[发明专利]冷却管、电极容纳部和电极以及装置和电弧等离子喷枪

说明书

本发明涉及一种冷却管、电极容纳部和电极以及装置和电弧等离子喷枪，冷却管包括细长的体部，体部具有能设置在电极的敞开的端部中的端部和延伸通过体部的冷却剂通道，在端部上存在冷却管的壁的向内和/或向外定向的加厚部，本发明还涉及一种由用于电弧等离子喷枪的冷却管和用于电弧等离子喷枪的电极容纳部组成的装置，冷却管具有细长的体部，体部具有能与用于电弧等离子喷枪的电极容纳部可拆卸地连接的后端部和延伸通过体部的冷却剂通道，电极容纳部具有细长的体部，体部具有用于容纳电极的端部和空心的内部，其中，在冷却管的外表面上设置至少一个突起，用于使冷却管在电极容纳部中对中。

本申请是名称为“用于电弧等离子喷枪的冷却管、电极容纳部和电极以及由它们组成的装置和包括这些部件的电弧等离子喷枪”、国际申请日为2010年3月24日、国际申请号为PCT/DE2010/000325、国家申请号为201080015193.8的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于电弧等离子喷枪的冷却管、电极容纳部和电极以及由它们组成的装置和具有所述部件的电弧等离子喷枪。

背景技术

热地高度加热的并导电的气体称为等离子体，所述气体由正离子、负离子、电子以及受激发的中性的原子和分子组成。

采用不同的气体作为等离子体气，例如单原子的氩和/或双原子的气体，氢气、氮气或空气。这些气体通过电弧的能力离子化并离解。通过喷嘴成束的电弧此时称为等离子体射束。

等离子体射束的参数可以通过喷嘴和电极的构造强烈地影响。等离子体射束的这些参数例如是射束直径、温度、能量密度和气体的流动速度。

在等离子体切割中例如等离子体通过一个可以气体冷却或水冷却的喷嘴成束。由此可以达到2x10⁶/cm²的能量密度。在等离子射束中形成高达30000℃的温度，这种温度与气体的高流动速度相结合可以在材料上实现非常高的切割速度。

由于喷嘴高的温度负荷，所述喷嘴通常由金属材料制成，优选由于其高的导电性和导热性由铜制成。相同的情况也适用于电极，但电极可以由银制成。所述喷嘴此时用在电弧等离子喷枪中，简称等离子喷枪，其主要部件有等离子喷枪头、喷嘴盖、等离子气体导向部件、喷嘴、喷嘴座、具有电极嵌件的电极以及在新型的等离子喷枪中还有喷嘴保护盖支座和喷嘴保护盖。在电极中例如设有尖的由钨制成的喷嘴嵌件，所述喷嘴嵌件适于使用非氧化性的气体作为等离子体气体，例如氩氢混合物。喷嘴嵌件由铪制成的所谓扁平喷嘴也适于使用氧化性的气体作为等离子体气体，例如空气或氧气。

为了实现喷嘴和电极的高使用寿命，通常用液体例如水进行冷却，但也可以用气体进行冷却。

这样就区分出液体冷却和气体冷却的等离子喷枪。

根据现有技术，电极由导电和导热良好的材料，例如铜和银或其合金，以及电极嵌件组成，所述电极嵌件由耐高温的材料，例如钨、锆或铪制成。对于含氧的等离子气体可以使用锆。铪由于其更好的热特性是更为合适的，因为其氧化物较为耐高温。

为了实现电极的高使用寿命，将高温材料作为排放嵌件装入框架中，此时对框架进行冷却。最有效的冷却方式是液体冷却。

在等离子喷枪中已知设置设计成内部中心的电极和位于电极中的冷却管。例如在DD 87 361中，水流动通过冷却管的内部，冲刷电极的底部并在电极的内表面和冷却管的外表面之间流回。

电极通常具有向内延伸的圆柱形或锥形的区域，冷却管突出于该区域。冷却液绕流该区域并应确保电极和冷却液之间更好的热交换。

但特别是在接通时长较高时总是会在电极上出现过热，这表现为电极容纳部强烈的变色和电极嵌件的快速复燃(Rückbrand)。

发明内容

因此本发明的目的在于，避免、至少减少电弧等离子喷枪的电极的过热。