CN1646253A - 接触启动等离子弧吹管和用于启动引导弧的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种接触启动等离子弧吹管(120)，该等离子弧吹管包括电极、管嘴和被弹性偏压以接触管嘴(40)的启动器(50)，该启动器可克服弹性偏压移动，以与管嘴分离并在启动器和管嘴之间建立引导弧。启动器设置在启动夹头(42)内，启动夹头较佳地包括能够对启动器进行偏压以使其接触管嘴的螺旋弹簧。等离子弧吹管(12)进一步包括多个头排气孔，以在吹管操作过程中从启动夹头内排出气体。另外，管嘴限定了多个漩流孔和辅助气体孔，以产生和控制随后从管嘴中的中心出口吹送的等离子流。

Description

接触启动等离子弧吹管和用于启动引导弧的方法
技术领域
本发明总地来说涉及等离子弧吹管，具体涉及用于在接触启动等离子弧吹管中启动引导弧的装置和方法。
背景技术
等离子弧吹管也称为电弧吹管，它通常用于通过将含有电离气体颗粒的高能等离子流引导到工件来切割、标记、校准及焊接该金属工件。在典型的等离子弧吹管中，将要进行电离的气体提供到该吹管的末端，并在通过等离子弧吹管的管嘴或管嘴中的小孔排出之前流过一个电极。该电极具有相对负电位并用作阴极。相反地，该管嘴具有相对正电位并用作阳极。此外，电极与管嘴之间具有间隔，由此在吹管的末端处产生了一个间隙。工作中，在电极与管嘴之间的间隙中产生一个引导弧，该引导弧加热气体并接着使气体电离。然后将电离后的气体吹出吹管，形成远离管嘴延伸的等离子流。当吹管的末端移至靠近工件的位置，因为工件对地的阻抗低于管嘴对地的阻抗，该弧从管嘴跳至或转移至工件。因此，工件作为阳极，而等离子弧吹管在“转移弧”模式下工作。
典型地使用两种方法中的一种来启动电极与管嘴之间的引导弧。在通常称为“高频”或“高压”启动的第一种方法中，跨越电极及管嘴施加足以在电极与管嘴之间的间隙中产生弧的高电位。由于电极及管嘴不进行物理接触就可以产生引导弧，因此第一种方法也称为“非接触”启动。在通常称为“接触启动”的第二种方法中，电极及管嘴进行接触并逐渐分开，由此在电极与管嘴之间产生一个弧。由于电极与管嘴之间的距离小得多，因此接触启动方法允许在电位低得多的情况下启动弧。
但是，对于接触启动吹管，电极和管嘴的相对方向和距离对于适合的吹管操作和切割质量是很重要的，并且为吹管提供在反复的操作过程中保持适当方向和距离的移动电极和/或管嘴相对较难和昂贵。此外，在电极和靠近电极底部的管嘴之间形成引导弧时，损伤更迅速地累积在管嘴靠近小孔的位置处，从而对吹管性能和切割质量造成不良的影响。另外，对于管嘴可移动的等离子弧吹管，管嘴处于在接通和断开模式之间的不同位置，从而难以控制管嘴与工件之间的相对位置。此外，需要使管嘴与工件接触的拖动切割将变得很难，甚至不能实现，这是因为管嘴在与工件接触时将回移以接触电极。
一种已知的接触启动等离子弧吹管设计使用固定的电极和管嘴，同时可平移的螺旋环初始接触电极并且移离，以在电极和管嘴之间形成电弧。但是，这种启动方法会使得损伤更迅速地累积在螺旋环或者阳极元件上，从而降低螺旋环的使用寿命，降低吹管性能。另外，对于作为可平移的元件的螺旋环，如果平移的螺旋环未对准以及当平移的螺旋环在操作过程中受到磨损时，那么吹管内的气体动力可能会受到不良的影响。另外，平移的螺旋环的修补和更换是较难的，这是由于为了接近平移的螺旋环而必须去除吹管远端内的几个部件。
因此，在本领域中仍然需要提供一种能够降低对电极和管嘴的损伤量同时提高吹管性能的接触启动等离子弧吹管及其相关的方法。还需要提供这样一种能够对设置在其中的消耗部件(例如电极、管嘴)进行快速和有效更换的吹管。
发明内容
在一种优选形式中，本发明提供的接触启动等离子弧吹管包括电极、管嘴和与管嘴接触的启动器，所述启动器可移动，以与管嘴分离并且在启动器和管嘴之间建立引导弧。较佳地，启动器是启动夹头的一部分，启动夹头包括夹头体、固定在夹头体的远端上的管嘴座以及设置在夹头体内的偏压元件(例如螺旋弹簧)，其中启动器设置在偏压元件和吹管管嘴座之间，以使螺旋弹簧偏压启动器使启动器和管嘴接触。通常通过启动夹头引导工作气体，以克服弹簧偏压并且使启动器移离管嘴，从而在启动器和管嘴之间形成引导弧。
等离子弧吹管进一步包括设置在夹头体内、绝缘体内和阳极内的多个排气孔，统称为头排气孔，这些排气孔是流体连通的，以使通过启动器引导的气体从而使启动器移动的气体通过头排气孔排出。此外，另一部分气体通过管嘴的漩流孔和辅助气体孔被引导，以产生和稳定从管嘴中的中心排出孔吹出的等离子流。
在另一种形式中，提供的启动夹头包括夹头组件和设置在夹头组件内的启动器，该启动器用于在启动器和等离子弧吹管内的管嘴之间形成引导弧。夹头组件较佳地包括夹头体和固定在夹头体的远端部分的管嘴座，以及能够在等离子弧吹管的空闲模式下对启动器进行偏压以使其与管嘴接触的偏压元件。另外，提供用于在等离子弧吹管中启动引导弧的启动器，其中启动器可克服弹性偏压移动，以在等离子弧吹管内的启动器和管嘴之间形成引导弧。
在又一种形式中，本发明提供一种与固定的电极、固定的管嘴以及用于在等离子弧吹管内启动等离子弧的气体源和电源结合使用的等离子弧吹管头。所述吹管头包括设置在吹管头的近侧部分处的头排气孔，其中在等离子弧吹管操作过程中头排气孔将至少一部分气体从吹管头中排出。
另外，本发明提供一种在等离子弧吹管中启动引导弧的方法，所述方法包括下列步骤：偏压启动器以接触管嘴；提供气体源和电源；以及引导至少一部分气体以克服偏压，使启动器与管嘴分离，其中当偏压被克服时在启动器和管嘴之间形成引导弧。本发明还提供一种从等离子弧吹管排出气体的方法，所述方法包括下列步骤：提供气体源和电源；引导气体源和电源以启动引导弧；以及通过头排气孔排出至少一部分气体。
通过后文提供的详细说明，本发明的进一步应用领域将变得明显。应该理解，当描述本发明的优选实施例时，详细说明及特定示例仅仅用于展示的目的，而不用于限制本发明的范围。
附图说明
通过详细的说明及附图可以使本发明更容易理解，其中：
图1是根据本发明原理的人工操作等离子弧装置的透视图；
图2是设置在等离子弧吹管内并且根据本发明原理构造的吹管头的侧视图；
图3是根据本发明原理构造的吹管头的透视图；
图4是根据本发明原理构造的吹管头和消耗部件的分解透视图；
图5是根据本发明原理构造的吹管头和消耗部件的截面图；
图6是根据本发明原理构造的吹管头的远端的底视图；
图7A是处于空闲模式下并根据本发明原理构造的吹管头的截面图；
图7B是处于引导模式下并根据本发明原理构造的吹管头的截面图；
图7C是示出了通过启动夹头的第二实施例的气体通道并根据本发明原理构造的吹管头的截面图；
图8是包括启动夹头的第三实施例并根据本发明原理构造的吹管头的截面图；
图9是包括气体通道并根据本发明原理构造的夹头体的上透视图；
图10是包括根据本发明原理的气体通道的夹头体的下透视图；
图11是包括根据本发明原理的气体通道的夹头体的顶视图；
图12是包括根据本发明原理的气体通道的夹头体的截面图；
图13是包括启动器的第二实施例并根据本发明原理构造的吹管头的截面图；
图14是包括排气孔并根据本发明原理构造的启动器的上透视图；
图15是包括根据本发明原理的排气孔的启动器的下透视图；
图16是包括根据本发明原理的排气孔的启动器的顶视图；
图17是包括根据本发明原理的排气孔的启动器的截面图；
图18是包括启动夹头的第四实施例并根据本发明原理构造的吹管头的截面图；
图19是包括近径向孔和轴向排气孔并根据本发明原理构造的夹头体的上透视图；
图20是包括近径向孔和轴向排气孔并根据本发明原理构造的夹头体的下透视图；
图21是包括根据本发明原理的轴向排气孔的夹头体的顶视图；
图22是包括根据本发明原理的近径向孔和轴向排气孔的夹头体的截面图；
图23A是包括沿着中心部分限定螺旋沟槽的电极并且根据本发明原理构造的吹管头的截面图；和
图23B是包括沿着中心部分限定轴向沟槽的电极并且根据本发明原理构造的吹管头的截面图。
具体实施方式
如下对于较佳实施例的说明仅仅用于展示目的，而不用于限制本发明及其应用或使用。
参见附图，根据本发明的接触启动等离子弧吹管通常与图1中附图标记10所示的人工操作等离子弧装置结合使用。通常，人工操作等离子弧装置10包括通过吹管导管16与动力源14相连的接触启动等离子弧吹管12，吹管导管16可根据特定的应用在不同的长度下使用。另外，动力源14提供气体源和电源，气体和电能流过吹管导管16以使等离子弧吹管12工作。
如这里所使用的，对于本领域技术人员来说，无论是手工操作的还是自动的等离子弧装置都应该产生或使用等离子来进行切割、焊接、喷镀、校准、标记等操作。因此，这里提到的具体等离子弧切割吹管、等离子弧吹管或手工操作的等离子弧吹管不应该理解为限制了本发明的范围。另外，具体提到的给等离子弧吹管提供气体也不应该理解为限制了本发明的范围，根据本发明的教导，例如液体的其它流体也可提供给等离子弧吹管。此外，术语“偏压的”或“偏压”不应当理解为经常用于电领域的电偏置或电压。
现在参考图2，在图2中用参考标记20示出了本发明的接触启动等离子弧吹管12中的吹管头。如图所示，吹管头20具有一个近端22和一个远端26，近端22配置在等离子弧吹管12的手柄24(为了清楚在图中省去了手柄24的一半)内，远端26如下面更详细描述的那样固定了多个消耗品部件。近端22还适于连接到供应接触启动等离子弧吹管12工作所用的气体及电源的吹管导管28。对吹管导管28的连接可包括快速拆卸，诸如2002年2月26日提出的、题为“组合式等离子弧吹管”的共同未决申请中所公开并和本申请共同受让的快速拆卸，以上申请的内容被包含在本文中作参考。另外，如本文所描述的，近侧的方向或邻近是指朝向近端22的方向，而远侧方向或远离是指朝向远端26的方向。
参考图3至图5，吹管头20进一步包括外壳28，在外壳28内配置有吹管头20的固定部件。更具体地说，这些固定部件包括具有相对负电位的阴极32(图5)、具有相对正电位的阳极34和使阴极32与阳极34绝缘的绝缘体36。消耗品部件通常固定于吹管头20的远端26，并且包括电极38、管嘴40、用于如下所述拉出引导弧的启动夹头42以及屏蔽罩44，屏蔽罩44把各消耗品部件固定于吹管头20的远端26，并进一步使各消耗品在吹管工作时与周围区域绝缘。当屏蔽罩44完全与吹管头20结合时，屏蔽罩44还使诸如启动夹头42及管嘴40的消耗品部件相互定位及定向。
如进一步显示的，启动夹头42包括启动器50、容纳在夹头体54中的螺旋弹簧52以及管嘴座56。因此，启动夹头42最好是单个的可更换消耗部件。此外，夹头体54和管嘴座56一起被称为夹头组件55。在夹头组件55的一种形式中，夹头体54是导电的而管嘴座56是绝缘的。在夹头组件55的另一种形式中，夹头体54是绝缘的，管嘴座56是绝缘的，并且夹头组件进一步包括导电元件53，导电元件53可是所示的设置在夹头体54的近端处的垫圈。下面将对启动夹头42、其部件以及吹管头20的固定的和其他消耗部件的功能和操作进行描述。
如图5所示，图示的吹管头20具有固定在外壳28内的阴极32和电连接到阴极32的电极38。普通圆柱形绝缘体36围绕阴极，并使阴极32与阳极34绝缘。如进一步显示的，阴极32邻接销配件64并在电路上与它连接，销配件64适于与吹管导管28(未示出)相连接。因此，阴极32电路上与动力源14(未示出)的负边连接，而阳极34电路上与动力源的正边连接。另外，销配件64限定了内孔66，阴极32限定了中心孔70，内孔66及中心孔70是连通的，以从动力源14向吹管头20供应工作气体。虽然图示中阴极32与销配件64彼此定向成一角度，阴极32与销配件64(或连接于阴极32的另一个相邻部件)可以或者共线，或者通常在本领域中使用的彼此定向为180°。
电极38限定了用于将电极38与阴极32的连接端74连接在一起的近连接端72。电极38与阴极32的连接端72、74被构造为彼此共轴套入连接，如共有的美国专利6,163,008中所显示和描述的那样，该专利被包含入本文作参考。为建立阴极32与电极38之间的连接，阴极连接端74与电极连接端72被制成分别标注为76和78的相对锁键。当电极38的连接端74连接到阴极32时，锁键76及78彼此互相啮合，以阻止电极38移离阴极32的轴向运动。然而，可以理解电极38可以通过诸如螺纹连接的其他传统方式连接到阴极32，而不超出本发明的范围。
此外，绝缘体80配置在阴极32的近端，而绝缘帽82安装在阴极32的远端，这样导致了阴极中心孔70中暴露在外以接触电极38的面积相对较小。绝缘体80与绝缘帽82被构造及定位成用来阻止不是电极38的物体与阴极32之间的电接触，以减少因为该物体插入阴极中心孔70之内而导致吹管功能失效的风险。
电极38限定了中心孔84，中心孔84远离连接端72延伸，并与阴极32的中心孔70连接，这样向下引导阴极中心孔70中的工作气体使其通过电极38的中心孔84。电极38的中心孔84远离连接端72延伸而与气体分配孔86对准，气体分配孔86从中心孔84径向向外延伸，以从电极38排出工作气体。电极38进一步包括一环形圈88，如图所示环形圈88径向朝外延伸并构成在气体分配孔86下方的近侧台肩90。近侧台肩90邻接套筒92，套筒92座落于制成在绝缘体36中的环形槽94内。套筒92是耐用材料，最好是诸如Vespel的聚酰亚胺，使得吹管头20能经受住电极38的重复安装而不会损害更贵并且难于更换的绝缘体36。另外，电极38的末端部分96为普通细长的圆柱形部分，它具有由纵向延伸的脊98形成的带槽的表面。所示实施例的电极38由铜或铜合金构成，最好包括固定在电极38末端处的凹槽102内的发射插入件100，例如铪。
也称为喷嘴的普通中空管嘴40安装在电极38的末端部分96的上方。管嘴40与电极38成径向及纵向间隔关系，以构成也称为弧腔或等离子腔的主要气体通路104。管嘴40的中心排出小孔106与主要气体通路104连通，以从管嘴40排出成等离子流形式的已电离气体并引导该等离子流向下对着工件。管嘴40进一步包括中空的、普通圆柱形的远端部分108及近端部分112处的环形法兰110。环形法兰110限定了一个普通平的近侧端面114和一个远侧端面116，近侧端面114面朝启动夹头42的管嘴座56安装并由管嘴座密封，远侧端面116适于安装在配置在屏蔽罩44内的导电插入件118内并与之形成电接触。导电插入件118还适于与阳极34连接，最好使用螺纹连接119，使得动力源的正边之间保持连续通电。因此，管嘴40通过导电插入件118而与该动力源的正或阳极边处于电接触。
管嘴40还限定了多个旋流孔120(进一步如图4所示)，这些旋流孔120对管嘴40的中心形成偏置，并布置成围绕及穿过环形法兰110。此外，管嘴40最好限定了多个辅助气体孔122(也显示于图4中)，气体孔122径向地延伸穿过环形法兰110，并进入在远侧端面116上的环形凹槽124中。因此，管嘴40调节等离子气体以形成除辅助气体之外的等离子流以稳定等离子流，这被显示及描述于2002年2月26日提出的题为“管嘴气体分配器”的并与本发明共同受让的共同未决申请中，该申请的内容被包含于本文作参考。另外，管嘴40最好由铜或铜合金材料制成。
在工作中以及当动力源14(未示出)向吹管头20供电时，除了使围绕吹管头20的区域与可导电元件绝缘之外，屏蔽罩44围绕着吹管头20的远端26并且通常固定及定位其中的消耗品部件。当通过螺纹连接119固定到吹管头20时，在屏蔽罩44的导电插入件118与绝缘体36、启动夹头42以及管嘴40之间形成了主要气体腔126，如下面所详细描述的那样，在吹管工作时主要的工作气体流过该气体腔126。此外，屏蔽罩44最好由非导电的、热绝缘的材料制成，诸如酚醛或陶瓷材料。
绝缘体36还限定了多个径向气体分配孔128，径向气体分配孔128与电极气体分配孔86以及主要气体腔126在流体上连通。还参考图6，绝缘体36还限定了延伸穿过远侧端面132的多个轴向排气孔130，孔130与构造在绝缘体36的近侧部分136中的一组径向排气孔134在流体上连通。径向排气孔134还与构造在阳极件34的远侧部分140中的一组径向排气孔138在流体上连通，径向排气孔138与开口142在流体上连通，如图所示，该开口142靠近屏蔽罩44的近端，构成于屏蔽罩44与吹管头外壳28之间，并暴露于大气中。因此，在吹管工作期间气体通过在绝缘体36、阳极34及屏蔽罩44中的一系列排气孔而排出，下面将对此进行更详细的描述。此外，绝缘体36最好由诸如酚醛或陶瓷的非导电的热绝缘材料制成，而阳极件34由诸如铜或铜合金的导电材料制成。
参考图7A及图7B，根据本发明原理的启动夹头42可在吹管的空闲模式(图7A)与引导模式(图7B)之间工作。在空闲模式中，启动器50与电极38成电接触，并被弹性偏压成与管嘴40相接触。启动器50较佳地限定了弯曲的末端接触表面152，末端接触表面152与管嘴40的锥形内表面154接触。另外，应用任何合适的偏压件或装置，诸如弹簧或弹性件或弹性测量件，使启动器50被弹性地偏压为与管嘴40接触。在所示的该优选实施例中，偏压件是螺旋弹簧52，它具有足够的刚性，使来自气体源的气体压力克服弹簧力以使启动器50从管嘴40上分离。此外，启动器50及螺旋弹簧52与夹头体54及管嘴座56一起最好是可更换的启动夹头42的一部分。因此，管嘴座56限定了与夹头体54的环形法兰59结合的环形台肩57，其中在环形台肩57与环形法兰59之间的连接可以是压配合或粘结连接的，也可以包括本领域其它公知方法。
如进一步显示的，夹头体54包括邻接电极38的末端台肩156的凹入的端壁155，以及普通圆柱形侧壁158。当已完全装配好时，腔160构成于启动夹头42内，在腔160中放置了螺旋弹簧52及启动器50的一部分。夹头体54还限定了轴向排气孔162，轴向排气孔162延伸通过凹入的端壁155，并如前所述与腔160及与绝缘体36的末端端面132中的轴向排气孔130在流体上连通。另外，一系列径向气体孔164围绕侧壁158配置，径向气体孔164引导一部分工作气体进入启动夹头42，以克服螺旋弹簧52的偏压来使启动器50移离管嘴40，并如下面更详细描述的对抗螺旋弹簧52的偏压。
启动器50限定了普通的圆柱形部分166、环形法兰168和筒形部分170，筒形部分170限定了弯曲的接触表面152。如图所示，筒形部分170的近侧部分与电极38电接触，而筒形部分170的远侧部分远离地伸出通过管嘴座56上的中心小孔172。此外，螺旋弹簧52配置在圆柱部分166内，其位置对着该启动器的近侧端面174。近侧端面174还限定了轴向排气孔175，轴向排气175与腔60以及夹头体轴向排气孔162在流体上流通，使得如下面进一步描述的那样，该腔中的气体从吹管头20排出。较佳地，启动器50由诸如铜或铜合金的导电材料制成，螺旋弹簧52由钢材料制成，夹头体54是由诸如铜的导电材料制成，而管嘴座56由诸如聚酰亚胺的非导电材料制成。或者，如前所述，夹头体54可以是绝缘的或非导电的，同时管嘴座56是绝缘的。
根据本发明的启动器50对于电极38及阴极32(即该阴极边)和阳极34、导电插入件118及管嘴40(即阳极边)不是固定连接。这里使用的术语“不是固定连接”的意思是：在启动器50与阴极边及阳极边之间至少在一个方向上可有例如轴向和/或径向的相对运动。例如，在图示实施例中，启动器50可沿吹管头20的中心纵轴线X在启动夹头42的腔160内自由移动。更准确地说，启动器50可相对于电极38及管嘴40在对应于吹管的空闲模式的第一远侧位置(图7A)与对应于吹管的引导模式的第二近侧位置之间轴向移动。但是可以理解，启动器50可自由地相对于阴极边及阳极边径向移动。还可以理解，启动器50可以在该吹管内静止不动，而是阴极边、阳极边或者是两者可自由轴向和/或径向相对于启动器移动。
如进一步所示出的那样，多个O形圈及相关的O形圈槽配置在吹管头20内，以在该吹管工作期间密封气体流。更具体地说，O形圈180配置在绝缘体36与绝缘体36的末端150处的启动夹头42之间。此外，O形圈182配置在阳极34与靠近阳极34的末端部分140处的屏蔽罩44的导电插入件118之间。因此，在工作期间，O形圈180及182在吹管头20内密封气体流。
下面将参考分别对应于吹管的空闲模式及引导模式的图7A及图7B，更详细地显示及描述根据本发明的方法的启动夹头42，更准确地说是启动器50，启动引导弧及操纵吹管的操作。如图所示，吹管头20连接于气体源及电源，最好是如前所述通过销配件64。电源的应用导致电流从电极38通过启动器50流至管嘴40，它们全部是直接的电连接。当气体源被启动时，工作气体流过销配件64的内孔66，并分别通过阴极32及电极38的中心孔70及84。然后气体流过电极38的气体分配孔86及通过绝缘体36的气体分配孔128，这样气体流向远端进入主要气体腔126中。然后该气体部分地流过启动夹头42的径向气体孔164，这导致启动器50不远地移离管嘴40，如图7B中所示处于吹管的引导模式。因此，对于克服螺旋弹簧52的偏压，该气体压力足够高。由于启动器50不远地移离管嘴40，在启动器50与管嘴40之间形成一个引导弧，而更准确地说是在锥形内表面154与弯曲的末端接触表面152之间形成一个引导弧，如图所示表面154与表面152被构造成彼此相对平行。
除了气体部分地流过径向气体孔164以移动启动器50，气体继续向远处流动并进入旋流孔120成为等离子气体，并且也进入辅助气体孔122成为辅助气体。因此，该等离子气体在启动器50与管嘴40之间的间隙中旋流，并被启动器50与管嘴40之间形成的引导弧所电离。如图所示，旋流孔120最好布置成离启动器50的锥形内表面154与管嘴40的弯曲末端接触表面152相接触的区域不太远，以便提供更稳定的等离子流。然而，旋流孔120可布置得离启动器50接触管嘴40的区域较远而仍保持在本发明范围内。作为气体旋流及产生引导弧的结果，已电离的气体以等离子流的形式被吹出管嘴40的中心排出小孔106。此外，流过辅助气体孔122的气体流入环行凹槽124，而后沿着管嘴40的普通圆柱末端部分108远离而去。结果，辅助气体形成圆柱形气体包围层，以稳定从中心排出小孔106吹来的等离子流。2002年2月26日提出的题为“管嘴气体分配器”的共同未决的并与本发明共同受让的申请中进一步描述了具有旋流孔120及辅助气体孔122的管嘴40，该申请的内容被包含入本文作参考。
如进一步所示，流入启动夹头42以移动启动器50不远地离开管嘴40的气体经过启动器的轴向排气孔175，经过夹头体54的环形端壁155中的轴向排气孔162，并通过绝缘体36中的轴向排气孔130(虚线显示)附近。然后该气体流过绝缘体36中的径向排气孔134，经过阳极34中的径向排气孔138，并在屏蔽罩44的近端处流出开口142。因此，根据本发明的吹管头20含有头部排气孔(即径向排气孔134、138)以从吹管头20排出气体，这使得在该气体源及电源被关断后该吹管容易更快速地重新启动。当该气体源及电源被关断及该气体如前描述那样被排出时，螺旋弹簧52的力使启动器50向管嘴40移动，使得锥形内表面154与弯曲的末端接触表面152接触，其中该等离子弧吹管处于空闲模式。
可替代地，如图7C所示，气体通道165可形成在夹头体54和管嘴座56之间，而不是如上所述的通过夹头体54的径向气体孔164。因此，在主要气体腔126内的气体部分地流过气体通道165，使得启动器50近侧移离管嘴40并且产生如上所述的引导弧。另外，如这里所用的，无论采用单一或者多个形式，术语“孔”也可被构成为通过所述的各个部件的具有不同形状的孔或者开口，而不是本发明所示的圆形或者圆柱形。
如这里所述的，所示的启动器50在吹管的空闲模式下与管嘴40接合，以提供在动力源的阳极侧和动力源的阴极侧之间的导电路径。但是，应该理解的是，启动器50不是一定在吹管的空闲模式下与阳极侧或者阴极侧接合，只要启动器50的位置足够靠近阴极侧(例如电极)和阳极侧(例如管嘴)中的至少一个即可以在动力源的正侧和负侧之间提供导电路径。因此，在吹管的空闲模式下，弧可形成在启动器50和阳极侧或者阴极侧之间，但这样一种弧不被认为是这里所用的和通常理解的引导弧，这是因为这种弧不适于通过以等离子流的形式从吹管排出工作气体来启动吹管的操作。
相反，在吹管的空闲模式下，启动器50和阳极侧或者阴极侧之间的任何间隙与在吹管的引导状态下它们之间的间隙相比是较小的，以使启动器50和阳极侧或者阴极侧之间的气流在相当大的程度上受到限制，因此不能将在吹管的空闲模式下形成在它们之间的任何弧向下吹向吹管管嘴的出口，从而以等离子流的形式从吹管排出工作气体。因此，这里所涉及的在启动器50朝向其对应于吹管的引导状态的近端位置移动时形成在吹管中的引导弧指的是，当启动器50与阴极侧和/或阳极侧保持足够的间距时在启动器50和阴极侧与阳极侧中的至少一个之间形成的弧，从而使得形成在它们之间的弧可通过管嘴的出口吹送以启动吹管的操作，从而以等离子流的形式从吹管排出工作气体。
另外，当启动器50在其近端位置和远端位置之间移动时，所示的电极38和管嘴40以相互之间保持固定关系的形式被固定在吹管头20中。但是，电极38、管嘴40或者它们二者可彼此相对移动，并且在本发明的保护范围内，并且启动器50在吹管头20内可以进行或者不进行相对移动，只要启动器50没有在至少一个方向上与电极38和管嘴40保持固定连接，这样启动器50可在空闲和引导模式下相对于电极38和管嘴40处于不同的位置。
另外，尽管启动器50在其远端位置和近端位置之间气动移动，诸如利用由加压气体产生的作用力(例如，流过启动夹头42的主要工作气体)，但应该理解的是，在不脱离本发明的保护范围的情况下，可替代地，启动器50可在其远端位置和近端位置之间被机械驱动。另外，气体的初始气体供给源可在需要的情况下用于偏压启动器50，以使启动器50与管嘴40电接触，诸如当启动夹头42不包括螺旋弹簧52并且启动器50例如利用重力被弹性偏压与管嘴40接触。可利用气体控制装置启动气体供给源，这如在2002年2月26日提出的、与本申请一起受让的、标题为“吹管手柄气体控制”和“等离子弧触发系统”的未审定的申请中所公开的，这些申请的内容在这里合并参考。另外，这里所用的术语“弹性偏压”应该不限于所示的螺旋弹簧52的使用。相反，术语“弹性偏压”例如可包括倾斜的螺旋弹簧、重力、气体压力或者本领域公知的其他方法。
除了这里所述的在接触启动吹管内的应用，根据本发明的启动夹头42也可在非接触启动或者高频/高压吹管内使用。启动夹头42在接触启动和非接触启动吹管中的操作如在2002年2月26日提出的、与本申请一起受让的、标题为“双模式吹管”的未审定的申请中所公开的，该申请的内容在这里合并参考。
现参考图8，图8示出了本发明的另一种形式，其中在等离子弧吹管12(未示出)内使用了一种可替代的启动夹头200。启动夹头200的结构和操作与前面所述的启动夹头42类似，但是，启动夹头200包括夹头体202，夹头体202进一步包括环绕电极38的中心部分206的内环形法兰204。内环形法兰204沿着中心部分206从凹入的端壁155向远侧延伸，其中在电极38的内环形法兰204和中心部分206之间形成了较小的间隙208。另外，夹头体202限定形成在凹入的端壁155的近侧面212上的至少一个气体通道210。因此，用于在启动夹头200内克服螺旋弹簧52偏压的气体通过间隙208、气体通道210和如上所述的绝缘体36中的轴向排气孔130(虚线所示)排出。因此，在操作中，内环形法兰204提供排气和对电极38的附加冷却。
参考图9至图12，其中进一步示出了带有内环形法兰204的夹头体202，并且多个气体通道210形成在凹入的端壁155的近侧面212上。如图中所示，气体通道210较佳地限定了一种与贯穿夹头体202的中心孔214流体连通的部分圆柱形构造。另外，在本发明的一种形式中，总共使用3个气体通道21 ，但是根据特定的操作需要，也可使用一个或者多个气体通道210。
参考图13，其中示出了本发明的另一种形式，其中在等离子弧吹管12(未示出)内使用了一种可替代的启动夹头220。启动夹头220的结构和操作与前面所述的启动夹头200类似，但是，启动夹头220进一步包括限定凹入的近侧面224和形成在近侧面174和凹入的近侧面224之间的环形壁226的启动器222。如图中所示，至少一个排气孔228通过环形壁226形成，这样用于在启动夹头220内克服螺旋弹簧52偏压的气体通过排气孔228、接着通过间隙208、气体通道210和如上所述的绝缘体36中的轴向排气孔130(虚线所示)排出。因此，排气孔228提供排气和对电极38的中心部分206的附加冷却。
如图14至图17所示，其中示出了带有凹入的近侧面224的启动器222，并且多个排气孔228通过环形壁226形成。如图中所示，排气孔228的位置最好相对于启动器222是偏心的，并且在本发明的一种形式中，总共使用6个排气孔228，但是根据特定的操作需要，也可使用一个或者多个排气孔228。另外，排气孔228与启动器222的内部流体连通以如上所述可使气体被排出。
参考图18，示出了启动夹头230的另一种形式，其中启动夹头230包括限定形成在内环形法兰204的远端部分处的远侧面234的夹头体232。如图中所示，形成在电极38上的远套环236与远侧面234电接触，以使启动器222保持与动力源的负侧或者阴极侧电接触。另外，启动夹头232限定了多个近径向孔238，近径向孔238用于将流过中心孔84和电极38的气体分配孔86的主要工作气体引入到主要气体腔126中，以产生和稳定上述等离子流。
参考图19至图22，进一步示出了带有远侧面234和近径向孔238的夹头体232，并且多个排气孔240通过近侧面212形成，并且当如上所述启动器222克服弹性偏压移动时用于将气体从启动夹头230中排出。如图中所示，近径向孔238通常通过圆柱形侧壁158形成，其中总共使用8个近径向孔238，但是根据特定的操作需要，也可使用一个或者多个近径向孔238。
现参考图23A和图23B，电极38的中心部分206可被设计成提供对电极38的附加冷却的形式，其中中心部分206可限定所示的螺旋沟槽230或轴向沟槽232。因此，沟槽230和232引导和控制沿着电极38的中心部分206通过启动夹头220排出的气体，以根据需要提供附加的冷却。
本发明的说明仅仅用于展示，因此可以认为不背离本发明实质的变化包含在本发明的范围内。这些变化不会被认为背离了本发明的精神和范围。

Claims (99)

1.一种等离子弧吹管，包括：
电极；
管嘴；和
与电极电接触并与管嘴接触的启动器，所述启动器可移动，以与管嘴分离并在启动器和管嘴之间建立引导弧。
2.如权利要求1所述的等离子弧吹管，其中所述管嘴限定了一个普通圆锥形表面，所述启动器限定了一个倾斜的接触表面，这样当启动器被偏压到与管嘴接触时，倾斜的接触表面与普通圆锥形表面接合。
3.如权利要求1所述的等离子弧吹管，进一步包括设置在电极和管嘴之间的启动夹头，所述启动夹头包括：
夹头组件；
设置在夹头组件内的偏压元件；和
设置在夹头组件内的启动器，
其中偏压元件对启动器进行偏压，使启动器接触管嘴。
4.如权利要求3所述的等离子弧吹管，其中夹头组件进一步包括夹头体，所述夹头体限定多个径向气体孔，所述径向气体孔将一部分工作气体引入到所述启动夹头中，以克服弹簧偏压使启动器与管嘴分离。
5.如权利要求4所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括多个轴向排气孔，以将工作气体从启动夹头中排出。
6.如权利要求5所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括多个近径向孔，以引导工作气体。
7.如权利要求4所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括内环形法兰和形成在所述夹头体中的至少一个气体通道，所述气体通道沿着电极的中心部分并且通过启动夹头排出一部分工作气体。
8.如权利要求3所述的等离子弧吹管，其中所述夹头组件进一步包括夹头体，所述夹头体限定了多个气体通道，所述气体通道将一部分工作气体引入到所述启动夹头中，以克服弹簧偏压使启动器与管嘴分离。
9.如权利要求8所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括多个轴向排气孔，以将工作气体从启动夹头中排出。
10.如权利要求9所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括多个近径向孔，以引导工作气体。
11.如权利要求8所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括内环形法兰和形成在所述夹头体中的至少一个气体通道，所述气体通道沿着电极的中心部分并且通过启动夹头排出一部分工作气体。
12.如权利要求3所述的等离子弧吹管，其中所述夹头组件进一步包括夹头体和固定在所述夹头体的远端部分上的管嘴座。
13.如权利要求12所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体导电，管嘴座绝缘。
14.如权利要求12所述的等离子弧吹管，其中所述夹头组件进一步包括设置在夹头体的近端处的导电元件，并且夹头体和管嘴座是绝缘的。
15.如权利要求1所述的等离子弧吹管，其中所述启动器进一步包括多个排气孔，以沿着电极的中心部分引导一部分工作气体。
16.如权利要求1所述的等离子弧吹管，其中所述偏压元件是螺旋弹簧。
17.如权利要求1所述的等离子弧吹管，其中所述管嘴限定了漩流孔和辅助气体孔，所述旋流孔用于将主要工作气体引入到形成在电极和管嘴之间的主要气体通道中从而形成等离子流，所述辅助气体孔用于沿着管嘴向远侧引导辅助气体从而稳定等离子流。
18.一种等离子弧吹管，包括：
电极；
管嘴；和
设置在电极和管嘴之间的启动夹头，该启动夹头进一步包括：
夹头组件；
设置在夹头组件内的偏压元件；和
设置在夹头组件内的启动器，该启动器被偏压元件弹性偏压到和管嘴接触，该启动器可克服弹性偏压移动，以与管嘴分离并在启动器和管嘴之间建立引导弧。
19.如权利要求18所述的等离子弧吹管，其中所述夹头组件进一步包括夹头体，所述夹头体限定了多个径向气体孔，所述径向气体孔将一部分工作气体引入到所述启动夹头中，以克服弹簧偏压使启动器与管嘴分离。
20.如权利要求19所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括多个轴向排气孔，以将工作气体从启动夹头中排出。
21.如权利要求20所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括多个近径向孔，以引导工作气体。
22.如权利要求19所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括内环形法兰和形成在所述夹头体中的至少一个气体通道，该气体通道沿着电极的中心部分并通过启动夹头排出一部分工作气体。
23.如权利要求18所述的等离子弧吹管，其中所述夹头组件进一步包括夹头体，所述夹头体限定了多个气体通道，所述气体通道将一部分工作气体引入到所述启动夹头中，以克服弹簧偏压使启动器与管嘴分离。
24.如权利要求23所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括多个轴向排气孔，以将工作气体从启动夹头中排出。
25.如权利要求24所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括多个近径向孔，以引导工作气体。
26.如权利要求23所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括内环形法兰和形成在所述夹头体中的至少一个气体通道，该气体通道沿着电极的中心部分并通过启动夹头排出一部分工作气体。
27.如权利要求18所述的等离子弧吹管，其中所述启动器进一步包括多个排气孔，以沿着电极的中心部分引导一部分工作气体。
28.如权利要求18所述的等离子弧吹管，其中所述偏压元件是螺旋弹簧。
29.如权利要求18所述的等离子弧吹管，其中所述管嘴限定了漩流孔和辅助气体孔，所述旋流孔用于将主要工作气体引入到形成在电极和管嘴之间的主要气体通道中从而形成等离子流，所述辅助气体孔用于沿着管嘴向远侧引导辅助气体从而稳定等离子流。
30.如权利要求18所述的等离子弧吹管，其中所述管嘴限定了一个普通圆锥形表面，所述启动器限定了一个倾斜的接触表面，这样当启动器被偏压到与管嘴接触时，倾斜的接触表面与普通圆锥形表面接合。
31.如权利要求18所述的等离子弧吹管，其中所述夹头组件进一步包括夹头体和固定在所述夹头体的远端部分上的管嘴座。
32.如权利要求31所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体导电，管嘴座绝缘。
33.如权利要31所述的等离子弧吹管，其中所述夹头组件进一步包括设置在夹头体的近端处的导电元件，并且夹头体和管嘴座是绝缘的。
34.一种用于在等离子弧吹管中启动引导弧的启动夹头，包括：
夹头组件；
设置在夹头组件内的偏压元件；和
设置在夹头组件内的启动器，所述启动器被弹性偏压，以使所述启动器可克服弹性偏压移动，以在所述启动器和所述等离子弧吹管的管嘴之间建立引导弧。
35.如权利要求34所述的启动夹头，其中所述夹头组件进一步包括夹头体和固定在所述夹头体的远端部分上的管嘴座。
36.如权利要求35所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括多个径向气体孔，所述径向气体孔将一部分工作气体引入到所述启动夹头中，以克服偏压元件的偏压使启动器移动。
37.如权利要求35所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括多个气体通道，所述气体通道将一部分工作气体引入到所述启动夹头中，以克服弹簧偏压使启动器与管嘴分离。
38.如权利要求35所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括多个轴向排气孔，以将工作气体从启动夹头中排出。
39.如权利要求38所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括多个近径向孔，以引导工作气体。
40.如权利要求35所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括内环形法兰和形成在所述夹头体中的至少一个气体通道，该气体通道沿着电极的中心部分并通过启动夹头排出一部分工作气体。
41.如权利要求35所述的启动夹头，其中所述夹头体导电，管嘴座绝缘。
42.如权利要求35所述的启动夹头，其中所述夹头组件进一步包括设置在夹头体的近端处的导电元件，并且夹头体和管嘴座是绝缘的。
43.如权利要求34所述的启动夹头，其中所述启动器进一步包括多个排气孔，以沿着电极的中心部分引导一部分工作气体。
44.如权利要求34所述的启动夹头，其中所述偏压元件是螺旋弹簧。
45.如权利要求34所述的启动夹头，其中所述启动器限定了一个倾斜的接触表面。
46.一种用于在等离子弧吹管中启动引导弧的启动夹头，包括：
夹头体；
固定在夹头体的一个远端部分上的管嘴座；
设置在夹头体内的偏压元件；和
设置在夹头体内的启动器，所述启动器被弹性偏压，以使所述启动器可克服弹性偏压移动，以在所述启动器和所述等离子弧吹管的管嘴之间建立引导弧。
47.如权利要求46所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括多个径向气体孔，所述径向气体孔将一部分工作气体引入到所述启动夹头中，以克服偏压元件的偏压使启动器移动。
48.如权利要求46所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括多个气体通道，所述气体通道将一部分工作气体引入到所述启动夹头中，以克服弹簧偏压使启动器与管嘴分离。
49.如权利要求46所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括多个轴向排气孔，以将工作气体从启动夹头中排出。
50.如权利要求49所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括多个近径向孔，以引导工作气体。
51.如权利要求46所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括内环形法兰和形成在所述夹头体中的至少一个气体通道，该气体通道沿着电极的中心部分并通过启动夹头排出一部分工作气体。
52.如权利要求46所述的启动夹头，其中所述夹头体导电，管嘴座绝缘。
53.如权利要求46所述的启动夹头，其中所述夹头组件进一步包括设置在夹头体的近端处的导电元件，并且夹头体和管嘴座是绝缘的。
54.如权利要求46所述的启动夹头，其中所述启动器进一步包括多个排气孔，以沿着电极的中心部分引导一部分工作气体。
55.如权利要求46所述的启动夹头，其中所述偏压元件是螺旋弹簧。
56.如权利要求46所述的启动夹头，其中所述启动器限定了一个倾斜的接触表面。
57.一种用于在等离子弧吹管中启动引导弧的启动夹头，包括：
夹头组件；和
设置在夹头组件内的启动器，所述启动器被弹性偏压，以使所述启动器可克服弹性偏压移动，以在所述启动器和所述等离子弧吹管的管嘴之间建立引导弧。
58.如权利要求57所述的启动夹头，其中所述夹头组件进一步包括夹头体和固定在所述夹头体的远端部分上的管嘴座。
59.如权利要求58所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括多个径向气体孔，所述径向气体孔将一部分工作气体引入到所述启动夹头中，以克服偏压元件的偏压使启动器移动。
60.如权利要求58所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括多个气体通道，所述气体通道将一部分工作气体引入到所述启动夹头中，以克服弹簧偏压使启动器与管嘴分离。
61.如权利要求58所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括多个轴向排气孔，以将工作气体从启动夹头中排出。
62.如权利要求61所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括多个近径向孔，以引导工作气体。
63.如权利要求58所述的启动夹头，其中所述夹头体进一步包括内环形法兰和形成在所述夹头体中的至少一个气体通道，该气体通道沿着电极的中心部分并通过启动夹头排出一部分工作气体。
64.如权利要求58所述的启动夹头，其中所述夹头体导电，管嘴座绝缘。
65.如权利要求58所述的启动夹头，其中所述夹头组件进一步包括设置在夹头体的近端处的导电元件，并且夹头体和管嘴座是绝缘的。
66.如权利要求57所述的启动夹头，其中所述启动器进一步包括多个排气孔，以沿着电极的中心部分引导一部分工作气体。
67.如权利要求57所述的启动夹头，进一步包括设置在所述夹头组件内的偏压元件，所述偏压元件对启动器进行弹性偏压。
68.如权利要求67所述的启动夹头，其中所述偏压元件是螺旋弹簧。
69.如权利要求57所述的启动夹头，其中所述启动器限定了一个倾斜的接触表面。
70.一种用于在等离子弧吹管中启动引导弧的启动器，所述启动器可克服弹性偏压移动，以在所述启动器和所述等离子弧吹管的管嘴之间建立引导弧。
71.如权利要求70所述的启动器，其中所述启动器限定了一个倾斜的接触表面。
72.如权利要求70所述的启动器，进一步包括多个排气孔，以将工作气体从启动器中排出。
73.如权利要求72所述的启动器，进一步包括近侧面、凹入的近侧面以及形成在所述近侧面和凹入的近侧面之间的环形壁，其中所述排气孔通过所述环形壁形成。
74.如权利要求70所述的启动器，进一步包括多个轴向排气孔，以将工作气体从启动器中排出。
75.一种用于在等离子弧吹管中启动引导弧的启动器，所述启动器可克服弹性偏压移动，以在所述启动器和所述等离子弧吹管的管嘴之间建立引导弧，所述启动器包括：
近侧面；
凹入的近侧面；
形成在所述近侧面和凹入的近侧面之间的环形壁；和
通过所述环形壁形成的多个排气孔，
其中所述排气孔将工作气体从启动器中排出。
76.一种与固定的电极、固定的管嘴以及用于启动引导弧的气体源和电源结合使用的等离子弧吹管头，包括：
设置在吹管头的近侧部分处的头排气孔，其中所述排气孔将至少一部分气体从吹管头中排出。
77.如权利要求76所述的等离子弧吹管头，进一步包括：
绝缘体，所述绝缘体限定了多个轴向排气孔和径向排气孔；和
设置在所述绝缘体周围的阳极，所述阳极限定了多个径向排气孔，
其中所述排气孔是流体连通的，以将气体从吹管头中排出。
78.一种等离子弧吹管，包括：
吹管头，包括：
壳体；
设置在壳体内并且与气体供给源和电源相连的阴极；
设置在壳体内并且与气体供给源和电源相连的阳极；
设置在所述阴极和阳极之间的绝缘体；
以可移除的方式与阴极接合的电极；
与电极保持间隔关系的管嘴；
以可移除的方式与阳极接合的屏蔽罩；和
被弹性偏压到与所述管嘴接触的启动器，所述启动器可克服弹性偏压移动，以与管嘴分离并在所述启动器和管嘴之间建立引导弧。
79.如权利要求78所述的等离子弧吹管，进一步包括设置在电极和管嘴之间的启动夹头，所述启动夹头包括：
夹头组件；
设置在夹头组件内的偏压元件；和
设置在夹头组件内的启动器，
其中所述偏压元件对启动器进行偏压使启动器接触管嘴。
80.如权利要求79所述的等离子弧吹管，其中所述夹头组件进一步包括夹头体和固定在所述夹头体的远端部分上的管嘴座。
81.如权利要求80所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括多个径向气体孔，所述径向气体孔将一部分工作气体引入到所述启动夹头中，以克服弹性元件的偏压使启动器移动。
82.如权利要求80所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括多个气体通道，所述气体通道将一部分工作气体引入到所述启动夹头中，以克服弹簧偏压使启动器与管嘴分离。
83.如权利要求80所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括多个轴向排气孔，以将工作气体从启动夹头中排出。
84.如权利要求83所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括多个近径向孔，以引导工作气体。
85.如权利要求80所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体进一步包括内环形法兰和形成在所述夹头体中的至少一个气体通道，该气体通道沿着电极的中心部分并通过启动夹头排出一部分工作气体。
86.如权利要求80所述的等离子弧吹管，其中所述夹头体导电，管嘴座绝缘。
87.如权利要求80所述的等离子弧吹管，其中所述夹头组件进一步包括设置在夹头体的近端处的导电元件，并且夹头体和管嘴座是绝缘的。
88.如权利要求78所述的等离子弧吹管，其中所述启动器进一步包括多个排气孔，以沿着电极的中心部分引导一部分工作气体。
89.如权利要求78所述的等离子弧吹管，其中所述绝缘体进一步包括多个轴向排气孔和与所述夹头体轴向排气孔流体连通的径向排气孔，所述阳极进一步包括多个与所述绝缘体径向排气孔流体连通的径向排气孔，以将工作气体从所述启动夹头中排出。
90.如权利要求78所述的等离子弧吹管，进一步包括设置在屏蔽罩内并且与管嘴和阳极电接触的导电插入件。
91.如权利要求78所述的等离子弧吹管，其中所述电极限定了中心部分，所述中心部分包括螺旋沟槽。
92.如权利要求78所述的等离子弧吹管，其中所述电极限定了中心部分，所述中心部分包括轴向沟槽。
93.一种等离子弧吹管，包括：
电极；
管嘴；和
设置在电极和管嘴之间的启动夹头，所述启动夹头进一步包括：
夹头体；
固定在所述夹头体的远端部分上的管嘴座；
设置在夹头体内的偏压元件；和
设置在夹头体内的启动器，所述启动器利用偏压元件弹性偏压到和管嘴接触，所述启动器可克服弹性偏压移动，以与管嘴分离并在启动器和管嘴之间建立引导弧。
94.一种在等离子弧吹管中启动引导弧的方法，所述方法包括下列步骤：
偏压启动器使启动器接触管嘴；
提供气体源和电源；和
引导至少一部分气体，以克服偏压使启动器与管嘴分离，
其中当偏压被克服时在启动器和管嘴之间形成引导弧。
95.如权利要求94所述的方法，进一步包括通过吹管头中的头排气孔排出一部分用于克服偏压的气体的步骤。
96.如权利要求94所述的方法，进一步包括通过管嘴引导另一部分气体，以使气体漩流形成等离子流，并提供辅助气流以稳定等离子流。
97.一种从包括固定的电极和固定的管嘴的等离子弧吹管排出气体的方法，所述方法包括下列步骤：
提供气体源和电源；
引导气体和电源以启动引导弧；和
通过头排气孔排出至少一部分气体。
98.如权利要求97所述的方法，进一步包括下列步骤：
通过启动夹头排出气体；
通过绝缘体排出气体；
通过阳极排出气体；和
通过在屏蔽罩中的开口排出气体。
99.一种用于在等离子弧吹管中启动引导弧的方法，所述方法包括下列步骤：
提供气体源以移动启动器使启动器接触管嘴；
提供电源；和
移动启动器使启动器脱离与管嘴的接触，从而在启动器和管嘴之间形成弧。
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