用于液体冷却防护罩以改进刺穿性能的装置和方法制造方法及图纸

一种用于等离子弧焊枪的防护罩，该等离子弧焊枪刺穿并切割金属工件并产生指向焊枪的飞溅的熔融金属，防护罩保护等离子弧焊枪的可消耗部件不受飞溅熔融金属影响。防护罩可包括本体、本体的第一表面、本体的第二表面以及密封组件，其中，本体的第一表面构造成由气流接触冷却，本体的第二表面构造成由液流接触冷却，密封组件构造成固定于本体且相对于第二表面设置，以构造成使液流保持接触冷却第二表面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及等离子弧焊枪。更具体地说，本专利技术涉及用于防护等离子弧焊枪的可消耗部件的防护罩。
技术介绍
现有的等离子弧焊枪的基本部件包括焊枪本体、电极(例如，阴极)、喷嘴以及相 关联的电连接件和用于冷却、弧控制的流体的通路，其中，电极安装在本体内，喷嘴具有中心孔并产生引导电弧以使电极在合适的气流(例如，氮或氧)中生成等离子弧。在使用等离子弧焊枪刺穿金属的过程中，重要的设计考虑的是，从切缝中喷射的熔融金属返回到焊枪，这会损坏喷嘴。这种破坏存在两种基本模式。第一，从切缝中喷射的熔融金属可干扰等离子柱，使其擦伤喷嘴。第二，熔融金属可固化并附连到喷嘴的正面，这最終会产生在喷嘴和エ件之间的电桥。这会产生“两次飞弧”，而“两次飞弧”会彻底缩短喷嘴的寿命。已有若干方法以解决由喷射熔融金属所产生的擦伤和两次飞弧的问题。在高电流(例如，200安培及以上)等离子切割焊枪中，已有的解决方案是使用具有水喷射冷却功能的组合式喷嘴。此类的典型的喷嘴由海别得公司制造，与海别得的产品HT400和PAC500相关联，此类喷嘴的正面由陶瓷制成。此种布置控制擦伤和两次飞弧，这是因为(I)陶瓷喷嘴表面是绝缘的，因此将不会产生两次飞弧，以及(2)喷嘴由陶瓷屏障所保护。此外水的优秀的冷却性能(通过冷却陶瓷喷嘴件以及通过水蒸气冷却刺穿过程中喷射的熔融金属)阻止熔融金属粘接或熔融到陶瓷元件或在极端情形中，阻止熔融金属冲击陶瓷。一种高电流、组合式喷嘴的变型类似于由海别得作为其产品PAC500售卖的喷嘴是包括径向水喷射的陶瓷喷嘴件，然而陶瓷喷嘴件由铜制正面部件所代替。绝缘元件将喷嘴部件隔开，从而喷嘴的正面是电浮动的。铜比陶瓷更有效地被冷却，且铜能显著更好地经受滥用，因此具有更长的寿命O在一些情形中，将陶瓷绝缘外壳附连于喷嘴的外侧以试图保护喷嘴。这是所谓的“防护帽”。其主要目的是防止喷嘴与エ件接触。操作者可在エ件上触碰或拉拽焊枪，而不会产生两次飞弧。然而，此种陶瓷外壳在刺穿过程中无法提供对于熔融金属飞溅物以及伴随的擦伤和两次飞弧问题的防护。此外，陶瓷防护罩(I)容易碎并损坏，且(2)不具有水冷却的防护，受到从切缝喷射的熔融金属的冲击。利用冷却液(例如，水)冷却等离子弧焊枪的可消耗部件(例如，防护罩)可具有安全性益处。在没有液体冷却的情况下，可消耗部件在使用过程中可达到非常高的温度，这会引起安全问题。无损耗的冷却系统能使用干燥等离子和干燥切割台。由于可减小质量和免除处理已用/污染的水(可被认为是有害废物)的需要，干燥工作台是理想的。
技术实现思路
本专利技术可通过使用气体和/或液体冷却防护罩来解决这些问题，该气体和/或液体冷却防护罩作用在于在刺穿过程中降低温度和阻碍熔渣在防护罩的暴露表面上形成，因此延长防护罩的使用寿命并提高等离子弧焊枪的切割质量。例如，熔渣在防护罩上的形成/生成可影响焊枪的限定初始高度，此初始高度可影响等离子弧焊枪的切割质量。熔渣在防护罩上的形成还可堵塞防护罩的排出口和/或孔，这会同时影响切割质量和防护罩的寿命(例如，通过影响防护罩的冷却能力)。熔渣在防护罩上形成可在某些情形下使防护罩熔化。在一些实施例中，借助示例，如果等离子弧焊枪用于切割钢且防护罩由 铜制成，则由于钢的熔点比铜高，因而熔渣可使防护罩熔化。熔渣生产还使防护罩生热直到防护罩的氧化温度(例如，如果防护罩由铜制成，则从熔渣产生的热量可产生致使铜氧化的高的铜温度)，因此使防护罩劣化(例如，在孔的边缘处)。一方面，本专利技术的特征是一种用于等离子弧焊枪的防护罩，该等离子弧焊枪刺穿并切割金属エ件并产生指向焊枪的飞溅的熔融金属，防护罩保护等离子弧焊枪的可消耗部件不受飞溅熔融金属影响。防护罩可包括本体、本体的第一表面、本体的第二表面，其中，本体的第一表面构造成由气流接触冷却，本体的第二表面构造成由液流接触冷却。防护罩还可包括密封组件，其中，密封组件构造成固定于本体且相对于第二表面设置，以构造成使液流保持接触冷却第二表面。另ー方面，本专利技术的特征是一种用于減少熔渣在固定于等离子弧焊枪的防护罩上形成的方法，该等离子弧焊枪刺穿并切割金属エ件并产生指向焊枪的飞溅的熔融金属。此方法可包括以下步骤通过气流接触冷却防护罩的第一表面，通过液流接触冷却防护罩的第二表面，以及提供密封组件以保持液流，该密封组件构造成相对于等离子弧焊枪的保持帽使液体保持与第二表面接触。此方法还包括通过提供与第一表面和第二表面热连通的、至少部分由热传导材料形成的热传导通路，对防护罩的暴露于飞溅熔融金属的第三表面进行传导冷却。另ー方面，本专利技术的特征是一种用于減少熔渣在固定于等离子弧焊枪的防护罩上形成的方法，该等离子弧焊枪刺穿并切割金属エ件并产生指向焊枪的飞溅的熔融金属。此方法可包括以下步骤利用冷却介质流快速冷却固定于等离子弧焊枪的防护罩，将冷却介质流保持在等离子弧焊枪中，以及反复冷却(例如，冷却防护罩多次、多个周期等)防护罩，以防止熔渣在防护罩的暴露于飞溅熔融金属的表面上形成。一方面，本专利技术的特征是一种用于等离子弧焊枪的防护罩，该等离子弧焊枪刺穿并切割金属エ件并产生指向焊枪的飞溅的熔融金属。防护罩可包括一部分，该部分构造成由流动液体直接冷却。防护罩还可包括第一密封组件和第二密封组件，这些组件相对于由流动液体直接冷却的部分设置，第一密封组件和第二密封组件构造成相对于等离子弧焊枪的保持帽使流动液体直接冷却防护罩的该部分。另ー方面，本专利技术的特征是一种等离子弧焊枪系统。等离子弧焊枪系统可包括等离子弧焊枪、冷却装置以及防护罩，其中，冷却装置构造成提供冷却介质，防护罩相对于等离子弧焊枪设置，防护罩的第一部分暴露于飞溅熔融金属。防护罩还包括第二部分，该第二部分由流自冷却装置的冷却介质直接冷却，第二部分与暴露于飞溅熔融金属的第一部分热连通。防护罩还包括密封装置，该密封装置构造成保持流自冷却装置的冷却介质，该密封装置构造成使冷却介质保持在等离子弧焊枪中与防护罩的第二部分接触。另ー方面，本专利技术的特征是一种用于等离子弧焊枪的保持帽，该保持帽包括外部部件，该外部部件具有内表面和外表面，该外表面至少部分地限定第一液体冷却剂管道。保持帽还包括内部部件，该内部部件周向设置在外部部件内且具有外表面和内表面，该内表面至少部分地限定第二液体冷却剂管道。保持帽还可包括气流管道，该气流管道至少部分地由外部部件的内表面和内部部件的外表面所限定。端ロ可位于气流管道的端部处且位于外部部件的内表面和内部部件的外表面之间。 另ー方面，本专利技术的特征是ー种用于将防护罩保持到等离子弧焊枪的防护罩保持帽。防护罩保持帽可包括外部部件和内部部件，外部部件具有内表面和外表面，内部部件周向设置在外部部件内且具有内表面和外表面。防护罩保持帽还可包括液体冷却剂管道，其中，液体冷却剂管道的第一部分可至少部分地由内部部件的内表面的一部分所限定。液体冷却剂管道的第二部分可至少部分地由内部部件的外表面和外部部件的内表面所限定。防护罩保持帽可包括端ロ，此端ロ在内部部件的外表面和外部部件的内表面之间。端ロ可设置在防护罩保持帽的外部部件或内部部件中的至少ー个部件的端部处。另ー方面，本专利技术的特征是一种用于等离子弧焊枪的保持帽，该保持帽包括売，该壳具有外表面，该外表面至少部分地限定第一液体冷却剂管道。村里可周向设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2008.03.12 US 12/046,6701.一种用于等离子弧焊枪的防护罩，所述等离子弧焊枪刺穿并切割金属エ件并产生指向所述焊枪的飞溅的熔融金属，所述防护罩构造成保护所述等离子弧焊枪的可消耗部件不受所述飞溅熔融金属影响，所述防护罩包括 为单体的本体； 所述本体的在内部的第一表面，所述第一表面构造成由气流接触冷却； 所述本体的在外部的第二表面，所述第二表面构造成由液流接触冷却； 所述本体的在外部的第三表面，所述第三表面暴露于飞溅熔融金属，并构造成由所述气流和所述液流传导冷却，从而防止飞溅熔融金属粘接于在外部的所述第三表面； 密封组件，所述密封组件在所述第二表面和第三表面之间，以使被接触冷却的所述第ニ表面的所述液流保持在所述等离子弧焊枪中。2.如权利要求I所述的防护罩，其特征在于，所述气流对流地冷却所述第一表面。3.如权利要求I所述的防护罩，其特征在于，所述液流对流地冷却所述第二表面。4.如权利要求I所述的防护罩，其特征在于，所述密封组件与保持帽机械连通。5.如权利要求I所述的防护罩，其特征在于，所述防护罩还包括由所述气流或所述液流中的至少ー种进行传导冷却的区域。6.如权利要求5所述的防护罩，其特征在干，进行传导冷却的所述区域包括横贯所述区域的温度梯度。7.如权利要求I所述的防护罩，其特征在于，所述防护罩还包括凸缘，所述凸缘相对于所述防护罩的暴露于所述飞溅熔融金属的所述第三表面邻近设置，其中，所述第二表面的至少一部分设置在所述凸缘上。8.如权利要求I所述的防护罩，其特征在于，所述防护罩还包括设置在所述本体的远端的孔。9.如权利要求I所述的防护罩，其特征在于，所述防护罩还包括在所述本体中位于所述第二表面和所述第三表面之间的管道，所述管道构造成接纳使被接触冷却的所述第二表面的所述液流保持在所述等离子弧焊枪中的所述密封组件。10.如权利要求I所述的防护罩，其特征在于，所述本体的所述第三表面足够大，以截取基本上所有的飞溅熔融金属。11.如权利要求I所述的防护罩，其特征在于，所述防护罩与所述等离子弧焊枪连通，所述防护罩大体围绕所述等离子弧焊枪的喷嘴。12.如权利要求I所述的防护罩，其特征在于，为单体的所述本体包括恒定热介质。13.如权利要求I所述的防护罩，其特征在于，为单体的所述本体是一件式的。14.一种用于減少熔渣在固定于等离子弧焊枪的防护罩上堆积的方法，所述等离子弧焊枪刺穿并切割金属エ件并产生指向所述焊枪的飞溅的熔融金属，所述方法包括 冷却所述防护罩的外部表面，以防止所述飞溅熔融金属粘接于所述防护罩，包括 通过气流接触冷却所述防护罩的第一表面； 通过液流接触冷却所述防护罩的第二表面；以及 传导冷却所述防护罩的暴露于所述飞溅熔融金属的第三表面，所述第三表面由所述气流和所述液流传导冷却；以及 提供相对于所述第二表面设置的密封组件，以将被接触冷却的所述第二表面的所述液流保持在所述等离子弧焊枪中。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，使所述第二表面相对于所述防护罩的第一端设置，且使所述防护罩的暴露于所述飞溅熔融金属的所述第三表面相对于所述防护罩的第二端设置。16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述防护罩还包括凸缘，所述凸缘相对于所述防护罩的所述第一端设置，所述第一表面和所述第二表面的至少一部分设置在所述凸缘上。17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，通过所述液流接触冷却所述第二表面包括提供围绕所述防护罩的外表面的恒定液流。18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，将被接触冷却的所述第二表面的所述液流保持在所述等离子弧焊枪中允许对等离子弧焊枪进行无损耗的接触冷却。19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括连续地提供对所述第二表面进行接触冷却的液流，以防止增强所述飞溅熔融金属和所述第三表面之间的粘接。20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述防护罩的所述第二表面是所述防护罩的外部表面。21.如权利要求20所述的方法，其特征在干，所述防护罩的所述第一表面是所述防护罩的内部表面。22.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述密封组件设置在所述防护罩的通道中。23.如权利要求22所述的方法，其特征在干，所述防护罩的所述通道设置在所述防护罩的所述第二表面和所述第三表面之间。24.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述防护罩的所述第三表面足够大，以截取基本上所有指向弧焊枪的飞溅熔融金属。25.一种用于減少熔渣在固定于等离子弧焊枪的単体防护罩上堆积的方法，所述等离子弧焊枪刺穿并切割金属エ件并产生指向所述焊枪的飞溅熔融金属，所述方法包括 利用冷却介质流快速冷却固定于所述等离子弧焊枪的所述防护罩的外部表面，包括 通过气流接触冷却所述防护罩的第一表面； 通过液流接触冷却所述防护罩的第二表面；以及 通过所述气流和所述液流传导冷却所述防护罩的暴露于所述飞溅熔融金属的第三表面，以防止所述飞溅熔融金属与所述防护罩的所述第三表面之间的粘接增强； 提供相对于所述防护罩的所述第二表面设置的密封组件，以在由所述等离子弧焊枪的保持帽限定界面时保持接触冷却所述第二表面的液流；以及 反复冷却所述防护罩的所述表面，以防止熔渣在所述防护罩的暴露于所述飞溅熔融金属的所述第三表面上堆积。26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，快速冷却包括冷却所述防护罩，从而通过从与所述防护罩的所述第三表面接触的所述熔融金属中排出热量，使所述防护罩在刺穿过程中维持在与刺...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·M·雷伯德，J·W·林德赛，
申请(专利权)人：海别得公司，
类型：发明
国别省市：