对于特定的切割任务正确的一组可消耗件能够是繁重且耗时的。此外，当旧部件与新部件一起使用时，在现场的这些部件的选择、组装和安装能够引起对准问题或兼容性问题。在焊炬操作期间，现有的可消耗件能够经历性能问题，诸如无法维持适当的可消耗件对准和间距。此外，当前的可消耗件包括大量昂贵的材料（例如，Vespel ^TM）并且通常要求相对复杂的制造工艺，这导致极大的制造成本并且抑制了他们的广泛商业化、生产和采用。所需要的是降低制造成本和时间、降低部件数目、提高系统性能（例如，部件对准、切割质量、可消耗件寿命、可变性/多功能性等）以及使终端用户易于安装并使用可消耗件的新的且改进的可消耗件平台。

发明内容