CN115515291A - 用于等离子弧焊炬筒的涡流环和接触元件 - Google Patents

Abstract

用于等离子弧焊炬的涡流环包括被构造成至少部分包围并滑动地接合等离子弧焊炬的电极的主体。主体包括第一端和与第一端相对的第二端，第一端和第二端限定纵向轴线，并且主体还包括沿着纵向轴线的方向从第二端延伸的至少一个突出。所述至少一个突出被构造成接合等离子弧焊炬的开关，该开关用于感测等离子弧焊炬中的涡流环的存在。

Description

用于等离子弧焊炬筒的涡流环和接触元件

相关申请

本申请要求于2017年2月9日提交的名称为“Moving Crown for Cartridge”的美国临时专利申请序列号62/456,813的权益，其全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本发明大体涉及等离子弧切割系统和过程的领域。更具体地，本发明涉及用于操作等离子弧焊炬的改进的可消耗部件（例如，包括接触元件的涡流环）。

背景技术

等离子弧焊炬被广泛用于材料的切割和标记。等离子弧焊炬通常包括具有安装在焊炬主体内的中心出口孔口的电极和喷嘴、电连接、用于冷却的通道以及用于弧控制流体（例如，等离子气体）的通道。焊炬产生等离子弧，即具有高温和高动量的气体的收缩离子化射流。在焊炬中使用的气体可以是非反应性的（例如，氩气或氮气）或反应性的（例如，氧气或空气）。在操作期间，首先在电极（阴极的一部分）和喷嘴（阳极的一部分）之间产生引弧（pilot arc）。可以借助于联接到DC电源和焊炬的高频高压信号或借助于各种启动方法中的任何方法来产生引弧。等离子弧焊炬可以利用包括一个或更多个可消耗部件（例如，喷嘴、电极和/或涡流环）的筒以便于安装和操作。

图1和图2示出了用于现有技术等离子弧焊炬100的筒，其具有喷嘴104、护罩108、电极112、固持帽116、涡流环120和围绕涡流环120设置的固定“冠状件”或接触元件124。接触元件124相对于涡流环120不移动，例如，相对于涡流环120沿轴向方向固定。接触元件124使切割电流从等离子弧焊炬100的柱塞132流向电极112。因为等离子切割需要高切割电流，所以必须在等离子弧焊炬100和电极112之间维持牢固的电连接以确保恰当的操作并且限制或消除可能损坏设备并缩短部件寿命的弧的形成。

当接触元件124与柱塞132没有完全接触时（例如，因为筒没有被完全紧固在等离子弧焊炬100内），该“固定冠状件”设计具有失效模式。在失效模式中，可以在接触元件124和柱塞132之间产生间隙228，如图2所示。该间隙228导致不良的电连接，并且可以导致不良的性能和部件失效。另外，不良连接可以导致在阴极（例如，柱塞132）和接触元件124之间形成弧，这会毁坏整个焊炬而不是仅一个或更多个可消耗部件。需要的是一种可消耗筒，即使在筒没有被完全拧紧或以其他方式松动的情况下该筒也能避免该失效模式并确保柱塞132和接触元件124之间的恰当且完全的接触。

发明内容

本发明涉及用于等离子弧焊炬的改进的耗材（例如，包括接触元件的等离子弧焊炬筒和涡流环）及其相关联的操作方法。具体地，在图1-2中示出且在上文描述的设计被修改成使得上文的“固定冠状件”被“浮动”接触元件代替，该浮动接触元件是筒内的单独零件，其被允许在焊炬中的安装和/或操作期间在焊炬中平移预定距离（例如一段轴向长度）。接触元件可以被卡合配合到或落在涡流环或筒内，并且被界定于在其内有足够空间（或“游隙”）以供接触元件自由滑动的特定区域。在这样的构造中，即使筒没有被完全拧到焊炬上（其中焊炬阴极轴向向前地偏压接触元件），与焊炬阴极的恰当且完全的接触也可以得到维持。这种构造保护了焊炬并且确保焊炬内的恰当的电接触得到维持。

例如，一种实施例包括“卡合配合”设计，该设计允许接触元件在安装在焊炬中期间在失效区域处沿轴向方向行进。因此，代替被刚性地固定到涡流环，接触元件位于涡流环内的一个轨道或一组轨道内并被弹簧偏压，如果存在间隙（例如由于未拧紧的螺纹），则弹簧将接触元件推向焊炬。在恰当组装期间，阴极将接触元件向前稍推向电极但是仍然维持间隙以用于引弧。间隙和在切割和弧点火期间被压缩的弹簧是涡流环和集气室中的气体力造成的。接触元件的这种移动自由确保贯穿筒转动和安装的若干个阶段与阴极恰当配合。

在一方面，本发明特征在于用于等离子弧焊炬的可消耗筒。该可消耗筒包括具有第一端和与第一端相对的第二端的筒框架。第一端和第二端限定纵向轴线。第二端包括多个离散的固持特征。可消耗筒也包括导电接触元件，导电接触元件被所述多个离散的固持特征固定到筒框架并且可在第二端处沿着纵向轴线在筒框架内平移达预定距离。接触元件具有芯、近侧表面和远侧表面。近侧表面成形成在被安装到等离子弧焊炬中时就接触等离子弧焊炬的焊炬柱塞。远侧表面被成形成在等离子弧焊炬操作期间接触等离子弧焊炬的电极。

在一些实施例中，所述多个离散的固持特征中的至少一个离散的固持特征被构造成接合开关，该开关用于感测被固定到等离子弧焊炬的焊炬主体的筒框架、筒或固持帽的存在。在一些实施例中，所述多个离散的固持特征中的至少一个离散的固持特征包括用于与接触元件接合的引导轨道。在一些实施例中，接触元件包括至少一个引导沟槽以用于与所述多个离散的固持特征中的所述至少一个离散的固持特征接合。在一些实施例中，所述多个离散的固持特征包括一个或更多个轴向止动件。在一些实施例中，筒框架形成等离子弧焊炬的涡流环或涡流特征，筒框架的第一端包括流体连接筒框架的内表面和筒框架的外表面的一组通道。

在一些实施例中，接触元件包括用于联接到筒框架的卡合配合特征。在一些实施例中，电极被设置在筒框架内，电极（例如，包括弹簧）与被构造成朝向等离子弧焊炬的阴极偏压接触元件的弹簧相互作用。在一些实施例中，接触元件被构造成在安装在等离子弧焊炬中期间在与焊炬柱塞接触时就沿着纵向轴线滑动。在一些实施例中，所述多个离散的固持特征被成形成配合地接合接触元件并限定接触元件在筒框架内的平移路径。在一些实施例中，所述多个离散的固持特征和接触元件限定一组通气通道。在一些实施例中，平移路径具有在接触元件和筒框架之间的两个或更多个径向接合表面。

在一些实施例中，接触元件包括扇形边缘。在一些实施例中，接触元件包括与芯一体成型的帽特征。在一些实施例中，筒框架由热塑性塑料形成。在一些实施例中，筒框架是模制的。在一些实施例中，接触元件与可消耗筒内的电极物理分开。在一些实施例中，当等离子弧焊炬不操作时接触元件脱离与电极的直接物理接触。在一些实施例中，近侧表面和远侧表面之间的厚度是芯的周边处的厚度的至少两倍。

在另一方面，本发明特征在于用于等离子弧焊炬的涡流环。该涡流环包括被成形成配合地接合等离子弧焊炬的电极的主体。该主体包括第一端和第二端。第一端和第二端限定纵向轴线。该主体还包括沿纵向轴线的方向从第二端延伸的一组突出。至少一个突出包括内部引导轨道。涡流环还包括由所述一组突出界定的导电接触元件。该接触元件包括与所述至少一个引导轨道互补的至少一个引导沟槽。通过所述至少一个引导沟槽与所述至少一个引导轨道的相互作用有助于接触元件与涡流环的对准。

在一些实施例中，所述至少一个突出限定接触元件在等离子弧焊炬的正常操作期间可以占据的区域。在一些实施例中，第一端包括流体连接涡流环的内表面和涡流环的外表面的一组通道。在一些实施例中，接触元件包括用于联接到涡流环的主体的卡合配合特征。在一些实施例中，电极与弹簧相互作用或者包括弹簧，该弹簧被构造成朝向等离子弧焊炬的阴极偏压接触元件。在一些实施例中，接触元件被构造成在安装在等离子弧焊炬中期间在与等离子弧焊炬的柱塞接触时就沿着纵向轴线滑动。在一些实施例中，一个或更多个突出具有在近似5和7毫米之间的线性高度。在一些实施例中，一个或更多个突出具有在近似1和3毫米之间的线性宽度。在一些实施例中，一个或更多个突出具有在近似6和8毫米之间的线性长度。

在一些实施例中，所述一组突出限定接触元件的平移路径。在一些实施例中，涡流环和接触元件限定一组通气通道。在一些实施例中，平移路径具有在接触元件和涡流环之间的两个或更多个径向接合表面。在一些实施例中，接触元件包括扇形边缘。在一些实施例中，接触元件具有基本一致的横截面厚度。在一些实施例中，涡流环由热塑性塑料形成。在一些实施例中，涡流环是模制的。在一些实施例中，当等离子弧焊炬不操作时接触元件脱离与电极的直接物理接触。

在另一方面，本发明特征在于用于等离子弧焊炬的涡流环。该涡流环包括被构造成至少部分包围并滑动地接合等离子弧焊炬的电极的主体。该主体包括第一端和与第一端相对的第二端。第一端和第二端限定纵向轴线。主体还包括沿纵向轴线的方向从第二端延伸的一组突出。所述突出中的至少一者被构造成接合用于感测等离子弧焊炬的涡流环或固持帽的存在的开关。在一些实施例中，一组模制涡流孔在涡流环的主体内一体成型。在一些实施例中，涡流环包括压接的整体式喷嘴。在一些实施例中，涡流环包括被界定在所述一组突出内的导电接触元件，其中，所述一组突出包括一组引导轨道并且接触元件包括与所述一组引导轨道互补的一组引导沟槽。在一些实施例中，所述一组突出包括固持特征以界定接触元件。

在另一方面，本发明特征在于用于等离子弧焊炬的可消耗筒。该可消耗筒包括筒框架和由筒框架界定的导电接触元件。该可消耗筒还包括用于在等离子弧焊炬的操作期间将接触元件锁定到等离子弧焊炬中的器件。在另一方面，本发明特征在于用于等离子弧焊炬的可消耗筒。该可消耗筒包括筒框架。该可消耗筒（例如，框架）还包括用于在等离子弧焊炬的操作期间接合等离子弧焊炬的可消耗感测特征的器件。

在另一方面，本发明特征在于等离子弧焊炬的操作方法。该方法包括将可消耗筒安装在等离子弧焊炬中。可消耗筒具有筒框架，该筒框架具有限定纵向轴线的第一端和第二端。可消耗筒包括由筒框架界定的导电接触元件。该方法还包括，一旦与等离子弧焊炬的焊炬柱塞产生接触，就使接触元件朝向第一端沿着纵向轴线沿第一方向平移。该方法还包括，使等离子弧焊炬的电极沿着纵向轴线沿与第一方向相反的第二方向平移。在等离子弧焊炬的等离子（例如，切割或者气刨）操作期间，电极接触所述接触元件。当等离子弧焊炬未执行等离子操作时，接触元件与电极分离。

在另一方面，本发明特征在于组装等离子弧焊炬筒的方法。该方法包括，提供涡流环，该涡流环具有被成形成配合地接合等离子弧焊炬的电极的主体。主体包括限定纵向轴线的第一端和第二端。主体还包括沿着纵向轴线的方向从第二端延伸的一组突出。所述一组突出包括一组引导轨道。该方法还包括，提供导电接触元件，导电接触元件具有与涡流环的所述一组引导轨道互补的一组引导沟槽。该方法还包括，将接触元件安装在涡流环中，接触元件的引导沟槽配合地接合涡流环的所述一组引导轨道。在接触元件被安装到涡流环中期间，接触元件在涡流环内沿着纵向轴线平移固定的距离，直到喷嘴被附接到涡流环的第一端。在安装之后，接触元件被固定地保持在等离子弧焊炬筒内（例如，被界定在一区域内，但在该区域内沿轴向方向自由移动）。在一些实施例中，在安装之后，接触元件能够沿着纵向轴线在等离子弧焊炬筒内平移固定的距离。在一些实施例中，接触元件沿第二端方向的平移由设置在所述突出的至少一者的内表面上的至少一个固持特征限制。

在另一方面，本发明特征在于用于等离子弧焊炬的可消耗筒。可消耗筒包括被构造成至少部分包围并滑动地接合等离子弧焊炬的电极的主体。主体包括远侧第一端和与第一端相对的近侧第二端。第一端和第二端限定纵向轴线。可消耗筒还包括中间部件，中间部件被构造成被放置在主体和等离子弧焊炬的安全开关之间，中间部件包括粘附到中间部件的近端的至少一个离散的突出，所述离散的突出沿纵向轴线的方向从中间部件的近端延伸。所述至少一个离散的突出被构造成通过由安全开关感测等离子弧焊炬的耗材（例如，涡流环或者固持帽）的存在而启动等离子弧焊炬的操作。在另一方面，本发明特征在于启动等离子弧切割焊炬的操作的方法。该方法包括在焊炬筒的主体上提供突出。该方法还包括将焊炬筒安装在等离子弧焊炬中，所述突出激活用于感测等离子弧焊炬的耗材（例如，涡流环或者固持帽）的存在。

在一些实施例中，所述筒包括弹簧电极，弹簧电极具有动态地位于筒的涡流环内的“浮动冠状件”。在一些实施例中，当未操作时，浮动冠状件与电极不处于直接物理接触（例如，仅接触连接两者的弹簧）。在一些实施例中，涡流环和浮动冠状件包括互补轨道或引导件。在一些实施例中，浮动冠状件具有带数个凸出部和/或槽的非圆形形状，这将会是昂贵的和/或难以加工。在一些实施例中，一组附加的对准表面影响在焊炬内的电接触（在某些先前的实施例中，电极、接触元件和柱塞提供了这样的表面，而在此处涡流环也提供这样的表面）。在一些实施例中，随着安装发生，一旦与焊炬柱塞产生接触，冠状件就轴向向前平移，并且然后，当点火时电极平移回到浮动冠状件中以点火。在一些实施例中，本文描述的一个或更多个构造导致改进的耗材对准。在一些实施例中，本文描述的一个或更多个构造提供在柱塞和电极之间的更可靠的接触或连接，甚至在不完全安装期间也如此，这使得能够实现更快的耗材更换和成本降低。

附图说明

从以下结合附图对本发明的详细描述，将更容易理解前述讨论。

图1是具有恰当安装的“固定冠状件”筒的现有技术等离子弧焊炬的横截面图。

图2是具有未恰当安装的“固定冠状件”筒的现有技术等离子弧焊炬的横截面图。

图3是根据本发明的说明性实施例的具有筒的等离子弧焊炬的横截面图，该筒包括安装在其内的“浮动冠状件”或接触元件。

图4A是根据本发明的说明性实施例的涡流环的横截面图，该涡流环具有安装在其内的“浮动冠状件”或接触元件。

图4B是根据本发明的说明性实施例的图4A的涡流环绕涡流环的纵向轴线旋转90度的侧视图。

图5A是根据本发明的说明性实施例的等离子弧焊炬筒的侧视图，其具有安装在其内的电极和接触元件。

图5B是根据本发明的说明性实施例的图5A的等离子弧焊炬筒的俯视图。

图5C是根据本发明的说明性实施例的图5A的等离子弧焊炬筒的截面图。

图5D是根据本发明的说明性实施例的图5A的等离子弧焊炬筒的分解图。

图6A是根据本发明的说明性实施例的图5A-5D所示的等离子弧焊炬筒的接触元件的透视图。

图6B是根据本发明的说明性实施例的具有扇形边缘的等离子弧焊炬筒的接触元件的俯视图。

图7是示出根据本发明的说明性实施例的等离子弧焊炬的操作方法的流程图。

图8是示出根据本发明的说明性实施例的组装等离子弧焊炬筒的方法的流程图。

具体实施方式

图3是根据本发明的说明性实施例的具有筒304的等离子弧焊炬300的横截面图，筒304包括安装在其内的“浮动冠状件”或导电接触元件308。等离子弧焊炬300具有喷嘴312、护罩316、电极320、固持帽324和涡流环328。被安装在等离子弧焊炬300中的接触元件308包括电极320的弹簧332，其被构造成朝向柱塞（阴极）332轴向向后偏压接触元件308。在恰当组装期间，阴极332将接触元件308稍稍向前推向电极320，但是仍然维持电极320和接触元件308之间的间隙以用于在操作开始期间的引弧和弧生成。在切割和/或弧点火期间，该间隙和弹簧将由于在涡流环328（和/或集气室）中的气体力而被完全压缩。与图1和图2所示的现有技术实施例相比，接触元件308的这种自由移动确保贯穿筒转动和安装的若干个阶段与阴极332的恰当配合。

图4A是根据本发明的说明性实施例的涡流环328（例如用于等离子弧焊炬的可消耗筒）的横截面图，涡流环328具有安装在其内的“浮动冠状件”或导电接触元件308，并且图4B是图4A的涡流环绕涡流环328的纵向轴线404旋转90度的侧视图。涡流环328具有主体404（例如，筒框架），其具有第一端408和与第一端408相对的第二端412，第一端和第二端限定纵向轴线416。第二端412包括多个离散的固持特征420A、420B。离散的固持特征420A、420B可以是突出，其采取在第二端412处的凸起、隆起或纵向延伸部的形状。在该实施例中，存在直径上相对的两个固持特征420A、420B，不过在其他实施例中，存在另外数量的离散的固持特征，包括三个、四个或者不同的数量。

接触元件308被所述多个离散的固持特征420A、420B固定到主体404。接触元件308具有芯428、近侧表面432和远侧表面436。近侧表面432被成形成在被安装到等离子弧焊炬中时接触等离子弧焊炬的焊炬柱塞（例如，图3中所示和所述的阴极332）。远侧表面436被成形成在等离子弧焊炬的操作期间接触等离子弧焊炬的电极（例如，图3中所示和所述的电极320）。接触元件308与电极320物理上分开，并且在等离子弧焊炬300不操作时脱离与电极320的直接物理接触。接触元件308可在第二端412处沿着纵向轴线416在主体404内平移达预定距离424。接触元件308可以由黄铜、铜和/或其他导电材料制成。

所述多个离散的固持特征420A、420B中的至少一个离散的固持特征（或者突出）可以包括用于在等离子弧焊炬的操作期间接合等离子弧焊炬的可消耗感测特征（例如，开关334）的器件。可消耗感测特征可以用于感测被固定到等离子弧焊炬的焊炬主体的耗材（例如，固持帽324）的存在，如图3所示。另外，所述多个离散的固持特征420A、420B中的至少一个离散的固持特征（如所示，每个离散的固持特征）包括用于与接触元件308接合的引导轨道440。接触元件308包括至少一个互补的引导沟槽444以用于与所述多个离散的固持特征420A、420B中的所述至少一个离散的固持特征接合。在一些实施例中，所述多个离散的固持特征420A、420B可以包括一个或更多个轴向止动件448A、448B（或者“唇部”特征），其例如用作将接触元件308锁定到筒中的器件。所述多个离散的固持特征420A、420B被成形成配合地接合接触元件308并限定接触元件308在主体内的平移路径（例如，对应于预定距离424）。平移路径具有在接触元件308和主体404之间的两个或更多个径向接合表面。

主体404可以形成等离子弧焊炬的涡流环或者涡流特征。主体404的第一端包括流体地连接主体404的内表面456和主体404的外表面460的一组通道（例如，通道452A、452B、452C等等）。接触元件308可以包括用于联接到主体404的卡合配合特征464。接触元件308可以被构造成在安装在等离子弧焊炬中期间在与焊炬柱塞332接触时就沿着纵向轴线416滑动。所述多个离散的固持特征420A、420B和接触元件308限定一组通气通道468A、468B。在一些实施例中，接触元件包括与芯一体成型的“帽”特征（例如如下在图6A中所示）。在一些实施例中，接触元件308包括扇形边缘（例如，如下在图6B中所示）。在一些实施例中，主体404由热塑性塑料形成和/或是模制的。

图3和图4A-4B中所示的本发明的实施例已经与图1和图2的“固定冠状件”筒设计进行了比较测试。在测试期间，针对每种设置的筒螺纹稍稍向左拧松以产生大致0.040英寸的间隙。每种系统均以气刨模式运行，该模式提供较低的气压和较大的形成弧的风险。对于图1和图2的“固定冠状件”筒设计，十二个中有两个测试案例失效，并且在这两个测试案例中的一个中焊炬被完全烧掉或损坏。通过比较，当使用图3和图4A-4B中所示的“浮动冠状件”实施例运行相同的测试时，每次焊炬都通过了测试而没有任何损坏，从而显示图3和图4A-4B的实施例提供更耐用的焊炬和可消耗设计。

图5A-5D示出了根据本发明的另一说明性实施例的具有安装在其内的接触元件540的等离子弧焊炬的另一可消耗筒500的各种视图（图5A示出侧视图；图5B示出俯视图；图5C示出截面图；图5D示出分解图）。该可消耗筒500的元件可以基本上类似于上文在图4A-4B中所示和所述的那些元件。可消耗筒500包括具有主体524的涡流环508。主体包括第一端512和与第一端512相对的第二端516，第一端512和第二端516限定纵向轴线520。主体524被成形成配合地接合等离子弧焊炬的电极528。主体524包括沿纵向轴线520的方向从第二端516延伸的一组突出532A、532B。至少一个突出532A、532B包括内部引导轨道536A、536B。涡流环508还包括由所述一组突出532A、532B界定的导电接触元件540。接触元件540包括与所述至少一个引导轨道536A、536B互补的至少一个引导沟槽544A、544B。通过所述至少一个引导沟槽544A、544B与所述至少一个引导轨道536A、536B的相互作用有助于接触元件540与涡流环508的对准。

至少一个突出532A、532B限定接触元件540在等离子弧焊炬的正常操作期间可以占据的区域548。第一端512包括流体地连接涡流环508的内表面556和涡流环508的外表面560的一组通道（例如，通道552A、552B、552C和类似通道）。接触元件540可以包括用于联接到涡流环508的主体的卡合配合特征（例如，其可以卡合在突出内并由突出固持在可消耗筒500内）。电极528包括弹簧564，弹簧564被构造成朝向等离子弧焊炬的阴极偏压接触元件540。接触元件540被构造成在安装在等离子弧焊炬中期间在与等离子弧焊炬的柱塞接触时就沿着纵向轴线520滑动。一组突出532A、532B限定接触元件540的平移路径（例如在区域548内并被界定于区域548）。一组突出532A、532B和接触元件540限定一组通气通道568A、568B。平移路径具有在接触元件540和涡流环508之间的两个或更多个径向接合表面572A、572B。在一些实施例中，所述一组突出532A、532B中的一个或更多个突出可以具有一个或更多个以下线性尺寸：近似6.3毫米或者任选地在近似6.1和6.5毫米之间或者任选地在近似5和7毫米之间的高度（例如，沿纵向轴线的方向）；近似2.0毫米或者任选地在近似1.8和2.2毫米之间或者任选地在近似1和3毫米之间的宽度（例如，沿可消耗筒的半径方向）；和/或近似6.9毫米或者任选地在近似6.7和7.1毫米之间或者任选地在近似6和8毫米之间的长度（例如，沿垂直于宽度和高度两者的方向）。

图6A是根据本发明的说明性实施例的图5A-5D所示的等离子弧焊炬筒的接触元件540的透视图。该接触元件540是导电的。接触元件540具有芯604（例如，实心芯或者中空芯）和帽608。帽608包括用于与等离子弧焊炬筒的涡流环（例如，涡流环508）对准的一个或更多个定位表面612A、612B以及用于与涡流环的互补突出互锁的一个或更多个沟槽616。接触元件540具有一个或更多个另外的沟槽620以用于在与涡流环的一个或更多个突出接合时限定一组通气通道。对于所述一个或更多个沟槽616和另外的沟槽620中的每一者，接触元件540可以在接触元件540的相对端（例如与其相距180度）上具有一组类似的特征（两者未示出）。图6B示出了具有一些区别的类似的接触元件650。一个显著的区别是用于形成通气通道的沟槽654A、654B具有扇形边缘而不是正方形或成角度的边缘。本领域一个普通技术人员将容易地了解其他的形状和构造也是可能的。

图7是示出根据本发明的说明性实施例的等离子弧焊炬的操作方法700的流程图。在第一步骤705中，为等离子弧焊炬提供可消耗筒，该可消耗筒具有筒框架，该筒框架具有限定纵向轴线的第一端和第二端，该可消耗筒包括由筒框架界定的导电接触元件。在第二步骤710中，将可消耗筒安装在等离子弧焊炬中，一旦与等离子弧焊炬的焊炬柱塞产生接触，就使接触元件朝向第一端沿着纵向轴线沿第一方向平移。在第三步骤715中，等离子弧焊炬的电极沿着纵向轴线沿与第一方向相反的第二方向平移，在等离子弧焊炬的等离子操作期间电极接触所述接触元件。当等离子弧焊炬未执行等离子操作时，接触元件与电极分离。

图8是示出根据本发明的说明性实施例的组装等离子弧焊炬筒的方法800的流程图。在第一步骤805中，提供涡流环，其具有被成形成配合地接合等离子弧焊炬的电极的主体，该主体包括限定纵向轴线的第一端和第二端以及沿着纵向轴线的方向从第二端延伸的一组突出，该组突出包括一组引导轨道。在第二步骤810中，提供导电接触元件，其具有与涡流环的所述一组引导轨道互补的一组引导沟槽。在第三步骤815中，将接触元件安装在涡流环中，接触元件的引导沟槽配合地接合涡流环的所述一组引导轨道。在接触元件被安装到涡流环中期间，接触元件在涡流环内沿着纵向轴线平移固定的距离，并且其中，在安装之后接触元件被固定地保持在等离子弧焊炬筒内。在一些实施例中，在安装之后，接触元件能够沿着纵向轴线在等离子弧焊炬筒内平移固定的距离。在一些实施例中，接触元件沿第二端方向的平移由设置在所述突出中的至少一者的内表面上的至少一个固持特征限制。

虽然已经参考特定优选实施例具体地示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在实施例中就形式和细节方面做出各种改变。

Claims (30)

1.一种用于等离子弧焊炬的可消耗筒，所述可消耗筒包括：

具有第一端和与第一端相对的第二端的筒框架，第一端和第二端限定纵向轴线，第二端包括多个离散的固持特征；

导电接触元件，所述导电接触元件包括芯、近侧表面和远侧表面；以及

多个离散的固持特征，其将所述接触元件固定到所述筒框架；

其中所述导电接触元件在所述第二端处沿着所述纵向轴线在所述筒框架内可平移达预定距离。

2.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征中的至少一个构造成接合所述等离子焊炬的开关，以用于感测所述筒框架或筒的存在。

3.根据权利要求2所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征中的至少一个具有在5毫米和7毫米之间的线性高度。

4.根据权利要求2所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征中的至少一个具有在1毫米和3毫米之间的线性宽度。

5.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征中的至少一个离散的固持特征包括用于与所述接触元件相互作用的引导轨道。

6.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述接触元件包括至少一个引导沟槽，其用于与所述多个离散的固持特征中的至少一个离散的固持特征相互作用。

7.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征包括一个或多个轴向止动件。

8.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述筒框架形成所述等离子弧焊炬的涡流环或涡流特征，所述筒框架的第一端包括流体地连接所述筒框架的内表面和所述筒框架的外表面的一组通道。

9.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述接触元件包括用于联接到所述筒框架上的卡扣配合特征。

10.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述可消耗筒还包括设置在所述筒框架内的电极，所述电极与构造成朝所述等离子弧焊炬的阴极偏压所述接触元件的弹簧相互作用。

11.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述接触元件被构造成在安装在等离子弧焊炬中期间在与等离子弧焊炬的柱塞接触时就沿着纵向轴线滑动。

12.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征被成形成配合地接合接触元件并限定接触元件在筒框架内的平移路径。

13.根据权利要求12所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征和所述接触元件限定一组通气通道。

14.根据权利要求12所述的可消耗筒，其中，所述平移路径具有在接触元件和筒框架之间的两个或更多个径向接合表面。

15.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述接触元件包括扇形边缘。

16.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述接触元件包括与芯一体成型的帽特征。

17.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述筒框架由热塑性材料形成。

18.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，所述筒框架是模制的。

19.根据权利要求1所述的消耗性筒，其中，接触元件与可消耗筒内的电极物理分开。

20.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，当等离子弧焊炬不操作时接触元件脱离与电极的直接物理接触。

21.根据权利要求1所述的可消耗筒，其中，近侧表面和远侧表面之间的厚度是芯的周边处的厚度的至少两倍。

22.一种用于等离子弧焊炬的可消耗筒，所述可消耗筒包括：

筒框架；

由所述筒框架限定的导电接触元件；

用于在等离子弧焊炬的操作期间接合等离子弧焊炬的可消耗感测特征的器件；以及

用于在等离子弧焊炬的操作期间将接触元件锁定到等离子弧焊炬中的器件。

23.根据权利要求22所述的可消耗筒，其中，用于锁定的器件包括一个或多个轴向止动件。

24.根据权利要求23所述的可消耗筒，其中，所述可消耗筒还包括多个离散的固持特征。

25.根据权利要求24所述的可消耗筒，其中，所述多个离散的固持特征中的至少一个包括用于与接触元件相互作用的引导轨道。

26.根据权利要求25所述的可消耗筒，其中，所述接触元件包括至少一个互补的引导沟槽。

27.根据权利要求24所述的可消耗筒，其中，所述可消耗筒还包括至少部分地由所述多个固持特征限定的所述接触元件的平移路径。

28.根据权利要求27所述的可消耗筒，其中，所述平移路径包括至少两个径向接合表面。

29.根据权利要求22所述的可消耗筒，其中，所述导电接触元件具有芯和帽。

30.根据权利要求29所述的可消耗筒，其中，所述帽包括用于与涡流环对准的一个或更多个定位表面以及用于与涡流环的互补突出互锁的一个或更多个沟槽。

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