[发明专利]用于液体冷却等离子弧炬的筒的夹套

说明书

提供了一种用于液体冷却等离子弧炬的带夹套的易耗筒。所述带夹套的易耗筒包括：电极；涡流环，其牢固地附连到电极的远端并围绕电极的远端周向地设置；以及喷嘴，其牢固地附连到涡流环，该喷嘴围绕电极的远端周向地设置，其中涡流环的一部分位于电极和喷嘴之间。该筒还包括牢固地附连到喷嘴的远端并围绕喷嘴的远端周向地设置的筒夹套和牢固地附连到筒夹套的远端并围绕筒夹套的远端周向地设置的护罩。筒夹套的近端适于(i)轴向地延伸经过护罩的近端并且(ii)径向地延伸超过护罩的径向范围。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年7月8日提交的美国临时专利申请No.63/049,408的权益和优先权，该申请的全部内容归本申请的受让人所有，并且以其全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及一种用于液体冷却等离子弧炬(plasma arc torch)的易耗筒(cartridge)的夹套，其中筒具有多个集成部件。

背景技术

诸如等离子弧炬的热加工炬广泛用于材料的高温加工(例如，加热、切割、气刨和打标)。等离子弧炬大体上包括炬头、安装在炬头内的电极、设置在电极的内孔内的发射插件、安装在炬头内的具有中心出口孔的喷嘴、护罩、电连接、用于冷却的通路、用于电弧控制流体(例如，等离子气体)的通路和功率供应装置。涡流环可用来控制在电极和喷嘴之间形成的等离子体室中的流体流动型态。在一些炬中，固持帽用来将喷嘴和/或涡流环保持在等离子弧炬中。在操作中，炬产生等离子弧，等离子弧是具有高温和足够动量以帮助去除熔融金属的电离气体的收缩射流。炬中使用的气体可为非反应性的(例如，氩气或氮气)或反应性的(例如，氧气或空气)。

现有的等离子切割系统包括大的阵列的单独的耗材(例如，六种不同的耗材)，其可用于不同的电流和/或操作模式，其由用户在现场反复地组装和拆卸以执行热加工操作。大量的耗材选项需要用户有很大的零件数目和库存，并且可使用户混淆并增加安装不正确的耗材的可能性。例如，这些耗材典型地具有不同的预期寿命，具有不同的零件号，最终用户可能容易混淆所述不同的零件号，导致较差的切割质量或损坏工件和/或炬零件。大量的耗材选项还可导致很长的炬设置时间，并使得难以在需要炬中耗材的不同布置的切割过程之间转换，该炬通常在现场一次执行一个部件。例如，为了维护和更换的目的，通常需要专用工具来安装和从炬上拆卸电极或喷嘴中的至少一个。因此，在切割操作之前，为特定切割任务选择和安装正确的耗材组可能是繁琐且耗时的。此外，当旧部件与新部件一起使用时，这些部件在现场的选择、组装和安装可导致对准问题或兼容性问题。在炬操作期间，现有耗材可能遇到性能问题，诸如无法保持正确的耗材对准和间距。因为每个耗材需要单独地对准，所以现有的等离子弧炬和耗材被机加工成具有相对严格的公差，以便于正确对准。

所需要的是用于液体冷却等离子弧炬的新的和改进的耗材平台，该平台减少零件数目，提高系统性能(例如，部件对准、切割质量、耗材寿命、可变性/多功能性等)，并简化由最终用户对耗材的安装和使用。

发明内容

本发明提供了用于液体冷却等离子弧炬的一种或多种集成的、成本有效的筒设计。通常，因为筒包括一套两个或更多个易耗部件，所以与在传统等离子弧炬中单独地安装/更换每个易耗部件相比，它提供了易用性并缩短了安装到等离子弧炬中的时间。使用易耗筒还降低了操作者放入错误的易耗零件、在安装期间污染零件和/或意外地将脆弱或坏的零件放回到炬上的可能性。这些优点消除了对有经验的操作者操作最终的液体冷却等离子弧炬的需要。此外，在液体冷却炬中使用筒改善了部件对准、切割一致性和切割质量。此外，使用易耗筒增强了供应商的体验，因为需要盘点和储存较少的耗材。