CN87103736A - 接触式等离子割炬 - Google Patents
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Abstract
一种等离子割炬，特别是接触式等离子割炬，其结构有笔形的弯头形两种。两者都通过使用一种螺旋槽式的电极的割嘴，提高了电离效果，改进了冷却方式，笔形割炬的工作气体可由空气改成氧气，其冷却方式可由单一气体冷式改成单一水冷式或气水混合式，这就提高了割炬对切割条件的适应性，扩大了割炬适用范围。该割炬可切割板厚为0.1～20毫米的不锈钢、碳钢，6毫米以下铜或铝。
Description
本发明涉及一种等离子割炬，特别是接触式等离子割炬。该割炬专用于切割金属薄板。
现有的接触式等离子割炬（或焊炬），其电极结构一般为空心或实心圆柱体，割咀（或焊咀）结构为一般的圆锥漏斗形（见美国专利US4558201和日本专利特开昭58-51791）。这种电极和割咀寿命短，同时，工作气体是以切线式直接进入电离室，所以电离效果差，能量利用率低。一种割炬，一般只能使用一种工作气体，也就是只能使用空气或氧气（见日本《焊接技术》，No.10，p29，1983，日本专利特开昭59-229282），与此相关，割咀的冷却，只能使用空气冷却或水冷却（日本《焊接技术》No.8，p15，1986，No.4，p99，1980），这就限制了割炬的适用范围。
本发明的目的在于提供一种能量利用率高、关键零件寿命长、适用范围广的接触式等离子割炬。
本发明的目的，是通过以下两种结构的接触式等离子割炬实现的。
一种是笔形接触式空气或氧气等离子割炬。其结构是将一般的空心圆柱电极改成螺旋槽式空心圆柱电极。改进的电极结构由三部分组成，下部为球头形小圆柱体，其球端嵌有锆或铪;中部为带有多头螺旋槽的大圆柱体;上部为带有内螺纹的光滑圆柱体。
该割炬将割咀结构由一般的圆锥漏斗形改成螺旋槽式漏斗形，下部为带螺旋槽的小圆柱体，上部为带有圆环体的圆锥形漏斗，其下部空腔为电离室。
另一种是弯头形接触式等离子割炬，主要零件结构与第一种基本相同。电极亦由三部分组成，但上部为带有外螺纹的圆柱体。
割咀亦由两部分组成，但上部为带有圆筒体的圆锥形漏斗结构。
附图描述了本发明的两种实施例。
图1.笔形接触式等离子割炬局部剖视图。
图2.图1中Ⅰ-Ⅰ局部剖面图。
图3.图1中Ⅱ-Ⅱ局部剖面图。
图4.弯头形接触式等离子割炬局部剖视图。
图1给出了笔形接触式等离子割炬的主要结构。该割炬由电极（1）、割咀（2）、割咀盖（3）、壳体（4）、隔套（5）、导气套（6）、阴极杆（7）、中心气管（8）、弯头（9）、堵头（10）、绝缘套（11）、顶盖（12）、弹簧（13）、弹簧座（14）、塔形接头（15）、气电缆（气管中带有软电缆）（16）组成。
电极（1）为多头螺旋槽结构，气冷式，下部为球头形小圆柱体（1-a），其球端嵌有锆或铪;中部为带有多头螺旋槽的大圆柱体（1-b）;上部为一带有内螺纹的光滑圆柱体（1-c）;上部与中部之间有一环形槽（1-d），槽底有4～6个径向孔（1-e），其位置与螺旋槽对应，如图2所示。
割咀（2）为螺旋槽式漏斗结构，材料为紫铜，下部为带螺旋槽的小圆柱体（2-a），其中心钻有工作气体喷射孔;上部为带圆环体的圆锥漏斗形（2-b）。
割咀盖（3）由铜材料或陶瓷材料制成，用螺纹与壳体（4）连接。割咀（2）与割咀盖（3）之间的环形空腔为冷却室;壳体（4）与铜制隔套（5）之间的环形空腔为冷却水路或气路;隔套（5）与陶瓷导气套（6）之间的环形空腔为冷却气体通道;导气套（6）内腔上部有环形槽（6-a），径向孔（6-b），如图3所示。下部用一止口（或螺纹）与割咀上部形成柱面连接（或螺纹连接）;导气套（6）内腔下部与电极外圆周配合，上部与阴极杆（7）配合;铜制阴极杆（7）与电极（1）为螺纹连接，阴极杆（7）内腔有中心气管（8）;壳体（4）外壁上部连接有弯头（9）及其堵头（10）;阴极杆（7）外圆周与隔套（5）内圆周之间为绝缘套（11），其上部用螺纹与顶盖（12）连接;顶盖（12）内腔有弹簧（13）及弹簧座（14）;弹簧座（14）与塔形接头（15）、气电缆（16）连接。
按工作气体种类和割咀冷却方式，利用上述这种割炬结构，可以形成五种类型割炬，即空气等离子气冷式、水冷式、气水混合式及氧气等离子气冷式、水冷式。
当工作气体为空气时，其气路为：压气自气电缆（16）进入中心气管（8），然后分为两路：一路由电极（1）径向孔（1-e）出来，经其中部（1-b）螺旋槽进入电离室;另一路则由阴极杆（7）径向孔（7-a）出来，经导气套（6）环形槽（6-a）、径向孔（6-b）进入隔套（5）与导气套（6）间的环形腔，再经割咀（2）与割咀盖（3）间的环形腔，冷却割咀（2）后经其螺旋槽喷到割件上，既保护了割咀，又冷却了割件，同时还抑制了弧的扩散。
当冷却方式需要由单一气冷改成单一水冷式或气水混合式，或者工作气体需要由空气改成氧气时，只要将割炬个别零件稍加调整，即将堵头（10）卸下，在弯头（9）上接上水（或气）源;在隔套（5）和割咀（2）上部外缘之间加一个“o”形密封圈即可。而气水混合状态则通过调节水的流量即可。该“o”形密封圈既可防止来自导气套（6）环形槽（6-a）、径向孔（6-b）中的氧气进入割咀（1）与割咀盖（3）间的冷却腔，也可以防止来自弯头（9）的冷却水进入电离室。
该割炬的电路为：使气电缆（16）与电源连接，再使割咀与割件接触，其电流经（15）、（7）至（1），即可产生高频引弧，使工作气体电离。
图4给出弯头形接触式等离子割炬的主要结构。螺旋槽式空心圆柱电极（1）由三部分组成：下部为球形小圆柱体（1-a），球端嵌有锆或铪;中部为带有多头螺旋槽的大圆柱体（1-b）;上部为带有外螺纹的小圆柱体（1-c）;上部与中部之间有4～6个径向孔（1-d）。
割咀（2）的下部为带有多头螺旋槽的小圆柱体（2-a）;上部为带有圆筒体的圆锥形漏斗结构（2-b），筒体外径稍小于壳体（4）的孔径。
当割咀（2）筒体与壳体（4）内孔为滑动配合时，割咀上部的筒体带有若干条槽，槽位与导气套（5）径向孔位一致。
该割炬零件组成及其连接关系为：电极（1）用外螺纹与连接套（7）连接;而连接套（7）又用外螺纹与壳体（4）内腔固定;连接套（7）下部套有弹簧（6）;陶瓷导气套（5）内孔与电极（1）配合，外圆周面上部与壳体（4）配合，下部与割咀（2）配合;中心气管（8）与连接套（7）配合;连接套（7）和中心气管（8）的上部端面有垫圈（9），与软铜电缆（11）、气电缆（14）相连。（12）为微动开关，（13）为连接头。
上述结构的割炬，只适用于空气等离子割炬。其气路为：压气由气电缆（14）进入中心气管（8）后分为两路：一路经电极径向孔（1-d）进入（1-b）部分的螺旋槽，至电离室;另一路经导气套（5）径向孔进入割咀（2）与壳体（4）之间的间隙，至冷却室，再由（2-a）部分的螺旋槽喷到割件上。
其电路为：使气电缆（14）与电源连接，再使割咀与割件接触，其电流经（11）、（9）、（7）至（1），即可产生高频引弧，使工作气体电离。
本发明具有如下优点：1，改进了工作气体流路，使工作气体由电极外部以切线式直接进入电离室，变成由电极内腔以折线式回旋进入电离室，即工作气体首先进入电极内腔经过预热，然后从其径向孔出来，再经螺旋槽进入电离室，这就提高了工作气体电离效果与电极冷却效果，能量利用率高。如当电流为50安、功率为5千瓦时，一般的割炬只能切割13毫米厚的割件，而本发明则可切割20毫米厚的割件。2，改进了冷却方式，使割咀能得到充分冷却。冷却气体或冷却水是通过割咀下端的螺旋槽通道，再喷到割件上的。这样不仅使割咀提高了冷却效果，延长了使用寿命，而且减小了割件的变形、热影响区以及切缝宽度。该割炬割咀寿命可达4小时以上，电极寿命可达5小时以上。
对于笔形接触式等离子割炬，还有一个突出优点，就是能以简单方式满足特殊的切割条件和要求。如当切割0.1-6毫米厚的薄板，为减小变形和热影响区，可选用水冷式或水雾式等离子割炬;当要求割件不渗氮时，可选用氧气等离子割炬。这时，只需在隔套内圆周和割咀上部外缘之间加装一个“o”形密封圈，并利用弯头接通水（气）源即可。
Claims (7)
1、一种接触式等离子割炬，包括电极(1)、割咀(2)、割咀盖(3)、壳体(4)、中心气管(8)，其特征是电极(1)采用螺旋槽式空心圆柱结构，下部为球头形小圆柱体(1-a)，其球端嵌有锆或铪，中部为带有多头螺旋槽的大圆柱体(1-b)，上部为一带有内螺纹的光滑圆柱体(1形槽(1-d)，槽底有多个径向孔(1-e)，其位置与螺旋槽对应。
2、按权利要求1所述的接触式等离子割炬，其特征是割咀（2）采用螺旋槽式漏斗结构，其下部为带有多头螺旋槽的小圆柱体（2-a），其中心钻有工作气体喷射孔，上部为带凸缘的圆锥漏斗形（2-b）。
3、按权利要求2所述的等离子割炬，其特征是电极（1）的上部与阴杆（7）连接，电极（1）的外周与导气套（6）配合，导气套（6）内腔上部有环形槽（6-a）和径向孔（6-b），阴极杆（7）外圆周与绝缘套（11）配合，阴极杆（7）上部与顶盖（12）连接，顶盖（12）内腔有弹簧（13）及弹簧座（14），弹簧座（14）与塔形接头（15）、气电缆（16）连接。
4、按权利要求3所述的等离子割炬，其特征是壳体（4）内腔有一隔套（5），壳体（4）外壁上部有一可接通水（气）源的弯头（9），当需要使工作气体由空气改成氧气，或者需要使冷却方式由单一气冷式改成单一水冷式或气水混合式时，在隔套（5）和割咀（2）外缘之间装设一个“o”形密封圈。
5、按权利要求1所述的接触式等离子割炬，其特征是割咀（2）采用螺旋槽式漏斗结构，下部为带有多头螺旋槽的小圆柱体（2-a），其中心钻有工作气体喷射孔，上部为带有圆筒体的圆锥漏斗形体（2-b），圆筒体外径稍小于壳体（4）的孔径。
6、按权利要求5所述的接触式等离子割炬，其特征是当割咀（2）的圆筒体与壳体（4）内孔为滑动配合时，割咀上部的圆筒体带有若干条槽，槽位与导气套（5）径向孔位一致。
7、按权利要求6所述的接触式等离子割炬，其特征是壳体（4）是弯头形，电极（1）与连接套（7）连接，连接套（7）下部套有弹簧（6），陶瓷导气套（5）的内孔与电极（1）配合，下部与割咀（2）配合，中心气管（8）与连接套（7）配合，连接套（7）和中心气管（8）的上部装有垫圈（9）。
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- 1987-05-27 CN CN 87103736 patent/CN1009624B/zh not_active Expired
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