CN111604576B - 用于等离子弧焊炬的成本有效的筒 - Google Patents

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Abstract

一种用于空气冷却的等离子弧焊炬的筒（100）被提供。该筒包括具有模制的热塑性细长本体的涡流环（102），该本体具有远端、近端以及被构造成容纳电极的中空部分。涡流环（102）还具有由细长本体的远端限定的多个气流开口（136）并且被构造成将涡流运动赋予用于等离子弧焊炬的等离子气流。涡流环（102）进一步包括位于远端处的细长本体的表面上的喷嘴保持部件（216）以用于将喷嘴保持至细长本体。该筒进一步包括附接至涡流环（102）的细长本体的近端的帽（106）以用于基本上封闭该细长本体的近端。

Description

用于等离子弧焊炬的成本有效的筒
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2014年8月12日提交的美国临时专利申请第62/036,393号的权益和优先权，其全部内容由本申请的受让人拥有并且在此通过全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明一般涉及用于等离子弧焊炬的可消耗件，并且更特别地涉及具有多个集成部件的等离子弧焊炬的一个或多个可替换的低成本筒。
背景技术
热处理焊炬（诸如，等离子弧焊炬）广泛地用于材料的高温处理（例如，加热、切割、刨削和标记）。等离子弧焊炬一般包括焊炬本体，安装在焊炬本体内的电极，置于电极的钻孔内的发射插入件，具有安装在焊炬本体内的中心出口孔的喷嘴，护罩，电连接件，用于冷却的通路，用于弧控制流体（例如，等离子气体）的通路以及电源。涡流环能够被用于控制形成于电极和喷嘴之间的等离子腔室中的流体流型。在一些焊炬中，保持帽被用于将喷嘴和/或涡流环维持在等离子弧焊炬中。在操作中，焊炬产生等离子弧，等离子弧是具有高温和足够的动量以辅助去除熔融金属的离子化气体的压缩射流。用在焊炬中的气体能够是非反应性的（例如，氩气或氮气）或反应性的（例如，氧气或空气）。
用于在等离子弧焊炬中产生等离子弧的一种方法是接触启动方法。接触启动方法包括在电极和喷嘴之间建立物理接触和电连通以扁在其之间形成电流路径。电极和喷嘴能够配合以便在焊炬本体内形成等离子腔室。电流被提供至电极和喷嘴，并且气体被引入至等离子腔室。气体压力增大直至该压力足以分离电极和喷嘴。该分离使得在等离子腔室中在电极和喷嘴之间形成电弧。电弧将被引入的气体离子化以便产生能够转移至工件以用于材料处理的等离子射流。在一些应用中，电源适于在弧的产生期间提供已知为引导电流的第一电流，以及当等离子射流已经转移至工件时提供已知为转移弧电流的第二电流。
各种构造能够用于产生弧。例如，电极能够在焊炬本体内远离固定喷嘴移动。这样的构造被称为“倒流（blow-back）”接触启动方法，因为气体压力使得电极远离工件移动。这样的系统的问题涉及喷嘴和电极可消耗件之间的精确对准，这显著地影响了可消耗件的预期寿命以及材料处理/切割质量。在另一构造中，喷嘴能够远离相对固定的电极移动。这样的构造被称为“前流（blow-forward）”接触启动方法，因为气体压力使得喷嘴朝向工件移动。
现有的等离子切割系统包括可用于与不同的电流和/或操作模式一起使用的大量可消耗件。大量的可消耗件选项要求大的零件数量以及用于用户的清单，并且能够使用户困惑并增加安装不正确的可消耗件的可能性。大量的可消耗件选项还能够引起冗长的焊炬设置时间并且使其难以在要求焊炬中的可消耗件的不同设置的切割过程中转换，焊炬中的可消耗件的设置和安装通常在现场执行。例如，在切割操作之前，选择并安装对于特定的切割任务正确的一组可消耗件能够是繁重且耗时的。此外，当旧部件与新部件一起使用时，在现场的这些部件的选择、组装和安装能够引起对准问题或兼容性问题。在焊炬操作期间，现有的可消耗件能够经历性能问题，诸如无法维持适当的可消耗件对准和间距。此外，当前的可消耗件包括大量昂贵的材料（例如，Vespel TM）并且通常要求相对复杂的制造工艺，这导致极大的制造成本并且抑制了他们的广泛商业化、生产和采用。所需要的是降低制造成本和时间、降低部件数目、提高系统性能（例如，部件对准、切割质量、可消耗件寿命、可变性/多功能性等）以及使终端用户易于安装并使用可消耗件的新的且改进的可消耗件平台。
发明内容
本发明提供用于等离子弧焊炬（诸如，用于手工操作的空气冷却的等离子弧焊炬）的一个或多个成本有效的筒的设计。通常，因为筒包括一套两个或更多个可消耗的部件，所以该筒提供了使用的便利性并且与单独地安装每个可消耗部件相比缩短了用于安装至等离子弧焊炬中的时间。此外，在焊炬中使用筒改进了部件的对准和切割一致性。然而，制造和材料成本能够阻止筒的广泛的商业化和生产。本发明通过提供一个或多个成本有效的筒的设计而解决了这个问题，该成本有效的筒的设计促进了筒的商业化和生产并且改进了它们的安装。
在一个方面中，本发明的特征在于一种用于空气冷却的等离子弧焊炬的筒。该筒包括涡流环和帽。涡流环包括具有基本上中空部分的模制的热塑性细长本体，模制的热塑性细长本体具有远端和近端并且被构造成在中空部分内容纳电极。涡流环还包括由细长本体的远端限定的多个气流开口并且被构造成将涡流运动赋予用于等离子弧焊炬的等离子气流。涡流环进一步包括在远端处位于细长本体的表面上的喷嘴保持部件以用于将喷嘴保持至该细长本体。帽附接至涡流环的细长本体的近端。该帽基本上围住该细长本体的近端。
在一些实施例中，帽由导电材料形成。帽能够被构造成将电极保持在筒内并且将电流传递至该电极。帽能够包括用于物理地接触回弹性元件的偏压表面，该回弹性元件抵靠电极的近端偏压。额外地，帽能够包括被构造成将回弹性元件保持在偏压表面与电极的近端之间的基本上中空的本体。
在一些实施例中，帽的本体具有基本上均匀的厚度。在一些实施例中，帽包括至少一个通气孔。
在一些实施例中，帽包括接触表面以用于当等离子弧焊炬在转移弧模式中操作时促进与电极的对应接触表面的电接触。帽的接触表面的特征在于在引导弧的引发期间不存在与电极对应接触表面的接触。该接触表面能够被构造成当焊炬在转移弧模式中操作时物理地接触电极的对应接触表面。
在一些实施例中，涡流环的多个气流开口包括由置于涡流环的细长本体的远端周围的多个延伸部限定的槽，每个槽位于一对延伸部之间。
在一些实施例中，喷嘴保持部件包括位于延伸部的外表面上的沟槽。喷嘴能够经由卡扣配合、螺纹连接或压接中的一个而保持至涡流环。在一些实施例中，通过压接、卡扣配合或螺纹连接中的一个而实现帽和涡流环之间的接合。
在一些实施例中，涡流环的细长本体由热塑性材料模制，该热塑性材料包括醚和酮分子形成的聚合物的。该热塑性材料能够具有一个或多个属性，包括：（i）大于约320华氏度（F）的玻璃化转变温度（Tg），（ii）在Tg以下小于约22微英寸/英寸-华氏度（micro.in/in.F）的线性热膨胀系数（CLTE），（iii）在Tg以上小于约55 micro.in/in.F的CLTE，(iv)大于约720华氏度的熔点，以及（v）大于约480千伏/英寸的介电强度。
在一些实施例中，每个气流开口的轴向长度（L）与在电极的半径和涡流环的内壁的半径之间的平均半径（R）的比率小于约0.5。在一些实施例中，多个气流开口围绕细长本体的远端被置于单个层中，每个气流开口在涡流环的内壁中的开口和涡流环的外壁上的开口之间具有约0.040英寸的偏移。
在另一方面中，一种用于空气冷却的等离子弧焊炬的模制的涡流环被提供。模制的涡流环包括模制的热塑性细长本体，该细长本体包括基本上中空的部分。模制的热塑性细长本体具有远端和近端并且被构造成在中空部分内容纳电极。模制的涡流环还包括多个模制的气流开口，每个气流开口从细长本体的内表面延伸至外表面。模制的气流开口被置于细长本体的远端的周围并且被构造成将涡流赋予等离子弧焊炬的等离子气流。模制的涡流环进一步包括位于本体上的喷嘴保持表面以用于将喷嘴保持在细长本体的远端处。
在一些实施例中，多个气流开口包括由置于细长本体的远端周围的多个延伸部限定的槽，每个槽位于一对延伸部之间。涡流环的细长本体的远端和喷嘴能够配合地限定多个气流开口。
在一些实施例中，喷嘴保持表面包括位于延伸部的外表面上的喷嘴保持部件。该喷嘴保持部件能够包括被构造成经由压接而容纳喷嘴的一部分的沟槽。在一些实施例中，喷嘴保持表面包括被构造成经由压接而容纳喷嘴的一部分的倾斜表面。
在一些实施例中，涡流环被构造成经由卡扣配合或螺纹连接中的一个而接合喷嘴。在一些实施例中，涡流环被构造成经由压接而接合喷嘴。
在一些实施例中，细长本体由热塑性材料模制，该热塑性材料包括醚和酮分子形成的聚合物。热塑性材料能够进一步包括一个或多个添加剂。
在另一方面中，一种用于空气冷却的等离子弧焊炬的组件被提供。该组件包括电极，由热塑性材料模制的涡流环，喷嘴，以及帽。涡流环包括位于远端处的喷嘴保持表面以及位于近端处的帽保持元件。喷嘴经由喷嘴保持表面而牢固地固定至涡流环的远端，其中，喷嘴包括位于喷嘴远端处的出口孔。帽经由帽保持元件而牢固地固定至涡流环的近端。该帽被构造成在近端处围住该涡流环。涡流环、喷嘴和帽的固定形成一腔室，电极长期地置于该腔室中并且在该腔室中相对于喷嘴而对准。
在一些实施例中，喷嘴保持表面包括倾斜表面并且喷嘴通过抵靠该倾斜表面压接喷嘴的至少一部分而固定至涡流环的远端。喷嘴压接至喷嘴保持表面能够建立：（1）喷嘴的出口孔在腔室内相对于电极的远端的径向居中在0.005英寸内，以及（2）在组件的转移弧操作期间，电极在腔室内在电极的远端和喷嘴的出口孔之间的纵向定位在0.030至0.060英寸内。
在一些实施例中，帽保持元件包括被构造成通过压接、螺纹连接或卡扣配合中的至少一个而固定涡流环的沟槽。帽经由帽保持元件固定至涡流环能够建立：在组件的转移弧操作期间，电极在腔室内在电极的远端和喷嘴的出口孔之间的纵向定位在0.030至0.060英寸内。
在一些实施例中，组件进一步包括位于帽的偏压表面和电极之间的回弹性元件，该回弹性元件物理地接触电极并且在电极上施加分离力。当等离子弧焊炬在引导弧模式中操作时，回弹性元件能够将基本上全部的引导弧电流传递至电极。帽能够包括中空本体以用于将回弹性元件基本上维持在该中空本体中。在一些实施例中，回弹性元件包括弹簧或丝线中的至少一个。
在一些实施例中，该组件进一步包括O形环，该O形环被构造成基本上环绕涡流环的近端以便抵靠等离子弧焊炬的本体而密封该涡流环。
在另一方面中，一种用于接触启动等离子弧焊炬的帽被提供，该帽被构造成与电极电连通。帽包括由导电材料形成的基本上中空的本体，该中空本体被构造成容纳回弹性元件。中空本体具有基本上均匀的厚度。帽还包括位于帽的近端处的偏压表面以用于物理地接触回弹性元件。帽进一步包括位于远端处的内接触表面以用于在等离子弧焊炬的转移弧模式期间物理地接触位于电极的近端处的对应表面。接触表面的特征在于，在等离子弧焊炬的引导弧模式期间不存在与电极的对应表面的接触。
在一些实施例中，接触表面被构造成在转移弧模式期间将转移弧电流的至少一部分从电源传递至电极。额外地，回弹性元件能够被构造成在引导弧模式期间将基本上全部的引导弧电流从电源传递至电极。
在一些实施例中，帽进一步包括用于经由压接、卡扣配合或螺纹连接中的一个而连接至涡流环的回弹性元件。在一些实施例中，帽进一步包括至少一个通气孔。在一些实施例中，帽进一步包括环形通道部分，该环形通道部分包括偏压表面并且被构造成收容回弹性元件的至少一部分。在一些实施例中，帽进一步包括远离包括接触表面的近端延伸的凹陷的中心。
在一些实施例中，帽经由冲压工艺形成。
在另一方面中，一种用于对准筒中的多个部件的方法被提供。该方法包括模制热塑性材料以便形成包括远端、近端和中空本体的涡流环。该方法还包括将电极置于涡流环的中空本体内，并且通过将喷嘴牢固地固定至涡流环的远端而将电极保持至筒。该方法进一步包括通过将端帽牢固地固定至涡流环的近端而使电极相对于喷嘴纵向地对准，由此当气流被用于将电极偏压至与端帽接触时在筒的转移弧操作期间建立纵向对准。
在一些实施例中，该方法进一步包括经由冲压工艺形成端帽。在一些实施例中，该方法进一步包括通过将电极的径向运动限制在涡流环的中空本体内而使电极径向地对准。
在一些实施例中，纵向对准包括在转移弧操作期间将电极的纵向运动限制在由电极的远端和喷嘴的出口孔限定的倒流距离内。
在一些实施例中，将喷嘴牢固固定至涡流环的远端包括将喷嘴的一部分压接至涡流环的远端上的保持表面中。
附图说明
通过参考结合附图的下列描述可以更好地理解如上所述的本发明的优点以及其他优点。附图不必成比例，替代地重点通常放在说明本发明的原理上。
图1是根据本发明的说明性实施例的用于等离子弧焊炬的示例性筒的横截面视图。
图2是根据本发明的说明性实施例的图1的筒的电极的等距视图。
图3是根据本发明的说明性实施例的图1的筒的喷嘴的等距视图。
图4a和图4b分别是根据本发明的说明性实施例的图1的筒的涡流环的等距视图和侧面视图。
图5a和图5b分别是根据本发明的说明性实施例的与图1的筒兼容的另一涡流环设计的等距视图和截面视图。
图6是图1的筒的涡流环的截面视图，其中，电极在涡流环内对准，并且该图示出了示例性气流开口。
图7a和图7b分别是根据本发明的说明性实施例的图1的筒的端帽的等距视图和截面视图。
图8是根据本发明的说明性实施例的与图1的筒兼容的示例性护罩设计。
图9是根据本发明的说明性实施例的图1的筒的分解视图。
具体实施方式
图1是根据本发明的说明性实施例的用于等离子弧焊炬的示例性筒的横截面视图。如所示，筒100包括基本上围绕纵向轴线A对称地定向的端帽106、涡流环102、电极104和喷嘴108。筒100能够额外地包括回弹性元件122和/或密封装置150。筒100能够使用倒流接触启动机构用于在组装至焊炬中时接触启动等离子弧焊炬。具体地，电极104能够是弹簧前向（spring-forward）电极，这意味着回弹性元件122（例如，弹簧）能够在电极104的近端124上施加分离力以便偏压电极104使其远离端帽106并且朝向喷嘴108。
图2是根据本发明的说明性实施例的电极104的等距视图。如所示，电极104包括一组螺旋形径向翅片114以用于引导气流并且促进筒100的冷却。如图1中所示，发射插入件142（例如，发射器）能够被置于电极104的远端125中以使得发射表面被暴露。发射插入件142能够由铪或拥有合适的物理特性的其他材料制成，该合适的物理特性包括抗腐蚀性和高热离子发射率。锻造、冲挤或冷成形能够被用于在精机加工电极104之前初始地形成该电极104。
喷嘴108能够与电极104的远端125隔开，并且相对于电极104限定等离子腔室140。图3是根据本发明的说明性实施例的喷嘴108的等距视图。喷嘴108包括用于将等离子弧（诸如，离子化气体射流）引入至待切割的工件（未示出）的居中定位的出口孔144。
在一些实施例中，涡流环102具有一组径向隔开的气流开口136，气流开口136被构造成将切向速度分量赋予用于等离子弧焊炬的气流，从而使得该气流涡流。该涡流形成压缩弧并且使该弧在发射插入件142上的位置稳定的旋涡。在一些实施例中，密封装置150（诸如，O形环）能够位于涡流环102的近端112处的涡流环102的外表面上以便当筒100安装至等离子弧焊炬本体（未示出）中时接合等离子弧焊炬本体的内表面。密封装置150被构造成在该位置处提供筒100和等离子弧焊炬本体之间的流体（例如，气体）的防泄漏密封。
图4a和图4b分别是根据本发明的说明性实施例的图1的筒100的涡流环102的等距视图和侧面视图。如所示，涡流环102能够由基本上中空的细长本体103限定，中空的细长本体103具有沿着纵向轴线A的远端110和近端112。涡流环102的远端110被特征化为当在等离子弧焊炬内操作筒100时最靠近工件的端部，并且近端112是沿着纵向轴线A与远端110相对的端部。在一些实施例中，涡流环102的中空的细长本体103的尺寸被设计成容纳电极104并且基本上沿着纵向轴线A在电极104的长度上延伸。涡流环102的内壁因此能够通过限制电极104的径向移动而径向地对准电极104。接口118能够形成在涡流环102的远端110和喷嘴108之间以便将这两个可消耗部件连接在一起作为筒100的一部分。另一接口120能够形成在涡流环102的近端112和端帽106之间以便将这两个可消耗部件连接在一起作为筒100的一部分。通常，接口118和/或接口120形成一腔室，电极104长期地置于该腔室中并且在该腔室中相对于喷嘴108和端帽106而对准（纵向地和径向地）。
在一些实施例中，涡流环102的一个或多个气流开口136被置于涡流环102的细长本体103的远端110周围，诸如围绕涡流环102的远端110的圆周。在一些实施例中，一个或多个气流开口136被模制。每个气流开口136能够从细长本体103的内表面延伸至外表面并且被定向成将相对于轴线A的涡流运动赋予流过该气流开口的气体（例如，空气）。每个气流开口136在几何上能够是圆形或非圆形的（例如，矩形、方形和/或方角形）。在一些实施例中，气流开口136具有基本上均匀的尺寸。在一些实施例中，如图4a和图4b中所示，气流开口136至少部分地由涡流环102的细长本体103的远端110处的气流槽202所限定。这些气流槽202由以规则或不规则间隔而围绕远端110的圆周间隔分开的多个延伸部204形成，在这里，每个气流槽202位于一对延伸部204之间。在涡流环102牢固地附接至喷嘴108时，气流槽202被喷嘴108的近端封闭以便形成有界的孔。因此，每个气流开口136能够是由喷嘴108和涡流环102配合地限定的两件式复合开口。
在一些实施例中，为了在涡流环102和喷嘴108之间形成接口118，涡流环102能够包括细长本体103的喷嘴保持表面216（例如，内和/或外表面）以用于在涡流环102的远端110处牢固地附接喷嘴108。在一个示例中，如图4a和图4b中所示，喷嘴保持表面216能够是一部件，诸如位于细长本体103的外表面上（诸如在延伸部204上）的一个或多个沟槽。喷嘴保持表面216能够通过卡扣配合、压接、或螺纹连接之一而捕捉喷嘴108以便形成接口118。在压接示例中，喷嘴108的一部分能够抵靠喷嘴保持表面216（沟槽216）被压接并且进入喷嘴保持表面216（沟槽216）中以便将喷嘴108牢固地附接至涡流环102。替代地，类似的保持表面能够被置于喷嘴108上以便将涡流环102保持至喷嘴108。其他制造和组装选项是可用的并可行的以便连接这两个部件。例如，喷嘴108能够被包覆模制至涡流环102上以便形成接口118。
图5a和图5b分别是与图1的筒100兼容的另一涡流环702的等距视图和截面视图。如所示，涡流环702基本上类似于涡流环102，除了涡流环702的喷嘴保持表面716包括相对于纵向轴线A成锥形角的倾斜表面。喷嘴保持表面716（倾斜表面716）能够适于通过卡扣配合、压接、或螺纹连接之一而捕捉喷嘴108以便形成图1的接口118。
在一些实施例，如图4a和图4b中所示，为了在涡流环102和端帽106之间形成接口120，涡流环能够包括位于细长本体103的表面（例如，内和/或外表面）上的帽保持部件230以用于在涡流环102的近端112处牢固地保持端帽106。帽保持部件230能够是通过卡扣配合、压接或螺纹连接之一而捕捉端帽106以便形成接口120的一个或多个沟槽。例如，端帽106的一部分能够被压接至（多个）帽保持部件230（沟槽230）中以便将端帽106牢固地附接至涡流环102。在一些实施例中，如图1和图4b中所示，在两个部件联接在一起之后，涡流环102的近端112的唇部部分232插入端帽106内。替代地，类似的保持部件能够被置于端帽106周围以便连接涡流环102。其他制造和组装选项是可用并可行的以便连接这两个部件。例如，端帽106能够被包覆模制至涡流环102上以便形成接口120。类似的帽保持部件730能够位于图5a和图5b的涡流环702的表面上并且提供与帽保持部件230基本上相同的功能。
一般而言，与操作者需要在没有任何结构导向的情况下执行各个部件的对准相比，图4a和图4b的喷嘴保持表面216、帽保持部件230（保持表面/元件216、230）中的每一个简化了筒100中的零件的对准。在一些实施例中，涡流环102在接口118处经由喷嘴保持表面216（保持元件216）锁定至喷嘴108使得这两个部件相对于彼此对准，并且将电极104进一步保持在由涡流环102和喷嘴108的锁定而形成的腔室中。涡流环102的内壁能够径向地对准电极104以使得在涡流环102的内壁和电极104的螺旋形径向翅片114之间存在相对小的间隙，由此限制电极104的径向运动。这因此形成了喷嘴的出口孔144相对于腔室内的电极104的远端125的径向居中，诸如，在约0.005英寸的公差内。在一些实施例中，涡流环102在接口120处经由帽保持部件230（保持元件230）而锁定至端帽106使得这两个部件相对于彼此对准，并且使电极104在腔室中进一步纵向地对准。例如，在涡流环102和端帽106连接之后，端帽106的凹陷中心304的深度控制了在转移弧模式期间电极104能够相对于喷嘴108纵向地朝向近端124向回移动多远（例如，当气流被用于将电极104偏压至与端帽106接触时），诸如，在0.02至0.12英寸的倒流距离内。涡流环102经由帽保持部件230（保持元件230）在接口120处锁定至端帽106还将回弹性元件122固定在筒100内，同时相对于电极104的近端124精确地定位回弹性元件122。此外，喷嘴108连接至涡流环102有助于在转移弧操作期间将电极104的纵向运动限定至电极104的远端125和喷嘴的出口孔144之间的倒流距离内。对电极104的纵向运动的这样的抑制促进了在焊炬操作中的等离子弧引发的精确性和可重复性。类似地，在将涡流环702组装至筒100中时，图5a和图5b的喷嘴保持表面716、帽保持部件730（保持表面/元件716、730）中的每一个简化了筒100中的零件的对准。
在一些实施例中，涡流环102的气流开口136被合适地成形并设计尺寸以便增强流过气流开口136的气流的涡流。图6是图1的筒100的涡流环102的截面视图，其中，电极104在涡流环102内径向地对准，并且图6示出了示例性的气流开口136。
如所示，涡流环102和电极104具有共用的中心602。宽度W表示每个气流开口136（仅示出了一个气流开口）的弯曲轴向宽度。长度R表示在电极104的中心和电极本体的外部与涡流环102的内壁之间的环形空间的半径之间的平均距离（半径），如从共用的中心602开始测量。在一些实施例中，W/R比小于约0.5。这个值允许进入气流开口136的气流稍微垂直地冲击在电极104的表面上，从而增加气体湍流并且增强电极冷却。相反地，传统的气流开口设计具有约1.0的W/R比，这使得气体相对于电极104的表面几乎切向地冲击。基本上垂直的冲击（与切向撞击相反）产生更多的流动分布，更均匀的气流涡流，以及电极104的更好的冷却。在一些实施例中，当W/R比小于约0.5时，电极104的寿命延展25％。这个设计比例可用于由在涡流环102的远端110处模制的气流槽202表示的气流开口136，或者由形成、模制或钻孔至远端110中的封闭孔（未示出）表示的气流开口136。
在一些实施例中，仅一行气流开口136被置于涡流环102的远端110周围。例如，一行十二个气流开口136能够被对称地置于涡流环102周围。相反地，传统的涡流环设计具有两行（层）或更多行（层）的气流开口，其中，一些传统的涡流环具有每行十八个开口。由于在当前设计中的气流开口136的数量的减少，与传统设计相比，单个气流开口136的宽度W被增加以便产生相同的气流涡流力并且维持相同的组合的气流开口136的总横截面面积。此外，对于每个气流开口136，在涡流环102的内壁中的开口604和涡流环102的外壁上的开口606之间的偏移O减小（例如，至约小于或等于约0.040英寸），然而与传统的涡流环设计的气流开口相关联的这样的偏移更大（例如，约0.12英寸）。一般而言，减少气流开口136的数量以及在单个行上定位气流开口136简化了制造周期时间，降低了材料成本，并且与用于制造涡流环102的注塑成型方法更兼容。关于涡流环102所描述的气流开口设计还能够应用于图5a和图5b的涡流环702。
在一些实施例中，涡流环102或702通过一个或多个高温热塑性材料的注塑成型而被制造，该高温热塑性材料包括由醚和酮分子形成的聚合物（例如，酮醚基化合物），诸如，聚醚醚酮（PEEK）、聚芳醚酮（PAKE）、聚醚酮酮（PEKK）、聚醚酮醚酮-酮（PEKEKK）及其变体。示例性的热塑性材料还包括聚酰胺-酰亚胺（PAI）、聚醚酰亚胺（PEI）和/或聚四氟乙烯（PTFE）。在一些实施例中，与用于本发明的合适的热塑性材料相关联的属性具有大于约320华氏度的玻璃化转变温度（Tg），在Tg之下小于约22微英寸/英寸－华氏度的线性热膨胀系数（CLTE），在Tg之上小于约55微英寸/英寸-华氏度的CLTE，大于约720华氏度的熔点，和/或大于约480千伏/英寸的介电强度。与当前用于制造涡流环但是相对更昂贵地获得并且难以使用的材料（例如VespelTM, Torlon, Celazole或Phenolic化合物或其他热固性塑料）相比，使用热塑性物质以便制造涡流环减小了筒的成本。然而，已知的是，热塑性物质具有低于热固性VespelTM的操作温度，这通常能够潜在地影响涡流环的完整性和电极寿命。为了解决高温性能问题，涡流环102或702能够由具有一个或多个强化添加剂以便提供期望的热阻和/或热导率的热塑性树脂制成，因此能够实现（多种）热塑性材料在筒和/或涡流环中的有效使用。示例性强化添加剂包括玻璃纤维、矿物质、氮化硼（BN）、立方BN和/或VespelTM颗粒。作为示例，材料聚酰胺/聚醚醚酮（PI/PEEK）（能够包括约50％重复利用的VespelTM颗粒的耐热材料）能够被用于制造涡流环102或702。此外，涡流环102或702定位在筒100中的下述位置：该位置避免在焊炬操作期间暴露于最高的操作温度。因此，在实际中，使用热塑性材料以便制造涡流环102不太可能影响涡流环102或702的完整性。此外，当电极104经受寿命末期阶段时（其也是筒100的寿命末期），塑料材料熔化，这在可消耗的寿命期间并不影响切割操作。相反地，与多组电极和喷嘴一起重复地再使用的已知的基于热固性物质的涡流环通常具有电极和喷嘴的20至30倍的寿命周期。这些寿命周期对涡流环提出要求和需求，这能够导致过度设计以及不一致的性能，因为涡流环能够在它们的寿命周期中热翘曲（例如，膨胀和/或收缩），从而基于寿命周期的位置而提供不同的装配、接口和性能。
在一些实施例中，涡流环102的细长本体103使用注塑成型技术（例如，热塑性注塑成型）而形成。在一些实施例中，如果气流开口136包括由涡流环102的远端110限定的气流槽202，则气流槽202能够经由相同的热塑性注塑成型工艺与细长本体103同时形成。通常，与根据用于形成气流通路的传统设计的钻孔相反，气流槽202与用于形成涡流环102的注塑成型技术更兼容。因此，将气流槽202模制至涡流环的细长本体103中消除了钻孔至细长本体103中的额外步骤。在涡流环设计中使用气流槽202代替钻孔还降低了材料成本以及与钻孔操作相关联的长周期时间成本。喷嘴保持表面216（喷嘴保持部件216）和/或帽保持部件230也能够经由相同的热塑性注塑成型工艺而与细长本体103同时形成。因此，涡流环102的大部分（如果不是全部的话）能够使用成本有效的单注塑成型工艺而制造。总之，与传统工艺相比，用于形成涡流环102的模制热塑性工艺提供更快速且更便宜的制造方法。用于制造图4a和图4b的涡流环102的工艺和材料也能够用于制造图5a和图5b的涡流环702。
图7a和图7b分别是根据本发明的说明性实施例的图1的筒100的端帽106的等距视图和截面视图。端帽106提供以下功能中的至少一个：（i）在涡流环的近端112处牢固地接合涡流环102或702以便形成接口120，由此对准电极104；（ii）提供用于回弹性元件122的保持器；以及（iii）在倒流接触启动构造中传递电流至电极104。如所示，端帽106具有限定了近端320和远端322的基本上中空的本体300。中空的本体300包括环形通道部分302以及远离端帽106的近端320延伸的凹陷中心304。在一些实施例中，端帽306的本体300具有基本上均匀的厚度，由此促进了高效且均匀的电流传递并且辅助建立了精确的可消耗件的对准。端帽106的均匀厚度结合冲压制造技术还简化了制造并且最小化了制造周期时间、可消耗件重量和材料使用。
在一些实施例中，在近端320处的环形通道部分302的内表面308限定了用于与回弹性元件122物理接触并且电连通的偏压表面。回弹性元件122能够偏压抵靠电极104的近端124以便使电极104移动远离端帽106。即，回弹性元件122位于端帽106的偏压表面308和电极104的近端124之间并且与该偏压表面和近端物理接触以使得回弹性元件122在电极104和偏压表面308之间施加分离力。
在一些实施例中，在远端322处的端帽106的凹陷中心304的内表面310限定了接触表面，该接触表面被构造用于在电极104的近端124处与对应的接触表面128物理接触并且电连通。在转移弧模式期间，端帽106的接触表面310与电极104的对应的接触表面128处于邻接关系。然而，在引导弧（pilot arc）模式中的引导弧的引发期间，接触表面310与对应的接触表面128处于分离的关系，该分离的关系由两个表面之间不存在接触所限定。
回弹性元件122通常被维持在筒100内位于端帽106和电极14之间。在一些实施例中，回弹性元件122被固定至端帽106或电极104。在其他实施例中，回弹性元件122被固定至电极104和端帽106二者。例如，回弹性元件122能够通过熔焊、钎焊、粘结、紧固、直径的过盈配合或另一类型的摩擦配合而固定至端帽106和/或电极104。在一些实施例中，端帽106的基本上中空的本体300被构造成在该本体的偏压表面308和电极104的近端124之间收容回弹性元件122。例如，端帽106的环形通道部分302能够作用为回弹性元件122的保持器。具体地，回弹性元件122能够由偏压表面308、环形通道部分302的内侧内表面312和外侧内表面314而保持就位，在这里，内侧内表面312相对于纵向轴线A的直径稍微小于回弹性元件122的内直径，并且外侧内表面314相对于纵向轴线A的直径稍微大于回弹性元件122的外直径。
在一些实施例中，在涡流环102或702附接至端帽106之后，回弹性元件122的径向移动由涡流环102或702的近端112进一步限制。如图1中所示，在端帽106联接至涡流环102之后（例如，通过被压接至帽保持部件230（帽接合沟槽230）中），涡流环102的唇部部分232能够延伸至端帽106的环形通道部分302的内部中。因此，唇部部分232能够进一步限制并导向回弹性元件122在端帽106内的定位。
在一些实施例中，端帽106被构造成当筒100安装在焊炬内时与电源（未示出）电连通。取决于焊炬操作的模式，这能够实现电流从电源经由回弹性元件122和/或接触表面310而流至电极104。在一些实施例中，至少一个通气孔316（或气体出口孔）被置于端帽106中，从本体300的内表面延伸至外表面以便冷却筒100。例如，通气孔316能够位于环形通道部分302上。替代地，（多个）通气孔316不存在于端帽106中。
在一个示例性操作中，在引导弧引发期间，电源向端帽106提供引导弧电流，并且引导弧电流通过抵靠喷嘴108偏压电极104的回弹性元件122而传递至电极104。当回弹性元件122将电极104推至与喷嘴108处于邻接关系时，在端帽106的接触表面310和电极104的对应的接触表面128之间不存在物理接触和电连通。回弹性元件122能够被构造成将基本上全部引导弧电流从端帽106传递至电极104。
在引导弧引发期间，气体被引入电极104和喷嘴108之间的等离子腔室140中。能够在等离子腔室140内建立气体压力直至该压力足以克服由回弹性元件122施加的分离力。在该时刻，气体压力使电极104沿着纵向轴线A朝向端帽106并且远离喷嘴108移动（同时压缩回弹性元件122）直至电极104的对应的接触表面128与端帽106的接触表面310物理接触。当电极104通过气体压力移动远离喷嘴108时，在等离子腔室中产生或引发弧以便形成能够转移至工件（未示出）的等离子弧或射流。
在转移弧模式期间，电极104的对应的接触表面128与端帽106的接触表面310基本上平面物理接触地接合以便建立电连通（例如，电流在接触表面310和对应的接触表面128的界面处在端帽106和电极104之间传递）。当端帽106的接触表面310邻接电极104的对应的接触表面128时，电流路径被建立以使得电流的至少一部分直接在中两个部件之间传递。当电弧已经被转移至工件时，切割电流被供应至焊炬（例如，在转移弧模式期间）。切割电流能够在转移弧操作期间经由（1）回弹性元件122和/或（2）在接触表面310、128之间的界面而从端帽106传递至电极104。在一些实施例中，直接位于端帽106和电极104之间的电流路径与从端帽106通过回弹性元件122至电极104的电流路径相比具有较低的电阻和/或较高的电导率。因此，用于持续等离子弧（在转移弧模式中）的基本上全部电流能够直接地在接触表面128、310之间传递。
在一些实施例中，回弹性元件122由有助于承载电流并且散发与电流相关的热量以便防止回弹性元件122熔化的材料形成。例如，能够基于材料的电流额定值而选择回弹性元件122的材料。在一些实施例中，回弹性元件122包括螺旋压缩弹簧、丝线、或金属条带。例如，不同类型的回弹性元件122的构造被描述在美国序列号13/344,860（转让给NewHampshire的Hanover的Hypertherm公司）中，其全部内容在此通过引用的方式并入本文中。
在一些实施例中，端帽106由导电材料制造，诸如铜、铜合金、黄铜或在引导弧操作和转移弧操作期间均适于传递电流的其他材料。端帽106能够使用冲压方法而由材料坯件形成。
在另一方面中，筒100能够额外地包括护罩。图8示出了根据本发明的说明性实施例的与图1的筒100兼容的示例性护罩600。护罩600能够由导电材料制成，诸如铜或银。护罩600能够经由压接、螺纹连接和卡扣配合之一而附接至喷嘴108。在一些实施例中，流动通路（未示出）被置于喷嘴108中以便允许气体（例如，保护气体）通过/经过喷嘴108流至护罩600。
图9是根据本发明的说明性实施例的图1的筒100的分解视图。图9示出了处于形成筒100之前的未组装状态的喷嘴108、电极104、涡流环102、回弹性元件122、密封装置150和端帽106。在一些实施例中，发射插入件142也是筒100的一部分。在组装期间，电极104被收纳在由喷嘴108联接至涡流环102的远端110而形成的腔室中。喷嘴108能够通过喷嘴保持表面216（保持元件216）（例如，置于涡流环102上的沟槽或螺纹，喷嘴108抵靠该沟槽而被压接或者喷嘴108被螺纹连接至该螺纹）而牢固地附接至涡流环102的外壁。该互连使电极104固定在筒100内，同时涡流环的内壁使电极104围绕纵向轴线A相对于喷嘴108而轴向地对准以使得电极104的轴向运动被限制。回弹性元件122从涡流环102的近端112插入至涡流环102中直至回弹性元件122接触涡流环102内的电极104的近端124。端帽106随后牢固地附接至涡流环102的近端112，同时基本上将回弹性元件122限制在端帽106的凹陷中心304（环形部分304）中并且使该回弹性元件相对于端帽106轴向地对准。端帽106能够通过帽保持部件230（保持元件230）（例如，置于涡流环102上的沟槽或螺纹，端帽106抵靠该沟槽被压接或者端帽106被螺纹连接至该螺纹）而连接至涡流环102。该互连使得端帽106的偏压表面308能够抵靠电极104的近端而偏压回弹性元件122，由此将回弹性元件122推至与喷嘴108邻接的位置。该互连还使电极104相对于端帽106纵向地对准以使得在转移弧模式期间，电极104仅能够从喷嘴108缩回足够远直至电极104邻接端帽106的凹陷中心304（凹陷部分304）的接触表面310。此外，密封装置150能够在端帽106附接至涡流环102之前或之后而被置于涡流环102的近端112的外表面周围。在一些实施例中，图5a和图5b的涡流环702替代涡流环102而被用在筒100中。
在一些实施例中，用于组装图1的筒100的方法被提供。首先，热塑性材料被模制以便形成涡流环102或702。能够在相同的模制工艺期间创建涡流环102或702的各个部件，诸如模制在涡流环102的远端110处的气流开口136和/或喷嘴保持表面216。类似的部件能够被模制至涡流环702上。在组装期间，电极104能够被置于涡流环102或702的中空本体的内侧。涡流环102或702的内壁能够径向地对准电极104。通过分别经由喷嘴保持表面216或716而将喷嘴108牢固地固定至涡流环102或702的远端110，电极能够被保持在涡流环102或702内。例如，能够通过相对于喷嘴保持表面216或716的压接、螺纹连接或卡扣配合之一而实现该牢固地固定。在将喷嘴108附接至涡流环102或702时，喷嘴的出口孔144相对于电极104的远端125的径向居中被建立。通过分别经由帽保持元件230或730而将端帽106牢固地固定至涡流环102或702的近端112，电极104能够相对于喷嘴108被纵向地对准，由此当气流被用于将电极104偏压至与端帽106接触时在筒100的转移弧操作期间建立纵向对准。具体地，在转移弧模式期间，该纵向对准包括将电极104的纵向运动限制在由电极104的远端125和喷嘴108的出口孔144限定的倒流距离内。在一些实施例中，在将端帽附接至涡流环102或702之前，回弹性元件122被插入至端帽106中并且被收容在端帽106的环形通道部分302中。在一些实施例中，诸如形式为O形环的密封装置150能够在涡流环102的近端112处位于涡流环102或702的外表面上，以便当筒100被安装至等离子弧焊炬本体（未示出）中时与等离子弧焊炬本体的内表面接合。
测试结果已经示出在105安培的电流下操作的图1的筒设计100能够具有与被组装至PMX 105 Amp等离子弧焊炬（在105安培下操作）的各个可消耗件（例如，喷嘴、电极和涡流环）相同或更好的性能，并且具有更低的制造成本。表1示出在筒100和用于PMX 105 Amp等离子弧焊炬的各个可消耗件之间的性能和成本的比较。
筒 100 PMX 105 Amp焊炬
在105A下的阳极寿命 (小时) 2.5 2.2
在1/2''低碳钢下最大切割速度 (英寸每分钟) 95 95
表示涡流环、电极和喷嘴（即，没有端帽）的组合成本的筒100的成本低于PMX 105Amp焊炬中的各个可消耗件的总成本，该总成本仅包括喷嘴和电极的成本（即，当甚至不考虑涡流环时）。在性能方面，如与包含各个可消耗件部件的PMX 105 Amp焊炬相比，具有安装在其中的筒100的焊炬具有可比较的最大切割速度。包含筒100的焊炬的性能在阳极寿命方面也更好。
除了上述益处之外，还存在与在等离子弧焊炬中使用筒100相关联的许多其他益处。首先，这样的设计通过快速更换能力，短的设置时间以及终端用户的容易的可消耗件选择而促进易于使用。这样的设计还提供了一致的切割性能，因为当筒更换时立即更换一套可消耗件，在这里，筒促进容易的部件对准，因此促进焊炬操作的精确性和可重复性。相反地，当在不同时刻单独地更换部件时性能的变化被引入。例如，当操作者需要将各个焊炬部件相对于彼此对准和定向时存在更多的产生误差的空间。在另一示例中，同一部件（例如，涡流环）的长期重复使用能够在每次熄火之后引起尺寸改变，由此即使有规律地更换所有其它部件也会改变性能质量。此外，由于筒的制造和/或安装成本低于一组可消耗件的组合成本，所以与一组可消耗件的每次更换相比与每筒更换相关联的更低成本。此外，不同的筒能够被设计成相对于不同的应用而优化焊炬操作，诸如，标记、切割、维持长的寿命等。
在一些实施例中，筒100被单独使用，这意味着在筒的寿命的末期时拆卸和替换各个部件是不切实际的或不是成本有效的。整个筒100被丢弃和/或处理（例如，再利用）而不替换各个特定零件。如果筒100被再利用，除了回收铜之外，构造热塑性材料的涡流环102的益处在于该材料能够被重新加热、重新成形和重复冷冻，因此使得该材料能够容易地再利用。相反地，Vespel™和其他热固性材料缺乏促进可再利用性的这些特性。
应该理解的是本发明的各个方面和实施例能够以各种方式组合。基于本说明书的教导，本领域普通技术人员能够容易地确定如何组合这些各种实施例。在阅读本说明书时本领域技术人员也可以想到多种修改例。

Claims (38)

1.一种用于空气冷却的等离子弧焊炬的涡流环，所述涡流环包括：
细长本体，所述细长本体包括基本上中空部分，所述细长本体具有远端和近端并且被构造成在所述中空部分内容纳电极；
多个气流开口，所述多个气流开口的每一个从所述细长本体的内表面延伸至外表面，所述气流开口置于所述细长本体的所述远端周围并且被构造成将涡流赋予所述等离子弧焊炬的等离子气流，其中，所述多个气流开口包括由置于所述细长本体的所述远端周围的多个延伸部限定的槽，每个槽位于一对所述延伸部之间；以及
喷嘴保持表面，所述喷嘴保持表面在所述本体上以用于将喷嘴固定在所述细长本体的所述远端处。
2.根据权利要求1所述的涡流环，其中，所述喷嘴保持表面包括位于所述延伸部的外表面上的喷嘴保持部件。
3.根据权利要求2所述的涡流环，其中，所述喷嘴保持部件包括被构造成经由压接而容纳所述喷嘴的一部分的沟槽。
4.根据权利要求1所述的涡流环，其中，所述喷嘴保持表面包括被构造成经由压接而容纳所述喷嘴的一部分的倾斜表面。
5.根据权利要求1所述的涡流环，其中，所述涡流环的所述细长本体的所述远端和所述喷嘴配合地限定了所述多个气流开口。
6.根据权利要求1所述的涡流环，其中，所述涡流环被构造成经由卡扣配合或螺纹连接中的一者而接合所述喷嘴。
7.根据权利要求1所述的涡流环，其中，所述涡流环被构造成经由压接而接合所述喷嘴。
8.根据权利要求1所述的涡流环，其中，所述细长本体以注塑成型工艺来形成。
9.根据权利要求1所述的涡流环，其中，所述细长本体由热塑性材料形成。
10.根据权利要求9所述的涡流环，其中，所述热塑性材料包括醚和酮分子形成的聚合物。
11.根据权利要求10所述的涡流环，其中，所述热塑性材料进一步包括一种或多种添加剂。
12.根据权利要求10所述的涡流环，其中，所述热塑性材料具有一个或多个属性，包括：(i)大于320华氏度(F)的玻璃化转变温度(Tg)，(ii)在Tg以下小于22微英寸/英寸－华氏度(micro.in/in.F)的线性热膨胀系数(CLTE)，(iii)在Tg以上小于55微英寸/英寸－华氏度(micro.in/in.F)的线性热膨胀系数(CLTE)，(iv)大于720华氏度的熔点，以及(v)大于480千伏/英寸的介电强度。
13.根据权利要求8所述的涡流环，其中，所述喷嘴保持部件或所述多个气流开口中的至少一者以相同的注塑成型工艺被成型到所述细长本体上。
14.根据权利要求1所述的涡流环，所述涡流环还包括位于所述细长本体上的帽保持元件，以用于将帽保持在所述细长本体的近端处，所述帽基本上围住所述近端。
15.根据权利要求14所述的涡流环，其中，所述帽保持元件包括沟槽，所述沟槽被构造成通过压接、螺纹连接或卡扣配合中的至少一者来固定所述帽。
16.根据权利要求1所述的涡流环，其中，每个气流开口的轴向宽度(W)与所述电极的半径和所述涡流环的内壁的半径之间的平均半径(R)的比率小于0.5。
17.根据权利要求1所述的涡流环，其中，所述多个气流开口围绕所述细长本体的远端被置于单个层中。
18.根据权利要求17所述的涡流环，其中，每个气流开口在所述涡流环的内壁中的开口和所述涡流环的外壁上的开口之间具有0.040英寸的偏移。
19.根据权利要求1所述的涡流环，其中，与所述喷嘴配合的所述涡流环的细长本体适于使所述电极径向地对准，以限制所述电极的径向运动。
20.根据权利要求14所述的涡流环，其中，与所述帽配合的所述涡流环的细长本体适于使所述电极纵向地对准，以限制所述电极的纵向运动。
21.一种用于组装筒中的多个部件的方法，所述方法包括：
模制热塑性材料以形成涡流环，所述涡流环包括远端、近端和中空本体；
将电极置于所述涡流环的所述中空本体内；
将喷嘴固定在所述涡流环的所述远端处以将所述电极捕获在所述筒内；以及
将端帽固定至所述涡流环的近端以使所述电极相对于所述喷嘴纵向地对准，由此当气流被用于将所述电极偏压至与所述端帽接触时在所述筒的转移弧操作期间建立纵向对准。
22.根据权利要求21所述的方法，所述方法进一步包括通过将所述电极的径向运动限制在所述涡流环的所述中空本体内而使所述电极径向地对准。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述纵向对准包括在所述转移弧操作期间将所述电极的纵向运动限制在由所述电极的远端和所述喷嘴的出口孔限定的倒流距离内。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，将所述喷嘴保持至所述涡流环的远端包括将所述喷嘴的一部分压接至位于所述涡流环的所述远端上的保持表面中。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，模制热塑性材料以形成涡流环包括：
由所述热塑性材料形成所述中空本体；以及
形成多个气流开口，所述多个气流开口的每一个从所述中空本体的内表面延伸至外表面，所述气流开口置于所述远端周围并且被构造成将涡流赋予从其通过的等离子气流。
26.根据权利要求25所述的方法，所述方法还包括：使用所述热塑性材料在所述中空本体上形成喷嘴保持表面，所述喷嘴保持表面被构造成将所述喷嘴保持在所述涡流环的远端处。
27.根据权利要求26所述的方法，所述方法还包括：由单个注塑成型工艺形成所述中空本体、所述多个气流开口、和所述涡流环的喷嘴保持表面。
28.根据权利要求25所述的方法，其中，形成多个气体流动开口包括：形成由置于所述远端周围的多个延伸部限定的槽，每个槽位于一对所述延伸部之间。
29.根据权利要求21所述的方法，其中，所述热塑性材料包括醚和酮分子形成的聚合物。
30.根据权利要求21所述的方法，其中，所述端帽由导电材料形成。
31.根据权利要求21所述的方法，所述方法还包括：将回弹性元件定位在所述端帽与所述电极之间。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述回弹性元件被构造成将基本上全部的引导弧电流从电源传递至所述电极。
33.一种用于将喷嘴保持到等离子弧焊炬中的涡流环的方法，所述方法包括：
提供具有细长本体的涡流环，所述细长本体具有近端和远端，所述细长本体包括：(i)在所述远端处的喷嘴保持表面；和(ii)围绕所述远端的圆周间隔开的由多个延伸部限定的多个气流槽；
提供具有近端和远端的喷嘴；
将所述喷嘴的近端附接到涡流环的喷嘴保持表面，以使所述喷嘴相对于涡流环固定并对准；以及
通过在将所述喷嘴附接到所述涡流环时由所述喷嘴的近端封闭所述涡流环的气流槽而形成多个气流开口，其中，所述气流开口被构造成将涡流赋予所述等离子弧焊炬的等离子气流。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述喷嘴保持表面包括位于所述细长本体的外表面上的一个或多个沟槽。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述一个或多个沟槽位于所述多个延伸部上。
36.根据权利要求33所述的方法，其中，所述喷嘴保持表面被构造成通过卡扣配合、压接或螺纹连接中的一者来附接所述喷嘴。
37.根据权利要求36所述的方法，所述方法还包括：将电极保持在在将所述喷嘴附接到所述涡流环时形成的腔室内，所述喷嘴适于限制所述电极的纵向移动。
38.根据权利要求33所述的方法，所述方法还包括：在将所述喷嘴附接至所述涡流环时使所述喷嘴的喷嘴出口孔相对于容纳在所述细长本体中的电极径向地居中。
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