[发明专利]等离子割炬

说明书

本发明涉及一种等离子割炬，特别是数控等离子割炬，由电极、喷嘴及其电路、气路及水路系统组成。属于电弧切割领域。

等离子切割，一般都有两个方面的问题。

首先是作业环境问题，因为产生大量烟尘、强光和有害气体，不仅直接危害人体健康，而且带来社会公害。据测定，等离子切割时产生的烟雾状微粒非常小，其粒径平均值为0.7微米的占50%，如图1所示，产生的烟尘量随切割材料、切割厚度等而变化，大约为3-10毫克/分钟，在同等条件下，空气等离子切割产生的烟尘量较大，如图2所示。

其次是切割面质量问题，尤其是切割面垂直度与热影响区问题。因为切割面倾斜，使适用范围受到一定限制，割件冷却不充分，形成热影响区，产生热变形。

为了消除切割烟尘，充分冷却割件，目前国内外一般采取三种措施。

一是配置集尘系统或集尘装置。这就是在切割系统中增加一个集尘系统或集尘装置。该系统又有固定式和移动式两种。固定式的如图3所示，集尘系统由排烟槽、风机和集尘器组成。移动式的如图4所示，集尘装置由小型电气集尘机与袋式过滤器组成。如日本天野公司产FC-45等离子专用集尘机，其性能如下：

电源    φ3    200V    50/60HZ    2.2KW

风量 20m³/min

袋滤器面积 11.7m²

尺寸（宽×长×高）mm    1022×1080×1828

重量    250kg

价格    约20余万元/台

国内外对焊割领域的消烟除尘，主要是采取通风措施。近年来，在焊接领域使用了一些消烟除尘装置，如焊接烟尘净化机、焊接烟尘除毒器、焊接烟尘吸收器，跟踪式电焊消烟器等。

上述种种措施，虽然消烟除尘效果较好，但是系统复杂、使用不便，也不经济。

二是采用水下切割方法。这种方法效果好，但能量损失大，而且使用、管理不便。

三是配置喷水装置。这就是在割炬外面接一根泄水管。CN    85200541U介绍了一种割炬，带有紧跟割炬前进并冷却割件的阴极冷却水泄水装置，如图5（a）所示割炬剖视图如图5（b）所示。

该割炬在使用中存在如下问题。

（1）消烟除尘作用很小。用这种割炬切割不锈钢板，只要连续切割10分钟左右，室内便被黄色烟雾笼罩。实践中之所以存在这一问题，是因为上喷嘴端面切向槽（6）很窄很浅，进入槽中的水压很低，水量很小，而进入喷道（9）中的等离子气流温度很高，压力也很高，加之喷道（9）直径也很小，在这种情况下，切向槽（6）中的水只能是对上喷嘴端部进行冷却，根本不可能以液态旋切进入喷道（9）包围弧柱。另外，由下喷嘴小孔（8）出来的水，其作用主要是冷却工件，其次是压缩电弧，消除少量切割烟尘，由此可知，该割炬实质上只有一层水幕罩起到一点消烟除尘作用。

（2）不能切割曲线。当切割圆形、椭圆形及直线与曲线组合形割件时，无法调整泄水管，不能进行切割作业。

（3）使用不方便。当进行直线切割时，为了冷却切口，每改变一次切割方向，必须靠人工调整一次泄水管，并且泄水管的调整还受到管道限制。

（4）使用不安全。管接头多，共有四个，其中三个沿径向不同角度布置，所以调整泄水管时，容易造成短路。尤其是将割炬安装在数控等离子切割机上使用时，因管路紊乱，更容易与其Z轴夹持机构相碰而形成短路。

为了提高切割面垂直度，国内外采取的主要措施是提高电极与喷嘴的同心度，提高割炬安装的垂直度，以及合理选择工艺参数，使其相互匹配。这些措施有较好效果，但有时也不可靠。

本发明的主要目的是要提供一种多功能的等离子割炬，在既不配置集尘系统或集尘装置，也不配置泄水装置，既不增加零件，也不增加成本的前提下，使割炬本身具有消烟、除尘、遮光及充分冷却割件的作用，而且既能方便地切割直线，也能方便地切割曲线。

本发明的其它目的还有：通过零件结构及联接关系设计，提高切割面垂直度，防止切割面倾斜，提高割炬的通用性及安全性，使其既能装在小车上，也能装在切割机上，并且不论什么场合，都能防止短路事故，保证人身安全。

本发明的目的是通过如下措施达到的。

改进冷却系统设计。使压力水流冷却电极与喷嘴经流路降压后，分别通过下喷嘴、压盖与外套形成内、外两层管状水流，罩住电弧，并流到割件上。