用于对齐等离子体电弧切割器的诸零件的方法和设备技术

一冷却剂管和电极适合于相互配合，用于在切割器的操作期间相对于电极对齐该冷却剂管。改进的对齐保证了沿着电极内表面的冷却剂的适当流动。一方面，冷却剂管的一细长本体具有适于与电极配合的一表面。另一方面，电极的细长本体具有适于与冷却剂管配合的一表面。冷却剂管和电极的表面外形例如可以为带凸缘的、锥形表面、或带台阶的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及等离子体电弧切割器(torch)系统和加工工艺的领域。尤其 是，本专利技术涉及用在一等离子体电弧切割器中的液体冷却的电极和冷却剂管。
技术介绍
例如等离子体电弧切割器和激光器的材料加工设备广泛地应用于金属材料的 切割加工中。等离子电弧切割器通常包括一切割器本体、安装在该本体内的一电极、 带有一中心出口孔的一喷嘴、诸电接头，用于冷却的和电弧和控制流体的诸通道、 用于控制流体流动图形的一涡旋环以及一电源。在切割器内使用的气体可以是不反 应的(例如氩或氮)或反应的(例如氧或空气)。该切割器产生等离子体电弧，该电弧 是带有高温和高动量的一等离子气体的一受限的电离化射流。等离子体电弧切割器产生具有通常在20， 000至40， 000安培/英寸2的范围内 的电流密度的传送的等离子体电弧。高度限定的切割器的特征在于具有通常约为 60,000安培/英寸2的较高电流密度的较窄的射流。高度限定的切割器产生窄的切 割口和正方形切割角。这些切割器具有较细的热作用区，并在产生无毛刺切割和吹 去熔化的金属方面较有效。类似地，以激光为基础的设备通常包括将气流和激光束引入其中的一喷嘴。 一透镜聚焦激光束，然后激光束加热工件。激光束和气流通过一小孔离开该喷嘴， 然后撞击工件的一目标区域。所造成的工件加热和在气体与工件材料之间的任何反 应相结合依据激光束的焦点和能量强度用于对工件的所选区域的加热、流化或蒸 发。这作用允许操作者切割或者修改工件。材料加工设备的某些零件随着使用时间的增加而恶化。在等离子体电弧切割 器的情况下这些"可损耗的"零件包括电极、涡旋环、喷嘴以及护罩，理想地，这 些零件在现场可易于调换。然而，为了确保合理的可损耗的使用寿命以及在自动的 等离子体电弧切割系统中是很重要的等离子体电弧位置的精度和可重复性，在切割 器内对齐这些零件是很关键的。某些等离子体电弧切割器包括一液体冷却的电极。在Hypertherm公司的美国 专利5, 756， 959中叙述了这一电极。该电极具有带一敞开端和一封闭端的中空细长 本体。该电极由铜形成，并包括高热离子发射率材料(例如铪或锆)的一圆柱形插入 物，该插入物被压配进入电极的底端内的一孔中。该插入物的暴露的端面形成一发 射表面。通常发射表面最初是平面。但是，发射表面最初可以被形成在插入物中形 成一凹入部分，如在Hypertherra公司的美国专利5464, 962中叙述的那样，在任一 情况下，插入物延伸进入电极的底端中的孔内，到达电极的中空内部中设置的冷却 液体的一循环流。电极可以被"中空铣削"，其中在围绕插入物的底端的内部中形 成一环形凹部。具有形成延伸通过本体的一圆筒形通道的一中空的、薄壁圆筒形本 体的冷却剂入口管位于电极本体的中空的内表面附近。该管以分开关系延伸进入该 凹入部分内，以提供在电极的内表面上的冷却剂的高流动速度。在许多等离子体电弧切割器中和在许多操作状态(例如高安培数切割)下，该 管必须通过提供充分的冷却从电极去除热量，以得到可接受的电极使用寿命。已经 凭经验明确了如果冷却剂管的出口与电极的内表面不对齐(沿纵向和/或径向)，该 管就不能充分地冷却插入物。具有与电极不对齐的冷却剂管的切割器的反复使用会 引起插入物材料较迅速的损耗。为了实现所需的冷却剂流动特性，通常将该管固定 在相对于电极的一固定位置，以实现适当的对齐。电极损耗通常造成低质量的切割。 例如，随着电极损耗增加切口宽度尺寸可能加大，或者切割角度可能移动失去正方 形。这要求经常调换电极，以实现适合的切割质量。与安装电极和冷却剂管的传统方向相关联的误差对于使用这些切割器的诸系 统更难产生高度一致的、紧密公差的诸零件，同时不要求经常调换电极，这是由于 在相对于冷却剂管定位电极时固有的误差的缘故
技术实现思路
因此，本专利技术的一目的是提供用于一液体冷却的等离子体电弧切割器的电极 和冷却剂管，通过使不对齐的影响最小从而有助于保持电极使用寿命和/或减少电 极损耗。一方面，本专利技术提供用于一等离子体电弧切割器的、实现相对于电极可靠和 可重复地定位冷却剂管的一冷却剂管，以克服已有技术的缺点。另一方面，本专利技术 能达到在对齐电极和冷却剂管的各自的纵轴线方面的较低的对齐误差。冷却剂管具 有一细长本体，该本体具有一第一端、 一第二端以及延伸通过该两端的一冷却剂通 道。该细长本体具有位于该细长本体的外部上的、适合于与电极配合的一表面。本专利技术的这方面的诸实施例可以包括下列特征结构。该管的配合表面的外形 可以为直线型锥形、带台阶或凸缘的。该配合表面可以具有与细长本体为一体的一 直径放大的本体。该直径放大的本体可以具有一变化的直径。该管的配合表面可以 被制造成使该表面适合于对齐细长本体和电极的各自的纵轴线。该管的配合表面可 以适合于基本上同中心地、径向和/或周向对齐该管和电极的各自的纵轴线。此外 或可替换被选用地，该配合表面可以适合于沿着细长本体的纵轴线的方向对齐细长 本体和电极。该管的配合表面可以位于第一端与第二端之间的一中间区域内。该管 的配合表面可以位于细长本体的一端。另一方面，本专利技术包括用于一等离子体电电弧切割器的一电极。该电极包括 具有一敞开端和一闭合端的一中空细长本体以及位于该细长本体的内部、适于与一 冷却剂管相配合的一表面。本专利技术的这方面的诸实施例可以包括以下特征结构。电极的配合表面的外形 可以为直线型锥形、带台阶或凸缘的。该配合表面可以具有与细长本体为一体的一 直径縮小了的本体。该直径縮小了的本体可以具有一变化的直径。电极的配合表面 可以适合于基本上同中心地、径向和/或周向对齐电极和冷却剂管的各自的纵轴线。 此外或可替换选用地，该配合表面可以适合于沿着电极的纵轴线方向对齐电极的细 长本体和管子。另一方面，通常本专利技术包含具有一切割器本体的一等离子体电弧切割器。该 等离子体切割器还具有一冷却管，该冷却管具有一细长本体。该管的细长本体具有 一第一端、 一第二端、延伸通过该两端的一冷却剂通道以及位于细长本体的外部上 的一表面。切割器还具有由切割器本体支持的一电极。该电极具有一中空细长本体,该细长本体具有一敞开端、 一闭合端以及位于细长电极本体的内部、适于与该管相 配合的一表面。在本专利技术的这一方面，这些表面中的至少一表面的外形为直线型锥形、带台 阶或凸缘的。该管的表面可以具有与该管的细长本体为一体的一直径放大了的本体，以及，电极的表面可以具有与电极的细长本体为一体的一直径縮小了的本体。 诸一体的本体中的至少一个可以具有一变化的直径。诸配合表面适合于基本上同中心地、沿径向和/或周向对齐该管和电极的各自的纵轴线。此外或可替换选用地， 诸配合表面可以适合于沿着各自的纵轴线的方向对齐该管和电极。在又一方面，通常本专利技术涉及一种在等离子体电弧切割器内相对于电极定位 一冷却剂管的方法。该方法包括在电极和冷却剂管上提供诸配合接触表面并偏压电 极和冷却剂管使它两相互接触。相对于电极定位冷却剂管的方法可以包括由冷却剂的流体静压力偏压该管和 电极使它两相互接触。可替换地，可以通过一弹簧件偏压该管和电极。另一方面，通常本专利技术包括一具有一切割器本体的等离子体电弧切割器。该 切割器还具有一冷却剂管，该冷却剂管具有一细长本体，该细长本体具有一第一端、 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于等离子体电弧切割器的冷却剂管，该冷却剂管包括：　细长本体，该细长本体具有第一端、第二端以及通过该细长本体的两端延伸的冷却剂通道，其中，细长本体非刚性地附连于切割器本体；以及　位于该细长本体的外部上、适于与电极配合并沿着细 长本体的纵轴线方向对齐该电极的表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AD布兰特，RR安德森，BJ柯里尔，JW林赛，Z段，C琼斯，EM希普勒斯基，
申请(专利权)人：人工发热机有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]