CN110740832A - 用于冷却焊接接触焊嘴的焊接系统 - Google Patents

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Abstract

本公开的一些示例涉及为接触焊嘴提供冷却气体流的焊接系统。接触焊嘴可以被保持在焊炬的颈部和喷嘴组件内，该焊炬(例如，从焊接系统)接收气体(比如保护气体)。焊嘴保持装置和气体扩散器可以协作以将接触焊嘴保持在颈部和喷嘴组件内。气体扩散器可以具有轴向气体通道，该轴向气体通道被配置为将保护气体引导到位于气体扩散器内的接触焊嘴的后部上方和/或引导保护气体通过位于气体扩散器内的接触焊嘴的后部。焊嘴保持装置可以具有气体通道，该气体通道被配置为将来自气体扩散器的气体流引导到接触焊嘴的前部上方和/或将来自气体扩散器的气体流引导过接触焊嘴的前部。气体流可以有助于在焊接之前，焊接中和/或焊接之后冷却接触焊嘴，这可以延长接触焊嘴的使用寿命。

Description

用于冷却焊接接触焊嘴的焊接系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年4月19日递交的名称为“用于冷却焊接接触焊嘴的系统(SYSTEMFOR COOLING A WELDING CONTACT TIP)”的申请号为62/487,199的美国临时专利申请的权益，其全部内容明确地通过引用并入于此。
技术领域
本公开总体上涉及焊炬，并且更特别地，涉及用于冷却焊接接触焊嘴的焊接系统。
背景技术
焊炬会由于多种因素遭受磨损。焊炬接触焊嘴可能至少部分地由于其与由焊炬产生的高温焊接电弧的靠近而遭受额外的磨损。焊接电弧产生的高温可能会加剧接触焊嘴的磨损。
通过将惯例的和传统的系统与如在本申请的其余部分中参照附图所阐述的本公开进行比较，对于本领域的技术人员而言，惯例的和传统的方式的局限性和缺点将变得显而易见。
发明内容
本公开针对例如在焊接系统中用于冷却接触焊嘴的设备，系统和方法，例如，基本上如至少结合附图中的至少一幅所示和/或所描述，并且如在权利要求书中更完整地所阐述的。
根据以下描述和附图，将更加充分地理解本公开的这些和其他优点，方面和新颖性特征以及所示出的示例的细节。
附图说明
图1是根据本公开的方面的焊接系统的示例。
图2是根据本公开的方面的在图1焊接系统中使用的示例性焊炬的侧视图。
图3A是根据本公开的方面的可以在图2的示例性焊炬中使用的示例性颈部和喷嘴组件的立体图。
图3B是根据本公开的方面的图3A的示例性颈部和喷嘴组件的侧视图。
图4A是根据本公开的方面的图3A的示例性颈部和喷嘴组件的分解图。
图4B是根据本公开的方面的图4A的颈部和喷嘴组件的示例性颈部组件的分解图。
图4C是根据本公开的方面的图4A的颈部和喷嘴组件的示例性喷嘴组件的分解图。
图5是根据本公开的方面的图4A的颈部和喷嘴组件的示例性接触焊嘴的侧视图。
图6是根据本公开的方面的图4A的颈部和喷嘴组件的示例性衬里止动件的前侧立体图。
图7A是根据本公开的方面的图4C的喷嘴组件的示例性焊嘴保持装置的前侧立体图。
图7B是根据本公开的方面的图7A的示例性焊嘴保持装置的后侧立体图。
图8A是根据本公开的方面的图4A的颈部和喷嘴组件的示例性气体扩散器的前侧立体图。
图8B是图8A的示例气体扩散器的后侧立体图。
图8C是根据本公开的方面的图8A的示例性气体扩散器的后端视图。
图8D是根据本公开的方面的图8A的示例性气体扩散器的前端视图。
图8E是根据本公开的方面的图8A的示例性气体扩散器沿图8D的剖切线E-E得到的截面图。
图8F是根据本公开的方面的图8A的示例性气体扩散器沿图8D的线F-F的截面图。
图9A是根据本公开的方面的图3A的示例性颈部和喷嘴组件的立体图，其中一些部分被剖切。
图9B是根据本公开的方面的图3A的示例性颈部和喷嘴组件(穿过气体扩散器齿部)的截面图。
图9C是根据本公开的方面的图3A的示例性颈部和喷嘴组件(通过气体扩散器中的气体通道)的截面图。
图9D是根据本公开的方面示出了图9C的截面图中的气体流动。
具体实施方式
下面参考所附附图描述本公开的优选示例。在下面的说明书中，由于公知的功能或构造可能以不必要的细节使本公开变得晦涩难懂，因此不对公知的功能或构造进行详细描述。对于本公开，以下术语和定义应适用。
如在此利用的，“和/或”表示由“和/或”连接的列表中的任何一个或更多个项目。作为示例，“x和/或y”表示三元素集{(x)，(y)，(x，y)}中的任何元素。换言之，“x和/或y”表示“x和y中的一者或两者”。作为另一个示例，“x，y和/或z”表示七元素集{(x)，(y)，(z)，(x，y)，(x，z)，(y，z)，(x，y，z)}中的任何元素。换言之，“x，y和/或z”表示“x，y和z中的一者或多者”。
如在此利用的，术语“示例性”意味着用作非限制性示例，实例或说明。如在此利用的，术语“举例来说”和“例如”引出一个或多个非限制性示例，实例或说明的列表。
如在此使用的，焊接型电力供应和/或电源是指能够在向其施加电力时为焊接，熔覆，等离子切割，感应加热，激光操作(包括激光焊接，激光复合焊和激光熔覆)，碳弧切割或气刨和/或电阻式预热供电的任何装置，包括但不限于变压器整流器，逆变器，转换器，谐振电力供应，准谐振电力供应，开关模式电力供应等，以及与之关联的控制电路和其他辅助电路。
如在此使用的，焊接型电力是指适合于焊接，熔覆，等离子切割，感应加热，CAC-A和/或热丝焊接/预热(包括激光焊接和激光熔覆)，碳弧切割或气刨和/或电阻式预热的电力。
如在此使用的，术语“联接”，“联接到”和“与……联接”，每个都表示结构和/或电连接，无论是附接、固定、连接、接合、紧固、联系和/或以其他方式固定的。如在此使用的，术语“附接”是指固定、联接、连接、接合、紧固、联系和/或以其他方式固定。如在此使用的，术语“连接”是指附接、固定、联接、接合、紧固、联系和/或以其他方式固定。
当术语“大约”和/或“大致”用于修改或描述一个值(或值的范围)、位置、取向和/或动作时，是指合理地接近该值、值的范围、位置、取向和/或动作。因此，在此描述的示例不仅限于所列举的值，值的范围，位置，取向和/或动作，而应包括合理可行的偏差。
如在此使用的，术语“前”和/或“朝前”是指更靠近焊接电弧的位置，而“后”、“背后”、“在…后”和/或“朝后”是指离焊接电弧更远的位置。
为了方便起见，在整个说明书中使用术语“电力”，但是也包括相关的量度，比如能量、电流、电压和焓。例如，控制“电力”可包含控制电压、电流、能量和/或焓，和/或基于“电力”控制可包含基于电压、电流、能量和/或焓的控制。
本公开的一些示例涉及一种焊炬，焊炬包括：接触焊嘴，该接触焊嘴具有后外表面；以及气体扩散器，气体扩散器被配置为将后外表面接纳在气体扩散器内腔上的气体流动路径内。
在一些示例中，气体流动路径包括轴向气体通道，轴向气体通道被配置为将气体引导到接触焊嘴的后外表面上方。在一些示例中，气体扩散器包括被配置为将接触焊嘴接收在气体扩散器内的座。在一些示例中，座由多个齿部限定，其中，每个齿部包括搁块，并且接触焊嘴包括与每个齿部的搁块接合的肩部。在一些示例中，气体扩散器包括围住中空内腔的鼻部，其中所述齿部从所述鼻部的内表面延伸到所述中空内腔中。在一些示例中，气体流动路径包括设置在鼻部的内表面上，在齿部之间的多个轴向气体通道，并且多个轴向气体通道被配置为将气体引导到接触焊嘴的后外表面上方。在一些示例中，在轴向气体通道处的中空内腔的直径比在齿部处的中空内腔的直径大。在一些示例中，接触焊嘴的后外表面包括偏向表面，偏向表面被配置为背离接触焊嘴的轴线地引导气体。在一些示例中，气体扩散器包括斜面，该斜面被配置为为接触焊嘴的偏向表面提供间隙。
本公开的一些示例涉及一种在焊接应用中使用的气体扩散器，该气体扩散器包括：座，座被配置为将接触焊嘴的外表面保持在气体扩散器内腔上的气体流动路径内，其中当接触焊嘴保持在气体扩散器内时，气体流动路径邻近于接触焊嘴的外表面延伸。
在一些示例中，座被配置为与接触焊嘴的外表面接合，以将接触焊嘴保持在气体扩散器内。在一些示例中，座由多个齿部限定，并且每个齿部包括被配置为与接触焊嘴的外表面接合的搁块。在一些示例中，气体扩散器还包括围住中空内腔的鼻部，齿部从鼻部的内表面延伸到中空内腔。在一些示例中，气体流动路径包括多个轴向气体通道，并且多个轴向气体通道设置在齿部之间。在一些示例中，在所述轴向气体通道处的所述中空内腔的直径比在所述齿处的所述中空内腔的直径大。
本公开的一些示例涉及一种用于冷却焊炬的接触焊嘴的方法，方法包括：将气体引导至焊炬的气体扩散器；靠近接触焊嘴的第一外表面地引导气体，其中第一外表面被保持在气体扩散器内；以及靠近接触焊嘴的第二外表面地引导气体，其中第二外表面并未被保持在气体扩散器内。
在一些示例中，气体经由形成于气体扩散器内的通道靠近第一外表面被引导。在一些示例中，靠近第二外表面引导气体包括经由第一外表面的偏向表面使气体径向向外偏转；以及使气体在接触焊嘴的第二外表面上方径向向内重定向。在一些示例中，气体经由焊嘴保持装置被径向向内重定向。在一些示例中，接触焊嘴的第二外表面被保持在焊嘴保持装置内。
本公开的一些示例涉及向接触焊嘴提供冷却气体流的焊接系统。接触焊嘴可以被保持在焊炬的颈部和喷嘴组件内，该焊炬(例如，从焊接系统)接收气体(比如保护气体)。更具体地，可以使用焊嘴保持装置和气体扩散器将接触焊嘴保持在颈部和喷嘴组件内。焊嘴保持装置和气体扩散器可以协作以保持接触焊嘴。气体扩散器可以具有轴向气体通道，该轴向气体通道被配置为将保护气体引导在位于气体扩散器内的接触焊嘴的后部上方和/或将保护气体引导过位于气体扩散器内的接触焊嘴的后部。焊嘴保持装置可以具有气体通道，该气体通道被配置为将来自气体扩散器的气体流引导在接触焊嘴的前部上方和/或将来自气体扩散器的气体流引导过接触焊嘴的前部。气体流在焊接之前，焊接中和/或焊接之后冷却接触焊嘴，这可以延长接触焊嘴的工作寿命。
图1示出了焊接型系统10的示例。尽管图1中的特定焊接型系统10是气体金属电弧焊(GMAW)系统，但是可以使用其他类型的焊接型系统。图1示出了包括联接到送丝机14的焊接型电源12的焊接型系统10，尽管在一些示例中，送丝机14可以从系统10移除。在图1的示例中，电源12通过送丝机14向焊炬16供应焊接型电力。在一些示例中，电源12可以直接向焊炬16供应焊接型电力，而不是通过送丝机14供应焊接型电力。在图1的示例中，送丝机14将焊丝电极18(举例来说，实心焊丝、药芯焊丝、覆层焊丝)供应到焊炬16。可与电源12整合在一起或与电源12分离的气体供应20向焊炬16供应气体(举例来说，CO2、氩气)。操作者可以触发焊炬16的触发器22以在电极18和工件26之间引发电弧24。在一些示例中，触发焊炬16的触发器22可以引发不同的焊接型功能，而不是电弧24。
在一些示例中，焊接系统10可以经由设置在电源12(和/或电源壳体)上的操作者接口28从操作者接收焊接设置。焊接设置可以被传送到电源12内的控制电路30，控制电路30控制用于执行期望的焊接型操作的焊接型电力的产生。在图1的示例中，控制电路30联接到电力转换电路32，该电力转换电路32可以供应施加到焊炬16的焊接型电力(举例来说，脉冲波形)。在图1的示例中，电力转换电路32联接到如箭头34所示的电力源。该电力源可以是电网，发动机驱动的发电机、电池、燃料电池或其他替代电力源。
在一些示例中，控制电路30可以控制供应给焊炬16的焊接型电力的电流和/或电压。控制电路30可以至少部分地基于在送丝机14和/或焊炬16内的一个或更多个传感器36来监测电弧24的电流和/或电压。在一些示例中，控制电路30的处理器35可以至少部分地基于来自传感器36的反馈确定和/或控制电弧长度或电极外伸长度。处理器35可以利用存储在存储器37中的数据(举例来说，算法、指令、操作点)来确定和/或控制电弧长度或电极外伸长度。存储在存储器37中的数据可以经由操作者接口28，网络连接被接收或在组装控制电路30之前被预先加载。
图2是可以在图1的示例性焊接系统中和/或与之一起使用的示例性焊炬16。焊炬16包括附接到触发器22的手柄38。触发器22可以被致动以引发焊接(和/或其他焊接型操作)。在后端40处，手柄38联接至电缆42，在电缆42处将焊接耗材(举例来说，电极18、保护气体等等)供应至焊接点。焊接耗材通常穿过手柄38的后端40并在前端44处离开，该前端44在与后端40相对的一端设置在手柄38上。
在图2的示例中，焊炬16包括从手柄38的前端44延伸出的颈部46(举例来说，鹅颈管)。这样，颈部46联接在手柄38和焊接喷嘴48之间。应当注意到，当触发器22被按下或致动时，焊丝(举例来说，电极18)穿过电缆42、手柄38、颈部46和焊接喷嘴48，从而焊丝从焊接喷嘴48的前端50(举例来说，焊炬焊嘴)伸出。保护气体也可以穿过电缆42、手柄38、颈部46和/或焊接喷嘴48。
在图2的示例中，手柄38经由紧固件52和54固定到颈部46，并经由紧固件52和54固定到电缆42。在一些示例中，可以使用其他方法和/或布置将手柄38固定到颈部46。焊接喷嘴48被示出，其中移除了焊接喷嘴48的一部分以示出电极18从设置在焊接喷嘴48内的接触焊嘴56延伸出。尽管图2示出的焊接系统被设计以用来由人类操作者进行焊接，但是被设计以用来由机器人焊接系统使用的一个或更多个焊炬可以替代地或附加地与图1的焊接系统一起使用。例如，焊炬16可被改型为省略触发器22，可以适用于水冷等。
图3A和图3B示出了可以与图2的焊炬16和/或图1的焊接型系统10一起使用的示例性颈部和喷嘴组件300。在图3A和图3B的示例中，颈部和喷嘴组件300包括喷嘴组件348，绝缘体盖304(举例来说，电绝缘体盖)，接触焊嘴556和颈部组件346(举例来说，MIG和/或GMAW焊接颈部组件)。图4A示出了图3A和图3B的示例性颈部和喷嘴组件300的分解图。如在图4A的示例中所示，颈部和喷嘴组件300还包括具有O形环801的气体扩散器800。在图4A的示例中，颈部和喷嘴组件300的各个部件围绕(和/或环绕、沿着)纵向轴线301居中(和/或同轴布置)。
图4A还示出了衬里组件302，在一些示例中，该衬里组件302可以被视为颈部组件346的一部分或视为其自己的单独组件。如所示出的，衬里组件302包括衬里盘簧349和附接到衬里盘簧349的前端的衬里锁止结构600。衬里组件302提供了导管，电极18可以通过该导管从焊炬手柄38行进到接触焊嘴556。
图4B示出了示例性颈部组件346的分解图。在图4B的示例中，颈部组件346包括外颈部防护板350，颈部绝缘件352(举例来说，颈部电绝缘件)，颈部内部分354(举例来说，导电的颈部内部分)以及具有衬里锁止结构600的衬里组件302。在图4B的示例中，外部颈部防护板350，颈部绝缘件352和颈部内部分354大体上是圆柱形的并且是中空的，其中以围绕轴线301居中的圆柱形孔延伸穿过这些部件。
颈部内部分354可以由导电材料组成。在图4A和图4B的例子中，颈部内部分354包括螺纹399，螺纹399被配置为联接至气体扩散器800的互补内部螺纹899。在一些示例中，颈部内部分354和气体扩散器800可以使用螺纹以外的其他机构和/或方法联接在一起。颈部绝缘件352在颈部内部分354与外部颈部防护板350之间提供电(和/或热)绝缘，并且可以由电绝缘材料形成。外部颈部防护板350，颈部绝缘件352，颈部内部分354和衬里组件302包括延伸通过其中心的孔。孔沿纵向轴线301居中。当颈部组件346完全组装好时，衬里盘簧349位于颈部内部分354的孔内，颈部内部分354位于颈部绝缘件352的孔内，并且颈部绝缘件352位于外防护板350的孔内。
图4C示出了示例性喷嘴组件348的分解图。如图所示，喷嘴组件348包括喷嘴主体306，喷嘴绝缘体308(举例来说，喷嘴电绝缘体)和焊嘴保持装置700(举例来说，喷嘴插入体)。焊嘴保持装置700有助于将接触焊嘴556保持在喷嘴组件348内。喷嘴绝缘体308在喷嘴组件348内提供电(和/或热)绝缘，并且可以由电绝缘材料形成。在图4C的示例中，喷嘴主体306和喷嘴绝缘体308大体上是圆柱形的。喷嘴主体306、喷嘴绝缘体308和焊嘴保持装置700包括围绕纵向轴线301居中的孔。当喷嘴组件348被组装好时，焊嘴保持装置700位于喷嘴绝缘体308内，并且喷嘴绝缘体308位于喷嘴主体306内。
图5示出了接触焊嘴556的侧视图。接触焊嘴556可以是带螺纹的或者是无螺纹的。例如，如果是无螺纹的，则不需要工具将接触焊嘴556插入到喷嘴/气体扩散器组件中。在一些示例中，可以使用工具来固定接触焊嘴556。如所示出的，接触焊嘴556包括内孔，例如，电极18可以运动和/或延伸穿过该内孔。该孔可围绕纵向轴线301居中。
在图5的示例中，接触焊嘴556大体上是圆柱形的。如所示出的，接触焊嘴556包括前部分502，中间部分504和后部分506。当组装到颈部和喷嘴组件300中时，接触焊嘴556的前部分502可以最靠近焊接电弧24的。在图5的示例中，中间部分504直接在前部分502的后面，并且大体上是管状的(和/或圆柱形的)。当将接触焊嘴556组装到颈部和喷嘴组件300中时，中间部分504的一部分可以位于焊嘴保持装置700和/或喷嘴绝缘体308内。
在图5的示例中，接触焊嘴556的后部分506直接位于中间部分504的后面。在一些示例中，当将接触焊嘴556组装到颈部和喷嘴组件300中时，后部分506可以位于气体扩散器800和/或焊嘴保持装置700内。如所示出的，后部分506包括朝前锥形部508，偏向部分510(和/或后锥形部)以及阶梯形轮廓516。
在图5的示例中，朝前锥形部508随着其从中间部分504向后延伸而增大了接触焊嘴556的外径。在一些示例中，当将接触焊嘴556组装到颈部和喷嘴组件300中时，朝前锥形部508可以被配置为与喷嘴组件348接合(举例来说，与喷嘴组件348的焊嘴保持装置700的焊嘴保持壁706的锥形部708接合)。例如，朝前锥形部508可以是面朝前的锁止锥形部。
在图5的示例中，偏向表面510(和/或后锥形部)位于朝前锥形部508的后方。接触焊嘴556包括在朝前锥形部508和偏向表面510之间大体上平行于轴线301延伸的连接部分514。偏向表面510随着其从连接部分514向后延伸而减小了接触焊嘴556的外径。在一些示例中，当将接触焊嘴556组装到颈部和喷嘴组件300中时，偏向表面510可以被配置为引导气体流。
在图5的示例中，接触焊嘴556还包括设置在接触焊嘴556的后部处，直接在偏向表面510后面的轮廓516(举例来说，阶梯形轮廓或其他类型的轮廓)。如图5的示例所示，轮廓516包括以直角形成在轮廓516的第一部分520和第二部分522之间的L形肩部518(和/或台阶)。在三维视图中，肩部518可以看上去更像环形。肩部518位于接触焊嘴556的垂直过渡处，在该处，接触焊嘴556的外径进一步减小。
在一些示例中，轮廓516可以被配置为与气体扩散器800接合。例如，当将接触焊嘴556组装到颈部和喷嘴组件300中时，轮廓516(和/或轮廓516的肩部518)可以与气体扩散器800的座接合以将接触焊嘴556接收在气体扩散器800内。在一些示例中，当将接触焊嘴556组装到颈部和喷嘴组件300中时，轮廓516可以被配置为与衬里组件302，衬里锁止结构600和/或衬里盘簧349对准。在一些示例中，偏向表面510和轮廓516形成接触焊嘴556的后外表面的倒置部分，该倒置部分提供用于冷却的表面积。在一些示例中，偏向表面510和/或轮廓516的形状可以被配置为当保护气体在接触焊嘴556的后外表面上方流过时最大化或增加对接触焊嘴556的冷却效果。
图6示出了衬里锁止结构600的前立体图。衬里锁止结构600可以附接到衬里盘簧349的一端。在一些示例中，衬里锁止结构600的直径可以大于颈部内部分354的内孔直径，这样使得衬里锁止结构600防止衬里组件302缩回(举例来说，轴向地朝着焊炬16的后部分)进入颈部内部分354。在一些示例中，气体扩散器800可以配置为在内部与衬里锁止结构600，衬里盘簧349和/或衬里组件302相互作用，这样使得衬里盘簧349可以不抵靠接触焊嘴556的后端，不停留在接触焊嘴556的后端内，也不与接触焊嘴556的后端有任何物理接触。这样，由于衬里组件302可以不对接触焊嘴556施加任何轴向力或反旋转力，因此使接触焊嘴556的安装和移除变得更容易。在一些示例中，气体扩散器800还可以配置为在内部与衬里锁止结构600相互作用，这样使得衬里组件302在衬里组件302和接触焊嘴556之间保持更好的同心度。事实上，在一些示例中，衬里锁止结构600可以与气体扩散器800整合。换言之，在衬里锁止结构600和气体扩散器800被整合成单个部件中的示例中，如在此所描述的衬里锁止结构600的特征可以是气体扩散器800的一部分。
在图6的示例中，衬里锁止结构600包括主体602和鼻部604。鼻部604和主体602两者均大体上是圆柱形的。当被组装到颈部和喷嘴组件300中时，主体602和/或鼻部可以围绕纵向轴线301居中。如所示出的，主体602的外径大于鼻部604的外径。孔606(举例来说，围绕纵向轴线301居中)延伸穿过鼻部604(和/或主体602)。在图6的示例中，衬里锁止结构600包括形成于在主体602和鼻部604之间大体上垂直的过渡处的衬里锁止肩608。在一些示例中，当将衬里锁止结构600组装到颈部和喷嘴组件300中时，衬里锁止肩608可以被配置为与气体扩散器800的互补肩部808相互作用(和/或抵靠、接合、结合)。在图6的示例中，主体602包括环绕鼻部604的呈环状的多个端口610。当将衬里锁止结构600组装到颈部和喷嘴组件300中时，端口610可以提供气体可以流过的通路(举例来说，在接触焊嘴556和气体扩散器800之间)。
图7A和7B示出了焊嘴保持装置700的前侧立体图和后侧立体图。在一些示例中，焊嘴保持装置700可以配置为将接触焊嘴556保持在喷嘴组件348内。在一些示例中，例如，焊嘴保持装置700可以是喷嘴插入体或附件，其压紧在喷嘴主体306内或喷嘴主体306外。在一些示例中，焊嘴保持装置700可以是喷嘴主体306和/或喷嘴组件348的其他部分的一体部分。
如图所示，焊嘴保持装置700大致为圆柱形，尽管在一些示例中，焊嘴保持装置700可以形成为不同的形状以适应喷嘴组件348的形状。在图7A和7B的示例中，焊嘴保持装置700包括大致圆柱形的侧壁702。侧壁702环绕大体上中空的内部。可以设定侧壁702的外径的尺寸，以便当焊嘴保持装置700在喷嘴绝缘体308内时侧壁702与喷嘴绝缘体308摩擦接合。如图7A和图7B的示例所示，侧壁702的内部可以形成有螺纹798，该螺纹798被配置为与气体扩散器800的互补螺纹898接合(和/或联接)。在一些示例中，焊嘴保持装置700可以包括替代的和/或附加的其他机构和/或表面以用于与气体扩散器800接合。
焊嘴保持壁706在焊嘴保持装置700的前边缘710附近从侧壁702延伸到焊嘴保持装置700的内部。焊嘴保持壁706包括被配置为与接触焊嘴556相配合的孔712。焊嘴保持壁706进一步包括在焊嘴保持壁706的紧邻地围绕孔712的部分上的锁止锥形部708。锁止锥形部708被配置为接合接触焊嘴556的匹配的前锁止锥形部508(举例来说，朝前的锁止锥形部)。更具体地，焊嘴保持壁706的锁止锥形部708可以被配置为抵靠和/或接合接触焊嘴556的锁止锥形部508，以便将接触焊嘴556保持在焊嘴保持装置700的孔712内。在一些示例中，这样的接合还可以保持同心度和导电性。由于锁止锥形部708，所以孔712在焊嘴保持壁706的一侧上具有比在另一侧上更小的周长(和/或半径、直径、尺寸等等)。更具体地，孔712在焊嘴保持壁706最靠近焊嘴保持装置700的前边缘710的一侧上具有较小的周长(和/或半径、直径、尺寸等等)。孔712在焊嘴保持壁706的更靠近焊嘴保持装置700的后边缘714的相对侧上具有较大的周长(和/或半径、直径、尺寸等等)。
在图7A和7B的示例中，焊嘴保持装置700还包括在焊嘴保持壁706的前侧和后侧上的气孔716。如所示出的，气孔716位于侧壁702上，径向地围绕焊嘴保持装置700设置。气孔716设置在侧壁702的通道部分718中/上，通道部分718相比绝大部分的侧壁702具有较小的外径，以便当将焊嘴保持装置700与颈部和喷嘴组件300组装在一起时，为保护气体在焊嘴保持装置700和喷嘴绝缘体308(和/或喷嘴组件348的其他部分)之间流动提供空间。在图7A和7B的示例中，气孔716大致为圆形(和/或卵形、椭圆形等等)。气孔716可以被配置为提供用于使保护气体流过侧壁702(和/或通道部分718)并围绕焊嘴保持壁706流动的路线和/或路径。
焊嘴保持装置700可以被配置为通过提供穿过其侧壁702的气孔716而为气体流提供间隙，以将气体向内朝向接触焊嘴556引导。更具体地，焊嘴保持壁706(和/或由焊嘴保持壁706保持的接触焊嘴556)可以将来自气体扩散器800的气体流径向向外引导。被向外引导的气体可以流过焊嘴保持壁706的后侧上的气孔716，并流过通道部分718。然后，喷嘴绝缘体308和/或前边缘710可以引导保护气体朝向接触焊嘴556径向向内通过焊嘴保持壁706的前侧上气孔716。引导到接触焊嘴556的向内气体流可以在接触焊嘴556上提供冷却效果。与朝前的气孔(举例来说，轴向通道)相比，径向的气孔716(举例来说，径向通道)可以进一步阻止飞溅物的积聚。
在一些示例中，可以使用其他示例性焊嘴保持装置，比如至少在本申请的受让人拥有的美国专利申请第15/828,041号中所描述的那些，该申请通过引用并入于此。
图8A-图8F示出了气体扩散器800的各种视图。气体扩散器800可以是导电的。如图8A-图8F的示例所示，气体扩散器800大体上是中空的，并且包括大体上圆柱形的基座802和连接到基座802的鼻部804。当与颈部和喷嘴组件300组装在一起时，基座802围绕纵向轴线301大致居中。基座802和鼻部804包围中空内腔。在基座802内的中空内腔的直径大体上比在鼻部804内的中空内腔的直径大。
如所示出的，基部802的外表面包括被配置为接收O形环801的环形缝隙806。当将O形环801和气体扩散器800组装到颈部和喷嘴组件300中时，O形环801可以被配置为在气体扩散器800和喷嘴绝缘体308(和/或喷嘴组件348的一些其他部分)之间形成气体密封。在图8A-图8F的示例所示，基座802的内表面包括扩散器肩部808，其被配置为抵靠(和/或结合、接合等)衬里锁止肩608，从而当将气体扩散器800与颈部和喷嘴组件300组装在一起时，防止衬里锁止结构600在气体扩散器800内进一步向前运动。当完全组装好时，衬里锁止结构600的鼻部604可以延伸到气体扩散器800的鼻部804的中空内腔中。
在图8A-图8F的示例中，气体扩散器800的基座802包括形成于基座802的外表面上的外螺纹898和形成于基座802的内表面上的内螺纹899。外螺纹898可以被配置为与焊嘴保持装置700的互补内螺纹798配合(和/或结合、接合、联接等等)。内螺纹899可以被配置为与颈部组件346的互补外螺纹399配合(和/或结合、接合、联接等等)。在图8A-图8F的示例中，气体扩散器800的鼻部804包括扳手作用平面810，如果需要的话，扳手作用平面810可以用于通过气体扩散器800的内螺纹899和/或颈部组件346的配合的外螺纹将气体扩散器800拧紧至颈部组件346。在一些示例中，气体扩散器800，焊嘴保持装置700和/或颈部组件346可以使用除了螺纹以外的其他机构和/或方法(举例来说，摩擦配合)联接在一起。
在图8A-图8F的示例中，气体扩散器800包括在其鼻部804的轴向端的前边沿812。斜面表面814从前边沿812朝向气体扩散器800的中空内腔向内延伸。在一些示例中，斜面表面814可以为接触焊嘴556上的偏向表面510提供间隙。斜面表面814还可以使气体扩散器800在鼻部804内的中空内腔的直径变窄。如所示出的，斜面表面814通往凸台819，凸台819通过搁块818连接到齿部816。
在图8A-图8F的示例中，多个齿部816从鼻部804的内表面径向向内延伸到气体扩散器800的中空内腔中。每个齿部816包括在齿部816和凸台819之间的垂直过渡处形成的搁块818(和/或肩部)。当接触焊嘴556和气体扩散器800被组装到颈部和喷嘴组件300中时，搁块818可以在接触焊嘴556的后阶梯形轮廓516处抵靠住(和/或结合，接合，按压抵靠等)肩部518。凸台819，齿部816和/或搁块818因此可以包括与接触焊嘴556的阶梯形轮廓516互补的阶梯形轮廓，和/或被配置为当将接触焊嘴556和气体扩散器800组装到颈部和喷嘴组件300中时接收接触焊嘴556的座。当将接触焊嘴556和气体扩散器800组装到颈部和喷嘴组件300中时，接触焊嘴556可以保持在气体扩散器800，焊嘴装置700和/或喷嘴组件348内。在气体扩散器800的座与焊嘴保持装置700的焊嘴保持壁706(和/或焊嘴保持壁706的锥形部708)之间可以有压缩力。
在图8A-图8F的示例中，气体扩散器800还包括围绕鼻部804的内表面呈环状的多个轴向气体通道820。如所示出的，气体通道820大致平行于纵向轴线301延伸。在图8A-图8F的示例中，每个气体通道820沿周向(和/或弓形)方向位于两个齿部816之间。在气体通道820处的气体扩散器800的内径(和/或中空内腔的直径)大于在齿部816和/或凸台819和/或斜面表面814处的气体扩散器800的内径(和/或中空内腔的直径)。气体通道820从大致前边沿812轴向延伸过齿部816的搁块818。因此，当接触焊嘴556被接收在气体扩散器800时，气体通道820提供了使气体可以流动过(和/或在其上方流过，越过等)接触焊嘴556的导管(和/或通路)。此外，衬里组件302可以防止流过气体扩散器800和/或通道820的气体流入具有电极18的接触焊嘴556的内腔。因此，当接触焊嘴556保持在座中时，气体通道820可以被配置为引导(和/或导向，操纵等等)保护气体在接触焊嘴556的外表面(举例来说，轮廓516、偏向表面510等等)上方经过，这可以有助于冷却接触焊嘴556，减少因高温产生的磨损，和/或延长接触焊嘴556的使用寿命。
图9A示出了完全组装好的示例性颈部和喷嘴组件300的立体图，其中一部分被剖切开。图9B-图9D示出了示例性颈部和喷嘴组件300的截面图。图9B示出了穿过气体扩散器800的齿部816的截面图(类似于图8E)。图9C示出了穿过气体扩散器800中的气体通道820的截面图(类似于图8F)。图9D示出了具有示例性气体流900的图9C的截面图。
在图9A至图9D的示例中，焊嘴保持装置700和气体扩散器800协作以将接触焊嘴556保持在颈部和喷嘴组件300内。更具体地，焊嘴保持装置700和气体扩散器800与接触焊嘴556的后部506接和(和/或结合)以将接触焊嘴556保持在颈部和喷嘴组件300内。更准确地说，接触焊嘴556的朝前锥形部508与焊嘴保持装置700的焊嘴保持壁706的锥形部708接合(举例来说，结合)，并且接触焊嘴556的阶梯形轮廓516和/或肩部518与气体扩散器800的齿部816的搁块818接合(和/或结合)。接触焊嘴556在焊嘴保持装置700的焊嘴保持壁706和气体扩散器800的座之间被锁定就位。在一些示例中，接触焊嘴556本身不需要螺纹以锁定就位。在一些示例中，接触焊嘴556的后端倚靠在衬里组件302。
在图9A至图9D的示例中，衬里锁止结构600设置在气体扩散器800内。衬里锁止肩部608抵靠住气体扩散器800的内部肩部808，这有助于使衬里组件302(和/或在衬里组件302内移动的电极18)与接触焊嘴556的内孔定位和/或对准。气体扩散器800的螺纹898与焊嘴保持装置700的螺纹798结合，以使焊嘴保持装置700联接至气体扩散器800。焊嘴保持装置700通过摩擦配合保持在喷嘴绝缘体308内。气体扩散器800通过与颈部组件346的外螺纹399结合的气体扩散器800的内螺纹899而进一步联接到颈部组件346。
在操作中，气体流900(和/或对流)可以流过颈部和喷嘴组件300。图9D示出了根据本公开的焊炬的组装部分的示例的截面的示例性气体流动。参考图9D，气体流900(举例来说，保护气体)通过颈部组件346运动至气体扩散器800。更具体地，气体流900大致平行于纵向轴线301地在衬里盘簧349和颈部内部分354之间运动。在离开颈部内部分354之后，气体流900运动通过衬里锁止结构600的端口610，以从颈部组件346运动到气体扩散器800。然后气体流900行进通过通道820并穿过接触焊嘴556的后部分506(和/或沿着接触焊嘴556的后部分506，在接触焊嘴556的后部分506上方等等)。特别地，气体经过接触焊嘴556的轮廓516和偏向表面510上方，并且冷却接触焊嘴556。偏向表面510和/或轮廓516可以在结构上被设计为针对具体应用(举例来说，焊接、熔覆、切割等等)和/或针对具体尺寸参数或公差将接触焊嘴556冷却适当的量。通过在操作过程中冷却接触焊嘴556，可以延长接触焊嘴556的使用寿命。
偏向表面510被配置为不仅冷却接触焊嘴556，而且使气体沿大体上远离接触焊嘴556的轴线的方向偏转。偏向表面510可以被配置为引导气体以使气体流保持层流而不是变为湍流。在图9D的示例中，气体流900通过接触焊嘴556的偏向表面510和焊嘴保持壁706被径向向外(近似垂直于轴线301)朝着焊嘴保持壁706的后侧上的气孔716引导。气体流运动通过气孔716，并且由喷嘴绝缘体308沿大体上平行于轴线301的路径朝向前端50重定向。然后，焊嘴保持装置700的前边缘710引导气体流900径向向内通过焊嘴保持壁706的前侧上的气孔716。一旦通过气孔716，气体流900再次流过接触焊嘴556，从而提供更多的冷却流。最后，气体流900穿过喷嘴组件348的前端50流出。
尽管已经参考某些实施方式描述了本装置，系统和/或方法，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等同物。另外，在不脱离本发明范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本装置，系统和/或方法不限于所公开的特定实施方式，而是本装置，系统和/或方法将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方式。

Claims (20)

1.一种焊炬，所述焊炬包括：
接触焊嘴，所述接触焊嘴具有后外表面；以及
气体扩散器，所述气体扩散器被配置为将所述后外表面接收在所述气体扩散器内部的气体流动路径内。
2.根据权利要求1所述的焊炬，其中所述气体流动路径包括轴向气体通道，所述轴向气体通道被配置为将所述气体引导到所述接触焊嘴的所述后外表面上方。
3.根据权利要求1所述的焊炬，其中所述气体扩散器包括被配置为将所述接触焊嘴接收在所述气体扩散器内的座。
4.根据权利要求3所述的焊炬，其中所述座由多个齿部限定，其中，每个齿部包括搁块，并且其中所述接触焊嘴包括与每个齿部的所述搁块接合的肩部。
5.根据权利要求4所述的焊炬，其中所述气体扩散器包括包围中空内腔的鼻部，其中所述齿部从所述鼻部的内表面延伸到所述中空内腔中。
6.根据权利要求5所述的焊炬，其中所述气体流动路径包括设置在所述鼻部的所述内表面上，在所述齿部之间的多个轴向气体通道，并且其中所述多个轴向气体通道被配置为将所述气体引导到所述接触焊嘴的所述后外表面上方。
7.根据权利要求6所述的焊炬，其中在所述轴向气体通道处的所述中空内腔的直径比在所述齿部处的所述中空内腔的直径大。
8.根据权利要求1所述的焊炬，其中所述接触焊嘴的所述后外表面包括偏向表面，所述偏向表面被配置为背离所述接触焊嘴的轴线地引导所述气体。
9.根据权利要求8所述的焊炬，其中所述气体扩散器包括斜面，所述斜面被配置为为所述接触焊嘴的所述偏向表面提供间隙。
10.一种在焊接应用中使用的气体扩散器，所述气体扩散器包括：
座，所述座被配置为将所述接触焊嘴的外表面保持在所述气体扩散器内部的气体流动路径内，其中当所述接触焊嘴保持在所述气体扩散器内时，所述气体流动路径邻近于所述外表面延伸。
11.根据权利要求10所述的气体扩散器，其中所述座被配置为与所述接触焊嘴的所述外表面接合，以将所述接触焊嘴保持在所述气体扩散器内。
12.根据权利要求10所述的气体扩散器，其中所述座由多个齿部限定，并且其中每个齿部包括被配置为与所述接触焊嘴的所述外表面接合的搁块。
13.根据权利要求12所述的气体扩散器，所述气体扩散器还包括围住中空内腔的鼻部，其中所述齿部从所述鼻部的内表面延伸到所述中空内腔中。
14.根据权利要求13所述的气体扩散器，其中所述气体流动路径包括多个轴向气体通道，并且其中所述多个轴向气体通道设置在所述齿部之间。
15.根据权利要求14所述的气体扩散器，其中在所述轴向气体通道处的所述中空内腔的直径比在所述齿处的所述中空内腔的直径大。
16.一种用于冷却焊炬的接触焊嘴的方法，所述方法包括：
将气体引导至所述焊炬的气体扩散器；
靠近接触焊嘴的第一外表面引导气体，其中所述第一外表面被保持在所述气体扩散器内；以及
靠近接触焊嘴的第二外表面引导气体，其中所述第二外表面并未被保持在所述气体扩散器内。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述气体经由形成于所述气体扩散器内的通道靠近所述第一外表面被引导。
18.根据权利要求16所述的方法，其中靠近所述第二外表面引导所述气体包括经由所述第一外表面的偏向表面使气体径向向外偏转；以及使所述气体在所述接触焊嘴的所述第二外表面上方径向向内重定向。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述气体经由焊嘴保持装置被径向向内重定向。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述接触焊嘴的所述第二外表面被保持在所述焊嘴保持装置内。
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