[发明专利]等离子燃烧器的电极、气体导向装置及气体导向方法

说明书

本发明涉及一种用于特别是气冷的等离子燃烧器(10)的，特别是等离子切割燃烧器的电极(30)，其中电极包括：长形的电极主体(30b)，其包括共同限定纵向轴线L的开放端(34)和封闭端(33)，和位于封闭端(33)中的发射插入件(31)，其中电极主体(30b)中的空腔(32；32a、32b)从电极主体的开放端(34)开始，朝向封闭端(33)的方向延伸，并且空腔通过其壁(30a)中的或者封闭端(33)的前部实心部段中的至少一个开口(32c、32d)，与电极主体的相关于纵向轴线径向的外侧(37)流体连通；一种由该电极和冷却管构成的布置系统；一种气体导向装置；一种包括该电极的等离子燃烧器；一种用于等离子燃烧器中的气体导向的方法；和一种用于运行等离子燃烧器的方法。

该发明涉及一种用于特别是气冷的等离子燃烧器的电极；一种用于气冷的或者液冷的等离子燃烧器的电极；一种由用于特别是气冷的等离子燃烧器的电极和冷却管构成的布置系统；一种一件式或多件式的管状或环状的气体导向装置；一种等离子燃烧器，特别是等离子切割燃烧器；和一种用于气冷的等离子燃烧器中，特别是等离子切割燃烧器中的气体导向的方法；以及一种用于运行等离子燃烧器，特别是等离子切割燃烧器的方法。液冷的等离子燃烧器可以特别地指的是水冷的等离子燃烧器。

在等离子切割过程中，首先在阴极（电极）和阳极（喷嘴）之间点燃电弧（导引电弧），然后将其直接转移到工件上，以便进行切割。

前述电弧形成等离子体，该等离子体是高温加热的导电气体（等离子气体），其由正离子和负离子、电子以及激发的和中性的原子和分子组成。诸如氩气、氢气、氮气、氧气或者空气等气体被用作等离子气体。这些气体被电弧的能量离子化和离解。由此产生的等离子束被用于切割工件。

气冷的等离子切割燃烧器基本上由等离子燃烧器主体、电极（阴极）、喷嘴、一个或多个盖（特别是环绕喷嘴的喷嘴保护盖）等基本元件以及用于为等离子切割燃烧器供应电流和气体的连接件构成。电极、喷嘴和喷嘴保护盖是受热最强的部件。其经受剧烈的取决于工况的磨损并且因此被称为磨损部件，其需要定期更换。

与液冷的等离子切割燃烧器相反，没有使用液体，而是使用了气体（优选空气），来冷却等离子燃烧器的高受热的磨损部件。然而，为此需要大量的空气体积流量或者说质量流量，以实现可接受的冷却效果。根据切割流量，水冷的等离子燃烧器需要1,000 l/h至6,000 l/h气体，而根据切割流量，气冷的等离子燃烧器的体积流量为12,000至18,000 l/h。尽管如此，气冷的等离子燃烧器的磨损部件的使用寿命还是比水冷的等离子燃烧器的更低。

气冷的等离子燃烧器的优点在于其简单且成本低廉的结构以及其简单的操作。磨损部件的更换简单。另外，不会有液态冷却剂导致故障。对于液冷的等离子燃烧器，进入诸如电极和喷嘴等在切割过程中具有不同电势的磨损部件之间的冷却剂会导致短路并且由此导致等离子燃烧器的损坏。

对于气冷的燃烧器，通常使用空气作为等离子气体和冷却气体。用于通过气冷的等离子燃烧器进行等离子切割的布置至少由电源和供气装置以及等离子燃烧器构成，其中电源用于为等离子切割提供电压和电流，而供气装置例如由接通和关断或者控制气流的阀门构成。然后，等离子燃烧器通过管线和软管与电源和供气装置相连。

电源和供气装置可以布置在壳体中。

通常通过气体管线，将空气供给至等离子燃烧器。

在图1中示意性地显示了现有技术中的整个布置。其包括等离子切割设备300。等离子切割设备300包括电源310、高压点火器320、用于气体或者说压缩空气（压缩空气瓶）（供气装置335）的控制单元330——在此为磁力阀和喷嘴接触器350。等离子燃烧器10通过管线360连接至等离子切割设备300，其中管线包括通向电极30的导线362、通向喷嘴50的导线363以及用于进气装置的气管361。

同样地，工件400通过导线370与等离子切割设备300相连。

在等离子切割设备300中有控制装置（未示出），其控制工艺流程，特别是电流、点火器和气流。