CN101176387A - 在等离子体弧气炬的应用中不连续气体喷射流的产生 - Google Patents

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Abstract

本发明总的涉及用于等离子体气炬的喷嘴，这种喷嘴具有后部和前部，后部形成等离子体腔室的至少一部分，而前部包括第一端和第二端。第一端毗邻于后部，而第二端形成等离子体出口部分。一个或多个流体通路设置在前部内并从第一端延伸到第二端。各流体通路具有各通路出口部分，这些出口部分可提供围绕着从等离子体出口部分喷射出来的等离子体喷射流的一个或多个辅助流体不连续喷射流。本发明的特点是切割速度快，对厚的工件的穿透能力强，噪声低，弧的稳定性好，使用寿命长，所有这些都可提高用等离子体弧气炬加工工件的生产率。

Description

在等离子体弧气炬的应用中不连续气体喷射流的产生
技术领域
本发明总的涉及等离子体弧气炬的工作，其可用于工件的加工，例如切割、穿孔或在金属工件上做出标志，并且尤其涉及等离子体喷射流的改进。
背景技术
当前，等离子体弧气炬广泛地用于工件的加工，例如切割、穿孔和/或在金属材料(即单质金属、金属合金等)上做出标志。等离子体弧气炬一般包括安装在气炬的本体(即气炬本体)内的电极，具具有等离子体出口部分(有时称为出口孔或出口端)的喷嘴，电连接件，用于冷却流体、保护流体和弧控制流体的流体通路、控制成形在电极和喷嘴之间的等离子体腔室里的流体流动形态的旋转环、以及电源。这种气炬可产生等离子体弧，它是一种具有高温和高动量的被收缩的离子化的等离子体气体喷射流(也就是一种离子化的等离子体气体流)。用在等离子体弧气炬中的气体可以是非氧化的气体(例如氩气、氮气)或氧化的气体(例如氧气、空气)。
在使用中，首先在电极(即阴极)和喷嘴(即阳极)之间产生引导电弧。可以用连接于直流电源和等离子体弧气炬的高频高压信号或任何种类的接触触发方法产生引导电弧。在某些构造中，给气炬本体安装屏蔽，以防止在加工过程中从工件飞溅出来的金属(有时称为飞渣)落积在气炬零件(即喷嘴或电极)上。通常，屏蔽包括屏蔽出口部分(也称为屏蔽孔)，其允许等离子体喷射流从其中流过。屏蔽可安装成与喷嘴同轴，以使等离子体流的出口部分对准屏蔽出口部分。
等离子体弧的稳定性一直是对等离子体弧切割系统的一个限制。特别是，最大切断厚度、切割速度、绕过角落时弧的稳定性、以及交叉切缝的存在都可能对工件的加工质量有不利的影响，例如，会产生不均匀(即粗糙)的加工表面。利用同轴的屏蔽流动设计结构，例如像Lindsay的美国专利No.6,207,923(转让给了美国新罕布什尔州Hanover市的Hypertherm，Inc.公司)中所述的那样，可以改善弧的稳定性，这是一个已知的方法。同轴的屏蔽流动设计结构通常采用轴向定向的保护气体柱来围绕等离子体喷射流。保护气体柱可以通过把喷嘴端部延伸设置在收缩管形状的屏蔽内来产生。
图1A-1B描绘出一种构造，其利用同轴的屏蔽流动设计结构可形成保护气体柱。图1A表示出气炬100，其包括以与喷嘴110有间隔的关系安装的电极105，从而在它们之间形成沿着纵向轴线A的等离子体腔室115。屏蔽120相对于喷嘴110安装成在它们之间形成气体通路125。喷嘴110形成等离子体出口部分130，离子化的等离子体喷射流(未示)从气炬通过这个出口部分喷射出去。屏蔽120形成大致与等离子体出口部分130同轴的屏蔽出口部分135。辅助气体(未示)流过气体通路125并通过屏蔽出口部分135流出气炬100而形成围绕着等离子体喷射流的辅助气体柱。屏蔽120还形成多个出口孔140。在气炬100的工作过程中，某些辅助气体经各出口孔140流出。这些辅助气体可防止周围环境中的流体和保护气体柱/等离子体气体柱之间的相互作用。
这种设计结构的喷嘴110和屏蔽120，在切割速度、弧的稳定性、以及穿透能力等方面，比以往的构造有明显的改善。但是，在水冷等离子体弧气炬系统中在超过约260安培时，同轴的屏蔽流动设计结构不能工作，以及在空气冷却等离子体弧气炬系统中在超过约100安培时不能工作。其性能的降低部分地是由于喷嘴110的延伸的小直径端头部分150(也就是喷嘴110的向屏蔽出口部分135轴向延伸的那一部分)很容易过热。过热可能使切口质量降低并引起喷嘴110的过早失效。另一个限制是屏蔽出口孔相当长的轴向长度155，这是为建立轴向定向的保护气体柱所需要的。较长的轴向长度155通常会使喷嘴110和工件(未示)之间的距离相当大。
图1B是图1A的气炬100的沿着平面1-1’的剖面图。图1B表示出两个同轴的气流柱的起源。等离子体喷射流是从气炬100通过喷嘴110的等离子体出口部分130向外喷出。气体柱是产生在喷嘴110的外表面165和屏蔽120的屏蔽出口部分135的内表面170之间的空间160里。等离子体出口部分130和空间160之间的直径差允许辅助气体包围等离子体喷射流。
在保护气体撞击等离子体喷射流或与之发生干扰时就出现了在用保护气体改善弧的稳定性时遇到的一个具体问题。在一种已知的构造中，等离子体弧气炬包括电极和安装成与屏蔽有间隔的喷嘴，而形成一个或多个通路，供流体(即保护流体)流过位于屏蔽和喷嘴之间的空间。等离子体气体沿着气炬的纵向轴线流过气炬(例如围绕着电极，流过喷嘴，通过喷嘴出口孔流出)。保护气体或其它流体流过一个或多个通路来冷却喷嘴并在等离子体气体流通过喷嘴出口孔的过程中以90度的角度撞击离子化的等离子体气体流。由于这种撞击，离子化的等离子体气体流可能受到破坏(例如产生等离子体气体流的不稳定性)，这可能导致工件加工不良。
发明内容
现在需要加强喷嘴的冷却和改善等离子体弧的稳定性，以使这一部件不致过早失效。此外，需要改善等离子体弧的稳定性以及从根本上降低周围环境中的流体对等离子体弧的撞击。也需要增加等离子体弧的稳定性以及减小喷嘴和工件之间的距离，以改善薄的工件的切割。增加等离子体弧的稳定性有利于提高切割速度，节省切割时间，以及提高穿透较厚工件的能力，这都有利于提高气炬操作者的生产率。
本发明通过降低对等离子体弧的撞击或干扰可克服等离子体弧稳定性方面的缺点，同时还可对喷嘴进行足够的冷却，这可延长喷嘴的使用寿命和改善工件加工。本发明用一种新的设计结构可克服已知结构的缺点，这种新结构是在喷嘴内或喷嘴上整个地或部分地设置凹槽、腔孔或其它流动通路(本文中将它们统称为流体通路或气体通路)来形成毗邻于等离子体喷射流的流体不连续喷射流。例如，不连续喷射流可由屏障气体、等离子体气体、辅助气体或第三气体来形成。不连续喷射流可防止周围环境中的流体和等离子体喷射流之间的相互作用。当流体流经流体通路时，可改善喷嘴的冷却效果。而且，不连续喷射流以及不连续喷射流和等离子体喷射流的组合可大大地增强轴向动量，这可增大穿透工件的速度和深度。足够的喷嘴冷却组合于喷射流的增大的轴向动量也可提高气炬的效率以及延长气炬的其它部件的寿命。本文阐述的概念可应用于不同型式的等离子体弧气炬，例如高频高压气炬、转移弧气炬、或接触触发气炬(例如“向前吹的”或“向后吹的”接触触发气炬)。
一方面，本发明包括用于等离子体弧气炬的喷嘴。这种喷嘴包括后部和前部，后部形成等离子体腔室的一部分，而前部包括毗邻于后部的第一端和形成等离子体出口部分的第二端。一个或多个流体通路设置在前部内并且是从第一端延伸到第二端。每个流体通路具有通路出口部分，其可提供围绕着等离子体喷射流的一个或多个辅助气体不连续喷射流。在某些实施例中，一个或多个不连续喷射流集合地包围着等离子体喷射流。在某些实施例中，一个或多个不连续喷射流是设置成围绕着等离子体喷射流，以防止例如周围环境中的流体和等离子体喷射流相互作用。
在某些实施例中，每个通路出口部分基本上毗邻于等离子体出口部分。在某些实施例中，每个流体通路形成一路径，这些路径可产生流出各通路出口部分的不连续喷射流。不连续喷射流可以是同轴于，或基本上平行于，或以一角度收敛于，或以一角度发散于等离子体喷射流。不连续喷射流向等离子体喷射流收敛或从等离子体喷射流向外发散的角度可根据例如具体的加工应用和它所希望的等离子体弧稳定性来改变。所述后部和前部可制成为一体。一个或多个流体通路可包括多个一起形成围绕着等离子体出口部分的径向分布的流体通路。
所述前部可包括沿着每个流体通路的一侧设置的释放平面，用以增加辅助流体流进入各流体通路的量。辅助流体可以旋转地流过各流体通路。各流体通路可促使辅助流体作旋转流动。在某些实施例中，所述后部包括可把喷嘴固定于等离子体弧气炬本体的固定机构。喷嘴的前部和后部可以用某种导电材料来制成。
在某些实施例中，喷嘴包括包围部件，其形成内表面和外表面。包围部件可相对于所述前部安装成使内表面的至少一部分与所述前部协同而形成一个或多个流体通路。包围部件的内表面可形成一个或多个对应于设置在喷嘴的前部上的一个或多个流体通路的不连续流体通路。
在某些实施例中，喷嘴包括包围部件，其形成内表面和外表面。包围部件可相对于喷嘴的前部安装成使内表面的至少一部分与所述前部协同而形成辅助流体通路。辅助流体可独立地流经这一辅助流体通路，与流经等离子体腔室的等离子体气体或流过包围部件的外表面的保护气体无关。在某些实施例中，每个流体通路各为辅助流体提供不连续路径。在某些实施例中，等离子体弧气炬是一种转移弧等离子体弧气炬。
另一方面，本发明包括屏蔽。该屏蔽可保护等离子体弧气炬的喷嘴。该屏蔽包括屏蔽本体，其形成屏蔽出口部分并具有外部分和内部分。内部分可包括角度转折部分，其可使流体转向进入设置在喷嘴内的流体通路。在某些实施例中，屏蔽本体的内部分包括一个或多个角度转折部分，其可使流体转向进入设置在喷嘴内的一个或多个对应的流体通路。
再一方面，本发明特有用于等离子体弧气炬的屏蔽。该屏蔽包括屏蔽本体，其形成屏蔽出口部分并具有外部分和内部分。屏蔽本体的内部分包括一个或多个流体通路，每个通路具有通路出口部分，这些出口部分可提供围绕着等离子体喷射流的一个或多个辅助气体不连续喷射流。
再一方面，本发明包括用于等离子体弧气炬的气炬端头，并且该端头具有一纵向轴线。这种气炬端头包括喷嘴，喷嘴具有后部和前部，后部形成等离子体腔室的至少一部分。前部包括设置成毗邻于所述后部的第一端和形成等离子体出口部分的第二端。一个或多个流体通路设置在前部内，每个流体通路从第一端延伸到第二端。每个流体通路具有通路出口部分，这些出口部分可提供围绕着等离子体喷射流的辅助流体不连续喷射流。这种气炬端头包括具有屏蔽本体的屏蔽，屏蔽本体形成屏蔽出口部分并且也具有外部分和内部分。相对于气炬端头的纵向轴线，屏蔽安装成与喷嘴有间隔，而使屏蔽和喷嘴之间形成辅助通路。在某些实施例中，所述内部分包括一个或多个角度转折部分，用于使气体转向进入所述一个或多个流体通路。
在某些实施例中，流体通路是设置在喷嘴的前部内并包括通路出口部分，其设置成基本上毗邻于喷嘴的等离子体出口部分。
再一方面，本发明特有一种方法。这种方法包括产生等离子体喷射流，使其从可拆卸地安装于气炬本体的喷嘴的等离子体出口部分流出等离子体弧气炬。这种方法包括形成从一个或多个流体通路的通路出口部分喷出的一个或多个辅助流体不连续喷射流，这些流体通路是至少部分地设置在喷嘴上或基本上同轴于喷嘴地安装在气炬上的屏蔽上。不连续喷射流是设置成围绕着等离子体喷射流的纵向轴线。在某些实施例中，这种方法包括降低周围环境中的流体和等离子体喷射流之间的相互作用。周围环境中的流体可包括大环境中的空气、小环境中的空气、或某种流体。在某些实施例中，这种方法包括提高不连续喷射流的、等离子体喷射流的或两者的轴向动量。
再一方面，本发明特有用于等离子体弧气炬的气炬端头，并且该气炬端头包括喷嘴，喷嘴具有后部和前部，后部形成等离子体腔室的至少一部分。前部包括设置成毗邻于后部的第一端、形成等离子体出口部分的第二端、以及设置在前部上并从第一端延伸到第二端的一个或多个不连续流体路径的至少一部分。这种气炬端头还包括包围部件，其形成内表面和外表面。包围部件相对于喷嘴安装成使内表面的至少一部分与喷嘴的前部协同而形成一个或多个流体通路，用于产生一个或多个辅助流体不连续喷射流。在某些实施例中，包围部件的内表面形成一个或多个不连续流体通路的一部分，这些通路对应于设置在喷嘴的前部上的一个或多个不连续流体路径。在某些实施例中，这种气炬端头包括设置在喷嘴和包围部件的内表面之间的密封件。
再一方面，本发明特有用于等离子体弧气炬的气炬端头。这种气炬端头包括喷嘴，喷嘴具有形成等离子体腔室的至少一部分的后部和形成等离子体出口部分的前部。这种气炬端头还包括用于产生围绕着从等离子体出口部分流出气炬的等离子体喷射流的一个或多个辅助气体不连续喷射流的装置。这种气炬端头包括相对于喷嘴安装的包围装置，其形成允许不连续喷射流流出气炬端头的流体出口部分。包围装置可以是例如安装于气炬的屏蔽、施加于喷嘴的涂层或镀层、协同形成喷嘴的一部分的壳帽、或密封件。用于产生不连续喷射流的装置可以是例如流体通路，这些通路具有设置成围绕着等离子体出口部分的流体通路出口部分。流体通路和流体通路出口部分可设置在喷嘴内、包围装置内、或两者的组合内。在某些实施例中，流体通路可由既不是喷嘴也不是包围部件的部件来形成。
再一方面，本发明特有等离子体弧气炬。这种气炬包括电极，电极的外表面形成等离子体腔室的一部分。这种气炬包括可拆卸地安装于气炬本体的喷嘴。喷嘴包括后部和前部，后部形成等离子体腔室的至少一部分。气炬包括用于产生一个或多个辅助气体不连续喷射流的装置。不连续喷射流是设置成围绕着流出喷嘴的等离子体出口部分的等离子体喷射流。气炬包括屏蔽，其安装于固定帽，而固定帽固定于气炬本体。屏蔽形成屏蔽出口部分，其基本上对准等离子体出口部分，以允许等离子体喷射流和不连续喷射流流出气炬。这种气炬还包括相对于气炬本体安装的旋转环。该旋转环可使气炬内的等离子体气体、辅助气体、或第三气体中的至少之一作旋转流动。在本文描述的任一方面或实施例中，等离子体弧气炬可以是转移弧等离子体弧气炬。在本文描述的任一方面或实施例中，等离子体弧气炬可以是非转移弧等离子体弧气炬。
在这样的实施例中，本发明具有这样的优点，诸如气炬喷嘴和/或诸如屏蔽的包围部件的冷却得到了改善。其它的优点包括可延长喷嘴的使用寿命，可增大喷射流的轴向动量，以及可增加等离子体弧的稳定性。除其它好处之外，增大的等离子体弧稳定性和/或增大的轴向动量可提高工件的切割速度和穿透更厚工件的能力。在等离子体弧气炬工作中，增大的等离子体弧稳定性可降低工件的表面粗糙度和波浪度。本发明的某些实施例可降低等离子体弧气炬的工作噪声，特别是由等离子体弧产生的噪声。由于允许进行更快的、质量更高的、更有效的工件加工，所描述的各个优点可提高等离子体弧气炬操作者的生产率。
附图说明
从以下结合附图进行的本发明的详细说明能够更容易地理解以上的论述。
图1A-1B是已知的等离子体弧气炬的构造，其与同轴的屏蔽流设计结构相关联；
图2A-2B描绘出本发明的示例性实施例，其特有设置在喷嘴内的气体通路；
图3A-3B描绘出喷嘴的实施例，其包括释放平面；
图4表示出用于等离子体弧气炬的屏蔽，其包括角度转折部分，用于引导辅助气体进入流体通路；
图5A-5C描绘出气炬端头的实施例，其包括形成流体通路的一部分的包围部件；
图6A-6C描绘出喷嘴的实施例，其包括设置在喷嘴内的流体通路；
图7A-7C表示出气炬端头的示例性实施例，其包括密封部件；
图8A-8B描绘出气炬端头的替换实施例，其包括包围部件；
图9A-9C表示出喷嘴的示例性实施例，其包括包围部件；以及
图10是本发明的一种屏蔽的实施例的立体图。
具体实施方式
图2A描绘出设置在本发明的喷嘴内的流体通路的示例性实施例。图2表示出包括喷嘴205的气炬端头200，喷嘴具有沿着纵向轴线A与之同轴而间隔地安装的屏蔽210。喷嘴205和屏蔽210都可用导电材料来制成。在某些实施例中，喷嘴205和屏蔽210是用同一种导电材料制成的。在其它实施例中，喷嘴205和屏蔽210是用不同的导电材料制成的。适于用在气炬端头200中的导电材料的例子包括但不限于纯铜、铝或黄铜。在这一所示的实施例中，喷嘴205和屏蔽210安装成互相间隔的关系，它们之间形成辅助流体通路215。
在工件加工过程中，诸如辅助气体的流体可沿着辅助流体通路215流过并最终从气炬端头200通过由屏蔽210形成的且基本上同轴地对准于喷嘴205的出口部分225的屏蔽出口部分220排出。在等离子体弧的应用中，等离子体弧(未示)是通过建立电极235和喷嘴205之间的相对电势而形成在电极235(例如阴极)和喷嘴205(例如阳极)之间的空间230内。在所示的这一实施例中，喷嘴205包括后部240，其形成等离子体腔室245的至少一部分。电极235与喷嘴205的后部240协同而在它们之间形成等离子体腔室245的至少一部分。在等离子体弧形成之后，把等离子体气体(未示)供给到等离子体腔室245。等离子体气体被电极235和喷嘴205之间的电势离子化，并且等离子体弧从喷嘴205转移到工件(未示)。气炬200在等离子体弧已经从喷嘴205运动到工件时的工作被称为转移弧方式。
喷嘴205包括前部250，该前部具有设置成毗邻于后部240的第一端255。在所示的这一实施例中，喷嘴205包括几个流体通路260，它们设置在喷嘴205的前部250内并且从前部250的第一端255延伸到其第二端265，而第二端265形成喷嘴出口部分225。
随着流体(未示)流过辅助流体通路215，某些流体流进各流体通路260。流体流过各流体通路260，然后通过屏蔽出口部分220流出气炬端头200。每个流体通路260包括通路出口部分270。随着流体流过通路出口部分270流出各流体通路260，就形成辅助气体不连续喷射流(未示)。在所示的这一实施例中，辅助气体的这种不连续喷射流围绕着从喷嘴出口部分225流出的等离子体喷射流(未示)。不连续的气体喷射流，通过降低周围环境中的流体或辅助气体被带入等离子体喷射流中的量，可保护等离子体喷射流并使其稳定。在某些实施例中，流体通路260或通路出口部分270是定向为使辅助气体的不连续喷射流相对于轴线A向等离子体喷射流收敛或从其向外发散。在某些实施例中，不连续的气体喷射流同轴地围绕着等离子体喷射流。不连续的气体喷射流可阻止周围环境中的流体和等离子体喷射流之间的相互作用。
图2B描绘出图2A的气炬端头200的沿着平面2-2’的剖面图。图2B表示出不连续气体喷射流的起源。等离子体喷射流通过喷嘴205的等离子体出口部分225从气炬端头喷射出去。不连续的气体喷射流由通过通路出口部分270流出气炬端头200且流过屏蔽出口部分220的辅助气体产生。在某些实施例中，通路出口部分270与屏蔽出口部分220协同而使得形成不连续的气体喷射流。
图3A是包括释放平面的喷嘴的立体图。喷嘴300包括设置在喷嘴300的外表面310内的多个流体通路305。如图所示，流体通路305包括设置在喷嘴300的前部315内靠近流体通路305的上游部分320的凹槽。通路出口部分325是设置成毗邻于并径向地围绕着喷嘴出口部分330。喷嘴300包括沿着流体通路305设置的例如在一个或多个流体通路305的上游部分320处的释放平面335。释放平面335可构形为能够为从流体源供给来的流体增大流通面积，例如图2A的辅助流体通路215的流通面积。增大的流通面积可降低辅助流体通路215内这一部位处的流动背压，从而提高辅助气体的流动速度并诱发附加气体流。释放平面335能够起气体动力学的“风戽”或“翅片”的作用，能够增加流体流进流体通路305的量。
在某些实施例中，流体通路305是相对于纵向轴线A以各种角度定向。例如，流体通路305可以倾斜于轴线A约11°。这样的倾斜或角度可使流体(例如辅助流体或保护流体)产生旋转或螺旋运动并可改善被加工工件的切割边缘或切口的质量。还可让流体通路305以相对的角度倾斜于等离子体喷射流，以使不连续的喷射流能够向等离子体喷射流收敛或从其向外发散。
喷嘴300还包括后部340。流体通路305从前部315的第一端345延伸到前部315的第二端350。在某些实施例中，前部315是与后部340成形为一体(例如前部315和后部340是用同一件材料制造)。在某些实施例中，前部315和后部340可以不是成形为一体。例如，前部315和后部340可以用不同的材料或两块单独的材料制造。然后可把前部315和后部340装配到一起(例如用摩擦配合或螺纹配合)。这样的构造是属于本发明的范围之内。还有，可以设想用附加的部件，例如可以用轴向地朝向后部340的部件(未示)来引导辅助气体流向流体通路305，而后这一气流达到前部315。这样的构造是属于本发明的范围之内。
图3B是图3A的喷嘴300的端视图。其表示出由毗邻于流体通路305的释放平面335产生的附加流通面积。而且，清楚地描绘出通路出口部分325相当地接近等离子体出口部分330。在某些实施例中，相当靠近等离子体出口部分330的通路出口部分325允许转移弧气炬以低的电流工作。使用低的工作电流可延长喷嘴300的工作寿命。
图4表示出用于等离子体弧气炬的屏蔽，其包括角度转折部分，用于把辅助气体导入流体通路。气炬端头400包括屏蔽405和喷嘴410。相对于纵向轴线A，屏蔽405安装成间隔于喷嘴410，使辅助气体通路415位于它们之间。在某些实施例中，喷嘴410可以是图2A的喷嘴205或图3A和3B的喷嘴300。屏蔽405包括角度转折部分420，其可将流过辅助气体通路415的流体导入流体通路425。类似于图3A和3B的释放平面335，转折部分420可改变辅助气体通路415的流动路径。附加的流通面积可降低这一点处的流动背压，从而提高气体的流动速度并诱发进入流体通路425的附加气体流。在某些实施例中，角度转折部分420形成屏蔽410的连续地围绕着纵向轴线A的环形区域。在其它实施例中，角度转折部分420是设置成不连续地径向地围绕着纵向轴线A。不连续地设置的角度转折部分420可设置成径向地或同轴地对准流体通路425，但不必一定要这样。
气炬端头400的某些实施例的特点是把图3A和3B的释放平面335与图4的角度转折部分420结合了起来，从而可进一步增加进入流体通路425的流体流。流体通路425内增加的流体流可提高围绕着等离子体喷射流的不连续气体喷射流的有效性。图3A、3B和图4的各实施例的优点包括可以进行较快的工件切割和穿透较厚的工件。一种进一步改善工件加工的方法包括增大由喷嘴410形成的腔孔430的长度。腔孔430是喷嘴410的从喷嘴410的内表面435延伸到等离子体出口部分440的那一部分。增加腔孔430的长度可改善喷嘴的这一部分的长度对直径之比，从而增加喷嘴410的传热面积，同时也增大由流体对喷嘴端头445进行对流冷却的潜力，这有利于延长喷嘴的使用寿命。通过在喷嘴410内设置流体通路425，既可增大传热面积又可增强对流冷却效果。
图5A-5C描绘出气炬端头的实施例，其包括构成通路的一部分的包围部件。图5A是气炬端头500的剖视图。这个气炬端头包括喷嘴505和包围部件510，后者以物理接触或邻接的关系接触喷嘴505的前部515。包围部件510一般不是相对于纵向轴线A安装成与喷嘴有间隔。喷嘴505的前部515包括流体通路520。包围部件510的内表面525与喷嘴505的外表面530协同而形成辅助流体通路535。包围部件510的内表面525和喷嘴的外表面530之间的界面540建立辅助流体通路535内的流体密封。这个流体密封使辅助流体通路535和流体通路520之间产生压力降，这将增加流体流入流体通路520的流量。
图5B是图5A的气炬端头的立体剖视图。包围部件510的内表面525与喷嘴505的外表面530协同而形成两侧的流体通路520，用于产生辅助气体的围绕着等离子体喷射流(未示)的不连续喷射流(未示)。包围部件510的内表面525和流体通路520形成封闭的路径，供辅助气体从喷嘴505的第一端540流向喷嘴505的第二端545。辅助气体通过通路出口端550流出喷嘴的第二端545而形成不连续的气体喷射流。等离子体喷射流通过等离子体出口部分555流出气炬端头500。包围部件510的出口部分560与包围部件510的端面565协同而形成通路出口部分550。
图5A-5C的构造的优点是，有相对较多的流体流经流体通路520并最终从通路出口部分550流出。对于辅助流体(例如对于流出气炬的流体)，由于不存在另外的流动路径，流经流体通路520的流体流量将增大。更具体地说，基本上全部气体流量将流经形成的流体通路520。
图5C是图5A和5B的气炬端头500的立体图。在某些实施例中，包围部件510包括流体通路的对应于设置在喷嘴505上的流体通路520的那些部分的各部分(未示)。例如，包围部件510可包括对应于设置在喷嘴510上的流体通路520的凹槽(未示)。包围部件510上的凹槽的优点是可增大喷嘴510的上游部分570的气体流通面积，而使不连续的气体喷射流离开通路出口部分550时的气体流动速度为更高。例如，喷嘴505和包围部件510可以各自形成相等数目的半通路，在把包围部件510安装成邻接地接合于喷嘴505时，这些对应的半通路就形成相等数目的两侧通路。
图6A-6C描绘出包括成形在其内的流体通路的喷嘴。图6A是喷嘴600的剖视图。喷嘴600的内表面605形成等离子体腔室610的一部分。喷嘴600包括前部615和后部620。喷嘴600的内表面605形成等离子体出口部分625，等离子体喷射流从等离子体弧气炬(未示)沿着纵向轴线A通过这个出口部分喷射出去。喷嘴600还包括设置在其前部615内的流体通路630。流体通路630从辅助气体进入点635延伸到设置成接近等离子体出口部分625的通路出口部分640。在某些实施例中，流体通路630是穿过被制成喷嘴600的材料的腔孔(例如，流体通路630是穿过喷嘴600的封闭的路径或通道)。
图6B是图6A的喷嘴600的立体剖视图。图6A-6C的中的喷嘴的有利结构包括，通路出口部分640是完全由制成喷嘴600的材料形成。更具体地说，通路出口部分640是由喷嘴600的毗邻于等离子体出口部分的端面645形成。不需要用来形成不连续气体喷射流的附加部件(例如，不需要用屏蔽或包围部件来形成流体通路630)。而且，成形在喷嘴600内的流体通路630允许把通路出口部分640定位成相当地接近等离子体出口部分625，这有利于用低电流进行工作。
图6C是图6A和6B的喷嘴600的立体视图。在某些实施例中，包围部件650是设置成围绕着喷嘴600，用于绝缘或密封的目的，以延长喷嘴600的使用寿命。如图所示，包围部件650是从喷嘴600的前部615(例如等离子体出口孔625)延伸到的它的后部620(例如从气体进入点635轴向地向后的部分)。在某些实施例中，包围部件650不是延伸穿过气体进入点635。包围部件650可防止飞渣撞击或落积在喷嘴600上。此外，与传统的屏蔽相比，厚度相当小的包围部件650允许把喷嘴600定位成更接近工件(未示)。
图7A-7C表示出气炬端头的示例性实施例，其包括密封件。图7A是气炬端头700的剖视图。气炬端头700包括喷嘴705和屏蔽710，两者相对于纵向轴线A安装成间隔的关系而在它们之间形成辅助流体通路715。密封件720装在喷嘴705和屏蔽710之间。在某些实施例中，密封件720是以包围的关系安装于喷嘴705。密封件720既接触喷嘴705也接触屏蔽710。如图所示，密封件720与喷嘴705协同而形成流体通路725的一部分。屏蔽710的内表面也与喷嘴705协同而形成流体通路725。喷嘴705包括前部735和基本上邻接前部735的后部740。流体通路725从前部735的第一端745延伸到第二端750。
图7B是图7A的气炬端头的立体剖视图。喷嘴705形成了等离子体出口部分755，用于使等离子体喷射流从气炬端头喷出。密封件720形成了基本上同轴于屏蔽出口部分765和等离子体出口部分755的出口部分760。不连续气体喷射流是形成在流体通路725的通路出口部分770处而围绕着从等离子体出口部分755喷出的等离子体喷射流。
在某些实施例中，密封件720建立在辅助通路715里的障碍，其能够通过降低流体流动路径上那一点处的流动背压有效地引导流体流经流体通路725，从而增大在流体通路725方向的流速并诱发附加气体流。通路出口部分770可以由流体通路725、密封件720、以及屏蔽710的协同来形成。
图7C是图7A和7B的气炬端头700的立体图。密封件720设置在喷嘴705和屏蔽710之间。密封件720的出口部分760表示为其轴向长度大致与屏蔽出口部分765的相同。在某些实施例中，出口部分760的轴向长度小于屏蔽出口部分765的轴向长度。例如，密封件720可以是涂复或沉积在喷嘴705的外表面775上的涂层(如图7A中所示)。以涂层作为密封件720可减小喷嘴705和屏蔽710之间的距离，这又可减小从喷嘴705到工件(未示)的距离。这样的构造可改善相当薄的工件的加工(例如切割和穿孔)。在某些实施例中，流体通路725形成喷嘴705内的封闭的流体路径，而不是由喷嘴705与密封件720的协同来形成流体通路725或通路出口部分770。
图8A和8B描绘出气炬端头的替换实施例，其包括包围部件。图8A是气炬端头800的立体剖视图。气炬端头800包括喷嘴805和围绕着喷嘴805的包围部件810。喷嘴包括前部815和后部820。后部820形成等离子体腔室825的一部分。前部815形成等离子体出口部分830和流体通路835。流体通路835从前部815的第一端840延伸到前部815的毗邻于后部820的第二端845。不连续气体喷射流(未示)通过通路出口部分850从气炬端头800喷出，该气体喷射流围绕着从气炬端头800通过等离子体出口部分830喷射出来的等离子体喷射流(未示)。在某些实施例中，相对于纵向轴线A，不连续气体喷射流同轴地围绕着等离子体喷射流。在某些实施例中，不连续气体喷射流向等离子体喷射流收敛或从其向外发散。在某些实施例中，不连续气体喷射流围绕等离子体喷射流作旋转运动。
图8B是图8A的气炬端头800的立体图。如图所示，包围部件810与喷嘴805协同而形成流体通路835以及形成通路出口部分850。更具体地说，喷嘴805形成通路出口部分850的一部分，包围部件810也形成通路出口部分850的一部分。通路进口部分855可将流体供给到流体通路835。如图所示，包围部件810并不包围通路进口部分855。在某些实施例中，包围部件810包围通路进口部分。气炬端头800的一个优点是降低了对相对于气炬端头800安装的屏蔽的需要。包围部件810允许气炬端头800工作时更接近工件(未示)，而同时仍能实现不连续气体喷射流的优点(例如可提高等离子体弧的稳定性、降低噪声、以及改善喷嘴805的冷却)。
图9A-9C表示出喷嘴的示例性实施例，其包括包围部件。图9A表示出喷嘴系统900，其包括衬里部分905、壳部分910和壳帽部分915。衬里部分的内表面920形成等离子体腔室925的一部分并形成衬里出口部分930。等离子体气体(未示)以轴向分量流经等离子体腔室925，流经衬里出口部分930，并通过由壳部分910形成的等离子体出口部分935流出喷嘴系统900。
在某些实施例中，衬里部分905和壳部分910定位成物理接触，例如通过摩擦配合。物理接触可以是金属对金属的表面接触，以便有良好的导热性和导电性。在某些实施例中，衬里部分和壳部分910是制成为一体(例如用同一块材料制造)。
相对于纵向轴线A，壳帽部分915以间隔的关系安装在壳部分910上，而在它们之间形成辅助流体通路940。壳帽部分915紧固于接触壳部分910的导电的密封件945，这可建立壳部分910和壳帽部分915之间的电阻低的导电路径。在某些实施例中，壳帽部分915是用绝缘材料制造的。在某些实施例中，壳帽部分915可以通过例如摩擦配合直接紧固于壳部分910。
图9B是图9A的喷嘴900的立体剖视图。流体(未示)可被供给到辅助流体通路940。流体流经流体通路940并通过设置在壳部分910内的通路出口部分945流出喷嘴900而成为不连续气体喷射流。壳部分910形成径向延伸且毗邻于等离子体出口部分935的凸缘950。凸缘950形成通路出口部分945。凸缘950与壳帽部分915物理接触而形成它们之间的界面955。界面955可防止辅助气体从喷嘴900泄漏出去。
在某些实施例中，界面955由金属对金属接触形成。在某些实施例中，在凸缘950和壳帽部分915之间设置密封件(未示)。在某些实施例中，壳帽部分915具有不同的凸缘，其形成与之成形为一体的通路出口部分(未示)，并且这个帽-凸缘与壳部分910协同而形成毗邻于等离子体出口部分935的区域。
图9C是图9A和9B的喷嘴900的立体图。喷嘴900可实现几个优点。可单独地控制供给到辅助流体通路940的流体而与等离子体气体和保护气体无关。具体地说，可以用独立的气体供给源提供辅助气体给喷嘴900，所供气体的温度、压力、流量、或其它参数可以与等离子体气体或保护气体的不同。等离子体气体可被独立地控制并流经等离子体腔室925。保护气体可被独立地控制并流过壳帽部分915的外表面960。更具体地说，保护气体在壳帽部分915和屏蔽(未示)之间流动。喷嘴900也允许把通路出口部分945定位成相当地靠近等离子体出口部分935。以这样的构造定位通路出口部分945允许不连续气体喷射流更靠近等离子体喷射流，这很适用于低电流的应用场合。在某些实施例中，相对于保护气体，以较低压力的辅助气体来形成不连续气体喷射流可降低不连续气体喷射流对等离子体喷射流的撞击。
图10是本发明的屏蔽的实施例的立体图。屏蔽1000包括屏蔽本体1005，其形成内部分1010和外部分1015。屏蔽本体1005包括后部，其可拆卸地安装于等离子体弧气炬(未示)。屏蔽本体1005还包括前部1025，其形成屏蔽出口部分1030。屏蔽1000安装成同轴于喷嘴(未示)，使得等离子体喷射流(未示)可通过屏蔽出口部分1030流出气炬。
屏蔽本体1005还形成沿着它的前部1025延伸的一个或多个屏蔽通路部分1035。每个屏蔽通路部分1035包括屏蔽通路出口部分1040。随着辅助流体从喷嘴的后部1020流向其前部1025，流体进入屏蔽通路部分1035并通过屏蔽通路出口部分1040流出屏蔽1000(以及气炬)而成为不连续气体喷射流。不连续气体喷射流围绕着等离子体喷射流，这可例如改善等离子体喷射流的稳定性，以及降低周围环境中的流体和等离子体喷射流之间的相互作用。
屏蔽本体1005的前部1025形成多个突条1045，这些突条分隔出(形成)各屏蔽通路部分1035。在某些实施例中，在屏蔽1000安装在气炬上时，各突条1045物理接触喷嘴的外表面。在这样的实施例中，喷嘴(例如类似于图1A的喷嘴)的外表面与各屏蔽通路部分1035协同而形成各流体通路，这些通路可产生从屏蔽通路出口部分1040喷出的不连续气体喷射流。在某些实施例中，在屏蔽1000安装在气炬上时，各突条1045对喷嘴处于有间隔的关系。在某些实施例中，各突条1045和各屏蔽通路部分1035对准设置在喷嘴或其它包围部件内的对应流体通路。以这种方式，屏蔽1000可以与喷嘴或其它包围部件协同来形成与设置在一单个部件内的流体通路相比有相对较大的断面面积的流体通路。此外，用协同构成的通路得到的附加表面面积有助于冷却屏蔽1000和喷嘴或其它包围部件。
各突条从屏蔽出口部分1030延伸到屏蔽1000的前部1025的后壁。在某些实施例中，各突条1045不是延伸到后壁1050。在这样的实施例中，各突条可以延伸到前部上在后壁1050和屏蔽出口部分1030之间的一个点(未示)。在某些实施例中，毗邻于屏蔽出口部分1030的区域1055的几何形状可能影响相对于纵向轴线A的流动方向。例如，区域1055可能引导不连续气体喷射流收敛在等离子体喷射流上，或从等离子体喷射流向外发散，或绕着等离子体喷射流旋转，或同轴于等离子体喷射流流动。在某些实施例中，各突条1045进而各屏蔽通路部分1035与屏蔽本体1005成形为一体。在某些实施例中，可以在喷嘴的外表面和屏蔽1000之间设置独立的部件(未示)。这样的部件形成流体通路，该流体通路产生围绕着等离子体喷射流的不连续气体喷射流。这个部件可提供封闭的通路(例如，通路的一部分不是由屏蔽本体1005或喷嘴两者中的至少一个形成的)。这一部件可以用例如导电的或绝缘的材料来制造。
对于熟悉本技术领域的人，在本发明的范围和精神内的其它构造是很明显的。例如可以在喷嘴和屏蔽之间设置可形成通路出口部分的环(未示)。在辅助流体流经通路出口部分时，流过设置在喷嘴和屏蔽之间的辅助流体通路的辅助流体可产生围绕等离子体喷射流的不连续气体喷射流。可将那个环通过例如直径过盈配合固定在喷嘴和屏蔽之间。也可以用其它机构固定各部件，例如通过粘结、焊接或熔合把这三个零件中的任意几个固定在一起。
尽管已经结合各实施例描述了本发明，但是，熟悉本技术领域的人可以在本发明的精神和范围内对本文所描述的东西做出各种改变、变型和其它实施方式。因此，本发明不只限于以上的描述。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于转移弧等离子体气炬的喷嘴，所述喷嘴包括：
后部，该后部形成等离子体腔室的至少一部分；以及
前部，该前部包括设置成毗邻于所述后部的第一端、形成等离子体出口部分的第二端、以及一个或多个设置在所述前部内的流体通路，所述一个或多个流体通路中的每一个从所述第一端延伸到所述第二端并具有通路出口部分，所述通路出口部分设置成基本上毗邻于所述等离子体出口部分且提供一个或多个设置成围绕着等离子体喷射流的辅助流体不连续喷射流。
3.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路中的每一个形成一流体路径，所述路径可使流出所述通路出口部分的所述辅助流体和所述等离子体喷射流之间产生基本上平行的流动。
4.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路中的每一个形成一流体路径，所述路径可使流出所述通路出口部分的所述辅助流体产生相对于所述等离子体喷射流的角度收敛的流动。
5.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路中的每一个形成一流体路径，所述路径可使流出所述通路出口部分的所述辅助流体产生相对于所述等离子体喷射流的角度发散的流动。
6.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个不连续气体喷射流包括多个围绕着所述等离子体喷射流的不连续气体喷射流。
7.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述后部和所述前部是制成为一个整体。
8.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述不连续气体喷射流可降低周围环境中的流体和所述等离子体喷射流之间的相互作用。
9.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路包括多个流体通路，所述多个流体通路形成围绕所述等离子体出口部分的径向分布。
10.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述前部还包括沿着所述一个或多个流体通路中的每一个的一侧设置的释放平面，以增加所述辅助流体进入所述一个或多个流体通路的量。
11.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路可使所述辅助流体作旋转流动。
12.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述后部还包括固定机构，用于把所述喷嘴固定于等离子体气炬本体。
13.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述前部和后部是用导电材料制成的。
14.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，它还包括形成内表面和外表面的包围部件，所述包围部件相对于所述前部安装成使所述内表面的至少一部分与所述前部协同而形成所述一个或多个流体通路。
15.如权利要求14所述的喷嘴，其特征在于，所述包围部件的所述内表面形成对应于设置在所述喷嘴的所述前部上的所述一个或多个流体通路的一个或多个不连续流体通路的一部分。
16.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，它还包括形成内表面和外表面的包围部件，所述包围部件相对于所述喷嘴的所述前部安装成使所述内表面的至少一部分与所述前部协同而形成辅助流体通路。
17.如权利要求16所述的喷嘴，其特征在于，辅助流体流经所述辅助流体通路，这一流动与流经所述等离子体腔室的等离子体气体无关以及也与流过所述包围部件的所述外表面的保护气体无关。
18.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路中的每一个为所述辅助流体提供不连续路径。
20.一种用于保护转移弧等离子体气炬的喷嘴的屏蔽，所述屏蔽包括：
屏蔽本体，该屏蔽本体形成屏蔽出口部分并具有外部分和内部分，所述内部分包括角度转折部分，用于使流体转向而进入设置在所述喷嘴内的流体通路。
21.如权利要求20所述的屏蔽，其特征在于，所述屏蔽本体的所述内部分包括一个或多个角度转折部分，以使流体转向而进入设置在所述喷嘴内的一个或多个对应的流体通路。
22.一种用于转移弧等离子体气炬的屏蔽，所述屏蔽包括：
屏蔽本体，该屏蔽本体形成屏蔽出口部分并具有外部分和内部分，所述内部分包括一个或多个流体通路，每个流体通路具有通路出口部分，所述通路出口部分提供一个或多个设置成围绕着等离子体喷射流的辅助流体不连续喷射流。
23.一种用于转移弧等离子体气炬的气炬端头，所述气炬端头具有一纵向轴线并包括：
喷嘴，该喷嘴包括后部和前部，所述后部形成等离子体腔室的至少一部分，而所述前部包括设置成毗邻于所述后部的第一端、形成等离子体出口部分的第二端、以及一个或多个设置在所述前部内的流体通路，所述一个或多个流体通路中的每一个从所述第一端延伸到所述第二端并具有通路出口部分，所述通路出口部分提供设置成围绕着等离子体喷射流的辅助流体不连续喷射流；以及
屏蔽，该屏蔽包括屏蔽本体，该本体形成屏蔽出口部分并具有外部分和内部分，所述屏蔽相对于所述气炬端头的所述纵向轴线安装成与所述喷嘴成间隔关系，使得在所述屏蔽和所述喷嘴之间形成辅助流体通路。
25.一种方法，它包括：
产生从转移弧等离子体气炬通过可拆卸地地安装于气炬本体的喷嘴的等离子体出口部分流出的等离子体喷射流；以及
形成从至少部分地设置在所述喷嘴上基本上与所述等离子体出口部分相邻的或设置在基本上同轴于所述喷嘴安装在所述气炬上的屏蔽上的一个或多个流体通路的通路出口部分喷出的一个或多个辅助流体不连续喷射流，其中，所述一个或多个不连续喷射流设置成围绕着所述等离子体喷射流的纵向轴线。
26.一种用于等离子体气炬的气炬端头，所述气炬端头包括：
喷嘴，该喷嘴包括后部和前部，所述后部形成等离子体腔室的至少一部分，而所述前部包括设置成毗邻于所述后部的第一端、形成等离子体出口部分的第二端、以及设置在所述前部上并从所述第一端延伸到所述第二端的一个或多个不连续流体通路的至少一部分；以及
形成内表面和外表面的包围部件，所述包围部件相对于所述喷嘴安装成使所述内表面的至少一部分与所述喷嘴的所述前部协同而形成一个或多个流体通路，用于产生一个或多个辅助流体不连续喷射流。
27.如权利要求26所述的气炬端头，其特征在于，所述内表面形成一个或多个不连续流体通路的一部分，所述流体通路对应于设置在所述喷嘴的所述前部上的所述一个或多个不连续流体通路。
28.如权利要求26所述的气炬端头，其特征在于，还包括设置在所述喷嘴和所述包围部件的所述内表面之间的密封件。
29.一种用于转移弧等离子体气炬的气炬端头，所述端头包括：
喷嘴，该喷嘴包括后部和前部，所述后部形成等离子体腔室的至少一部分，而所述前部形成等离子体出口部分；
用于产生设置成围绕着从所述等离子体出口部分流出所述气炬的等离子体喷射流的一个或多个辅助流体不连续喷射流的装置；以及
相对于所述喷嘴安装的并形成允许所述不连续喷射流流出所述气炬端头的流体出口部分的包围装置。
30.一种转移弧等离子体气炬，包括：
电极，该电极具有形成等离子体腔室的一部分的外表面；
可拆卸地安装于气炬本体的喷嘴，该喷嘴包括后部和前部，所述后部形成所述等离子体腔室的至少一部分，而所述前部形成等离子体出口部分；
用于产生一个或多个辅助流体不连续喷射流的装置，所述喷射流设置成基本上毗邻地围绕着从所述等离子体出口部分流出的等离子体喷射流；
安装于固定于所述气炬本体的固定帽的屏蔽，所述屏蔽形成基本上对准所述等离子体出口部分的屏蔽出口部分，而允许所述等离子体喷射流和所述辅助流体不连续喷射流流出所述气炬；以及
相对于所述气炬本体安装的旋转环，用于对所述气炬内的等离子体气体、辅助气体、或第三气体中的至少之一施加旋转运动。
31.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个不连续喷射流提供一流动，所述流动具有沿着由所述等离子体喷射流所形成的轴线的动量。
32.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述等离子体喷射流限定一轴线并具有提供第一轴向喷射动量的第一流，以及所述一个或多个不连续喷射流提供具有第二轴向喷射动量的第二流，所述第二轴向喷射动量与所述第一轴向喷射动量组合起来而产生具有第三轴向动量的流，所述第三轴向动量大于所述第一或第二轴向动量。
33.如权利要求32所述的喷嘴，其特征在于，在所述第一流和所述第二流之间不存在第三流。
34.一种用于转移弧等离子体气炬的喷嘴，这种喷嘴包括：
后部，该后部形成等离子体腔室的至少一部分；以及
前部，该前部包括：第一端，该第一端设置成毗邻于所述后部；第二端，该第二端包括供等离子体喷射流用的等离子体出口部分，所述等离子体喷射流限定一轴线并具有在所述出口部分有第一轴向动量的第一流；以及一个或多个设置在所述前部内的流体通路，所述一个或多个流体通路中的每一个从所述第一端延伸到所述第二端并具有设置成基本上毗邻于所述等离子体出口部分的通路出口部分，用于提供设置成围绕着所述等离子体喷射流的一个或多个辅助流体不连续喷射流，以及提供在所述一个或多个通路出口部分中的每一个处具有辅助轴向动量的辅助流。
35.一种用于转移弧等离子体气炬的喷嘴，所述喷嘴包括：
后部，该后部形成等离子体腔室的至少一部分；
前部，该前部包括设置成毗邻于所述后部的第一端、形成等离子体出口部分的第二端、以及一个或多个不连续流体通路的至少一部分，所述流体通路设置在所述前部内并从所述第一端延伸到所述第二端，每个所述流体通路形成设置成基本上毗邻于所述等离子体出口部分的通路出口部分，用于产生一个或多个辅助流体不连续喷射流；以及
设置成围绕着所述前部的包围部件。
36.如权利要求35所述的喷嘴，其特征在于，所述包围部件包括绝缘材料。
37.如权利要求35所述的喷嘴，其特征在于，所述包围部件设置成围绕着所述喷嘴的外表面。
38.如权利要求35所述的喷嘴，其特征在于，所述后部或所述前部中的至少一个包括铜。
39.如权利要求35所述的喷嘴，其特征在于，所述前部包括铜或铝的至少其中之一。

Claims (30)

1.一种用于等离子体弧气炬的喷嘴，所述喷嘴包括：
后部，该后部形成等离子体腔室的至少一部分；以及
前部，该前部包括设置成毗邻于所述后部的第一端、形成等离子体出口部分的第二端、以及一个或多个设置在所述前部内的流体通路，所述一个或多个流体通路中的每一个从所述第一端延伸到所述第二端并具有通路出口部分，所述通路出口部分提供一个或多个设置成围绕着等离子体喷射流的辅助流体不连续喷射流。
2.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路中的每一个包括设置成基本上毗邻于所述等离子体出口部分的通路出口部分。
3.如权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路中的每一个形成一流体路径，所述路径可使流出所述通路出口部分的所述辅助流体和所述等离子体喷射流之间产生基本上平行的流动。
4.如权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路中的每一个形成一流体路径，所述路径可使流出所述通路出口部分的所述辅助流体产生相对于所述等离子体喷射流的角度收敛的流动。
5.如权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路中的每一个形成一流体路径，所述路径可使流出所述通路出口部分的所述辅助流体产生相对于所述等离子体喷射流的角度发散的流动。
6.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个不连续气体喷射流包括多个围绕着所述等离子体喷射流的不连续气体喷射流。
7.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述后部和所述前部是制成为一个整体。
8.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述不连续气体喷射流可降低周围环境中的流体和所述等离子体喷射流之间的相互作用。
9.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路包括多个流体通路，所述多个流体通路形成围绕所述等离子体出口部分的径向分布。
10.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述前部还包括沿着所述一个或多个流体通路中的每一个的一侧设置的释放平面，以增加所述辅助流体进入所述一个或多个流体通路的量。
11.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路可使所述辅助流体作旋转流动。
12.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述后部还包括固定机构，用于把所述喷嘴固定于等离子体气炬本体。
13.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述前部和后部是用导电材料制成的。
14.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，它还包括形成内表面和外表面的包围部件，所述包围部件相对于所述前部安装成使所述内表面的至少一部分与所述前部协同而形成所述一个或多个流体通路。
15.如权利要求14所述的喷嘴，其特征在于，所述包围部件的所述内表面形成对应于设置在所述喷嘴的所述前部上的所述一个或多个流体通路的一个或多个不连续流体通路的一部分。
16.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，它还包括形成内表面和外表面的包围部件，所述包围部件相对于所述喷嘴的所述前部安装成使所述内表面的至少一部分与所述前部协同而形成辅助流体通路。
17.如权利要求16所述的喷嘴，其特征在于，辅助流体流经所述辅助流体通路，这一流动与流经所述等离子体腔室的等离子体气体无关以及也与流过所述包围部件的所述外表面的保护气体无关。
18.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或多个流体通路中的每一个为所述辅助流体提供不连续路径。
19.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述等离子体弧气炬是转移电弧等离子体弧气炬。
20.一种用于保护等离子体弧气炬的喷嘴的屏蔽，所述屏蔽包括：
屏蔽本体，该屏蔽本体形成屏蔽出口部分并具有外部分和内部分，所述内部分包括角度转折部分，用于使流体转向而进入设置在所述喷嘴内的流体通路。
21.如权利要求20所述的屏蔽，其特征在于，所述屏蔽本体的所述内部分包括一个或多个角度转折部分，以使流体转向而进入设置在所述喷嘴内的一个或多个对应的流体通路。
22.一种用于等离子体弧气炬的屏蔽，所述屏蔽包括：
屏蔽本体，该屏蔽本体形成屏蔽出口部分并具有外部分和内部分，所述内部分包括一个或多个流体通路，每个流体通路具有通路出口部分，所述通路出口部分提供一个或多个设置成围绕着等离子体喷射流的辅助流体不连续喷射流。
23.一种用于等离子体气炬的气炬端头，所述气炬端头具有一纵向轴线并包括：
喷嘴，该喷嘴包括后部和前部，所述后部形成等离子体腔室的至少一部分，而所述前部包括设置成毗邻于所述后部的第一端、形成等离子体出口部分的第二端、以及一个或多个设置在所述前部内的流体通路，所述一个或多个流体通路中的每一个从所述第一端延伸到所述第二端并具有通路出口部分，所述通路出口部分提供设置成围绕着等离子体喷射流的辅助流体不连续喷射流；以及
屏蔽，该屏蔽包括屏蔽本体，该本体形成屏蔽出口部分并具有外部分和内部分，所述屏蔽相对于所述气炬端头的所述纵向轴线安装成与所述喷嘴成间隔关系，使得在所述屏蔽和所述喷嘴之间形成辅助流体通路。
24.如权利要求23所述的气炬端头，其特征在于，设置在所述喷嘴的所述前部内的所述一个或多个流体通路中的每一个包括一通路出口部分，所述通路出口部分设置成基本上毗邻于所述喷嘴的所述等离子体出口部分。
25.一种方法，它包括：
产生从等离子体弧气炬通过可拆卸地安装于气炬本体的喷嘴的等离子体出口部分流出的等离子体喷射流；以及
形成从至少部分地设置在所述喷嘴上的或基本上同轴于所述喷嘴安装在所述气炬上的屏蔽上的一个或多个流体通路的通路出口部分喷出的一个或多个辅助流体不连续喷射流，其中，所述一个或多个不连续喷射流设置成围绕着所述等离子体喷射流的纵向轴线。
26.一种用于等离子体气炬的气炬端头，所述气炬端头包括：
喷嘴，该喷嘴包括后部和前部，所述后部形成等离子体腔室的至少一部分，而所述前部包括设置成毗邻于所述后部的第一端、形成等离子体出口部分的第二端、以及设置在所述前部上并从所述第一端延伸到所述第二端的一个或多个不连续流体通路的至少一部分；以及
形成内表面和外表面的包围部件，所述包围部件相对于所述喷嘴安装成使所述内表面的至少一部分与所述喷嘴的所述前部协同而形成一个或多个流体通路，用于产生一个或多个辅助流体不连续喷射流。
27.如权利要求26所述的气炬端头，其特征在于，所述内表面形成一个或多个不连续流体通路的一部分，所述流体通路对应于设置在所述喷嘴的所述前部上的所述一个或多个不连续流体通路。
28.如权利要求26所述的气炬端头，其特征在于，还包括设置在所述喷嘴和所述包围部件的所述内表面之间的密封件。
29.一种用于等离子体弧气炬的气炬端头，所述端头包括：
喷嘴，该喷嘴包括后部和前部，所述后部形成等离子体腔室的至少一部分，而所述前部形成等离子体出口部分；
用于产生设置成围绕着从所述等离子体出口部分流出所述气炬的等离子体喷射流的一个或多个辅助流体不连续喷射流的装置；以及
相对于所述喷嘴安装的并形成允许所述不连续喷射流流出所述气炬端头的流体出口部分的包围装置。
30.一种等离子体弧气炬，包括：
电极，该电极具有形成等离子体腔室的一部分的外表面；
可拆卸地安装于气炬本体的喷嘴，该喷嘴包括后部和前部，所述后部形成所述等离子体腔室的至少一部分，而所述前部形成等离子体出口部分；
用于产生一个或多个辅助流体不连续喷射流的装置，所述喷射流设置成围绕着从所述等离子体出口部分流出的等离子体喷射流；
安装于固定于所述气炬本体的固定帽的屏蔽，所述屏蔽形成基本上对准所述等离子体出口部分的屏蔽出口部分，而允许所述等离子体喷射流和所述辅助流体不连续喷射流流出所述气炬；以及
相对于所述气炬本体安装的旋转环，用于对所述气炬内的等离子体气体、辅助气体、或第三气体中的至少之一施加旋转运动。
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