CN113993264A - 一种等离子体炬及其冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及换热技术领域，尤其涉及一种等离子体炬及其冷却方法。该等离子体炬包括等离子体炬本体和冷却组件，其中，等离子体炬本体包括喷头、钨针、内壳和外壳，喷头和钨针的极性相反，钨针设置于内壳内，内壳设置于外壳内，钨针和内壳之间形成气腔，内壳和外壳之间形成冷却腔，外壳上设置有进液管和出液管，进液管和出液管分别与冷却腔连通；冷却组件设置于冷却腔内，用于改变液体在冷却腔内的流向，以增加液体在冷却腔内的流程。本申请提供的等离子体炬换热效果好，管壁不易超温，工作状态稳定，可连续工作，使用寿命长。
Description
技术领域
本申请涉及换热领域，特别涉及一种等离子体炬及其冷却方法。
背景技术
等离子体炬在放电的过程中会产生大量热量，若这些热量不能被及时带走，会导致等离子体炬管壁超温，这会影响等离子体炬的工作时间和使用寿命。
因此，目前亟待一种等离子体炬及其冷却方法来解决上述问题。
发明内容
本申请提供了一种等离子体炬及其冷却方法，能够及时带走等离子体炬工作时释放出的热量，降低管壁温度。
第一方面，本申请实施例提供了一种等离子体炬，包括：
等离子体炬本体，包括喷头、钨针、内壳和外壳，所述喷头和所述钨针的极性相反，所述钨针设置于所述内壳内，所述内壳设置于所述外壳内，所述钨针和所述内壳之间形成气腔，所述内壳和所述外壳之间形成冷却腔，所述外壳上设置有进液管和出液管，所述进液管和所述出液管分别与所述冷却腔连通；
冷却组件，设置于所述冷却腔内，用于改变液体在所述冷却腔内的流向，以增加液体在所述冷却腔内的流程，促使液体与等离子体炬完成更好的热交换，及时带走等离子体炬产生的热量。
在一种可能的设计中，所述冷却组件，包括：
分隔部，沿所述外壳的轴向延伸，所述分隔部分别与所述外壳位于轴向上的第一内壁和所述内壳的外壁抵接，以将所述冷却腔分隔为至少两个相互连通的子腔室；
支撑部，与所述分隔部连接，所述支撑部位于所述分隔部远离所述进液管一侧的部分与所述第一内壁抵接，以支撑所述分隔部。
在一种可能的设计中，所述分隔部与所述外壳位于径向上的第二内壁之间具有间隙，以使液体由所述进液管一侧向所述出液管一侧流动。
在一种可能的设计中，所述分隔部与所述外壳位于径向上的第二内壁抵接，所述分隔部远离所述支撑部的末端设置有第一通孔，以使液体由所述进液管一侧通过所述第一通孔向所述出液管一侧流动。
在一种可能的设计中，所述进液管和所述出液管设置于所述外壳在轴向上的二分之一处的两侧，所述支撑部设置于所述外壳在轴向上的二分之一处；
所述支撑部位于所述分隔部朝向所述进液管一侧的部分分别与所述第一内壁和所述内壳的外壁抵接，以利用该部分和所述分隔部阻断所述进液管与所述出液管之间的直接流动，避免形成水路短路，迫使液体改变在所述冷却腔内的流向，从而形成大循环流动，增加流程。
在一种可能的设计中，所述支撑部位于所述分隔部远离所述进液管一侧的部分与所述第一内壁和所述内壳的外壁抵接，所述支撑部上具有第二通孔，以使液体由所述进液管一侧通过所述第二通孔向所述出液管一侧流动。
第二方面，本申请实施例提供了一种等离子体炬的冷却方法，应用于等离子体炬中，所述等离子体炬包括等离子体炬本体和冷却组件，所述等离子体炬本体包括喷头、钨针、内壳和外壳，所述喷头和所述钨针的极性相反，所述钨针设置于所述内壳内，所述内壳设置于所述外壳内，所述钨针和所述内壳之间形成气腔，所述内壳和所述外壳之间形成冷却腔，所述外壳上设置有进液管和出液管，所述进液管和所述出液管分别与所述冷却腔连通；所述冷却组件包括分隔部和支撑部，所述冷却组件设置于所述冷却腔内；
所述方法包括：
利用所述冷却组件，来改变液体在所述冷却腔内的流向，以增加液体在所述冷却腔内的流程。促使液体与等离子体炬完成更好的热交换，及时带走等离子体炬产生的热量。
在一种可能的设计中，所述冷却组件包括分隔部和支撑部，所述分隔部沿所述外壳的轴向延伸，所述分隔部分别与所述外壳位于轴向上的第一内壁和所述内壳位于轴向上的外壁抵接，所述支撑部位于所述分隔部远离所述进液管一侧的部分与所述第一内壁抵接；所述支撑部与所述分隔部抵接，以保证在液体流动时所述分隔部的稳固性；
所述利用所述冷却组件，来改变液体在所述冷却腔内的流向，包括：
利用所述支撑部支撑所述分隔部；
利用所述分隔部将所述冷却腔分隔为至少两个相互连通的子腔室，并改变液体在所述冷却腔内的流向。
在一种可能的设计中，所述进液管和所述出液管设置于所述外壳在轴向上的二分之一处的两侧，所述支撑部设置于所述外壳在轴向上的二分之一处；所述支撑部位于所述分隔部朝向所述进液管一侧的部分分别与所述第一内壁和所述内壳的外壁抵接；
所述利用所述分隔部和所述支撑部将所述冷却腔分隔为至少三个相互连通的子腔室，并改变液体在所述冷却腔内的流向，包括：
利用所述支撑部位于所述分隔部朝向所述进液管一侧的部分和所述分隔部将所述冷却腔分隔为至少三个相互连通的子腔室，并改变液体在所述冷却腔内的流向。
在一种可能的设计中，所述支撑部位于所述分隔部远离所述进液管一侧的部分与所述第一内壁和所述内壳的外壁抵接，该部分远离所述分隔部的端部设置有第二通孔，以使液体由所述进液管一侧通过所述第二通孔向所述出液管一侧流动。
由上述方案可知，本实施例提供了一种等离子体炬及其冷却方法，该等离子体炬由等离子体炬本体和冷却组件构成。其中，冷却组件用于改变冷却腔内液体的流动方向，以增加液体在冷却腔内的流程，从而带走等离体子体炬内更多的热量。因此，本申请提供的等离子体炬换热效果好，管壁不易超温，工作状态稳定，工作时间和使用寿命较长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种等离子体炬本体示意图；
图2(a)是本发明实施例提供的第一种冷却组件的侧视投影图；
图2(b)是本发明实施例提供的第一种冷却组件的正视投影图；
图2(c)是本发明实施例提供的第一种冷却组件的俯视投影图；
图3(a)是本发明实施例提供的第二种冷却组件的侧视投影图；
图3(b)是本发明实施例提供的第二种冷却组件的正视投影图；
图3(c)是本发明实施例提供的第二种冷却组件的俯视投影图；
图4(a)是本发明实施例提供的第三种冷却组件的侧视投影图；
图4(b)是本发明实施例提供的第三种冷却组件的正视投影图；
图4(c)是本发明实施例提供的第三种冷却组件的俯视投影图；
图5(a)是本发明实施例提供的第四种冷却组件的侧视投影图；
图5(b)是本发明实施例提供的第四种冷却组件的正视投影图；
图5(c)是本发明实施例提供的第四种冷却组件的俯视投影图；
图6(a)是本发明实施例提供的第五种冷却组件的侧视投影图；
图6(b)是本发明实施例提供的第五种冷却组件的正视投影图；
图6(c)是本发明实施例提供的第五种冷却组件的俯视投影图；
图7(a)是本发明实施例提供的第六种冷却组件的侧视投影图；
图7(b)是本发明实施例提供的第六种冷却组件的正视投影图；
图7(c)是本发明实施例提供的第六种冷却组件的俯视投影图；
图8是本发明实施例提供的一种等离子体炬示意图；
图9是本发明实施例提供的一种等离子体炬调节部分示意图。
说明：图2(a)至图7(c)的命名均以面对等离子体炬喷射的方向看。
附图标记：
1-等离子体炬本体；
11-喷头；
12-钨针；
121-第一端子；
13-内壳；
131-外壁
14-外壳；
141-第一内壁；
142-第二内壁；
15-气腔；
16-冷却腔；
17-进液管；
18-出液管；
2-冷却组件；
21-分隔部；
211-第一通孔；
212-间隙；
22-支撑部；
221-第二通孔；
3-第一绝缘套；
31-条形孔；
32-发生器座；
4-调节组件；
41-微分旋套；
42-微分轴；
43-微分定套；
44-顶柱；
5-连接组件；
51-连接套；
511-通道；
52-第二绝缘套；
53-螺母；
6-第二端子；
7-进气口。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本申请进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
相关技术中，等离子体炬在平衡放电的过程中会产生大量的热量，现有等离子体炬冷却效果差，热量不能被及时带走，导致等离子体炬管壁超温，从而导致等离子体炬使用寿命短。
为了解决该技术问题，可以考虑在等离子体炬内设置冷却组件，以增强等离体子体炬的换热效果。
如图1所示，其为本申请实施例提供的等离子体炬本体的剖面示意图。该等离子体炬包括等离子体炬本体1和冷却组件2，其中：
等离子体炬本体1包括喷头11、钨针12、内壳13和外壳14，喷头11和钨针12的极性相反，钨针12设置于内壳13内，内壳13设置于外壳14内，钨针12和内壳13之间形成气腔15，内壳13和外壳14之间形成冷却腔16，外壳14上设置有进液管17和出液管18，进液管17和出液管18分别与冷却腔16连通；
冷却组件2设置于冷却腔16内，用于改变液体在冷却腔16内的流向，以增加液体在冷却腔16内的流程，及时带走等离子体炬工作时产生的热量，达到稳定长期工作的效能。
本申请提供的等离子体炬通过在冷却腔16内设置冷却组件2，可以改变冷却腔16内液体的流动方向，以增加液体在冷却腔16内的流程，从而带走等离体子体炬内更多的热量。因此，本申请提供的等离子体炬换热效果好，管壁不易超温，使用寿命长。
可以理解的是，喷头11可以作为阴极，也可以作为阳极，钨针的极性可以作为阳极，也可以作为阴极，只要喷头11和钨针12的极性相反即可。在一些实施方式中，喷头11的极性为阴极(即通过与喷头11连接的外壳14接地实现)，钨针的极性为阳极，这样可保证工作人员在使用过程中的安全性。需要说明的是，钨针主要用于惰性气体的高温放电电离，针对不同的放电气体，可以将钨针替换为相应材料的金属，此处不对用于放电的针形材料做具体限定。
此外，在冷却腔16内流动的冷却液可以是水、油、溴化锂等，在此对冷却液的具体类型不进行限定。
下面对冷却组件2的不同具体组成的结构进行描述。
在一些实施方式中，如图2(a)至图7(c)所示，冷却组件2包括：
分隔部21，沿外壳14的轴向延伸，分隔部21分别与外壳14位于轴向上的第一内壁141和内壳13的外壁131抵接，以将冷却腔16分隔为至少两个相互连通的子腔室；
支撑部22，与分隔部21连接，支撑部22位于分隔部21远离进液管一侧的部分与第一内壁141抵接，以支撑分隔部21。
可以理解的是，分隔部21的作用是将冷却腔16分割成至少两个以上相互连通的子腔室，子腔室的个数根据等离子体炬工作中产生的热量确定，若等离子体炬产生的热量较多，则需要增加液体在冷却腔16内的流程，那么可以多设置一些分隔部21，形成更多的子腔室；反之，则减少分隔部21的数量。分隔部21沿外壳14轴向的长度可以短于气腔15的长度，也可以和气腔15的长度相等，只要保证预留通道(即通孔)，可以使液体从一个子腔室流通到另一个子腔室即可。支撑部22用于支撑分隔部21，其数量可以是一个或多个，只要保证分隔部21能够稳固地抵接于内壳13的外壁和外壳14的内壁131之间即可。当支撑部22位于冷却腔16轴向方向的非边缘位置且会阻碍液体流通时，则支撑部22上可以预留孔洞，也可以设置具有缺口的通道(例如图2(b)、图3(b)、图4(b)、图5(b))，以保证液体可以在冷却腔16内流通；当支撑部位于冷却腔16靠近出液口边缘且不影响液体流通时，则支撑部22上无需开孔或设置缺口。
可以理解的是，分隔部21和支撑部22的材质可以与等离子体炬内壳13和外壳14的材质一致，也可以不一致，例如均可以是采用金属材料制成，只要起到分隔和支撑作用的材料即可，在此对冷却组件2的材料不进行具体限定。
为了使液体在冷却腔16内的流向改变的同时，也能够增加流程，可以考虑在如下两种方式：1)分隔部21与外壳14位于径向上的第二内壁142之间具有间隙212；2)分隔部21与外壳14位于径向上的第二内壁142抵接，分隔部21远离支撑部22的末端设置有第一通孔211。
在一些实施方式中，分隔部21与外壳14位于径向上的第二内壁142之间具有间隙212，以使液体由所述进液管17一侧向所述出液管18一侧流动。如图2(a)至图2(c)所示，该间隙212可以使液体由分隔部21朝向进液管17一侧向分隔部21远离进液管17一侧流动。如图4(a)至图4(c)、图6(a)至图6(c)所示，该间隙212可以使液体由靠近进液管17一侧的上部分子腔室流入远离进液管17一侧的下部分子腔室，并由远离出液管18一侧的下部分子腔室流入靠近出液管18一侧的上部分子腔室。在本实施例中，通过在分隔部21与外壳14位于径向上的第二内壁142之间预留间隙212，可以保证液体在各个子腔室之间的流通，从而保证换热效果，降低等离子体炬的管壁温度。
在一些实施方式中，分隔部21与外壳14位于径向上的第二内壁142抵接，分隔部21远离支撑部22的末端设置有第一通孔211，以使液体由所述进液管(17)一侧通过所述第一通孔(211)向所述出液管(18)一侧流动。如图3(a)至图3(c)所示，该第一通孔211可以使液体由进液管17一侧通过第一通孔211向出液管18一侧流动；如图5(a)至图5(c)、图7(a)至图7(c)所示，该第一通孔211可以使液体由靠近进液管17一侧的上部分子腔室流入远离进液管17一侧的下部分子腔室，并由远离出液管18一侧的下部分子腔室流入靠近出液管18一侧的上部分子腔室。
在本实施例中，用在分隔部21末端设置通孔211的方式，替代在分隔部21与外壳14位于径向上的第二内壁142之间的间隙212，同样可以保证液体在各个子腔室之间的流通，从而保证换热效果，降低等离子体炬的管壁温度。
需要说明的是，第一通孔211可以是一个，也可以是多个，可以是圆孔，也可以是任何其他形状的通孔，本申请不对第一通孔的形状、个数及大小做具体限定，只要预留的孔洞面积能够保证液体能够顺畅无阻碍的流通即可。
可以理解的是，无论是预留通孔还是预留间隙，其作用都是保证液体在各个子腔室之间的流通，其他可流通方式本申请不进行具体限定。
可以理解的是，第一通孔211可以是一个或多个，第一通孔211的大小和数量根据进入冷却腔16的液体的容量和流动速度确定，在此本申请不做具体限定。
在一些实施方式中，如图4(a)至图7(c)所示，进液管17和出液管18设置于外壳14在轴向上的二分之一处的两侧，支撑部22设置于外壳14在轴向上的二分之一处；支撑部22位于分隔部21朝向进液管17一侧的部分分别与第一内壁141和内壳13的外壁(131)抵接，以利用该部分和分隔部21来阻断进液管17与出液管18间的连接，避免形成水路短路，迫使液体改变在所述冷却腔16内的流向，从而形成大循环流动，增加流程。
该实施例在图2(a)至图3(c)的基础上做了进一步改进，该实施例中，支撑部22靠近进液管17一侧的部分既起到支撑分隔部21的作用，又可以对冷却腔16的上部分空间进行分隔，分隔部21和支撑部22共同将冷却腔16分隔成了4个子腔室。在该实施例中，液体先由靠近进液管17一侧的上部分子腔室流入到远离进液管17一侧的下部分子腔室，再由远离出液管18一侧的下部分子腔室流入到靠近出液管18一侧的上部分子腔室，最后经由出液管离开冷却腔16。
该实施例中，液体换热流程长，且换热更均匀，结构更加紧凑。
在一些实施方式中，如图6(a)至图7(c)所示，支撑部22位于分隔部21远离进液管17一侧的部分还与内壳13的外壁131抵接，支撑部22上具有第二通孔221，以使液体由进液管17一侧通过第二通孔221向出液管18一侧流动。
该实施例与图4(a)至图5(c)的区别在于，支撑部22位于分隔部21远离进液管17一侧的下半部分由与内壳13的外壁131不抵接的圆环，变成与内壳13的外壁131抵接半圆板，然后通过在半圆板上开通孔的方式实现液体在各个子腔室之间的连通。该实施例中，由于支撑部22与内壳13的外壁131抵接，因此支撑更牢固。
可以理解的是，第二通孔221均可以是一个或多个，第二通孔221的大小和数量均根据进入冷却腔16的液体的容量和流动速度确定，在此本申请不做具体限定。
此外，本申请实施例还提供了一种等离子体炬的冷却方法，应用于等离子体炬中，等离子体炬包括等离子体炬本体1和冷却组件2，等离子体炬本体1包括喷头11、钨针12、内壳13和外壳14，喷头11和钨针12的极性相反，钨针12设置于内壳13内，内壳13设置于外壳14内，钨针12和内壳13之间形成气腔15，内壳13和外壳14之间形成冷却腔16，外壳上设置有进液管17和出液管18，进液管17和出液管18分别与冷却腔16连通；冷却组件2包括分隔部21和支撑部22，冷却组件2设置于冷却腔16内；
该方法包括：
利用冷却组件2，来改变液体在冷却腔16内的流向，以增加液体在冷却腔16内的流程，促使液体与等离子体炬完成更好的热交换，及时带走等离子体炬产生的热量。
在一些实施方式中，冷却组件2包括分隔部21和支撑部22，分隔部21沿外壳14的轴向延伸，分隔部21分别与外壳14位于轴向上的第一内壁141和内壳13位于轴向上的外壁131抵接，支撑部22位于分隔部21远离进液管17一侧的部分与第一内壁141抵接，支撑部22与分隔部21抵接，以保证在液体流动时所述分隔部21的稳固性；
利用冷却组件2，来改变液体在冷却腔16内的流向，包括：
利用支撑部22支撑分隔部21；
利用分隔部21将冷却腔16分隔为至少两个相互连通的子腔室，并改变液体在冷却腔16内的流向。
在一些实施方式中，进液管17和出液管18设置于外壳14在轴向上的二分之一处的两侧，支撑部22设置于外壳14在轴向上的二分之一处；支撑部22位于分隔部21朝向进液管17一侧的部分分别与第一内壁141和内壳13的外壁131抵接；
利用分隔部21与支撑部22将冷却腔16分隔为至少三个相互连通的子腔室，并改变液体在冷却腔16内的流向，包括：
利用支撑部22位于分隔部21朝向进液管17一侧的部分和分隔部21将冷却腔16分隔为至少三个相互连通的子腔室，并改变液体在冷却腔16内的流向。
需要说明的是，本实施例提供的等离子体炬的冷却方法和上一实施例提供的等离子体炬具有相同的技术效果，在此对本实施例中各实施方式的技术效果不进行赘述。
相关技术中，为使等离子体炬产生的等离子体束的喷射流速能够满足不同应用场景的需求，需要调节钨针与喷头之间的间隙，而现有技术中等离子体炬钨针与喷头之间的间隙不可调或者调节很复杂，使用不方便。
为了解决该技术问题，本申请提供的等离子体束还包括调节组件和连接组件，以快速精确的调节钨针与喷头之间的间隙。
下面对调节组件和连接组件的结构进行描述。
如图8所示，其为本申请实施例提供的等离子体炬的剖面示意图。该等离子体炬包括等离子体炬本体1、第一绝缘套3和调节组件4，其中：
等离子体炬本体1包括喷头11、钨针12、内壳13和外壳14，钨针12连接有第一端子121，喷头11和钨针12的极性相反，钨针12设置于内壳13内，内壳13设置于外壳14内，钨针12和内壳13之间形成气腔15，内壳13和外壳14之间形成冷却腔16；
第一绝缘套3，与外壳14连接，钨针12远离喷头11的端部设置于第一绝缘套3内；
调节组件4，设置于第一绝缘套3上，用于带动钨针12沿等离子体炬本体1的轴向移动，以改变钨针12和喷头11之间的距离。
本申请提供的等离子体炬通过增设调节组件4，可以调节等离体子炬钨针12与喷头11之间的间隙，从而改变等离子体炬产生的等离子体束的喷射流速、喷流外形以适应多场景的不同需求。
可以理解的是，喷头11可以作为阴极，也可以作为阳极，钨针的极性可以作为阳极，也可以作为阴极，只要喷头11和钨针12的极性相反即可。在一些实施方式中，喷头11的极性为阴极(即通过与喷头11连接的外壳14接地实现)，钨针12的极性为阳极，这样可保证工作人员在使用过程中的安全性。
需要说明的是，可以在第一绝缘套3的侧壁上设置用于固定调节组件4的固定件，例如可以是发生器座32，在此对固定件的具体结构不进行限定。
此外，本申请的等离子体炬还包括第二端子6和进气口7，其中，第二端子6与外壳14连接，其极性与外壳14的极性相同；进气口7穿过外壳14与内壳13相通，等离子体炬通过该口向气腔15内通气。在一些实施方式中，如图9所示，调节组件4包括：
微分旋套41；
微分轴42，套设于微分旋套41内，微分轴42的外表面设置有第一螺纹；
微分定套43，套设于微分轴42外，与第一绝缘套3连接；
顶柱44，与微分轴42连接；
通过旋拧微分旋套41，带动微分轴42和顶柱44沿等离子体炬本体1的轴向移动，以利用顶柱44带动钨针12沿等离子体炬本体1的轴向移动。
该实施例中，调节组件4通过微分定套43与第一绝缘套3的发生器座31过盈连接，从而保证调节组件4稳固的安装于等离子体炬上。当旋转微分旋套41时，通过微分轴42外表面设置的第一螺纹，带动顶柱44沿等离子体炬本体1的轴向平动。当顺时针旋转微分旋套41时，微分轴42向腔体511内移动，顶柱44上的螺纹会带动螺母53及连接组件5向相反的方向移动，从而使钨针远离喷头，增大钨针与喷头间隙；相反，当逆时针旋转微分旋套41时，会通过顶柱44上的螺纹推动螺母53及连接组件5向喷头方向移动，从而使钨针靠近喷头，减小钨针与喷头间隙。从而调节等离子体束的喷射流速、喷流外形等。
需要说明的是，顶柱44的移动速度与微分轴42的第一螺纹的螺距有关，螺距越大，顶柱44移动的速度越快；螺距越小，顶柱44移动的速度越慢；因此，第一螺纹的螺距需要根据调节的速度确定。此外，可以考虑在顶柱44的顶端涂覆绝缘材料，以防止顶柱44与钨针12接触时的电传导，从而保证操作人员的安全。
在一些实施方式中，如图9所示，等离子体炬还包括连接组件5，连接组件5与钨针12固定连接，顶柱44的外表面设置有第二螺纹，连接组件5与顶柱44螺纹连接，以通过顶柱44的旋转带动连接组件5和钨针12沿等离体子体炬本体1的轴向平动。
在该实施例中，由于钨针12较长造成加工困难，钨针12难以做到严格轴对称的直线形，因此在钨针12旋转移动过程中，钨针12与喷头11之间的间隙会产生非预期的变化，这在某些应用场景中是不允许的。因此，在间隙调节的过程中，希望将钨针12的旋转前进或后退转换为平动前进或后退来解决此问题。该实施例提供的连接组件5和第二螺纹的配合可以实现该功能，通过增加连接组件5，可以使钨针12与喷头11之间的间隙调节更简单精确。
需要说明的是，连接组件5与钨针12可以是过盈连接，也可以是螺纹固定式连接，本申请不作具体限定。
在一些实施方式中，如图9所示，第一螺纹的螺距小于第二螺纹的螺距，且第二螺纹的螺距与第一螺纹的螺距的差值小于第一螺纹的螺距。
在该实施例中，第一螺纹的螺距为p1，第二螺纹的螺距为p2，其中，p2大于p1，且p2-p1的值小于p1，如此设置可以实现钨针11与喷头12间隙的精细化调节。具体的，若微分旋套41的刻度线总数为N，则调节精度为(p2-p1)/N，由于(p2-p1)小于p1，从而能够通过第一螺距p1的改变实现(p2-p1)的间隙调节，由此可见，通过设置第二螺纹，不但能够实现转动到平动的转换，而且能够显著提高间隙调节的精度，从而更好地的调节等离子体的喷射流速、喷流外形。
在一些实施方式中，如图9所示，连接组件5包括：
连接套51，内设有贯穿的通道511，钨针12插设于通道511内；
第二绝缘套52，至少部分套设于通道511内；
螺母53，套设于第二绝缘套52内，顶柱44与螺母53螺纹连接，顶柱44可通过与螺母53的配合沿通道511内移动，以带动连接组件5和钨针12沿等离子体炬本体1的轴向平动；
钨针12、连接套51、第二绝缘套52和螺母53相对固定。
在该实施例中，首先将螺母53安装进第二绝缘套52内，以保证二者间固定不脱落，然后将第二绝缘套52旋进连接套51内，以保证连接套51与调节组件4的绝缘。需要说明的是，螺母53与第二绝缘套52之间，以及第二绝缘套52与连接套51之间可以是螺丝旋进后封住的形式连接，也可以是过盈配合的固定式连接，总之，保证其两两间不会产生滑动即可，此处不对三者间的连接方式做具体限定。
将钨针12安装进等离子体炬内腔后调节其尖端与喷头间的间隙为较小的状态，将连接套51套在钨针12的后端，通过第一端子121将钨针12顶住固定，以保证钨针12、第一端子121与连接套51的一体式连接；钨针12在制作时保证其后端与顶柱44之间留有足够的通道511以保证绝缘，必要时在此处安装聚四氟乙烯绝缘块以隔离钨针12与顶柱44的连接，这样可以保证调节组件4的不带电状态。
在调节钨针12与喷头11的间隙时，需要将第一螺纹与第二螺纹配合使用，将调节组件4的顶柱44从第一绝缘套3的底部旋进螺母4内。当顺时针旋转微分旋套41时，顶柱44会往里顶，即顶柱44伸入等离子体炬内变多，同时由于螺母53与顶柱44的螺纹连接，顶柱44会进入连接组件5贯穿的通道511内，随着顶柱44的不断旋进，连接组件5会将钨针12一起被顶柱44拉出，拉出的距离即：(p2-p1)/N*n，其中，n为旋转的刻度线数，钨针12尖端与喷头11的间隙变大。反之，逆时针旋转微分旋套41时，钨针12尖端与喷头11的间隙变小。
由此可知，本实施例提供的等离子体炬，通过调节组件4和连接组件5的紧密配合，可以将钨针12沿等离子体炬本体1的轴向旋转进退转变为沿轴向的平动进退，从而更好的控制钨针12与喷头11间的间隙。另外，通过第一螺纹与新增第二螺纹的配合使用，进一步提高了调整间隙的精度，从而快速精确地调节等离子体束的喷射流速。
需要说明的是，连接套51可以是金属套筒，也可以是其他耐磨耐高温的材料；第二绝缘套52可以是聚四氟乙烯，也可以是其他耐高温且电绝缘性能良好的材料；本申请不对连接套51和第二绝缘套52的材料做具体限定。
在一些实施方式中，如图9所示，第一绝缘套3设置有条形孔31，所述第一端子121可沿条形孔31移动。
第一端子121将钨针12顶住固定，以保证钨针12、第一端子121与连接套51的一体式连接。
螺母53与第二绝缘套52之间，以及第二绝缘套52与连接套51之间均为固定式连接，两两间不会产生滑动。
在该实施例中，钨针12、第一端子121与连接套51为一体式连接，当钨针12沿等离子体炬本体1的轴向移动时，第一端子121也同步移动。因此，需要在第一绝缘套3上设置条形孔31，以保证第一端子121可沿条形孔31移动，从而不会对钨针12产生制动作用。
此外，本申请实施例还提供了一种等离子体炬的间隙调节方法，应用于等离子体炬中，等离子体炬包括等离子体炬本体1、第一绝缘套3和调节组件4，等离子体炬本体1包括喷头11、钨针12、内壳13和外壳14，钨针连接有第一端子121，喷头11和钨针12的极性相反，钨针12设置于内壳13内，内壳13设置于外壳14内，钨针12和内壳13之间形成气腔15，内壳13和外壳14之间形成冷却腔16；第一绝缘套3与外壳14连接，钨针12远离喷头11的端部设置于第一绝缘套3内；调节组件4设置于第一绝缘套3上；
该方法包括：
通过调节调节组件4，带动钨针12沿等离子体炬本体1的轴向移动，以改变钨针12和喷头11之间的距离。
在一些实施方式中，调节组件4包括微分旋套41、微分轴42、微分定套43和顶柱44，微分轴42套设于微分旋套41内，微分轴42的外表面设置有第一螺纹；微分定套43套设于微分轴42外，与第一绝缘套3连接；顶柱44与微分轴42连接；
通过调节调节组件4，带动钨针12沿等离子体炬本体1的轴向移动，包括：
通过旋拧微分旋套41，带动微分轴42和顶柱44沿等离子体炬本体1的轴向移动；
利用顶柱44带动钨针12沿等离子体炬本体1的轴向移动。
在一些实施方式中，等离子体炬还包括连接组件5，连接组件5与钨针12固定连接，顶柱44的外表面设置有第二螺纹，连接组件5与顶柱44螺纹连接；
利用顶柱44带动钨针12沿等离子体炬本体1的轴向移动，包括：
通过顶柱44的旋转带动连接组件5和钨针12沿等离体子体炬本体1的轴向平动。
需要说明的是，本实施例提供的等离子体炬的间隙调节方法和上一实施例提供的等离子体炬具有相同的技术效果，在此对本实施例中各实施方式的技术效果不进行赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种等离子体炬，其特征在于，包括：
等离子体炬本体(1)，包括喷头(11)、钨针(12)、内壳(13)和外壳(14)，所述喷头(11)和所述钨针(12)的极性相反，所述钨针(12)设置于所述内壳(13)内，所述内壳(13)设置于所述外壳(14)内，所述钨针(12)和所述内壳(13)之间形成气腔(15)，所述内壳(13)和所述外壳(14)之间形成冷却腔(16)，所述外壳上设置有进液管(17)和出液管(18)，所述进液管(17)和所述出液管(18)分别与所述冷却腔(16)连通；
冷却组件(2)，设置于所述冷却腔(16)内，用于改变液体在所述冷却腔(16)内的流向，以增加液体在所述冷却腔(16)内的流程，及时带走等离子体炬工作时产生的热量，达到稳定长期工作的效能。
2.根据权利要求1所述的等离子体炬，其特征在于，所述冷却组件(2)，包括：
分隔部(21)，沿所述外壳(14)的轴向延伸，所述分隔部(21)分别与所述外壳(14)位于轴向上的第一内壁(141)和所述内壳(13)的外壁(131)抵接，以将所述冷却腔(16)分隔为至少两个相互连通的子腔室；
支撑部(22)，与所述分隔部(21)连接，所述支撑部(22)位于所述分隔部(21)远离所述进液管(17)一侧的部分与所述第一内壁(141)抵接，以支撑所述分隔部(21)。
3.根据权利要求2所述的等离子体炬，其特征在于，所述分隔部(21)与所述外壳(14)位于径向上的第二内壁(142)之间具有间隙(212)，以使液体由所述进液管(17)一侧向所述出液管(18)一侧流动。
4.根据权利要求2所述的等离子体炬，其特征在于，所述分隔部(21)与所述外壳(14)位于径向上的第二内壁(142)抵接，所述分隔部(21)远离所述支撑部(22)的末端设置有第一通孔(211)，以使液体由所述进液管(17)一侧通过所述第一通孔(211)向所述出液管(18)一侧流动。
5.根据权利要求2所述的等离子体炬，其特征在于，所述进液管(17)和所述出液管(18)设置于所述外壳(14)在轴向上的二分之一处的两侧，所述支撑部(22)设置于所述外壳(14)在轴向上的二分之一处；
所述支撑部(22)位于所述分隔部(21)朝向所述进液管(17)一侧的部分分别与所述第一内壁(141)和所述内壳(13)的外壁(131)抵接，以利用该部分和所述分隔部(21)来阻断进液管(17)与出液管(18)间的连接，避免形成水路短路，迫使液体改变在所述冷却腔(16)内的流向，从而形成大循环流动，增加流程。
6.根据权利要求5所述的等离子体炬，其特征在于，所述支撑部(22)位于所述分隔部(21)远离所述进液管(17)一侧的部分与所述第一内壁(141)和所述内壳(13)的外壁(131)抵接，所述支撑部(22)上具有第二通孔(221)，以使液体由所述进液管(17)一侧通过所述第二通孔(221)向所述出液管(18)一侧流动。
7.一种等离子体炬的冷却方法，其特征在于，应用于等离子体炬中，所述等离子体炬包括等离子体炬本体(1)和冷却组件(2)；所述等离子体炬本体(1)包括喷头(11)、钨针(12)、内壳(13)和外壳(14)，所述喷头(11)和所述钨针(12)的极性相反，所述钨针(12)设置于所述内壳(13)内，所述内壳(13)设置于所述外壳(14)内，所述钨针(12)和所述内壳(13)之间形成气腔(15)，所述内壳(13)和所述外壳(14)之间形成冷却腔(16)，所述外壳上设置有进液管(17)和出液管(18)，所述进液管(17)和所述出液管(18)分别与所述冷却腔(16)连通；所述冷却组件(2)包括分隔部(21)和支撑部(22)，所述冷却组件(2)设置于所述冷却腔(16)内；
所述方法包括：
利用所述冷却组件(2)，来改变液体在所述冷却腔(16)内的流向，以增加液体在所述冷却腔(16)内的流程，促使液体与等离子体炬完成更好的热交换，及时带走等离子体炬产生的热量。
8.根据权利要求7所述的等离子体炬的冷却方法，其特征在于，所述冷却组件(2)包括分隔部(21)和支撑部(22)，所述分隔部(21)沿所述外壳(14)的轴向延伸，所述分隔部(21)分别与所述外壳(14)位于轴向上的第一内壁(141)和所述内壳(13)位于轴向上的外壁(131)抵接，所述支撑部(22)位于所述分隔部(21)远离所述进液管(17)一侧的部分与所述第一内壁(141)抵接；所述支撑部(22)与所述分隔部(21)抵接，以保证在液体流动时所述分隔部(21)的稳固性；
所述利用所述冷却组件(2)，来改变液体在所述冷却腔(16)内的流向，包括：
利用所述支撑部(22)支撑所述分隔部(21)；
利用所述分隔部(21)将所述冷却腔(16)分隔为至少两个相互连通的子腔室，并改变液体在所述冷却腔(16)内的流向。
9.根据权利要求8所述的等离子体炬的冷却方法，其特征在于，所述进液管(17)和所述出液管(18)设置于所述外壳(14)在轴向上的二分之一处的两侧，所述支撑部(22)设置于所述外壳(14)在轴向上的二分之一处；所述支撑部(22)位于所述分隔部(21)朝向所述进液管(17)一侧的部分分别与所述第一内壁(141)和所述内壳(13)的外壁(131)抵接；
所述利用所述分隔部(21)与所述支撑部(22)将所述冷却腔(16)分隔为至少三个相互连通的子腔室，并改变液体在所述冷却腔(16)内的流向，包括：
利用所述支撑部(22)位于所述分隔部(21)朝向所述进液管(17)一侧的部分和所述分隔部(21)将所述冷却腔(16)分隔为至少三个相互连通的子腔室，并改变液体在所述冷却腔(16)内的流向。
10.根据权利要求9所述的等离子体炬的冷却方法，其特征在于，所述支撑部(22)位于所述分隔部(21)远离所述进液管(17)一侧的部分与所述第一内壁(141)和所述内壳(13)的外壁(131)抵接，所述分隔部(21)上具有第二通孔(221)，以使液体由所述进液管(17)一侧通过所述第二通孔(221)向所述出液管(18)一侧流动。
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