CN102695357A - 用于液体冷却防护罩以改进刺穿性能的装置和方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

用于液体冷却防护罩以改进刺穿性能的装置和方法

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2008/078074，国际申请日为2008年09月29日，进入中国国家阶段的申请号为200880128026.7，名称为“用于液体冷却防护罩以改进刺穿性能的装置和方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总地涉及等离子弧焊枪。更具体地说，本发明涉及用于防护等离子弧焊枪的可消耗部件的防护罩。

背景技术

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，这最终会产生在喷嘴和工件之间的电桥。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（1）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。

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工件接触。操作者可在工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（1）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。

发明内容

本发明可通过使用气体和/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，本发明的特征是：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，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。

另一方面，本发明的特征是：一种用于减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工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。

另一方面，本发明的特征是：一种用于减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工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，本发明的特征是：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工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。

另一方面，本发明的特征是：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。

另一方面，本发明的特征是：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。端口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。

另一方面，本发明的特征是：一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口，此端口在内部部件的外表面和外部部件的内表面之间。端口可设置在防护罩保持帽的外部部件或内部部件中的至少一个部件的端部处。

另一方面，本发明的特征是：一种用于等离子弧焊枪的保持帽，该保持帽包括壳，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。衬里可周向设置在壳内且具有内表面，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壳和衬里所限定。

另一方面，本发明的特征是：一种用于等离子弧焊枪的防护罩保持帽，该防护罩保持帽包括壳、衬里以及液体冷却剂管道，衬里周向设置在壳的内表面内。液体冷却剂管道的第一部分可至少部分地由衬里的内表面所限定。液体冷却剂管道的第二部分可至少部分地由壳的内表面的一部分所限定。液体冷却剂管道的第二部分还可至少部分地由衬里的外表面的一部分所限定。

另一方面，本发明的特征是：一种用于等离子弧焊枪的方法。此方法可包括：将液体冷却剂引导到电极，通过第一液体冷却剂管道将液体冷却剂引导到喷嘴，第一液体冷却剂管道至少部分地由第一保持帽所限定，以及通过第二液体冷却剂管道将液体冷却剂从喷嘴引导到防护罩，第二液体冷却剂管道至少部分地由第二保持帽所限定。或者，将冷却剂引导到电极、喷嘴和防护罩的顺序可颠倒或重新排序。

另一方面，本发明的特征是：一种等离子弧焊枪系统，该等离子弧焊枪系统包括焊枪本体、电极、喷嘴，焊枪本体包括用于将等离子气体引导到等离子腔室的等离子气流通路，等离子弧在等离子腔室中形成，喷嘴相对于电极设置以限定等离子腔室。等离子弧焊枪系统还可包括如上文所述的保持帽，该保持帽相对于喷嘴固定。等离子弧焊枪系统还包括防护罩和如上文所述的防护罩保持帽，防护罩相对于喷嘴设置，而防护罩保持帽相对于防护罩固定。

另一方面，本发明的特征是，一种用于等离子弧焊枪的防护罩保持帽，该防护罩保持帽包括基本圆柱形本体和液体冷却剂管道，本体的尺寸设计成容纳等离子弧焊枪的防护罩，液体冷却剂管道由基本圆柱形本体所限定。液体冷却剂管道包括返回通路和供给通路，供给通路引导冷却剂撞击防护罩的周向延伸部分。

在其它例子中，如上所述的任何一方面，或在此所示的任何设备或方法可包括一个或多个下述特征。

在防护罩上的密封组件可与保持帽机械连通。在一些实施例中，防护罩与等离子弧焊枪连通，防护罩大体围绕等离子弧焊枪的喷嘴。

在一些实施例中，防护罩可包括本体的构造成由气流接触冷却的第一表面，气流对流地冷却第一表面。防护罩可包括本体的构造成由液流接触冷却的第二表面，液流对流地冷却第二表面。防护罩可包括由气流或液流中的至少一种进行传导冷却的区域。在一些实施例中，进行传导冷却的区域包括横贯该区域的温度梯度。

在一些实施例中，防护罩还可包括凸缘，该凸缘相对于防护罩的暴露于熔融金属的表面邻近设置，其中，本体的构造成由液流接触冷却的第二表面的至少一部分设置在凸缘上。

防护罩还可包括孔，此孔设置在防护罩的本体的远端。在一些实施例中，防护罩包括第三表面，该第三表面相对于防护罩的本体的远端设置并暴露于飞溅熔融金属。构造成由液流接触冷却的第二表面可相对于第三表面邻近设置。在一些实施例中，暴露于飞溅熔融金属的第三表面由液流传导冷却。暴露于飞溅熔融金属的第三表面可由气流传导冷却。

在一些实施例中，第二表面可由液流接触冷却，该第二表面相对于防护罩的第一端设置。防护罩可包括暴露于飞溅熔融金属的第三表面，第三表面可相对于防护罩的第二端设置。防护罩还可包括凸缘，凸缘相对于防护罩的第一端设置，第一表面（例如，由气流接触冷却的表面）和第二表面中的至少一部分设置在该凸缘上。在一些实施例中，通过液流接触冷却第二表面包括：提供围绕防护罩的外表面的恒定液流。

快速冷却防护罩可包括：冷却防护罩，从而冷却熔融金属以防止加强熔融金属和防护罩之间的粘接。在一些实施例中，快速冷却防护罩包括：冷却防护罩，从而通过从与防护罩的表面接触的熔融金属中排出热量，使防护罩在刺穿过程中维持在与刺穿之前基本相同的温度。在一些实施例中，快速冷却防护罩包括：对防护罩的与防护罩的暴露于飞溅熔融金属的表面热连通的表面进行接触冷却。

可对防护罩的暴露于飞溅熔融金属的表面进行传导冷却。可将防护罩冷却到周围温度之下。在一些实施例中，可将防护罩冷却到大约60华氏度之下。

防护罩还可包括一部分，该部分构造成由气体直接冷却。防护罩还可包括唇部，其中，构造成由液体直接冷却的部分设置在唇部上。在一些实施例中，防护罩的构造成由液体直接冷却的部分设置在防护罩的外表面上。气体冷却部分可设置在防护罩的内表面上。

防护罩可包括密封组件，该密封组件可以包括O形圈密封件、环氧密封件或硬金属接触密封件中的至少一种。

在一些实施例中，冷却装置提供冷却介质且冷却装置是激冷器。冷却介质可反复冷却防护罩的一部分。在一些实施中，防护罩包括第一部分和第二部分，第一部分暴露于飞溅熔融金属，第二部分由冷却介质（例如，气体或液体）反复冷却，第二部分与暴露于飞溅熔融金属的第一部分热连通。

保持帽可限定第一液体冷却剂管道和第二液体冷却剂管道。第一液体冷却剂管道可与第二液体冷却剂管道流体连通。第一液体冷却剂管道可以是液体冷却剂的返回流。第二液体冷却剂管道可以是液体冷却剂的供给流。在一些实施例中，保持帽可包括气流管道，该气流管道将防护气体供给到工件。

在一些实施中，保持帽的内部部件的内表面相对于等离子弧焊枪的喷嘴固定。保持帽的内部部件的内表面可包括密封组件，该密封组件相对于等离子弧焊枪本体密封液体冷却剂。内部部件的内表面和等离子弧焊枪本体至少部分地限定第二液体冷却剂管道。在一些实施例中，保持帽包括外部部件，外部部件的外表面和等离子弧焊枪的外部保持帽至少部分地限定第一液体冷却剂管道。

防护罩保持帽可具有内部部件和外部部件，内部部件或外部部件中的至少一个部件相对于防护罩固定。在一些实施例中，防护罩保持帽包括端口，端口设置在由防护罩限定或由防护罩形成的液体冷却剂管道的端部处。液体冷却剂管道可将冷却剂引导到防护罩。在一些实施例中，液体冷却剂管道的第一部分是冷却剂供给流，而液体冷却剂管道的第二部分是冷却剂返回流。在一些实施例中，防护罩保持帽的内部部件的内表面和内部保持帽至少部分地限定液体冷却剂管道的第一部分。

在一些实施例中，撞击防护罩的冷却剂的温度在沿防护罩的周向延伸部分的各处恒定。防护罩保持帽可至少部分地限定液体冷却剂管道，该液体冷却剂管道将冷却剂引导到防护罩的一部分。在一些实施例中，防护罩保持帽具有基本圆柱形本体，该基本圆柱形本体包括基本圆柱形外部部件和基本圆柱形内部部件，基本圆柱形内部部件设置在基本圆柱形外部部件内。液体冷却剂管道的供给通路至少部分地由基本圆柱形内部部件的内表面所形成。液体冷却剂管道的返回通路可至少部分地由基本圆柱形内部部件的外表面和基本圆柱形外部部件的内表面所形成。

本发明的其余方面和优点将在下述附图和描述中显而易见，其均仅以示例的方式来说明本发明的原理。

附图说明

结合附图参照以下说明书，以便更好地理解本发明的上述优点和其他优点。这些图不一定按比例绘制，而重点通常放在示出本发明的原理上。

图1是根据说明性实施例的防护罩的附图。

图2是根据说明性实施例的防护罩的截面图。

图3是根据说明性实施例的防护罩和等离子弧焊枪的部分截面图。

图4是根据说明性实施例的防护罩和等离子弧焊枪的另一截面图。

图5是说明根据说明性实施例的、由液体冷却的防护罩的附图。

图6是表示在使用根据说明性实施例的防护罩进行刺穿规程测试中熔渣堆积的图表。

图7是表示在使用根据说明性实施例的防护罩进行刺穿规程测试中熔渣在激冷防护罩上对比熔渣在冷却防护罩上堆积的图表。

图8是用于根据说明性实施例的等离子弧焊枪的可消耗部件的层叠结构的部分截面图。

图9是根据说明性实施例的等离子弧焊枪的可消耗部件的剖视图。

具体实施方式

图1是根据说明性实施例的防护罩5的附图。防护罩5可相对于等离子弧焊枪设置，该等离子弧焊枪刺穿并切割金属工件并产生指向焊枪的熔融金属的飞溅。防护罩5可防护等离子弧的可消耗部件不受飞溅熔融金属的影响。防护罩包括本体。在本实施例中，防护罩的本体包括第一表面（未示出），该第一表面构造成通过气流接触冷却。接触冷却可包括通过使防护罩的一部分（例如，表面）与冷却剂（例如，冷却介质、冷却液、冷却气体等）接触来冷却防护罩的一部分。在一些实施例中，通过气流冷却的表面是相对于防护罩设置的内表面（例如，孔、出口）。防护罩的本体还包括第二表面10，该第二表面构造成通过液流接触冷却。在一些实施例中，防护罩的本体包括两片。在一些实施例中，使防护罩5冷却包括产生围绕防护罩5外表面的恒定的液流。在本实施例中，防护罩5还包括密封组件15A和15B（例如，O形圈密封件、环氧密封件、在高耐受表面上的硬金属接触或它们的任何组合），这些密封组件构造成固定于本体（例如，设置在防护罩5上的O形圈位于相对于防护罩5设置的管道中、O形圈设置在不带有相对于防护罩设置的管道的防护罩5上、本体的特征相对于保持帽密封液流，或它们的任何组合），密封组件15A和15B相对于（例如，靠近）第二表面10设置。密封组件15A或15B可构造成使液流保持接触冷却第二表面10。

在一些实施例中，防护罩5由提供恒定热介质（例如，金属）的材料组成，从而防护罩的暴露于飞溅熔融金属的表面20通过液流接触冷却第二表面10或气流接触冷却第一表面（未示出）中的至少一种进行传导冷却。在一些实施例中，对防护罩的一部分（例如，表面、区域）进行传导冷却包括：在防护罩的具有横贯防护罩的一部分的温度梯度的该部分内冷却。防护罩5还包括排出口25，该排出口用于使防护气体排出，从而提供对防护罩5的防护。防护罩5还包括出口孔30，该出口孔允许等离子弧和气流的通过。

使防护罩5保持冷却可增加刺穿厚度的能力，并且还防止在熔渣和防护罩5之间形成坚固的粘接。在一些实施例中，使防护罩5冷却包括使防护罩5激冷。在一些实施例中，液流具有足够低的温度（例如，低于大约60华氏度或40华氏度），从而液流通过接触冷却第二表面10和传导激冷防护罩5的剩余部分使防护罩5激冷。减少在防护罩5上的熔渣堆积可延长防护罩5的寿命。减少在防护罩5上的熔渣堆积可减小熔融金属干扰等离子喷注并擦伤喷嘴和/或喷嘴和工件之间产生两次飞弧的可能性。降低防护温度可提高刺穿厚度能力。由于需要相对长的刺穿时间以使等离子弧能熔化金属并由于所产生的熔渣被吹回到焊枪处（例如，首先是防护罩5），因而已限制刺穿厚金属。例如，HT4400400A工艺局限于刺穿1-1/4”低碳钢（MS）。在一些实施例中，当试着刺穿较厚的钢时，由于防护罩5仅通过防护气体冷却，因而防护罩5将最终熔化。通常，当刺穿1”以及更强的钢时，熔渣开始在防护罩5上堆积，并且如果不清除，则随着熔渣持续生成，防护罩的性能将开始劣化。最终，由于大质量的热钢，切割质量将是不可接受的或防护罩5甚至会熔化。在一些测试中，已发现的是，在25次刺穿内，防护罩5会堆积大量熔渣。由于堆积的熔渣，防护罩5可熔化并使焊枪无法进行又一次刺穿。在一些实施例中，刺穿规程要求工艺能刺穿给定厚度的板300次，而无需操作者干预（例如，在刺穿过程之间从防护罩5清除熔渣）。

图2是根据说明性实施例的防护罩5的横截面的附图。在本实施例中，防护罩5相对于喷嘴（未示出）设置。在一些实施例中，防护罩5包括孔构造32（例如，排出口），这些孔构造用于使气体流动通过孔构造以及通过防护罩25的排出口。在一些实施例中，防护罩5包括第一表面35、第二表面10和第三表面20。第三表面20可通过液流或气流中的至少一种进行传导冷却。在一些实施例中，第二表面10使用液体接触冷却（例如，通过使该表面与冷却介质接触来冷却该表面），因此在第三表面20上产生传导冷却并获得低温，该第三表面在焊枪的操作过程中暴露于熔融金属。在一些实施例中，第三表面20由于第一表面35利用气流接触冷却和/或第二表面10利用液流接触冷却而产生传导冷却。

在一些实施例中，第二表面10相对于防护罩5的第一端36（例如，近端）设置。在一些实施例中，防护罩5包括本体，该本体包括设置在防护罩的本体的第二端（例如，远端）的孔。防护罩5可包括第三表面20，该第三表面暴露于飞溅熔融金属并且不通过液流或气流接触冷却。第三表面20可通过气流接触冷却第一表面35或液流接触冷却第二表面10来传导冷却。在一些实施例中，第三表面20设置在防护罩的外表面上，且第二表面10相对于第三表面20邻近设置。在一些实施例中，暴露于熔融金属的第三表面20相对于防护罩的本体的第二端37（例如，远端）设置。在一些实施例中，通过液流接触冷却的第二表面10相对于暴露于熔融金属的第三表面20邻近设置。防护罩5还可包括凸缘40，该凸缘相对于防护罩5的第一端36设置，第一表面35的至少一部分和/或第二表面10设置在凸缘40上。在一些实施例中，第三表面20可相对于凸缘40远离设置。凸缘40可相对于第三表面20（例如，防护罩的暴露于熔融金属的表面）邻近设置。在一些实施例中，通过气流接触冷却的第一表面35的至少一部分设置在凸缘40或防护罩5的内表面上。在一些实施例中，通过液流接触冷却的第二表面10的至少一部分设置在凸缘40或防护罩5的外表面上。

在本实施例中，通过气流接触冷却的第一表面35设置在防护罩的未暴露于飞溅的熔融金属的内表面上。在一些实施例中，对第一表面35进行气流对流地冷却。在本实施例中，通过液流接触冷却的第二表面10设置在防护罩的外表面上。在一些实施例中，使防护罩5冷却包括产生围绕防护罩5外表面的恒定的液流。在一些实施例中，对第二表面10进行液流对流地冷却。在一些实施例中，防护罩5包括凸缘40（例如，唇部），且第一表面35的至少一部分和第二表面10的至少一部分相对于凸缘40设置。

防护罩5可包括通过气流或液流中的至少一种进行传导冷却（例如，通过横贯区域的温度梯度在该区域内进行冷却）的区域45。区域45可以是防护罩的不与冷却剂（例如，诸如液体或气体的冷却介质）接触的任何部分。在一些实施例中，此区域是防护罩的暴露于飞溅熔融金属的表面或甚至是防护罩的在与冷却剂接触的表面下方的一部分。在一些实施例中，液流具有足够低的温度（例如，低于大约60华氏度或40华氏度），从而液流通过接触冷却第二表面10和传导激冷防护罩5的剩余部分使防护罩5激冷。防护罩5构造成为传导冷却区域45提供至少第一表面35或第二表面10之间的热传导通路。在一些实施例中，防护罩5是由金属或热传导介质制成的单体结构。在一些实施例中，防护罩5包括多个包含恒定热介质的结构，以形成恒定热传导通路。在一些实施例中，防护罩包括多个具有类似热性能的结构。

防护罩5可用于等离子弧焊枪（未示出），该等离子弧焊枪刺穿并切割金属工件并产生指向焊枪的熔融金属的飞溅。防护罩5可包括构造成通过流动液体直接冷却的一部分（例如，第二表面10）以及第一密封组件15A和第二密封组件15B，这些密封组件相对于由液体冷却的该部分设置。构造成通过液体直接冷却的部分（例如，第二表面10）可设置在防护罩5的外表面，而构造成通过气体直接冷却的部分可设置在防护罩5的内表面。第一密封组件15A和第二密封组件15B可构造成相对于等离子弧焊枪的保持帽（未示出）使流动液体保持直接冷却防护罩的液体冷却部分（例如，第二表面10）。密封组件15A或15B可以是O形圈密封、环氧密封或硬金属接触密封中的至少一种。防护罩还可包括构造成由气体直接冷却的一部分（例如，第一表面35）。防护罩还可包括唇部（例如，凸缘40），其中，构造成由液体直接冷却的部分（例如，第二表面10）设置在唇部（例如，凸缘40）上。

在一些实施例中，一种用于减少熔渣在固定于等离子弧焊枪（未示出，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熔融金属）的防护罩5上形成的方法可包括：通过气流接触冷却防护罩5的第一表面35。此方法还可包括通过液流接触冷却防护罩5的第二表面10，以及提供密封组件15A和15B以保持液流，密封组件15A和15B构造成相对于等离子弧焊枪的保持帽（未示出）使液体保持与第二表面10接触。此方法还可包括：通过提供与第一表面35和第二表面10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5的暴露于飞溅熔融金属的第三表面20进行传导冷却。通过液流接触冷却第二表面10的步骤可包括：围绕防护罩5的外表面提供恒定液流。

图3是根据说明性实施例，防护罩50相对于等离子弧焊枪55设置的部分截面图。防护罩50可与等离子弧焊枪55连通。在一些实施例中，防护罩50包括与等离子弧焊枪55的保持帽65机械连通的密封组件60A和60B。在一些实施例中，防护罩50的密封组件60A和60B是多个O形圈。这些O形圈可构造成使液流保持接触冷却防护罩的第二表面70（例如，通过使该表面与冷却剂接触来冷却表面）。在一些实施例中，使防护罩50冷却包括产生围绕防护罩50外表面的恒定的液流。在一些实施例中，液流具有足够低的温度（例如，低于大约60华氏度或40华氏度），从而液流通过接触冷却第二表面70和传导激冷防护罩50的剩余部分（例如，利用横贯防护罩50的剩余部分的温度梯度在防护罩的剩余部分内进行冷却）使防护罩50激冷。在此实施例中，防护罩50固定于等离子弧焊枪55，从而防护罩50与保持帽65机械连通并形成通路75，该通路能使液体从源头（未示出）流动通过等离子弧焊枪55，流动并接触冷却防护罩50的第二表面70，并通过等离子弧焊枪55流回。

一种用于减少熔渣在固定于等离子弧焊枪55（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熔融金属）的防护罩50上形成的方法包括：利用冷却介质流快速冷却固定于等离子弧焊枪50的防护罩50。此方法可包括：将冷却介质流保持在等离子弧焊枪55中并反复冷却防护罩50（例如，冷却防护罩多次、多个循环等），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。快速冷却的步骤可包括：冷却防护罩50，从而冷却熔融金属以防止加强熔融金属和防护罩50之间的粘接。快速冷却防护罩50还可包括：冷却防护罩50，从而通过从与防护罩50的表面接触的熔融金属中散出热量，使防护罩50在刺穿过程中维持在与刺穿之前基本相同的温度，快速冷却防护罩50的步骤可包括：对防护罩50的与防护罩50的暴露于飞溅熔融金属的表面热连通的表面进行接触冷却。可对防护罩50的暴露于飞溅熔融金属的表面进行传导冷却。在一些实施例中，可将防护罩50冷却到周围温度之下。可将防护罩冷却到大约60华氏度之下。

图4是根据说明性实施例的防护罩50和等离子弧焊枪的另一截面图。等离子弧焊枪55包括焊枪本体80、电极85（例如，阴极）、喷嘴90（例如，阳极），其中，电极安装在本体内，喷嘴具有中心孔95并产生引导电弧以使电极85产生等离子弧。还描绘了相关联的电连接件以及用于等离子气体的通道100A、用于冷却液的通道100B以及用于防护气体的通道100C。在本实施例中，防护罩50相对于等离子弧焊枪55设置。防护罩大体环绕喷嘴90。在一些实施例中，防护罩50包括凸缘105。防护罩50还包括固定装置110以将防护罩50固定于等离子弧焊枪55。固定装置110可以是螺纹部分，该螺纹部分可螺旋到焊枪本体80或保持帽65上。在本实施例中，通路75可使液体从源头（未示出）流动通过等离子弧焊枪55、冷却电极85、冷却喷嘴90的外表面、流到并接触冷却防护罩50的第二表面70并通过等离子弧焊枪55流回。在一些实施例中，可以以不同/另一顺序冷却等离子弧焊枪55的部件（例如，电极85、喷嘴90、防护罩50）。在一些实施例中，使防护罩50冷却包括产生围绕防护罩50外表面的恒定的液流。

在一些实施例中，通过气流接触冷却（例如，通过使表面与冷却剂接触来冷却该表面）的第一表面115设置在防护罩50的内表面上。防护罩50可包括用于使气流离开的通道，其不仅能使气流接触冷却第一表面115，而且当气流离开防护罩时能使气流作为防护气体，保护防护罩50不受飞溅熔融金属影响。在一些实施例中，防护罩50包括凸缘105，且第一表面115的至少一部分设置在凸缘105的内表面上。

在一些实施例中，防护罩50包括凸缘105，且由液流接触冷却的第二表面70的至少一部分设置在凸缘105的外表面上。在一些实施例中，通过围绕防护罩50的外表面提供恒定液流，液流接触冷却防护罩50的第二表面70。在一些实施例中，围绕凸缘105的外表面提供恒定液流。

在一些实施例中，液流具有足够低的温度（例如，低于大约60华氏度或40华氏度），从而液流通过接触冷却第二表面70和传导激冷防护罩50的剩余部分（例如，利用横贯防护罩50的剩余部分的温度梯度在防护罩的剩余部分内进行冷却）使防护罩50激冷。如图4所示，防护罩可包括第三表面125，该第三表面设置在防护罩的外表面上，并且当等离子弧焊枪刺穿并切割金属工件时暴露于飞溅的熔融金属。防护罩50包括恒定热介质，该热介质能使第三表面125通过气流或液流中的至少一种进行传导冷却。

在一些实施例中，等离子弧焊枪系统可包括等离子弧焊枪55、冷却装置（未示出）以及防护罩50，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55设置，防护罩的第一部分（例如，第三表面125）暴露于飞溅熔融金属。防护罩50可包括通过流自冷却装置的冷却介质直接冷却的第二部分（例如，第一表面115、第二表面70或它们的任何组合），第二部分（例如，第一表面115、第二表面70或它们的任何组合）与暴露于飞溅熔融金属的第一部分热连通。密封装置（例如，密封组件60A或60B）还可构造成保持流自冷却装置的冷却介质，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。冷却装置可以是激冷器。在一些实施例中，冷却介质反复冷却（例如，冷却防护罩多次、多个循环等）第二部分。

图5是示出根据说明性实施例的、由液体冷却的防护罩130的附图。在本实施例中，液体从供应源135中流动通过供给管道140、通过环形冷却增压室145，液流接触冷却（例如，通过使一部分或表面与冷却剂或冷却介质接触来冷却该部分或该表面）防护罩上的外表面155的一部分。在一些实施例中，防护罩130包括凸缘150，且液流接触冷却防护罩的外表面155在凸缘150上的一部分。在本实施例中，接触冷却防护罩的外表面155的一部分以后，液体从防护罩130中流动通过返回管道160。本实施例能产生围绕防护罩130的外表面的恒定液流。

在一些实施例中，由液流接触冷却的防护罩的外表面155相对于防护罩130的第一端161设置。在一些实施例中，防护罩包括暴露于飞溅熔融金属的表面165，该表面相对于防护罩130的第二端162（例如，远端）设置。在一些实施例中，通过液流接触冷却的外表面155相对于暴露于熔融金属的表面165邻近设置。

保持液流允许无损耗地由液流接触冷却防护罩130。防护罩130由提供恒定热介质的材料（例如，金属）制成。对防护罩的外表面的一部分提供恒定液流接触冷却，则对暴露于飞溅熔融金属的表面165进行传导冷却（例如，利用横贯防护罩的外表面的一部分的温度梯度冷却防护罩的外表面的该部分）且反复冷却（例如，冷却防护罩多次、多个周期等）。提供恒定液流能快速并反复冷却（例如，通过传导冷却）防护罩130，以防止熔渣在防护罩的暴露于飞溅熔融金属的表面165上形成。在一些实施例中，液流具有足够低的温度（例如，低于大约60华氏度或40华氏度），从而液流通过接触冷却防护罩的外表面155的一部分和传导激冷防护罩130的剩余部分使防护罩130激冷。

快速冷却防护罩可防止熔融金属与防护罩之间的粘接和/或防止加强熔融金属与防护罩之间的粘接。例如，快速冷却防护罩可包括：足够快地冷却防护罩以反复冷却（例如，冷却防护罩多次、多个周期等）熔融喷溅物，从而：i)防止熔融金属粘接于防护罩，或ii)防止在熔融金属固化之前熔融金属与防护罩坚固接触。快速冷却防护罩可包括：对防护罩的表面的至少一部分进行接触冷却或对防护罩的区域进行传导冷却。快速冷却防护罩可包括：冷却防护罩，从而通过从与防护罩接触的熔融金属中排出热量，在熔融金属的喷射过程中使防护罩保持在基本相同的温度。防护罩的快速冷却可通过图1-5所示的实施例实现。

图6是表示在使用根据说明性实施例的防护罩进行刺穿规程测试中熔渣堆积的图表170。刺穿规程测试利用在每25次刺穿之后对防护罩/外盖组件进行称重而实施，作为熔渣堆积水平的指示。使用1-1/2”低碳钢（MS）进行测试。图表的x轴175代表刺穿次数，而图表的y轴代表所堆积的熔渣质量。使用三个不同水平的主体冷却剂温度：135华氏度、85华氏度以及38华氏度。冷却液是水且将38华氏度选为水的可用温度的下限。如果使用添加剂或甚至其它液体（例如，乙二醇）可增强性能。规程测试结果表明：冷却防护罩能使防护罩维持整个300次刺穿。图表170示出：若不冷却防护罩，则在50次刺穿前防护罩就会熔化。38华氏度的水温致使减少熔渣在防护罩上的堆积量。

图7是表述图6中的数据的另一图表185，该图表示在使用根据说明性实施例的防护罩进行刺穿规程测试中，将激冷防护罩上的熔渣与冷却防护罩上的熔渣进行对比。在图7中，x轴190代表用在刺穿规程测试中的三种不同水平的主体冷却剂温度：135华氏度、85华氏度以及38华氏度。Y轴195代表使用根据说明性实施例的防护罩、整个300次刺穿所测得的熔渣的总和。图185表示，冷却防护罩的较低温度与在整个300次刺穿所测得的熔渣的较低总和相关。例如，以135华氏度冷却防护罩，则在刺穿规程测试过程中、在整个300次刺穿中堆积总和为198克的熔渣。以85华氏度冷却防护罩，则在刺穿规程测试过程中、在整个300次刺穿中堆积总和为175克的熔渣。相比之下，以38华氏度激冷防护罩，则在刺穿规程测试过程中、在整个300次刺穿中堆积总和为31克的熔渣。

图8是用于根据说明性实施例的等离子弧焊枪200的可消耗部件的层叠结构的部分截面图。等离子弧焊枪200可包括电极（例如，图4的电极85）、防护罩205、喷嘴210、保持帽215以及防护罩保持帽220，保持帽215可相对于喷嘴210固定，防护罩保持帽22可相对于防护罩205固定。等离子弧焊枪可包括液体冷却剂管道225A、225B和230。等离子弧焊枪还可具有气流管道235。

等离子弧焊枪200可包括焊枪本体（例如，图4的焊枪本体80），该焊枪本体包括用于将等离子气体引导到等离子腔室中的等离子气流通路，等离子弧在等离子腔室中形成。等离子腔室可至少部分由电极和喷嘴210限定，该喷嘴相对于电极设置以限定等离子腔室。内保持帽（例如，保持帽215）可相对于喷嘴210固定。在一些实施例中，防护罩205相对于喷嘴201设置，且外保持帽（例如，防护罩保持帽220）相对于防护罩205固定。

保持帽215（例如，喷嘴保持帽）可包括外部部件240和内部部件245。外部部件240可具有内表面250和外表面255。外部部件的外表面255可限定（至少部分限定）液体冷却剂管道225A。保持帽215还可包括内部部件245，该内部部件周向设置在外部部件240内。内部部件245可具有外表面260和内表面265。内部部件245的内表面265可相对于等离子弧焊枪200的喷嘴210固定。

等离子弧焊枪200的气流管道235可至少部分地由保持帽215的外部部件240的内表面250和保持帽215的内部部件245的外表面260限定。端口270（例如，排出口）可设置在气流管道235的端部处。端口270可设置在保持帽215的外部部件240的内表面250和保持帽215的内部部件245的外表面260之间。

内部部件245的内表面265可至少部分地限定另一液体冷却剂管道230。在一些实施例中，内部部件245的内表面265可包括密封组件275，该密封组件相对于等离子弧焊枪本体密封液体冷却剂。内部部件245的内表面265和等离子弧焊枪本体可至少部分地限定液体冷却剂管道230。外部部件240的外表面255和等离子弧焊枪200的防护罩保持帽220（例如，外部保持帽）可至少部分地限定液体冷却剂管道225A。在一些实施例中，液体冷却剂管道225A可以与液体冷却剂管道230流体连通（例如，通过流体管路、通道、管等连接）。液体冷却剂管道225A可以是液体冷却剂的供给流。在一些实施例中，液体冷却剂管道225B可以是液体冷却剂的返回流。气流管道235可为工件供给防护气体。

在一些实施例中，保持帽215包括具有外表面（例如，外表面255）的壳（例如，外部部件240），该外表面至少部分地限定液体冷却剂管道225A。保持帽215可包括衬里（例如，内部部件245），该衬里周向设置在壳内。衬里可包括内表面（例如，内部部件的内表面265），该内表面至少部分地限定液体冷却剂管道230。保持帽215可包括气流管道235，该气流管道至少部分地由壳和衬里限定并且位于壳和衬里之间。

防护罩保持帽220可包括外部部件280和内部部件285。防护罩保持帽220的外部部件280可包括内表面290和外表面295。内部部件285可周向设置在外部部件280内。内部部件285可具有内表面300和外表面305。内部部件285或外部部件280中的至少一个可相对于防护罩205固定。

液体冷却剂管道225A可至少部分地由防护罩保持帽220的内部部件285的内表面300的一部分限定。在一些实施例中，内部部件285的内表面300以及保持帽215（例如，内部/喷嘴保持帽）至少部分地限定液体冷却剂管道225A。液体冷却剂管道225B可至少部分地由防护罩保持帽220的内部部件285的外表面305以及防护罩保持帽220的外部部件280的内表面290限定。在一些实施例中，液体冷却剂管道225A和225B分别构成液体冷却剂管道的第一部分和该管道的第二部分。在一些实施例中，液体冷却剂管道225A和225B将冷却剂引导到防护罩205上。液体冷却剂管道225A可用作用于冷却剂供给流的通路，而液体冷却剂管道225B可用作引导冷却剂返回流的通路。防护罩保持帽220还可包括位于液体冷却剂管道225A和/或225B的端部处的端口310。端口310可设置在防护罩保持帽220的内部部件285的外表面305和防护罩保持帽220的外部部件280的内表面290之间。端口310可设置在防护罩保持帽220的外部部件280或内部部件285中的至少一个部件的端部处。

在一些实施例中，防护罩保持帽220可包括壳（例如，防护罩保持帽220的外部部件280）和衬里（例如，防护罩保持帽220的内部部件285）。防护罩保持帽220的衬里可周向设置在壳的内表面（例如，防护罩保持帽220的内部部件285的内表面300）内。液体冷却剂管道225A可至少部分地由衬里的内表面限定。液体冷却剂管道225B可至少部分地由壳的内表面的一部分和衬里的外表面（例如，防护罩保持帽220的内部部件285的外表面305）的一部分限定。

一种用于冷却等离子弧焊枪的方法可包括：将液体冷却剂引导到电极（例如图4的电极85），将液体冷却剂通过第一液体冷却剂管道（例如，液体冷却剂管道230）引导到喷嘴210，以及将液体冷却剂通过第二液体冷却剂管道（例如，液体冷却剂管道225A和/或225B）从喷嘴210引导到防护罩205，第一液体冷却剂管道至少部分地由第一保持帽（例如，保持帽215）限定，而第二液体冷却剂管道至少部分地由第二保持帽（例如，防护罩保持帽220）限定。或者，在一些实施例中，将冷却剂引导到电极、喷嘴和防护罩的顺序可颠倒或重新排序。

图9是根据说明性实施例的等离子弧焊枪315的消耗部件的剖视图。等离子弧焊枪可包括保持帽215和防护罩保持帽220，它们可限定冷却剂管道225A、225B和气流管道235。

保持帽215可包括外部部件240和内部部件245。保持帽215的内部部件245可包括内表面265和外表面260。保持帽215的外部部件240可包括内表面250和外表面255。内部部件245的内表面265可限定液体冷却剂管道（例如，在上文图8所示的液体冷却剂管道230）的一部分。气流管道235可设置在保持帽215的外部部件240和内部部件245之间，并且由保持帽215的外部部件240和内部部件245所限定。

防护罩保持帽220还可包括外部部件280和内部部件285。防护罩保持帽220的外部部件280可包括外表面295和内表面290。防护罩保持帽220的内部部件285可包括外表面305和内表面300。由液体冷却剂管道225A和225B构成的液体冷却剂管道可由防护罩保持帽220的外部部件280和内部部件285所形成。液体冷却剂管道225A可至少部分地由防护罩保持帽220的内部部件285和喷嘴保持帽（例如，保持帽215）的外部部件240所形成。液体冷却剂管道225B可设置在防护罩保持帽220的外部部件280和内部部件285之间，并且由防护罩保持帽220的外部部件280和内部部件285所限定。

防护罩保持帽220可包括基本圆柱形本体（例如，由外部部件280和内部部件285构成的本体），该本体的尺寸做成容纳等离子弧焊枪的防护罩205。防护罩保持帽220可包括由基本圆柱形本体限定的液体冷却剂管道（例如，包括液体冷却剂管道225A和225B）。在一些实施例中，液体冷却剂通过液体冷却剂管道225A供给、撞击防护罩205的一部分（例如，防护罩的凸缘），并通过液体冷却剂管道225B返回。液体冷却剂管道可包括返回通路（例如，液体冷却剂管道225B）和供给通路（例如，液体冷却剂管道225A），供给通路引导冷却剂以撞击防护罩的周向延伸部分320。撞击防护罩205的冷却剂的温度可在沿防护罩的周向延伸部分320的各处恒定。

在一些实施例中，基本圆柱形本体包括基本圆柱形外部部件（例如，外部部件280）和基本圆柱形内部部件（例如，内部部件285），内部部件设置在外部部件内。液体冷却剂管道的供给通路（例如，液体冷却剂管道225A）可至少部分地由基本圆柱形内部部件的内表面（例如，内表面300）所形成。在一些实施例中，液体冷却剂管道的返回通路（例如，液体冷却剂管道225B）可至少部分地由基本圆柱形内部部件的外表面（例如，内部部件的外表面305）和基本圆柱形外部部件的内表面（例如，外部部件的内表面290）所形成。

尽管已参照其特定说明性实施例具体示出和描述了本发明，但应当理解，可在不脱离本发明的精神和范围内对形式和细节方面进行各种改变。

Claims (54)

1.一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工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二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1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1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1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1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一种进行传导冷却的区域。

6.如权利要求5所述的防护罩，其特征在于，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1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1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1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1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1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1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1所述的防护罩，其特征在于，为单体的所述本体是一件式的。

14.一种用于减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工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，其特征在于，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，其特征在于，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。

25.一种用于减少熔渣在固定于等离子弧焊枪的单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工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穿之前基本相同的温度。

27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述防护罩包括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用来保持接触冷却所述第二表面的所述液流的所述密封组件。

28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，将所述防护罩冷却到周围温度之下。

29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，将所述防护罩冷却到大约60华氏度之下。

30.如权利要求25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。

31.如权利要求25所述的方法，其特征在于，对所述防护罩的所述第二表面进行接触冷却包括提供围绕所述防护罩的所述第二表面的恒定液流。

32.如权利要求25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。

33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，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。

34.一种用于等离子弧焊枪的单体防护罩，所述等离子弧焊枪刺穿并切割金属工件并产生指向所述焊枪的飞溅的熔融金属，所述防护罩包括：

所述防护罩的外部分，所述外部分构造成由流动液体直接冷却；以及

第一密封组件和第二密封组件，这些组件间隔开并围绕由流动液体直接冷却的所述外部分设置，所述第一密封组件和所述第二密封组件构造成相对于所述等离子弧焊枪的保持帽使所述流动液体保持直接冷却所述防护罩的所述部分。

35.如权利要求34所述的防护罩，其特征在于，还包括所述防护罩的构造成由气体直接冷却的部分。

36.如权利要求34所述的防护罩，其特征在于，所述防护罩还包括唇部，其中，构造成由所述液体直接冷却的所述部分设置在所述唇部上。

37.如权利要求35所述的防护罩，其特征在于，构造成由所述气体直接冷却的所述部分设置在所述防护罩的内表面上。

38.如权利要求34所述的防护罩，其特征在于，所述密封组件是O形圈密封件、环氧密封件或硬金属接触密封件中的至少一种。

39.一种等离子弧焊枪系统，所述系统包括：

等离子弧焊枪；

冷却装置，所述冷却装置构造成提供冷却介质；以及

防护罩，所述防护罩相对于所述等离子弧焊枪设置，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：

第一部分，所述第一部分构造成截取基本上所有指向等离子弧焊枪的飞溅熔融金属；

第二部分，所述第二部分由流自所述冷却装置的所述冷却介质直接冷却，所述第二部分与暴露于所述飞溅熔融金属的所述第一部分热连通；以及

密封装置，所述密封装置设置在所述第一部分和所述第二部分之间，所述密封装置构造成保持流自所述冷却装置的所述冷却介质，并构造成使所述冷却介质保持在所述等离子弧焊枪中与所述防护罩的所述第二部分接触；

其中，所述冷却装置构造成提供围绕所述防护罩的所述第二部分的恒定冷却介质流，以防止所述飞溅熔融金属粘接于所述防护罩的所述第一部分。

40.如权利要求39所述的系统，其特征在于，所述冷却装置是激冷器。

41.如权利要求39所述的系统，其特征在于，所述冷却介质反复冷却所述第二部分。

42.如权利要求39所述的系统，其特征在于，所述防护罩还包括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所述密封组件。

43.如权利要求39所述的系统，其特征在于，所述防护罩为单体。

44.如权利要求43所述的系统，其特征在于，所述防护罩包括恒定热介质。

45.如权利要求43所述的系统，其特征在于，所述防护罩为一件式的。

46.一种用于减少熔渣在固定于等离子弧焊枪的防护罩上堆积的方法，所述等离子弧焊枪构造成刺穿并切割金属工件并产生指向所述焊枪的飞溅的熔融金属，所述方法包括：

通过用冷却介质流冷却所述防护罩的外部表面，来防止所述飞溅熔融金属堆积在为单体的所述防护罩上，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粘接于所述防护罩的所述第三表面；

提供相对于所述防护罩的所述第二表面设置的密封机构，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所述液流；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。

47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，冷却所述防护罩包括快速冷却所述防护罩，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穿之前基本相同的温度。

48.如权利要求46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所述等离子弧焊枪的飞溅熔融金属。

49.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述防护罩包括位于所述第二表面和所述第三表面之间的通道，所述通道构造成接纳所述密封机构。

50.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述防护罩被冷却到低于环境温度。

51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，所述防护罩被冷却到低于60华氏度。

52.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述防护罩的所述第一表面是所述防护罩的内表面，所述防护罩的所述第二表面是所述防护罩的外表面。

53.如权利要求46所述的方法，其特征在于，对所述防护罩的所述第二表面进行接触冷却包括提供围绕所述防护罩的所述第二表面的恒定液流。

54.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述密封机构包括从以下选出的一个：O形圈密封、环氧密封和硬金属接触密封。

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