CN114147328A - 一种等离子弧弧焊喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及弧焊设备技术领域，且公开了一种等离子弧弧焊喷嘴，包括喷嘴、钨极棒、工件，所述喷嘴的中部固定安装有钨极棒，所述喷嘴、钨极棒的底部对准工件上焊接缝。本发明通过在喷嘴内部设置内保护壳，来防止双弧损坏喷嘴，为了防止水冷壁过厚导致双弧情况的发生，在内保护壳内部设置冷却腔，将内保护与喷嘴内部的冷却腔连接，通过水冷来防止双弧的产生，同时，当双弧产生时，利用导电板将电流导离喷嘴，利用该电流来实现磁冷，利用磁冷加速气体放热，配合水冷的冷却作用，在双弧情况发生时，三种冷却方式配合使用，降低保护壳的温度，防止保护壳以及喷嘴的烧坏，同时降低冷气膜的温度，起到增厚冷气膜的效果。
Description
技术领域
本发明涉及弧焊设备技术领域，具体为一种等离子弧弧焊喷嘴。
背景技术
等离子弧弧焊设备是在钨极氩弧焊的基础上改进而来，其主要构件焊枪，中部是钨极棒，钨极棒与喷嘴之间有氩气，往钨极棒、喷嘴以及工件之间通有电流，通过施加较高电压，经高频振荡，使得氩气电离形成电弧，然后通过机械压缩、水冷喷嘴压缩以及磁场压缩，形成能量集中的电弧，对工件表面进行焊接。
焊接时由于电流过大或者喷嘴与工件之间的距离过近，会导致双弧，而双弧的产生会导致电弧击穿氩气形成的冷气膜，与喷嘴接触，高电压电弧接触喷嘴，会导致喷嘴烧坏，导致喷嘴的更换成本增加。
发明内容
针对背景技术中提出的现有的等离子弧弧焊的喷嘴在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种等离子弧弧焊喷嘴，具备保护喷嘴、降低双弧的产生的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种等离子弧弧焊喷嘴，包括喷嘴、钨极棒、工件，所述喷嘴的中部固定安装有钨极棒，所述喷嘴、钨极棒的底部对准工件上焊接缝，所述喷嘴的底部内壁固定安装有内保护壳，所述喷嘴的底部以及外侧固定安装有绝缘套，所述绝缘套上设有外螺环与喷嘴之间固定安装，所述绝缘套靠近喷嘴中心位置一端安装有内螺纹环与内保护壳的底部固定安装，所述绝缘套的内侧壁与内保护壳的内侧壁之间水平过渡，述绝缘套的内部开设有进气道，所述绝缘套的内部固定安装有导电线，所述喷嘴的内部开设有第二冷却腔，所述第二冷却腔上设置有进出水装置，所述第二冷却腔与内保护壳之间开设有出水管、进水管，所述喷嘴的外侧固定安装有散热框，所述散热框的内部开设有磁冷腔，所述磁冷腔的内部填充有顺磁性气体，所述散热框的上、下端均安装有线圈，所述磁冷腔靠近喷嘴的一侧连通有控气装置，所述控气装置的另一端连通到内保护壳上，所述线圈靠近喷嘴的一侧设置有触电装置，所述触电装置与线圈之间电性连接。
优选的，所述线圈之间通过导线电性连接。
优选的，所述触电装置包括形变腔，所述形变腔靠近喷嘴的一侧开口，所述形变腔的内部固定安装固定触头，所述固定触头靠近线圈的一侧与线圈之间电性连接，所述固定触头的另一侧固定安装有膨胀合金，所述膨胀合金的另一端固定安装有滑动触头，所述滑动触头在形变腔的内部滑动安装，所述形变腔靠近磁冷腔的底部开设有热量通道，所述热量通道将磁冷腔、形变腔之间连通。
优选的，所述触电装置包括形变腔，所述形变腔靠近喷嘴的一侧开口，所述形变腔的内部固定安装固定触头，所述固定触头靠近线圈的一侧与线圈之间电性连接，所述固定触头的另一侧固定安装有膨胀合金，所述膨胀合金的另一端固定安装有滑动触头，所述滑动触头在形变腔的内部滑动安装，所述形变腔靠近磁冷腔的底部开设有，所述将磁冷腔、形变腔之间连通。
优选的，所述控气装置包括出气道，所述出气道靠近第一冷却腔的一侧设有滑槽，所述滑槽开设有壳体内部，所述滑槽贯穿出气道，所述滑槽的内部固定安装有膨胀杆，所述膨胀杆的另一端固定安装有堵板，所述堵板能够将出气道通断完全堵住。
优选的，所述出水管包括管体，所述管体位于第一冷却腔内部的一端切面倾斜向上，所述管体的出口朝向控气装置，所述管体的内部固定安装有折流板，所述折流板沿着管体的轴线线性均布，且折流板的形状为花瓣的尖端，所述折流板直径较大的一侧朝向控气装置，所述折流板之间形成过水孔。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过在喷嘴内部设置内保护壳，来防止双弧损坏喷嘴，为了防止水冷壁过厚导致双弧情况的发生，在内保护壳内部设置冷却腔，将内保护与喷嘴内部的冷却腔连接，通过水冷来防止双弧的产生，同时，当双弧产生时，利用导电板将电流导离喷嘴，利用该电流来实现磁冷，利用磁冷加速气体放热，配合水冷的冷却作用，在双弧情况发生时，三种冷却方式配合使用，降低保护壳的温度，防止保护壳以及喷嘴的烧坏，同时降低冷气膜的温度，起到增厚冷气膜的效果。
2、本发明通过在出水管上设置折流板，来防止水冷作用带走过多的顺磁性气体，导致气冷作用下降，由于水流与气流受到撞击后状态不同，水流会沿着折流板的侧壁流动，而气流会返回，由于出水管的管口形状方向朝上，使得气流撞击后向上，气流与水流分离，有效地减少了顺磁材气体的损失。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明图1中A处结构示意图；
图3为本发明图1中B处结构示意图；
图4为本发明图1中C处结构示意图；
图5为本发明出水管管口俯视结构示意图；
图6为本发明图5中D-D截剖结构示意图。
图中：1、喷嘴；2、钨极棒；3、工件；4、内保护壳；41、壳体；42、导电板；43、第一冷却腔；44、透气膜；5、绝缘套；6、进气道；7、导电线；8、第二冷却腔；9、进出水装置；10、出水管；101、管体；102、折流板；103、过水孔；11、进水管；12、散热框；13、磁冷腔；14、线圈；15、控气装置；151、出气道；152、滑槽；153、膨胀杆；154、堵板；16、触电装置；161、形变腔；162、固定触头；163、膨胀合金；164、滑动触头；165、热量通道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图4，一种等离子弧弧焊喷嘴，包括喷嘴1、钨极棒2、工件3，喷嘴1的中部固定安装有钨极棒2，喷嘴1、钨极棒2的底部对准工件3上焊接缝，喷嘴1的底部内壁固定安装有内保护壳4，喷嘴1的底部以及外侧固定安装有绝缘套5，绝缘套5上设有外螺环与喷嘴1之间固定安装，绝缘套5靠近喷嘴1中心位置一端安装有内螺纹环与内保护壳4的底部固定安装图中没有示出，绝缘套5的内侧壁与内保护壳4的内侧壁之间水平过渡，内保护壳4放置在喷嘴1的内部，通过底部的绝缘套5进行固定，内保护壳4本身对于喷嘴1来说起到一个保护作用，防止后期喷嘴1与钨极棒2之间的气体电离产生的电弧，发生双弧现象时，由于内保护壳4的存在，电弧第一时间作用于内保护壳4上，防止电流直接作用在喷嘴1上时，使得喷嘴1烧损，绝缘套5的内部开设有进气道6，绝缘套5的内部固定安装有导电线7，绝缘套5为绝缘耐高温材料，喷嘴1的内部开设有第二冷却腔8，第二冷却腔8上设置有进出水装置9，第二冷却腔8、进出水装置9为现有结构，第二冷却腔8内部填充有冷水，通过进出水装置9中的进出水管，第二冷却腔8内部的水流一直处于流动状态，第二冷却腔8与内保护壳4之间开设有出水管10、进水管11，由于增加了内保护壳4的存在用于保护喷嘴1，此时的冷却壁厚度增大，冷却壁厚度增加，冷气膜从内保护壳4的表面流动时，此时由于冷却效果降低，使得冷气膜的厚度降低，容易导致电弧击穿冷气膜发生双弧的情况，而为了防止双弧的产生，此时在内保护壳4的内部开设用于冷却的空腔而出水管10、进水管11的存在就是为了第二冷却腔8内部的水流往内保护壳4内部流动，方便内保护壳4对冷气膜进行冷却，喷嘴1的外侧固定安装有散热框12，散热框12的内部开设有磁冷腔13，磁冷腔13的内部填充有顺磁性气体，为了防止磁冷腔13内部的气体流失，可以设置专门的气体补充瓶，当内部气体的气压过小时，往内部填充气体，该顺磁性气体可以是氧气、一氧化氮、二氧化氮或者臭氧，顺磁性气体在没有磁场时，会吸热，而存在有外加磁场时，会放热，散热框12的上、下端均安装有线圈14，线圈14之间通过导线电性连接，磁冷腔13靠近喷嘴1的一侧连通有控气装置15，控气装置15的另一端连通到内保护壳4上，线圈14靠近喷嘴1的一侧设置有触电装置16，触电装置16与线圈14之间电性连接。
其中，参考图2，内保护壳4包括壳体41，壳体41靠近喷嘴1中心的内部固定连接有导电板42，壳体41为绝缘材料，导电板42为导电材料，壳体41的内开设有第一冷却腔43，第一冷却腔43与出水管10、进水管11连通，导电板42的底部与导电线7之间连通，导电板42的底部与进气道6之间连通，进气道6的内部固定安装有透气膜44，第一冷却腔43的顶部与控气装置15之间连通，双弧情况发生时，此时电流击穿冷气膜与导电板42直接接触，而壳体41是绝缘材料，此时会将与电流接通的导电板42分隔开，避免电流与喷嘴1之间接触，防止喷嘴1的烧坏。
其中，参考图3，触电装置16包括形变腔161，形变腔161靠近喷嘴1的一侧开口，形变腔161的内部固定安装固定触头162，固定触头162靠近线圈14的一侧与线圈14之间电性连接，固定触头162的另一侧固定安装有膨胀合金163，膨胀合金163的另一端固定安装有滑动触头164，滑动触头164在形变腔161的内部滑动安装，形变腔161靠近磁冷腔13的底部开设有热量通道165，热量通道165将磁冷腔13、形变腔161之间连通，线圈14上的电流被导到喷嘴1上，而控制该电路的通断的主要因素是滑动触头164是否与喷嘴1之间接触膨胀合金163正常状态时，滑动触头164不与喷嘴1之间接触，一旦磁冷腔13内部内保护壳4上有双弧存在，此时会导致导电板42的热量上升，热量上升之后，会使得水变成水蒸汽，水蒸气会通过控气装置15往磁冷腔13中流动，此时部分热量通过热量通道165往形变腔161的内部流动，使得膨胀合金163受热变形，然后推开滑动触头164，使得滑动触头164与喷嘴1接触，使得线圈14上的电路连通，一旦不出现双弧现象，为了避免线圈14处的电路导致喷嘴1上出现短路，滑动触头164与喷嘴1之间不接触，该电路断开。
其中，参考图4，控气装置15包括出气道151，出气道151靠近第一冷却腔43的一侧设有滑槽152，滑槽152开设有壳体41内部，滑槽152贯穿出气道151，滑槽152的内部固定安装有膨胀杆153，膨胀杆153的另一端固定安装有堵板154，堵板154能够将出气道151通断完全堵住，当双弧现象出现，此时导电板42上由于电流的存在升温，膨胀杆153吸收热量，发生形变，使得堵板154向下移动，由于膨胀杆153不能堵住出气道151，此时第一冷却腔43中的气体会从膨胀杆153处的间隙处流动到出气道151中，控气装置15的存在主要是用于控制气道的通断，防止正常水冷时，控气装置15的存在影响水冷效果。
其中，参考图5和图6，出水管10包括管体101，管体101位于第一冷却腔43内部的一端切面倾斜向上，管体101的出口朝向控气装置15，管体101的内部固定安装有折流板102，折流板102沿着管体101的轴线线性均布，且折流板102的形状为花瓣的尖端，折流板102直径较大的一侧朝向控气装置15，折流板102之间形成过水孔103，由于出水管10形状限定，使得水流的流动受到阻流，水流与气流一起被管体101的底部阻挡时，会导致气流折流，而水流会出水管10处流出，水流流动方向朝向第二冷却腔8的方向，此时由于折流板102的存在水流与气流在撞击到折流板102的表面时，气流会在管体101以及折流板102的作用下，斜向上折流，折流方向朝向控气装置15，由于气流与水流受到撞击后不同的运动状态，水流还会沿着原本的方向，向第二冷却腔8方向流动，而气流由于质量较轻会向相反的方向折流，便于将气体与水分离，防止过多的气体被水流带走。
综上，当正常情况下，此时整个焊枪正常工作，冷水从进出水装置9处进入到第二冷却腔8中，利用第二冷却腔8对喷嘴1进行冷却，然后利用出水管10、进水管11将第二冷却腔8中的，冷水流动第一冷却腔43中，然后利用第二冷却腔8中的冷水对壳体41进行冷却，防止由于冷水壁过厚导致冷气膜厚度减小，防止双弧的发生，当出现双弧时，此时由于导电板42的存在，电弧击穿冷气膜与导电板42接触，导电板42、壳体41以及第一冷却腔43内部的温度上升，此时壳体41温度的上升会作用在控气装置15上，膨胀杆153吸收热量，发生形变，使得堵板154向下移动，由于膨胀杆153不能堵住出气道151，此时第一冷却腔43中的气体会从膨胀杆153处的间隙处流动到出气道151中，此时，第一冷却腔43内部的水由于温度过高发生升华，变成水蒸气，而此时出气道151处于畅通状态，水蒸气会从出气道151进入到磁冷腔13中，部分热量通过热量通道165往形变腔161的内部流动，使得膨胀合金163受热变形，然后推开滑动触头164，使得滑动触头164与喷嘴1接触，此时，导电板42上的电流在导电板42的引导下，往导电线7处流动，通过导电线7的引导，电流会引导到散热框12底部的线圈14，而两个线圈14上均通有电流，由于上方热量的作用，使得滑动触头164与喷嘴1接触，此时由导电板42、进气道6、线圈14、固定触头162、膨胀合金163、滑动触头164和喷嘴1之间形成的电路处于接通状态，电路接通，线圈14在散热框12的上下端形成磁场，由于磁冷腔13内部的气体为顺磁气体，在磁场作用下会加速放热，而由于第一冷却腔43内部水蒸汽往磁冷腔13内部流动，此时，由于水处于蒸汽状态，与内部的冷气的接触面积增大，加速换热，同时在磁冷腔13的底部设置排水的装置，将蒸汽降温液化的水排走，同时冷气在上方热气的作用下下沉，气流会从进气道6处往第一冷却腔43内部流动，冷气从第一冷却腔43的底部往上流动，然后吸收内部的热量变成热气体，热气体向上流动，在出水管10的折流作用下往出气道151处流动，然后受热后由于体积增大，会使得形成一条气流循环，气体在第一冷却腔43中加热后，会从出气道151进入到磁冷腔13中，然后磁场的作用下加速放热，并且在此过程中由于水冷也在运行此时第一冷却腔43由原本的水冷方式，变成水冷、气冷加磁冷的结合，利用磁冷来加速气体的散热，通过提高第一冷却腔43的冷却速度，来降低冷气膜的温度，通过降低冷气膜的外侧温度，来增加冷气膜的厚度，以此来保护导电板42以及喷嘴1，避免烧坏，同时降低电弧的击穿量。
本发明的使用方法如下：
正常情况下，此时整个焊枪正常工作，冷水从进出水装置9处进入到第二冷却腔8中，利用第二冷却腔8对喷嘴1进行冷却，然后利用出水管10、进水管11将第二冷却腔8中的，冷水流动第一冷却腔43中，然后利用第二冷却腔8中的冷水对壳体41进行冷却，防止由于冷水壁过厚导致冷气膜厚度减小，防止双弧的发生，当出现双弧时，此时由于导电板42的存在，电弧击穿冷气膜与导电板42接触，导电板42、壳体41以及第一冷却腔43内部的温度上升，此时壳体41温度的上升会作用在控气装置15上，膨胀杆153吸收热量，发生形变，使得堵板154向下移动，由于膨胀杆153不能堵住出气道151，此时第一冷却腔43中的气体会从膨胀杆153处的间隙处流动到出气道151中，此时，第一冷却腔43内部的水由于温度过高发生升华，变成水蒸气，而此时出气道151处于畅通状态，水蒸气会从出气道151进入到磁冷腔13中，部分热量通过热量通道165往形变腔161的内部流动，使得膨胀合金163受热变形，然后推开滑动触头164，使得滑动触头164与喷嘴1接触，此时，导电板42上的电流在导电板42的引导下，往导电线7处流动，通过导电线7的引导，电流会引导到散热框12底部的线圈14，而两个线圈14上均通有电流，由于上方热量的作用，使得滑动触头164与喷嘴1接触，此时由导电板42、进气道6、线圈14、固定触头162、膨胀合金163、滑动触头164和喷嘴1之间形成的电路处于接通状态，电路接通，线圈14在散热框12的上下端形成磁场，由于磁冷腔13内部的气体为顺磁气体，在磁场作用下会加速放热，而由于第一冷却腔43内部水蒸汽往磁冷腔13内部流动，此时，由于水处于蒸汽状态，与内部的冷气的接触面积增大，加速换热，同时在磁冷腔13的底部设置排水的装置，将蒸汽降温液化的水排走，同时冷气在上方热气的作用下下沉，气流会从进气道6处往第一冷却腔43内部流动，冷气从第一冷却腔43的底部往上流动，然后吸收内部的热量变成热气体，热气体向上流动，在出水管10的折流作用下往出气道151处流动，然后受热后由于体积增大，会使得形成一条气流循环，气体在第一冷却腔43中加热后，会从出气道151进入到磁冷腔13中，然后磁场的作用下加速放热。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种等离子弧弧焊喷嘴，包括喷嘴(1)、钨极棒(2)、工件(3)，所述喷嘴(1)的中部固定安装有钨极棒(2)，所述喷嘴(1)、钨极棒(2)的底部对准工件(3)上焊接缝，其特征在于：所述喷嘴(1)的底部内壁固定安装有内保护壳(4)，所述喷嘴(1)的底部以及外侧固定安装有绝缘套(5)，所述绝缘套(5)上设有外螺环与喷嘴(1)之间固定安装，所述绝缘套(5)靠近喷嘴(1)中心位置一端安装有内螺纹环与内保护壳(4)的底部固定安装，所述绝缘套(5)的内侧壁与内保护壳(4)的内侧壁之间水平过渡，述绝缘套(5)的内部开设有进气道(6)，所述绝缘套(5)的内部固定安装有导电线(7)，所述喷嘴(1)的内部开设有第二冷却腔(8)，所述第二冷却腔(8)上设置有进出水装置(9)，所述第二冷却腔(8)与内保护壳(4)之间开设有出水管(10)、进水管(11)，所述喷嘴(1)的外侧固定安装有散热框(12)，所述散热框(12)的内部开设有磁冷腔(13)，所述磁冷腔(13)的内部填充有顺磁性气体，所述散热框(12)的上、下端均安装有线圈(14)，所述磁冷腔(13)靠近喷嘴(1)的一侧连通有控气装置(15)，所述控气装置(15)的另一端连通到内保护壳(4)上，所述线圈(14)靠近喷嘴(1)的一侧设置有触电装置(16)，所述触电装置(16)与线圈(14)之间电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种等离子弧弧焊喷嘴，其特征在于：所述线圈(14)之间通过导线电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种等离子弧弧焊喷嘴，其特征在于：所述内保护壳(4)包括壳体(41)，所述壳体(41)靠近喷嘴(1)中心的内部固定连接有导电板(42)，所述壳体(41)为绝缘材料，所述导电板(42)为导电材料，所述壳体(41)的内开设有第一冷却腔(43)，所述第一冷却腔(43)与出水管(10)、进水管(11)连通，所述导电板(42)的底部与导电线(7)之间连通，所述导电板(42)的底部与进气道(6)之间连通，所述进气道(6)的内部固定安装有透气膜(44)，所述第一冷却腔(43)的顶部与控气装置(15)之间连通。
4.根据权利要求1所述的一种等离子弧弧焊喷嘴，其特征在于：所述触电装置(16)包括形变腔(161)，所述形变腔(161)靠近喷嘴(1)的一侧开口，所述形变腔(161)的内部固定安装固定触头(162)，所述固定触头(162)靠近线圈(14)的一侧与线圈(14)之间电性连接，所述固定触头(162)的另一侧固定安装有膨胀合金(163)，所述膨胀合金(163)的另一端固定安装有滑动触头(164)，所述滑动触头(164)在形变腔(161)的内部滑动安装，所述形变腔(161)靠近磁冷腔(13)的底部开设有热量通道(165)，所述热量通道(165)将磁冷腔(13)、形变腔(161)之间连通。
5.根据权利要求1所述的一种等离子弧弧焊喷嘴，其特征在于：所述控气装置(15)包括出气道(151)，所述出气道(151)靠近第一冷却腔(43)的一侧设有滑槽(152)，所述滑槽(152)开设有壳体(41)内部，所述滑槽(152)贯穿出气道(151)，所述滑槽(152)的内部固定安装有膨胀杆(153)，所述膨胀杆(153)的另一端固定安装有堵板(154)，所述堵板(154)能够将出气道(151)通断完全堵住。
6.根据权利要求1所述的一种等离子弧弧焊喷嘴，其特征在于：所述出水管(10)包括管体(101)，所述管体(101)位于第一冷却腔(43)内部的一端切面倾斜向上，所述管体(101)的出口朝向控气装置(15)，所述管体(101)的内部固定安装有折流板(102)，所述折流板(102)沿着管体(101)的轴线线性均布，且折流板(102)的形状为花瓣的尖端，所述折流板(102)直径较大的一侧朝向控气装置(15)，所述折流板(102)之间形成过水孔(103)。
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