本发明专利技术有关一种液冷式等离子焊炬，包括使等离子喷射物在喷嘴顶端处出泄的喷嘴孔，除了从喷嘴顶端方向的β角度看呈锥状延伸的至少一个偏斜部分外，还有从喷嘴顶端方向的α角度看外表面逐渐尖细成锥状的第一部分。本发明专利技术还有关于一种具有喷嘴盖的液冷式等离子焊炬装置，并有关于包括该装置的一种等离子焊炬。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术有关于液冷式等离子焊炬用喷嘴、具有喷嘴盖的液冷式等离子焊炬装置以 及包括该装置的液冷式等离子焊炬。
技术介绍
等离子体是指由正负离子、电子、受激原子、中性原子和加热至高温的分子所构成 的导电气体。有多种气体被当成等离子气体使用，例如，单原子氩和/或双原子气体氢、氮、氧 或空气。电弧能量将这些气体离子化并分解。喷嘴将电弧缩紧，接着成为等离子喷射物。喷嘴和电极的设计可以对等离子喷射物的参数产生大幅影响。举例而言，喷射物 直径、温度、能量密度和气体流动率都可以是等离子喷射物的参数。举例而言，在等离子切割中，等离子受到喷嘴的压缩，而我们可以用气体或水来冷 却喷嘴。以此方法，能够取得最高达2X106W/cm2的能量密度。等离子喷射物中的能量高达 摄氏30，000度，其中结合了高流率的气体，使其能够在原料上达到超高的切割速度。等离子焊炬可为直接或间接运作式。在直接运作模式中，来自气流源的气流穿过 等离子焊炬的电极和由电弧产生并受喷嘴压缩的等离子喷射物，直接经由工作部件回到气 流源。直接运作模式可用来切割导电性原料。在间接运作模式中，来自气流源的气流穿过等离子焊炬的电极以及由电弧产生并 受喷嘴压缩的等离子喷射物，然后经由喷嘴回到气流源。在工序中，支配喷嘴的负载量甚至 大于直接等离子切割中的负载量，因为其不仅压缩等离子喷射物，也为电弧建立附着点。不 管是导电或非导电性原料，皆可利用间接运作模式进行切割。因为喷嘴上有高热压力，通常会以金属原料制作喷嘴，优选原料为铜，因为铜具有 高导电性和高导热性的优势。电极支架(electrode holder)亦是如此，虽然其通常以银制 成。接着将喷嘴插入等离子焊炬中，等离子焊炬的主要组件有等离子焊炬头、喷嘴盖、等离 子气导引构件、喷嘴、喷嘴支架、电极羽管、具有电极插入物的电极支架，而在现代式等离子 焊炬中，会有供喷嘴防护盖使用的托架和喷嘴防护盖。电极支架固定以钨制成的尖形电极 插入物，这种做法适合以无氧化性气体作为等离子气体的情况，像是氩气和氢气混合物。具 有用铪制成的电极插入物的平头(flat-tip)电极同样适合用于以氧化性气体作为等离子 气体的情况，像是空气或氧气。为了使喷嘴具有长的使用寿命，在本案例中，使用液体进行 冷却，例如，水。冷却剂通过供水线路被传送至喷嘴，经由回返线路离开喷嘴，并在工序中穿 过冷却剂室，而喷嘴和喷嘴盖界定出该室的范围。第DD 36014B1号案描述了喷嘴。喷嘴由具有良好的传导性的原料(例如，铜)构 成，并具有和相关等离子焊炬类型有关的几何外形，例如，具有圆筒状喷嘴出口的圆锥形排 放空间。喷嘴的外形设计成圆锥，由厚度大约一致的壁形成，其尺寸足以使喷嘴具有良好的 稳定性，并确保具有可将热度传至冷却剂的良好的传导性。喷嘴位于喷嘴支架中。喷嘴支架由抗腐蚀原料构成，例如，黄铜，且内侧具有供喷嘴使用的中心底座以及供橡胶密封垫使 用的沟槽，其密封住排放空间以防冷却剂渗出。在喷嘴支架里，另外有偏移180度(offset by 180° )的钻孔，供冷却剂供应及回返线路使用。在喷嘴支架的外径上，有供0型环使 用的沟槽，以密封住冷却剂室以防空气渗入，并有螺纹(thread)和供喷嘴盖使用的中央底 座。喷嘴盖同样以抗腐蚀原料制成，例如，黄铜，其外形具有尖角并有经设计的壁厚度，使其 适于消除冷却剂承受的辐射热。最小的内径由0型环构成。针对冷却剂，最简单的方法就 是用水。此装置的目的在于帮助制造喷嘴，在使用少量原料的同时，也让快速更换喷嘴的动 作具有可能性，并因其尖角外形而可转动等离子焊炬，使焊炬与工作部件相对应，因此得以 进行倾斜切割。在第DE-OS 1565638号公告专利申请案中，描述了等离子焊炬，最好为供切割原 料的等离子电弧以及焊接边缘预备工作使用。特别使用尖角切割喷嘴来构成焊炬头(torch head)的细长外形，该焊炬头的内角与外角彼此完全相同，也和喷嘴盖的内角和外角相同。 在喷嘴盖和切割喷嘴之间有供冷却剂使用而形成的室，在该室中，喷嘴盖具有轴环，构造出 具有切割喷嘴的金属密封垫，所以得以通过这种方式，形成作为冷却剂室使用的均勻环状 间隙。冷却剂(通常是水)的供应和去除方式是经由喷嘴支架中的两道隙缝，所述隙缝设 置成彼此偏移180度。在第DE 2525939号专利案中，描述了等离子电弧焊炬，尤其是供切割或焊接使用 的等离子电弧焊炬，其中，电极支架和喷嘴体构成可替换组件。而外冷却剂供应大致上是由 环绕喷嘴体的结合盖所形成的。冷却剂流过管道，进入喷嘴体和结合盖所形成的环状空间。第DE 69233071T2号专利案有关于电弧等离子切割设备。该案描述了供由传导原 料构成的等离子电弧切割焊炬使用的喷嘴实施例，其具有使等离子气喷出的开放出口，并 有经设计的凹体部位，是以其具有大致呈圆锥状、朝着开放出口倾斜的薄壁式结构以及和 主体部分一体地形成的加大头部分，除了中央管道以外，头部分为固体，中央管道与开放出 口呈一直线，并具有大致呈圆锥状的外表面，外表面同样朝开放开口倾斜，并具有邻接直径 超过主体的邻体部分的直径，以形成降减凹处。电弧等离子切割设备具有第二气盖。此外， 喷嘴和第二气盖之间设有水冷盖，以形成供喷嘴外表面使用的水冷室，以求高效冷却。喷嘴 的特征在于大头部，该头部环绕等离子喷射物的开放开口，并相对于圆锥体呈明显低下或 凹下状态。在上述等离子焊炬中，通过供应管道将冷却剂供应给喷嘴，并经由返水管道使水 离开喷嘴。这些管道通常彼此呈180度偏移，而在从供应管道至返水管道的过程中，冷却剂 应该尽可能均勻地环绕喷嘴流动。然而，在喷嘴管道邻近处，反复出现过热现象。焊炬使用不同的冷却剂流，最好是等离子焊炬，尤其是供等离子焊接、等离子切 割、等离子熔解和等离子喷雾使用的焊炬，其可在喷嘴中承受高热载，而第DD 83890B1号 专利案中针对阴极有所说明。在此案例中，为了冷却喷嘴，具有可轻易将冷却媒介物引导环 插入和取出的喷嘴支撑部件，该部件具有圆周形沟槽，以限制冷却媒介物沿着外喷嘴壁流 向不超过3mm厚的薄层。冷却剂线路不止一道，最好是对应于成形沟槽设置二至四道呈星 状的冷却剂线路，以喷嘴轴为中心，呈放射和对称状态，并以星状排列对应于沟槽，设置角 度介于0至90度之间，以如此方式引导冷却剂进入成形沟槽，每道线路皆具有两个紧临线 路的冷却媒介物出口，而每个冷却媒介物出口具有两个紧邻其的冷却媒介物入口。这种部件设置方式的不利之处在于，如欲冷却则需更加努力，因为使用了附加组 件冷却媒介物引导环。此外，也会造成整个设置更为庞大。所以，本专利技术以避免喷嘴管道或喷嘴孔邻近处过热问题的简易方法为基础。
技术实现思路
根据本专利技术，可利用液冷式等离子焊炬用喷嘴来解决此问题，喷嘴包括位于喷嘴 顶端处、作为等离子气喷射出口的喷嘴孔以及第一部分，除了从喷嘴顶端方向看至少有以 另一角度β 、β 2延伸成锥状的偏斜部分外，从喷嘴顶端方向看，喷嘴外表面以α角度逐 渐尖细成锥状。至少在一个具体实施例中，从喷嘴顶端方向看的偏斜部分位于喷嘴孔最窄 部分或最窄区域的前方。在此背景下，可考虑将α角度的范围设置在20度至120度之间。优选地，角度范 围介于30度至90度的范围之间。若β 、β 2角度范围在20本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种液冷式等离子焊炬用喷嘴（４），包括供等离子喷射物在喷嘴顶端（４．１１）处射出的喷嘴孔（４．１０）以及第一部分（４．１７），除了从喷嘴顶端（４．１１）的方向看以角度β１、β２延伸成锥状的至少一个偏斜部分（４．２１；４．２２；４．２３；４．２４）外，从喷嘴顶端（４．１１）的方向看，该第一部分的外表面（４．２）以α角度逐渐尖细成锥状。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：法兰克劳里施，佛克克林克，提摩葛伦克，拉夫彼得瑞因克，
申请(专利权)人：谢尔贝格芬斯特瓦尔德电浆及电机制造有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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