CN1311947C

CN1311947C - 接触起动的等离子体焊炬及起动该焊炬的方法

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Publication number: CN1311947C
Application number: CNB028078489A
Authority: CN
Inventors: J·P·琼斯; R·W·休伊特; K·D·霍纳-理查森; D·A·斯莫尔
Original assignee: Thermal Dynamics Corp
Current assignee: Victor Equipment Co
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: CN1500024A; EP1409189A2; ZA200306595B; WO2002068144A8; WO2002068144A2; BR0207833A; CZ302514B6; WO2002068144B1; RU2279341C2; US6703581B2; RU2003128884A; CA2439405A1; WO2002068144A3; CZ20032306A3; US20020117483A1; MXPA03007666A

Abstract

一种接触起动的等离子体焊炬和起动该焊炬的方法，该焊炬包括一带负电荷的阴极体和一带正电荷的阳极体。焊炬内的一导电元件由导电材料构成，并与阴极体和阳极体不保持固定连接。焊炬可在一闲置模式和一导向模式之间操作，在闲置模式中导电元件在阴极体与阳极体之间提供一导电路径，在导向模式中一导向电弧形成在导电元件和阴极体与阳极体中至少一个之间。导向电弧由流动通过焊炬的工作气体吹动朝向焊炬的出口孔，由此，工作气体以电离的等离子体的形式从焊炬中排出。

Description

接触起动的等离子体焊炬及起动该焊炬的方法

技术领域

本发明一般涉及一等离子体弧焊炬，更确切地说，涉及一接触起动的等离子体弧焊炬。

背景技术

等离子体弧焊炬，也称之为焊炬，通常用来切割、焊接和喷焊金属工件。这种焊炬一般通过将一由电离气体粒子组成的等离子体引向工件而进行操作。一般来说，在通过焊炬喷嘴的小孔离开焊炬之前，待电离的加压气体被引导通过焊炬以流动通过一电极。电极具有一对应的负电势，且作为一阴极操作。临近在焊炬前端的电极端的焊炬喷嘴组成一对应的正电势阳极。当一足够高的电压施加到焊炬时，横跨电极和焊炬喷嘴之间的间隙形成一电弧，由此，加热了气体并致使其电离。在间隙内电离的气体被吹出焊炬外，且呈现为从喷嘴向外延伸的火焰。当焊炬头或前端放置在工件附近时，因为工件对负电势的阻抗通常小于焊炬喷嘴对负电势的阻抗，所以电弧在电极和工件之间转移。在这种“转移电弧”的过程中，工件用作为阳极。

等离子体弧焊炬可分为“无接触起动”和“接触起动”。在无接触起动焊炬中，喷嘴和电极通常在焊炬头内保持一固定的实体隔离。一般来说，将一高电压高频率信号施加到电极(相对于喷嘴)，以在电极和喷嘴之间建立一导向电弧。如上所述，当焊炬头朝向工件移动时，电弧转移到工件上。相比之下，在传统的接触起动焊炬中，喷嘴和/或电极一般在电极底部形成彼此的电气接触。例如，一弹簧或其它机械装置沿纵向偏压喷嘴和/或电极，这样，喷嘴和电极被偏压至电气接触，以在电源的正极侧和负极侧之间提供一导电路径。当操作者挤压焊炬扳机时一电压施加到电极上，且加压气体流动通过焊炬至焊炬喷嘴的出口孔。气体使喷嘴和/或电极克服偏压和实体的隔离。当喷嘴和电极隔开时，其间建立的一导向电弧被气体吹向喷嘴的出口孔。

与上述的传统的接触起动等离子体弧焊炬相关的的一个缺点在于：电极、喷嘴或两者的反复的轴向移动会导致电极和喷嘴之间的轴向不对准。再者，通过在电极底部建立电极和喷嘴之间的引导电弧，会对临近喷嘴的中心出口孔的喷嘴造成损坏。电极和喷嘴的轴向不对准以及任何对喷嘴的损坏会降低焊炬性能和/或切割质量。因此，需要频繁地更换喷嘴。对于喷嘴可移动以建立与电极的电气接触的传统的接触起动焊炬，喷嘴在焊炬的开/关模式中处于不同的纵向位置，使操作者对控制相对于被切割工件的喷嘴的相对位置感到麻烦。因为喷嘴一旦设定向下靠上工件时会有不理想的移动而接触电极，所以，在切割过程中，也难于进行工件的拖拉切割，其中，喷嘴被设定向下靠向工件。

发明内容

本发明的若干目标和特点在于：提供一种接触起动的等离子体弧焊炬以及操作这种减少焊炬喷嘴更换频率的焊炬的方法；提供这种减少电极和喷嘴之间的轴向不对准风险的一种焊炬和方法；提供这种减少临近喷嘴的中心出口孔的喷嘴损坏的风险的焊炬；以及，提供这种不需电极和/或喷嘴轴向移动以产生一导向电弧的焊炬和方法。

一般来说，本发明的接触起动的等离子体焊炬包括一适于与电源的负极侧电气连通的阴极体以及一适于与电源的正极侧电气连通的阳极体。主要气体流动路径引导工作气体从工作气体源通过焊炬。焊炬的一导电元件由一针导电材料构成，并与阴极体和阳极体没有固定连接。焊炬可在闲置模式(idle mode)和导向模式(pilotmode)之间操作，在闲置模式中，导电元件在阴极体和阳极体之间提供一导电路径，在导向模式中，在导电元件和阴极体及阳极体中至少一个之间形成的导向电弧，适于通过以电离等离子体的形式从焊炬排出在主要气体流动路径内的工作气体，以起动焊炬的操作。

本发明的另一实施例涉及这样一种类型的接触起动的等离子体焊炬，它具有用来引导工作气体通过焊炬的主要气体流动路径，由此，工作气体以电离等离子体的形式从焊炬排出。该实施例的焊炬一般包括一具有一沿纵向延伸的侧表面和一底表面的电极。一喷嘴以隔开的关系环绕电极，以便至少部分地限定焊炬的主要气体流动路径，以用来引导工作气体沿下游方向通过焊炬。喷嘴具有一中心出口孔，其与用于从焊炬排出工作气体的主要气体流动路径流体连通。电极的底表面与喷嘴的中心出口孔保持纵向相对的关系。对立的接触表面被设置在焊炬内，其中至少一接触表面相对于另一接触表面可移动。焊炬在闲置模式和导向模式之间操作，其中，在闲置模式中接触表面相对彼此定位以提供其间的导电路径，在导向模式中接触表面是彼此隔开关系，由此，在接触表面之间形成导向电弧。接触表面设置在焊炬内的电极底表面的上游，由此，导向电弧一般形成在电极底表面上游的主要气体流动路径内，且被主要气体流动路径内的工作气体朝向喷嘴的中心出口孔吹动，以从喷嘴排出电离的等离子体形式的工作气体。

本发明的一导电元件适于在以下类型的接触起动的等离子体焊炬内使用，该类焊炬具有：一与电源的负极侧电气连通的电极；以及，一以隔开关系环绕电极的喷嘴，以至少部分地限定焊炬的主要气体流动路径，喷嘴与电源的正极侧电气连通，且具有一与主要气体流动路径流体连通的中心出口孔，以从喷嘴排出电离的等离子体形式的工作气体。导电元件一般包括通常为导电材料构成的杯形体。导电元件适于在第一位置和第二位置之间相对于电极和焊炬运动，第一位置对应于焊炬的闲置模式，其中，导电元件在电源的正极侧和电源负极侧之间提供一导电路径，而第二位置与导电元件的第一位置隔开。导电元件的第二位置对应于焊炬的导向模式，由此，导电元件朝向其第二位置的移动形成了基本上在主要气体流动路径内的、能起动焊炬操作的导向电弧，以便从焊炬排出电离的等离子体形式的工作气体。

本发明的一电极适于在以下类型的接触起动的等离子体焊炬内使用，该类焊炬具有：一用来引导工作气体沿下游方向通过焊炬的主要气体流动路径；一以间隔开的关系环绕电极的喷嘴以至少部分地限定焊炬的主要气体流动路径：一在焊炬内用来形成在焊炬主要气体流动路径内的导向电弧的接触表面：以及，一在喷嘴内与主要气体流动路径连通、用来从喷嘴排出电离的等离子体形式的工作气体的中心出口孔。电极一般包括一具有一纵向延伸侧表面的大致的圆柱形体。电极的底表面一般沿径向相对于沿纵向延伸的侧表面定位，以沿纵向相对于喷嘴的中心出口孔对立地定位。接触表面设置在电极的底表面上方，并与接触表面接合，所述喷嘴一般呈杯形，并具有适于与主要气体流动路径流体连通的中心出口孔，以便从喷嘴排出电离的等离子体形式的工作气体，喷嘴还具有一顶表面和一从顶表面向上延伸的、用来在焊炬内沿径向定位喷嘴的环形突出。

本发明的喷嘴适于在以下类型的接触起动的等离子体焊炬内使用，该类焊炬具有用来引导工作气体通过焊炬的主要气体流动路径，由此，工作气体以电离的等离子体形式从焊炬内排出。喷嘴一般呈杯形并具有一中心出口孔，它适于与用来从喷嘴排出电离的等离子体形式的工作气体的主要气体流动路径流体连通。喷嘴还具有一顶表面和一从顶表面向上延伸的、用来在焊炬内沿径向定位喷嘴的环形突出。

在另一实施例中，本发明的喷嘴适于在以下类型的等离子体焊炬内使用，该类焊炬具有用来引导工作气体通过焊炬的主要气体流动路径，由此，工作气体以电离的等离子体形式从焊炬内排出，以及用来引导气体通过焊炬的次要气体流动路径，由此，工作气体以除电离的等离子体之外的形式从焊炬内排出。喷嘴一般呈杯形并具有一中心出口孔，它适于与用来从喷嘴排出电离的等离子体形式的工作气体的主要气体流动路径流体连通。喷嘴还具有至少一个适于与次要气体流动路径流体连通、用来测量通过次要气体流动路径的气体流量的测量孔。

本发明的一接触组件适于在以下类型的接触起动的等离子体焊炬内使用，该类焊炬具有：一用来引导工作气体通过焊炬的主要气体流动路径；一电气连通电源负极侧的电极：以及，一以隔开的关系环绕电极的喷嘴，以至少部分地限定焊炬的主要气体流动路径。该接触组件一般包括一由导电材料构成的导电元件以及一与加压气体源流体连通以接收气体至封闭内的一环绕导电元件的封闭部分。该导电元件设置为至少部分地在该封闭部分内，并相对于封闭部分、响应于被接收在封闭部分内的加压气体的电极和喷嘴可移动，由此，导电元件的移动在焊炬内形成导向电弧。

本发明的一电极组件适于在以下类型的接触起动的等离子体焊炬内使用，该类焊炬具有一适于与电源的负极侧电气连通的阴极体以及一适于与电源的正极侧电气连通的阳极体。该电极组件一般包括一在焊炬内沿纵向延伸且限定至少部分的焊炬的阴极体的电极。一绝缘套筒绕至少一部分的电极，且其由非导电材料构成，以绝缘至少一部分电极与焊炬的阳极体的电气连通。

本发明的一方法在以下类型的接触起动的等离子体焊炬内使用，该类焊炬具有一与电源的负极侧电气连通的阴极体以及一与电源的正极侧电气连通的阳极体，该阳极体相对于阴极体定位，以至少部分地限定焊炬的主要气体流动路径，且焊炬具有一与主要气体流动路径流体连通、用来从焊炬排出电离的等离子体形式的工作气体的中心出口孔。该方法一般包括使电流沿导电路径流动的动作，所述导电路径包括阳极体、阴极体以及在对应于焊炬闲置模式的导电元件的第一位置时电气地桥接阴极体和阳极体的导电元件。工作气体从工作气体源被引导通过焊炬的主要气体流动路径。实现导电元件相对于阴极体和阳极体朝向对应于焊炬的导向模式的第二位置的移动，由此，当导电元件朝向其第二位置移动时，在导电元件与所述阴极体和所述阳极体中至少一个之间形成导向电弧。然后，该导向电弧通过主要气体流动路径被吹向焊炬的中心出口孔，这样，工作气体以电离的等离子体形式从焊炬的主要气体流动路径排出。

在另一实施例中，本发明的一方法包括起动以下类型的接触起动的等离子体焊炬，该类焊炬具有一定位在焊炬的纵轴线上与电源的负极侧电气连通的电极以及一沿纵向延伸的侧表面和底表面。该方法一般包括为总的在主要气体流动路径内并在电极的底表面的上游的焊炬的相对的诸接触表面彼此相对定位，以提供一导电路径通过接触表面。接着，对这些接触表面彼此相对重新定位，以在电极的底表面上游的焊炬的主要气体流动路径内，在其间形成导向电弧。来自工作气体源的工作气体引导流过焊炬的主要气体流动路径，以将在主要气体流动路径内的下游的导向电弧吹向阳极体的中心出口孔。

此外，本发明的防护杯适于在以下类型的等离子体焊炬内使用，该类焊炬具有：用来引导工作气体通过焊炬的主要气体流动路径，由此，工作气体以电离的等离子体形式从焊炬排出：以及，用来引导气体通过焊炬的次要气体流动路径，由此，气体以除电离的等离子体之外的形式从焊炬排出，在次要气体流动路径内该焊炬具有至少一个测量孔，用来测量通过次要气体流动路径的气体流量。该防护杯一般呈杯形，并适于至少部分地限定次要气体流动路径。该防护杯还适于限定与次要气体流动路径流体连通的、用于进一步从焊炬排出在次要气体流动路径内的气体的一第三气体流动路径。该防护杯在第三气体流动路径内具有至少一测量孔，用来测量通过第三气体流动路径的气体流量。

其他的目标和特征，部分将不喻自明，部分将在下文中加以指明。

附图说明

图1是本发明的接触起动的等离子体焊炬的局部截面图；

图2是沿图1中的＂2-2＂线所在的平面截取的部分截面图，所示的导电元件处于一对应于焊炬的闲置模式的提升位置；

图2A是沿图2的＂A-A＂线的平面截取的截面图；

图2B是沿图2的＂B-B＂线所在的平面截取的截面图；

图3是图2的截面图，示出导电元件处于一对应于焊炬的导向模式的下降位置；

图3A是沿图3的＂A-A＂线所在的平面截取的截面图；

图3B是图3的接触起动的等离子体焊炬的局部放大图；

图4是本发明的接触起动的等离子体焊炬的第二实施例的焊炬头的一部分的截面图，所示的导电元件处于一对应于焊炬的闲置模式的提升位置；

图5是图4的截面图，示出导电元件处于一对应于焊炬的导向模式的下降位置；

图6是本发明的接触起动的等离子体焊炬的第三实施例的焊炬头的一部分的截面图，所示的导电元件处于一对应于焊炬的闲置模式的下降位置；

图7是图6的截面图，示出导电元件处于一对应于焊炬的导向模式的提升位置；

图8是本发明的接触起动的等离子体焊炬的第四实施例的焊炬头的一部分的截面图，所示的导电元件处于一对应于焊炬的闲置模式的提升位置；

图9是图8的截面图，示出导电元件处于一对应于焊炬的导向模式的提升位置；

图10是本发明的接触起动的等离子体焊炬的第五实施例的焊炬头的一部分的截面图，所示的导电元件处于一对应于焊炬的闲置模式的下降位置；

图11是图10的截面图，示出导电元件处于一对应于焊炬的导向模式的提升位置；以及

图12是本发明的接触起动的等离子体焊炬的第六实施例的焊炬头的一部分的截面图，所示的导电元件处于一对应于焊炬的闲置模式的提升位置。

在诸附图中，对应的标号指示对应的部件。

具体实施方式

参照诸附图，尤其是图1，本发明的等离子弧焊炬的一部分一般地以标号＂21＂表示。该焊炬21包括一焊炬头23，它具有一固定在焊炬体27内的总的以标号＂25＂标注的阴极、一电气连接到该阴极上的总的以标号＂29＂标注的电极。，多个其由诸如聚酰胺或聚酰亚胺之类的合适的电气绝缘材料构成的环形的绝缘件31包围阴极25的上部和下部，以便将阴极与包围阴极的大致呈管形的阳极33电气地绝缘。阳极33与电源(未示出)的正极侧电气连通，例如，通过电缆35。阴极25电气连接于电源的负极侧。阳极33具有一用来接纳诸如氧气或空气的主要工作气体到焊炬头23的进口端口37。具体来说，阳极33的主要气体进口端口37是流体连通的，例如，通过缆索35与工作气体源(未示出)流体流通，以便接受工作气体进入到由阳极和阴极25之间的空间形成的环形通道39内。一中心孔(未示出)在阴极25的下连接端41内沿纵向延伸。狭槽43在阴极25的下连接端41内沿纵向延伸，以在阴极孔和阳极通道39之间提供流体连通，由此，允许在阳极通道内的工作气体通过阴极孔向下流入到焊炬头23。

仍参照图1，电极29具有一上连接端45，它用来围绕焊炬头23的中心纵轴线X，以同轴的关系将电极连接到阴极25的连接端41。其结果，电极29电气连接于阴极，因此，与电源的负极侧电气连通。电极29和阴极25广义地定义为焊炬21的阴极体，它与电源的负极侧电气连通。在所示的实施例中，阴极25和电极29的连接端41、45构造成互相同轴地可伸缩的连接，这种连接方式示于和描述于共有的美国专利.6,163,008中，本文援引该文以供参考。为了建立这种连接，阴极连接端41和电极连接端45分别形成有相对的掣子47和49。当电极29的连接端45连接到电极25以显示电极背离阴极的轴向运动时，这些掣子47和49互相一体地形成。然而，应该理解的是，在不脱离本发明的范围的前提下，电极29也可以其它传统方式，例如，通过螺纹连接连接到阴极25上。

一中心孔(未示出)在电极29的上连接端45内沿纵向延伸，并与阴极连接端41的中心孔流体连通，这样，在阴极中心孔内的工作气体向下被导向通过电极的中心孔。电极29的中心孔从电极的顶向下延伸，以与气体分配孔51配准，诸分配孔51从中心孔向外沿径向延伸，以便从电极排出工作气体。一具有啮合的或呈台阶的直径的环形轴环53从在气体分配孔51上方的电极29的上连接端45向外沿径向延伸。轴环53的台阶形的直径形成一环形突缘55，以便将电极29沿纵向定位在焊炬头23内(将在下文中描述)。

参照图2，电极29具有一圆柱形中间部分57，它在中心孔和气体分配孔51下面沿纵向延伸，并具有一基本上放大的外直径。随着电极从中间部分57的底部向下朝电极的下端59延伸，以在电极上形成一锥形接触表面61，电极29的外直径逐渐减小。电极29的下端59包括一底表面63和一侧表面65，所述底表面63相对于焊炬21的中心纵轴线X大致沿径向定向，所述侧表面65从底表面向上大致沿纵向延伸到电极的锥形接触表明61。所示实施例的电极29由铜构成，并具有一固定在电极的底表面63内的凹陷67内的插入部66的放射性材料(例如，铪)。

一大致杯形的金属嘴71，一般也称之为一喷嘴，设置在焊炬头23上，焊炬以径向和纵向间隔的关系包围电极29的下端59，以形成一在喷嘴和电极之间的主要气体通道73(另外可称之为弧腔室或等离子腔室)。喷嘴71的中心出口孔75与主要气体通道73连通，以便从焊炬21中排出工作气体，并将气体向下引向工件。随着喷嘴向上朝喷嘴的上端77延伸以形成一与屏蔽杯81接合的锥形下接触表面79(将在下文中讨论)，喷嘴71的外直径就增加，以便将喷嘴固定在焊炬头23内。一环形突出部83从喷嘴71的顶部向上延伸，并基本上中心地定位在其上，这样，喷嘴的顶形成一设置在环形突出部的沿径向向外的面向上的环形台肩85以及一设置在突出部沿径向向内的面向上的接触表面87。环形突出部83的一内表面88(图3B)向上倾斜，并从面向上的接触表面87沿径向向外至环形突出部的顶。

特别地参照图2和3，本发明的一接触组件以标号＂101＂表示，并在焊炬21的停止模式(图2)和引导模式(图3)之间操作。在焊炬的停止模式中，接触组件101、喷嘴71和电极29相对地定位成：接触组件在电源的正极侧和电源的负极侧之间提供一导电的路径，而没有以离子化的等离子体的形式从焊炬中排出工作气体。在焊炬21的引导模式中，接触组件101、喷嘴71以及电极29相对地定位成：一引导弧形成在焊炬头23上，并适于起始焊炬的操作，以从焊炬排出呈离子化的等离子体形式的工作气体。所示实施例的接触组件101包括一管形壳103，它具有一基本上圆柱形侧壁105以及一从侧壁的底部沿径向向内延伸的环形底壁107。管形壳103的底壁107具有一中心开口109，用来接纳通过其间的电极29和从喷嘴71延伸的环形突出部83，由此，管形壳的底壁坐落在由喷嘴71形成的外环形台肩85上，而环形突出部沿径向和纵向相对于接触组件定位在焊炬头23的喷嘴，并电气连接于喷嘴和管形壳。

所示实施例的管形壳103由导电金属，较佳地由黄铜构成，其尺寸做成足以在焊炬头23内向上延伸，这样，当管形壳的底壁107坐落在喷嘴71上，以便电气连接管形壳和阳极时，管形壳的侧壁105接触于阳极33的底部。其结果，阳极33、喷嘴71以及管形壳103与电源的正极侧电气连通，并一起广义地限定焊炬的阳极体。在不脱离本发明范围的前提下，可以构思接触组件101的管形壳103可与喷嘴71一体地形成。

一内台肩111形成在管形壳103的侧壁105上，略在其上端的下面，以便将接触组件的一帽113坐落在管形壳内。如所示实施例所示，组件帽113呈环形，并具有一中心开口115，以便接纳通过其间的电极29。组件帽113具有一在开口115内的啮合的，或呈台阶的内直径，以便形成一台阶117，其尺寸与从电极29沿径向向外延伸的环形轴环53的台阶的外直径相一致。由轴环53形成的环形突缘55的尺寸适于坐落在帽113的中心开口115内的台阶117上，以便相对于接触组件101和喷嘴71沿纵向将电极29定位在焊炬头23内。轴环还以与接触组件和在焊炬21的中心纵轴线X上的喷嘴保持同轴关系沿径向定位电极。管形接触组件壳103和组件帽113一起广义地构成由用来将工作气体容纳在接触组件内的接触组件定义的一个封闭部分。

一由非导电材料构成的绝缘套筒119以紧密接触的方式包围电极29的放大的中间部分57，以便将电极的中间部分与包围接触组件壳103内的电极的导电元件121之间的电气连通进行电气绝缘。沿直径上相对的诸接片123(图1，2A)从绝缘套筒119的顶部向上延伸并接触电极29的环形轴环53的底部，以便沿纵向将套筒定位在电极上。弧形开口125(图2A)沿周缘方向在接片123之间延伸，与电极29的气体分配孔51配准，以便允许从电极通过气体分配孔排出的气体向外流动通过绝缘套筒，到达由接触组件壳103和组件帽113(图3)形成的一封闭部分内的上气体腔室127(广义地说，一高压气体腔室)。绝缘套筒119较佳地固定到电极29上，例如，通过压配入电极上，这样，电极和绝缘套筒一起广义地限定为一可安装在焊炬内成为一单元的、或从焊炬内可拆除的电极组件。

导电元件121通常呈杯形，并设置在管形壳103内。所示实施例的导电元件121具有一中心通道129，用来接纳通过其间的电极29，使导电元件的内表面以紧密间隔的关系包围绝缘套筒119，且使导电元件的外表面与管形壳103的内表面保持紧密间隔的关系。导电元件121不与电极29和阴极25(即阴极体)和阳极33以及接触组件壳103和喷嘴71(即阳极体)固定连接。这里所用的术语“不固定连接”是指可实现至少沿一个方向，诸如，沿轴向和/或径向的、在导电元件和阴极体和阳极体之间的相对运动。例如，图示的导电元件在由壳和组件帽113限定的封闭部分内可沿焊炬头23的中心纵轴线X沿轴向自由运动。具体来说，相对于电极29、绝缘套筒119、管形壳103以及介于对应于焊炬21的停止模式的第一、提升的位置(图2)和对应于焊炬的导向模式的第二、下降的位置(图3)之间的喷嘴71，导电元件121可沿轴向移动。然而，应该理解的是：导电元件121可相对于阴极体和阳极体沿径向自由移动。还应该理解的是：导电元件121可在焊炬内是固定的，且阴极体、阳极体，或两者均可相对于导电元件沿轴向和/或径向自由移动。

导电元件121的内表面随着导电元件向下延伸到元件的下端131而向里成锥度，以形成导电元件的上接触表面133。该上接触表面133成锥形的角度通常对应于电极29的锥形接触表面61，并与其保持沿轴向相对的关系设置(例如，面对面)。导电元件121的底部形成一大致沿径向定向的下接触表面135，它以与从环形突出部83向里沿径向延伸的喷嘴71的上接触表面87保持沿轴向相对的关系(例如，面对面)进行设置。如图3B所示，导电元件的外表面的一部分136从接触表面135基本上向上沿径向向外地成锥形，且其径向尺寸适合于能被尽可能靠近环形突出部83的内表面而不接触环形突出部，这样，当导电元件位于其下方位置时导电元件121的下接触表面135将接触喷嘴71的上接触表面87。例如，所示实施例的导电元件121与导电元件的下方位置处的环形突出部83的内表面间隔约0.0043英寸。

导电元件121还包括一上端137，它与接触组件壳103的侧壁105的内表面保持紧密地沿径向间隔开的关系，并在封闭的上气体腔室127的下方，以在导电元件和壳之间形成一相对窄(例如，0.005英寸)的环形通道139。导电元件121的下端131的外直径基本上小于上端137的外直径，以与壳103一起形成封闭的下气体腔室141(广义上讲，一低压气体腔室)，它通过在导电元件和壳侧壁105之间形成的窄通道139与上气体腔室127流体连通。

一盘簧151(广义上讲，一偏压元件)设置在接触组件101的下气体腔室141内，它与导电元件121的外表面和管形壳侧壁105的内表面保持沿径向间隔开的关系。弹簧151坐落在接触组件壳103的底壁107上，其轴向尺寸适于接触导电元件121的上端137的底表面153。所示实施例的盘簧151由导电材料构成，这样，弹簧的一端(其上端)连接于导电元件121，而其相对端(下端)连接于接触组件壳103。其结果，导电元件121仍保持与接触组件壳103电气连通，因此，随着导电元件在其提升和下降位置之间移动，它与电源的正极侧连通。应该理解的是：在不脱离本发明的范围的前提下，弹簧151可电气连接于喷嘴71，只要导电元件仍保持与电源正极侧的电气连通。弹簧151较佳地在导电元件121的提升和下降位置保持压缩的状态，以便在接触组件壳103与导电元件之间保持电气连通，并朝对应于焊炬21的停止模式的提升位置(图2)连续地偏压导电元件。

当导电元件121位于其提升位置时，其上接触表面133接合电极29的接触表面61，以在导电元件与电极之间提供电气连通，由此，在阴极体与阳极体之间，即在电源的正极侧与电源的负极侧之间完成一导电路径。导电元件121的下接触表面135与在导电元件121的提升位置上的喷嘴71的上接触表面87沿纵向间隔开。

在对应于焊炬的导向模式的导电元件121的下降位置(图3和3B)中，导电元件的上接触表面133向下背离电极29的下接触表面61定位。具体来说，导电元件121的上接触表面133定位在离电极29的下接触表面61一距离处，其近似等于主要气体通道73的宽度。例如，在所示的实施例中，主要气体通道具有约0.044英寸的宽度，导电元件121的接触表面133定位在离电极29的下接触表面61的距离约为0.040-0.045英寸。

如图3B所示，导电元件121的下接触表面135坐落在导电元件下降位置的喷嘴71的上接触表面87上，这样，导电元件和喷嘴组合形成主要气体通道73的一部分。从下接触表面135延伸的导电元件121的外表面的部分136与从喷嘴延伸的环形突出部83的内表面88保持紧密间隔的关系，以便在其间提供足够的间隙，从而允许导电元件的下接触表面135坐落在喷嘴的上接触表面87上。然而，导电元件121和环形突出部83的内表面88之间的间隔是足以靠近的，以约束通过其间的气体的流动(例如，其间的间隔是约0.0043英寸，它是主要气体通道73的宽度的十分之一)，由此，抑制向下流动通过主要气体通道73的工作气体反向流入到喷嘴与导电元件之间的下气体腔室141。环形突出部83的内表面88还抑制导电元件沿径向运动，由此，保持导电元件与焊炬21的沿纵轴线X同轴的关系。然而，应该理解的是：由于喷嘴71已经电气连接于接触组件壳103，所以，导电元件121的下接触表面135不需直接坐落在喷嘴的上接触表面87上，以便保持在本发明的范围之内。还应该理解的是：在不脱离本发明的范围的前提下，环形突出部83的内表面88可从喷嘴71的上接触表面87垂直向上延伸。

气体入口孔155(图3A)在导电元件121的上接触表面133的上方延伸通过该导电元件121，以提供接触组件101的下气体腔室141与部分由导电元件和电极29、部分由喷嘴形成的主要气体通道73之间的流体连通。所示实施例的气体入口孔155大致沿切向延伸通过导电元件121，使形成工作气体的漩涡作用流入和向下流动通过主要气体通道73。或者，气体入口孔155可沿径向延伸通过导电元件121。

回头参照图1，喷嘴71、电极29以及接触组件101(例如，壳103和绝缘套筒119)的非移动元件在焊炬21操作的过程中通过屏蔽杯81沿轴向互相固定地定位。屏蔽杯81由诸如玻璃纤维的非导电绝热材料构成，并具有一内螺纹，用来螺纹啮合在固定在焊炬体27内的阳极33上的对应的外螺纹。在不脱离本发明的范围的前提下，屏蔽或者可包括一金属插入件682(如图8和图12的实施例中所示)，它具有一用来螺纹啮合阳极33的内螺纹。屏蔽杯81的下端161具有一中心开口163，其尺寸允许喷嘴71通过其间，屏蔽帽从在中心开口内的喷嘴沿径向间隔开，以形成焊炬21的环形的第二出口。随着屏蔽杯从中心开口163向上延伸以形成以某一大致与喷嘴71的锥形的下接触表面79对应的角度成锥形的接触表面165，喷嘴并与其保持轴向相对(例如，面对面)的关系，屏蔽杯81的下端161的内直径就逐渐地增加。

当屏蔽杯81安装在焊炬21上时屏蔽杯81的接触表面165接触于喷嘴71的下接触表面79，以便沿轴向将喷嘴以及接触组件101和电极29固定在焊炬头23内。屏蔽杯81从接触表面165向上延伸，以与喷嘴71的外表面保持沿径向间隔开的关系，从而形成第二气体腔室166。槽167(图1)形成在喷嘴71的下接触表面79内，以提供在第二气体腔室166与屏蔽杯81的中心开口163之间的流体连通。开口169(图2，2B)设置在接触组件101的关系壳103内，它与接触组件的下气体腔室141流体连通，以将下气体腔室内的工作气体的一部分离散到第二气体腔室166中，以便从焊炬21通过屏蔽杯81的中心开口163排出。

屏蔽杯81、喷嘴71、接触组件101以及电极29均为焊炬21的消耗部件，原因在于这些部件的有效工作寿命通常显著小于焊炬本身的使用寿命，这样，就要求定期地更换。

在根据本发明一用于操作一接触起始等离子弧焊炬的方法的操作中，焊炬21最初处在其停止的模式中(图2)，没有电流或气体流入焊炬头。导电元件121被盘簧151偏压朝向其对应于焊炬的停止模式的提升位置，使导电元件121的上接触表面133接合于面向下的电极29的接触表面61，以在电源的正极与负极侧之间提供导电路径。当要求进行焊炬21的操作时，电流和工作气体被引入到焊炬21中。具体来说，正电势从电源通过电缆35引导到阳极33，并流动通过电路后回到电源的负极侧，所述电路包括接触组件壳103、盘簧151、导电元件121、电极29和阴极25。

工作气体从工作气体源引导到焊炬21中，并流动通过主要气体流道，它包括阳极入口端37、阳极通道39、阴极孔、电极孔、电极29的气体分配孔51、接触组件101的上气体腔室127、导电元件121和壳103的内表面、接触组件的下气体腔室141、导电元件的气体入口孔155、主要气体通道73和喷嘴71的中心出口孔75。下气体腔室141内的工作气体的一部分被导向流动通过第二气体流道，它包括接触组件壳103内的开口169、二次气体腔室165以及在喷嘴71的下接触表面79内的槽167，以便从焊炬21通过屏蔽杯81的中心开口163排出。

从上气体腔室127流到下气体腔室141的工作气体流受到在导电元件121与接触组件壳103的内表面之间形成的窄通道139的约束。这致使在上气体腔室127内的气体压力增加，并以活塞的形式作用在导电元件121的上端137，以使导电元件抵抗弹簧151的偏压而朝向下气体腔室141移动，即朝向对应于焊炬21的导向模式的导电元件的下降位置移动(图3)。作为一举例，所示实施例的上(高压)气体腔室151和下(低压)气体腔室141之间的压差约为1.7磅/平方英寸。当导电元件121朝其下降位置移动时，导电元件121的上接触表面133背离电极29的接触表面61向下移动，以大致上增加其间的间隔。一引导弧形成在导电元件121的上接触表面133和电极接触表面61之间，通常在由导电元件和电极接触表面形成的主要气体通道73的部分(例如，主要气体流道)内，并暴露在通过主要气体通道的工作气体的较大的气流中。因此，导向弧适于被工作气体吹动而流过主要气体通道73，向下通过朝喷嘴71的中心出口孔75的主要气体通道，以便通过从喷嘴排出呈离子化的等离子体的工作气体来起动焊炬的操作。

在所示和描述的接触起始焊炬的若干个实施例中，包括图1-3的第一实施例的焊炬21，导电元件121图示和描述为在焊炬停止模式中的接合电极(例如，阳极体)，以在阳极体和阴极体之间提供导电路径。然而，应该理解的是，导电元件121不需要接合焊炬在停止模式中的阳极体或阴极体，只要导电元件定位在足够靠近阴极体和阳极体中至少一个，以便在电源的正极和负极侧之间提供一导电路径。在这样的实例中，一弧可形成在导电元件121和焊炬在停止模式中的阳极体或阴极体之间，但这样的弧不被认为是一在本文中被普遍理解和使用的术语所述的引导弧，因为它不适于通过从焊炬中排出以离子化的等离子体形式的工作气体来起动焊炬的操作。

相反，在导电元件与焊炬在停止模式中的阳极体或阴极体之间的任何间距，比起焊炬的引导模式中的间距相对较小，这样，在导电元件121和阳极体或阴极体之间的气体流动显著地受到约束，因此，不能吹动在焊炬停止模式中在其间形成的任何弧向下朝喷嘴的出口孔，以从焊炬中排出呈离子化的等离子体形式的工作气体。因此，本文所参照的在导电元件朝对应于焊炬的引导模式的第二位置运动时形成在焊炬中的引导弧，是指这样在导电元件和阴极体和阳极体之间形成的弧：当导电元件离阴极体和/或阳极体足够间隔时，致使其间形成的弧可被吹动通过主要气体流道到达喷嘴的出口孔，以起动焊炬的操作，由此，工作气体以离子化的等离子体的形式从焊炬中排出。

在工件上执行切割和焊接操作的本发明的等离子弧焊炬21的其它的操作是众所周知的，因此在本文中将不作详细的介绍。

如图中所示和文中所述，当焊炬21在其闲置模式与导向模式之间操作时导电元件121通过盘簧151和接触组件壳103与电源的正极侧保持电气连通。然而。应该理解的是，在不脱离本发明范围的前提下，当焊炬21在其闲置模式和导向模式之间操作时，导电元件121可代之以与电源的负极侧保持电气连通。例如，导电元件121可电气连接到电极或阴极上(例如，阴极体)，这样，在对应于焊炬21的闲置模式的导电元件的第一位置中导电元件与管形壳103或喷嘴71保持电气连通，以在电源的正极与负极侧之间提供一导电路径。在对应于焊炬21的导向模式的导电元件121的第二位置中，导电元件与电源的负极侧保持电气连通，并远离管形壳103或喷嘴71移动，以在导电元件与在焊炬的主要气体流动路径中的管形壳或喷嘴之间形成导向弧。

此外，当导电元件121在其提升位置与下降位置之间移动时，电极29和喷嘴71显示为固定在焊炬21内，并且互相保持固定的关系。然而，电极29喷嘴71或两者可互相移动，并仍保持在本发明的范围内，导电元件121可以固定或不固定，以阻止在焊炬内的移动，只要导电元件与电极和喷嘴至少在一个方向上不保持固定的连接，以使导电元件相对于电极和喷嘴在焊炬21的闲置模式和导向模式中呈现不同的位置。

再者，尽管导电元件121例如通过加压气体(例如，流动通过主要气体流道的工作气体)产生的力，在其提升与下降位置之间气动地移动，但应该理解的是，在不脱离本发明范围的前提下，导电元件可在其提升与下降位置之间被机械地驱动。

图4和5示出本发明的接触起动的等离子体焊炬221的第二实施例的一部分，其与第一实施例(图1-3)的部分基本上类似，它包括一与电源的负极侧电气连通的电极229、一与电源的正极侧电气连通的喷嘴271、一可在焊炬和屏蔽杯(未示出，但类似于图1的屏蔽杯81)的闲置模式与导向模式之间操作的接触组件301。该第二实施例的接触组件301的导电元件321大致上呈杯形，并具有一接纳通过其间的电极229的中心通道329。导电元件321的内直径通常为台阶形或啮合的，以形成一导电元件的上接触表面333、一中间台肩343和一上台肩345，所述中间台肩343用来将一气体分配器267坐落在导电元件的中央通道329内。内直径沿着上接触表面333增加，以使接触表面呈锥形，锥度角通常对应于电极229的锥形接触表面261的锥度角。气体分配器267大致呈环形，并坐落在导电元件321的中间台肩343上，与电极229的中间部分257的至少一部分保持靠近的间隔关系。气体分配器267由非导电材料构成，以便电气地绝缘电极229的中间部分257，防止与导电元件321电气接触。由此可见，气体分配器267从广义上可定义为类似于第一实施例的绝缘套筒119的一绝缘套筒。所示实施例的气体分配器267例如采用压配或粘结方法连接于导电元件321，这样，气体分配器和导电元件可作为一单一单元安装在焊炬内或从中移去。

电极229的中间部分257具有一台阶形的外直径，这样，中间部分的外表面的一部分在气体分配器267向内沿径向隔开，以便在电极接触面261的上游形成一气体入口347。气体分配器267具有多个通过其间延伸的入口孔269，并基本上沿轴向位于导电元件321的上台肩345的上方，以便在接触组件301的上气体腔室327与气体入口347之间提供流体连通，从而引导上气体腔室内的气体进入到气体入口。所示实施例的诸入口孔269基本上沿切向延伸通过气体分配器267，用以形成一流入到气体入口中并通过主要气体通道273的工作气体的漩涡作用。然而，应该理解的是，在不脱离本发明范围的前提下，入口孔269可沿径向延伸通过气体分配器267。

如同第一实施例，该第二实施例的导电元件321能在焊炬221的中心纵轴线X上，相对于电极229、接触组件壳303和喷嘴271在一第一位置和一第二位置之间作轴向运动，所述第一位置是对应于焊炬闲置模式的提升位置，而第二位置是对应于焊炬导向模式的下降位置。由导电元件321将其支承在焊炬221内的气体分配器267，连同导电元件一起移动。该第二实施例的一偏压件由一环形扭曲的盘簧351形成，它坐落在接触组件壳303的沿径向向内延伸的底壁307上，并与壳侧壁305接触。弹簧351还接触导电元件321锥形外表面349，以偏压导电元件朝其对应于焊炬闲置模式的提升位置，并提供导电元件与接触组件壳303，即电源的正极侧之间的电气连通。

在导电元件321的提升位置(图4)，导电元件的上接触表面333接合于电极229的面向下的接触表面261，以在导电元件与电极之间提供电气连通，由此，在接触组件壳303与电极之间，即在电源的正极侧与电源的负极侧之间完成一导电路径。然而，应该理解的是，在其提升位置导电元件321不需要接合于电极229的接触表面261，只要其定位在足够靠近电极的接触表面，以在电源的正极与负极侧之间提供一导电路径。导电元件321的下接触表面335在导电元件的提升位置时，沿纵向与喷嘴271的上接触表面287隔开。气体分配器267的诸入口孔269与气体入口347沿径向未配准，所述气体入口347由气体分配器和电极229的中间部分257的间隔部分形成，以此阻止在接触组件301的上气体腔室327内的工作气体流入气体入口。

在导电元件321的下降位置(图5)，导电元件321的上接触表面333定位在向下离开电极229的接触表面261(例如，一大于导电元件的上接触表面与在导电元件提升位置的电极接触表面之间的距离的距离)。气体入口347与形成在电极229与喷嘴271之间的气体通道273流体连通，当导电元件处于其下降位置时气体入口还形成焊炬221的主要气体流道。气体分配器267的诸入口孔269与气体入口347沿径向配准，以引导接触组件301的上气体腔室327内的工作气体流入气体入口，并向下通过气体通道273流入喷嘴271的中心出口孔275。

该第二实施例的接触起动的等离子体焊炬221的电气操作基本上类似于第一实施例的操作，这里不再作进一步的描述。为了开始焊炬的操作，工作气体被引入到焊炬，并导向流入接触组件301的上气体腔室327。由于气体分配器267的入口孔269未与气体入口347配准，所以，在上气体腔室327与下气体腔室341之间的狭窄通道339限制工作气体流到下气体腔室。在上气体腔室327内的气体压力增加，并向下作用在气体分配器267和导电元件321上，以抵抗弹簧351的偏压推动导电元件向下移动朝向导电元件的下降位置(图5)。由于导电元件321的上接触表面333移动离开电极229的接触表面261，所以，在其间形成一导向弧。此外，当导电元件朝向其下降位置移动时气体分配器267的入口孔269向下移动，与气体入口347沿径向配准。其结果，在接触组件301的上气体腔室327内的工作气体被引导通过气体分配器267内的入口孔269而进入气体入口347。然后，工作气体进一步向下引导通过气体通道273，吹动形成在导电元件321与电极229之间的导向弧，向下通过气体通道朝向喷嘴271的中心出口孔275，以起动焊炬的操作，由此，工作气体以离子化的等离子体形式从焊炬221中排出。工作气体流动通过第二实施例的焊炬221的二次气体流道，与第一实施例情况相同，这里不再进一步地描述。

图6和7示出本发明的第三实施例的一接触起动的等离子体焊炬421的一接触组件501，其中，接触组件的导电元件521在电气上是中性的，即导电元件521与任何带电势的结构，例如阴极、电极429、喷嘴471或接触组件壳503不保持电气连接。

在该第三实施例中，接触组件501的环形帽513与管形壳503一体形成，并与大致在电极的气体分配孔451下方的电极429保持紧密地沿径向隔开的关系。接触组件壳503坐落在喷嘴471的一沿径向向外延伸的上表面489上。电极429的中间部分457在壳503内显著地变窄，由此，电极的窄的中间部分和下端459形成一台肩，它形成电极的沿径向定向的接触表面461。电极429和喷嘴471以互相大致固定的关系固定在焊炬421内，使电极的接触表面461和喷嘴的上表面489保持径向共面。接触组件壳503具有一设置在其侧壁505上、靠近侧壁下端的入口孔557和一也设置在侧壁上、大致靠近侧壁上端的出口孔559。

一由电气上非导电的材料构成的环形支承板571设置在接触组件壳503内，并具有一中心开孔573，电极429的窄的中间部分457通过该开孔延伸。导电元件521也呈环形，并由诸如黄铜之类的导电材料构成。导电元件521固定在支承板571的底侧，例如，粘结在其上，并从其上垂挂下来，以便使导电元件与支承板连同运动。该第三实施例的导电元件521在焊炬421的中心纵轴线X上，相对于电极429、喷嘴471以及第一与第二位置之间的接触组件壳503作轴向移动，所述第一位置是对应于焊炬闲置模式的下降位置(图6)，而第二位置是对应于焊炬导向模式的提升位置(图7)。导电元件521的环形宽度基本上大于形成在喷嘴471与电极429之间的气体通道473的宽度，这样，在导电元件的下降位置(图6)导电元件与电极和喷嘴电气连通，以在电极与喷嘴之间，即在电源的正极和负极侧之间提供一导电路径。应该理解的是：在其下降位置导电元件521不需要接合于电极429的接触表面461和喷嘴471的上表面489，只要它定位得足够靠近电极和喷嘴，以在电源的正极和负极侧之间提供一导电路径即可。

在其提升位置(图7)，导电元件521向上定位离开喷嘴471和电极429(即，一大于在导电元件下降位置的导电元件及电极与喷嘴之间的距离的距离)，这样，一适于起动焊炬操作的导向弧形成在喷嘴与导电元件之间，而另一适于起动焊炬操作的导向弧形成在电极与导电元件之间。该第三实施例包括一盘簧551，它坐落在支承板571的顶部上，并向上延伸与接触组件帽513接触。弹簧551尺寸较佳地保持在压缩状态，以便连续地偏压导电元件521朝向其对应于焊炬闲置模式的下降位置。由于该第三实施例的导电元件521在电气上是中性的，所以，弹簧551可由非导电材料构成。

在所示实施例中，导电元件521的轴向尺寸应做成：在导电元件的下降位置(图6)支承板571沿轴向设置在壳503的侧壁505内的入口孔557的上方，以将由壳503和组件帽513形成的封闭部划分为一在板下方的高压气体的下腔室575以及一在板上方的低压气体的上腔室577。支承板571在壳503的侧壁505的向里沿径向地间隔，以在封闭部的上和下气体腔室577、575之间形成一狭窄(例如，0.005英寸)通道539，以在其间提供流体的连通。这样，在主要气体流道中的工作气体通过入口孔557进入封闭部内的下气体腔室575。狭窄通道539限制气体流入上气体腔室577。

其结果，在下气体腔室575内的压力增加，并作用在导电元件521和支承板571上，以抵抗弹簧551的偏压推动支承板和导电元件向上朝向对应于焊炬导向模式的导电元件的提升位置。在导电元件521的提升和下降位置时，支承板571沿轴向均定位在壳503的侧壁505的出口孔559的下方。应该理解的是：可略去狭窄通道539，这样，在不脱离本发明范围的前提下高压气体腔室575和低压气体腔室577互相不流体连通。

在操作中，流动通过封闭的工作气体在导电元件521与喷嘴471和电极429之间流动，向下通过主要气体通道473，吹动形成在导电元件与喷嘴之间以及导电元件与电极之间的导向弧，向下通过主要气体通道，这样，导向弧并入到一向下吹动、朝向喷嘴的中心出口孔的单一的弧，以起动焊炬的操作，由此，主要工作气体以离子化的等离子体从焊炬中排出。

图8和9示出本发明的一接触起动的等离子体焊炬621的第四实施例的一接触组件701，它与第一实施例的接触组件基本上类似，它包括一与电源的负极侧电气连通的电极629、一与电源的正极侧电气连通的喷嘴671一可在焊炬的闲置模式和导向模式之间操作的接触组件701以及图1的屏蔽杯681。该第四实施例的屏蔽杯681具有一由金属构成的插入件682，它具有用来与阳极螺纹啮合的螺纹，以将屏蔽杯固定在焊炬体上。该第四实施例的接触组件壳703的侧壁705和底壁707显示为与喷嘴671一体地形成。偏压件是盘簧751，其尺寸做成：与导电元件721的外表面和从喷嘴671向上延伸的环形突出部保持沿径向紧密的接触关系(例如，摩擦啮合)，这样，喷嘴、弹簧和导电元件互相保持在组件内，以便在焊炬621内作为单一单元安装和拆除。

该第四实施例的接触起动等离子体焊炬621的其它结构和操作基本上与第一实施例相同，因此，本文将不再作进一步的描述。

图10和11示出本发明的第五实施例的一接触起动的等离子体焊炬821的一接触组件901，其中，环形帽913和接触组件壳903与电极829一体形成，以使帽和壳在广义上限定阴极体的部分。喷嘴871通过连接在屏蔽杯(未示出，但类似于图12所示的插入件1081)上的导电插入件(未示出，但类似于图12所示的插入件1082)与电源的正极侧电气连通。接触组件壳903通常坐落在喷嘴871的沿径向向外延伸的上表面889上，将环形绝缘垫990放置在壳与喷嘴之间，以便电气地绝缘壳和喷嘴。电极829和喷嘴871互相以大致固定的关系固定在焊炬821内。接触组件壳903具有一设置在其侧壁905上并靠近侧壁的下端的入口孔957以及一也设置在侧壁上大致地靠近侧壁上端的出口孔959。

一由导电材料构成的环形支承板971设置在接触组件壳903内，并具有一电极829延伸通过其中的中心开孔973。导电元件921也是环形的并由导电材料构成。导电元件921连接在支承板971的底侧，例如，粘结在其上，并从其上垂挂下来，以便使导电元件与支承板连同运动。该第五实施例的导电元件921在焊炬821的中心纵轴线X上，相对于电极829、喷嘴871以及第一与第二位置之间的接触组件壳903作轴向移动，所述第一位置是对应于焊炬闲置模式的下降位置(图10)，而第二位置是对应于焊炬的导向模式的提升位置(图11)。在导电元件921的下降位置上，导电元件与喷嘴871的上表面889电气连通，以在电极与喷嘴之间，即在电源的正极和负极侧之间提供一导电路径。应该理解的是：在其下降位置导电元件921不需要接合于喷嘴871的上表面889，只要其定位得足够靠近喷嘴，以在电源的正极与负极侧之间提供一导电路径即可。

在其提升位置(图11)，导电元件921向上定位离开喷嘴871(即，一大于在导电元件下降位置的导电元件及电极与喷嘴之间的距离的距离)，这样，一形成在喷嘴与导电元件之间的导向弧适于朝喷嘴的中心出口孔向下吹，以起动焊炬操作，由此，在主要气体流道内的工作气体以离子化的等离子体形式从焊炬中排出。该第五实施例的偏压件包括一盘簧951，它坐落在支承板971的顶部上，并向上延伸与接触组件帽913(即，阴极体)接触。弹簧951由一导电材料构成，以便在接触组件帽913与环形板971之间提供电气连通，且其尺寸较佳地保持在压缩状态，以便连续地偏压导电元件921朝其对应于焊炬闲置模式的下降位置。

该第五实施例的其它的结构和操作基本上与图6和7的第三实施例相同，因此，本文将不再作进一步的描述。

图12示出本发明的一接触起动的等离子体焊炬1021的第六实施例的一接触组件1101，它与第一实施例的接触组件基本上类似，它包括一与电源的负极侧电气连通的电极1029、一与电源的正极侧电气连通的喷嘴1071、一可在焊炬的闲置模式和导向模式之间操作的接触组件1101以及屏蔽杯1081。该第六实施例的屏蔽杯1081具有一连接到其内表面上并由导电材料构成的插入件1082，该插入件1082具有用来与阳极(未示出，但与图1的阳极33类似)螺纹啮合的螺纹，以将屏蔽杯固定在焊炬体上，并提供插入件与阳极的电气连接(即，提供插入件与电源的正极侧之间的电气连通)。插入件1082具有一通常形成在其下端的环形台肩1091，喷嘴1071的上端1077坐落在该下端上。插入件1082另外由喷嘴1071的上端1077向外沿径向隔开，以形成次要气体腔室1166。插入件1082还以沿径向间隔的关系包围接触组件壳1103，以形成与次要气体腔室1166流体连通的排出通道1181，以便引导待从焊炬1021中排出的次要气体腔室内的一部分气体不通过屏蔽杯1081的中心开孔1163。屏蔽杯1081的内表面的上部从插入件1082沿径向向外隔开，以形成一排出通道1185，用来通过屏蔽杯的顶部从排出通道1183将气体排出焊炬1021外。测量孔1187沿径向向外延伸通过插入件1082，以在排出通道1183与排出通道1185之间提供流体连通。

该第六实施例的喷嘴1071类似于第一实施例的喷嘴，一环形突出部1083从喷嘴的顶部延伸，并大致中心地定位在其上，以形成一由环形突出部向外沿径向设置的面向上的环形台肩1085以及一由突出部向内沿径向设置的面向上的接触表面1087。接触组件壳903的底壁905坐落在由突出部1083向外沿径向延伸的环形台肩1085上。一环形槽1093形成在喷嘴1071的上端1077的周缘内，并且由环形台肩1085沿径向向外，这样，喷嘴与接触组件壳1103的底壁1107沿轴向隔开。三个测量孔(其中一个示于图12中)沿轴向延伸通过通常在环形槽1093的喷嘴1071的上端1077，并与次要气体腔室1166流体连通。在喷嘴1071内的测量孔1095也与屏蔽杯1081的中心开孔1163流体连通，以便从焊炬1021排出在次要气体腔室1166内的气体。

喷嘴1071的孔1095与屏蔽杯插入件1082的测量孔1187之间的尺寸较佳地适于根据焊炬操作的电流来测量从次要气体腔室1166流出的气体流速。换句话说，测量孔1095、1187相互之间的尺寸做成：在次要气体腔室1166内的气体的预定部分通过屏蔽杯1081的中心开孔1163从焊炬1021排出，而在次要气体腔室内的其余的气体从屏蔽杯的顶部排出。

作为举例，对于在80安培(amps)下操作的焊炬来说，喷嘴1071的中心出口孔1075具有约0.052英寸的直径，喷嘴具有三个测量孔1095，各具有约0.052英寸的直径，且屏蔽杯插入件1082具有四个测量孔1187，各具有约0.043英寸的直径。作为另一实例，对于在55安培(amps)下操作的焊炬来说，喷嘴1071的中心出口孔1075具有约0.045英寸的直径，喷嘴具有三个测量孔1095，各具有约0.043英寸的直径，且屏蔽杯插入件1082具有四个测量孔1187，各具有约0.043英寸的直径。作为还有的一实例，对于在40安培(amps)下操作的焊炬来说，喷嘴1071的中心出口孔1075具有约0.031英寸的直径，喷嘴具有三个测量孔1095，各具有约0.040英寸的直径，且屏蔽杯插入件1082具有两个测量孔1187，各具有约0.043英寸的直径。

施加到焊炬上的工作气体的压力大约在60-70磅/平方英寸范围内。例如，对于在80安培下操作的焊炬来说，施加到焊炬上的工作气体的压力大约为70磅/平方英寸，而对于在约55安培和40安培下操作的焊炬来说，施加到焊炬上的工作气体的压力大约为65磅/平方英寸。从喷嘴1071的中心出口孔1075排出的工作气体的流速较佳地大约在50-150标准立方英尺/小时(scfh)范围内，流速随焊炬操作的电流水平而增加。例如，对于在大约40安培、55安培和80安培下操作的焊炬来说，从喷嘴1071的中心出口孔1075排出的工作气体的流速分别大约为50标准立方英尺/小时、80标准立方英尺/小时和110scf。从屏蔽杯1081的中心开孔1163排出的工作气体的流速较佳地大约在50-300标准立方英尺/小时范围内，流速随焊炬操作的电流水平而增加。例如，对于在大约40安培、55安培和80安培下操作的焊炬来说，从屏蔽杯1081的中心开孔1163排出的工作气体的流速分别大约为125标准立方英尺/小时、200标准立方英尺/小时和290标准立方英尺/小时。从屏蔽杯1081通过屏蔽杯插入件1082的测量孔1187排出的工作气体的流速较佳地大约在50-150标准立方英尺/小时范围内。

由此可见，该第六实施例的阴极体广义上由阴极(未示出，但类似于图1的阴极25)和电极1029加以限定，而阳极体广义上由阳极、屏蔽杯插入件1082、接触组件壳1103和喷嘴1071加以限定。换言之，喷嘴1071在插入件1082与接触组件壳1103之间提供电气连通。应该理解的是：在不脱离本发明的范围的前提下，接触组件壳1103可另外由非导电材料构成。例如，盘簧1151可代替接触组件壳1103坐落在喷嘴1071上，以使弹簧通过阳极、屏蔽杯插入件1082和喷嘴，与电源正极电气连通。也可构思接触组件壳1103和插入件1082一体形成，这样，在不脱离本发明范围的前提下，壳由插入件形成且连接到屏蔽杯1081上，使可作为单一的单元从焊炬1021上拆卸和安装。

该第六实施例的接触起动等离子体焊炬1021的其它的结构和操作基本上与第一实施例相同，因此，除了通过次要气体流道的气体流动之外，本文将不再作进一步的描述。接触组件1101的下气体腔室1141内的工作气体被引导流过次要气体流道，以便通过屏蔽杯1081的中心开孔1163从焊炬1021中排出，所述次要气体流道包括在接触组件壳1103内的开孔1169、次要气体腔室1166以及在喷嘴1071的上端1077内的测量孔1095。此外，在次要气体腔室1166内的一部分气体被引导流动通过一第三气体流道，以便通过屏蔽杯的顶部从焊炬中排出，所述第三气体流道包括形成在插入件1082与接触组件壳1103之间的排出通道1183、在插入件内的测量孔1187以及形成在插入件与屏蔽杯1081之间的排出通道1185。提供这样的第三流道，使在焊炬内接收的工作气体的气压增加，以便用来抵抗弹簧1151的偏压移动导电元件1121，而对流动通过喷嘴1071的中心出口开孔1075和屏蔽杯1081的中心开孔1163的所要求的气体没有负面的响。

应该理解的是，在不脱离本发明范围的前提下，具有测量孔1095的喷嘴1071和具有带有测量孔1187的插入件1082的屏蔽杯1081可被用于除接触起动的等离子体焊炬之外的等离子体焊炬中，例如，任何具有主要气体流道和次要气体流道的等离子体焊炬。

鉴于以上所述，可见本发明的若干个目的已经达到，且获得其它的具有优点的诸多结果。

当引入本发明或其优选实施例的诸元件时，文中的冠词“一个”、“这”和“所述”用来指明存在有一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”用来包含和意指除了所列元件之外存在有另外的元件。

由于在不脱离本发明范围的前提下对上述的结构可作出各种变化，所以，所有包含在上述描述中或示于附图中的内容应被理解为是说明性的，而没有任何限制的含义。

Claims

1.一种接触起动的等离子体焊炬包括：

一适于与电源的负极侧电气连通的阴极体；

一适于与电源的正极侧电气连通的阳极体；

一主要气体流动路径，它从工作气体源引导工作气体通过焊炬；以及

一导电元件，它由一导电材料构成，并与阴极体和阳极体没有固定连接；

该焊炬可在闲置模式和导向模式之间操作，在闲置模式中导电元件在阴极体与阳极体之间提供一导电路径，在导向模式中，形成在导电元件与阴极体及阳极体中至少一个之间的导向电弧通过以离子化的等离子体形式从焊炬中排出主要气体流动路径内的工作气体，使焊炬开始运行。

2.如权利要求1所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，导电元件形成焊炬导向模式中的主要气体流道的一部分，形成在导电元件与阴极体及阳极体中所述至少一个之间的导向电弧在由导电元件形成的所述主要气体流动路径的所述部分内。

3.如权利要求1所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，导电元件在第一位置与第二位置之间相对于阴极体和阳极体运动，第一位置对应于焊炬的闲置模式，而第二位置对应于焊炬的导向模式，导电元件第二位置与导电元件的第一位置隔开，导电元件朝其第二位置的移动致使一导向电弧形成在导电元件与所述阴极体及所述阳极体中至少一个之间。

4.如权利要求3所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，当导电元件在其第一与第二位置之间移动时阴极体和阳极体以互相固定的关系保持在一起。

5.如权利要求3所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一偏压件，它用来偏压导电元件朝其对应于焊炬闲置模式的第一位置。

6.如权利要求5所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，偏压件由导电材料构成，当导电元件在其第一与第二位置之间移动时所述偏压件与导电元件电气连通。

7.如权利要求6所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，偏压件与阳极体电气连通，当导电元件在其第一与第二位置之间移动时在导电元件与电源的正极侧之间提供电气上的连通。

8.如权利要求6所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，偏压件与阴极体电气连通，当导电元件在其第一与第二位置之间移动时在导电元件与电源的负极侧之间提供电气连通。

9.如权利要求5所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，导电元件通过焊炬内的加压气体抵抗偏压件的偏压，相对于阴极体和阳极体朝导电元件的第二位置移动。

10.如权利要求9所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，焊炬内的加压气体是流动通过焊炬的主要气体流动路径的工作气体。

11.如权利要求3所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，在对应于焊炬的闲置模式的导电元件的第一位置导电元件接合于阴极体和阳极体中的至少一个，在对应于焊炬的导向模式的导电元件的第二位置导电元件与阴极体和阳极体中的至少一个间隔开，导电元件朝其第二位置的运动致使一导向电弧形成在导电元件与阴极体和阳极体中的至少一个之间。

12.如权利要求3所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，阴极体包括一电极，阳极体以与它间隔的关系包围该电极，以部分地限定焊炬的主要气体流动路径，以便引导工作气体沿下游方向通过焊炬，所述阳极体具有一与主要气体流动路径流体连通的中心出口孔，用以从焊炬中排出工作气体。

13.如权利要求12所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，导电元件相对于电极沿纵向可移动。

14.如权利要求13所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，导电元件以在焊炬的中心纵轴线上与电极同轴的关系包围电极，导电元件在其第一与第二位置之间相对于电极在焊炬的中心纵轴线上沿纵向可移动。

15.如权利要求12所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，电极具有一纵向延伸的侧表面和相对于电极的纵向侧表面大致沿径向定向的底表面，底表面与阳极体的中心出口开孔保持大致的沿纵向相对关系，导电元件相对于电极的底表面定位，这样，形成在导电元件与电极及阳极体中至少一个之间的导向电弧形成在离电极底表面的上游的主要气体流动路径内，由此，导向电弧被工作气体向下吹动通过主要气体流动路径朝向阳极体的中心出口孔，以便从焊炬以电离的等离子体形式排出工作气体。

16.如权利要求12所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，阳极体包括一以间隔的关系包围电极以至少部分地限定焊炬的主要气体流动路径的喷嘴，该喷嘴具有一中心出口孔，该中心出口孔构成了阳极体的中心出口孔，导电元件朝向其对应于焊炬的导向模式的第二位置的运动致使一导向电弧形成在导电元件与电极和喷嘴中的至少一个之间、在主要气体流动路径内，以便由在主要气体流动路径内的工作气体吹动而朝向喷嘴的中心出口开孔。

17.如权利要求16所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，当导电元件在其第一与第二位置之间移动时电极和喷嘴以彼此固定的关系固定在焊炬内。

18.如权利要求16所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，阳极体还包括一接触组件，它具有包围导电元件的并由导电材料构成的管形壳，喷嘴电气连接于接触组件壳。

19.如权利要求18所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，接触组件壳与喷嘴一体形成。

20.如权利要求18所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，接触组件壳与电极一体形成。

21.如权利要求18所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一偏压件，它布置成用来偏压导电元件朝向其对应于焊炬闲置模式的第一位置。

22.如权利要求21所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，偏压件由导电材料构成，当导电元件在其第一与第二位置之间移动时所述偏压件与导电元件电气连通，偏压件还与接触组件壳电气连通，这样，当导电元件在其第一与第二位置之间移动时导电元件保持与电源的正极侧电气连通。

23.如权利要求21所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，导电元件和偏压件互相保持成一组件，以便作为一单一的单元安装在焊炬内和从焊炬中拆卸。

24.如权利要求18所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，接触组件还包括包围电极的一封闭部分，以在该封闭部分里容纳气体，导电元件设置在该封闭部分内，这样，在封闭部分内的气体推压导电元件朝向其对应于焊炬导向模式的第二位置。

25.如权利要求24所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，封闭部分具有：一用来接收气体到封闭部分内的高压气体腔室；一低压的气体腔室；以及，一狭窄的通道，该通道在高压气体腔室与低压气体腔室之间提供流体的连通，以便引导在高压气体腔室内的气体通过狭窄通道流到低压气体腔室，导电元件定位在该封闭部分内，这样，在焊炬的导向模式中高压气体腔室内的气体推压导电元件朝向低压气体腔室，以移动导电元件朝向其第二位置。

26.如权利要求25所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，封闭部分至少部分地由接触组件壳限定。

27.如权利要求25所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，高压气体腔室、狭窄通道和低压气体腔室还限定焊炬的主要气体流动路径，由此，容纳在封闭部分内的气体是引导通过主要气体流动路径的工作气体。

28.如权利要求27所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，导电元件具有延伸通过其的诸孔，这些孔与接触组件的下气体腔室流体连通，以进一步限定焊炬的主要气体流动路径，诸孔设置在导向电弧的上游，当导电元件朝向其第二位置移动时所述导向电弧形成在导电元件与所述电极和喷嘴中的至少一个之间，由此，沿下游流动通过主要气体流动路径的工作气体吹动导向电弧沿下游朝向喷嘴的中心出口开孔。

29.如权利要求3所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，在对应于焊炬的闲置模式的导电元件的第一位置导电元件同时接合于阴极体和阳极体，在对应于焊炬的导向模式的导电元件的第二位置导电元件与阴极体和阳极体隔开，导电元件朝向其第二位置的运动致使一第一导向电弧形成在导电元件与阴极体之间、在主要气体流动路径内，并使一第二导向电弧形成在导电元件与阳极体之间、在主要气体流动路径内，由此，主要气体流动路径内的工作气体吹动第一和第二导向电弧通过主要气体流动路径，这样，两个电弧合并而形成一单一的导向电弧，以沿下游引导通过主要气体流动路径。

30.如权利要求29所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，阴极体包括一电极，阳极体包括一以隔开的关系包围电极的喷嘴，以至少部分限定焊炬的主要气体流动路径，喷嘴具有一与主要气体流动路径流体连通，用以从焊炬的主要气体流动路径排出工作气体的中心出口孔。

31.如权利要求29所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一偏压件，它偏压导电元件朝向其对应于焊炬的闲置模式的第一位置，其中，导电元件与阴极体和阳极体接合。

32.如权利要求31所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，借助于流动通过焊炬的主要气体流动路径的工作气体抵抗偏压件的偏压，导电元件朝向其对应于焊炬的导向模式的第二位置相对于阴极体和阳极体可移动。

33.如权利要求1所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一防护杯，该防护杯大致呈杯形，并构造成至少部分地限定次要气体流动路径，所述防护杯还构造成：限定与次要气体流动路径流体连通、用于进一步从焊炬排出在次要气体流动路径内的气体的一第三气体流动路径，防护杯在所述第三气体流动路径内具有至少一测量孔，以用来测量通过第三气体流动路径的气体流量。

34.如权利要求1所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，所述导电元件是一大致的杯形体。

35.如权利要求34所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一适于接合于导电元件的第一位置的电极的接触表面，当导电元件朝向其第二位置移动以在电极与导电元件的接触表面之间形成导向电弧时接触表面还适于与电极保持间隔的关系。

36.如权利要求34所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括至少一个延伸通过其的孔，所述至少一个孔部分地限定主要气体流动路径，该主要气体流动路径用来引导工作气体在喷嘴与电极之间沿下游朝喷嘴的中心出口孔流动。

37.如权利要求34所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，所述导电元件与一绝缘套筒组合，该套筒由非导电材料构成并适于插入在导电元件的至少一部分与电极之间，以将导电元件的所述至少一部分与电极电气地绝缘。

38.如权利要求37所述的接触起动的等离子体焊炬，所述导电元件与绝缘套筒组合，其特征在于，绝缘套筒连接到导电元件上，这样，导电元件和绝缘套筒作为一单一的单元安装在焊炬内和从焊炬中拆卸。

39.如权利要求37所述的接触起动的等离子体焊炬，所述导电元件与绝缘套筒组合，其特征在于，绝缘套筒是一具有至少一个延伸通过其的孔的气体分配器，所述至少一个孔部分地限定主要气体流动路径，该主要气体流动路径用来引导工作气体在喷嘴与电极之间沿下游朝喷嘴的中心出口孔流动。

40.如权利要求1所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一电极和一喷嘴，该喷嘴以隔开的关系环绕电极，以至少部分地限定焊炬的主要气体流动路径；一在焊炬内的接触表面，用来形成一在焊炬主要气体流动路径内的导向电弧；以及，一中心出口孔，该孔在喷嘴内与主要气体流动路径连通、用来从喷嘴排出电离的等离子体形式的工作气体，该电极包括：

一大致的圆柱形体，它具有一沿纵向延伸的侧表面、一相对于喷嘴的中心出口孔沿纵向相对定位的底表面以及一设置在电极的底表面上方的接触表面，该电极的接触表面相对于焊炬的所述接触表面可进行定位，以提供通过其间的导电路径，以便用来在电极接触表面与焊炬接触表面之间形成一导向电弧，所述焊炬接触表面在电极底表面的上游的焊炬的主要气体流动路径内。

41.如权利要求40所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，电极包括一下端，它包括电极的底表面以及一设置在下端上方的中间部分，该中间部分具有的外直径大于电极下端的直径，接触表面在中间部分与电极下端的中间。

42.如权利要求41所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，接触表面向里朝电极的下端成锥形。

43.如权利要求40所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一环形轴环，它从电极沿径向向外延伸，以便将电极沿轴向定位在焊炬内。

44.如权利要求43所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，所述环形轴环还适于将电极沿径向定位在焊炬内。

45.如权利要求1所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一喷嘴，所述喷嘴大致呈杯形并具有一中心出口孔，其适于与用来从喷嘴排出电离的等离子体形式的工作气体的主要气体流动路径流体连通，喷嘴还具有一顶表面和一从顶表面向上延伸的用来在焊炬内沿径向定位喷嘴的环形突出部。

46.如权利要求45所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，顶表面的一部分还从环形突出部沿径向向外延伸，以将喷嘴沿轴向定位在焊炬内。

47.如权利要求46所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，从环形突出部沿径向向外延伸的喷嘴的顶表面的部分具有至少一个测量孔，它从中沿轴向延伸通过，以测量焊炬内的气体流。

48.如权利要求45所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，该焊炬是具有能在焊炬内沿轴向运动的导电元件的这一类焊炬，它用来在焊炬内形成一导向电弧，在导电元件在焊炬内作轴向运动时喷嘴的环形突出部阻止导电元件作径向运动，环形突出部还阻止焊炬内的工作气体在导电元件与喷嘴之间流动。

49.如权利要求48所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一接触表面，它被导电元件接合以限制焊炬内的导电元件的轴向运动，该接触表面由从环形突出部向里沿径向延伸的喷嘴的顶表面的一部分限定。

50.如权利要求1所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一喷嘴，所述喷嘴一般呈杯形并具有一中心出口孔，该孔适于与用来从喷嘴排出电离的等离子体形式的工作气体的主要气体流动路径流体连通，喷嘴还具有至少一个适于与次要气体流动路径流体连通、用来测量通过次要气体流动路径的气体流量的测量孔。

51.如权利要求1所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一接触组件，所述接触组件包括：

导电元件；

一封闭部分，它环绕导电元件并与加压气体源流体连通以将气体接收至该封闭部分内，

该导电元件设置为至少部分地在封闭部分内，并相对于封闭部分、电极和喷嘴响应于接收在封闭部分内的加压气体可移动，由此，导电元件的移动在焊炬内形成导向电弧。

52.如权利要求51所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，封闭部分具有一高压气体腔室、一低压气体腔室和一在高压气体腔室与低压气体腔室之间提供流体连通的狭窄的通道，高压气体腔室与加压气体源流体连通，这样，加压气体被接收在高压气体腔室内，并流动通过狭窄通道到低压气体腔室，导电元件定位在封闭部分内以使高压腔室内的气体推压导电元件朝低压气体腔室移动，由此，朝低压气体腔室的导电元件的运动适于在焊炬内形成一导向电弧。

53.如权利要求51所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一在封闭部分内的偏压件，它用来沿一方向偏压导电元件，所述方向与导电元件移动而形成导向电弧的方向相对。

54.如权利要求51所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，封闭部分至少部分地由一包围导电元件的管形壳限定，该壳适于与电源的正极侧电气连通。

55.如权利要求54所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，接触组件壳与喷嘴一体形成。

56.如权利要求54所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，接触组件壳与电极一体形成。

57.如权利要求1所述的接触起动的等离子体焊炬，其特征在于，还包括一电极组件，该电极组件包括：

一电极，该电极在焊炬内沿纵向延伸并至少部分地限定焊炬的阴极体；以及

一绝缘套筒，该套筒围绕至少一部分的电极并由非导电材料构成，以绝缘至少一部分电极与焊炬的阳极体的电气连通。

58.一种起动一以下类型的接触起动的等离子体焊炬用的方法，该类焊炬具有：一与电源的负极侧电气连通的阴极体；以及，一与电源的正极侧电气连通的阳极体，阳极体相对于阴极体定位以至少部分地限定焊炬的主要气体流动路径，并且，焊该炬具有一与主要气体流动路径流体连通、用来从焊炬排出电离的等离子体形式的工作气体的中心出口孔，该方法包括以下诸动作：

使电流沿导电路径流动，所述导电路径包括阳极体、阴极体以及在对应于焊炬闲置模式的导电元件的第一位置时电气桥接于阴极体和阳极体的导电元件；

从工作气体源将工作气体引导通过焊炬的主要气体流动路径；

实现导电元件相对于阴极体和阳极体朝对应于焊炬的导向模式的第二位置的移动，由此，当导电元件朝其第二位置移动时导向电弧在导电元件与所述阴极体和所述阳极体中的至少一个之间形成；以及

吹动导向电弧通过主要气体流动路径朝向焊炬的中心出口孔，这样，工作气体以电离的等离子体形式从焊炬的主要气体流动路径排出。

59.如权利要求58所述的方法，其特征在于，导向电弧形成在焊炬的主要气体流动路径内，由此，流过焊炬的主要气体流动路径的工作气体吹动导向电弧，使之通过主要气体流动路径朝向焊炬的中心出口孔。

60.如权利要求59所述的方法，其特征在于，执行实现导电元件相对于阴极体和阳极体的移动的动作，同时，固定阴极体和阳极体在彼此固定的位置上。

61.如权利要求58所述的方法，其特征在于，由沿下游通过主要气体流动路径的工作气体流产生的一力，来完成实现导电元件相对于阴极体和阳极体朝向导电元件的第二位置的移动的动作。

62.一种起动以下类型的接触起动的等离子体焊炬用的方法，该类焊炬具有：一定位在焊炬的纵轴线上与电源的负极侧电气连通的电极，该电极具有一沿纵向延伸的侧表面和底表面；以及，一与电源正极侧电气地连通的阳极体，该阳极体以间隔的关系包围电极，以至少部分地限定用来引导工作气体通过焊炬的主要气体流动路径，该阳极体具有一与主要气体流动路径流体连通以便从焊炬中排出工作气体的中心出口孔，该阳极相对于电极布置以使中心出口孔与电极的底表面保持沿纵向相对的关系，所述方法包括如下动作：

大致在电极的底表面上游的主要气体流动路径内将焊炬的诸接触表面彼此相对定位，以提供一导电路径通过这些接触表面；

诸接触表面相对彼此重新定位，以在电极的底表面上游的焊炬的主要气体流动路径内在诸接触表面间形成导向电弧；以及

引导来自工作气体源的工作气体流过焊炬的主要气体流动路径，以将在主要气体流动路径内的下游的导向电弧吹向阳极体的中心出口孔。

63.如权利要求62所述的方法，其特征在于，诸接触表面之一由设置在焊炬内的导电元件限定，并由导电材料构成，该接触表面中的另一个由电极和阳极体中的至少一个限定，将彼此相对的接触表面定位的动作包括：将焊炬内的导电元件定位在相对于电极和阳极体的第一位置以在电极和阳极体之间提供一导电的路径；以及，诸接触表面相对彼此重新定位的动作包括：实现导电元件相对于电极和阳极体朝与第一位置隔开的第二位置的移动，由此，当导电元件朝其第二位置移动时导向电弧形成在导电元件和所述电极及所述阳极体中至少一个之间、在主要气体流动路径内。

64.如权利要求63所述的方法，其特征在于，由沿下游通过主要气体流动路径的工作气体流产生的一力，来完成实现导电元件相对于电极和阳极体朝其第二位置移动的动作。

65.一种类型的接触起动的等离子体焊炬，该类等离子体焊炬具有用来引导工作气体通过焊炬的主要气体流动路径，由此，工作气体以电离的等离子体的形式从焊炬排出，所述焊炬包括：

一具有一沿纵向延伸的侧表面和一底表面的电极；

一喷嘴，该喷嘴以隔开的关系环绕电极，以便至少部分地限定焊炬的主要气体流动路径，以用来引导工作气体沿下游方向通过焊炬，该喷嘴具有一中心出口孔，该中心出口孔与用于从焊炬排出工作气体的主要气体流动路径流体连通，电极的底表面与喷嘴的中心出口孔保持沿纵向相对的关系；以及

焊炬内的对立的诸接触表面，其中至少一接触表面相对于另一接触表面可移动；

该焊炬在闲置模式与导向模式之间操作，其中，在闲置模式中诸接触表面彼此定位以提供其间的导电路径，在导向模式中诸接触表面是彼此隔开关系，由此，一导向电弧在诸接触表面之间形成；

诸接触表面设置在焊炬内的电极底表面的上游，由此，导向电弧一般形成在电极底表面上游的主要气体流动路径内，且被主要气体流动路径内的工作气体朝向喷嘴的中心出口孔吹动，以从喷嘴排出电离的等离子体形式的工作气体。