TWI622450B - Nozzle of air plasma cutting device - Google Patents

Abstract

一種空氣電漿切割裝置的噴嘴，該空氣電漿切割裝置包含：一槍本體、一連接於該槍本體並包括一電極的銅座、一套設於該銅座並固定於該槍本體的套接環，及一鎖固於該槍本體並定位該銅座及該套接環的絕緣護套。該絕緣護套包括一環繞體，及一連接於該環繞體並界定出一通口的限位固定件。該噴嘴限位於該套接環與該限位固定件之間，並包括一圍繞出一腔室的主體，及多數橫向貫穿該主體的進氣孔，而該腔室具有一與該銅座之電極相鄰的出口。氣體自該噴嘴之進氣孔進入該腔室，能縮短進氣位置而減少壓損，有效提高電漿弧能量，並同時產生額外的散熱效果。

Description

空氣電漿切割裝置的噴嘴

本發明是有關於一種空氣電漿切割裝置的零件，特別是指一種空氣電漿切割裝置的噴嘴。

參閱圖1，為一現有的空氣電漿切割裝置1，包含一槍本體11、一連接於該槍本體11並具有一遠離該槍本體11之電極121的銅座12、一套接於該銅座12並固定於該槍本體11的氣體分配環13、一抵接於該氣體分配環13並圍繞出一腔室140的噴嘴座14，及一鎖設於該槍本體11並用以定位該噴嘴座14的絕緣護套15。其中，該氣體分配環13具有多個橫向貫穿的孔洞131，且該電極121是位於該腔室140中，而該腔室140具有一位於末端的開口141。

參閱圖2並配合圖1，當氣體經由該氣體分配環13的孔洞131進入該腔室140，會因氣體的壓力和通過該等孔洞131所造成的流動方向，在該腔室140中產生渦流，而所述的渦流再由該電極121在該腔室140中施加高電能後，則會產生電漿弧並自該開口141排出。藉由所述之電漿弧，則能對工件進行切割的工作。

在各種產業之蓬勃發展下，對於切割品質的要求也越來越高，而若是希望達成較佳的切割品質，則必須提高所產生之電漿弧的能量。目前習用之提高電漿弧能量的方式，較直接的做法有提高電能，或者縮小該開口141而提高電漿弧的密度。然而，上述作法雖能提高電漿弧的能量而優化切割品質，但在電漿弧的能量提高的同時，也會因而產生高熱，若是無法提供良好的散熱方案，則可能使得該空氣電漿切割裝置1無法正常運作。其中，特別是縮小該開口141的做法，會使得散熱更加不易。

因此，本發明之目的，即在提供一種能提高散熱效果之空氣電漿切割裝置的噴嘴。

於是，本發明空氣電漿切割裝置的噴嘴，適用於配合該空氣電漿切割裝置，該空氣電漿切割裝置包含：一槍本體、一連接於該槍本體並包括一嵌設於末端之電極的銅座、一套設於該銅座並固定於該槍本體的套接環，及一鎖固於該槍本體並定位該銅座及該套接環的絕緣護套，該絕緣護套包括一環繞界定出一容置空間的環繞體，及一連接於該環繞體之一端並界定出一與該容置空間連通之通口的限位件。

該噴嘴抵接於該套接環且朝向該通口，並限位於該套接環與該絕緣護套的限位件之間，該噴嘴包括一圍繞出一腔室的主體，及多數橫向貫穿該主體的進氣孔，而該腔室具有一與該銅座之電極相鄰的出口。

該槍本體用以對該銅座之電極提供高電能，並使氣體經由該容置空間，通過該噴嘴之進氣孔而進入該腔室。氣體通過該等進氣孔而進入該腔室，會在該腔室中形成渦流，並且產生壓縮現象，而所述產生壓縮現象的氣體受到該電極所提供之高電能時，會使得氣體分子中的外部軌道運轉電子游離，因而形成高溫的電漿弧而自該出口噴出，得以用來切割工件。

其中，由於該等進氣孔是形成於該噴嘴之主體上，故氣體進入的位置與電漿弧噴出的出口距離較短，能因縮短進氣位置而相對減少壓損，故氣體壓縮的效果較佳，較容易形成電漿弧，不但具有節能的效果，亦較容易藉由調整提供之電能而提高電漿弧的能量。另外，因為該噴嘴設置有該等進氣孔，在該等進氣孔不斷有氣體流通的情況下，亦會對該噴嘴產生額外的散熱效果。而在該噴嘴之溫度較不易提高時，因較不需藉由該出口輔助散熱，則可將該噴嘴之出口設計為較小的口徑，以提高產生之電漿弧噴出後的能量，優化藉由該電漿弧進行切割的效果。另外，當該噴嘴的散熱效能得以有效維持，則該噴嘴不易因高溫而劣化、變形，甚至毀損，因此亦能有效延長該噴嘴的使用壽命。

本發明之功效在於：氣體自該噴嘴之進氣孔進入該腔室，因縮短了進氣位置而使氣體具有較佳的壓縮效果，較容易以控制提供之電能的方式提高產生之電漿弧的能量；而該等進氣孔亦能對該噴嘴產生額外的散熱效果，故能採用縮小該出口之口徑的方式，提高電漿弧自該出口噴出的能量，達成在優化切割效能的同時亦兼顧散熱的目的，並藉由良好的散熱而延長該噴嘴的使用壽命。

參閱圖3，為本發明空氣電漿切割裝置的噴嘴6之一實施例，該空氣電漿切割裝置包含：一用以連接電源而提供電能的槍本體2、一連接於該槍本體2並包括一嵌設於末端之電極31的銅座3、一套設於該銅座3並固定於該槍本體2的套接環4，及一鎖固於該槍本體2並定位該銅座3及該套接環4的絕緣護套5。該絕緣護套5包括一環繞界定出一容置空間500的環繞體51，及一連接於該環繞體51之一端並界定出一與該容置空間500連通之通口502的限位固定件52。

參閱圖3與圖4，該噴嘴6抵接於該套接環4且朝向該通口502，並限位於該套接環4與該絕緣護套5的限位固定件52之間。該噴嘴6包括一圍繞出一腔室600的主體61，及多數橫向貫穿該主體61的進氣孔62。如圖5所示，該噴嘴6之進氣孔62的延伸方向，是與該主體61之徑向夾一角度。該腔室600具有一與該銅座3之電極31相鄰的出口601。該主體61具有一頂抵於該套接環4的頂環部611、一自該頂環部611一體延伸並環繞該銅座3之一部分的圍繞部612，及一自該圍繞部612一體呈錐狀延伸，並圍繞界定出該出口601的錐狀部613。其中，該等進氣孔62是形成於該頂環部611，而該頂環部611的直徑大於該圍繞部612的直徑，以配合該套接環4及該絕緣護套5的型態。

參閱圖6與圖7，該槍本體2用以對該銅座3之電極31提供高電能，並使氣體經由該容置空間500朝向該噴嘴6流動，接著通過該噴嘴6之進氣孔62而進入該腔室600。由於該等進氣孔62與該噴嘴6之主體61的徑向夾一角度，故氣體通過該等進氣孔62後，是如圖8所示地同時以該角度進入該腔室600，並在該腔室600中形成渦流，接著在該電極31周圍產生壓縮現象。所述產生壓縮現象的氣體受到該電極31所提供之高電能時，會使得氣體分子中的外部軌道運轉電子游離，因而形成高溫的電漿弧而自該出口601噴出，得以用來切割一工件9。

續參閱圖6與圖7，由於該等進氣孔62是形成於該噴嘴6之主體61上，故氣體進入的位置與電漿弧噴出的出口601距離較短，能因縮短進氣位置而相對減少壓損，故氣體壓縮的效果較佳，較容易形成電漿弧，不但具有節能的效果，亦較容易藉由調整提供之電能而提高電漿弧的能量。另外，因為該噴嘴6設置有該等進氣孔62，在該等進氣孔62不斷有氣體流通的情況下，亦會對該噴嘴6產生額外的散熱效果。在該噴嘴6之溫度較不易提高的情況下，因較不需藉由該主體61的出口601輔助散熱，則可將該出口601設計為較小的口徑，以增加產生之電漿弧噴出後密度，藉此提高能量。當所產生之電漿弧的能量提高，對於切割之性能而言，能產生切割速度快、切割角度小、切縫變窄，以及切割處垂直度高等等的優點，有效優化了切割的效果。另外，當該噴嘴6的散熱效能得以有效維持，則該噴嘴6不易因高溫而劣化、變形，甚至毀損，因此亦能有效延長該噴嘴6的使用壽命。

綜上所述，本發明空氣電漿切割裝置的噴嘴6，藉由該等進氣孔62，得以縮短進氣位置與該出口601之間的距離，使氣體具有較佳的壓縮效果，較容易以控制提供之電能的方式提高電漿弧的能量，而該噴嘴6藉著該等進氣孔62的設計，即可產生額外的散熱效果，故還能採用縮小該出口601之口徑的方式提高電漿弧的能量，在優化切割效能的同時亦可兼顧散熱，在散熱效果提高的情況下，還能有效延長該噴嘴6的壽命，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧槍本體
3‧‧‧銅座
31‧‧‧電極
4‧‧‧套接環
5‧‧‧絕緣護套
500‧‧‧容置空間
502‧‧‧通口
51‧‧‧環繞體
52‧‧‧限位固定件
6‧‧‧噴嘴
600‧‧‧腔室
601‧‧‧出口
61‧‧‧主體
611‧‧‧頂環部
612‧‧‧圍繞部
613‧‧‧錐狀部
62‧‧‧進氣孔
9‧‧‧工件

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一立體分解圖，說明一現有的空氣電漿切割裝置； 圖2是一剖視圖，說明該空氣電漿切割裝置組裝後的情況； 圖3是一剖視圖，說明本發明空氣電漿切割裝置的噴嘴之一實施例； 圖4是一立體圖，說明該實施例的結構； 圖5是一局部剖視圖，說明該實施例之多數進氣孔的延伸方向； 圖6一示意圖，說明採用該實施例切割一工件的情況； 圖7是一局部放大剖視圖，說明該實施例的功效；及 圖8是一示意圖，說明氣體自該等進氣孔進入該噴嘴的情況。

Claims (4)

1. 一種空氣電漿切割裝置的噴嘴，適用於配合該空氣電漿切割裝置，該空氣電漿切割裝置包含：一槍本體、一連接於該槍本體並包括一嵌設於末端之電極的銅座、一套設於該銅座並固定於該槍本體的套接環，及一鎖固於該槍本體並定位該銅座及該套接環的絕緣護套，該絕緣護套包括一環繞界定出一容置空間的環繞體，及一連接於該環繞體之一端並界定出一與該容置空間連通之通口的限位固定件；該噴嘴抵接於該套接環且朝向該通口，並限位於該套接環與該絕緣護套的限位固定件之間，該噴嘴包括一圍繞出一腔室的主體，及多數橫向貫穿該主體的進氣孔，而該腔室具有一與該銅座之電極相鄰的出口。
2. 如請求項1所述空氣電漿切割裝置的噴嘴，其中，該噴嘴之主體具有一頂抵於該套接環的頂環部、一自該頂環部一體延伸並環繞該銅座之一部分的圍繞部，及一自該圍繞部一體呈錐狀延伸，並圍繞界定出該出口的錐狀部，該等進氣孔是形成於該頂環部。
3. 如請求項2所述空氣電漿切割裝置的噴嘴，其中，該頂環部的直徑大於該圍繞部的直徑。
4. 如請求項1所述空氣電漿切割裝置的噴嘴，其中，該噴嘴之進氣孔的延伸方向，是與該主體之徑向夾一角度。